(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚として、前記２枚のチタン板の重合面同士を重合し、その外面に、囲い材として、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％の鉄板を、その境界部を脱スケール後真空引きして溶接し、囲い材の外面を脱スケールして酸化防止剤を塗布した後、衣材溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で鋳込んでクラッド鋼塊とし、自然冷却したうえ、クラッド鋼塊を分塊圧延してスラブとし、スラブに圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施し、続いて非クラッド部分を除去した後、２枚の芯材を剥離して２層チタンクラッド鋼板を得ることを特徴とする剥離性の高い２層チタン鋳込クラッド鋼板の製造方法。
【請求項２】
脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚として、前記２枚のチタン板の重合面同士を重合し、その外面に、囲い材として、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％で板厚Ｘmmの鉄板を、その境界部を脱スケール後真空引きして溶接し、囲い材の外面を脱スケールして酸化防止剤を塗布した後、衣材溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で鋳込んでクラッド鋼塊とし、自然冷却したうえ、クラッド鋼塊を分塊圧延してスラブとし、スラブに圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施し、続いて非クラッド部分を除去した後、２枚の芯材を剥離して２層チタンクラッド鋼板を得るものであり、前記囲い材の板厚Ｘmmは、鋳込温度をＴ0 ℃、鋳型内平均幅をｔ2mm 、２枚のチタン板の厚みをｔ0mm とすると、Ｘ＞｛ｔ2 ( １−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２の近似式（但し、Ｘ＜（０.7ｔ2 −ｔ0 ）／２）で規定されることを特徴とする剥離性の高い２層チタン鋳込クラッド鋼板の製造方法。
【請求項３】
脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚として、前記２枚のチタン板の重合面同士を重合し、その外面に、囲い材として、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％で板厚Ｘmmの鉄板を、その境界部を脱スケール後真空引きして溶接し、囲い材の外面を脱スケールして酸化防止剤を塗布した後、衣材溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で鋳込んでクラッド鋼塊とし、自然冷却したうえ、クラッド鋼塊を分塊圧延してスラブとし、スラブに圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施し、続いて非クラッド部分を除去した後、２枚の芯材を剥離して２層チタンクラッド鋼板を得るものであり、前記囲い材の板厚Ｘmmは、鋳込温度をＴ0 ℃、鋳型内平均幅をｔ2mm 、２枚のチタン板の厚みをｔ0mm とすると、Ｘ＝〔｛ｔ2 ( １−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２〕×１．２の近似式で規定されることを特徴とする剥離性の高い２層チタン鋳込クラッド鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳込法による２層チタンクラッド鋼板（厚板製品）の製造方法に関し、特に、鋳込法で得たチタンクラッド鋼板を剥離して、厚板製品の２層チタンクラッド鋼板とするに際し、芯材間の剥離性に優れた、厚板製品の２層チタンクラッド鋼板を高歩留まりで得られる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の一般的な鋳込法による２層クラッド鋼板の製造方法を、図１１〜図１４に基づいて説明する。図１１及び図１２に示すように、鋳型１００内の中央部に、剥離剤１０１を介して重ね合わせた２枚の芯材１０２，１０３を吊具１０４で支持し、湯口１０５から衣材溶鋼を下注法で注入し、前記芯材１０２，１０３を衣材１０６で鋳込んで、図１３に示すクラッド鋼塊１０７を得る。次に、このクラッド鋼塊１０７を分塊圧延してスラブとし、このスラブの非クラッド部を切断除去した後、前記芯材１０２，１０３間を剥離して、熱間圧延工程を施し、図１４に示す２層クラッド鋼板１０８としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鋳込法は大量生産に適するという利点があるが、チタンは極めて酸化性の強い金属なので、酸化物の生成による密着性の阻害、及びチタンに溶鋼が接触することによる炭化チタンの生成と粗粒化のため、脆性劣化の問題があり、チタンを用いた鋳込法による２層クラッド鋼板の製造は困難とされてきた。また、チタンと鉄の共晶温度は１０８５℃であり、溶鋼の鋳込み時にチタンが溶融してしまうことも鋳込法による２層クラッド鋼板の製造を困難にしていた。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、チタンの溶鋼鋳込み時における溶融を防止するとともに、チタンの強酸化性を克服し、高温下における炭化チタンの析出を抑制し、圧延時に十分な圧下比を確保して密着性を高める一方、芯材同士の剥離性を高めた、芯材としてチタンを用いた鋳込法による２層クラッド鋼板（厚板製品）の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚としたうえ、前記重合面同士を重合することにより、芯材間の剥離性を確保できた。
