JP2877020B2 - チタンクラッド薄鋼板の製造方法 - Google Patents

チタンクラッド薄鋼板の製造方法

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JP2877020B2 JP7084851A JP8485195A JP2877020B2 JP 2877020 B2 JP2877020 B2 JP 2877020B2 JP 7084851 A JP7084851 A JP 7084851A JP 8485195 A JP8485195 A JP 8485195A JP 2877020 B2 JP2877020 B2 JP 2877020B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、チタン系金属(純チ
タンおよびチタン合金)を合せ材とするクラッド薄鋼板
の製造方法に係り、特にこの発明はインサート材を用い
ずして接合強度の優れたチタンクラッド薄鋼板を低コス
トで製造可能な方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、例えば海水淡水化設備等の海水用
機器類の防食や、埋立て方式に替えて採用される浮体工
法におけるスプラッシュゾーン(海水と大気の境界)で
の防食にチタンクラッド鋼を採用する例が顕著に増加し
ている。
【0003】このようにその応用分野が拡大されつつあ
るチタンクラッド鋼は、周知の通り炭素鋼や低合金鋼お
よびステンレス鋼等の鉄系金属からなる母材と、チタン
系金属の合せ材とから構成され、その製造方法として
は、爆着法、低炭素鋼板(純鉄材を含む)をインサート
材とした圧延法、低炭素鋼板(純鉄材を含む)とNi板
との組合せ材をインサート材とした圧延法(特開昭62
−197285号公報参照)等が知られている。
【0004】しかしながら、爆着法では組立スラブ寸法
に制限があり、製品寸法が小さい上、寸法精度が劣るた
め、クラッド層の均一性に欠ける等の欠点が見られる。
さらに、SR(後熱処理)による接合強度の低下が大き
く、まだ十分満足すべきものとはなっていない。
【0005】一方、低炭素鋼(純鉄材を含む)をインサ
ート材とした圧延法は、インサート材なしで直接合せ圧
延した場合にTi/母材鋼界面に接合強度の低下をもた
らすTiC(チタンカーバイド)が生成するのを抑制す
るため、Ti/母材鋼界面に低炭素鋼や純鉄をインサー
トして圧延する方法であるが、熱間圧延によりクラッド
鋼を製造する場合には、たとえインサート材を使用した
としても、Fe中でのCの拡散速度が大きいため、母材
鋼板のCがインサート材を通じてTi界面へ到着しTi
Cが生成してしまう。このようにして生成したTiC
は、非常に硬くて脆いため、クラッド鋼の接合強度の低
下を招く。
【0006】低炭素鋼板(純鉄材を含む)とNi板との
組合せ材をインサート材として用いる圧延法は、上記T
iCの生成を抑制する方法として提案されたもので、低
炭素鋼板と母材鋼板との間に炭素の拡散を遅らせるNi
板をインサート材として用いることによりTiCの析出
を防止し、優れた接合強度を有するチタンクラッド鋼板
の製造を可能としたものである。ただ、この方法は、イ
ンサート材組立中にインサート順を間違えるおそれがあ
り、インサート材の組立には注意を要する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来のこ
のような問題点に鑑みなされたもので、クラッド鋼の接
合強度の低下を招くTiC生成の問題の生じないチタン
クラッド薄鋼板を、インサート材を用いることなく製造
することが可能なチタンクラッド薄鋼板の製造方法を提
案しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、接合強度の
低下を招く原因となるTiC生成を可及的に防止する手
段として、母材鋼に低炭素鋼板を用いるとともに、高炭
素含有量の炭素鋼をダミー材として用いることによって
TiCを積極的に生成させる部位を作り、ダミー材とチ
タンクラッド薄鋼板を容易に分離できるようにしたもの
である。
【0009】すなわち、この発明は、(1)炭素含有量
が0.007重量%以下の低炭素鋼板からなる母材と、
チタン系金属を合せ材とするクラッド薄鋼板の製造方法
において、前記チタン系金属合せ材に炭素含有量が0.
15重量%以上の炭素鋼板からなるダミー材を重ねてシ
ール溶接し、この母材とチタン系金属合せ材およびダミ
ー材とから構成された組立素材を熱間圧延する方法、
(2)前記熱間圧延の前に、前記組立素材のチタン系金
属合せ材と母材との接合面を10−1Torr以下の真
空に脱気処理を行い、しかる後圧延開始温度500℃以
上、1100℃以下でロール圧延する方法を要旨とする
ものである。
【0010】
【作用】この発明において、母材に炭素含有量が0.0
07重量%以下の低炭素鋼板を用いたのは、この発明で
はTi/母材鋼界面に接合強度の低下をもたらすTiC
の生成を抑制するためのインサート材を用いないため、
合せ材のTiと母材Cとが反応し易くなることを考慮
し、かつ安全サイドで炭素含有量を0.007重量%以
下と限定した。この程度の炭素含有量の低炭素鋼板を母
材に用いた場合には、TiCの生成がほとんどなくな
り、良好な接合面が得られる。
【0011】また、ダミー材として、炭素含有量が0.
