JP7557324B2 - Design method for hot rolling of triple-layer clad plate and manufacturing method of triple-layer clad plate - Google Patents
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Description
本発明は、三層クラッド板の熱間圧延の設計方法及び三層クラッド板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for designing hot rolling of triple-layer clad plates and a method for manufacturing triple-layer clad plates.
従来、複数の金属板が接合されたクラッド金属板が知られている。このようなクラッド板の製造方法として、特許文献1には、母材、合せ材及び覆い材を重ね合わせて層状組み立て材とし、これを熱間圧延した後に、覆い材を除去する方法が記載されている。しかし、この方法では、熱間圧延後に覆い材を分離する追加の手間がある。また、熱間圧延可能な厚さには限界があるので、母材、合せ材及び覆い材の板厚に制限があり、結局のところ生産性は低い。
Conventionally, clad metal plates in which multiple metal plates are joined together are known. As a method for manufacturing such clad plates,
特許文献2には、2層クラッド材を熱間圧延して製造する際に、上下のワークロールの直径を不同ならしめ、更にワークロールと被圧延材との潤滑状態を調整することで、反りを防止している。しかし、この方法では、材料特性ごとにワークロールを変更する必要があり、生産性が低い。また、潤滑状態の制御は安定性が出づらく、結局のところ生産性が低い。 In Patent Document 2, when manufacturing two-layer clad material by hot rolling, the diameters of the upper and lower work rolls are made unequal, and the lubrication state between the work rolls and the material being rolled is adjusted to prevent warping. However, this method requires changing the work roll for each material characteristic, which reduces productivity. In addition, it is difficult to control the lubrication state stably, which ultimately reduces productivity.
特許文献3には、炭素鋼を母材とし、ステンレス鋼を合わせ材とするクラッド鋼板の製造方法において、圧延開始後の冷却条件を制御することで、反りを防止している。しかし、この方法では、搬送テーブル上の被圧延材に対して、搬送テーブルの上方から冷却水を噴射するため、被圧延材が搬送テーブルに押し付けられて表面に疵が生じる恐れがあり、クラッド鋼板の品質が低下する。 Patent Document 3 describes a method for manufacturing clad steel plates using carbon steel as the base material and stainless steel as the clad material, in which warping is prevented by controlling the cooling conditions after rolling begins. However, with this method, cooling water is sprayed from above the conveyor table onto the material to be rolled, which is placed on the table, so the material to be rolled is pressed against the conveyor table, which may cause scratches on the surface and reduce the quality of the clad steel plate.
特許文献4には、鉄合金を母材とし、銅若しくは銅合金を合わせ材とするクラッド鋼の熱間圧延方法において、圧延温度と鉄合金の変態温度とが所定の式を満足するように圧延することで、反りを防止している。しかし、この方法は、3層以上のクラッド材には適用できない。また、ひずみ速度感受性係数の観点がないため、正確には反りを低減できる考え方ではない。 In Patent Document 4, in a hot rolling method for clad steel, which uses an iron alloy as the base material and copper or a copper alloy as the combined material, warping is prevented by rolling so that the rolling temperature and the transformation temperature of the iron alloy satisfy a specified formula. However, this method cannot be applied to clad materials with three or more layers. In addition, since it does not take into account the strain rate sensitivity coefficient, it is not an idea that can accurately reduce warping.
特許文献5には、合わせ材を覆い鋼板によって密封して覆い鋼板組立材とし、これを鋼母材と反り防止材との間に挟み、鋼母材と反り防止材とを溶接してから熱間圧延、その後、覆い鋼板を除去することで、反りを防止している。しかし、この方法では、圧延前の準備と、圧延後の覆い鋼板の除去に手間が掛かる。
In
特許文献6には、クラッド鋼板の熱間圧制御装置において、上下のロールをそれぞれ、異なる系により制御して、異速圧延することにより、反りを防止している。しかし、この装置では、反りが大きくなるクラッド材の構成の場合は、制御しきれない問題がある。
In
特許文献7は、アルミニウム合金の三層クラッド板の製造方法において、圧延初期の圧下率を小さく指定することで、接合不良をなくし、また、反りを小さく抑えて製造不能を避けている、しかし、この方法では、圧下率を小さくすることにより生産性が低下する問題がある。 Patent Document 7 describes a method for manufacturing a three-layer clad aluminum alloy plate by specifying a small reduction rate at the beginning of rolling to eliminate poor bonding and to keep warpage to a minimum, thus avoiding the impossibility of manufacturing. However, this method has the problem that productivity decreases when the reduction rate is reduced.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、生産性が高く、反りを低減可能な、三層クラッド板の熱間圧延の設計方法及び三層クラッド板の製造方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a method for designing hot rolling of triple-layer clad plates and a method for manufacturing triple-layer clad plates that are highly productive and can reduce warping.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
[1] 金属板からなる心材の一面側に前記心材とは異なる金属板からなる第1皮材を配置するとともに、前記心材の他面側に前記心材とは異なる金属板からなる第2皮材を配置し、熱間圧延することにより三層クラッド板を製造する際の前記熱間圧延の設計方法であり、前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材がそれぞれ、純アルミニウムあるいはアルミニウム基合金からなり、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の合計厚みCLTに対する前記第1皮材の厚みの比である板厚比CL1と、前記合計厚みCLTに対する前記第2皮材の厚みの比である板厚比CL2との差(CL1-CL2)をΔCLとし、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材のひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗をそれぞれsc、s1、s2とした場合に、Δs及びSをそれぞれ、下記式(1)及び下記式(2)の通りに定義し、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数をそれぞれmc、m1、m2とした場合に、Δm及びMをそれぞれ、下記式(3)及び下記式(4)の通りに定義した場合に、
S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合、またはS≦0.65の場合において、下記式(5)を満たす条件となるように、前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を選択することを特徴とする三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
Δs=(s1-s2)/sc …(1)
S=0.5(s1+s2)/sc …(2)
Δm=m1-m2 …(3)
M=0.5(m1+m2)/mc …(4)
|k1Δs+k2Δm+k3ΔCL|≦0.3 …(5)
但し、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合は、上記式(5)においてk1=1.0、k2=2.6及びk3=-9.9+7.7S+1.5Mとし、
S≦0.65の場合は、上記式(5)においてk1=-1.0、k2=-0.7及びk3=1.2-3.2S-4.3Mとし、ΔCL=Δs=Δm=0の場合は除外する。
[2] 前記心材をAl-Mn系のアルミニウム基合金から形成する、[1]に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
[3] 前記第1皮材をAl-Si系のアルミニウム基合金から形成する、[1]または[2]に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
[4] 前記第2皮材をAl-Zn系のアルミニウム基合金から形成する、[1]~[3]のいずれかに記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
[5] [1]乃至[4]の何れか一項に記載の三層クラッド板の熱間圧延の設計方法において選択された前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を用い、前記心材の一面側及び他面側にそれぞれ、前記第1皮材及び前記第2皮材を配置し、熱間圧延することを特徴とする三層クラッド板の製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
[1] A method for designing hot rolling when manufacturing a three-layer clad plate by hot rolling a core material made of a metal plate, arranging a first skin material made of a metal plate different from the core material on one side of the core material, arranging a second skin material made of a metal plate different from the core material on the other side of the core material, and hot rolling the core material, wherein the core material, the first skin material, and the second skin material are each made of pure aluminum or an aluminum-based alloy,
The difference (CL 1 -CL 2 ) between a thickness ratio CL 1 which is the ratio of the thickness of the first skin material to the total thickness CL T of the core material, the first skin material, and the second skin material before the hot rolling, and a thickness ratio CL 2 which is the ratio of the thickness of the second skin material to the total thickness CL T is defined as ΔCL;
When the deformation resistances of the core material, the first skin material, and the second skin material before the hot rolling at a strain rate of 0.1 sec -1 at the hot rolling temperature are respectively defined as s c , s 1 , and s 2 , Δs and S are defined as the following formulas (1) and (2), respectively:
When the strain rate sensitivity coefficients of the deformation resistance at the hot rolling temperature of the core material, the first skin material, and the second skin material before the hot rolling are respectively mc , m1 , and m2 , and Δm and M are defined as the following formula (3) and the following formula (4), respectively:
A design method for hot rolling of a three-layer clad plate, characterized in that, when S>0.65 and |ΔCL|>0.1, or when S≦0.65, the core material, the first skin material, and the second skin material are selected so as to satisfy the following formula (5).
Δs=(s 1 - s 2 )/s c (1)
S=0.5( s1 + s2 )/ sc ...(2)
Δm= m1 - m2 ...(3)
M=0.5( m1 + m2 )/ mc ...(4)
|k 1 Δs+k 2 Δm+k 3 ΔCL|≦0.3...(5)
However, when S>0.65 and |ΔCL|>0.1, in the above formula (5), k 1 =1.0, k 2 =2.6, and k 3 =−9.9+7.7S+1.5M;
When S≦0.65, k 1 =−1.0, k 2 =−0.7, and k 3 =1.2−3.2S−4.3M in the above formula (5) , and the case where ΔCL=Δs=Δm=0 is excluded .
[2] The method for designing hot rolling of a three-layer clad plate according to [1] , wherein the core material is made of an Al-Mn aluminum-based alloy .
[3] The method for designing hot rolling of a three-layer clad plate according to [1] or [2] , wherein the first skin material is made of an Al-Si aluminum-based alloy .
[4] The method for designing hot rolling of a three-layer clad plate according to any one of [1] to [3] , wherein the second skin material is made of an Al-Zn based aluminum-based alloy .
[5] A method for manufacturing a three-layer clad plate, comprising: using the core material, the first skin material, and the second skin material selected in the design method for hot rolling of a three-layer clad plate described in any one of [1] to [4]; arranging the first skin material and the second skin material on one side and the other side of the core material, respectively; and hot rolling the core material.
