JPS63144881A - クラッド鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上のｉｌｌ用分野） 本発明は、クラッド鋼板の製造方法に関するものである
。

炭素鋼は、安価で良好な機械的、熱的、電気的特性を有
しているため、古くから非常に広い用途に使用されてき
た。しかし、炭素鋼にはそのまま使用するとクリ、ｒ間
で錆びたり腐食したりするという致命的な欠点がある。

一方ステンレス鋼は、炭素鋼に比べると著しく耐食性が
優れているので、腐食や防錆の問題は解決するが、他の
特性、例えば熱伝導性などは炭素鋼とはかなり異なった
特性を示すために、ステンレス鋼で完全に代替すること
は必ずしも容易ではないのである。さらに、ステンレス
釦１は炭素鋼に比べるとかなり高価であるために、資源
的経済的にも困難といわざるをえないのが実情である。

これらの問題を解決する方法として、表面をステンレス
１２１、中心部を炭素鋼としたクラッド鋼が使用されて
いる。クラッド鋼は、母材に目的とする特性に合致した
炭素鋼を利用し、表面に環境に適合したステンレス鋼を
用いることで、優れた耐食性を有しかつｌ］的とする特
性を満足する材料が得られるために、化学装置などでは
比較的広く利用されている。

本発明は、このようなりラッド鋼を技術的に容易にそし
て安価に製造する方法に関するものである。

（従来の技術） クランド鋼板の製造方法には太き（分けて２種類がある
。すなわち、溶鋼レベルで複合化を行なういわゆる鋳包
み法と固相レベルで接合させる方法である。

溶鋼レベルで複合化を行なう方法は、例えば母材の炭素
鋼を鋳型内に設置しておきそこに合せ材のステンレス鋼
の溶鋼を流し込みその後圧延によってクラッド鋼板とす
る方法で、例えば特開昭５１−１５１６２３号、特開昭
５７−１３４２５８号、特開昭５８−３２５４４号に開
示されている。この方法は、接合そのものは比較的容易
ではあるが、組合せによってはその後の圧延工程の条件
の設定が困難であったり、全体の板厚は一定としても合
せ板の厚さに大きなばらつきが生ずる欠点がある。

固相レベルでの接合方法には、冷間での圧接方法、端面
を溶接するなどして合せ面を真空にし熱間で圧接する方
法、爆着による方法など母材と合せ材の組合せによる接
合性の違いにより種々提案されている。また、材料の組
合わせによって適切に選ばれた方法による接合面は実用
上問題がなく良好であるが、接合方法を簡略化しようと
するとたちまち接合が不可能になるなど、接合性の点で
はかなり条件の厳しい方法である。例えば、炭素鋼とス
テンレス鋼のクラッド鋼板の場合、冷間での接合はほと
んど期待できないために、特開昭４８−４５４６５号、
特開昭５４−２４２６０号、特開昭５７−１９０７９２
号などに提案されているようにほとんどが熱間での接合
が行われている。固相接合によるクラッド鋼板は、厚さ
精度や接合性は良好でその後の工程も従来の１！！造工
稈が適用できるなど、実用上はほとんど問題のない材料
となっている。しかし、特に熱間圧接の場合少なくとも
合せ面を真空にしたり不活性雰囲気にする必要があるた
めに、コストの低下をはかることができず、安価である
というクラソｌ’鋼の特徴を生かすことが必ずしも容易
ではない状況にある。従って、このような方法で製造さ
れているステンレスクラッド鋼板は、ステンレス鋼の耐
食性と炭素鋼の良好な熱伝導性を利用した特殊な用途例
えば高級鍋などに利用されているに過ぎないのである。

また、同相レベルでの接合を容易にさせる目的で、合せ
而を溶接してから圧延などを行なう方法も提案されてい
るが、ニス１的な利点を生かすには至っていない。

固相レベルでの接合においては、例えば特開昭５５−４
８４６８号、特開昭５７−１０９５８８号、特開昭５７
−１１２９８５号や特開昭５７−１９２２５６号のよう
に中間媒接材を利用する方法が提案されている。これら
の発明における中間媒接材の役割は、中間媒接材の溶融
により母材合せ４（への拡１ｉｋを促進する点にある。

