KR101202502B1 - 클래드 합금 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

클래드(clad) 제품을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법이 기판 물질상에 배치된 클래딩 물질, 합금으로부터 개별적으로 선택된 기판물질 및 클래딩 물질을 포함하는 용접된 조립체를 제공하고, 상기 용접된 조립체내에서 클래딩 물질의 하나 이상의 변부가 기판물질의 첫 번째 변부로 연장되지 않고 이에 따라 첫 번째 변부들 사이에 마진을 제공하며, 클래딩 물질보다 큰 열간 강도(hot strength)를 가지는 합금인 물질이 마진내 및 클래딩 물질의 첫 번째 변부 인근에 있고, 핫 롤링된 밴드를 제공하기 위해 용접된 조립체(assembly)를 핫 롤링(hot rolling)하고, 마진내의 물질은, 핫 롤링되는 동안 클래딩 물질이 기판 물질의 변부위로 퍼지는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법이다.

Description

클래드 합금 기판 및 그 제조 방법{CLAD ALLOY SUBSTRATES AND METHOD FOR MAKING SAME}

본 명세서는 클래드 합금 기판 및 상기 클래드 물질을 만드는 방법에 관한 것이다. 본 명세서는 또한 클래드로 이루어지거나 이를 포함하는 제조물 및 상기 제조물을 만드는 방법에 관한 것이다.

내식성과 고강도를 겸비한 물질을 요구하는 특정 분야에서 클래드 합금이 사용된다. 적절한 강도와 내식성을 가지는 클래드 합금의 한 공통적인 예시는 니켈 또는 니켈-기반 합금(즉 니켈로 주로 이루어지는 합금) 층과 함께 그 마주보는 표면에 스테인리스 스틸 층 클래드를 포함한다. 상기와 같은 클래드 물질이 사용되는 분야는 화학적 시스턴(chemical cisterns), 굴뚝 가스 도관, 배터리, 관, 열 교환기, 기름과 가스를 위한 파이프, 화학제품을 위한 탱크와 조리 기구를 포함한다. 니켈 또는 니켈-기반 클래딩 층이 요구되는 상태하의 부식을 견디는 한편, 스테인리스 스틸 층은 비교적 높은 힘을 제공한다. 상기 타입의 니켈 듀얼 클래드 스테인리스 스틸을 사용하는 것은 또한 유사한 내식특성을 제공하는 특정 고합물 초오스테나이트 스테인리스 스틸 및 니켈-기반 합금보다 저렴하다는 장점을 가진다.
클래딩 공정은 단일 클래딩 층 또는 기판의 각 마주보는 표면상에 클래딩 층 중의 하나를 기판 물질에 클래딩하는 것을 포함한다. 클래드를 생성하는데 사용되는 공정은 사용 상태에서 클래딩 층이 갈라지는 것을 막기 위해 기판에 하나(단일 클래드) 또는 두(듀얼 클래드) 클래딩 층을 충분히 결합시켜야 한다. 몇 가지 클래딩 방법이 알려져 있다.
클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 한가지 공지된 방법은 미국 특허 제 4,936,504호에 서술되어 있다. 특히, 상기 '504 특허는 구리, 니켈 및 인바(invar)(철-36% 니켈 합금)를 포함하는 여러 가지 물질과 스테인리스 스틸을 클래딩하는 방법을 서술한다. 일반적으로, '504 특허는 스테인리스 스틸 기판과 클래딩 물질의 시트가 함께 적층되고 그후 단단한 코일로 롤링되는 방법을 서술한다. 코일은 연장된 기간 동안 고온의 진공로에서 가열되고, 이에 따라 확산이 스테인리스 스틸 시트에 클래딩 물질의 시트를 결합한다. '504 특허의 방법이 수행될 때 진공로 장비를 작용하고 연장된 기간 동안 상승된 온도로 코일을 유지하기 위해 상당한 에너지가 필요하고 이것은 클래드 물질의 완결 비용을 상당히 추가시킨다.
미국 특허 제 5,183,198호는 스테인리스 스틸 또는 니켈 합금이 0.020-0.06%의 탄소, 0.5% 또는 그 이하의 실리콘, 1.0-1.8%의 망간, 0.03% 또는 그이하의 인, 0.005% 또는 그 이하의 유황인, 0.08-0.15%의 니오브, 0.005-0.03%의 티타늄, 0.05% 또는 그 이하의 알루미늄 및 0.002-0.006%의 질소를 포함하고 있는 철-기반 기판 위로 클래드되는 클래드 강철 플레이트를 제조하는 방법을 서술한다. (여기서 모든 백분율은 별도의 표시가 없으면 중량 퍼센트이다.) 클래딩 물질과 기판 물질의 슬래브는 규정된 두께의 플레이트로 롤링된다. 상기 플레이트의 모든 접촉 표면을 매끄럽게 하고, 깨끗하게 하고, 탈지(degreasing)하고 난 후, 조립체 슬래브는 클래딩 물질의 두 플레이트 사이에서 철-기반 기판 물질의 플레이트를 사이에 끼움으로써 준비된다. 조립된 플레이트의 주위는 그 후 내밀용접(seal-welded)되고 진공펌프가 플레이트의 접촉표면 사이의 공기를 제거하기 위해 사용된다. 조립체 슬래브는 그 다음 1100-1250℉의 범위에서 가열되며 물질을 부착하는 하나 또는 그 이상의 롤링 및 냉각단계를 거쳐 클래드 제품을 형성한다. 상기와 같이 진공로를 이용하는 '504 특허와는 반대로 ‘198 특허는 클래딩 물질과 기판 물질의 마주보는 표면 사이의 공간내에만 진공을 만들도록 한다.
폭발 클래딩으로 알려져 있는 클래드 물질을 제조하는 또 다른 공지된 방법에서, 폭발하는 폭발물의 제어된 에너지는 둘 또는 그 이상의 유사하거나 다른 물질 사이의 금속 결합을 이루는데 사용된다. 폭발 클래딩은 결합된 물질 위의 오염 물질 표면 필름이 두 금속의 고압 충돌의 결과로 기초 금속으로부터 떨어져서 소성 분출되는 차가운 압력 공정이다. 금속 플레이트가 높은 속도로 충돌하는 동안, 제트가 플레이트 사이에서 형성되고 금속 결합을 이루는데 유해한 오염 물질 표면 필름은 상기 제트에서 일소된다. 상기 제트 작용으로 필름 표면이 세척된 금속 플레이트는 충돌 지점 근처에서 얻어지는 매우 높은 압력의 영향으로 내부지점에서 결합된다. 상기 분야에서 취득된 이전의 특허는 미국 특허 제 3,233,312, 3,397,444 및 3,493,353호 이다.
상기 공지된 각각의 클래딩 방법은 진공 장치 또는 다른 복잡한 장비의 사용을 필요로 한다. 또한, 예를 들어 ‘504 특허의 클래딩 방법은 비교적 얇은 게이지 코일 제품의 제조에 제한되고, 클래딩 작동 이전에 시트를 형성하도록 기판과 클래딩 물질이 분리된 열간 및 냉간 롤링(hot and cold rolling)이 수행되어야 한다. 폭발 클래딩에 대한 상기 공정은 전형적으로 비싸고 노동 집약적이며, 위험한 폭발 물질의 사용을 필요로 하고, 특정 분야를 위해 절절하지 않을 수 있는 기판과 클래딩 층 사이의 비균일한 물결 모양의 인터페이스를 초래할 수 있다.
따라서, 합금 클래딩 물질과 함께 클래딩 스테인리스 스틸 및 다른 물질을 클래딩하기 위한 선택적인 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 상기 선택적인 방법은 진공로, 폭발 클래딩 장비 또는 다른 복잡한 제조 장비의 사용을 필요로 하지 않는다.

