JP4105638B2 - Aluminum / stainless steel clad plate material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム/ステンレスクラッド板材に関するものである。 The present invention relates to an aluminum / stainless steel clad plate material.
現在、クラッド板材のうち、アルミニウムとステンレス鋼との組合せからなるアルミニウム/ステンレス(以下、Al/STSと略称す)クラッド板材が最も多く使用されており、軽くて熱伝導性に優れたアルミニウムに、耐食性及び強度が良好で、且つ、色相が美しいステンレス鋼の性質を組合せることで、台所用品などに広く用いられている。このAl/STSクラッド板材は、数年前までは、ステンレス鋼として、色相が美しくて、耐食性に優れて、成形の容易なオーステナイト系ステンレス鋼が使用されていた。 At present, aluminum / stainless steel (hereinafter abbreviated as Al / STS) clad plate material, which is a combination of aluminum and stainless steel, is the most widely used, and it is light and has excellent heat conductivity. It is widely used for kitchen utensils by combining the properties of stainless steel with good corrosion resistance and strength and beautiful hue. Up to several years ago, this Al / STS clad plate material was made of austenitic stainless steel having a beautiful hue, excellent corrosion resistance, and easy forming.
図5は、従来のAl/STSクラッド板材を示した図で、同図(A)に示すように、Al/STSクラッド板材1は、例えばSUS304等のオーステナイト系ステンレス鋼板材2,2間に、単層又は多層のアルミニウム合金板材3を挿入して構成されている。同図(B)は、同図(A)のAl/STSクラッド板材1を深絞り(Deep drawing)により成形した例を示す。尚、場合によっては、同図(A)の上側のオーステナイト系ステンレス鋼板材2(同図(B)における内側のオーステナイト系ステンレス鋼板材2)がない構造もある。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional Al / STS clad plate material. As shown in FIG. 5A, the Al / STS
一方、最近、鍋及び飯釜などには、電気によって誘導加熱(以下、IH(Induction Heating)と略称す)が可能なものが多く使用されている。これは、IH方式では、容器自体が発熱されて、高い火力を容易に得ることができ、熱効率が高く、操作が簡便且つ安全であるためである。IHは、磁場の変化によるヒステリシス損(hysteresis loss)及び渦電流損(eddy-current loss)によって発生するが、前者は磁性物体のみに発生し、後者は全ての伝導体に発生する。しかし、家庭用IHヒータは、周波数がそれ程高くないため、渦電流損による熱発生は微々たるもので、ヒステリシス損による熱発生が大きい。 On the other hand, recently, many pots and pots that can be heated by induction (hereinafter abbreviated as IH (Induction Heating)) are used. This is because in the IH system, the container itself generates heat, and high thermal power can be easily obtained, the thermal efficiency is high, and the operation is simple and safe. IH occurs due to hysteresis loss and eddy-current loss due to changes in the magnetic field, but the former occurs only in magnetic objects, and the latter occurs in all conductors. However, since the frequency of household IH heaters is not so high, heat generation due to eddy current loss is negligible, and heat generation due to hysteresis loss is large.
従って、最近は、IH特性を生かすために、耐食性及び成形性などに優れて外観の良い非磁性体のオーステナイト系ステンレス鋼の代わりに、磁性を有するSUS430系統のフェライト系ステンレス鋼が使用されている。
図6は、磁性を有するフェライト系ステンレス鋼を使用した従来のAl/STSクラッド板材1′を示した図で、同図(A)に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼板材2とフェライト系ステンレス鋼板材4間に、単層又は多層のアルミニウム合金板材3を挿入して構成され、深絞りにより成形する際には、同図(B)に示すように磁性を有するフェライト系ステンレス鋼板材4を外側に位置させて成形する。このような構造が、現在のほとんどのIH用台所容器に適用されている。この場合も、同図(A)の上側のオーステナイト系ステンレス鋼板材2がない構造もある。尚、図5と同一要素には同一符号を付してある。
Therefore, recently, SUS430 ferritic stainless steel having magnetism has been used in place of non-magnetic austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance and formability and good appearance in order to take advantage of IH characteristics. .