なお、本明細書では、上記式(5)の左辺の「k1Δs+k2Δm+k3ΔCL」をパラメータPと呼ぶ場合がある。 In this specification, “k 1 Δs+k 2 Δm+k 3 ΔCL” on the left side of the above formula (5) may be referred to as a parameter P.
本発明によれば、生産性が高く、反りを低減可能な、三層クラッド板の熱間圧延の設計方法及び三層クラッド板の製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for designing hot rolling of triple-layer clad plates and a method for manufacturing triple-layer clad plates that are highly productive and can reduce warping.
三層クラッド板を製造するために、第1皮材を心材の一面側に配置するとともに、第2皮材を心材の他面側に配置した状態で熱間圧延した場合に、反りが発生する場合がある。例えば、第1皮材と第2皮材とが同じ厚みであり、かつ、第1皮材の変形抵抗が第2皮材の変形抵抗よりも小さいと、すなわち第1皮材が伸びやすいと、熱間圧延時に第2皮材よりも第1皮材の伸び量が大きくなり、熱間圧延後の三層クラッド板が第2皮材側に反る。 When a triple-layer clad plate is manufactured by placing a first skin material on one side of a core material and a second skin material on the other side of the core material and then hot rolling the plate, warping may occur. For example, if the first skin material and the second skin material are the same thickness and the deformation resistance of the first skin material is smaller than the deformation resistance of the second skin material, i.e., if the first skin material is easily stretched, the first skin material will elongate more than the second skin material during hot rolling, and the triple-layer clad plate after hot rolling will warp toward the second skin material.
また、例えば、第1皮材の変形抵抗と第2皮材の変形抵抗とが同じであり、第2皮材の厚みが第1皮材の厚みより大きいと、第1皮材及び第2皮材に対する圧下量がほぼ同じと仮定した場合に熱間圧延時に第1皮材の伸びが大きくなり、熱間圧延後の三層クラッド板が第2皮材側に反る。 For example, if the deformation resistance of the first skin material is the same as the deformation resistance of the second skin material and the thickness of the second skin material is greater than the thickness of the first skin material, assuming that the rolling reduction amounts for the first skin material and the second skin material are approximately the same, the elongation of the first skin material increases during hot rolling, and the three-layer clad plate after hot rolling warps toward the second skin material.
従って、従来、三層クラッド板を圧延する場合は、心材の両面に配置する第1皮材、第2皮材の厚みや変形抵抗が互いに近くなるように、形状の対称性や材質の対称性を確保した上で、熱間圧延後の三層クラッド板の反りを防止していた。 Therefore, in the past, when rolling a three-layer clad plate, the thicknesses and deformation resistances of the first and second skin materials placed on both sides of the core were made close to each other by ensuring symmetry of shape and material, and warping of the three-layer clad plate after hot rolling was prevented.
しかし、本発明者らが鋭意検討したところ、熱間圧延における皮材の伸びは、変形抵抗や厚みのみならず、熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数が影響することを見出した。すなわち、第1皮材及び第2皮材のひずみ速度感受性係数に着目し、第1皮材及び第2皮材のそれぞれのひずみ速度感受性係数の組合せを最適化するように第1皮材及び第2皮材を選択することで、心材の両面に配置する第1皮材及び第2皮材の厚みや変形抵抗の対称性を確保できない場合であっても、熱間圧延後の三層クラッド板の反りを低減できることを見出した。 However, after extensive research, the inventors have found that the elongation of the skin material during hot rolling is affected not only by the deformation resistance and thickness, but also by the strain rate sensitivity coefficient of the deformation resistance at the hot rolling temperature. In other words, by focusing on the strain rate sensitivity coefficients of the first and second skin materials and selecting the first and second skin materials so as to optimize the combination of the strain rate sensitivity coefficients of the first and second skin materials, it has been found that it is possible to reduce the warpage of the triple-layer clad plate after hot rolling even when it is not possible to ensure the symmetry of the thickness and deformation resistance of the first and second skin materials arranged on both sides of the core material.
更に、本発明者らが、有限要素法による解析を行った結果、熱間圧延前の心材、第1皮材及び第2皮材の合計厚みCLTに対する第1皮材および第2皮材それぞれの板厚比CL1、CL2と、ΔCL(=CL1-CL2)と、心材、第1皮材及び第2皮材それぞれの変形抵抗sc、s1、s2と、ひずみ速度感受性係数mc、m1、m2との関係式から求められるパラメータPの絶対値が0.3以下、より好ましくは0.24以下の場合に、熱間圧延後の三層クラッド板の反りを低減できることを見出した。 Furthermore, the inventors conducted an analysis using the finite element method and found that the warpage of the three-layer clad plate after hot rolling can be reduced when the absolute value of parameter P calculated from the relationship between the sheet thickness ratios CL 1 , CL 2 of the first skin material and the second skin material to the total thickness CL T of the core material, the first skin material, and the second skin material before hot rolling, ΔCL (=CL 1 -CL 2 ), the deformation resistances s c , s 1 , s 2 of the core material, the first skin material, and the second skin material, and the strain rate sensitivity coefficients m c , m 1 , m 2 is 0.3 or less, more preferably 0.24 or less.
まず、発明者らは、有限要素法により、熱間圧延後の三層クラッド板の反り量の予測を行った。クラッド圧延のような塑性加工においては、シミュレーションが現実を良く再現することが経験的に知られているので、モデル材料で多数の条件を検討することにより、以下に説明するように、反りが小さくなる条件を見出した。 First, the inventors used the finite element method to predict the amount of warping in a triple-layer clad plate after hot rolling. Since it is empirically known that simulations reproduce reality well in plastic processing such as clad rolling, by examining a large number of conditions with a model material, they found conditions that result in small warping, as explained below.
図1に、有限要素法による圧延解析モデルを示す。圧延解析モデルは、板幅不変の平面ひずみを仮定し、2次元で構築した。有限要素モデルの形状は、三層クラッド板の各層の厚さおよび圧延ロールの直径に基づき決定した。また、圧延ロールは、剛体として2次元の円で定義した。すなわち、熱間圧延前の三層クラッド板の総厚さ(熱間圧延前の心材、第1皮材及び第2皮材の合計厚みCLT)を600mmとし、圧延ロールの直径を上下とも850mmとした。また、有限要素モデルの圧延方向の長さは、心材、第1皮材及び第2皮材で共通とし、総厚さ(合計厚みCLT)の2.3倍以上とした。また、長手方向の要素分割について、長手方向の1要素あたりの長さは心材、第1皮材及び第2皮材で共通とし、ロール半径の1/20以下の長さとした。また、ワーク(心材、第1皮材及び第2皮材)と圧延ロールとの間の摩擦係数は、クーロンモデルにより0.3とした。 FIG. 1 shows a rolling analysis model by the finite element method. The rolling analysis model was constructed in two dimensions, assuming a plane strain with an invariant sheet width. The shape of the finite element model was determined based on the thickness of each layer of the three-layer clad plate and the diameter of the rolling roll. The rolling roll was defined as a two-dimensional circle as a rigid body. That is, the total thickness of the three-layer clad plate before hot rolling (total thickness CL T of the core material, first skin material, and second skin material before hot rolling) was set to 600 mm, and the diameter of the rolling roll was set to 850 mm both above and below. The length of the finite element model in the rolling direction was common to the core material, first skin material, and second skin material, and was set to 2.3 times or more of the total thickness (total thickness CL T ). Regarding the element division in the longitudinal direction, the length per element in the longitudinal direction was common to the core material, first skin material, and second skin material, and was set to 1/20 or less of the roll radius. The coefficient of friction between the workpieces (core, first skin, and second skin) and the rolling rolls was set to 0.3 according to the Coulomb model.
また、圧延解析モデルにおける圧下率は6%とした。圧下率6%の条件で反りが小さければ、比較的大きな圧下率で圧延を続行することができ、効率よく製造できると経験上予測されるためである。圧下率2~10%であれば反りの傾向は変わらないため、本発明による三層クラッド板の熱間圧延での製造を行なう場合では、後述するように、圧延率を2~10%とすることが好ましい。 The reduction ratio in the rolling analysis model was set to 6%. This is because it is empirically predicted that if warpage is small at a reduction ratio of 6%, rolling can be continued at a relatively large reduction ratio, allowing efficient production. Since the tendency of warpage does not change if the reduction ratio is 2-10%, when manufacturing the triple-layer clad plate according to the present invention by hot rolling, it is preferable to set the rolling ratio to 2-10%, as described below.
厚さ方向の要素分割について、厚さ方向の1要素あたりの長さは、心材に対しては心材厚さの1/10以下、第1皮材及び第2皮材に対しては各皮材厚さの1/4以下の長さとした。この時、長手方向/厚さ方向のアスペクト比が1/2より小さい、あるいは2より大きい場合は、そのアスペクト比が1/2以上2以下になるように、さらに要素を細かく分割した。 Regarding element division in the thickness direction, the length of each element in the thickness direction was set to 1/10 or less of the core thickness for the core material, and 1/4 or less of the thickness of each skin material for the first skin material and the second skin material. In this case, if the aspect ratio in the longitudinal direction/thickness direction was less than 1/2 or greater than 2, the elements were further divided so that the aspect ratio was between 1/2 and 2.
心材と第1皮材の界面および心材と第2皮材の界面はそれぞれ、有限要素の節点を共有することで接合した。 The interface between the core and the first skin, and the interface between the core and the second skin, were joined by sharing nodes of the finite elements.
