(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間圧延、焼鈍及び脱スケール処理を行われることでＦｅ２Ｏ３主体の酸化皮膜とその下層のＣｒ２Ｏ３主体の酸化皮膜とを表面に有するステンレス鋼帯の当該表面を、そのままブラシロールを用いて、前記Ｆｅ２Ｏ３主体の酸化皮膜が除去されて前記Ｃｒ２Ｏ３主体の酸化皮膜が露出する深さまで、研磨することを特徴とするクラッド材用ステンレス鋼帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延接合により製造されるクラッド材の素材となるステンレス鋼帯の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異種の金属板を接合したクラッド材は、単独の金属板では得られない特性を発揮することから工業分野や日用品の分野等で需要が急増している。
【０００３】
クラッド材を製造する方法はいくつかあるが、大量生産向けには圧延接合法が好適である。ステンレス鋼−アルミニウムクラッド材を圧接接合法により製造する一般的な方法としては、ステンレス鋼帯とアルミニウムストリップとを重ね合わせて常温で圧接する冷間圧延接合法と、前記二つのストリップを200 〜500 ℃に加熱して重ね合わせ、これを熱間で圧延接合する方法とがある。
従来、クラッド材用素材としてのステンレス鋼帯は、次の二つの方法により製造されている。
【０００４】
すなわち、冷間圧延したステンレス鋼帯を、ＡＰラインと呼ばれている、焼鈍炉部、アルカリ溶融塩槽（ケミカル脱スケール）部および酸洗部からなる連続焼鈍酸洗ラインで連続的に焼鈍−脱スケール処理を施した後、
１）圧下率０．３％の調質圧延、さらに粒度＃１２０番程度の研磨ベルトを用いて研磨、洗浄処理を施す方法。
２）圧下率０．３％の調質圧延をし、クラッド接合圧延機の入側において素材の接合界面をワイヤブラシを用いて乾式研磨する方法。
【０００５】
しかし、このような方法には次のような難点があった。
上記１）の方法は、焼鈍−脱スケール処理工程とクラッド接合圧延工程の間に調質圧延、ベルト研磨、洗浄の３工程が入るため、リードタイムが長くなる。また、圧延接合してもクラッド材に十分な接合強度が得られない。
【０００６】
２）の方法は、クラッド接合圧延機の入側にて接合界面をワイヤブラシにより研磨するので、研磨屑が素材に付着し、製品であるクラッド鋼帯への押し込み疵が発生する。また、接合強度も充分でない。
【０００７】
なお、上記調質圧延は、スケールを薄くして、後の研磨でのスケール除去を容易にするためにおこなわれるものである。
それぞれ上記のような問題があり、低製造コストで表面性状、接合性に優れたクラッド材用ステンレス鋼帯の製造ができないのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、焼鈍−脱スケール処理工程の後、できるだけ工程を省略し、しかもクラッド材の接合強度を高めることのできるステンレス鋼帯を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記従来方法で製造したクラッド材用ステンレス鋼帯を用いたクラッド材の接合強度が低い原因を調査し、その対策のため種々実験し、検討を重ねた結果以下の知見を得た。
【００１０】
（１）焼鈍−脱スケール処理工程の後、調質圧延を施し、次いで研磨ベルトまたはワイヤブラシで研磨した鋼帯の表面には、Ｆｅ2 Ｏ3 主体の皮膜が存在しており、その皮膜は延性を有しているため、クラッド接合圧延時に皮膜を破壊することが出来ず、新生面が鋼帯表面に露出しないため合わせ材との接合が不十分となる。
【００１１】
（２）Ｆｅ2 Ｏ3 主体の皮膜を除去するには、調質圧延を施すことなくブラシロールで研磨するのがよく、Ｆｅ2 Ｏ3 主体の皮膜を除去し、Ｃｒ2 Ｏ3 を表面に露出させるのがよい。