FIG. 6 is a view showing a conventional Al / STS
しかしながら、フェライト系ステンレス鋼においては、成形時、表面欠陥であるリジング(ridging)又はローピング(roping)が発生し、これを除去するために、数十〜数百μmの深さで表面を研磨する必要があり、費用が多くかかるという不都合な点があった。
また、フェライト系ステンレス鋼は、延伸率が30%程度で、クラッド条件や成形条件がほとんど完璧でないと、成形時に破損が発生するという不都合な点があった。
However, in ferritic stainless steel, ridging or roping, which is a surface defect, occurs during molding, and the surface is polished to a depth of several tens to several hundreds of micrometers in order to remove this. There was a disadvantage that it was necessary and expensive.
In addition, ferritic stainless steel has a disadvantage that the stretching rate is about 30%, and if the cladding conditions and the molding conditions are almost perfect, the stainless steel is damaged during the molding.
また、熱効率の観点でもそれ程良い構造ではない。フェライト系ステンレス鋼のような磁性材料は、表皮効果(skin effect)が大きくて、表面に熱発生が集中されるが、この場合、ステンレス鋼は熱伝導性が悪いため、対流による熱損失が大きいという不都合な点があった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼を利用して、IH特性及び成形性に優れ、且つ、製造が容易なアルミニウム/ステンレスクラッド板材及びその製造方法を提供することを目的とする。
Also, the structure is not so good from the viewpoint of thermal efficiency. Magnetic materials such as ferritic stainless steel have a large skin effect and heat generation is concentrated on the surface, but in this case, stainless steel has poor heat conductivity, so heat loss due to convection is large. There was an inconvenient point.
The present invention has been made in view of such conventional problems, and uses an aluminum / stainless clad plate material that is excellent in IH characteristics and formability and is easy to manufacture using nonmagnetic austenitic stainless steel, and It aims at providing the manufacturing method.
このような目的を達成するため、本発明に係るアルミニウム/ステンレスクラッド板材は、アルミニウム又はアルミニウム合金板材とオーステナイト系ステンレス鋼板材間に、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材を設け、前記鉄又は鉄系合金板材は、アルミニウム層が表面に形成されていることを特徴とする。
かかる構成では、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材を設けることによって、フェライト系ステンレス鋼板材を使用せずにIH特性を利用することができ、外観の美しさ、耐食性及び成形性などにおいて優秀であり、理想的なクラッド板材が得られるようになる。
In order to achieve such an object, the aluminum / stainless clad plate material according to the present invention is provided with a magnetic iron or iron alloy plate material between an aluminum or aluminum alloy plate material and an austenitic stainless steel plate material, and the iron or iron The alloy plate material is characterized in that an aluminum layer is formed on the surface .
In such a configuration, by providing magnetic iron or iron-based alloy plate material, IH characteristics can be used without using a ferritic stainless steel plate material, which is excellent in appearance, corrosion resistance, formability, etc. Yes, an ideal clad plate material can be obtained.
また、鉄又は鉄系合金板材の表面にアルミニウム層を形成したことで、鉄又は鉄系合金板材の酸化を抑制できるようになる。
また、成形性及びIH特性を考慮して、鉄又は鉄系合金板材の厚さは、0.2〜1.5mmの範囲とするとよい。
Moreover , by forming the aluminum layer on the surface of the iron or iron-based alloy plate, the oxidation of the iron or iron-based alloy plate can be suppressed.
In consideration of formability and IH characteristics, the thickness of the iron or iron-based alloy sheet is preferably in the range of 0.2 to 1.5 mm.
また、前記磁性を有する鉄又は鉄系合金板材は、フェライト系ステンレス鋼より磁性モーメントが大きいことが好ましい。
本発明に係るアルミニウム/ステンレスクラッド板材の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金板材とオーステナイト系ステンレス鋼板材間に、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材を設けたアルミニウム/ステンレスクラッド板材の製造方法であって、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材の表面にアルミニウム層を形成する段階と、アルミニウム又はアルミニウム合金板材とオーステナイト系ステンレス鋼板材間に、表面にアルミニウム層を形成した前記鉄又は鉄系合金板材を設けて積層する段階と、前記各板材が積層された積層体を圧延する段階と、該圧延された積層体を拡散処理する段階と、を有することを特徴とする。
Moreover, it is preferable that the magnetic iron or iron-based alloy plate has a magnetic moment larger than that of ferritic stainless steel.