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본 발명의 한 특징은 기판 물질과 클래드 물질로부터 클래드 제품을 제조하는 신규한 방법이며 여기서 기판 물질과 클래딩 물질 둘 다는 합금이다. 상기 방법은 기판과 클래딩 물질을 모으고, 여기서 "용접된 조립체"라고 불리는 것을 제공하기 위해 함께 용접하고, 그 후 열간 롤링 밴드를 제공하기 위해 용접된 조립체를 열간 롤링하는 것을 포함한다. 상기 용접된 조립체는 최소한 클래딩 물질의 첫번째 변부가 기판 물질의 첫 번째 변부에 미치지 않도록 기판 물질 위에 클래딩 물질을 배치함으로써 형성될 수 있고 이에 따라 인접한 첫 번째 변부 사이의 마진을 형성한다. 클래딩 물질보다 큰 열간강도의 합금은 상기 마진내와 클래딩 물질의 첫 번째 변부 인근에 배치된다. 상기 마진 내에 배치된 물질은 열간 롤링 작동시 클래딩 물질이 기판 물질위로 퍼지는 것을 차단한다.
본 발명의 상술한 방법의 특정 실시예에서, 클래딩 물질과 기판 물질은 개별 플레이트 형태의 용접 조립체 내에 존재하고 상기 마진은 클래딩 물질의 플레이트의 첫 번째 변부와 기판 물질의 플레이트의 인근 첫 번째 변부 사이의 공간으로 한정된다. 상기 실시예에서, 클래딩 물질보다 더 큰 열간 강도를 가지는 물질이 기판 물질 자체이고 상기 경우, 클래딩 물질의 플레이트는 기판 물질의 기판 물질의 플레이트의 표면내에 형성된 리세스 내에 배치되어 기판 물질의 돌출 부분이 상기 리세스의 하나 이상의 벽을 한정하고 마진내와 클래딩 물질의 플레이트의 첫 번째 변부에 인접하도록 한다. 상기 리세스는 예를 들어 기계 가공과 같이 플레이트 표면으로부터 물질을 제거하거나 리세스를 포함하기 위해 플레이트를 캐스팅하는 어떤 종래의 기술을 사용하여 기판 물질의 플레이트의 표면 내에 형성될 수 있다.
본 발명의 방법에 따른 특정의 다른 실시예에서, 클래딩 물질보다 작은 열간 강도를 가지는 합금으로 구성된 하나 이상의 프레이밍 요소는 상기 첫 번째 변부와 기판 물질의 플레이트의 첫 번째 변부 사이의 마진내의 클래딩 물질의 플레이트의 첫 번째 변부 인근의 기판 물질의 플레이트 상에 위치된다.
본 발명의 방법은 기판 물질과 클래딩 물질의 광범위한 조합과 함께 사용될 수 있다라고 생각된다. 비제한적인 예로서, 기판 물질은 스테인리스 스틸(예컨대 T-316L 스테인리스 스틸)또는 탄소강일 수 있다.
일반적으로, 유용한 클래딩 물질은 뜨거운 작업 온도에서 용해하지 않아야 하고, 또한 열간 롤링 온도 범위에서 기판 물질과 유사한 열간 작업 능력을 가지는 것이 바람직하다. 가능한 클래딩 물질의 비제한적인 예는 니켈(잔여 불순을 포함), 니켈-기반 합금, 스테인리스 스틸 및 구리와 구리 합금을 포함한다. 가능한 니켈 클래딩 물질은 각각 AL 200.TM 합금 및 AL 201.TM 합금으로써 앨러게니 Ludlum, 피츠버그 Pa.로부터 이용할 수 있는 UNS 지정 N02200 및 UNS 지정 N02201으로 분류된 상업적으로 순수한 정련 니켈을 포함한다. 상기 니켈은 규정, AL 200.TM을 위한 0.15 중량 퍼센트 탄소 및 AL 201.TM을 위한 0.02 중량 퍼센트 탄소로 허용된 최대 탄소 수준에 관해서만 다르다. 또한, 두 니켈 각각은 중량 퍼센트에서 다음의 통상의 구성을 가진다: 0.02 구리, 0.05 철, 0.02 망간, 0.05 실리콘, 0.002 유황 및 밸런스 니켈+코발트.
본 발명에 따른 방법의 특정 실시예는 용접되는 조립체를 핫 롤링하여 형성된 핫 롤링된 밴드를 어닐링하는 단계와 의도하는 게이지를 가지는 클래드 스트립을 제공하도록 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 것은 둘 또는 그 이상의 분리된 콜드 롤링단계를 포함하고 상기 콜드 롤링된 스트립은 역시 물질내의 응력을 경감하도록 연속적인 콜드 롤링 단계사이에서 중간 어닐링될 수 있다. 예를 들면 하나 이상의 어닐링 단계가 종래의 어닐링 또는 브라이트 어닐링 단계일 수 있다. 다른 단계들이 의도하는 형태 및 특성으로 클래드 스트립을 제공하기 위해 금속가공 분야에 공지되어 있는 바와 같이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 상기 실시예에서, 상기 마진 내의 물질은 기판 물질의 돌출 부분이 아니고, 상기 마진내에 형성된 프레이밍 요소은 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 합금으로 구성될 수 있으며 용접된 조립체에 적용되는 공정단계를 위해 적절하다. 예를 들면, T-316L 스테인리스 스틸과 니켈 클래딩 물질로 이루어지는 기판에 본 발명에 따른 방법의 실시예를 적용할 때, 프레이밍 요소은 T-304L 스테인리스 스틸일 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특정 실시예에서, 결합되는 조립체의 용접은 용접된 조립체내의 클래딩 물질과 기판 물질 사이에서 형성된 실질적으로 밀폐된 공간에서 이루어진다. 상기의 경우, 상기 방법은 용접된 조립체를 핫 롤링하는 단계 전에 클래딩 물질과 기판 물질사이의 밀폐된 공간에서 공기를 빼내는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 단일 클래드 또는 다중 클래드 금속 플레이트 기판 물질을 제공하는데 유용하다. 상기 방법의 한 비제한적인 적용은 듀얼 클래드 금속 플레이트 제품의 제조를 위한 것일 수 있고, 여기서 클래딩 층은 같거나 다른 물질일 수 있다. 클래드 제품은 기판 물질과 하나 이상의 클래딩 물질에 의해 부여된 유리한 특성을 나타내기 위해 설계될 수 있다. 예를 들면, 니켈 듀얼 클래드 스테인리스 스틸 스트립은 스테인리스 스틸 코어 물질에 의한 우수한 강도 특성 및 니켈 클래딩 층에 의해 부여된 우수한 내식특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 새로운 방법에 관한 것으로 여기서 상기 방법은 핫 롤링된 밴드를 제조하기 위한 핫 롤링된 용접 조립체를 포함한다. 용접된 조립체는 스테인리스 스틸 플레이트에 합금 클래딩 물질의 플레이트를 배치함으로써 형성되고 여기서 클래딩 물질의 플레이트의 적어도 첫 번째 변부는 스테인리스 스틸 플레이트의 첫 번째 변부에 미치지 않고, 그 때문에 스테인리스 스틸 플레이트 위에 마진을 제공한다. 적어도 하나의 프레이밍 요소가 클래딩 물질의 플레이트의 첫 번째 변부 부근의 마진에 제공되고 클래딩 물질의 플에이트와 스테인리스 스틸 플레이트는 프레이밍 요소에 용접된다. 상기 프레이밍 요소는 클래딩 물질보다 더 큰 열간 강도를 가지는 합금이다. 핫 롤링되는 동안 프레이밍 요소는 클래딩 물질이 스테인리스 스틸위로 퍼지는 것을 차단한다. 상기 방법은 원하는 게이지를 가지는 클래드 스트립을 제공하기 위해 하나 또는 다중 단계에서 핫 롤링된 밴드를 어닐링하고 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 것을 선택적으로 더 포함한다.
스테인리스 스틸 플레이트와 클래딩 물질의 플레이트는 어떤 적당한 스테인리스 스틸 타입으로도 구성될 수 있다. 비제한적인 예시 및 상술한 실시예에서와 같이, 스테인리스 스틸 플레이트는 T-316L, T-316, T-304L 또는 T-304 스테인리스 스틸 또는 다른 어느 오스테나이트 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있고, 클래딩 물질은 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 또는 스테인리스 스틸일 수 있다. 프레이밍 요소는 클래딩 물질의 열간 강도를 고려하여 필요한 열간 강도를 기초로 부분적으로 선택된다. 가능한 프레이밍 요소 물질의 비제한적인 예는 T-316L 스테인리스 스틸, T-304 스테인리스 스틸 또는 어떤 오스테나이트 스테인리스 스틸, 니켈-기반 초합금 및 코발트-기반 초합금을 포함한다. 더 일반적으로, 적절한 프레이밍 요소은 사용된 핫 롤링 온도에서 열간 작업될 수 있는 클래딩 물질보다 더 큰 열간 강도를 가지는 것과 용접된 조립체내의 다른 물질과 유사한 열팽창계수를 가지는 것을 포함하여 응력이 발생하지 않고 용접 실패가 일어자니 않는다.
특정 실시예에서, 클래딩 물질의 플레이트는 각각 기판 물질의 플레이트의 길이 및 폭 보다 작은 길이 및 폭을 가진다. 클래딩 물질의 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트의 표면상에 배치되어 클래딩 물질이 스테인리스 스틸 플레이트의 변부로부터 이격되고 마진은 스테인리스 스틸 플레이트의 전체 주위로 넓어지게 된다. 하나 이상의 프레이밍 요소가 클래딩 물질의 플레이트의 전체 주위에의 마진에 배치된다.
상술한 바에 따라, 본 발명의 방법은 듀얼 클래드 제품과 같은 다중 클래드 제품을 제조하는데 적용될 수 있다. 제품이 듀얼 클래드 제품 경우, 용접된 조립체는 스테인리스 스틸과 같은 기판 물질의 플레이트의 마주보는 표면에 각각 합금 클래딩 물질의 플레이트를 배치함으로써 제공될 수 있다. 상기 플레이트들은 최소한 클래딩 물질의 플레이트의 각각의 첫 번째 변부가 스테인리스 스틸 플레이트의 첫 번째 변부에 미치지 않고, 그 때문에 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면의 각각 위에 마진이 형성되도록 배치된다. 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 합금으로 구성된 하나 이상의 프레이밍 요소에는 클래딩 물질의 각 플레이트의 첫 번째 변부 부근 및 마진내에 형성된다. 클래딩 물질의 각 플레이트와 스테인리스 스틸 플레이트는 프레이밍 요소에 용접된다.
본 발명의 또 다른 특징은 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법에 관한 것으로, 핫 롤링된 밴드를 제공하기 위해 상기 방법이 용접된 조립체를 핫 롤링하는 것을 포함한다. 용접된 조립체는 합금인 클래딩 물질의 플레이트에 용접된 스테인리스 스틸 플레이트를 포함한다. 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분이 리세스를 한정하고, 클래딩 물질의 플레이트의 주위 변부를 둘러싸기 위해 클래딩 물질의 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트의 표면상의 리세스내에 배치된다. 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출부분은 핫 롤링되는 동안 클래딩 물질이 스테인리스 스틸의 변부를 넘어 퍼지는 것을 차단한다. 상기 방법은 핫 롤링된 밴드를 어닐링하고 의도하는 게이지를 가지는 클래드 스트립으로 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 것을 더 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 방법은 듀얼 클래드 제품을 제조하는데 적용되고 용접된 조립체는 합금 클래딩 물질의 두 플레이트를 포함한다. 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면의 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분이 스테인리스 스틸 플레이트의 특정 표면의 리세스를 한정하고, 리세스내에 배치된 클래딩 물질의 플레이트의 주위 변부를 둘러싸기 위해 클래딩 물질의 각 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면 위의 리세스내에 배치된다.
본 발명의 또 다른 특징은 듀얼 클래드 스테인리스 스틸 스트립을 만드는 방법에 관한 것이다. 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면의 돌출 마진이 그 표면의 리세스를 한정하고, 리세스 내에서 클래딩 물질의 플레이트의 주위 변부를 둘러싸기 위해 상기 방법은 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면의 리세스 내에 니켈과 니켈 합금으로부터 선택된 클래딩 물질의 플레이트를 배치하는 것을 포함하는 공정에 따라 용접된 조립체를 형성하는 것을 포함한다. 클래딩 물질의 각 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트의 인근 돌출 마진에 용접된다. 용접된 조립체는 핫롤링된 밴드에 핫 롤링되고 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 마진은 핫 롤링되는 동안 리세스 내의 클래딩 물질이 스테인리스 스틸을 넘어 퍼지는 것을 차단한다. 핫 롤링된 밴드는 이어서 의도하는 게이지로 콜드 롤링될 수 있다.
본 발명은 본 발명에서 기술된 새로운 방법으로 클래드 제품을 제공하고, 클래드 제품을 제조하기 위한 것이다. 예를 들면 상기 방법에 의해 만들어질 수 있는 제조물은 화학적 시스턴(chemical cisterns), 굴뚝 가스 도관, 배터리, 관, 열 교환기, 기름과 가스를 위한 파이프, 화학제품을 위한 탱크와 조리 기구를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징은 본 발명에 기술된 바와 같이 만들어지고 클래드 제품을 만드는데 유용한 용접된 조립체에 관한 것이다.
클래드 스트립과 다른 클래드 제품을 제공하기 위한 본 발명의 새로운 방법은 진공로 또는 폭발 클래딩 장비의 사용을 필요로 하지 않는다. 이와같이, 본원 방법은 복잡성에 관련된 장점을 제공하고, 상술한 배경기술에 서술된 종래기술의 공정에 비해 비용적인 장점을 제공한다. 하기하는 실시예에 대한 상세한 설명을 고려하여 본 발명의 세부사항과 장점을 이해할 수 있을 것이며, 방법 또는 장치를 만들고 또는 사용하는 것에 대한 본 발명의 장점은 본 발명의 범위에 속한다.