【００１２】
（３）Ｃｒ2 Ｏ3 が表面に露出したステンレス鋼帯を接合圧延すると、Ｃｒ2 Ｏ3 が破壊され新生面が現れて、合わせ材との接合強度が向上する。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、「冷間圧延、焼鈍及び脱スケール処理を行われることでＦｅ２Ｏ３主体の酸化皮膜とその下層のＣｒ２Ｏ３主体の酸化皮膜とを表面に有するステンレス鋼帯の当該表面を、そのままブラシロールを用いて、前記Ｆｅ２Ｏ３主体の酸化皮膜が除去されて前記Ｃｒ２Ｏ３主体の酸化皮膜が露出する深さまで、研磨することを特徴とするクラッド材用ステンレス鋼帯の製造方法」にある。
【００１４】
【発明実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
ステンレス鋼帯は、特に材質は限定されなくオーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼を対象とすることができ、SUS ３０４、SUS ４３０はアルミニュウムやチタンとの組み合わせに好適である。
【００１５】
ステンレス鋼帯の焼鈍、酸化スケールの除去は、前記した従来の方法と同様に焼鈍炉、アルカリ溶融塩槽、および酸洗槽から成るＡＰラインで連続的に処理するのが効率がよい。しかし、必ずしもＡＰラインで処理する必要はなく、焼鈍と脱スケールをそれぞれ別のラインでおこなってもよい。
【００１６】
焼鈍温度は、オーステナイト系ステンレス鋼で１０５０〜１１５０℃、フェライト系ステンレス鋼で８００〜９８０℃程度である。
クラッド材の素材として好適なステンレス鋼帯の寸法は、０．２〜１．０ｍｍの板厚で、幅は７５０〜９００ｍｍであり、焼鈍条件に応じて通板速度は１０〜２０ｍ／ｍｉｎに調整する。
【００１７】
次に、ステンレス鋼帯表面を研磨するのにブラシロールを用いるのは、ステンレス鋼帯表面に存在するＦｅ2 Ｏ3 を主体とする皮膜を除去し、その下に存在するＣｒ2 Ｏ3 を主体とする皮膜を表面に露出させるためである。Ｆｅ2 Ｏ3 を主体とする皮膜層の厚さは、１００〜１５０オングストローム程度であるから、この皮膜層が除去できる程度に研磨すればよい。研磨し過ぎると、ブラシの摩耗が速くなり経済的でない。
ブラシロールによる素材の研磨が、クラッド材の接合強度を高める効果を発揮するのは、接合圧延時にブラシロール研磨により生成されたステンレス鋼帯表面の凹凸の凸部に応力が集中し、Ｃｒ2 Ｏ3 を主体とする皮膜が破壊され、新生面が露出するためと推察している。
【００１８】
鋼帯表面のＦｅ2 Ｏ3 主体の皮膜の除去に、調質圧延することなくワイヤブラシやベルトによる研磨を試みたが、これらの手段では除去することはできなかったが、その理由は定かではない。
【００１９】
なお、当然のことながら研磨するのは、合わせ材を重ねる面のみでよい。
図１は、本発明の方法を実施するのに用いる設備例の側面図である。
図中のペイオフリール１から酸洗槽７までが、焼鈍−脱スケールをおこなうＡＰラインである。クラッド接合圧延前の素材である冷間圧延されたステンレス鋼帯Ｓが、ペイオフリール１に巻かれている。この鋼帯Ｓを巻き戻して入側のシャー２により先端部または後端部を切断、次にウェルダー３において先行コイルまたは後行コイルと溶接する。そして入側ループ４を経て焼鈍炉５へ搬送し、所定の温度で焼鈍する。
【００２０】
焼鈍後の鋼板表面には酸化スケールが生成する。この酸化スケール層を除去するため、その前処理として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を主成分とするアルカリ溶融塩槽６に鋼帯を浸漬し、次いで表面に残留している反応生成物を除去するため鋼帯Ｓは硫酸、弗硝酸などが入った酸洗槽７に浸漬される。酸洗処理後の鋼帯表面は不働態化し、その表層は、Ｆｅ2 Ｏ3 主体の皮膜が存在している。その後、鋼帯をブラシロール研磨装置８に搬送し、表面に存在するＦｅ2 Ｏ3 を除去するために鋼帯Ｓの表面を研磨する。
