JP2760387B2 - ステンレス・アルミニウムクラッド材の製造方法 - Google Patents

ステンレス・アルミニウムクラッド材の製造方法

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JP2760387B2 JP5163519A JP16351993A JP2760387B2 JP 2760387 B2 JP2760387 B2 JP 2760387B2 JP 5163519 A JP5163519 A JP 5163519A JP 16351993 A JP16351993 A JP 16351993A JP 2760387 B2 JP2760387 B2 JP 2760387B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧延接合法によるステン
レス・アルミニウムクラッド材の製造方法の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】2種類又はそれ以上の金属板を貼り合わ
せてなるクラッド材は、単体では得られない特性を発揮
することから、工業分野、日用品その他の分野で需要が
急増している。クラッド製法には、幾つかの方法がある
が、大量生産向けとして圧延接合法がよく知られてい
る。
【0003】ステンレス・アルミニウムクラッド材を圧
延接合法で製造するには、一般に、ステンレス鋼ストリ
ップとアルミニウムストリップとを重ね合せ、これを大
きな圧下力で圧延することで接合する。互いの金属面を
清浄にし、両界面上の原子間距離を引力圏内とすること
で拡散接合を図るものである。そのためには、高度な前
処理と極めて高い圧力が必要となることから、接合は容
易でない。更に、変形抵抗の異なる素材を圧延するわけ
であるから圧延接合後の圧延、板幅方向の板厚の調整が
難かしく、所望性能のクラッド材を低コストで安定的に
製造することは容易でない。
【0004】そこで、改良技術として特開昭59−76
686号や特開昭59−215286号の圧延方法が提
案されている。これらの圧延方法は、互いに逆方向に回
転する一対の圧延ロール間に一対のストリップを通過せ
しめ、且つ一方のストリップを上下の圧延ロールの一方
に巻き付けることで、第1のストリップと第2のストリ
ップの周速を積極的に異ならせる手法(「異周速巻き付
け圧延法」と称する。)である。この手法により、軟材
と圧延ロールとの間の摩擦が通常の同速圧延法とは逆と
なり、ロールギャップ入口付近で圧延方向応力が引張り
となり軟材が変形し易く、硬材の圧下率が抑えられるこ
とにより、相対すべり(硬材の速度÷軟材の速度)が増
加し、優れた接合性と加工性が得られるというものであ
る。
【0005】更に、上記異周速巻き付け圧延法で製造し
たクラッド材を、圧延接合直後に圧延することで、接合
に伴う残力応力を除去できるという技術も、特開昭61
−238483号で提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記異周速巻
き付け圧延法で製造したステンレス・アルミニウムクラ
ッド材を、本発明者等が評価したところ、接合性が不充
分であり、後加工の際に接合界面から剥離することがあ
ることが分った。そこで本発明の目的は接合不足の原因
を突き止めて、その結果に基づいてステンレス・アルミ
ニウムクラッド材の接合性を強化することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者等は、
接合不足の要因が相対すべりの不足に起因する、即ち、
従来の異周速巻き付け圧延法では期待した大きさの相対
すべりが得られないとの知見から、この相対すべりを増
大するべく鋭意研究を続けたものである。
【0008】図1はステンレス材の温度と相対すべりの
関係を示すグラフであり、硬材の速度÷軟材の速度で与
えられる相対すべりは、ステンレス材の温度が常温の時
に1.2〜1.7の範囲、100℃の時に2.0〜2.