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도 1은 본 공표의 클래드 제품을 제조하는 방법의 하나의 실시예의 다이어그램이다.

도 2는 조립체가 기판 물질의 플레이트, 클래딩 물질의 플레이트, 및 다수의 프레이밍 요소를 포함하는 본 공표에 따른 용접 조립체의 하나의 실시예의 개략적 사시도이다.

도 3은 조립체가 리세스(recess)와 가장자리 프레임을 포함하도록 규격화된 기판 물질의 플레이트를 포함하는 본 공개에 따른 용접 조립체의 또 다른 실시예의 평면도이다.

도 4는 도 3의 조립체를 관통하는 Y-Y에 대한 개략적인 단면도이다.

도 5는 가열 롤링 후 냉간 롤링(cold rolling)에 적합한 게이지에 대해 도 2의 조립체를 관통하는 X-X에 대한 개략적인 단면도이다.

도 6은 가열 롤링 후 냉간 롤링에 적합한 게이지에 대해 도 3의 조립체를 관통하는 Y-Y에 대한 개략적인 단면도이다.

도 7은 용접과 프레이밍 요소를 포함하는 변부의 트리밍 후 도 5의 열간 롤링(hot rolling)된 용접 조립체의 개략도이다.

도 8은 도 1의 실시예에 의해 만들어진 최종 클래드 제품의 개략적 단면도이다.

도 9는 본 공개의 방법 실시예에 따라 구성된 에셈블리의 실시예의 사진이다.

도 10은 조립체 요소가 용접 조립체를 제공하기 위해서 함께 용접되는데 특 징이 있는 도 9의 조립체 사진이다.

도 11 (a)와 (b)는 접착된 기판과 열간 롤링 후에 도 10의 용접 조립체의 클래드 층의 인터페이스 영역의 마이크로그래프이다.

도 12는 본 공개의 방법 실시예에 의해 제조된 열간 롤링 밴드 부분의 사진이다.

도 13은 본 공개의 방법 실시예에 따라 구성된 조립체의 또 다른 실시예의 사진이다.

도 14는 조립체 요소가 용접된 조립체에 제공하기 위해 함께 용접되는데 특징이 있는 도 13의 조립체 사진이다.

도 15는 본 공개의 방법 실시예에 따라 구성된 용접된 조립체의 추가적인 실시예이다.

도 16은 본 공개에 따른 조립체용 코어 플레이트의 실시예 개략도이다.

본 공개의 발명의 실시예는 합금 클래딩(cladding) 물질을 가진 합금 기판의 하나 또는 그 이상의 표면을 클래딩하는 방법에 관한 것이다. 본 공개의 발명은 하나 또는 그 이상의 클래딩 물질이 기판 물질 보다 더 열간-강도(hot strength)를 가지고 있을 때 특히 유용하다.
본 방법의 실시예는 야금 기술 분야 당업자에 알려진 용접, 열간 롤링(hot rolling), 냉간 롤링(cold rolling) 그리고 어닐링(annealing) 기술과 장비를 사용하여 수행될 수도 있지만, 그러나 상기 방법은 클래드 합금을 제조하는데 사용되지 않는 특징을 포함한다. 예를 들어, 실시예들은 열간 롤링 동안 낮은 열간-강도 클래딩 물질의 퍼짐을 포함하는 새로운 기술을 사용한다.
아래에서 묘사되는 것처럼, 본 공개 방법의 특정 실시예는 기판과 클래딩 물질의 플레이트를 포함하는 용접된 조립체(assembly)를 제공하는 것을 포함하여, 클래딩 물질의 하나 또는 그 이상의 플레이트는 클래딩 물질 보다 더 높은 열간-강도를 갖는 물질로 프레임 되어져있다. 용접된 조립체는 기판 물질에 대한 클래딩 물질을 접착시키고, 클래드 제조에 있어서 바람직한 치수와 야금학적 기계적 특성을 획득하기 위하여, 열간 롤링, 냉간 롤링 그리고 선택적으로 어닐링을 포함하는 진행 단계의 적절한 조합을 필요로 한다. 열간 롤링 동안 클래딩 물질을 프레이밍(framing)하는 물질은 클래딩 물질이 기판 물질을 넘어 퍼지는 것을 방지하여, 적절한 위치에 클래딩 물질을 유지하고 열간 롤링 동안 물질 두께의 바람직한 범위를 유지한다. 따라서 기판 물질 주변에 클래딩 물질을 적절히 프레이밍하는 것은 치수 조절의 하이 레벨을 제공할 수도 있어서, 최종 클래드 제품은 요구되는 치수 특성을 만족한다.
여기에 사용된 “합금”은 순수 금속과 우발적인 불순물 또는/및 금속 또는/및 비금속의 의도적인 추가를 포함하는 금속을 뜻한다.

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여기에 사용된 “플레이트”는 일반적으로 다각형 또는 직선 주변을 갖고 길이와 넓이 치수를 갖고 상대적으로 작은 두께 치수를 포함하는 구조를 뜻한다.