The method for producing an aluminum / stainless clad plate according to the present invention is a method for producing an aluminum / stainless clad plate in which a magnetic iron or iron alloy plate is provided between an aluminum or aluminum alloy plate and an austenitic stainless steel plate. Te, step a, aluminum or between aluminum alloy sheet and austenite stainless steel plate material, wherein the iron or iron-based alloy plate was formed an aluminum layer on a surface to form an aluminum layer on the surface of the iron or iron-based alloy plate having magnetic And a step of rolling the laminated body on which the plate members are laminated, and a step of diffusing the rolled laminated body.
かかる製造方法では、鉄又は鉄系合金板材の表面にアルミニウム層を形成することで、流通及び保管過程で錆がつくことがなく、クラッド製造時に加熱しても酸化せずに、オーステナイト系ステンレス鋼板材と鉄合金板材との接合を容易にする。
In such a production method, an austenitic stainless steel sheet is formed by forming an aluminum layer on the surface of an iron or iron-based alloy sheet, so that it does not rust during distribution and storage, and does not oxidize even when heated during clad production. This makes it easy to join the steel and the iron alloy plate.
また、前記拡散処理は、200〜400℃の範囲で加熱するとよい。 Moreover, the said diffusion process is good to heat in the range of 200-400 degreeC.
以上説明したように、本発明に係るアルミニウム/ステンレスクラッド板材及び製造方法によれば、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材を設けることにより、優れたIH特性が得られ、また、成形性などに優れたオーステナイト系ステンレス鋼板材を用いることができるので、フェライト系ステンレス鋼板材を用いる場合に比べて成形性を向上することができる。従って、経済的且つIH特性の優秀なクラッド板材を得ることができるという効果がある。 As described above, according to the aluminum / stainless steel clad plate material and the manufacturing method according to the present invention, by providing a magnetic iron or iron-based alloy plate material, excellent IH characteristics can be obtained, and formability can be improved. Since an excellent austenitic stainless steel sheet material can be used, formability can be improved as compared with the case where a ferritic stainless steel sheet material is used. Therefore, it is possible to obtain a clad plate material that is economical and has excellent IH characteristics.
また、鉄又は鉄系合金板材の表面にアルミニウム層を形成すれば、鉄又は鉄系合金板材の酸化を抑制できるので、流通及び保管過程で錆がつくことなく、クラッド製造時に加熱しても酸化せずにオーステナイト系ステンレス鋼板材と鉄又は鉄系合金板材との接合を容易にできるという効果がある。
また、積層体を圧延して接合した後に拡散処理することにより、鉄又は鉄系合金板材中にアルミニウムが拡散されて鉄又は鉄系合金板材を強力に接合することができる。
In addition, if an aluminum layer is formed on the surface of the iron or iron-based alloy plate material, oxidation of the iron or iron-based alloy plate material can be suppressed, so that it does not rust during distribution and storage, and is oxidized even when heated during clad manufacturing. There is an effect that it is possible to easily join the austenitic stainless steel plate material and the iron or iron-based alloy plate material.
Moreover, by diffusing the laminate after it is rolled and joined, aluminum is diffused into the iron or iron-based alloy plate, and the iron or iron-based alloy plate can be strongly joined.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るAl/STSクラッド板材の一実施形態を示す図である。尚、従来と同一要素には同一符号を付してある。
図1において、本実施形態のAl/STSクラッド板材10は、同図(A)に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼板材2に、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材11、アルミニウム又はアルミニウム合金板材3及びオーステナイト系ステンレス鋼板材2を順に積層して構成されている。同図(B)は、このような構成の本実施形態のAl/STSクラッド板材10を、深絞りにより成形した例を示す。尚、図1(A)の上側オーステナイト系ステンレス鋼板材2(同図(B)の内側のオーステナイト系ステンレス鋼板材2)を、設けないクラッド構造でもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Figure 1 is a diagram illustrating an embodiment of a locking Ru A l / STS clad sheet of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as the past.