塑性変形の物性値として、心材、第1皮材及び第2皮材それぞれの応力σは、下記のひずみ速度依存型の式(A)を用いて入力した。式(A)において、sはひずみ速度εv=0.1における変形抵抗であり、mはひずみ速度感受性係数である。変形抵抗s及びひずみ速度感受性係数mは、ひずみ速度を変量した単軸引張試験あるいは単軸圧縮試験を行い、ひずみε=0.1における変形抵抗を基に計測した。 As the physical property value of plastic deformation, the stress σ of each of the core material, the first skin material, and the second skin material was input using the following strain rate dependent formula (A). In formula (A), s is the deformation resistance at a strain rate εv = 0.1, and m is the strain rate sensitivity coefficient. The deformation resistance s and the strain rate sensitivity coefficient m were measured based on the deformation resistance at a strain ε = 0.1 by performing a uniaxial tensile test or a uniaxial compression test with a variable strain rate.
σ=s(εv/0.1)m …(A) σ=s( εv /0.1) m ...(A)
弾性変形の物性値として、アルミニウムおよびアルミニウム基合金については、ヤング率は40GPaを用い、ポアソン比は0.3を用いた。アルミニウム合金のヤング率とポアソン比は、合金成分に対する依存性が小さいので、400~500℃程度の代表値と考え前記の値を用いた。なお、クラッド金属板の反りは、塑性変形特性によるところが大きいので、弾性特性はそれほど影響しないことを確認している。 As physical properties of elastic deformation, a Young's modulus of 40 GPa and a Poisson's ratio of 0.3 were used for aluminum and aluminum-based alloys. Since the Young's modulus and Poisson's ratio of aluminum alloys are less dependent on the alloy components, the above values were used as they are considered to be representative values around 400 to 500°C. It should be noted that the warping of clad metal plates is largely due to plastic deformation characteristics, and it has been confirmed that the elastic properties do not have much of an effect.
同様に、銅および銅基合金については、ヤング率は50GPaを用い、ポアソン比は0.35を用いた。また、チタンについては、ヤング率は60GPaを用い、ポアソン比は0.35を用いた。 Similarly, for copper and copper-based alloys, a Young's modulus of 50 GPa and a Poisson's ratio of 0.35 were used. For titanium, a Young's modulus of 60 GPa and a Poisson's ratio of 0.35 were used.
更に、三層クラッド板の反りは、圧延解析の後、圧延の定常部より肉厚中央の節点を8点以上12点以下選び、それらの座標値より最小二乗法で曲率(mm-1)を算出し、この曲率(mm-1)により評価した。 Furthermore, after rolling analysis, 8 to 12 nodes in the center of the wall thickness were selected from the steady part of rolling, and the curvature (mm -1 ) was calculated from their coordinate values by the least squares method, and the warpage of the triple-layer clad plate was evaluated based on this curvature (mm -1 ).
上記の条件下で有限要素法による圧延解析を行った結果を表1に示す。表1には、心材、第1皮材及び第2皮材を重ね合わせてから熱間圧延して三層クラッド板を製造する際に、心材、第1皮材及び第2皮材の特性値を変化させた場合の各条件(No.1~No.56)における、熱間圧延後のクラッド板の曲率(mm-1)の予測値を示している。心材、第1皮材及び第2皮材の特性値として変化させたのは、それぞれの変形抵抗sc、s1、s2、ひずみ速度感受性係数mc、m1、m2、第1皮材及び第2皮材の板厚比CL1、CL2及びこれらの差ΔCL(CL1-CL2)である。 The results of rolling analysis using the finite element method under the above conditions are shown in Table 1. Table 1 shows predicted values of the curvature (mm -1 ) of the clad plate after hot rolling under each condition (No. 1 to No. 56) in which the characteristic values of the core material, first skin material, and second skin material are changed when the core material, first skin material, and second skin material are stacked together and then hot rolled to produce a triple -layer clad plate. The characteristic values of the core material, first skin material, and second skin material that were changed were their respective deformation resistances s c , s 1 , s 2 , strain rate sensitivity coefficients m c , m 1 , m 2 , sheet thickness ratios CL 1 , CL 2 of the first skin material and second skin material, and the difference ΔCL (CL 1 - CL 2 ).
表1中のΔs、Δm、S、パラメータPは、下記式(B)~(E)より求めた。表中のパラメータPは、下記式(C)の左辺中の「k1Δs+k2Δm+k3ΔCL」の計算値である。本発明者らは、式(C)の右辺の項(パラメータPの絶対値)が、熱間圧延後の反り量によく相関することを見出した。 Δs, Δm, S, and parameter P in Table 1 were calculated from the following formulas (B) to (E). Parameter P in the table is the calculated value of " k1 Δs+ k2 Δm+ k3 ΔCL" on the left side of the following formula (C). The present inventors found that the term on the right side of formula (C) (the absolute value of parameter P) correlates well with the amount of warpage after hot rolling.
表1に示す結果から、下記式(B)により求まるSが0.65超(S>0.65)であり、かつΔCLの絶対値が0.1超(|ΔCL|>0.1)であり、更にパラメータPの絶対値が0.3以下(下記式(C)を満足する)になる条件において、三層クラッド板の反りが低減されると推測された。また、パラメータPの絶対値は、0.24以下になる条件において、三層クラッド板の反りがより一層低減されると推測された。 From the results shown in Table 1, it was estimated that warpage of the triple-layer clad plate would be reduced under the conditions that S calculated by the following formula (B) is greater than 0.65 (S>0.65), the absolute value of ΔCL is greater than 0.1 (|ΔCL|>0.1), and the absolute value of the parameter P is 0.3 or less (satisfying the following formula (C)). It was also estimated that warpage of the triple-layer clad plate would be further reduced under the conditions that the absolute value of the parameter P is 0.24 or less.
また、表1に示す結果から、下記式(B)により求まるSが0.65以下(S≦0.65)であり、パラメータPの絶対値が0.3以下(下記式(C)を満足する)になる条件においても、三層クラッド板の反りが低減されると推測された。また、パラメータPの絶対値は、0.24以下になる条件において、三層クラッド板の反りがより一層低減されると推測された。 Furthermore, from the results shown in Table 1, it was estimated that warping of the triple-layer clad plate would be reduced under conditions where S calculated by the following formula (B) is 0.65 or less (S≦0.65) and the absolute value of parameter P is 0.3 or less (satisfying the following formula (C)). It was also estimated that warping of the triple-layer clad plate would be further reduced under conditions where the absolute value of parameter P is 0.24 or less.
より詳細に説明すると、表1において、パラメータPが-0.30以上0.30以下の条件が実施例の条件であり、パラメータPが-0.30未満または0.30超の条件が比較例の条件である。実施例の条件では、曲率の予測値が-8.0×10-5(mm-1)~8.0×10-5(mm-1)の範囲とされている。一方、比較例の条件では、曲率が-8.0×10-5(mm-1)未満または8.0×10-5(mm-1)超の範囲とされている。このように、パラメータPの絶対値が0.30以下になるように、心材、第1皮材及び第2皮材の変形抵抗sc、s1、s2、ひずみ速度感受性係数mc、m1、m2、第1皮材及び第2皮材の板厚比CL1、CL2及びこれらの差ΔCL(CL1-CL2)を調整することで、熱間圧延後の三層クラッド板の反りを低減可能と予測できることが明らかになった。 More specifically, in Table 1, the conditions for the example are those in which the parameter P is -0.30 or more and 0.30 or less, and the conditions for the comparative example are those in which the parameter P is less than -0.30 or more than 0.30. Under the conditions for the example, the predicted value of the curvature is in the range of -8.0 x 10 -5 (mm -1 ) to 8.0 x 10 -5 (mm -1 ). On the other hand, under the conditions for the comparative example, the curvature is in the range of less than -8.0 x 10 -5 (mm -1 ) or more than 8.0 x 10 -5 (mm -1 ). In this way, it was revealed that by adjusting the deformation resistances s c , s 1 , s 2 of the core material, first skin material, and second skin material, the strain rate sensitivity coefficients m c , m 1 , m 2 , the sheet thickness ratios CL 1 , CL 2 of the first skin material and second skin material, and the difference therebetween ΔCL (CL 1 - CL 2 ), so that the absolute value of the parameter P is 0.30 or less, it is possible to predict that the warpage of the three-layer clad plate after hot rolling can be reduced.
S=0.5(s1+s2)/sc …(B) S=0.5( s1 + s2 )/ sc ...(B)
|k1Δs+k2Δm+k3ΔCL|≦0.3 …(C) |k 1 Δs+k 2 Δm+k 3 ΔCL|≦0.3...(C)
Δs=(s1-s2)/sc …(D) Δs=(s 1 −s 2 )/s c …(D)
Δm=m1-m2 …(E) Δm= m1 - m2 ...(E)
M=0.5(m1+m2)/mc …(F) M=0.5( m1 + m2 )/ mc ...(F)
ここで、上記式(B)及び(D)におけるsc、s1、s2はそれぞれ、心材、第1皮材及び第2皮材それぞれのひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗である。 Here, s c , s 1 , and s 2 in the above formulas (B) and (D) are the deformation resistances at the hot rolling temperature at a strain rate of 0.1 sec −1 of the core material, the first skin material, and the second skin material, respectively.