7の範囲、そして300℃の時に1.9〜2.9の範囲
にあり、常温に対してステンレス素材を加熱すると著し
く相対すべりが増大することを見出した。
【0009】そこで、本発明者等は上記目的を達成する
ために、ステンレス・アルミニウムクラッド材の製造方
法において、圧延ロール入口での前記アルミニウム素材
温度を常温のままとし、一方、圧延ロール入口での前記
ステンレス素材温度Tを100〜400℃の範囲となる
ようにステンレス素材を加熱するとともに次の様に圧下
制御することを提案するものである。上記上下の圧延ロ
ールのうち下ロール側を低周速ロールとした場合に、下
記の式(1)で定義される下ロール比率Rが−70%未
満の範囲とされ、下記の式(2)又は式(3)で与えら
れる素材単位幅当りの圧延荷重Pで、圧下制御する。
ロール比率R; R=(下ロール周速度−上ロール周速度)÷上ロール周速度×100…(1) 素材単位幅当りの圧延荷重P(N/mm); 100℃≦ステンレス素材の温度T<200℃で、 P≧4.28×10 22 (−R) -4.39 (T) -5.99 ………(2) 200℃≦ステンレス素材の温度T≦400℃で、 P≧4.46×10 3 ×10 0.0126R ………………………(3)
【0010】
【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。図2は本発明方法を実施するための圧延装置
の原理図であり、圧延装置1は一対の上ロール2,下ロ
ール3と、ステンレス素材を所定の温度まで加熱するた
めの加熱手段4と、アルミニウム素材5を所定の速度で
送り出すアルミニウムアンコイラー6と、ステンレス素
材7を所定の速度で送り出すステンレスアンコイラー8
と、クラッド材9を所定の速度で巻取るクラッド材コイ
ラー10と、前記上・下ロール2,3、加熱手段4、ア
ルミニウムアンコイラー6、ステンレスアンコイラー8
およびクラッド材コイラー10を総合的に制御する制御
手段11とからなる。なお、上記加熱手段4は、ガス焚
加熱炉、電気抵抗式加熱炉が好適であるが、要はステン
レス素材7を所定温度に均一に加熱できるものであれば
よい。
【0011】先ず、制御手段11により、上ロール2に
対して下ロール3を同周速または低周速にする。下ロー
ル3にアルミニウム素材5を巻き付け、一方、ステンレ
ス素材7を加熱手段4を介して、圧延ロールである上・
下ロール2,3の入口に導き、そこでアルミニウム素材
5に添わせ、これらを上・下ロール2,3で圧接する。
アルミニウムアンコイラー6やステンレスアンコイラー
8で必要に応じて素材5,7にバックテンションを掛け
ることは差し支えない。
【0012】板厚0.3mm,板幅100mmのステン
レス(SUS304)コイルと板厚0.5mm,板幅1
00mmのアルミニウム(A1100)コイルとを用意
し、上記圧延装置1において、(下ロール周速度−上ロ
ール周速度)÷上ロール周速度×100で定義される下
ロール比率Rを0,−20,−40,…−70と変化さ
せ、素材単位幅当りの圧延荷重Pを適宜変化させてクラ
ッド材を製造した。ステンレス素材の温度Tを100,
200,300,…500℃と変化させて、得られたク
ラッド材の剥離強度およびエリクセン値を調べたものを
表1(試験番号1〜27)並びに表2(試験番号28〜
54)に示す。なお、剥離試験はJIS K 6854
によって実施し、エリクセン試験はJIS Z 224
7によって実施し、剥離強度5N/mm以上で且つエリ
クセン値8mm以上のものを総合評価で○とした。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】総合評価で○を付したものは、剥離不能
(剥離しないほど強度が大である。)若しくは剥離強度
5N/mm以上であって接合性は十分に高い。また、エ
リクセン値が8mm以上であれば、絞り比2以下のプレ
ス加工に耐えるので、加工性も良好である。
【0016】図3は実施例の試験結果を下ロール比率、
ステンレス素材の温度(100〜200℃)、圧延荷重
で整理したグラフであり、具体的には上記表1,2のT
=100℃とT=200℃の総合評価○,×データ(添
字1は100℃のデータ、添字2は200℃でのデータ
を示す。)をプロットし、○と×から回帰式を算出した
ものである。即ち、100℃≦ステンレス素材の温度T
<200℃では、素材単位幅当りの圧延荷重P(N/m
m)≧4.28×1022(−R)-4.39(T)-5.99を満
足すれば、接合性、加工性ともに優れたクラッド材を製
造することができる。
【0017】図4は実施例の試験結果を下ロール比率、
ステンレス素材の温度(200〜400℃)、圧延荷重
で整理したグラフであり、具体的には上記表1のT=2
00℃,T=300℃およびT=400℃の総合評価
○,×データ(添字2は200℃のデータ、添字3は3
00℃、添字4は400℃でのデータを示す。)をプロ
ットし、○と×から回帰式を算出したものである。即
ち、200℃≦ステンレス素材の温度T≦400℃で
は、素材単位幅当りの圧延荷重P(N/mm)≧4.4
6×103×100.0126Rを満足すれば接合性、加工性と