In FIG. 1, the Al / STS
前記オーステナイト系ステンレス鋼板材2,2としては、例えばSUS304が使用できる。また、オーステナイト系ステンレス鋼板材2,2の厚さは、薄い程良いが、0.1mm未満では、オーステナイト系ステンレス鋼板材2、鉄又は鉄系合金板材11、アルミニウム又はアルミニウム合金板材3及びオーステナイト系ステンレス鋼板材2を積層した積層体の圧延時に難点があるため、0.1mm以上であることが好ましい。
As the austenitic stainless
鉄又は鉄系合金板材11は、磁性を有する純鉄又は炭素鋼或いはその他の鉄系合金を用いることができるが、フェライト系ステンレス鋼より磁性モーメントが大きいものが望ましい。また、鉄又は鉄系合金板材11の厚さは、成形性及びIH特性を考慮して0.2〜1.5mmの範囲が望ましい。更に、鉄又は鉄系合金は、通常、常温でも容易に酸化され、流通及び保管過程で錆が容易に発生するだけでなく、クラッド製造のために加熱すると、鉄が酸化されて積層体の接合が困難であるという問題がある。このため、積層以前に表面にアルミニウム層をコーティングするとよい。アルミニウム層をコーティングすることにより、鉄又は鉄系合金板材の酸化を抑制できるため、流通及び保管過程で錆がつくことがなく、クラッド製造時の加熱でも酸化せずに、オーステナイト系ステンレス鋼板材と鉄又は鉄系合金板材との接合が容易にできるようになる。尚、鉄又は鉄系合金板材表面に対するアルミニウム層のコーティング処理は必ずしも行わなくともよい。
The iron or iron-based
アルミニウム又はアルミニウム合金板材3としては、例えばAl1000、Al3003、Al3004等が使用される。
かかる構造のAl/STSクラッド板材10は、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材を設けることにより、優れたIH特性が得られる。また、成形性などに優れたオーステナイト系ステンレス鋼板材を用いているので、成形時にリジング又はローピング等の表面欠陥が発生せず、欠陥除去のための表面研磨処理が不要となり、また、成形時の破損もフェライト系ステンレス鋼を用いた場合に比べて格段に少ない。従って、経済的且つIH特性の優秀なクラッド板材を得ることができる。また、鉄又は鉄系合金板材の表面にアルミニウム層を形成することで、鉄又は鉄系合金板材の酸化を抑制でき、流通及び保管過程での錆付きを防止でき、クラッド製造時の加熱による酸化を防止でき、オーステナイト系ステンレス鋼板材2と鉄又は鉄系合金板材11との接合が容易になる。
For example, Al1000, Al3003, Al3004, or the like is used as the aluminum or
The Al / STS clad
次に、本実施形態のAl/STSクラッド板材10の製造方法について説明する。
磁性を有する鉄又は鉄系合金11を用意し、その表面に例えばアルミニウムを溶融メッキして鉄又は鉄系合金11表面にアルミニウム層をコーティングする。その後、オーステナイト系ステンレス鋼板材2、表面にアルミニウム層を形成した鉄又は鉄系合金11、アルミニウム又はアルミニウム合金板材3、オーステナイト系ステンレス鋼板材2をこの順で積層して積層体を形成する。次に、形成した積層体を、熱間圧延して接合した後、200〜400℃の範囲で拡散処理して図1(A)に示すような本実施形態のAl/STSクラッド板材10を製造する。このように、積層体を圧延して接合した後に拡散処理することにより、鉄又は鉄系合金板材11中にアルミニウムが拡散されて鉄又は鉄系合金板材11の接合を強固にできる。
Next, a method for manufacturing the Al / STS clad
An iron or iron-based
次に、具体的実施例を示す。
[実施例]
鉄又は鉄系合金板材11として、1.1mm厚さの一般の低炭素鋼板材を用意した後、表面にアルミニウムを溶融メッキして約15μm厚さのアルミニウム層を形成した。このようにアルミニウムがメッキされると、約550℃までは酸化されない。
Next, specific examples will be shown.
[Example]
After preparing a general low carbon steel plate material having a thickness of 1.1 mm as the iron or iron-based
表面にアルミニウム層を形成した低炭素鋼板材、オーステナイト系ステンレス鋼板材及びアルミニウム合金(Al3003)板材を用意した後、図1に示したように、オーステナイト系ステンレス鋼板材/アルミニウムがコーティングされた低炭素鋼板材/アルミニウム合金/オーステナイト系ステンレス鋼板材の順に積層した後、約28%の圧下率で圧延して接合し、該接合された積層体を330℃で30分間拡散処理して、Al/STSクラッド板材を形成した。 After preparing a low carbon steel plate material, an austenitic stainless steel plate material and an aluminum alloy (Al3003) plate material with an aluminum layer formed on the surface, as shown in FIG. 1, a low carbon coated with austenitic stainless steel plate material / aluminum. After laminating in the order of steel plate / aluminum alloy / austenitic stainless steel plate, it was rolled and joined at a reduction rate of about 28%, and the joined laminate was subjected to diffusion treatment at 330 ° C. for 30 minutes to obtain Al / STS. A clad plate was formed.