15重量%以上の炭素鋼板を用いたのは、合せ材とダミ
ー材の境界面にTiCの極めて脆い組織層を積極的に形
成するためである。すなわち、母材とチタン系金属合せ
材およびダミー材とから構成された組立スラブを熱間圧
延してチタンクラッド薄鋼板を製造するには、圧下比が
10を超え、ダミー材とチタン系金属合せ材が接合して
しまう。その結果、合せ材のTiとダミー材のCとの化
学反応が生じ易くなるが、ダミー材の炭素含有量が0.
15重量%未満であるとこの化学反応が起こりにくい。
しかし、ダミー材の炭素含有量が0.15重量%以上で
あると、合せ材のTiとダミー材のCとの化学反応(T
i+C=TiC)により合せ材とダミー材の境界面にT
iCの極めて脆い組織層が形成される。したがって、こ
のTiCの脆い組織層のためダミー材の分離が極めて容
易となり、ダミー材を分離することにより、優れた接合
強度を有するチタンクラッド鋼板が得られる。また、同
時にダミー材は普通の薄鋼板として活用できる。つま
り、高炭素鋼のダミー材を用いてチタンクラッド薄鋼板
を製造する方法では、1つの組立素材よりチタンクラッ
ド薄鋼板と普通の薄鋼板を同時に得ることができる。な
お、ダミー材の炭素含有量の上限は、炭素鋼製造の限界
値である0.80%であるが、一般的には機械構造用炭
素鋼(中炭素鋼)なみの0.60%である。
【0012】また、この発明において、圧延前に組立素
材のチタン系金属合せ材と母材との接合面を10−1T
orr以下の真空に脱気処理を行うのは、圧延前の加熱
中に合せ材と母材鋼板の表面に酸化層を生成させないた
めである。すなわち、圧延前の加熱中に合せ材と母材鋼
板の表面に酸化層が生成するとTiとFeの相互拡散が
生じないため、かかる酸化層の生成を防止するために加
熱に先立って真空脱気処理を行うのである。
【0013】また、圧延加熱温度については、Ti/F
e界面に生成する金属間化合物の溶融温度を考慮する
と、加熱温度の上限は1100℃とするのが好ましい。
圧延はあまり低温仕上げすると加工硬化やマルテンサイ
ト変態によって変形抵抗が増大するため、400℃以上
の仕上げ温度が好ましい。
【0014】
【実施例】
実施例1 図1はこの発明の請求項1、2に対応するクラッド組立
素材の一例を示す縦断面図、1は母材、2はチタン系金
属合せ材、3はダミー材、4はスペーサである。
【0015】母材1は炭素含有量が0.007重量%以
下の低炭素鋼板からなり、ダミー材3は炭素含有量が
0.15重量%以上の炭素鋼板からなる。
【0016】図1に示すこの発明の請求項1、2に対応
するクラッド組立素材は、炭素含有量が0.007重量
%以下の低炭素鋼板からなる母材1と、チタン系金属合
せ材2および炭素含有量が0.15重量%以上の炭素鋼
板からなるダミー材3を積層化し、スペーサ5を介して
各継目を溶接にてシールしている。
【0017】この組立素材の脱気処理は、母材1とチタ
ン系金属合せ材2との接合部に排気パイプ(図面省略)
を接続してロータリーポンプ等で内部を脱気し、両部材
の接合面を10−1Torr以下の真空度とする。脱気
終了後は、排気パイプを適当な手段で遮断する。脱気処
理が施された組立素材は、続いて温度500℃以上に加
熱して圧延を開始し、1100℃以下でロール圧延す
る。
【0018】圧延中、ダミー材3は炭素含有量が0.1
5重量%以上の炭素鋼板であるためチタン系金属合せ材
2との境界面で化学反応が起り、分離すべき境界面に極
めて脆いTiCの組織層が形成される。所定の圧延が終
了すると、ダミー材3をクラッド材より分離することに
よって、目的とするチタンクラッド薄鋼板が得られる。
なお、このダミー材は、当該圧延材の両サイドを切断す
ることにより、脆いTiCの組織層の部分から簡単に分
離することができる。
【0019】このようにして製造されたチタンクラッド
薄鋼板にあっては、母材1と合せ材2との接合面にTi
Cの生成は実質上見られず、優れた接合強度を有する。
また、分離したダミー材は、薄鋼板として敷板や無規格
材等に十分活用することができる。
【0020】 実施例2 JISG3141相当の低炭素鋼からなる母材とJIS
H46001種相当のチタン材(合せ材)とJISG3
141相当の低炭素鋼からなるダミー材を用い、本発明
クラッド鋼板を製造した。また、比較のため、この発明
の成分範囲外の母材およびダミー材を用いてクラッド鋼
板を製造し、さらに、従来例として爆着法、インサート
材として低炭素鋼板(C:0.005wt%)、低炭素
鋼板(C:0.005wt%)とNi板との組合せ材を
それぞれ用いてクラッド材を製造した。
【0021】各実施例で用いた素材寸法および圧延寸法
等の基本条件を表1に、製造条件を表2に、実施結果を