【０００６】
図６に示すように、剥離剤の粒度が３μｍに達しないと、圧延時に凝集してムラを生じ、圧延後の分布が均一にならず、剥離性に劣ることが判明した。一方、剥離剤の粒度が３０μｍを超えると、圧延後の分布は均一となるが、粒度が粗いためにチタン板の重合面を損傷してしまうことが判明した。また、図７に示すように、剥離剤の塗布厚が３mmに達しないと、剥離剤の量が少な過ぎて圧延時に凝集してムラを生じ、圧延後の分布が均一にならず、剥離性に劣ることが判明した。一方、剥離剤の塗布厚が５mmを超えると、２枚のチタン芯材の間隔が広くなり過ぎて、圧延を円滑に行うことが困難であることが判明した。
【０００７】
また、チタンの強酸化性の克服には、従来一般的に行われている、エポキシ樹脂等の酸化防止剤を塗布するのでは不十分である。本発明者らは、芯材たるチタンの周囲を囲い材として鉄板で被覆し、境界部を真空引きして溶接することにより、これを克服できた。
【０００８】
さらに、高温下における炭化チタンの析出については、芯材たるチタンの周囲を被覆する囲い材たる鉄板の炭素含有率を０．００１〜０．００３重量％に設定することにより、チタンと炭素鋼との接触面での拡散による炭化チタンの析出を抑制できた。
【０００９】
さらにまた、鋳込速度を０．１５〜０．９ｍ／分に設定することにより、チタンをそのα⇔β変態点８８２℃以上の温度に長くおくことを防止して上記炭化チタンの析出の抑制を高めるとともに、囲い材である鉄板の溶損を防止できた。図８に示すように、鋳込速度が０．１５ｍ／分に達しない場合や０．９ｍ／分を超えた場合には、境界部剪断強度が低下することが明らかである。この境界部剪断強度の低下は、炭化物の析出や境界部の熱歪みによる割れの影響によるものと思われる。
【００１０】
一方、炭化チタンの析出抑制のためには、鋼塊の冷却を、短時間に行うことが好ましいが、あまり急速に冷却すると鋼塊割れを起こすので、自然冷却を採用した。上述のように、チタンと炭素鋼との接触面には、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％の鉄板を介在させているので、自然冷却によっても炭化チタンの析出を抑制することができた。
【００１１】
さらに、鋼塊厚みから製品厚みまでの圧延工程における圧下比を６〜８に設定することにより、極めて密着性が高い一方、剥離性を阻害しないチタンクラッド鋼板を得ることができた。図９に示すように、圧下比が６に達しない場合には４０Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の所望の剪断強度を得ることができない一方、圧下比が６以上になると前記所望の剪断強度を得られる。しかし、図１０に示すように、圧下比が８を超えた場合には、チタン芯材の剥離性に支障をきたすので好ましくない。
【００１２】
またさらに、図１に示すように、囲い材である鉄板の板厚をＸmm、鋳込温度をＴ0 ℃、鋳型内平均幅をｔ2mm 、２枚のチタン板の厚みをｔ0mm 、２枚の囲い材と２枚のチタン板とを合わせた厚みをｔ1mm とすると、
Ｘ＝( ｔ1 −ｔ0 ）／２
であり、鋳込み後の溶鋼の熱が平均化した場合の温度が、鉄とチタンの共晶温度である１０８５℃に達しない必要があるので、チタン板及び囲い材が鋳型の上下方向及び奥行き方向ともに一杯伸びているとすれば、
Ｔ0 ( ｔ2 −ｔ1 ）＜１０８５×ｔ2 
の近似式が成り立つので、
( ｔ2 −ｔ1 ）／ｔ2 ＜１０８５／Ｔ0 
∴  １−ｔ1 ／ｔ2 ＜１０８５／Ｔ0 
これを整理すると、
ｔ1 ＞ｔ2 （１−１０８５／Ｔ0 ）
ここで、ｔ1 ＝２Ｘ＋ｔ0 だから
Ｘ＞｛ｔ2 （１−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２
【００１３】
したがって、この近似式、Ｘ＞｛ｔ2 （１−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２を満たす板厚の囲い材たる鉄板でチタン板を囲んで鋳込めば、チタンと鉄の境界面において共晶温度に達しないので、チタンの溶融を防止することができる。但し、確実かつ円滑に鋳込を行うには、溶鋼の通過間隙が鋳型内平均幅の３０％は必要なので、鋳型内壁と囲い材との間隔が鋳型内平均幅の３０％を超えていることが必要となる。このため、ｔ1 ＜0.7 ｔ2 の条件を満たす必要があるので、Ｘは上述の近似式を満たすとともに、Ｘ＜（０.7ｔ2 −ｔ0 ）／２の条件を満たすことが必要である。
【００１４】
また、囲い材の板厚はなるべく薄い方が好ましいが、実験的に確認したところでは、安全率を２０％は見込んでおく必要があるので、上述した近似式を１．２倍した板厚の囲い材を使用すればよいものである。すなわち、Ｘ＝〔｛ｔ2 ( １−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２〕×１．２の近似式で規定される板厚の囲い材を使用すればよい。
