JPS6363586A - クラツドストリツプの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は異種の金属ストリップを大気中において連続的
に圧延圧接し、連続的にストリップのクラッド材を製造
する方法に関するものである。

（従来の技術） 従来一般にクラッド材を圧延圧接て製造するには、合わ
せ面を清浄に保って圧接する事が最も重要とされている
。この点を考慮してクラット材を作る従来技術としては
、切り板の場合とストリップの場合に大別される。切り
板の場合には、合わせ面を真空にする方法が採用できる
ため、接合界面の酸化を防止して熱間で圧延圧接するこ
とか可能である。他方、ストリップの場合は、大気中て
行う場合と真空中もしくは非酸化雰囲気中て行う場合と
に分類される。大気中て行う場合には、加熱を行うと合
わせ面か酸化されて、接合面に酸化スケールが生じるた
め接合か困難となる。そこて冷間で大きな圧下率をかけ
て、接合面に新生面を発生させて接合させる方法が用い
られている。第７図はこの方法を示す概念図て、アンコ
イラ−４３から供給される異種金属ストリップ４１．４
２かピンチロール４４て重ね合わせられ、圧延ロール４
５て大圧下率のもとに圧延接合されリコイラー４６に巻
き取られる。しかしこの方法の問題点として、接合強度
か弱く接合できる金属も鋼とＡ１等の比較的接合しやす
い金属クラットに限定されるうえに、大きな圧下なかけ
るため加工硬化による材質変化が生じ成形性が悪くなる
。

真空中もしくは非酸化雰囲気中の場合については、真空
中の例か特公昭６１−１０２０２に開示されている。第
８図はこの方法の実施例で、異種金属ストリップ２１．
３０を酸洗室２２．２２’で洗浄後ピンチロール２７で
重ね合せ、真空チャンバー２３に導き電子ビーム溶接機
２４で両側端を溶接後真空加熱炉２５て加熱を行い、そ
の後大気中で圧延機２６により圧延接合する。この方法
は真空チャンバー及び真空加熱炉を要するために設備費
が高くなり、合わせて安定な操業を行うための管理か重
要となる。この例は真空中の場合であるが、非酸化雰囲
気の場合も同様の問題が存在する。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の点を再度まとめると、従来金属ストリップのクラ
ッド材を製造する際に以下の問題点か存在する。大気中
て接合する場合は、冷間で大圧下率の圧延を行なうか、
接合力か弱い。チャンバーを用いて真空中もしくは非酸
化雰囲気中て連続的に接合させる場合は、設備が大損り
になりコスト高となる。

本発明は従来法の上記の欠点を解決し、大気中て接合界
面を加熱する際に酸化を極めて少なくし、かつ冷間接合
に比べて少ない圧下刃で界面の接合強度を向上させたス
トリップクラットを連続的に製造する方法を提出するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以下の考えを具現化したものである。

冷間圧延時に合わせ面が加熱されないのて、酸化か進ま
ないこと及び、熱間圧延時に合わせ面か加熱されるため
に、接合に対して活性となるという長所を同時にとり入
れることにより、強力な接合を得る。そのためには大気
中て酸化を極力減少させる加熱方法を確立することかポ
イントとなる。

そこて短時間で急速加熱すれば、接合界面をかなりの高
温にしてもその酸化の程度は少く、接合界面を高温にし
て活性化することによる効果の方か、酸化による不利な
影響を十分カバーてきるてあろうことに着目した。そし
てこの考えを具体化するためには、レーザーを用いれば
よいことを実験によって確認し、本発明を完成したもの
である。

すなわち、本発明の要旨とするところは、異種金属スト
リップを、一対のロール間で圧接してクラッド材を連続
的に得る方法において、大気中て前記異種金属ストリッ
プそれぞれかロール対間を指向して漸近する如く、前記
異種金属ストリップをロール対間にバスせしめるととも
に、前記ロール対間を頂点とする楔状のストリップ漸近
部分の模状内面の頂点近傍を指向してレーザビームを照
射し、ロール対間入口近傍て前記ストリップ状異種金属
の何れの金属の融点よりも低い温度域にそれぞれの金属
ストリップ表面を急速加熱し直ちに４％以上の圧下率を
適用する圧延（延伸）を行なって前記異種金属ストリッ
プ相互を連続的に接合するようにしたことを特徴とする
クラッドストリップの製造方法である。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、接合する金属ストリップ１．２は
アンコイラ−３からそれぞれ供給され、ガイトロール４
を通って圧延ロール５で重ね合わせられ、同時に圧延さ
れてリコイラー６に巻きとられる。金属ストリップ１，
２は圧延ロール５により圧延接合され、これを容易なら
しめるためにレーザーヘット７からレーザー光線を圧延
ロール５のロールバイト入口近傍のくさび状ストリップ
に照射し合わせ面を加熱する。圧延ロール５による圧延
の圧下率をｒ、圧延前の金属ストリップ１．２の板厚を
それぞれｈｌ、ｈ２．圧延後のクラット板厚なり。ｕｔ
とすると良好な接合を得る条件として次式の圧下率ｒが
必要となる。