여기에 사용된 “열간 강도(hot strength)”는 열간 롤링 온도(예를 들어, 니켈-클래드 스테인리스 스틸을 롤링하기 위한 전형적인 1700 내지 2400℉)에서 물질의 항복 강도(yield strength)를 뜻한다.
본 발명의 방법의 하나의 실시예는 일반적으로 도1에서 도시된 단계를 포함한다. 상기 스텝은 바람직한 클래드 제품을 제조하기에 적합한 용접된 조립체를 제공한다; 인터페이스에서 클래드 팩(pack) 내의 다양한 플레이트를 접착(클래드)시키기 위해 상승된 온도에서 팩을 롤링함으로써 클래드 팩에 압력을 가하는 단계; 매개 게이지 클래드 물질의 두께를 최종적으로 바람직한 게이지로 줄이는 단계; 그리고 선택적으로, 바람직한 야금학적 그리고 기계적 특성을 성취하기 위해 제품을 어닐링하는 단계. 상기 단계들은 아래에서 더 자세히 기술된다.
도 1 방법의 제 1 단계에서, 클래드되는 합금의 플레이트 또는 다른 형상과 클래딩 물질(클래딩 물질 플레이트/형상은 같거나 또는 다른 물질로 될 수도 있다)의 하나 또는 그 이상의 플레이트 또는 다른 형상은 함께 용접되는 적재된 배열을 형성하기 위해 조립되고 용접된다. 그러한 용접 배열은 여기서는 참조의 경우와 같이 “용접된 조립체”로서 언급된다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 예를 들어 듀얼-클래드 니켈/스테인리스 스틸/니켈 제품을 제조하기 위해 본 공개의 하나의 실시예에 있어서, 조립체(10)는 제 1 얇은 게이지 플레이트(14) 유형 201 니켈(UNS N02201)과 (도시되어 있지 않으나) 제 2 동일한 플레이트 사이의 유형 316L 스테인리스 스틸(UNS S31603)("T-316L")로 구성된 플레이트(12)의 위치 결정에 의해 형성되어 진다. 니켈 플레이트(14)의 길이("L")와 넓이(“W") 표면 치수는 스테인리스 스틸 플레이트(12)의 상응하는 치수 보다 더 작아서, 유형 304 스테인리스 스틸(UNS S30400)("T-304") 바 스톡(bar stock, 16)의 몇 몇 길이로 구성된 “프레임”은 각각 니켈 플레이트(14) 주변에 위치되어 질 수 있다. 프레이밍 물질은 클래딩 물질의 열간 강도 보다 더 큰 열간 강도를 갖는다. 스테인리스 스틸 바 스톡(16)은 일반적으로 니켈 플레이트(14)와 같은 두께를 갖고, 니켈 플레이트(14)의 4개의 변부 각각에 대하여 직접 놓여있고 스테인리스 스틸 플레이트(12)의 마주보는 표면에 직접 기초를 두고 있다. 각각의 바 스톡(16) 요소는 외부 변부가 스테인리스 스틸 플레이트(12)의 외부 변부와 사실상 고르게 열을 맞추도록 선택되어 진다. 바 스톡(16) 넓이는 프레이밍 물질의 열간 강도가 니켈 클래딩 물질의 열간 강도 보다 더 크고 가열 과정 동안 더 부드러운 니켈 물질을 포함하도록 선택되어 진다.
조립체(10)의 다양한 요소가 조립 된 후에, 조립체는 스테인리스 스틸 용접 필러(filler) 물질을 사용하여 팩의 각각의 측면 상의 두 개의 드러난 이음매 주변에서 완벽히 함께 아크 용접된다. 니켈 플레이트(14)와 주변의 스테인리스 스틸 바 스톡(16) 사이에 제 1 이음매(20)는 클래드 팩(10)(도 2에 도시된 한 측면)의 양 측면 상에 동일하게 존재한다. 스테인리스 스틸 플레이트(12)와 스테인리스 스틸 바(16) 사이의 주변 이음매인 제 2 이음매(22)는 또한 클래드 팩의 양 측면 상에 동일하게 존재한다. 도 2는 상기 이음매 각각을 위한 사각 그루브를 가진 맞댄 단접 이음(butt weld joint)을 개략적으로 도시한다. 종래 기술로 공지된 바와 같이, 베벨(bevel)은 규격화되거나 그렇지 않으면 용접 금속의 적절한 용입(penetration)을 획득하는데 도움이 되도록 하기 위해 용접되어 질 요소의 변부 상에서 형성될 수도 있다. 또한 비록 조립체를 용접하는 특별한 방식이나 방식들이 본 실시예와 연관되어 기술된다 할지라도, 조립체의 다양한 요소와 함께 용접의 적절한 방식이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 특정 실시예에 있어서, 불연속적인 용접은 조립체의 하나의 요소를 용접 단계와 연관된 비용을 줄일 수도 있는 다른 조립체에 연결하는데 이용되어 질 수도 있다.
일단 플레이트에 용접되면, 프레이밍(framing)을 형성하는 스테인리스 스틸 바 스톡(16)은 상대적으로 더 낮은 열간-강도 니켈 클래딩 물질을 열간 롤링 동안 스테인리스 스틸 기판 물질을 초과하여 퍼지는 것을 방지한다. 이것은 적절한 위치에 클래딩 물질을 위치시키고, 제조 과정을 통해 스테인리스 스틸 코어 층과 니켈 클래딩 층의 바람직한 두께 비율을 유지하는데 도움이 된다. 비록 상기 예에서 프레이밍 요소가 스테인리스 스틸 바 스톡의 형상 내에 있을 지라도, 프레이밍 요소는 니켈 클래딩 물질 보다 더 큰 열간 강도를 갖고 클래딩 물질이 열간 롤링 동안 기판 물질을 초과하여 퍼지는 것을 방지하는데 적합한 어떤 교번적인(alternate) 물질이 될 수도 있다고 이해된다.
도 3은 본 발명에 따른 용접된 조립체(110)의 교번적인 구조의 평면도를 도시한다. 도 4는 도 3의 조립체(110)를 통해 Y-Y 라인에서 취해진 단면도를 도시한다. T-316L 스테인리스 스틸 플레이트(112)는 예를 들어 UNS N02201 니켈로 구성될 수도 있는 니켈 클래딩 플레이트(114)들 사이에서 부분적으로 끼워진다. 스테인리스 스틸 플레이트(112)의 양 측면 상에 돌출한 가장자리 프레임(116)을 포함하기 위하여 스테인리스 스틸 플레이트(112)는 규격화하거나 또 다른 물질 제거 과정에 영향 받기 쉽거나 주조 또는 단조(forge)된다. 프레임은 니켈 플레이트(114)를 수용하기에 적합한 치수를 갖는 리세스(recess)를 제한한다. 도 4가 프레임(116)에 의해 한정되는 스테인리스 스틸 플레이트(112)의 마주보는 표면상의 리세스 내의 장소에 있는 두 개의 니켈 클래딩 플레이트(114)를 도시하는 것으로 이해된다. 프레임(116)은 스테인리스 스틸 플레이트(112)의 돌출 부분이고 각각의 스테인리스 스틸 플레이트(112)의 주변을 프레임한다. 이음매(118)를 포함해 니켈 플레이트(114)와 스테인리스 스틸 프레임(116) 사이의 이음매들은 스테인리스 스틸 필러 와이어를 사용하여 용접되어 있다. T-316L 스테인리스 스틸 코어 물질이 클래딩 물질 주변에 프레임 작용에 기여하기 때문에 상기 용접 조립체 구조는 바 스톡 또는 다른 프레이밍 요소가 불필요하다는 장점을 가지고 있다. 추가적으로 교대적인 구조는 도 2의 구조 보다 용접이 덜 요구된다.
도 1의 방법의 제 2 단계에서, 용접된 조립체는 고온까지 가열되고 매개 게이지까지 열간 롤링에 의해 압축되어 열간 롤링 밴드나 스트립을 형성한다. 열간 롤링은 도 2 내지 4에서 도시된 용접된 조립체 내에 3 개의 플레이트를 인터페이스와 함께 용접하게 한다. 예를 들어 도 2의 용접된 조립체(10)는 표준 화덕(furnace)의 적절하게 고온의 공기로 가열될 수도 있고, 강철 제조에 사용된 표준 열간 롤링기 상에서 즉시 롤링될 수도 있다. 하나의 실시예에서, 온도가 상기 방식으로 더 이상 롤링될 수 없는 점까지 낮춰질 때 까지 가열된 조립체(10)는 역진(reversing) 기계 상에서 앞 뒤로 롤링된다. 필요하다면, 압축되고 연장된 조립체(10)가 고온까지 다시 가열될 수도 있고 다시 게이지를 더 줄일 때 까지 역진 기계 상에서 열간 롤링될 수도 있다. 일련의 재 가열 단계와 열간 롤링은 클래드 팩의 두께가 바람직한 두께 까지 또는 냉간 롤링에 적합한 두께까지 줄어들 때 까지 사용될 수도 있다.
도 5는 열간 롤링 후 적합한 매개 게이지까지 도 2의 용접된 조립체(10)를 통해 X-X에서 취해진 개략적인 횡단부이다. 열간 롤링은 용접 조립체(10)의 스테인리스 스틸 플레이트(12)와 니켈 플레이트(14)를 도 5에 도시된 매개 게이지 제품(20)의 니켈 클래딩 층(28)과 더 얇은 게이지 스테인리스 스틸 코어 층(26)까지 압축한다. 도 5에서, 스테인리스 스틸 바 스톡(16)은 더 얇은 게이지 스테인리스 스틸 프레이밍 영역(30)까지 압축되고, 압축된 용접 영역(32)은 몇 몇 층들 사이에 삽입된다. 스테인리스 스틸과 니켈 물질의 인터페이스는 아래에서 묘사되는 도 6과 7에서 처럼, 도 5의 개략도에 점선으로 도시되어 있다.
도 6은 열간 롤링 후 적합한 매개 게이지까지 도 3의 용접 조립체(110)를 통해 Y-Y에서 취해진 개략적인 단면도이다. 열간 롤링은 스테인리스 스틸 플레이트(112)와 용접 조립체(110)의 니켈 플레이트(114)를 도 6에서 도시된 매개 게이지 제품(120)의 니켈 클래딩 층(128)과 더 얇은 게이지 스테인리스 스틸 코어 층(126)까지 압축한다. 스테인리스 스틸 플레이트(112)의 프레임(116)은 더 얇은 게이지 스테인리스 스틸 프레이밍 영역(130)까지 압축하고, 압축된 용접 영역(132)은 클래드 제품의 양 표면상의 니켈 클래딩 층(126)과 스테인리스 스틸 프레이밍 영역(130) 사이에 삽입된다.
도 5와 6에 도시되어 있는 하나의 조각인 매개 게이지 클래드 물질은 변부를 제거하기 위해 트림될 수 있고, 압축된 스테인리스 스틸 프레이밍 영역(30, 130)과 용접 영역(32, 132) 각각을 포함한다. 도 7은 열간 롤링 후 매개 게이지 까지 그리고 도 5에 도시된 트림 라인(40)에서 트림된 후 도 2의 용접된 조립체(10)를 통해 X-X에서 취해진 개략적인 단면도 이다. 트리밍은 바람직한 스테인리스 스틸 코어 층(26)과 함께 접착된 니켈 클래딩 층(28)을 남긴다. 매개 게이지 제품(120)의 가로 단면부 내의 일반적인 배열 요소가 일단 트림되면 도 7에서 도시된 배열과 유사하다는 것이 명백하다.
트리밍에 이어, 도 7의 매개 게이지 제품(20)은 대기에서 어닐링되거나 응력을 줄이기 위해 브라이트 어닐링될 수도 있다. 마주보는 니켈 표면(36)은 산화물 녹(oxide scale)을 제거하고 최종 게이지에 냉간 롤링에 적합한 표면 조건을 제공하기 위해 블라스트(blast)되고 피클될(pickle) 수도 있다. 만약 산화물 녹이 적다면, 블라스팅없이 물질을 피클하는 것이 가능하다.