【００１５】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、請求項１に記載したチタンの剥離性を高めた２層チタン鋳込クラッド鋼板の製造方法は、脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚として、前記２枚のチタン板の重合面同士を重合し、その外面に、囲い材として、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％の鉄板を、その境界部を脱スケール後真空引きして溶接し、囲い材の外面を脱スケールして酸化防止剤を塗布した後、衣材溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で鋳込んでクラッド鋼塊とし、自然冷却したうえ、クラッド鋼塊を分塊圧延してスラブとし、スラブに圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施し、続いて非クラッド部分を除去した後、２枚の芯材を剥離して２層チタンクラッド鋼板を得ることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載したチタンの剥離性を高めた２層チタン鋳込クラッド鋼板の製造方法は、脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚として、前記２枚のチタン板の重合面同士を重合し、その外面に、囲い材として、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％で板厚Ｘmmの鉄板を、その境界部を脱スケール後真空引きして溶接し、囲い材の外面を脱スケールして酸化防止剤を塗布した後、衣材溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で鋳込んでクラッド鋼塊とし、自然冷却したうえ、クラッド鋼塊を分塊圧延してスラブとし、スラブに圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施し、続いて非クラッド部分を除去した後、２枚の芯材を剥離して２層チタンクラッド鋼板を得るものであり、前記囲い材の板厚Ｘmmは、鋳込温度をＴ0 ℃、鋳型内平均幅をｔ2mm 、２枚のチタン板の厚みをｔ0mm とすると、Ｘ＞｛ｔ2 ( １−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２の近似式（但し、Ｘ＜（０.7ｔ2 −ｔ0 ）／２）で規定されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項３に記載したチタンの剥離性を高めた２層チタン鋳込クラッド鋼板の製造方法は、脱スケールした芯材とする２枚のチタン板の重合面の一方に、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを水に溶解してなる剥離剤を塗布し、３５０℃で乾燥し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚として、前記２枚のチタン板の重合面同士を重合し、その外面に、囲い材として、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％で板厚Ｘmmの鉄板を、その境界部を脱スケール後真空引きして溶接し、囲い材の外面を脱スケールして酸化防止剤を塗布した後、衣材溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で鋳込んでクラッド鋼塊とし、自然冷却したうえ、クラッド鋼塊を分塊圧延してスラブとし、スラブに圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施し、続いて非クラッド部分を除去した後、２枚の芯材を剥離して２層チタンクラッド鋼板を得るものであり、前記囲い材の板厚Ｘmmは、鋳込温度をＴ0 ℃、鋳型内平均幅をｔ2mm 、２枚のチタン板の厚みをｔ0mm とすると、Ｘ＝〔｛ｔ2 ( １−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２〕×１．２の近似式で規定されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。芯材１，２としてチタン含有率９９．７％程度のチタン材を使用し、これらを熱処理、脱スケール後、接触面に剥離剤３を塗布して重ね合わせ、その境界部を真空引きして全周を溶接する。前記剥離剤３は、１０００℃〜１５００℃で焼成した粒度３μｍ〜３０μｍの酸化マグネシウムを、１００ｇあたり水５０ｇに溶解して塗布し、３５０℃で乾燥して水分を除去し、この塗布及び乾燥を繰り返して３mm〜５mmの塗布厚とする。塗布方法としては、例えば、ハケ塗りを挙げることができる。
【００１９】
次いで、溶接した芯材１，２の外面を、炭素含有率０．００１〜０．００３重量％の脱スケールした６枚の鉄板の囲い材４で被覆し、その境界部を脱スケールした後真空引きして全周を溶接する。そして、各囲い材４の外面を脱スケールしてエポキシ樹脂等の酸化防止剤を塗布した後、図１に示すように、吊り具１１で鋳型１０内の中央部に支持する。なお、吊り具１１はその固定脚１１ａを上面の鉄板４ａに溶接する。
【００２０】