また、上記式(C)におけるΔsは、上記式(D)により求められ、Δmは上記式(E)により求められる。また、上記式(C)におけるΔCLは、第1皮材及び第2皮材の板厚比CL1、CL2との差(ΔCL=CL1-CL2)である。第1皮材の板厚比CL1は、心材、第1皮材及び第2皮材の合計厚みCLTに対する第1皮材の厚みの比である。また、第2皮材の板厚比CL2は、合計厚みCLTに対する第2皮材の厚みの比である。 In addition, Δs in the above formula (C) is calculated using the above formula (D), and Δm is calculated using the above formula (E). In addition, ΔCL in the above formula (C) is the difference between the thickness ratios CL1 , CL2 of the first skin material and the second skin material (ΔCL = CL1 - CL2 ). The thickness ratio CL1 of the first skin material is the ratio of the thickness of the first skin material to the total thickness CL- T of the core material, first skin material, and second skin material. In addition, the thickness ratio CL2 of the second skin material is the ratio of the thickness of the second skin material to the total thickness CL- T .
また、上記式(C)における係数k1、k2及びk3は、S及びΔCLに応じて定まる係数である。すなわち、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合は、k1=1.0とし、k2=2.6とし、k3=-9.9+7.7S+1.5Mとする。また、S≦0.65の場合は、k1=-1.0とし、k2=-0.7とし、k3=1.2-3.2S-4.3Mとする。ここで、係数k3の決定式におけるMは、上記式(F)によって求められる。これらの係数k1、k2及びk3は、経験的に求められる。 Moreover, the coefficients k1 , k2 , and k3 in the above formula (C) are coefficients determined according to S and ΔCL. That is, when S>0.65 and |ΔCL|>0.1, k1 =1.0, k2 =2.6, and k3 =-9.9+7.7S+1.5M. When S≦0.65, k1 =-1.0, k2 =-0.7, and k3 =1.2-3.2S-4.3M. Here, M in the formula for determining the coefficient k3 is determined by the above formula (F). These coefficients k1 , k2 , and k3 are empirically determined.
上記式(E)及び(F)におけるm1、m2はそれぞれ、第1皮材及び第2皮材それぞれの熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数であり、上記式(A)から求められる。また、上記式(F)におけるmcは、心材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数であり、上記式(A)から求められる。 In the above formulas (E) and (F), m1 and m2 are strain rate sensitivity coefficients of the deformation resistance of the first skin material and the second skin material at the hot rolling temperature, respectively, and are calculated from the above formula (A). Also, mc in the above formula (F) is the strain rate sensitivity coefficient of the deformation resistance of the core material at the hot rolling temperature, and is calculated from the above formula (A).
上記式(B)~(F)の説明及び係数k1、k2及びk3の決定方法については、後述する。 The above formulas (B) to (F) and the method for determining the coefficients k 1 , k 2 and k 3 will be described later.
以下、本発明の実施形態である三層クラッド板の熱間圧延の設計方法(以下、「設計方法」という場合がある)、三層クラッド板の製造方法及び三層クラッド板について説明する。 The following describes a design method for hot rolling a triple-layer clad plate (hereinafter sometimes referred to as the "design method"), a manufacturing method for a triple-layer clad plate, and a triple-layer clad plate, which are embodiments of the present invention.
本実施形態の設計方法は、上記の知見に基づいてなされたものであり、熱間圧延前の心材、第1皮材及び第2皮材の板厚、板厚比CL1、CL2、ΔCL、変形抵抗sc、s1、s2及びひずみ速度感受性係数mc、m1、m2がそれぞれ、上記式(C)を満たす条件となるように、心材、第1皮材及び第2皮材を選択する。言い換えると、本実施形態の熱間圧延の設計方法は、熱間圧延前の心材、第1皮材及び第2皮材の板厚、板厚比CL1、CL2、ΔCL、変形抵抗sc、s1、s2及びひずみ速度感受性係数mc、m1、m2がそれぞれ、上記式(C)の左辺の項であるパラメータPの絶対値が0.3以下を満足する場合に、熱間圧延後の三層クラッド板の反り量が小さくなると予測されるので熱間圧延が可能と判断する。より好ましくは、パラメータPの絶対値は0.24以下とする。パラメータPの絶対値が0.24以下であると、熱間圧延後の三層クラッド板の反り量がより一層が小さくなると予測されるのでより好ましい。 The design method of this embodiment has been made based on the above knowledge, and the core material, the first skin material, and the second skin material are selected so that the thicknesses, thickness ratios CL1 , CL2 , ΔCL, deformation resistances sc , s1 , s2, and strain rate sensitivity coefficients mc , m1 , m2 of the core material, the first skin material, and the second skin material before hot rolling each satisfy the condition of the above formula (C). In other words, in the hot rolling design method of this embodiment, when the thicknesses, thickness ratios CL1 , CL2 , ΔCL, deformation resistances sc , s1 , s2 , and strain rate sensitivity coefficients mc , m1 , m2 of the core material, first skin material, and second skin material before hot rolling satisfy the absolute value of the parameter P, which is the term on the left side of the above formula (C), of 0.3 or less, it is predicted that the warpage of the triple-layer clad plate after hot rolling will be small, and therefore hot rolling is judged to be possible. More preferably, the absolute value of the parameter P is 0.24 or less. If the absolute value of the parameter P is 0.24 or less, it is more preferable because it is predicted that the warpage of the triple-layer clad plate after hot rolling will be even smaller.
心材、第1皮材及び第2皮材は、それぞれ、純アルミニウムあるいはアルミニウム基合金としてもよい。また、心材、第1皮材及び第2皮材をそれぞれ、純銅あるいは銅基合金としてもよい。更に、心材、第1皮材及び第2皮材をそれぞれ、純アルミニウム、アルミニウム基合金、純銅、銅基合金、チタン、チタン基合金、マグネシウム、マグネシウム基合金のいずれかとしてもよい。 The core material, the first skin material, and the second skin material may each be pure aluminum or an aluminum-based alloy. Also, the core material, the first skin material, and the second skin material may each be pure copper or a copper-based alloy. Furthermore, the core material, the first skin material, and the second skin material may each be pure aluminum, an aluminum-based alloy, pure copper, a copper-based alloy, titanium, a titanium-based alloy, magnesium, or a magnesium-based alloy.
次に、本実施形態の設計方法において使用する特性値について説明する。
心材、第1皮材及び第2皮材の厚みは、特に制限はないが、熱間圧延設備の制約上、熱間圧延前の心材、第1皮材及び第2皮材の合計厚みCLTは、例えば、600mm以下とすることが好ましい。
Next, characteristic values used in the design method of this embodiment will be described.
There are no particular limitations on the thickness of the core material, the first skin material, and the second skin material, but due to restrictions on hot rolling equipment, it is preferable that the total thickness CLT of the core material, the first skin material, and the second skin material before hot rolling is, for example, 600 mm or less.
心材、第1皮材及び第2皮材の厚みから、これらの合計厚みCLTに対する第1皮材の厚みの比である板厚比CL1を求める。同様に、合計厚みCLTに対する第2皮材の厚みの比である板厚比CL2を求める。更に、板厚比CL1と板厚比CL2の差(CL1-CL2)であるΔCLを求める。 From the thicknesses of the core material, the first skin material, and the second skin material, a thickness ratio CL1 is calculated, which is the ratio of the thickness of the first skin material to the total thickness CL T. Similarly, a thickness ratio CL2 is calculated, which is the ratio of the thickness of the second skin material to the total thickness CL T. Furthermore, a difference ΔCL between the thickness ratio CL1 and the thickness ratio CL2 ( CL1 - CL2 ) is calculated.
また、心材、第1皮材及び第2皮材のひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗sc、s1、s2をそれぞれ求める。変形抵抗sc、s1、s2の求め方は後述する。 In addition, deformation resistances s c , s 1 , and s 2 at the hot rolling temperature and a strain rate of 0.1 sec -1 of the core material, the first skin material, and the second skin material are determined, respectively. The method of determining the deformation resistances s c , s 1 , and s 2 will be described later .
更に、上記式(B)からSを求め、また、上記式(D)からΔsを求める。 Furthermore, find S from the above formula (B) and Δs from the above formula (D).
また、心材、第1皮材及び第2皮材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数mc、m1、m2を上記式(A)よりそれぞれ求める。ひずみ速度感受性係数mc、m1、m2の具体的な測定方法は後述する。 The strain rate sensitivity coefficients mc , m1 , and m2 of the deformation resistance at the hot rolling temperature of the core material, the first skin material, and the second skin material are determined from the above formula (A). A specific method for measuring the strain rate sensitivity coefficients mc , m1 , and m2 will be described later.
更に、上記式(E)からΔmを求め、また、上記式(F)からMを求める。 Furthermore, Δm is calculated from the above formula (E), and M is calculated from the above formula (F).
そして、上記式(C)の左辺中の「k1Δs+k2Δm+k3ΔCL」の計算値であるパラメータPを求める。パラメータPが-0.3~0.3の範囲である場合(上記式(C)を満たす場合)に、選択した心材、第1皮材及び第2皮材の組み合わせで熱間圧延した場合に反りが小さくなると推測して圧延可能と判断し、-0.3未満または0.3超である場合には、熱間圧延した場合に反りが大きくなると推測して圧延不可能と判断する。 Then, a parameter P is calculated as the calculated value of "k 1 Δs + k 2 Δm + k 3 ΔCL" on the left side of the above formula (C) and determined. If the parameter P is in the range of -0.3 to 0.3 (if the above formula (C) is satisfied), it is estimated that warpage will be small when hot rolling is performed with the selected combination of core material, first skin material, and second skin material, and it is determined that rolling is possible, whereas if the parameter P is less than -0.3 or more than 0.3, it is estimated that warpage will be large when hot rolling is performed and it is determined that rolling is impossible.
また、本実施形態の設計方法では、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合、またはS≦0.65の場合を予測対象とし、S>0.65かつ|ΔCL|≦0.1の場合は本実施形態の予測対象外とする。 In addition, in the design method of this embodiment, the case where S>0.65 and |ΔCL|>0.1 or the case where S≦0.65 is the prediction target, and the case where S>0.65 and |ΔCL|≦0.1 is not the prediction target of this embodiment.