도 1에서 나타난 방법의 3 번째 단계는 전 단계에서 형성된 매개 게이지 제품의 두께를 줄이는 것과 만약 바람직하다면 바람직한 야금학적이고 기계적인 특성을 획득하기 위한 어닐링을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 냉간 롤링 시퀀스(sequence)가 사용되고, 각각의 냉간 롤링 시퀀스는 응력을 줄이기 위해 물질을 어닐링하는 단계에 의해 선택적으로 이어지고 다음의 냉간 롤링 시퀀스용 물질을 부드럽게 하는 물질을 냉간 롤링하는 단계를 포함한다. 물질이 특별한 냉간 롤링 시퀀스 동안 대기에서 어닐링되어 지면, 피클하거나 블라스트하는 것과 다음 냉간 롤링 시퀀스 전에 상기 시퀀스 상에 형성된 어떤 산화물 녹을 제거하기 위해 물질을 피클 하는 것이 필요하다. 만약 대신에 물질이 예를 들어 수소 대기와 같은 그러한 비활성의 비-산화 대기에서 특별한 냉간 롤링 시퀀스 동안 어닐링된다면, 물질 상의 산화물 녹은 무시되고 블라스팅이나 피클링을 요구하지 않을 수도 있다. 냉간 롤링 시퀀스는 물질이 바람직한 최종 게이지까지 줄여질 때 까지 반복될 수도 있다. 클래드 물질은 사실상 산화물 녹이 없는 표면을 가진 바람직한 야금학적 특성을 얻기 위하여 수소나 다른 비활성 기체 내의 최종 어닐(anneal)에 영향 받기 쉬울 수도 있다.
도 1에서 개략적으로 도시된 방법을 사용하여 형성된 단부 제품은 바람직한 내부식성(corrosion resistance) 또는/및 다른 바람직한 특성(예를 들어 니켈같은 그러한 것)을 알리는 물질을 가진 반대쪽 표면 상의 클래드 합금 기판(예를 들어 T-316L 스테인리스 스틸) 클래드를 포함하는 시트 제품이다. 도 8은 최종 제품(40)의 개략적인 횡단부이고, 코어 스테인리스 스틸 층(42)은 니켈 클래딩 층(44) 사이에서 끼워진다.
비록 도 1에 도시된 방법이 듀얼-클래드(dual-clad) 제품을 제조하는데 바람직하다는 것을 설명하는데 사용되는 모범적인 실시예임에도 불구하고, 청구항 제 1 항의 방법은 단일-클래드(single-clad) 제품을 제조하는데 똑같이 유용한데 즉 제품은 기판 물질의 단일 표면 상에서만 클래드된다고 이해된다. 도 2 내지 8의 다양한 개략적 묘사는 본 공개의 방법의 특정한 비-제한적 실시예를 더 잘 설명하기 위해 제공되고, 상업적-스케일(commercial-scale) 과정에서 존재할 수도 있는 다양한 요소의 진실한 상대적 치수를 묘사하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 클래딩 층 두께는 실질적인 기계-스케일 과정에서 기판 층 두께에 관하여 상당히 더 얇게 될 수 있다.
도 1의 실시예의 중요한 장점은 방법이 타이트한 코일 속으로 어셈블된 물질을 롤링하거나 또는 위의 배경 기술 분야에서 언급된 종래 기술 방법에서 사용된 것처럼 어셈블된 물질을 가열하고 접착시키기 위해 진공로 사용을 요하지 않는다는 것이다. 비록 접착된 물질이 본 공개의 클래딩 방법에서 고온으로 가열되야 한다면, 클래딩 과정 동안 물질의 접착은 사실 롤링 동안 성취된 높은 인터페이스 압력의 결과가 더 크다고 이해된다. 도 1의 실시예는 또한 다양한 물질을 접착하기 위해서 복잡하고 값비싼 폭발 접착 장치를 사용하는 것이 요구되지 않는다.
비록 상기 묘사와 아래 실시예가 스테인리스 스틸 기판 상의 니켈의 클래딩을 언급하거나 포함한다 할지라도, 본 공개의 방법은 그렇게 제한되지 않는다고 이해된다. 도 1의 방법, 좀 더 일반적으로 본 공개의 새로운 방법은 다양한 단일-클래드와 다중-클래드(multiple-clad) 합금 기판을 제조하는 데 적합하게 될 수도 있다. 또한 위에서 언급된 바와 같이, 본 공개의 방법은 클래드 제품을 제조하기 위해 특히 유용하고, 클래딩 물질은 기판 물질 보다 더 낮은 열간 강도가 있다. 고온 열간 강도 기판 물질과 더 낮은 열간 강도 클래딩 물질의 적층된 플레이트를 롤링할 때, 더 낮은 열간 강도 물질은 조립된 물질의 열간 롤링 동안 더 높은 열간 강도 물질의 치수를 초과하여 퍼질 수 있다. 상기 경우에, 클래딩 물질의 인접한 변부와 본 공개의 방법의 용접된 조립체 내 기판 물질 사이의 가장자리에 제공된 더 높은 열간 강도 물질은, 기판 물질의 한 부분이거나 아니거나, 열간 롤링 동안 기판 물질의변부를 초과하는 클래딩 물질의 퍼짐을 차단한다.
본 발명의 방법을 사용하여 제조될 수 있는 클래드 제품의 일반적이고 비제한적인 실시예는 다음을 포함한다: 클래드 플레이트, 클래드 스트립과 클래드 시트. 클래드 제품은 제조의 다양한 품목으로 진행될 수도 있다. 또한 비록 상기 묘사와 아래 실시예가 두 개의-클래드 제품에 지시된다면, 클래딩 층은 기판의 반대쪽 표면 각각에 접착되고, 본 공개의 방법은 단일-클래드와 다중-클래드 제품을 제조하는데 적합할 수도 있고, 그러한 제품은 제조 품목으로 처리될 수도 있다. 위에서 언급된 것처럼, 본 공개의 방법을 사용하여 만들어진 단일-클래드 또는/및 듀얼-클래드 제품으로부터 만들어질 수도 있는 제조 품목 실시예는 화학적 시스턴(chemical cisterns), 굴뚝 가스 도관(chimney flue), 배터리, 관, 열 교환기, 기름과 가스를 위한 파이프, 화학제품을 위한 탱크와 조리 기구를 포함하고 상기 예에 제한되지 않는다. 다른 제품과 본 공개의 방법을 사용하여 만들어 질 수 있는 제조 품목은 본 서술을 고려할 때 야금과 제조 기술의 당업자에게 분명하고, 그러한 당업자는 부적절한 실험없이 본 공개의 방법을 적절히 적합하게 할 수도 있다.
다양한 기판, 클래딩, 그리고 기판에서 멀다면, 본 공개의 방법으로 용접된 조립체로 조립되는 요소를 프레이밍하는 절대적 상대적 치수는 적절히 치수된 최종 클래드 제품을 제공하기 위해 선택된다. 본 발명의 특정한 비 제한적 실시예는 다음과 같다. 다음의 실시예에서 묘사된 다양한 요소의 절대적 상대적 치수는 특별한 적용을 위해 선택되고 방법의 특별한 실시예의 몇 몇 비제한적 실시예를 반영한다. 좀 더 일반적으로, 클래드 제품의 특별히 의도된 적용에 의존하여, 최종 클래드 제품 두께와 두께 비율의 넓은 범위 중 어떤 것도 상기 묘사와 다음 실시예에서 사용된 것과 유사한 방식으로 제조되어 질 수 있다. 다음의 실시예를 수행하는 동안 연구된 측면은 클래딩 층을 열간 롤링 동안 바람직하지 않은 정도까지 흐르지 못하게 하고, 냉간 롤링 동안 클래딩과 기판 층을 적절히 어닐링하고, 어닐링 동안 클래딩 층 표면 상에 과도한 녹(scale)의 형성을 방지하고, 용접된 조립체의 요소를 조립하기 전에 바람직하지 않은 녹을 제거하기 위한 블라스트 능력과 피클링 실행을 포함한다.
실례 1
용접된 조립체는 니켈 더블-클래드 스테인리스 스틸을 제조하기 위해 준비된다. 조립체는 2.5 내지 0.75 인치 두께 니켈(UNS 02201) 플레이트 사이에 끼워진 2 내지 2.5 인치 두께 T-316L 스테인리스 스틸 플래이트로 구성된다. 니켈 커버 플레이트의 길이와 넓이 치수는 스테인리스 스틸 코어 플레이트 보다 더 작고, 니켈 플레이트는 스테인리스 스틸 코어 플레이트의 표면 상에 중심을 두고 있다. 이런 식으로, 가장자리는 표면 상에 배열된 커버 플레이트에 의해 덮히지 않는 코어 플레이트의 각각의 표면의 주변 주위에 남겨 진다. 0.5×0.5 인치 두께 T-304 스테인리스 스틸 바 스톡으로 구성된 프레임은 코어 플레이트의 각각의 표면 위, 각각의 커버 플레이트 주변 주위 가장자리에 위치 지워져 있다. 스테인리스 스틸 프레임은 열간 롤링 동안 더 낮은 열간 강도(따라서 좀더 유체적인) 니켈을 “막기위해(dam)", 그리고 니켈 물질을 열간 롤링 동안 두께에서 전체 조립체가 줄어들 때 코어 플레이트 물질의 변부를 초과하여 흐르는 것을 방지하도록 고안 되었다. 각각의 플레이트의 두께는 선택되어, 시도에 적합한 롤링 장치는 전체 조립체 두께를 조절할 수도 있다.
조립체는 다음과 같이 구성되고 처리된다. 두 개의 니켈 커버 플레이트는 잘려져서, 요소가 조립될 때 0.5 인치 갭(gap)이 요소의 변부와 T-304 스테인리스 스틸 프레임 요소의 반대쪽 변부 사이에 남겨진다. 이것은 도 9의 사진에서 도시되어 있고, 조립체(210)는 커버 플레이트(212) 주위의 0.5 인치 갭(218)을 두고 있는 T-304 스테인리스 스틸 프레이밍 요소(216)들 사이에서 T-316L 스테인리스 스틸 플레이트(214) 상에 배열된 니켈 커버 플레이트(212)를 포함한다. 0.5 인치 갭은 용접 동안 용접 금속의 용입을 증가시키기 위해 제공되어 진다. 각각의 프레이밍 요소(216)는 1/16 인치 직경 ER308 용접 와이어와 98% 아르곤 / 2% 산소 차폐(shielding) 가스를 사용하여 조립체의 주변에서 작동하는 상기 요소들 사이에서 드러난 인테페이스의 코어 플레이트(214)에 MIG(metal inert gas) 용접된다. 프레이밍 요소(216)는 또한 3/32 인치 직경 INCO 92^TM ERNiCrFe-6 용접 와이어 그리고 95% 아르곤 / 5% 수소 차폐 가스를 사용하는 상기 요소들 사이에서 0.5 인치 갭을 채움으로써 각각의 인접 커버 플레이트(212)에 MIG 용접된다.
용접된 조립체는 화덕 안에서 2050℉까지 가열되어 지고 처음 3 인치 두께로부터 0.401 인치까지 얇게 열간 롤링 된다. 조립체는 열간 롤링 전에 제거되지 않는다. 도 11(a)와 (b)에서 도시된 바와 같이 열간 롤링된 조립체의 횡단부의 마이크로그래프(micrograph)는 니켈 / T-316L 스테인리스 스틸 인터페이스 양자가 일반적으로 아주 깨끗한 인터페이스와 완전히 접착된다는 것을 공지한다. 그러나, 니켈 / T-316L 스테인리스 스틸 인터페이스의 임시(occasional) 영역은 중요한 잡힌(entrapped) 산화물 녹을 포함한다. 잡힌 녹이 열간 롤링 전에 플레이트 내에 새겨지는가 하는 것은 용접된 조립체 내 공기의 존재 때문에 열간 롤링 동안 형성되는지 또는 두 요소의 조합 때문에 존재하는지 불분명하다.
두 개의 부분은 열간 롤링된 클래드 팩 조립체로부터 잘려지고 2050℉까지의 제 1 부분과 2200℉까지의 제 2 부분 다시 가열되어 진다. 각각의 다시 가열된 부분은 0.142 인치까지의 제 1 부분과 0.125 인치까지의 제 2 부분 열간 롤링 된다. 열간 롤링 부분은 프레이밍 물질과 용접 침전물을 제거하기 위하여 트림되어져서, 남겨진 유일한 물질은 니켈/T-316L 스테인리스 스틸/니켈 라미네이트(laminate)이다. 라미네이트의 금속 조직적(metallographic) 조사는 모든 층이 잘 접착되어 남아있다고 공지한다.
아래에서 논의된 어닐링 연구는 5분 동안 1950℉에서 어닐(anneal)이 연속적인 냉간 롤링을 위해 열간 롤링된 부분을 부드럽게 하기에 충분하다는 것을 나타낸다. 따라서, 도 12에서 도시된 열간 롤링된 듀얼-클래드 물질인 0.142 인치 두께의 3×14 인치 조각은 5분 동안 1950℉에서 어닐링되어 지고, 그 다음에 다음의 냉간 롤링/어닐링 시퀀스를 사용하여 0.013 인치 최종 게이지까지 냉간 롤링된다.