ｒ≧０．０４ ｒ　−（ｈ　Ｔ　−ｈ　ｏｕｔ　）　／　ｈ　Ｔｈ　’
ｒ　＝　ｈ□＋ｈ２ ところて大気中てレーザーを用いて連続的に金属を接合
するという一見類似する方法は、特公昭５９−２３２６
７６に開示されている。第９図はこの方法な電縫管の溶
接に実施した例を示す。突き合せ部３２は図示していな
い加熱装置と図示していないレーザー発振機から照射さ
れ、突き合せ部２２を指向するレーザー光線３３により
溶融点以上の温度まで加熱され、その後スクイーズロー
ル３４により圧着溶接される。

しかしなから、この方法は金属を溶融しているため本発
明とは全く異なるものてあり、クラッドストリップの製
造には使えない。なんとなれば接合は圧着時に突き合せ
部の溶融金属及びスラクを合わせ面外に絞り出して、合
わせ面に生しる新生面を利用して行なわれる。この溶融
金属とスラクの絞り出しは、定常状態では板厚方向に行
なわれる。本発明において溶融点以上にストリップを加
熱すれば、定常状態では溶融金属を板幅方向に絞り出さ
ねばならない。もし板幅方向に絞り出さなければ溶融金
属はくさび頂点に蓄積され、定常状態か得られないから
である。ところて本発明の対象とするストリップの場合
、定常的な板幅方向の絞り出しは幅方向の距離か長いた
め著しく困難てあり、溶融接合をすることは不可能てあ
って、本発明は上記第９図の方法とは手段が全く異なる
ものである。

（発明の作用） 次に本発明の作用と動作について説明する。第２図はロ
ールバイト入口近傍を示すロールの中心軸に垂直な断面
図である。異種の金属ストリップ１．２はロールハイド
人口８て重ね合わせられ、圧延ロール５で圧延され接合
する。レーザー光線９は、その最終光学系に固有の強度
分布を持つ収光光束として図示していないレーザーヘッ
トからロールバイト入口８を指向して金属ストリップ１
．２に照射され、例えば点１０を通る光線は点１１．１
２，１３．１４のように金属ストリップによって反射を
繰り返し、光線かレーサーヘット方向へ指向するまての
幾可学的な反射回数は、金属ストリップ１，２の成す角
度なα（ｄｅｇ）とすればおよそＮ　＝　１８０／αて
与えられる。

点１１．１２，１３．１４の任意の反射点ｉて入射光線
の強度をｑ、−ｔ、反射光線の強度をｑｉ、点ｉの反射
率をに、とすれば、反射点ｉて金属ストリップに与えら
れるエネルギＷ、は次式となる。

Ｗ□＝ｑ＋−＋　−（１＝　（１−に＋　）　ｑ；−＋
光束の進行に垂直な断面の各点を通る他の光線に対して
も同様に反射が行なわれ、板にエネルギ付与が行われる
。収光光束による板への付与エネルギＷは、金属ストリ
ップ１．２の合せ面上て圧延方向に密度が分布する。金
属ストリップ１，２はそれぞれ速度Ｖ□及びＶ２て送ら
れており、ロールバイト入口近傍で付与エネルギ密度分
布に従って収光光束よりエネルギを受けとり、ストリッ
プの進行とともに加熱される。

次に、伝熱モデルを用いた表１の条件ての温度シミュレ
ーション例を第３図、第４図に示す。第３図は横軸に送
り方向の座標Ｘ、縦軸に金属ストリップの温度Ｔを示し
ており、金属ストリップはｘ　＝　−２１０趨ｍからｘ
　＝　Ｏｍｍの区間を約２秒て移動スルのて、ロールバ
イト入口近傍ては約７０００°Ｃ／ｓｅｃの急速な加熱
条件が得られる。極めて短時間の加熱が可能である。第
４図は横軸に板厚方向の座標ｙ、縦軸に金属ストリップ
の温度Ｔを示しており、合せ面か最大となる板厚方向の
温度分布を持つ。さらにレーザー出力と送り速度を大き
くとることにより、昇温速度や板厚方向の温度勾配をよ
り大きくてきることはいうまてもない。

表　　　　１ 以上の結果より本発明によれば圧延により合わせ面か接
合するまでの表面酸化か激しくなる時間、すなわち合わ
せ面か大気中に高温てさられる時間を短かくできるのて
、接合に有害な合わせ面の酸化膜の成長を抑制てきる。

また板厚方向の温度勾配を大きくてきるので、接合に必
要な金属ストリップへの入熱量を最小にすることか可能
てあり、材質に及ぼす熱影響を抑制する効果かある。

このように本発明の方法によれば、醸化がほとんど生じ
ないのて溶接のように酸化を防止するためのスラグが不
要となり、さらにレーザー光線による加熱がクリーンで
あること及び金属を溶融しないことから、接合面の欠陥
発生を抑制し強固な接合性を得ることができる。