本実施形態の予測対象外であるS>0.65かつ|ΔCL|≦0.1の範囲は、そもそも、熱間圧延前の素材の形状の非対称性が小さいため、この範囲であれば熱間圧延が容易に行えるので、パラメータPの絶対値を限定する必要性に乏しい。よって、S>0.65かつ|ΔCL|≦0.1の範囲は、本実施形態の対象外とする。 The range of S>0.65 and |ΔCL|≦0.1, which is outside the scope of prediction in this embodiment, is one in which the asymmetry of the shape of the material before hot rolling is small to begin with, and hot rolling can be easily performed within this range, so there is little need to limit the absolute value of the parameter P. Therefore, the range of S>0.65 and |ΔCL|≦0.1 is outside the scope of this embodiment.
一方、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の範囲は、第1皮材及び第2皮材の板厚比の差が過大になり、熱間圧延前の素材の形状の非対称性が大きくなり、反り量が大きくなると予想される。そこで、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の範囲では、Δs、Δm及びΔCLを含むパラメータPが-0.3~0.3の範囲になることを必要とする。パラメータPが-0.3~0.3の範囲であれば、素材の形状の非対称性が大きい場合でも、反り量を小さくすることができる。 On the other hand, in the range of S > 0.65 and |ΔCL| > 0.1, the difference in the sheet thickness ratio between the first skin material and the second skin material becomes excessive, and the asymmetry of the shape of the material before hot rolling increases, which is expected to result in a large amount of warpage. Therefore, in the range of S > 0.65 and |ΔCL| > 0.1, it is necessary that the parameter P, which includes Δs, Δm, and ΔCL, be in the range of -0.3 to 0.3. If the parameter P is in the range of -0.3 to 0.3, the amount of warpage can be reduced even when the asymmetry of the shape of the material is large.
また、S≦0.65の場合は、心材の変形が小さく、第1皮材、第2皮材の変形が集中しやすくなり、熱間圧延前の素材の非対称性が顕著化し、反り量が大きくなりやすく、圧延が難しくなる。そこで、S≦0.65の場合についても、Δs、Δm及びΔCLを含むパラメータPが-0.3~0.3の範囲になることを必要とする。パラメータPが-0.3~0.3の範囲であれば、素材の形状の非対称性が大きい場合でも、反り量を小さくすることができる。 Furthermore, when S≦0.65, the deformation of the core material is small, and the deformation of the first skin material and the second skin material tends to concentrate, the asymmetry of the material before hot rolling becomes prominent, the amount of warping tends to increase, and rolling becomes difficult. Therefore, even when S≦0.65, it is necessary that the parameter P, which includes Δs, Δm, and ΔCL, is in the range of -0.3 to 0.3. If the parameter P is in the range of -0.3 to 0.3, the amount of warping can be reduced even when the material shape is highly asymmetry.
次に、心材、第1皮材及び第2皮材のひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗sc、s1、s2の測定方法について述べる。また、心材、第1皮材及び第2皮材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数mc、m1、m2の測定方法についても述べる。 Next, a method for measuring the deformation resistances s c , s 1 , and s 2 of the core material, the first skin material, and the second skin material at the hot rolling temperature at a strain rate of 0.1 sec -1 will be described. Also, a method for measuring the strain rate sensitivity coefficients m c , m 1 , and m 2 of the deformation resistances of the core material, the first skin material, and the second skin material at the hot rolling temperature will be described.
試験片は、心材、第1皮材、第2皮材の厚さ方向および幅方向の各中央付近から、円柱形状に切り出したものを用いる。円柱の軸方向が、圧延に供する素材の厚み方向と一致するように切り出す。試験片の寸法は、直径8mm、高さ12mmとする。 The test pieces are cylindrically cut out from near the center of the thickness and width of the core material, the first skin material, and the second skin material. The cylinder is cut so that its axial direction coincides with the thickness direction of the material to be rolled. The dimensions of the test piece are 8 mm in diameter and 12 mm in height.
試験片を昇温速度60℃/分以上にて試験温度まで昇温し、到達後2分以上6分以下のあいだ温度保持した後に圧縮する。試験温度は、検討対象である材料に対して熱間圧延を行う際の温度を選択することができる。例えば、アルミニウムの場合は300~600℃の範囲である。圧縮直前は0.5mm空走(助走)させ、圧縮中に試験片に一定のひずみ速度でひずみを与える。このとき、ひずみは対数ひずみ(真ひずみ)とする。 The test piece is heated to the test temperature at a rate of 60°C/min or more, and is held at that temperature for 2 to 6 minutes after reaching the test temperature, and then compressed. The test temperature can be selected from the temperature at which the material being examined will be hot-rolled. For example, for aluminum, the range is 300 to 600°C. Just before compression, the test piece is allowed to run 0.5 mm free (run-up), and during compression, strain is applied to the test piece at a constant strain rate. At this time, the strain is logarithmic (true) strain.
圧縮前後の試験片高さの変化から、圧縮量Lsample,endを計測する。 The amount of compression L sample,end is measured from the change in specimen height before and after compression.
一方、圧縮中は、荷重Fと変位Lmeasureを測定する。空走(助走)から荷重が立ち上がったところを変位のゼロ点とする。 During compression, the load F and the displacement L are measured . The point at which the load rises from the free running (approach) is set as the zero point of the displacement.
圧縮中に測定した変位Lmeasureは、装置各部が荷重で変形する影響を含むため、圧縮が終了した瞬間の変位量Lmeasure,endと圧縮量Lsample,endは完全には一致しない。変位Lmeasureは補正が必要であることを意味する。このため、変位LmeasureをLcorrect=(Lsample,end/Lmeasure,end)×Lmeasureにて線形補正する。 The displacement Lmeasure measured during compression includes the effect of deformation of each part of the device due to the load, so the displacement amount Lmeasure,end at the moment of the end of compression does not completely match the compression amount Lsample,end . This means that the displacement Lmeasure needs to be corrected. For this reason, the displacement Lmeasure is linearly corrected by Lcorrect = (Lsample ,end / Lmeasure,end ) x Lmeasure .
補正した変位Lcorrectと試験片の元の高さHinitialからひずみε=|ln((Hinitial-Lcorrect)/Hinitial)|を求める。 The strain ε=|ln((H initial −L correct )/H initial )| is calculated from the corrected displacement L correct and the original height H initial of the test piece.
試験荷重を圧縮中の断面積で除することで応力を求める。体積一定を仮定し、圧縮中の断面積はA=(Hinitial/(Hinitial-Lcorrect))×Ainitialで求める。なお、Ainitialは圧縮前の円柱試験片の断面積である。 The stress is calculated by dividing the test load by the cross-sectional area during compression. Assuming a constant volume, the cross-sectional area during compression is calculated as A = (H initial / (H initial - L correct )) x A initial , where A initial is the cross-sectional area of the cylindrical test piece before compression.
変形抵抗σは、ひずみε=0.1の時の値を取得する。 The deformation resistance σ is obtained when the strain ε = 0.1.
このような評価を、ひずみ速度εvが0.01sec-1、0.1sec-1、1sec-1にてそれぞれn=2以上行い、ひずみ速度0.1sec-1の時の結果の平均値をs(sc、s1、s2)とする。 Such evaluation is carried out at strain rates ε v of 0.01 sec −1 , 0.1 sec −1 , and 1 sec −1 for n=2 or more, and the average value of the results at a strain rate of 0.1 sec −1 is defined as s (s c , s 1 , s 2 ).
また、以上の結果をσ=s(εv/0.1)mの式に最小二乗法でフィッティングすることによって、ひずみ速度感受性係数m(mc、m1、m2)を得る。 Moreover, the above results are fitted to the equation σ=s(ε v /0.1) m by the least squares method to obtain the strain rate sensitivity coefficient m(m c , m 1 , m 2 ).
次に、本実施形態の三層クラッド板の製造方法を説明する。
本実施形態の三層クラッド板の製造方法では、上記の設計方法において選択された心材、第1皮材及び第2皮材を用い、心材の一面側及び他面側にそれぞれ、第1皮材及び第2皮材を配置し、熱間圧延することにより、三層クラッド板を製造する。
Next, a method for manufacturing the three-layer clad plate of this embodiment will be described.
In the manufacturing method of a three-layer clad plate of this embodiment, the core material, first skin material, and second skin material selected in the above design method are used, the first skin material and the second skin material are placed on one side and the other side of the core material, respectively, and the three-layer clad plate is manufactured by hot rolling.
熱間圧延前の加熱温度は、心材、第1皮材及び第2皮材がそれぞれ純アルミニウムあるいはアルミニウム基合金の場合は、例えば、300~600℃の範囲とする。また、心材、第1皮材及び第2皮材がそれぞれ純銅あるいは銅基合金の場合は、例えば、400~1000℃の範囲とする。更に、心材、第1皮材及び第2皮材がチタンまたはチタン基合金の場合は、600~1000℃の範囲とする。更に、心材、第1皮材及び第2皮材がマグネシウムまたはマグネシウム基合金の場合は、300~500℃の範囲とする。 The heating temperature before hot rolling is, for example, in the range of 300 to 600°C when the core material, first skin material, and second skin material are each pure aluminum or an aluminum-based alloy. Also, when the core material, first skin material, and second skin material are each pure copper or a copper-based alloy, the heating temperature is, for example, in the range of 400 to 1000°C. Furthermore, when the core material, first skin material, and second skin material are titanium or a titanium-based alloy, the heating temperature is in the range of 600 to 1000°C. Furthermore, when the core material, first skin material, and second skin material are magnesium or a magnesium-based alloy, the heating temperature is in the range of 300 to 500°C.
