JPH07241685A

JPH07241685A - クラッド鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH07241685A
Application number: JP6035494A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Tsurizaki; 勝義釣崎; Toru Izawa; 徹伊沢; Seiji Takeshita; 政治武下; Takashi Ariizumi; 孝有泉
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】サンドイッチ型スラブまたは犠牲材型スラブ
を熱間圧延するクラッド鋼板の製造における圧延中の破
断を防止する。【構成】サンドイッチ型組立スラブＡは、母材１、１
によって剥離剤５を介在させた合せ材２、２を挟み、枠
材３を合せ材２、２の周囲に配置し、枠材３と母材１と
を溶接（溶接部６）して組み立てられている。スラブＡ
の外面側となる母材１、１の四周にはテーパー７が設け
られている。このようなスラブＡを熱間圧延する場合に
おいて、圧延初期に、即ち、圧下率が２５％になるまで
に、強圧下圧延を施こす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サンドイッチ型スラ
ブまたは犠牲材型スラブを組み立て、熱間圧延によって
クラッド鋼板を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クラッド鋼板は、耐食性、強度および靱
性等に優れる特徴を生かし、石油化学、石油精製プラン
ト、ラインパイプ、復水管板、ダムゲートおよびケミカ
ルタンカー等の広範囲にわたり使用されている。

【０００３】クラッド鋼板の製造方法として、母材と合
せ材からなるスラブを組み立て、この組立スラブを熱間
圧延して接合する方法が知られている。その組立スラブ
には、母材に合せ材を重ね合わせてなるオープン型、分
離剤を介在させた合せ材を２つの母材によって挟むサン
ドイッチ型、および、サンドイッチ型の変形である母材
と犠牲材とにより合せ材を挟む犠牲材型等がある。

【０００４】これらのうち、構造上、サンドイッチ型ス
ラブおよび犠牲材型スラブは、母材に焼入れ処理を施す
場合、または、オンラインで加速冷却を施す場合など、
合せ材と母材との熱膨張係数の差による反りの防止が可
能なため、この反りによる能率低下および設備破損を防
止することができる長所を有している。更に、サンドイ
ッチ型スラブは、生産性に優れるため、最近の質的、量
的需要拡大に対応することができ、クラッド鋼板の製造
において採用されるケースが増加している。

【０００５】しかしながら、サンドイッチ型スラブまた
は犠牲材型スラブを用い、熱間圧延によって製造される
クラッド鋼板においては、組み立てられたスラブの寸
法、圧延条件等によって、スラブ組み立てのため合せ材
の周囲に配置される枠材と母材の溶接部が破断し、圧延
が続行できない現象が生じるという問題がある。即ち、
クラッド組立スラブを熱間圧延する際、未だ接合状態に
至っていない圧延初期に大きな圧下を加えない場合、ス
ラブの表層部が中央部に比べて大きく屈伸される結果、
圧延初期から圧延方向の先端部および後端部において、
折れ込みが発生し、これにより溶接部に大きな応力がか
かり破断の原因となる。

【０００６】上記のように、枠材と母材との溶接部の破
断の原因は溶接部にかかる剪断力であることから、この
力を防止するための技術として、特公平５−１６９５３
号公報に下記に示す圧延接合法によるクラッド鋼板の製
造方法が提案されている。特公平５−１６９５３号公
報：組立スラブの表裏面の鋼のテーパーを圧延方向の先
端および後端から鋼と合せ材との積層部に及ばない範囲
に形成し、且つ、合せ材の圧延方向の先端面および後端
面とそれらに対向する枠材の面とをそれぞれ平面にし、
更に、この合せ材の各面と枠材の面との間の間隙が圧延
直前に無くなるように合せ材と枠材とを配置する（以
下、「先行技術１」という）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１においては、テーパーを形成してもその効果は不安
定であり、依然として溶接破断によりスラブ破損が発生
する問題を完全に解決されているとはいえなかった。更
に、先行技術１では、合せ材の各面と枠材の面との間の
間隙を圧延直前に無くなるようにするために、圧延直前
の温度管理、および、間隙の管理に厳しい精度が要求さ
れる問題点があった。即ち、圧延直前の温度管理におい
ては、温度によって熱膨張係数が異なるため、圧延温度
が異なると間隙が無くならない場合がある。また、間隙
の管理においては、母材、合せ材および枠材のいずれに
も厳しい寸法精度が要求される。