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0.142″ → 0.078″ (45% 축소)

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1950℉에서 3분 대기에서 어닐링되고, 그릿 블라스트(grit blast)를 이용하여, 10% HNO₃ / 2% HF로 피클된 후

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0.078″ → 0.043″ (45% 축소)

↓

1950℉에서 3분 대기에서 어닐링되고, 그릿 블라스트(grit blast)를 이용하여, 10% HNO₃ / 2% HF로 피클된 후

↓

0.043″ → 0.024″ (45% 축소)

↓

1950℉에서 3분 대기에서 어닐링되고, 그릿 블라스트(grit blast)를 이용하여, 10% HNO₃ / 2% HF로 피클된 후

↓

0.024″ → 0.013″ (45% 축소)

냉간 롤링 동안 어떤 단일 롤 패스도 응력을 제한하고 적층 분리(delamination)의 위험을 줄이기 위해서 약 0.005 인치 감소까지 제한된다. 어떠한 체크되는 변부나 적층 분리도 어떠한 냉간 롤링 시퀀스 동안 관찰되지 않는다. 최종 게이지 물질 0.013 인치의 표면 조건에서, 블라스트와 피클 작용이 사용될 수도 있다.
니켈 클래딩의 두께 퍼센트는 T-304 스테인리스 스틸 프레이밍 내에 함유되어 남아있는 니켈이 얼마나 충분한가 평가하기 위하여 그리고 산화물 녹의 형성이 어닐링 동안 과도한 양의 니켈 클래딩을 소비하는지를 결정하기 위하여 상기 실례 1에서 용접된 조립체 각각의 진행 단계를 위해 측정된다. 니켈 층 두께는 제 3 냉간 롤링/어닐링 사이클을 통해서 처음 양(측면 당 전체 조립체 두께의 16.5% 내지 17%)으로부터 상당히 일정하게 유지된다. 최종 냉간 롤링 시퀀스 동안 니켈 클래딩 층은 상대적으로 더 얇아지고, 최종 게이지 물질은 측면 당 전체 클래드 제품 두께의 약 15%의 니켈 클래딩 층 두께를 갖는다.
블라스트와 피클링 동안 물질 표면에 대한 일그러짐(distortion)을 회피하기 위하여 수소의 브라이트 어닐링이 상기 냉간 롤링 시리즈에서 최종 그레인(grain) 사이즈와 기계적 특성을 가진 물질을 제공하기 위하여 대기의 어닐링 장소에서 사용될 수도 있다. 브라이트 어니링의 사용을 평가하기 위하여 개개의 1×1 인치 견본의 최종 게이지(0.013 인치) 냉간 롤링된 물질은 1500℉, 1600℉, 및 1700℉ 온도에서 각각 1,2, 및 3분 동안 다시 가열된다. 브라이트 어닐링은 듀얼-클래드 시료 상에 받아들일 수 있는 녹-없는 표면을 제공하기 위해 나타난다. 금속조직학(metallography)은 9개의 온도-시간 조합으로부터 초래된 미세구조(microstructure)를 결정하기 위해 브라이트 어닐링된 시료에서 수행된다. 모든 9개 시료 위의 니켈 층은 금속 조직학적으로 유사해 보이고, 각각의 층은 완전히 다시 결정으로 되고, 주목할 만한 그레인 성장을 갖고, ASTM 비교 방법을 사용하여 약 7.5 내지 8의 그레인 사이즈를 갖는다. 적어도 2분 동안 적어도 1600℉에서 브라이트 어닐링된 상기 시료만이 완전히 다시 결정이 된다고 관찰된다. 완전히 다시 결정이 된 스테인리스 스틸 코어 층은 대략 ASTM 11의 그레인 사이즈를 갖고, 3분 동안 1700℉에서 브라이트 어닐링된 시료가 가장 유사한 미세구조를 갖는 것으로 나타난다. 브라이트 어닐링된 시료용 T-316L 코어 층의 평균 비커스 미세경도(Vickers microhardness)는 178이다.
전술한 브라이트 어닐링 결과를 고려하면, 상기 실시예로부터 3×12 인치 조각의 콜드-롤링된 것 같은 최종 게이지 물질은 3분 동안 1700℉ 수소에서 브라이트 어닐링 된다. 2개의 장력 테스트 시료는 상기 물질로부터 롤링되고 항복 강도, 궁극적인 장력 및 신장률이 측정된다. 상기 특성에 대한 평균 테스트 값은 각각 40.7ksi, 86.6 ksi 및 48.7%이다.
실례 2
실례 1과 같이 구성된 용접된 조립체가 준비된다. 실례 1의 조립체와 같이, 0.5 인치 갭은 각각의 니켈 커버 플레이트 변부와 스테인리스 스틸 프레이밍 물질의 변부 사이에 남겨진다. 롤링 동안 커버 플레이트의 측면 운동에 대해 여분의 지지를 제공하기 위하여, 그러나 클래딩 물질이 흐르도록 공간을 허용하기 위하여 두 개의 짧은 단부 댐이 프레이밍 요소로 구성되어, 각각은 인접한 커버 플레이트에 대해 줄을 맞추는 2.5 인치 탭을 포함한다. 상기 배열은 도 13에 도시되어 있고, 상기 도면은 조립체(310)의 한 표면을 나타내고, 상기 조립체에서 니켈 플레이트(312)와 T-304 스테인리스 스틸 프레이밍 요소(314, 316)는 T-316L 스테인리스 스틸 플레이트(318) 상에 위치결정 된다. 반대쪽 프레이밍 요소(314)는 인접한 커버 플레이트와 맞춰진 탭(320)을 포함한다. 니켈 커버 플레이트와 프레이밍 요소(314, 316)는 실례 1의 조립체와 유사한 방식으로 스테인리스 스틸 코어 플레이트(318) 위 장소에서 용접된다. 용접된 조립체의 표면은 도 14에 도시되어 있다.
상기 실시예에서 용접된 조립체는 2050℉까지 가열되고, 처음 3 인치 두께로부터 0.400 인치까지 열간 롤링된다. 조립체는 열간 롤링 전에 제거되지 않는다. 비록 열간 롤링된 밴드의 하나의 단부가 니켈과 스테인리스 스틸 코어 물질 사이에 적층분리의 얇은 영역을 포함한다 하더라도 열간 롤링된 물질 상에서 수행된 금속 조직학적 분석은 니켈/T-316L 스테인리스 스틸 인터페이스가 실례 1의 용접된 조립체를 제조하는 것과 유사하다는 것을 나타낸다. 0.400 인치 조각 부분은 2050℉까지 재가열되고 0.143 인치까지 열간 롤링된다.
어닐링 연구는 냉간 롤링 전에 열간 롤링된 물질을 어닐링하기 위한 적절한 온도와 시간을 연구하기 위하여 0.143 인치 열간 롤링된 물질의 샘플 상에서 수행되었다. 열간 롤링된 물질의 5 쌍의 2×3 인치 샘플은 2, 5, 8, 14, 및 20분 동안 1950℉에서 어닐링된다. 5분 동안 1950℉에서 어닐링된 시료는 층에서 과도한 그레인 성장없이 T-316L 코어 층과 니켈 클래딩 층 양자 내에서 완전히 다시 결정되는 미세구조를 제조하는 것을 나타낸다.
실례 3
상기 실례 1과 2의 조립체의 관찰은 니켈 커버 플레이트 물질이 스테인리스 스틸 프레이밍을 넘어 흐르지 않고 열간 롤링 축소 동안 프레이밍 내에 완전히 포함되는 것을 나타낸다. 따라서, 커버 플레이트와 프레이밍 요소 사이의 0.5 인치 갭이 이번 실례 3의 조립체에서 제거된다. 갭 없이 커버 플레이트가 코어 플레이트의 표면 넓이의 더 큰 퍼센트를 덮을 수 있기 때문에 상기 디자인은 듀얼-클래드 물질의 더 높은 항복을 제공할 수도 있다. 도 15는 바티드-업(butted-up) 프레이밍 요소(416)에 용접된 커버 플레이트(412)와 코어 플레이트(414)에 용접된 프레이밍 요소(416)을 가진 실례 3의 용접된 조립체(410)를 나타낸다. 도 15에 도시되어 있듯이, 유체 관재료(420)는 2 인치 두께 코어 플레이트(414)의 측면에 제거 구멍에 용접되어 있다. 제거 구멍은 코어 플레이트(414)를 지나고 코어 플레이트(414)를 통해 전체적으로 뚫린 구멍을 가진 오른쪽 각도에서 교차되고, 커버 플레이트(412)에 의해 덮힌 코어 플레이트(414)의 두 개의 표면에서 오프닝되어 있다. 상기와 같이, 제거 구멍과 유체 관재료(420)는 코어 플레이트(414)와 커버 플레이트(412) 사이 공간에서 유동적으로 통한다. 용접된 조립체(412) 내의 대부분의 대기는 관재료(420)를 통해 제거되고, 조립체(412) 내의 제거 구멍은 열간 롤링 전에 용접 차단된다.
제거된 용접 조립체는 2050℉에서 0.402 인치까지 열간 롤링되고, 연속하여 2050℉까지 다시 가열되고 0.138 인치까지 열간 롤링된다. 금속 조직학적 분석은 각각의 두께에서 물질 위에서 수행된다. 조사된 샘플은 니켈/T-316L 스테인리스 스틸 인터페이스가 공극이나 커다란 산화물 함유의 증거 없이 완전히 접착되는 것을 나타낸다. 샘플은 양, 크기, 분배에 있어 실례 1과 2의 용접된 조립체의 열간 롤링된 샘플 내에서 보여지는 것과 아주 유사한 함유를 나타낸다. 이것은 코어/클래딩 인터페이스에서 발견되는 함유가 용접된 조립체 내의 대기의 존재 때문이 아니라, 대신에 용접된 조립체의 구성 전에 플레이트의 접촉 표면 상에 존재하는 녹으로부터라는 것을 나타낸다. 따라서, 열간 롤링 전에 본 공개의 방법의 실시예에 따라 구성된 용접된 조립체를 제거하는 것이 불필요하다. 표면 녹을 제거하기 위해서 표면 그라인딩(grinding)에 의해 플레이트의 표면을 가공하는 것 또는/및 다른 표면 가공(preparation) 기술은 중요할 수도 있다고 추정된다. 물론 상기 표면 가공으로부터 그레인된 장점은 사용된 플레이트의 구성과 조건에 의존하고, 예를 들어 특정 플레이트는 문제되는 부식을 더 잘 개선할 것 같은 물질로 구성될 수도 있다.
실례 4
실례 1에서 제조된 열간 롤링된 재료가 사용된 냉간 롤링 스케쥴(cold rolling schedule)의 결과(success)를 고려하여, 보다 적극적인 냉각 롤링 스케쥴이 실례 1과 실질적으로 동일한 구조를 가진 용접된 조립체 상에서 테스트 된다. 상기 실례들의 배출되고 배출되지 않은 조립체로부터 제조된 열간 롤링 제품에서의 스테인리스 스틸 코어/니켈 클래딩 인터페이스에서 산화물의 양은 상당한 차이가 없는 것으로 관찰된다. 따라서 실례 4의 클래드 팩 조립체(clad pack assembly)는 배출되지 않는다.
용접된 조립체는 2050℉에서 0.401 인치까지 열간 롤링되고, 그 뒤 2200℉까지 재가열되며, 0.119 인치까지 열간 롤링된다. 0.119 인치 재료의 절반("조립체 #4-A")은 냉각 롤링을 위해 연화시키기 위하여 5분 동안 1950℉에서 어닐링 처리된다. 0.119 인치 재료의 남겨진 절반("조립체 #4-B")는 2200℉로 재가열되고, 2 패스(two pass) 동안 0.085 인치로 감소되기 위하여 재차 열간 롤링된다. 조립체 #4A에 대해 감소된 고온 밴드 게이지(hot band gauge)에 따라 상대적으로 적은 냉각 롤링/어닐링 사이클이 최종 게이지에 도달될 수 있다. 조립체 #4-A는 하기 3가지의 냉각 롤링/어닐링 사이클을 이용하여 0.013의 바람직한 최종 게이지로 성공적으로 냉간 롤링된다.

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0.119 인치 → 0.057 인치 (52% 감소)

1950℉의 공기에서 3분 동안 어닐링되고, 그릿 블라스트법(grit blast)을 이 용하여 10% HNO₃ / 2% HF에서 10초 동안 피클된 후

↓

0.057 인치 → 0.027 인치 (52% 감소)

↓

1950℉의 공기에서 3분 동안 어닐링되고, 샌드 블라스트법(sand blast)을 이용하여 10% HNO₃ / 2% HF에서 45초 동안 피클된 후

↓

0.027 인치 → 0.013 인치 (52% 감소)

조립체 #4-B의 감소된 열간 롤링 밴드 게이지 재료는 단지 2가지의 냉간 롤링/어닐링 사이클을 이용하여 0.01 인치의 바람직한 최종 게이지로 성공적으로 냉각 롤링되며, 다음을 따른다.