しかし、これらの発明におい゛（も、明細は中に記載が
あるように中間媒接材と母（］あるいは合せ材との界面
から人気を遮断する必要がある。このために、例えば特
開昭５７−１０９５８８号では環境をＩ　Ｔｏｒｒ以下
の真空にすることを必須条件としており、特開昭５７−
１１２９８５号ではフラフクスで界面を覆うことを提案
しているのである。このため、中間媒接材を使用して接
合性を向上させることができたとしても、作業としては
やはり真空が必要であるなどコストの低減には到らない
のである。

（発明が解決しようとする問題点） 以−に示した従来方法の共通の欠点は、コストが高くな
らざるを得ない点である。この原因は、鋳包み法では工
程の手間がかかること、同和接合法では合せ面を真空に
する必要があることにあると推定される。

本発明は、コストを低下するために大気中で固相接合を
行ないクラッド化することを指向した。

このために接合性を大きくｌｉ〔１−させうる中間媒接
材を使用した。

通常大気中での固相接合が成功しないのは、合せ面に酸
化物が存在するためであることが認められ°Ｃいる。本
発明のボ・イン１は、人気中での接合において界面の酸
化物を除去しかつ酸化物を生じさせない技術を完成させ
た点である。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、合せ面に酸化物を生じさせないためには
、その界面から大気を除去することが重要で、そのため
には人気以外の非酸化性物質を充填し、さらにわずかに
残留した空気層は充填物質を押出すことによって達成で
き・ると考えた。この考えに基づき、非酸化性物質を種
々検討した結果、溶融金属などの低融点物質で達成でき
ることを見出した。すなわち、合せ面は厳密には完全な
平滑面ではないために、例え中間媒接材を挿入したとし
てもそれが固体であるならば、単に合せただけでは必ず
空気が残留するものである。ところが液体状の物質を充
填しそれを押出す作業を行なうならば、合せ面に非接触
部分ができ空気相が残留したとしても、充填物と同時に
空気を追出すことが可能となるのである。合せ面に挟み
込む中間媒接材としては、炭素鋼を母材としてステンレ
ス鋼を合わせ祠とした場合、金属銅、あるいはＮ１−ｒ
’金合金どが挙げられる。

以上の考えに基づいて、溶融層を中間媒接材としたクラ
ッド鋼板の製造方法を確立したものである。即ち、本発
明は、母材が鋼であるクラッド鋼板の製造において、母
材と合せ板の間に母材および合せ板よりも低融点の金属
あるいは金属塩などの化合物を中間媒接材として挟み込
み、中間媒接材の融点以上の温度、２０％以上の圧下率
で少なくともｌパス圧延し、溶融した中間媒接材を押し
出して接合することを特徴とするクラフト鋼板の製造方
法であり、さらに合せ材としてステンレス鋼を、中間媒
接材として金属銅を用い、１０５０℃以上の温度で１パ
ス以」二圧延し、溶融した金属銅を押し出させて接合す
ることを特徴とするクラッド鋼板の製造方法である。

次に、本発明によるクラッド材製造過程の挙動について
第１図を用いて説明する。

本発明方法によるクラッド材の製造にあたっては、第１
図のようにまず合せ板１と中間媒接材として使用する低
融点金属等２を母材３の上にサンドインチ状に重ね、端
部を部分的に溶接等で固定する。この状態で中間媒接材
の融点より高い温度まで加熱し中間媒接材を溶融する。

次いで中間媒接材が凝固する以前に少なくとも１パスの
圧下を加え、余分の溶融金属等を端部から押出す。これ
によって、合せ面にはその面の凹凸を埋めるに足る最小
限の中間媒接材が残留し、さらに表面に酸化物のない合
せ材と母材が圧接されるために両者が容易に接合するこ
ととなる。さらに、圧下を加えるとさらに余分な中間媒
接材が押出される。その結果、界面にわずかに残留した
空気層は押出される中間媒接材と同時に押出される。ま
た、中間媒接材が凝固すれば中間媒接材を挟んで圧下さ
れることになるが、圧下による合せ材と母材の新生面の
面積が増加するに従って大半が接合することとなる。ま
た、中間媒接材として使用する低融点金属等が母材ある
いは合せ材と固溶することが可能な場合、界面にわずか
に残った低融点金属等は母材、合せ材のどちらかあるい
は両方に固）容して単体では存在しなくなり一層強固に
接合することになる。