表3にそれぞれ示す。なお、表1、表2、表3中のイン
サートAは低炭素鋼板(C:0.005wt%)単体を
インサート材として用いた場合、インサートBは低炭素
鋼板(C:0.005wt%)とNi板との組合せ材を
インサート材として用いた場合をそれぞれ示す。
【0022】表3に示す実施結果より明らかなごとく、
本発明法により接合強度が高く、かつ金属間化合物のな
い高品質のチタンクラッド薄鋼板が得られた。しかも、
本発明法は、インサート材を用いないためクラッド素材
の組立作業性が良好であり、さらにダミー材は圧延後に
材料のサイドカット(耳切断)を行うだけで簡単にチタ
ンクラッド薄鋼板より分離できるので、ダミー材分離作
業性は極めて簡単であり、その上、分離したダミー材は
敷板等に十分活用できるものであった。なお、本発明の
成分範囲を外れた比較例は、すべて接合強度が低い上、
金属間化合物も生成し、品質的に劣っている。
【0023】一方、インサート材使用の従来法により得
られたチタンクラッド薄鋼板は、いずれも本発明法によ
るものより接合強度が低く、また金属間化合物も皆無に
することができない点で品質的に劣っている。また、組
立素材はインサート材を使用して組立てるため多くの手
間と時間を要し、さらにダミー材の分離は研削によらな
ければならないため分離作業性が極めて悪く、その上、
分離したダミー材も十分に活用できないものであった。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【発明の効果】以上説明したごとく、この発明の請求項
1、2に記載の方法によれば、インサート材を用いずし
て接合強度の優れたチタンクラッド薄鋼板を容易に製造
することができるとともに、ダミー材の分離が極めて容
易であるから、1回のロール圧延によりチタンクラッド
薄鋼板と薄炭素鋼板(ダミー材)を同時に製造すること
ができ、その薄炭素鋼板は敷板や無規格材への有効活用
がはかられるので経済的であり、さらにインサート材を
用いないため素材の組立作業性も良好である等の効果を
奏する。したがって、この発明方法によれば、高品質の
チタンクラッド薄鋼板を低コストで製造することができ
るという大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の請求項1、2に対応するクラッド組
立素材の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 母材 2 チタン系金属合せ材 3 ダミー材 4 スペーサ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−141754(JP,A) 特開 平3−277540(JP,A) 特開 平2−295682(JP,A) 特開 平2−205280(JP,A) 特開 昭63−177979(JP,A) 特開 平5−8061(JP,A) 特開 平5−8060(JP,A) 特開 昭60−213378(JP,A) 特開 昭56−122681(JP,A) 特開 昭52−13459(JP,A) 特開 平5−8059(JP,A) 特開 昭62−158584(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 20/00 - 20/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素含有量が0.007重量%以下の低
    炭素鋼板からなる母材と、チタン系金属を合せ材とする
    クラッド薄鋼板の製造方法において、前記チタン系金属
    合せ材に炭素含有量が0.15重量%以上の炭素鋼板か
    らなるダミー材を重ねてシール溶接し、この母材とチタ
    ン系金属合せ材およびダミー材とから構成された組立素
    材を熱間圧延することを特徴とするチタンクラッド薄鋼
    板の製造方法。
  2. 【請求項2】 炭素含有量が0.007重量%以下の低
    炭素鋼板からなる母材と、チタン系金属を合せ材とする
    クラッド薄鋼板の製造方法において、前記チタン系金属
    合せ材に炭素含有量が0.15重量%以上の炭素鋼板か
    らなるダミー材を重ねてシール溶接を行った後、チタン
    系金属合せ材と母材との接合面を10−1Torr以下
    の真空に脱気処理を行い、この母材とチタン系金属合せ
    材およびダミー材とから構成された組立素材を圧延開始
    温度500℃以上、1100℃以下でロール圧延するこ
    とを特徴とするチタンクラッド薄鋼板の製造方法。
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