更に、心材、第1皮材及び第2皮材の材質が異なる場合、例えば、アルミニウムと銅とを組合せる場合は、各金属の再結晶温度および融点を考慮し、熱間圧延の加熱温度が各金属の再結晶温度以上、融点未満の範囲内になるように調整することが好ましい。 Furthermore, when the core material, first skin material, and second skin material are made of different materials, for example, when combining aluminum and copper, it is preferable to take into account the recrystallization temperature and melting point of each metal and adjust the heating temperature for hot rolling to be within the range of the recrystallization temperature or higher and lower than the melting point of each metal.
熱間圧延の圧下率は2%以上であってもよく、4%以上であってもよい。圧下率が2%以上であれば、心材、第1皮材及び第2皮材の接合強度を十分な強度にすることができ、4%以上にすれば、製造効率をより高めることができる。圧下率の上限は限定する必要はない。なお、圧下率を一定の範囲内にすると、反り量の増大が抑えられる傾向にあるので、例えば、30%以下としてもよく、20%以下としてもよく、10%以下としてもよい。 The reduction rate of the hot rolling may be 2% or more, or 4% or more. If the reduction rate is 2% or more, the bonding strength of the core material, the first skin material, and the second skin material can be made sufficient, and if it is 4% or more, the manufacturing efficiency can be further improved. There is no need to limit the upper limit of the reduction rate. In addition, if the reduction rate is within a certain range, the increase in the amount of warping tends to be suppressed, so it may be, for example, 30% or less, 20% or less, or 10% or less.
熱間圧延によって製造された三層クラッド板は、上記の設計方法によって選択された心材、第1皮材及び第2皮材を素材とするものとなる。この三層クラッド金属板は、曲率が-8.00×10-5mm-1~8.00×10-5mm-1の範囲になる。 The triple-layer clad plate manufactured by hot rolling is made of the core material, the first skin material, and the second skin material selected by the above design method. This triple-layer clad metal plate has a curvature in the range of -8.00 x 10 -5 mm -1 to 8.00 x 10 -5 mm -1 .
次に、本実施形態の決定方法において用いる上記式(C)の導出理由を説明する。
先に説明した有限要素法による圧延解析においては、表1のNo.1~56に示すように、所定の材料物性を仮定したモデル材料を用いて物性とクラッド率の影響を評価した。
Next, the reason for deriving the above formula (C) used in the determination method of this embodiment will be described.
In the rolling analysis by the finite element method described above, as shown in Nos. 1 to 56 in Table 1, model materials assuming predetermined material properties were used to evaluate the effects of the properties and the cladding ratio.
図2に、No.1~5、No.6~9、No.10~15、No.16~21について、Δs値と曲率との関係をグラフで示す。
式(D)におけるΔs値の影響は、条件No.1~21で確認できる。表1及び図2において、条件No.1~21をS値の範囲で区分しており、No.1~9はS>0.65となる条件であり、No.10~21はS≦0.65となる条件である。また、No.1~5、No.6~9、No10~15、No16~21をそれぞれ1つのグループとしたとき、各グループ内においてそれぞれ、Δsだけを変量している。なお、s1、s2及びscは単位(MPa)を有する物理量であるので、scで除することで一般性をもたせている(式(D))。S値は、皮材が心材と比べ軟らかいかどうかを判別する平均的評価値である(式(B))。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the Δs value and the curvature for Nos. 1 to 5, 6 to 9, 10 to 15, and 16 to 21.
The influence of the Δs value in formula (D) can be confirmed in conditions No. 1 to 21. In Table 1 and FIG. 2, conditions No. 1 to 21 are divided by the range of S value, No. 1 to 9 are conditions where S>0.65, and No. 10 to 21 are conditions where S≦0.65. In addition, when No. 1 to 5, No. 6 to 9, No. 10 to 15, and No. 16 to 21 are each grouped, only Δs is varied within each group. Note that s 1 , s 2 , and s c are physical quantities with units (MPa), so they are divided by s c to make them more general (formula (D)). The S value is an average evaluation value that determines whether the bark material is softer than the core material (formula (B)).
図2に示すように、Δs値と反りは線形に近い相関を持っていることが分かる。No.1~9(S>0.65)では、正の相関で傾きが概ね一定である。これは、硬い方が圧延で伸びずそれに引っ張られて反ると解釈できる。また、No.10~21(S≦0.65)では、負の相関で傾きは概ね一定である。これは、皮材が軟らかいため、表面のみにひずみが集中していることが影響し、No.1~9の傾向と逆転していると考えられる。 As shown in Figure 2, it can be seen that there is a nearly linear correlation between the Δs value and warpage. For Nos. 1 to 9 (S > 0.65), there is a positive correlation and the slope is roughly constant. This can be interpreted as meaning that the harder material does not stretch during rolling, but is pulled and warps instead. Additionally, for Nos. 10 to 21 (S ≦ 0.65), there is a negative correlation and the slope is roughly constant. This is thought to be due to the fact that the skin material is soft, causing strain to concentrate only on the surface, which is the opposite of the trend for Nos. 1 to 9.
次に、図3には、No.22~38について、Δm値と曲率との関係をグラフで示す。
図3に示すように、Δmの影響はNo.22~38で確認できる。表1及び図3において、No.22~38をS値で区分しており、No.22~30はS>0.65であり、No.31~38はS≦0.65である。また、No.22~25、No.26~30、No.31~34、No.35~38をそれぞれ1つのグループとしたとき、各グループ内においてそれぞれ、Δmだけを変量している。なお、m1、m2及びmcは単位がない無次元数なので、mcで除することは行わない。
Next, Fig. 3 shows a graph of the relationship between the Δm value and the curvature for Nos. 22 to 38.
As shown in Figure 3, the effect of Δm can be confirmed in Nos. 22 to 38. In Table 1 and Figure 3, Nos. 22 to 38 are classified by S value, with Nos. 22 to 30 having S>0.65 and Nos. 31 to 38 having S≦0.65. In addition, when Nos. 22 to 25, 26 to 30, 31 to 34, and 35 to 38 are each grouped, only Δm is varied within each group. Note that m1 , m2 , and mc are dimensionless numbers with no unit, so division by mc is not performed.
図3に示すように、Δmと反りは線形に近い相関を示す。No.22~30(S>0.65)では、Δmと反りが正の相関であり、その傾きは概ね一定である。m1、m2とで大きい方がひずみによる硬化で圧延で伸びづらくなり、それに引っ張られて反ると解釈できる。No.31~38(S≦0.65)では、小さい負の傾きを持っている。これは、皮材が軟らかいため表面のみにひずみが集中していることが影響し、No.22~30の傾向と逆転していると考えられる。 As shown in Figure 3, Δm and warpage show a nearly linear correlation. In Nos. 22-30 (S>0.65), Δm and warpage are positively correlated, and the slope is roughly constant. It can be interpreted that the larger m1 and m2 are, the harder the material is to stretch by rolling due to hardening caused by strain, and the material is pulled and warped. Nos. 31-38 (S≦0.65) have a small negative slope. This is thought to be due to the influence of strain being concentrated only on the surface due to the softness of the skin material, which is the opposite of the trend in Nos. 22-30.
次に、図4には、No.39~56について、ΔCL値と曲率との関係をグラフで示す。
図4に示すように、ΔCLの影響はNo.39~56で確認できる。表1及び図4において、No.39~56をS値で区分しており、No.39~48はS>0.65であり、No.49~56はS≦0.65である。また、No.39~43、No.44~48、No.49~52、No.53~56をそれぞれ1つのグループとしたとき、各グループ内においてそれぞれ、ΔCLだけを変量している。
Next, Fig. 4 shows a graph of the relationship between the ΔCL value and the curvature for Nos. 39 to 56.
As shown in Figure 4, the effect of ΔCL can be confirmed in Nos. 39 to 56. In Table 1 and Figure 4, Nos. 39 to 56 are classified by S value, with Nos. 39 to 48 having S>0.65 and Nos. 49 to 56 having S≦0.65. In addition, when Nos. 39 to 43, Nos. 44 to 48, Nos. 49 to 52, and Nos. 53 to 56 are each grouped, only ΔCL is varied within each group.
図4に示すように、ΔCLと反りは、線形に近い相関関係にある。傾きは、心材及び皮材の物性によって変わることが示唆される。S値が大きい場合は、第1皮材、第2皮材のうち、板厚が大きい方の皮材はひずみが入りきらない一方で、板厚が小さい皮材に圧延のひずみが均一に入りやすい傾向となり、その結果、ひずみが入りきらない側に反りやすい。そのような現象は材料の強度によって程度が変わる。なお、ΔCLは負の範囲だけで検討しているが、対称性の観点からこれで十分であるためで、ΔCLを負に限定するものではない。 As shown in Figure 4, there is a nearly linear correlation between ΔCL and warpage. It is suggested that the slope varies depending on the physical properties of the core and skin materials. When the S value is large, of the first and second skin materials, the skin material with the larger sheet thickness is not fully strained, while the skin material with the smaller sheet thickness tends to be uniformly strained from rolling, resulting in warping on the side that is not fully strained. The extent of this phenomenon varies depending on the strength of the material. Note that ΔCL is only considered in the negative range because this is sufficient from the standpoint of symmetry, and ΔCL is not limited to being negative.
以上の傾向を基に、下記のパラメータPによって反りを表現させることを考えた。 Based on the above trends, we decided to express the warping using the following parameter P.