【０００８】このようなことから、先ず我々は、クラッ
ド鋼板における溶接部の圧延中の破断防止方法として、
枠材と母材との溶接部の溶接長を増大する方法を検討し
た。しかしながら、この方法は、歩留りが大幅に低下す
ることになり経済的に不利であるという問題がある。

【０００９】従って、この発明の目的は、上述の問題を
解決し、サンドイッチ型スラブまたは犠牲材型スラブを
用いてクラッド鋼板を製造する場合、合せ材の周囲の枠
材と母材との溶接部が圧延中破断する現象を防止し、健
全な高歩留りのクラッド鋼板を製造することができる方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、母材鋼と母
材鋼、または、母材鋼と犠牲材の間に合せ材を挟んでサ
ンドイッチ型スラブまたは犠牲材型スラブを組み立て、
次いで、前記スラブに熱間圧延を施こしてなるクラッド
鋼板の製造方法において、前記スラブの外面側となる前
記母材鋼および前記犠牲材の四周にテーパーを形成し、
且つ、前記熱間圧延初期における圧延を強圧下圧延とす
ることに特徴を有するものである。

【００１１】また、前記テーパー形成および圧延初期強
圧下圧延のうちのいずれかを実施することに特徴を有す
るものである。

【００１２】前記初期強圧下圧延は、圧下率が２５％に
なるまでの間に実施されることに特徴を有するものであ
る。

【００１３】

【作用】次に、この発明において、熱間圧延初期に強圧
下圧延を施すことにより、合せ材の周囲の枠材と母材鋼
および犠牲材との溶接部が圧延中破断の生じ易い条件に
おいてもこの破断が防止される理由を説明する。

【００１４】我々は、枠材の溶接部が破断する現象を、
組立スラブの寸法諸元および圧延条件との関係において
詳細に検討した結果、枠材の溶接部の破断は、組立スラ
ブ厚が大きい場合、および、圧延初期の圧下率が小さい
場合に生じ易いことを知見した。

【００１５】次いで、この破断の状況を圧延中に観察し
たところ、スラブ厚が大きく、圧下量が小さい場合、圧
延噛み込み時のスラブの表面および裏面では圧延長手方
向に圧縮力が作用し、スラブ厚中央部付近には逆に引張
力が発生すること、そして、そのため、この圧縮力およ
び引張力の両方の作用によって剪断力が生じ、この剪断
力が溶接部に集中し、破断することを知見した。

【００１６】このような知見から、我々は、圧延初期に
強圧下を行う事により溶接部に圧縮力を作用させ剪断力
を低減させる圧延条件、また、剪断力を溶接部だけでな
く合せ材と母材との接合面全体に作用させる方法によっ
て、溶接部の圧延中の破断を防止することができること
を認識し、圧延初期の圧下において合せ材と母材とを接
合させるような圧延条件を検討した。

【００１７】その結果、熱間圧延の初期に強圧下圧延を
施すこと、具体的には、圧延初期第１パス目に強圧下圧
延を行うか、または、総圧下率が２５％になるまでの間
に少なくとも１パス以上の強圧下圧延を行うことによ
り、破断の生じ易い上記の条件においても溶接部の破断
が防止されることが分かった。ここで、総圧下率とは、
熱間圧延の圧下の進行率、即ち、総圧下量／組立スラブ
厚×１００（％）を示す。本発明では、総圧下率０〜２
５％までを熱間圧延の初期と定義する。

【００１８】また、本発明において、強圧下圧延は、下
記の（１）式を満たすものであることが望ましい。 σｔｃmax ／Ｋ₀・Ａα＞１・・・（１） σｔｃmax ／Ｋ₀＝ａ＋ｃ／（ｔ₀／Ｒ−ｂ）ａ＝０．００４・γ＋０．８ｂ＝１／（γ＋２．５）ｃ＝０．０１８・γ−０．０５（γ＜１０）ｃ＝０．００６・γ＋０．０７（γ≧１０）Ａα＝（３．２・α²−４．４・α＋１．４）（ｌｄ／
ｔｍ＋１．０）＋１．０但し、ｌｄ／ｔｍ≧１．０では、Ａα＝１．０ｌｄ＝√（Δｔ・Ｒ）ｔｍ＝（ｔ₀＋２ｔ₁）／３ここで、 σｔｃmax ：板厚中心での垂直最大圧延応力（ｋｇf ／
ｍｍ²）Ｋ₀ ：塑性変形抵抗（ｋｇf ／ｍｍ²）ｔ₀ ：ロール入側での板厚（ｍｍ）ｔ₁ ：ロール出側での板厚（ｍｍ）ｔｍ：板材のロール接触平均板厚（ｍｍ）ｌｄ：板材のロール接触長さ（ｍｍ）Ｒ：ロール半径（ｍｍ） γ ：圧下率（％） Δｔ：圧下量（ｍｍ） α ：板厚方向の接合面位置