もに優れたクラッド材を製造することができる。
【0018】なお、本発明において下ロール比率Rおよ
びステンレス素材の温度Tを限定する理由は次の通りで
ある。下ロール比率Rが−70%を下回ると、前記表2
の試験番号54で示したとおりに、アルミニウム素材が
破断するからである。従って、軟材保護の観点から下ロ
ール比率Rは70%未満に保つ必要がある。ステンレス
素材の温度Tについては、Tが100℃未満では固相界
面での原子拡散に必要な活性化エネルギーの低下が達成
できずに拡散接合が不十分となり、また、Tが400℃
を越えると接合面に有害な酸化膜が形成され接合が不十
分となる。従って、ステンレス素材を加熱して、ステン
レス素材の温度Tを100℃〜400℃の範囲に保つこ
とにした。
【0019】尚、上記実施例では、圧延機を上下一対の
ロール2,3で構成したが、これに限るものではなく、
圧延機は複数段のタンデムミルでもよく、圧延ロールの
本数は任意である。また、上記実施例では、下ロール3
側を低周速ロールとしたが、上ロール2側を低周速ロー
ルにすることも可能である。この場合には、請求項に
ける下ロールの語句を上ロールに置き換えればよい。
【0020】
【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、ステンレス
素材を100〜400℃の範囲に加熱することにより、
接合面における相対すべりを増加し、相対すべりの増加
により新生面の発生を促し、従って、接合性並びに加工
性に優れたステンレス・アルミニウムクラッド材を提供
するものであり、それに加えて、下ロール比率Rを−7
0%未満とし、素材単位幅当りの圧延荷重Pを100℃
≦ステンレス素材の温度T<200℃で、P≧4.28
×10 22 (−R) -4.39 (T) -5.99 、200℃≦ステン
レス素材の温度T≦400℃で、P≧4.46×10 3
×10 0.0126R に制御することにより、クラッド材の製
造方法を安定化することができ、操業の簡便化を図るこ
とができる。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】ステンレス材の温度と相対すべりの関係を示す
グラフ
【図2】本発明方法を実施するための圧延装置の原理図
【図3】実施例の試験結果を下ロール比率、ステンレス
素材の温度(100〜200℃)、圧延荷重で整理した
グラフ
【図4】実施例の試験結果を下ロール比率、ステンレス
素材の温度(200〜400℃)、圧延荷重で整理した
グラフ
【符号の説明】
1…圧延装置、2…圧延ロール(上ロール)、3…圧延
ロール(下ロール)、4…加熱手段、5…アルミニウム
素材、6…アルミニウムアンコイラー、7…ステンレス
素材、8…ステンレスアンコイラー、9…クラッド材、
10…クラッド材コイラー、11…制御手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−238483(JP,A) 特開 昭59−76686(JP,A) 特開 平2−229684(JP,A) 特開 平2−220788(JP,A) 特開 平1−95884(JP,A) 特開 昭61−60281(JP,A) 特開 平5−318146(JP,A) 特開 平1−317689(JP,A) 特開 平1−95883(JP,A) 特開 平5−192776(JP,A) 特開 昭60−238093(JP,A) 特開 昭59−215286(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 20/00 - 20/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下の圧延ロールの周速度を異ならせ、
    この圧延ロールでアルミニウム素材とステンレス素材と
    を圧延接合するステンレス・アルミニウムクラッド材の
    製造方法であって、圧延ロール入口での前記アルミニウ
    ム素材温度を常温のままとし、一方、圧延ロール入口で
    の前記ステンレス素材温度Tを100〜400℃の範囲
    となるようにステンレス素材を加熱するステンレス・ア
    ルミニウムクラッド材の製造方法において、 上記上下の圧延ロールのうち下ロール側を低周速ロール
    とした場合に、下記の式(1)で定義される下ロール比
    率Rが−70%未満の範囲とされ、下記の式(2)又は
    式(3)で与えられる素材単位幅当りの圧延荷重Pで、
    圧下制御されることを特徴としたステンレス・アルミニ
    ウムクラッド材の製造方法。 下ロール比率R; R=(下ロール周速度−上ロール周速度)÷上ロール周速度×100…(1) 素材単位幅当りの圧延荷重P(N/mm); 100℃≦ステンレス素材の温度T<200℃で、 P≧4.28×10 22 (−R) -4.39 (T) -5.99 ………(2) 200℃≦ステンレス素材の温度T≦400℃で、 P≧4.46×10 3 ×10 0.0126R ………………………(3)
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