P=k1Δs+k2Δm+k3ΔCL P=k 1 Δs+k 2 Δm+k 3 ΔCL
上記式中のΔsの係数k1およびΔmの係数k2は、図2及び図3に示す直線の傾きに対応する。ここまでの検討からk1およびk2は定数でよいと考えた。一方、ΔCLの係数k3は、図4に示したように物性に依存する。ΔsとΔmはすでに使用しているので、SとMで係数k3を表すことを考えた。No.1~No.56の結果を基に鋭意検討した結果、係数は下記の通りとすることで、パラメータPとシミュレーションの反り(曲率)がよく相関することを見出した。 The coefficient k1 of Δs and the coefficient k2 of Δm in the above formula correspond to the slope of the straight line shown in Figures 2 and 3. From the above considerations, it was thought that k1 and k2 could be constants. On the other hand, the coefficient k3 of ΔCL depends on the physical properties as shown in Figure 4. Since Δs and Δm have already been used, it was considered to express the coefficient k3 with S and M. As a result of careful consideration based on the results of No. 1 to No. 56, it was found that the parameter P and the warpage (curvature) of the simulation are well correlated by setting the coefficients as follows.
S>0.65のとき、k1=1.0、k2=2.6、k3=-9.9+7.7S+1.5M When S>0.65, k 1 =1.0, k 2 =2.6, k 3 =-9.9+7.7S+1.5M
S≦0.65のとき、k1=-1.0とし、k2=-0.7とし、k3=1.2-3.2S-4.3M When S≦0.65, k 1 =−1.0, k 2 =−0.7, and k 3 =1.2−3.2S−4.3M
図5に、パラメータPと反り(曲率)との関係を示す。パラメータPが-0.3~0.3の範囲にあるときに、曲率が-8.00×10-5mm-1~8.00×10-5mm-1の範囲になることが推測可能であることが判明した。 5 shows the relationship between the parameter P and the warpage (curvature). It was found that it is possible to predict that when the parameter P is in the range of -0.3 to 0.3, the curvature will be in the range of -8.00×10 -5 mm -1 to 8.00×10 -5 mm -1 .
また、パラメータPが-0.24~0.24の範囲にあるときに、曲率が-5.50×10-5mm-1~5.50×10-5mm-1の範囲になることが推測可能であることが判明した。
なお、図5の詳細については後述する。
It was also found that when the parameter P is in the range of −0.24 to 0.24, it can be estimated that the curvature is in the range of −5.50×10 −5 mm −1 to 5.50×10 −5 mm −1 .
The details of FIG. 5 will be described later.
以上説明したように、本実施形態の設計方法によれば、第1皮材及び第2皮材のひずみ速度感受性係数に着目し、第1皮材及び第2皮材のそれぞれのひずみ速度感受性係数の組合せを最適化するように第1皮材及び第2皮材を選択することで、心材の両面に配置する第1皮材及び第2皮材の厚みや変形抵抗の対称性を確保できない場合であっても、熱間圧延後の三層クラッド板の反りを低減できることを推測できる。これにより、三層クラッド金属板を構成する心材、第1皮材及び第2皮材の組合せを容易に設計することができ、三層クラッド金属板の生産性を高めることができる。
また、本実施形態の三層クラッド金属板の製造方法によれば、反り量が小さな三層クラッド金属板を製造することができる。
As described above, according to the design method of this embodiment, by focusing on the strain rate sensitivity coefficients of the first skin material and the second skin material and selecting the first skin material and the second skin material so as to optimize the combination of the strain rate sensitivity coefficients of the first skin material and the second skin material, it can be inferred that the warpage of the triple-layer clad plate after hot rolling can be reduced even when the symmetry of the thickness and deformation resistance of the first skin material and the second skin material arranged on both sides of the core material cannot be ensured. This makes it possible to easily design the combination of the core material, the first skin material, and the second skin material that constitute the triple-layer clad metal plate, and to increase the productivity of the triple-layer clad metal plate.
Furthermore, according to the method for manufacturing a three-layer clad metal plate of this embodiment, a three-layer clad metal plate with a small amount of warping can be manufactured.
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
下記表2及び表3に示す材料を準備した。表2及び表3には、各材料の材種、440℃、480℃及び520℃における変形抵抗s(MPa)並びにひずみ速度感受性係数mの実測値を示す。
The present invention will now be described in more detail with reference to examples.
The materials shown in the following Tables 2 and 3 were prepared. Tables 2 and 3 show the material type of each material, the deformation resistance s (MPa) at 440°C, 480°C, and 520°C, and the measured values of the strain rate sensitivity coefficient m.
表2に示す材料について素材を熱間圧延して板厚を調整し、クラッド圧延用の心材、第1皮材、第2皮材とした。そして、心材の一面側及び他面側にそれぞれ、第1皮材及び第2皮材を配置し、この積層体を熱間圧延した。熱間圧延前の積層体の加熱温度は、480℃とした。熱間圧延時の圧延ロールのロール径は860mmとした。また、熱間圧延の圧下率は4~10%の範囲とした。このようにして、表4に示すNo.57~60の三層クラッド板を製造した。得られた三層クラッド板について、反りや製造性を評価した。結果を表4の下段に示す。 The materials shown in Table 2 were hot rolled to adjust the plate thickness to obtain the core, first skin, and second skin for clad rolling. The first skin and second skin were then placed on one side and the other side of the core, respectively, and this laminate was hot rolled. The heating temperature of the laminate before hot rolling was 480°C. The roll diameter of the rolling roll during hot rolling was 860 mm. The reduction ratio of the hot rolling was in the range of 4 to 10%. In this way, three-layer clad plates No. 57 to 60 shown in Table 4 were manufactured. The obtained three-layer clad plates were evaluated for warping and manufacturability. The results are shown in the lower part of Table 4.
以下、表2に示す材料について材種、鋳造方法及び均質化処理温度を示す。化学成分の「%」は質量%である。また、AA1~AA3、AC1~AC5に記載した「熱間圧延」は、所定の板厚にするための分塊圧延及び熱間圧延を行ったことを意味する。 The material type, casting method, and homogenization temperature for the materials shown in Table 2 are shown below. The "%" in the chemical composition is mass %. Also, "hot rolling" listed in AA1 to AA3 and AC1 to AC5 means that blooming and hot rolling were performed to obtain the specified plate thickness.
「AA1」Al-Si系ろう材AA1。溶解鋳造。均質化熱処理550℃。熱間圧延。
「AA2」Al-Si系ろう材AA2。溶解鋳造。均質化熱処理450℃。熱間圧延。
「AA3」Al-Si系ろう材AA3。溶解鋳造。均質化熱処理500℃。熱間圧延。
「AB1」Al-Mn系心材AB1。溶解鋳造。均質化熱処理500℃。
「AB2」Al-Mn系心材AB2。溶解鋳造。均質化熱処理600℃。
「AC1」Al-Zn系犠牲材AC1。溶解鋳造。均質化熱処理550℃。熱間圧延。
「AC2」Al-Zn系犠牲材AC2。溶解鋳造。均質化熱処理450℃。熱間圧延。
「AC3」Al-Zn系犠牲材AC3。溶解鋳造。均質化熱処理550℃。熱間圧延。
「AC4」Al-Zn系犠牲材AC4。溶解鋳造。均質化熱処理450℃。熱間圧延。
「AC5」Al-Zn系犠牲材AC5。溶解鋳造。均質化熱処理500℃。熱間圧延。
"AA1" Al-Si brazing material AA1. Melted and cast. Homogenized heat treatment 550°C. Hot rolled.
"AA2" Al-Si brazing material AA2. Melted and cast. Homogenized heat treatment 450°C. Hot rolled.
"AA3" Al-Si brazing material AA3. Melted and cast. Homogenized heat treatment 500°C. Hot rolled.
"AB1" Al-Mn core material AB1. Melted and cast. Homogenized heat treatment at 500°C.
"AB2" Al-Mn core material AB2. Melted and cast. Homogenized heat treatment at 600°C.
"AC1" Al-Zn sacrificial material AC1. Melted and cast. Homogenized heat treatment 550°C. Hot rolled.
"AC2" Al-Zn sacrificial material AC2. Melted and cast. Homogenized heat treatment 450°C. Hot rolled.
"AC3" Al-Zn sacrificial material AC3. Melted and cast. Homogenized heat treatment 550°C. Hot rolled.
"AC4" Al-Zn sacrificial material AC4. Melted and cast. Homogenized heat treatment 450°C. Hot rolled.
"AC5" Al-Zn sacrificial material AC5. Melted and cast. Homogenized heat treatment 500°C. Hot rolled.
また、No.57~60の圧延条件は以下の通りである。
「No57の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:510mm。圧着後、厚さ400mm以上においては圧下率4~10%、400mm未満では圧下率10%超で圧延。反りがほとんどなく、製造性良。
「No58の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:510mm。圧着後、厚さ350mm以上においては圧下率4~10%、350mm未満では圧下率10%超で圧延。大きく上反りし、製造性悪。
「No59の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:590mm。圧着後、厚さ400mm以上においては圧下率4~10%、400mm未満では圧下率10%超で圧延。わずかな上反りで製造性良好。
「No60の圧延」 圧延前の積層体の総板厚CLT:510mm。圧着後、厚さ350mm以上においては圧下率4~10%、350mm未満では圧下率10%超で圧延。大きく上反りし、製造性悪。また度々パスの途中でロールを停止、戻しを行いながら圧延。
The rolling conditions for Nos. 57 to 60 are as follows:
"Rolling of No. 57" Total thickness of laminate before rolling CL T : 510 mm. After bonding, roll with a reduction of 4 to 10% for thicknesses of 400 mm or more, and over 10% for thicknesses less than 400 mm. Almost no warping, good manufacturability.
"Rolling of No. 58" Total thickness of laminate before rolling CL T : 510 mm. After bonding, roll with a reduction of 4 to 10% for thicknesses of 350 mm or more, and over 10% for thicknesses of less than 350 mm. Large upward warping and poor manufacturability.