【００１９】次に、サンドイッチ型スラブまたは犠牲材
型スラブの外面側となる母材および犠牲材の四周にテー
パーを形成することにより、熱間圧延時に溶接部の圧延
中破断が生じ易い条件においてもこの破断が防止される
理由を説明する。

【００２０】図１は、この発明のクラッド鋼板の製造方
法に用いられるサンドイッチ型スラブを示す断面図、図
２は平面図である。図１および図２に示すように、サン
ドイッチ型スラブＡは、母材１、１によって分離剤５を
介在させた合せ材２、２を挟み、枠材３を合せ材２、２
の周囲に配置し、枠材３と母材１とを溶接して組み立て
られている。６は溶接部である。また、犠牲材型スラブ
の場合は、下側の母材１の替わりに犠牲材を使用する。
そして、母材１（犠牲材型スラブの場合は、母材および
犠牲材）の四周であって熱間圧延時にスラブの外面側と
なる位置にはテーパー７が形成されている。このように
テーパーを形成したのは、このテーパーがないと、圧延
時にスラブ鋼板端部が折れ込み形状となり、溶接部に大
きな応力がかかり破断の原因となるからである。テーパ
ーの形成により、折れ込み形状を低減させることができ
る。図１中ａおよびｂはテーパー形成量、ｃは組立スラ
ブ厚を示す。

【００２１】テーパー形成量は、“組立スラブ厚×０．
０５〜０．４”の範囲内が望ましい。但し、図１、図２
中に示される（ａ）量は、枠材の幅＋枠材と合せ材の間
隙（一般的には３０〜１００ｍｍ）以下、（ｂ）量は、
母材素材厚の１／２以下とすることが望ましい。テーパ
ー形成量が“組立スラブ厚×０．０５”未満の場合、そ
の効果が少ないため、テーパー形成量は“組立スラブ厚
×０．０５”以上とすることが望ましい。一方、図１、
図２に示される（ａ）量は、“枠材の幅＋枠材と合せ材
の間隙”超えの場合、テーパー部が成品採取寸法内に入
り、クラッド製品のクラッド比が変動する危険があるた
め、（ａ）量は“枠材の幅＋枠材と合せ材の間隙”以下
が望ましい。また、図１に示される（ｂ）量は、母材素
材厚の１／２を超えた場合、テーパーの効果は変わらな
いため、作業能率の点より母材素材厚の１／２以下が望
ましい。同様にテーパー形成量は“組立スラブ厚×０．
４”超えの場合も、効果が変わらないため、“組立スラ
ブ厚×０．４”以下が望ましい。

【００２２】上記に述べた、初期強圧下圧延およびテー
パー形成は、重畳することにより溶接部の圧延中破断防
止効果が確実に発揮されるものであるが、いずれか一方
の使用でも効果があり、組立スラブ厚によって適宜組み
合わせて用いればよい。

【００２３】

【実施例】次に、この発明を図面に示す実施例に基づい
て更に詳細に説明する。

【００２４】〔実施例１〕母材鋼としてＳＰＶ４９０
（ＪＩＳＧ３１１５）、合せ材としてＳＵＳ３０４Ｌ
（ＪＩＳＧ４３０４）を使用し、図３に示すようなサン
ドイッチ型スラブの供試体No. １〜１１を調製した。図
３に示すように、サンドイッチ型スラブＡは、母材１、
１によって分離剤５を介在させた合せ材２、２を挟み、
枠材３を合せ材２、２の周囲に配置し、枠材３と母材１
とを溶接して組み立てられている。６は溶接部である。

【００２５】母材および合せ材の寸法諸元は、下記の通
りであった。母材：厚み；１３７〜２１２ｍｍ幅；１８００ｍｍ長さ；３０００ｍｍ合せ材：厚み；１３ｍｍ幅；１６８０ｍｍ長さ；２８８０ｍｍ図３中の組立スラブ厚ｃは母材の厚みにより変化させ
た。