【００２１】
次に鋼帯Ｓは、出側ループ９を経て分割シャー２にて所定寸法に切断され、テンションリール１１に巻き取られる。
図２はブラシロール研磨装置の拡大側面図である。
【００２２】
酸洗後の鋼帯Ｓを入側リンガーロール１２にて水切りし、入側水スプレーノズル１３にて水洗する。次いで、鋼帯Ｓをブラシロール１４にて研磨する。鋼帯下面はゴムライニングのバックアップロール１５により支持されている。この研磨は、中間水スプレーノズル１６により湿式研磨とする。研磨後の鋼帯Ｓの表面に付着している研磨屑は、出側水スプレーノズル１７により水洗除去される。さらに、鋼帯Ｓは、ブラシロール研磨装置出側のリンガーロール１８により水切りされる。
【００２３】
図３は、研磨部の正面図で、鋼帯Ｓはその上面側のブラシロール１４と、下面側のゴムライニングのバックアップロール１５とで挟まれた状態で研磨される。
バックアップロールの両端部は、鋼帯が通過しないので、バレルカットしてブラシロールにより研磨されるのを防止している。
好ましいブラシロール研磨装置とその稼働条件は、以下の通りである。
【００２４】
（１）ブラシロール研磨装置
ブラシロールは、ブラシ毛がＳｉＣまたはＡｌ2 Ｏ3 砥材からなり、粒度は＃１００〜＃１２０、ブラシ直径１．２〜１．５ｍｍ、毛丈３０〜３５ｍｍ、ブラシロール径３８０〜４２０ｍｍ、ロールバレル巾１２００〜１３００ｍｍ程度である。
【００２５】
（２）ブラシロール研磨装置稼働条件
鋼帯移動速度      ：１０〜２０ｍ／ｍｉｎ
ブラシロール回転数：８００〜１０００ｒｐｍ
押しつけ圧（圧下）：通板高さに対し、下方に３〜４ｍｍ程度に圧下
ブラシロールは通板鋼帯に対し、通板方向と逆方向（アップカット方式）に回転させ、その回転数は上記程度に設定するのがよい。押し付け圧（圧下という）は、ブラシロールを下降させ、ブラシロール毛先が通板鋼帯表面に接する位置、すなわちパスラインに対し、さらに３ｍｍ程度下降させ（以下３ｍｍ圧下という) 圧力を加える。
【００２６】
ブラシロールの負荷電流はインバータにて制御し、常に一定の圧下を保持するようにするのが好ましい。
本発明にしたがって用意されたクラッド材用ステンレス鋼帯は、例えばアルミニュウム板、銅板にクラッド化されるが、その条件は慣用の条件によればよい。
本発明による素材の場合、特に調質圧延をおこなう必要はないので、その点で、製造コスト安となる。
【００２７】
【実施例１】
図１に示した設備により、板厚０．６ｍｍ、幅９００ｍｍのフェライト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０４の冷延鋼帯を用い、下記の条件で焼鈍、脱スケールをおこない、次いで図２に示したブラシロール研磨装置により下記条件で研磨してクラッド材の素材を製造した。
【００２８】
焼鈍温度        ：９７０℃
焼鈍時の通板速度：１９ｍ/ ｍｉｎ
脱スケール      ：アルカリ溶融塩と硫酸−硝酸水溶液により酸洗
ブラシロール直径：４００ｍｍ
ロールバレル幅  ：１３００ｍｍ
ブラシ毛材質、  ：ＳｉＣ
ブラシ毛丈、直径：３０ｍｍ、１．２ｍｍ
ブラシ粒度      ：＃１００
ブラシ回転速度  ：１０００ｒｐｍ
圧下            ：３ｍｍ
また、上記脱スケールした冷延鋼帯の一部を用いて、従来例として（ａ）圧下率０．３％の調質圧延を施した後、粒度＃１２０のベルトにより研磨、水洗、比較例として（ｂ）調質圧延することなく粒度＃１２０のベルトにより研磨、水洗する２方法でクラッド材の素材を製造した。
【００２９】