"Rolling of No. 59" Total thickness of laminate before rolling CL T : 590 mm. After bonding, roll with a reduction of 4 to 10% for thicknesses of 400 mm or more, and over 10% for thicknesses of less than 400 mm. Good manufacturability with slight upward warping.
"Rolling of No. 60" Total thickness of laminate before rolling CL T : 510 mm. After bonding, roll reduction is 4-10% for thicknesses of 350 mm or more, and over 10% for thicknesses of less than 350 mm. Large upward warping, poor manufacturability. Rolls are often stopped and returned during rolling.
また、本発明に係る決定方法として、表2に示す材料の480℃における変形抵抗(MPa)、ひずみ速度感受性係数及び板厚から、CL1、CL2、Δs、Δm、ΔCL、S、パラメータPを求めた。これらを表4に合わせて示す。Δs、Δm、ΔCL、S、パラメータPは、上記式(B)~(F)によって求めた。結果を表4の上段に示す。また、表4の上段に示す曲率は、有限要素法によって求めた予測値である。 As a determination method according to the present invention, CL1 , CL2 , Δs, Δm, ΔCL, S, and parameter P were determined from the deformation resistance (MPa), strain rate sensitivity coefficient, and sheet thickness at 480°C of the materials shown in Table 2. These are also shown in Table 4. Δs, Δm, ΔCL, S, and parameter P were determined by the above formulas (B) to (F). The results are shown in the upper part of Table 4. The curvatures shown in the upper part of Table 4 are predicted values determined by the finite element method.
表4に示すように、本発明に係る決定方法の結果と、実際に製造された三層クラッド金属板の反り量とは、傾向がよく一致している。 As shown in Table 4, the results of the determination method according to the present invention show a good agreement with the warpage of the three-layer clad metal plate actually manufactured.
すなわち、No.57は、パラメータPが-0.079であって、-0.3~0.3の範囲内であり、また、有限要素法によって求めた曲率の予測値が-1.66×10-5(/mm)であって、-8.00×10-5mm-1~8.00×10-5mm-1の範囲内である。そして、実際に製造した結果は、反りがほとんどないと評価されている。No.59も同様である。 That is, No. 57 has a parameter P of -0.079, which is within the range of -0.3 to 0.3, and the predicted value of the curvature obtained by the finite element method is -1.66 x 10 -5 (/mm), which is within the range of -8.00 x 10 -5 mm -1 to 8.00 x 10 -5 mm -1 . And, the actual manufacturing result is evaluated as having almost no warpage. The same is true for No. 59.
一方、No.58は、パラメータPが0.387であって、-0.3~0.3の範囲から外れ、また、有限要素法によって求めた曲率の予測値が8.77×10-5(/mm)であって、-8.00×10-5mm-1~8.00×10-5mm-1の範囲から外れる。そして、実際に製造した結果は、大きく上反りしたと評価されている。No.60も同様である。 On the other hand, No. 58 has a parameter P of 0.387, which is outside the range of -0.3 to 0.3, and the predicted value of the curvature obtained by the finite element method is 8.77×10 -5 (/mm), which is outside the range of -8.00×10 -5 mm -1 to 8.00×10 -5 mm -1 . And the actual manufacturing result is evaluated as having a large upward warpage. The same is true for No. 60.
これらの結果から、本発明に係る決定方法の結果と、実際に製造された三層クラッド金属板の反り量とがよく一致していることが明らかである。よって、本発明に係る決定方法は、予測精度が非常に高いことが分かる。 From these results, it is clear that the results of the determination method according to the present invention are in good agreement with the amount of warping of the three-layer clad metal plate actually manufactured. Therefore, it is clear that the determination method according to the present invention has very high prediction accuracy.
また、表5には、表2及び表3に示された材料の変形抵抗(MPa)、ひずみ速度感受性係数及び板厚から、CL1、CL2、Δs、Δm、ΔCL、S、パラメータPを求めた。これらを表5に示す。Δs、Δm、ΔCL、S、パラメータPは、上記式(B)~(F)によって求めた。また、表5に示す曲率は、有限要素法によって求めた曲率の予測値である。 In addition, in Table 5, CL1 , CL2 , Δs, Δm, ΔCL, S, and parameter P were calculated from the deformation resistance (MPa), strain rate sensitivity coefficient, and plate thickness of the materials shown in Tables 2 and 3. These are shown in Table 5. Δs, Δm, ΔCL, S, and parameter P were calculated using the above formulas (B) to (F). In addition, the curvatures shown in Table 5 are predicted values of curvatures calculated using the finite element method.
表5に示すように、アルミニウム合金、Cu合金またはTi合金を素材とする場合であっても、熱間圧延後の三層クラッド板の反り量を精度よく予測できることが分かる。 As shown in Table 5, it is possible to accurately predict the amount of warping of a three-layer clad plate after hot rolling, even when the material is an aluminum alloy, a Cu alloy, or a Ti alloy.
また、図5には、表1、表4及び表5におけるパラメータPと曲率との関係を示す。図5に示す曲率は、有限要素法によって求めた曲率の予測値である。図5に示すように、心材、第1皮材及び第2皮材がそれぞれ、アルミニウム基合金、純銅、銅基合金、チタンであっても、パラメータPと曲率との間に相関関係があることが分かる。これにより、本発明の決定方法は、パラメータPによって熱間圧延後の三層クラッド板の曲率を精度よく予測できることが判明した。 Figure 5 also shows the relationship between the parameter P and the curvature in Tables 1, 4, and 5. The curvatures shown in Figure 5 are predicted values of curvature obtained by the finite element method. As shown in Figure 5, even if the core material, first skin material, and second skin material are aluminum-based alloy, pure copper, copper-based alloy, and titanium, respectively, it can be seen that there is a correlation between the parameter P and the curvature. This demonstrates that the determination method of the present invention can accurately predict the curvature of a three-layer clad plate after hot rolling using the parameter P.
Claims (5)
前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材がそれぞれ、純アルミニウムあるいはアルミニウム基合金からなり、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の合計厚みCLTに対する前記第1皮材の厚みの比である板厚比CL1と、前記合計厚みCLTに対する前記第2皮材の厚みの比である板厚比CL2との差(CL1-CL2)をΔCLとし、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材のひずみ速度0.1sec-1における熱間圧延温度での変形抵抗をそれぞれsc、s1、s2とした場合に、Δs及びSをそれぞれ、下記式(1)及び下記式(2)の通りに定義し、
前記熱間圧延前の前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材の熱間圧延温度での変形抵抗のひずみ速度感受性係数をそれぞれmc、m1、m2とした場合に、Δm及びMをそれぞれ、下記式(3)及び下記式(4)の通りに定義した場合に、
S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合、またはS≦0.65の場合において、下記式(5)を満たす条件となるように、前記心材、前記第1皮材及び前記第2皮材を選択することを特徴とする三層クラッド板の熱間圧延の設計方法。
Δs=(s1-s2)/sc …(1)
S=0.5(s1+s2)/sc …(2)
Δm=m1-m2 …(3)
M=0.5(m1+m2)/mc …(4)
|k1Δs+k2Δm+k3ΔCL|≦0.3 …(5)
但し、S>0.65かつ|ΔCL|>0.1の場合は、上記式(5)においてk1=1.0、k2=2.6及びk3=-9.9+7.7S+1.5Mとし、
S≦0.65の場合は、上記式(5)においてk1=-1.0、k2=-0.7及びk3=1.2-3.2S-4.3Mとし、ΔCL=Δs=Δm=0の場合は除外する。 A method for designing the hot rolling in a case where a three-layer clad plate is manufactured by hot rolling a core material made of a metal plate, a first skin material made of a metal plate different from the core material is arranged on one side of the core material, a second skin material made of a metal plate different from the core material is arranged on the other side of the core material, and the three-layer clad plate is manufactured by hot rolling,
the core material, the first skin material, and the second skin material are each made of pure aluminum or an aluminum-based alloy,
The difference (CL 1 -CL 2 ) between a thickness ratio CL 1 which is the ratio of the thickness of the first skin material to the total thickness CL T of the core material, the first skin material, and the second skin material before the hot rolling, and a thickness ratio CL 2 which is the ratio of the thickness of the second skin material to the total thickness CL T is defined as ΔCL;
When the deformation resistances of the core material, the first skin material, and the second skin material before the hot rolling at a strain rate of 0.1 sec -1 at the hot rolling temperature are respectively defined as s c , s 1 , and s 2 , Δs and S are defined as the following formulas (1) and (2), respectively:
When the strain rate sensitivity coefficients of the deformation resistance at the hot rolling temperature of the core material, the first skin material, and the second skin material before the hot rolling are respectively mc , m1 , and m2 , and Δm and M are defined as the following formula (3) and the following formula (4), respectively:
A design method for hot rolling of a three-layer clad plate, characterized in that, when S>0.65 and |ΔCL|>0.1, or when S≦0.65, the core material, the first skin material, and the second skin material are selected so as to satisfy the following formula (5).
Δs=(s 1 - s 2 )/s c (1)
S=0.5( s1 + s2 )/ sc ...(2)
Δm= m1 - m2 ...(3)
M=0.5( m1 + m2 )/ mc ...(4)
|k 1 Δs+k 2 Δm+k 3 ΔCL|≦0.3...(5)
However, when S>0.65 and |ΔCL|>0.1, in the above formula (5), k 1 =1.0, k 2 =2.6, and k 3 =−9.9+7.7S+1.5M;
When S≦0.65, k 1 =−1.0, k 2 =−0.7, and k 3 =1.2−3.2S−4.3M in the above formula (5) , and the case where ΔCL=Δs=Δm=0 is excluded .
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