次に、本発明の限定条件を説明する。

中間媒接材は、固相の母材と合わせ材の界面で溶融する
必要があるので、母材あるいは合せ材の融点より低いこ
とと限定した。

圧下によって余分の中間媒接材を端部より押出すために
は、中間媒接材が溶融している必要があるので、中間媒
接材が凝固する以前に圧下を加えることを限定した。

この圧下は、１パスでも十分に目的を達せられるし、２
パス以上となっても障害がないが、加えないと接合しな
かったり例え接合したとしてもクラ・ノド鋼としての十
分な品質が得られないので、１パス以上の圧下を加える
ことと限定した。

また、圧下率は２０％未満では中間媒接材の押出しが不
十分で残留空気層の除去が不完全となるので、２０％以
上で圧下することを限定した。

合せ材がステンレス鋼の場合、中間媒接材には金属銅が
適しているが、溶融した銅を押出すためにはｔｏｓｏ℃
以上の温度での圧下が必要であるので、少なくともｌパ
ス以上の圧下は１０５０℃以上で実施することと限定し
た。

（作用） 以上示したとおり、真空を利用することなくクラッド鋼
を製造することが可能となった。真空を必要としないこ
とによって例えば真空ポンプや真空槽などの高価な設備
が不要となり、真空にする処理がなくなる上に、大気環
境下で作業が行なえるために！！！造が著しく筒素化さ
れることになる。

また、本発明によるクラッド鋼は、従来方法の真空を利
用して製造したクラッド鋼と品質的には差がなく、界面
には非接合部分も認められなかった。中間媒接材に金属
銅を用いてステンレスクラッド鋼を製造した場合、界面
近傍のＣｕ含有量が増加しでおり、Ｃｕが母材合せ材の
両方に固溶し拡１１にシたことが推定された。しかし、
界面の接合性をはじめ、クラッド鋼としての品質の劣化
は認められなかった。

本発明は、母材に炭素鋼、合せ材にステンレス鋼を用い
たクラッド鋼の製造に適しており、中間媒接材としてＣ
ｕやＮ１−Ｐ合金を用いることができる。しかし、合せ
材が他の鋼や金属合金であっても適切に中間媒接材を選
択することで本発明法の適用は容易に可能である。

（実施例） 合せ材としての３．９關の５ＩＩＳ３０４熱延焼鈍鋼板
を、中間媒接材として９９．９％以上の純度を持つ０．
７思−厚さの銅板を、母材として０．０１％のＣを含有
する１２０１−厚さの炭素鋼の鋳片をサンドインチ状に
重ね４周の内、側周の約半分を溶接して固定した。これ
らの素材の表面粗さ　（！Ｉｍａｘ）は５μｍ以下とし
機械仕上げしてから組み立てた。その後、１１５０℃に
加熱して１０９０℃で２３％の圧下を１パス行ない、次
いで１０３０℃から７７０℃の間で全板厚が４■−にな
るまで圧延した。この結果、１パス目で溶接固定してい
ない部分から溶融した金属銅が押出された。しかし、〃
１１離することなく圧延が完了した。！！！潰したクラ
ッド鋼は、界面の接合性をはじめ、クラッド鋼としての
品質および合せ材の耐食性　母材の機械的特性にはなん
ら変化がなかった。

比較として、中間媒接材を使用せずに上記と同様に圧延
を行なったところ、ｌパス目で溶接固定していない部分
が剥離し、３パスロで完全に剥がれクラッド鋼の製造が
できなかった。

（発明の効果） 本発明により、真空を物理的に作り出すことなくクラッ
ド鋼を製造することが可能となった。この結果、クラッ
ド鋼の製造が技術的に容易になりしかもコスト的には安
価になるので、必要な部分のみ高価な合せ材をクラッド
化して使用することができるので、資源的経済的な利益
は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法によるクラッド鋼製造のための圧
延面素材の組み立°（を説明した図である。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）母材が鋼であるクラッド鋼板の製造において、母材
   と合せ板の間に母材および合せ板よりも低融点の金属あ
   るいは金属塩などの化合物を中間媒接材として挟み込み
   、中間媒接材の融点以上の温度、２０％以上の圧下率で
   少なくとも１パス圧延し、溶融した中間媒接材を押出し
   て接合することを特徴とする溶融層を中間媒接材とした
   クラッド鋼板の製造方法。 ２）合せ材としてステンレス鋼を、中間媒接材として金
   属銅を用い、１０５０℃以上の温度で１パス以上圧延す
   る特許請求の範囲第１項記載の溶融層を中間媒接材とし
   たクラッド鋼板の製造方法。