本発明では加熱時に合わせ面を清浄に保つたけでなく、
２木のロールで圧延によるストリブの延伸を行ない接合
を容易ならしめるために活性な面すなわち新生面を合わ
せ面に積極的に発生させている。レーザー光線による加
熱により合わせ面の変形抵抗が減少しているのて新生面
の発生が容易になっており、結果として強い接合力を得
る。本発明はレーザー光線を用いた加熱法と圧延による
接合法を有機的に使用している所にその特徴か有す、そ
のいずれかが欠けても良い接合は得られない。

（実施例） 本発明の一つの実施例を第１図を用いて示す。

図示していない共通架台上にアンコイラ−３、ガイトロ
ール４、ピンチロール（３９ｍｍφ）５、リコイラー６
が配置されている。異種金属ストリップ１．２のコイル
がアンコイラ−３に取り付けられており、図示するよう
にガイトロール４を通りピンチロール５で重ね合わせら
れ、無駆動のピンチロール５によって圧延されリコイラ
ー６により巻き取られる。リコイラー６は回転数可変駆
動方式で、アンコイラ−３は手動によるブレーキ調節が
可能であり、ブレーキ調整によりストリップの張力を設
定する。ピンチロール５は圧延中の板厚の変動によらず
、一定の圧下刃を保持てきる。レーザーは図示していな
い１４Ｋｗ　ＣＯ２レーザー発振機から最終光学系とし
て焦点距離８６０　ｍｍのインテグレーションミラーを
用いレーザーヘッド７から収光光束として取り出してお
り、ロールバイト入口に厚さ１５ｍｍ程度の焦点を結ぶ
ように配置した。実験ではレーザー光の幅も１５ｍ＋ｍ
程度であるが、これは板幅に応じて接合すべき幅の大き
さにしなければならないからである。

実施内容は表２の如くである。クラット金属の組合せと
して（Ｉ　）　ＳＯ３４３０と軟鋼、（ＩＩ）成分系の
異なる軟鋼（Ａ）と軟鋼（Ｂ）の二種類を用いた。（Ｉ
）の場合の結果を第５図、（ＩＩ　）の場合の結果を第
６図に示す。各図で白抜きの印は接合したもの、塗りつ
ぶしの印は接合しなかったものを示す。両図より接合を
得るには圧延（延伸）が必要であることかわかる。接合
に必要な圧下率の下限は必ずしも明確てないか、４ｚ以
下の圧下率ては良好な接合を示すデータは得られなかっ
た。

また入熱量は材料の温度か融点以下に保たれるなら大き
い方が良く、界面温度か高いほど良好な接合となる。し
かしながら、この入熱量の下限は金属の組み合わせ及び
厚さに依存する性格のものである。また材料の速度は速
い方が酸化が少ないため良好になる傾向にあるが、これ
も金属の組み合わせ、および所望の接合界面の温度に依
存する性格のものである。

表　　　２ なお良好な接合後のクラッドストリップの長手方向に垂
直な断面の組織観察の結果、接合面に金属の溶融を示す
組織は見い出されなかった。圧延により接合しなかった
ストリップは合わせ面が大気にふれるので酸化による着
色が生したのに対し、接合後接合強度試験により分離し
た面は、はぼ加熱前の金属光沢を残しており、はとんど
酸化が生じない本発明方法の特徴を十二分に示している
。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、異種のストリップ
のクラット材を大気中て効率良くかつ何らの材質面での
劣化を生ぜずに連続的に製造することかてきることから
、その工業的な価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するためのストリップクラッ
ド材製造設備の概略図、第２図は本発明の作用するため
のクラッド部分の詳細説明図、第３図及び第４図は伝熱
モデルを用いた温度シミュレーションの例を示すグラフ
、第５図及び第６図は本発明の実施例の効果を比較例と
共に示すグラフである。第７図、第８図及び第９図は従
来例の説明図である。 １．２・・・金属ストリップ、３・・・アンコイラ−１
４・・・ガイドロール、５・・・圧延ロール、６・・・
リコイラー、７・・・レーザーヘッド、８・・・ロール
バイト入口、９・・・レーザー光線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異種金属ストリップを、一対のロール間で圧接してクラ
   ッド材を連続的に得る方法において、大気中で前記異種
   金属ストリップそれぞれがロール対間を指向して漸近す
   る如く、前記異種金属ストリップをロール対間にパスせ
   しめるとともに、前記ロール対間を頂点とする楔状のス
   トリップ漸近部分の楔状内面の頂点近傍を指向してレー
   ザビームを照射し、ロール対間入口近傍で前記ストリッ
   プ状異種金属の何れの金属の融点よりも低い温度域にそ
   れぞれの金属ストリップ表面を急速加熱し直ちに４％以
   上の圧下率を適用する圧延（延伸）を行なって前記異種
   金属ストリップ相互を連続的に接合するようにしたこと
   を特徴とするクラッドストリップの製造方法。