【００２６】供試体の各々に、スラブの外面側となる母
材の四周に図３に示すテーパー加工を施こし（７はテー
パー）、初期強圧下圧延、即ち、圧下率２５％になるま
でに強圧下圧延を施すことからなる熱間圧延を施こしク
ラッド鋼板を製造した。強圧下圧延は、（１）式を満た
すものであった。表１に、供試体のスラブ厚およびテー
パー量、ならびに、最初に強圧下圧延を実施したときの
圧下率および圧延結果を示す。テーパー量は図３中のａ
×ｂ（ｍｍ）で示した。また、比較のため、テーパー加
工無しおよび／または初期強圧下圧延無しで圧延した比
較例も併せて表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、テーパー加工を
施こし且つ初期強圧下圧延を施した供試体No. ４、６、
７および９は、破断が生ぜず良好な結果が得られること
がわかる。

【００２９】供試体No. １および供試体No. ３、８およ
び１０は、いずれも、テーパー加工を施し、強圧下圧延
を初期に施こさなかった例であるが、供試体No. １と、
供試体No. ３、８および１０との比較から、スラブ厚が
大きい場合には、テーパー加工および圧延初期の強圧下
圧延が必要であることがわかる。

【００３０】供試体No. ５および１１は、いずれも、圧
延初期に強圧下圧延を施し、テーパー加工は施さなかっ
た例であるが、供試体No. ５と１１との比較から、スラ
ブ厚が大きい場合には、テーパー加工および圧延初期の
強圧下圧延が必要であることがわかる。

【００３１】テーパー加工および初期強圧下圧延を実施
しなかった供試体No. ２は、圧延中破断が生じた。

【００３２】表１からわかるように、テーパー加工およ
び初期強圧下圧延を適宜組み合わせることにより、圧延
中破断無く良好なクラッド鋼板が製造できることがわか
る。

【００３３】〔実施例２〕実施例１に使用したと同一の
サンドイッチ型スラブの供試体に対して、５０ｍｍ×５
０ｍｍ（ａ×ｂ）の量のテーパー加工を施こした。次い
で、前記供試体に対して初期強圧下圧延、即ち、圧下率
２５％になるまでに強圧下を施すことからなる熱間圧延
を施こしクラッド鋼板を調製した。同様に前記供試体に
対して、テーパー加工無しおよび／または初期強圧下圧
延無しで熱間圧延を施こしクラッド鋼板を調製した。そ
して、各供試体について圧延中破断の発生の有無による
圧延結果を図５および図６に示した。図５および図６に
おいて、○印：圧延良好、×印：圧延中破断発生、を示
す。

【００３４】図５および図６からわかるように、テーパ
ー加工および初期強圧下圧延を適宜組み合わせることに
より、圧延中破断無く良好なクラッド鋼板が製造できる
ことがわかる。

【００３５】〔実施例３〕母材鋼としてＡＰＩ×６５
（アメリカ石油協会規格）、合せ材としてIncoloy８２
５（Inco社商品名）を使用し、図４に示すような犠牲材
型スラブの供試体No. １２〜１６を調製した。図４に示
すように、犠牲材型スラブＢは、犠牲材４・合せ材２間
に分離剤５を介在させて母材１と犠牲材４とによって合
せ材２を挟み、枠材３を合せ材２の周囲に配置し、枠材
３と母材１および犠牲材４とを溶接して組み立てられて
いる。６は溶接部である。

【００３６】母材および合せ材の寸法諸元は、下記の通
りであった。母材：厚み；１６６〜２１６ｍｍ幅；１６２０ｍｍ長さ；２１２０ｍｍ合せ材：厚み；１８ｍｍ幅；１５００ｍｍ長さ；２０００ｍｍ図４中の組立スラブ厚ｃは母材の厚みにより変化させ
た。

【００３７】供試体の各々に、スラブの外面側となる母
材および犠牲材の四周に図４に示すテーパー加工（７は
テーパー）を施こし、初期強圧下圧延、即ち、圧下率２
５％になるまでに強圧下を施すことからなる熱間圧延を
施こしクラッド鋼板を製造した。強圧下圧延は、（１）
式を満たすものであった。表１に、供試体のスラブ厚お
よびテーパー量、ならびに、最初に強圧下圧延を実施し
たときの圧下率および圧延結果を示す。テーパー量は図
４中のａ×ｂ（ｍｍ）で示した。また、比較のため、テ
ーパー加工無しまたは初期強圧下圧延無しで圧延した比
較例も併せて表１に示す。