0.091 인치 → 0.034 인치 (60% 감소)

↓

1950℉의 공기에서 3분 동안 어닐링되고, 샌드 블라스트법을 이용하여 10% HNO₃ / 2% HF에서 45초 동안 피클된 후

↓

0.034 인치 → 0.013 인치 (60% 감소)
상기 2가지의 시퀀스(sequence)에서 냉간 롤링 동안 임의의 단일 롤 패스(single roll pass)는 대략 0.005 인치로 한정되어(대략 5% 감소) 재료에 지나친 응력이 가해지지 않고 적층 분리(delamination)의 위험이 발생되지 않는다. 이러한 제한점에 따라서, 상당히 적극적인 냉간 롤링이 가능한 것을 나타내는 조립체 #4-A 및 #4-B 상에서 수행된 임의의 롤링 단계 동안 적층 분리 또는 에지 체킹(edge checking)이 관찰되지 않는다. 조립체 #4-A 및 #4-B로부터 최종 게이지 재료는 3분 동안 1700℉의 수소에서 브라이트 어닐링(bright anneal) 되고, 인장 테스트는 브라이트 어닐링 재료에서 수행된다.
또한 제조 속도를 증가시킬 수 있는 보다 적극적인 냉간 롤링이 연구된다. 조립체 #4-A로부터 어닐링되고 피크된 0.0119 인치의 고온 밴드 재료의 시료(specimen)는 다음을 따라 냉각 롤링된다

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0.119 인치 → 0.039 인치 (67% 감소)

↓

1950℉의 공기에서 3분 동안 어닐링되고, 샌드 블라스트법을 이용하여 10% HNO₃ / 2% HF에서 45초 동안 피클된 후

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0.039 인치 → 0.013 인치 (67% 감소)

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1분 동안 1800℉에서 브라이트 어닐링됨

두께를 롤링 패스 당 대략 15% 감소시키거나, 앞선 냉간 롤링 시퀀스에서 목표한 패스 당 두께 감소 한도의 약 3배 정도를 감소시키는 냉간 롤링이 수행되었다. 생성된 최종 게이지 듀얼-클래드 재료는, 어느 정도 가장자리가 거칠기는 하지만, 적층 분리의 징후를 전혀 보이지 않았다. 그러나 최종 게이지 재료가 프레이밍 재료(framing material)와 용착물(weld deposit)의 흔적을 제거하고 선호되는 폭으로 에지 트림(edge trimmed) 되기 때문에, 에지 거칠기는 거의 중요하지 않다. 0.013 인치의 최종 게이지의 브라이트 어닐링되고 냉간 롤링된 듀얼-클래드 재료의 야금학적 및 기계적인 특성은 테이블 1에 나타난다.

테이블 1

특성	평균 테스트 결과
니켈 비율	15.1%(면당)
니켈 두께	0.0020인치(면당)
그레인 크기	ASTM 7(Ni) ASTM 10(T-316L)
인장 강도	83,900 psi
항복 강도	37,200 psi
신장률(percent Elongation)	46.2%
경도	96HV(Ni) 180HV(T-316L)
벤딩 테스트

실례 5

밀-스케일 용접 조립체(mill-scale welded assembly)는 32.5 인치의 폭과 132 인치의 길이를 가진 코어 재료와 같이 3.75 인치 두께의 T-316L 스테인리스 스틸로부터 구성된다. 코어 플레이트는 28.5 인치의 폭과 128 인치의 길이를 가진 2개의 0.75 인치 두께 UNS 02201 니켈 플레이트들 사이에 끼워진다. 코어 플레이트는 상대적으로 작은 길이와 폭을 가진 니켈 플레이트를 수용하는 요홈 구조의 영역을 제공하기 위하여 양 측면 상이 기계 가공된다. 이와 같이, T-316L 스테인리스 스틸 플레이트의 마진이 둘러 싸여지거나(encircled) 클래딩 재료 플레이트의 외면의 마진이 둘러져서(bordered) 열간 롤링 동안 니켈 클래딩 재료가 스테인리스 스틸 코어 재료의 치수를 초과하여 퍼지는 것을 방기하기 위한 통합된 프레임(frame)이 제공된다. 니켈 플레이트는 상기 실례들에 기술된 바와 같이 일반적으로 코어 재료에 의해 형성된 프레임으로 용접된다. 그 뒤 조립체는 2050℉로 가열되고, 밀-스케일 고온 스트립기 상에서 중간 게이지 열간 롤링 밴드(intermediate gauge hot rolled band)로 열간 롤링된다.
열간 롤링 밴드로부터의 샘플들의 마이크로그래프가 관찰되고, 코어 및 클레딩 층 사이의 결합 품질이 매우 우수한 것으로 보여진다. 유일하게 관찰된 중요한 단점이 스트립 중앙 근처의 한 위치에 있는 블리스터(blister)이기 때문에 밴드 표면은 조사되고 수용될 수 있도록 주조된다. 몇몇의 중요하지 않은 페터링(feathering)/적층 분리는 용착물과 니켈 클래딩 층 사이의 융해 경계를 따라 관찰된다.
실례 6

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밀-스케일 용접 조립체는 클래딩 재료와 같은 2개의 128 인치 X 28.5 인치의 UNS 02001 니켈 커버 플레이트와 코어 재료와 같은 132 인치 X 32.5 인치(길이 X 폭)의 T-316L 스테인리스 스틸 플레이트로부터 준비된다. 코어 플레이트의 두께는 3.75 인치일 수 있으며, 각각의 커버 플레이트의 두께는 전체 조립체 두께 5.25 인치에 대해 0.75 인치일 수 있다. 커버 플레이트를 수용하도록 형태가 형성된 리세스는 코어 플레이트의 각각의 면이 기계 가공되고, 3개의 페그(peg)는 각각의 리세스의 각각의 단부에서 기계 가공된다. 도 16은 리세스(224)가 도시되는 코어 플레이트(220)의 한 면의 상면도이며, 돌출된 마진(226)은 코어 플레이트(220) 상에 위치되고 리세스(224)의 벽을 형성하며, 6개의 페그(225)는 리세스(224)의 표면(227)으로부터 연장된다. 코어 플레이트(220)의 나머지 면(도 16에 도시되지 않음)은 실질적으로 동일한 형상을 가질 것이다. 각각의 니켈 커버 플레이트는 미리 정해진 위치에 6개의 보어(bore)를 포함하도록 기계 가공되고, 각가그이 커버 플레이트는 코어 플레이트의 리세스내에 배치되어 코어 플레이트의 6개의 페그는 커버 플레이트에서 기계 가공된 6개의 보어를 통해 돌출된다. 코어 플레이트의 두께는 3.75 인치일 수 있으며, 각각의 커버 플레이트의 두께는 전체 조립체의 두께 5.25 인치에 대해 0.75 인치일 수 있다. 커버 플레이트는 커버 플레이트의 돌출된 가장자리와 커버 플레이트 사이의 이음매 그리고 커버 플레이트내의 보어들과 페드들 사이의 이음매에서 코어 플레이트로 용접된다. 페그들은 열간 롤링 동안 코어 플레이트에 대해 커버 플레이트의 미끄러짐을 추가적으로 방지하기 위하여 제공된다.
조립체는 대략 2050℉로 가열되고, 가역식 기계 상에서 중간 게이지의 열간 롤링 밴드로 열간 롤링된다. 그 뒤 열간 롤링 밴드는 냉간 롤링을 위해 적합한 바람직한 폭으로 다듬어진다. 그 뒤 열간 롤링 밴드는 예를 들어 1900℉의 공기에서 1분 동안 어닐링되고, 물때가 벗겨지며(descale), 선택적으로 피클되고 표면이 그라인드 처리되며, 그 뒤 냉간 롤링된다. 냉간 롤링 물질은 예를 들어 1900℉의 공기에서 1분 동안 어닐링되고, 물때가 벗겨지며, 선택적으로 재차 피클되고 표면 그라인드 처리되며, 롤링된다. 이러한 재료는 브라이트 어닐링되고, 최종 게이지로 냉간 롤링되며, 그 뒤 재차 브라이트 어닐링 된다. 요구된다면, 그 뒤 물질은 평평해진 스트레처(stretcher leveled)로 형성된다.

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본 명세서는 발명의 명확한 이해를 위한 특징들이 도시된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 종래 기술의 당업자에게 자명한 특정의 특징들은 본 발명의 보다 상세한 이해를 돕지 못하고, 본 명세서를 간단화하기 위해 기술되지 않는다. 비록 본 발명의 실시예가 기술될지라도 전술한 설명들을 고려하여 종래 기술의 당업자들은 본 발명의 다수의 변형물과 개조물이 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 본 발명의 이러한 변형물과 개조물은 하기 청구항과 상기 설명에 의해 포함되어 진다.

Claims (41)

1. 클래드 제품을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은,

   기판 물질의 플레이트 상에 배치된 클래딩 물질의 플레이트를 포함하는 용접된 조립체를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 기판 물질과 클래딩 물질은 합금으로부터 개별적으로 선택되며, 상기 용접된 조립체 내에서 클래딩 물질의 플레이트의 주변 변부가 기판 물질 플레이트의 주변 변부로 연장되지 않고 이에 따라 주변 변부들 사이에 마진이 제공되며, 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 합금인 물질이 마진 내에 있고 클래딩 물질의 주변 변부에 인접하고 전체적으로 상기 변부를 둘러싸고 있으며, 마진 내에 있는 물질의 표면은 클래딩 물질의 플레이트 표면과 동일 평면상에 있으며,