ここで、囲い材４の板厚をＸmm、鋳込温度をＴ0 ℃、鋳型内平均幅をｔ2mm 、２枚のチタン板である芯材１，２を合わせた厚みをｔ0mm とすると、
Ｘは近似式Ｘ＞｛ｔ2 （１−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２で規定される。但し、Ｘ＜（０.7ｔ2 −ｔ0 ）／２であり、安全率を実験的に確認した２０％とすると、
Ｘは近似式Ｘ＝〔｛ｔ2 ( １−１０８５／Ｔ0 ）−ｔ0 ｝／２〕×１．２で規定される。
【００２１】
続いて、湯口１２から衣材５となる溶鋼を鋳込速度０．１５〜０．９ｍ／分で下注法で注入し、図２に示すように、芯材１，２を衣材５で鋳込んでクラッド鋼塊６とし、自然冷却する。前記衣材５となる溶鋼は、炭素鋼を用いればよいが、低炭素鋼あるいは中炭素鋼が好適である。
【００２２】
この鋳込時に、囲い材４は溶鋼と接する外面から溶解していくが、芯材１，２と接する部分までは溶解しないので、前記芯材１，２と溶鋼とが直接接触することはない。このため、芯材１，２であるチタンと衣材５である炭素鋼との接触面で起こる拡散による炭化チタンの析出を抑制できる。また、前記芯材１，２を前記囲い材４で囲むことにより、前記芯材１，２と前記囲い材４との境界面が１０８５℃の共晶温度に至ることはないので、前記芯材１，２が溶融することはない。
【００２３】
さらに続いて、クラッド鋼塊６に公知の方法により分塊圧延して図３に示すスラブ７とし、このスラブ７に圧延工程での合計圧下比が６〜８となるよう厚板圧延を施した。次に、公知の方法により、周囲の非クラッド部分を切断除去した後、同じく公知の方法により、２枚の芯材１，２を剥離し、チタン表面を研磨して、図４に示す厚板製品である２層チタンクラッド鋼板８を得た。この２枚の芯材１，２の剥離は、容易に行うことができた。
【００２４】
次に、好適な実施例を示す。
用途  海洋防蝕板
芯材成分  Ｔｉ／９９．７％
衣材成分  Ｃ／０．１５％、Ｓｉ／０．３４％、Ｍｎ／１．２０％、Ｐ／０．０２０％、Ｓ／０．０２０％
剥離剤  １２５０℃で焼成した粒度１０μｍの酸化マグネシウム
剥離剤の塗布厚  ３mm
鋳型内面平均幅    ８７５ｍｍ
芯材厚    ９０ｍｍ
鋳込速度    ０．３５ｍ／分
鋳込温度    １５５０℃
囲い材厚    １０３．５ｍｍ
圧下比  ８
【００２５】
この実施例で得た２層チタンクラッド鋼板８を、チタン含有率９９．７％のチタン材と、Ｃ／０．１５％、Ｓｉ／０．３４％、Ｍｎ／１．２０％、Ｐ／０．０２０％、Ｓ／０．０２０％の中炭素鋼を用いて、従来の圧延法で製造した２層チタンクラッド鋼板と比較したところ、図５に示すように、本発明の２層チタンクラッド鋼板８は、従来法による２層チタンクラッド鋼板よりも境界面の介在物の噛み込み面積が少ないため、密着性に優れていることが確認できた。また、熱処理特性や機械的性質においても、従来法による２層チタンクラッド鋼板と比較して、何ら遜色のないものであった。
【００２６】
【発明の効果】
以上、述べたように、本願の請求項１〜３に記載の発明によれば、チタンを芯材とし、芯材の剥離性に優れた２層チタンクラッド鋼板を鋳込法により高歩留まりで得ることができ、また製造した厚板製品の２層チタンクラッド鋼板は境界部の密着性に優れるとともに、熱処理特性や機械的性質に関しても良好であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるクラッド鋼塊の製造工程を示す概略的な断面図。
【図２】同じく、製造したクラッド鋼塊を示す概略的な断面図。
【図３】同じく、圧延して得たスラブを示す概略的な断面図。
【図４】同じく、非クラッドを切断除去し、芯材を剥離して得た２層クラッド鋼板を示す概略的な断面図。
【図５】本発明と従来の圧延法による境界部の密着性の比較を示す図。
【図６】本発明における剥離剤の粒度と圧延後の分布率との関係を示す図。
【図７】本発明における剥離剤の塗布厚と圧延後の分布率との関係を示す図。
【図８】本発明における鋳込速度と境界部の剪断強度との関係を示す図。
【図９】本発明における圧下比と境界部の剪断強度との関係を示す図。
【図１０】本発明における圧下比と圧延後の剥離剤の分布率との関係を示す図。
【図１１】従来の鋳込法におけるクラッド鋼塊の製造工程を示す概略的な断面図。
【図１２】同じく平面図。
【図１３】同じく、製造したクラッド鋼塊を示す概略的な断面図。
【図１４】同じく、非クラッドを切断除去し、芯材を剥離して得た２層クラッド鋼板を示す概略的な断面図。
【符号の説明】
１，２      芯材
３      剥離剤
４      囲い材
５      衣材
６      クラッド鋼塊
７      スラブ
８      ２層クラッド鋼板
１０      鋳型
１１      吊り具
１２      湯口
【図１】
0004143189.tif 000002
【図２】
0004143189.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004143189.tif 000008
【図８】
0004143189.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004143189.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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