このようにして製造したブラシロール研磨とベルト研磨した冷延鋼帯の表層部の化学成分を微少部分化学分析装置（ＥＳＣＡ）により求めた。また、これらクラッド素材に伸び率１０％の引張りをかけた後、鋼帯表面の酸化皮膜の割れ状況を光学顕微鏡で観察した。この引張りは、接合圧延における伸びを模擬したものである。
【００３０】
各鋼帯表面の化学成分の分析結果は、ブラシロールで研磨した本発明の方法で製造した鋼帯表面は、Ｃｒ2 Ｏ3 を主体とした酸化物となっていた。また、従来例の調質圧延後ベルト研磨した鋼帯および比較例の調質圧延することなくベルト研磨した鋼帯の表面は、双方ともＦｅ2 Ｏ3 を主体とした酸化皮膜であった。また、引張りをかけた後の表面観察結果は、Ｃｒ2 Ｏ3 を主体とした皮膜は、大きなクラックが発生していたが、Ｆｅ2 Ｏ3 を主体とした酸化皮膜には何らクラックは生じていなかった。
【００３１】
なお、実際のクラッド材の製造では圧延接合時には、上記のような単なる引張りだけでなく、研磨により生じた凸部に圧縮力が作用するため、Ｆｅ2 Ｏ3 を主体とした酸化皮膜の破壊は、より顕著となる。
【００３２】
次ぎに、上記のブラシロール研磨およびベルト研磨したクラッド材の素材である冷延鋼帯と、板厚２．０ｍｍのアルミニュウム（ＪＩＳ  Ａ１１００）の板とを重ねて、下記条件で接合圧延をおこないクラッド材を製造し、ＪＩＳ  Ｋ  ６８５４の規定（試験片の幅５ｍｍ）に従って剥離試験をおこないクラッド材の接合性を評価した。なお、剥離試験片はそれぞれ各３枚製作した。
【００３３】
ステンレス鋼帯の加熱温度    ：４５０℃
アルミニュウム板の加熱温度  ：４４０℃
接合圧延圧下率              ：２３％
接合圧延後の板厚            ：２．０ｍｍ
ブラシロール研磨した本発明の素材を用いたクラッド材の剥離試験結果は、平均の剥離強度が２５Ｎ／ｍｍで、従来例の調質圧延後ベルト研磨した素材を用いたクラッド材は、は１８Ｎ／ｍｍ、比較例の調質圧延しなかったクラッド材は、１５Ｎ／ｍｍであった。
【００３４】
このように、ブラシロール研磨装置を用いて研磨したステンレス鋼帯を用いたクラッド材は、従来の調質圧延、ベルト研磨したステンレス鋼帯を用いたクラッド材に比べ接合強度が飛躍的に向上していることが分かる。また、比較例の調質圧延することなくベルト研磨した鋼帯を使用したクラッド材は、調質圧延の効果がないため接合強度が最もわるかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のクラッド材の素材用ステンレス鋼帯の製造方法によれば、調質圧延等の製造工程を簡略することができるので、クラッド材の製造コストが低減できると共に、接合強度に優れたクラッド材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するのに用いる設備例の概略図である。
【図２】ブラシロール研磨装置の側面図である。
【図３】研磨部の正面図である。
【符号の説明】
Ｓ  ステンレス鋼帯      １１  テンションリール
１  ペイオフリール      １２  入側リンガーロール
２  シャー              １３  入側水スプレーノズル
３  ウェルダー          １４  ブラシロール
４  入側ループ          １５  バックアップロール
５  焼鈍炉              １６  中間水スプレーノズル
６  アルカリ溶融塩槽    １７  出側水スプレーノズル
７  酸洗槽              １８  出側リンガーロール
８  ブラシロール研磨装置
９  出側ループ
【図１】
0003695063.tif 000002
【図２】
0003695063.tif 000003
【図３】
0003695063.tif 000004