   핫 롤링된 밴드를 제공하기 위해 용접된 조립체를 핫 롤링하는 단계를 포함하고, 마진 내의 물질은, 핫 롤링되는 동안 클래딩 물질이 기판 물질의 변부위로 퍼지는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 마진 내 물질이 기판 물질인 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 클래딩 물질의 플레이트가 기판 물질의 플레이트의 표면내에 형성된 리세스 내에 배치되어 기판 물질의 돌출 부분이 리세스의 하나 이상의 벽을 형성하고, 마진 내 및 클래딩 물질의 플레이트의 주변 변부 영역 인근에 있는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 리세스가 캐스팅, 단조, 기계가공 및 물질 제거 공정중의 하나에 의해 기판 물질의 플레이트의 표면내에 형성되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 클래딩 물질보다 작은 열간 강도를 가지는 합금인 물질의 하나 이상의 프레이밍 요소가 클래딩 물질의 플레이트의 주변 변부 영역 인근 및 마진 내의 기판 물질의 플레이트상에 위치되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 기판 물질이 스테인리스 스틸, T-316L 스테인리스 스틸, T-316 스테인리스 스틸, T-304L 스테인리스 스틸, T-304 스테인리스 스틸과 탄소강으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 클래딩 물질이 니켈, 니켈 합금, UNS NO2200 니켈, UNS NO2201 니켈, 구리, 구리 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 마진 내의 물질이 스테인리스 스틸, T-316L 스테인리스 스틸, T-304 스테인리스 스틸, 니켈-기반 초합금 및 코발트-기반 초합금로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 핫 롤링된 밴드를 선택적으로 어닐링(annealing)하는 단계 및 목표 게이지를 가지는 클래드 스트립으로 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링(cold rolling)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
10. 제 1항에 있어서, 용접된 조립체를 제공하는 단계는 클래딩 물질의 플레이트 및 기판 물질의 플레이트에 마진 내의 물질을 용접하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
11. 제 2항에 있어서, 용접된 조립체를 제공하는 단계는 마진내의 기판 물질의 플레이트의 부분을 클래딩 물질의 플레이트에 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
12. 제 9항에 있어서, 목표 게이지를 가지는 클래드 스트립으로 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 단계는 둘 이상의 콜드 롤링 단계를 포함하고, 상기 콜드 롤링된 스트립이 콜드 롤링의 중간 연속 단계에서 어닐링되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
13. 제 12항에 있어서, 콜드 롤링 스트립이 두 연속단계의 콜드 롤링의 중간에서 브라이트 어닐링되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
14. 제 1항에 있어서, 클래드 제품이 듀얼 클래드 제품이고 용접된 조립체가 기판 물질의 플레이트의 마주보는 표면의 각각에 배치되는 클래딩 물질의 플레이트 중 하나인 클래딩 물질의 두 플레이트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
15. 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클래딩 물질이 니켈 UNS N02201 니켈이고, 상기 기판물질이 T-316L 스테인리스 스틸이며, 마진 내에 배치된 물질은 T-316L 스테인리스 스틸과 T-304 스테인리스 스틸에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
16. 제 1항에 있어서, 클래드 제품은 클래드 스테인리스 스틸이고,

    상기 방법은 용접된 조립체를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 단계는

    스테인리스 스틸 플레이트상의 합금으로 구성된 클래딩 물질의 플레이트를 배치하는 단계를 포함하며, 클래딩 물질의 플레이트의 주변 변부가 스테인리스 스틸 플레이트의 주변 변부로 연장되지 않고 이에 따라 스테인리스 스틸 플레이트의 전체 주변 변부 주위에 마진을 제공하며,

    상기 인접한 마진 내 하나 이상의 프레이밍 요소를 배치하고 클래딩 물질의 플레이트의 전체 주변 변부를 둘러싸는 단계를 포함하고, 하나 이상의 프레이밍 요소는 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가진 합금이고, 클래딩 물질의 플레이트의 표면은 마진 내 프레이밍 요소의 표면 각각과 동일 평면상에 있으며,

    상기 클래딩 물질의 플레이트를 상기 프레이밍 요소에 용접하는 단계 및 상기 프레이밍 요소를 스테인리스 스틸 플레이트에 용접하는 단계를 포함하고,

    핫 롤링된 밴드를 제공하기 위해 용접된 조립체를 핫 롤링하는 단계를 포함하며, 상기 하나 이상의 프레이밍 요소는, 핫 롤링되는 동안 클래딩 물질이 스테인리스 스틸 플레이트의 첫 번째 변부 위로 퍼지는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 스테인리스 스틸 플레이트가 T-316L 스테인리스 스틸, T-316 스테인리스 스틸, T-304L 스테인리스 스틸 및 T-304 스테인리스 스틸로부터 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
18. 제 16 항에 있어서, 클래딩 물질이 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
19. 제 16항에 있어서, 하나 이상의 프레이밍 요소가 스테인리스 스틸, 니켈-기반 초합금 및 코발트-기반 초합금로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
20. 제 16항에 있어서, 클래딩 물질이 니켈이고, 스테인리스 스틸 플레이트는 T-316L 스테인리스 스틸이며, 하나 이상의 프레이밍 요소가 T-316L 스테인리스 스틸 및 T-304 스테인리스 스틸 중의 하나인 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
21. 제 16항에 있어서, 클래드 제품이 듀얼 클래드 제품이고,

    용접된 조립체를 제공하는 단계는

    스테인리스 스틸 플레이트의 마주보는 표면의 각각에 합금으로 구성된 클래딩 물질의 플레이트를 배치하는 단계를 포함하고, 클래딩 물질의 플레이트의 각 주변 변부가 스테인리스 강 플레이트의 주변 변부로 연장되지 않고 이에 따라 클래딩 물질의 플레이트 각각의 전체 주변 변부 주위의 스테인리스 스틸 플레이트의 마주보는 표면의 각각에 마진을 제공하며,

    마진 내 및 클래딩 물질의 각 플레이트의 전체 주변 변부를 둘러싸는 단계 및 인접한 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 합금으로 구성된 하나 이상의 프레이밍 요소를 배치하는 단계를 포함하며, 클래딩 물질의 플레이트의 각각의 표면은 플레이트를 둘러싸는 한 개이상의 프레이밍 요소와 동일 편면상에 있으며,

    클래딩 물질의 플레이트와 스테인리스 스틸 플레이트 각각을 인근 프레이밍 요소에 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
22. 제 16 항에 있어서, 상기 방법은 핫 롤링된 밴드를 선택적으로 어닐링하는 단계 및 목표 게이지를 가지는 클래드 스트립에 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는 방법.
23. 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은

    핫 롤링된 밴드를 제공하기 위해 용접된 조립체를 핫 롤링하는 단계를 포함하고, 상기 용접된 조립체가 합금 클래딩 물질의 플레이트에 용접된 스테인리스 스틸 플레이트를 포함하고, 상기 클래딩 물질의 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트의 표면상의 리세스내에 배치되어 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분이 리세스를 한정하고 클래딩 물질의 플레이트의 전체 주위 변부를 둘러싸며, 클래딩 물질의 플레이트의 표면이 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분의 표면과 동일 평면상에 있으며, 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분은, 합금 클래딩 물질이 핫 롤링되는 동안 스테인리스 스틸의 변부를 넘어 퍼지는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법.
24. 제 23항에 있어서, 스테인리스 스틸 플레이트가 T-316L 스테인리스 스틸, T-316 스테인리스 스틸, T-304L 스테인리스 스틸 및 T-304 스테인리스 스틸에서 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법.
25. 제 23항에 있어서, 합금 클래딩 물질이 니켈, 니켈 합금, 구리, 구리 합금 및 스테인리스 스틸로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법.
26. 제 23 항에 있어서, 클래드 제품이 듀얼 클래드 제품이고, 용접된 조립체가, 주변 변부를 포함하는 클래딩 물질의 각 플레이트가 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면상의 리세스에 배치되고 합금 클래딩 물질의 두 플레이트를 포함하여, 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면상의 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분이 스테인리스 스틸 플레이트의 특정 표면상의 리세스를 한정하고, 리세스내의 클래딩 물질의 플레이트의 전체 주위 변부를 둘러싸고, 클래딩 물질의 플레이트의 각각의 표면이 클래딩 물질의 플레이트를 둘러싸는 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 부분의 표면과 동일 평면에 배열되는 것을 특징으로 하는 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법.
27. 제 23항에 있어서, 상기 방법은 핫 롤링된 밴드를 선택적으로 어닐링하는 단계 및 목표 게이지를 가지는 클래드 스트립에 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법.
28. 제 23항에 있어서, 클래드 스테인리스 스틸이 듀얼 클래드 스테인리스 스틸 스트립이고, 상기 방법은

    용접된 조립체를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 용접된 조립체를 제공하는 단계는 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면의 돌출 마진이 그 표면의 리세스를 한정하고, 리세스 내에서 클래딩 물질의 플레이트의 전체 주위 변부를 둘러싸도록, 스테인리스 스틸 플레이트의 각 마주보는 표면상의 리세스 내의 니켈 합금과 니켈로부터 선택된 클래딩 물질의 플레이트를 배치하는 단계를 포함하고, 여기서, 클래딩 물질의 플레이트의 표면이 스테인리스 스틸 플레이트의 돌출 마진의 표면과 동일 평면에 있으며, 스테인리스 스틸 플레이트의 인근 돌출 마진에 클래딩 물질의 각 플레이트를 용접하는 단계를 포함하고,

    핫 롤링된 밴드를 제공하기 위해 용접된 조립체를 핫 롤링하는 단계를 포함하며,

    목표 게이지로 핫 롤링된 밴드를 콜드 롤링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 스테인리스 스틸을 제조하는 방법.
29. 제조물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은

    제 1 항의 방법에 의해 제조된 클래드 제품을 제조하는 단계와 상기 클래드 제품을 제조물로 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조물을 제조하는 방법.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 제조물은 시스턴, 굴뚝 가스 도관, 배터리, 관, 열 교환기, 파이프, 탱크 및 조리 기구로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조물을 제조하는 방법.
31. 클래드 제품을 제조하는데 이용되는 용접된 조립체에 있어서, 상기 용접된 조립체는 기판 물질 상에 배치된 클래딩 물질을 포함하고,

    상기 기판 물질과 클래딩 물질은 합금으로부터 개별적으로 선택되며, 상기 용접된 조립체 내에서 클래딩 물질의 주변 변부가 기판 물질의 주변 변부로 연장되지 않고 이에 따라 주변 변부들 사이에 마진이 제공되며, 핫 롤링 온도에서 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가지는 합금이 마진 내에 있고 클래딩 물질의 주변 변부에 인접하고 전체적으로 상기 변부를 둘러싸고 있으며, 마진 내에 있는 물질의 표면은 클래딩 물질의 플레이트 표면과 동일 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 용접된 조립체.
32. 클래드 제품을 제조하는데 이용되는 용접된 조립체에 있어서, 상기 용접된 조립체는

    -스틸 플레이트 주변 변부를 가진 스테인리스 스틸 플레이트를 포함하고,

    -클래딩 물질 주변 변부를 가진 합금 클래딩 물질의 플레이트를 포함하며, 여기서, 클래딩 물질의 플레이트는 스테인리스 스틸 플레이트의 표면상에 배열되고, 클래딩 물질의 주변 변부는 스테인리스 스틸 플레이트의 스틸 플레이트 주변 변부로 연장되지 않으며 이에 따라 상기 주변 변부들 사이에서 스테인리스 스틸 플레이트 상에 마진이 제공되며 및

    -상기 마진 내에 있으며 클래딩 플레이트의 주변 변부에 인접하고 상기 주변 변부를 전체적으로 둘러싸는 프레이밍 요소를 포함하고, 상기 프레이밍 요소는 핫 롤링 온도에서 클래딩 물질보다 큰 열간 강도를 가진 합금이며, 상기 마진 내에서 프레이밍 요소의 표면은 합금 클래딩 물질의 플레이트의 표면과 동일 평면상에 있고, 상기 프레이밍 요소는 클래딩 물질의 플레이트와 스테인리스 스틸 플레이트로 용접되는 것을 특징으로 하는 클래드 제품을 제조하는데 이용되는 용접된 조립체.
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