【００３８】表１から明らかなように、テーパー加工を
施こし且つ初期強圧下圧延を施した供試体No. １３およ
び１５は、破断が生ぜず良好な結果が得られることがわ
かる。

【００３９】供試体No. １４は、初期強圧下圧延を施
し、テーパー加工は施さなかった例であるが、スラブ厚
によっては破断が生ぜず良好な結果が得られることがわ
かる。

【００４０】供試体No. １２および１６は、テーパー加
工を施し、圧延初期に強圧下圧延を施こさなかった例で
あるが、供試体No. １２、１６から、スラブ厚が大きい
場合には、テーパー加工および圧延初期の強圧下圧延が
必要であることがわかる。

【００４１】表１から、犠牲材型スラブを用いた場合に
おいても、テーパー加工および初期強圧下圧延を適宜組
み合わせることにより、圧延中破断無く良好なクラッド
鋼板が製造できることがわかる。

【００４２】〔実施例４〕実施例３に使用したと同一の
犠牲材型スラブの供試体に対して、５０ｍｍ×５０ｍｍ
（ａ×ｂ）の量のテーパー加工を施こした。次いで、前
記供試体に対して初期強圧下圧延、即ち、圧下率２５％
になるまでに強圧下を施すことからなる熱間圧延を施こ
しクラッド鋼板を調製した。同様に前記供試体に対し
て、テーパー加工無しおよび／または初期強圧下無しで
熱間圧延を施こしクラッド鋼板を調製した。そして、各
供試体について圧延中破断の発生の有無による圧延結果
を調べたところ、実施例２と同様な結果が得られた。以
上のことより、犠牲材型スラブを用いた場合において
も、テーパー加工および初期強圧下圧延を適宜組み合わ
せることにより、圧延中破断無く良好なクラッド鋼板が
製造できることがわかる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、テーパー加工および初期強圧下圧延を適宜組み合わ
せることにより、圧延中破断が発生せず、高歩留り、品
質の優れたクラッド鋼板を得ることができ、かくして、
工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のクラッド鋼板の製造方法に用いられ
るサンドイッチ型スラブを示す断面図である。

【図２】この発明のクラッド鋼板の製造方法に用いられ
るサンドイッチ型スラブを示す平面図である。

【図３】この発明の実施例に用いられるサンドイッチ型
スラブを示す断面図である。

【図４】この発明の実施例に用いられる犠牲材型スラブ
を示す断面図である。

【図５】この発明の実施例によるテーパー加工有りの場
合のスラブ厚と初期強圧下圧延の有無による圧延結果を
示すグラフである。

【図６】この発明の実施例によるテーパー加工無しの場
合のスラブ厚と初期強圧下圧延の有無による圧延結果を
示すグラフである。

【符号の説明】

Ａサンドイッチ型スラブＢ犠牲材型スラブ１母材２合せ材３枠材４犠牲材５分離剤６溶接部７テーパー８枠材と合せ材の間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有泉孝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材鋼と母材鋼、または、母材鋼と犠牲
材の間に合せ材を挟んでサンドイッチ型スラブまたは犠
牲材型スラブを組み立て、次いで、前記スラブに熱間圧
延を施こしてなるクラッド鋼板の製造方法において、前記スラブの外面側となる前記母材鋼および前記犠牲材
の四周にテーパーを形成することを特徴とするクラッド
鋼板の製造方法。
【請求項２】母材鋼と母材鋼、または、母材鋼と犠牲
材の間に合せ材を挟んでサンドイッチ型スラブまたは犠
牲材型スラブを組み立て、次いで、前記スラブに熱間圧
延を施こしてなるクラッド鋼板の製造方法において、前記熱間圧延の初期に強圧下圧延を施すことを特徴とす
るクラッド鋼板の製造方法。
【請求項３】母材鋼と母材鋼、または、母材鋼と犠牲
材の間に合せ材を挟んでサンドイッチ型スラブまたは犠
牲材型スラブを組み立て、次いで、前記スラブに熱間圧
延を施こしてなるクラッド鋼板の製造方法において、前記スラブの外面側となる前記母材鋼および前記犠牲材
の四周にテーパーを形成し、且つ、前記熱間圧延の初期
に強圧下圧延を施すことを特徴とするクラッド鋼板の製
造方法。
【請求項４】前記初期強圧下圧延は、圧下率が２５％
になるまでの間に実施することを特徴とする請求項２ま
たは３に記載のクラッド鋼板の製造方法。