図2は、本実施例のAl/STSクラッド板材の垂直断面を示した写真である。図中、2はオーステナイト系ステンレス鋼板材、Alは低炭素鋼板材11にコーティングしたアルミニウム層、11は低炭素鋼板材、3はアルミニウム合金(Al3003)板材をそれぞれ示す。
本実施例との比較のために、図6に示したような従来のフェライト系ステンレス鋼板材/アルミニウム合金(Al3003)/オーステナイト系ステンレス鋼板材からなるAl/STSクラッド板材を用意し、深絞りにより成形した後、成形体の外側であるフェライト系ステンレス鋼板材側から観察した写真を図3に示した。図3の右側上端の拡大写真をみると、表面に深いリジングが発生したことが分る。
FIG. 2 is a photograph showing a vertical cross section of the Al / STS clad plate material of this example. In the figure, 2 is an austenitic stainless steel plate material, Al is an aluminum layer coated on the low carbon
For comparison with this example, an Al / STS clad plate material made of a conventional ferritic stainless steel plate material / aluminum alloy (Al3003) / austenitic stainless steel plate material as shown in FIG. After forming, a photograph observed from the ferritic stainless steel sheet material side which is the outside of the formed body is shown in FIG. From the enlarged photograph at the upper right corner of FIG. 3, it can be seen that deep ridging has occurred on the surface.
一方、本実施例のオーステナイト系ステンレス鋼板材/アルミニウムがコーティングされた鉄板材/アルミニウム合金/オーステナイト系ステンレス鋼板材からなる本実施例のAl/STSクラッド板材を深絞りにより成形した後、成形体の外側であるオーステナイト系ステンレス鋼板材の表面を観察した写真を図4に示した。図3に示す比較例とは異なって、リジングが全くないことが分る。 On the other hand, after forming the austenitic stainless steel plate material of this example / iron plate material coated with aluminum / aluminum alloy / austenitic stainless steel plate material of this example by deep drawing, The photograph which observed the surface of the austenitic stainless steel plate material which is an outer side was shown in FIG. Unlike the comparative example shown in FIG. 3, it can be seen that there is no ridging.
また、比較例のフェライト系ステンレス鋼板材/アルミニウム合金(Al3003)/オーステナイト系ステンレス鋼板材からなるAl/STSクラッド板材の場合、フェライト系ステンレス鋼板材からクラックが発生するが、本実施例のAl/STSクラッド板材では、クラックが全然発生しなかった。これは、フェライト系ステンレス鋼板材の延伸率が30%程度であるのに対して、オーステナイト系ステンレス鋼板材の延伸率が60%程度であるためである。 Further, in the case of the Al / STS clad plate material made of the ferritic stainless steel plate material / aluminum alloy (Al3003) / austenitic stainless steel plate material of the comparative example, cracks are generated from the ferritic stainless steel plate material. In the STS clad plate material, no cracks occurred. This is because the stretch rate of the austenitic stainless steel plate material is about 60% while the stretch rate of the ferritic stainless steel plate material is about 30%.
2 オーステナイト系ステンレス鋼板材
3 アルミニウム又はアルミニウム合金板材
10 Al/STSクラッド板材
11 鉄又は鉄系合金板材
2 Austenitic stainless
Claims (6)
アルミニウム又はアルミニウム合金板材とオーステナイト系ステンレス鋼板材間に、磁性を有する鉄又は鉄系合金板材を設け、前記鉄又は鉄系合金板材は、アルミニウム層が表面に形成されていることを特徴とするアルミニウム/ステンレスクラッド板材。 An aluminum / stainless steel clad plate material using an aluminum or aluminum alloy plate material and an austenitic stainless steel plate material,
Aluminum having an iron or iron-based alloy plate material having magnetism between an aluminum or aluminum alloy plate material and an austenitic stainless steel plate material, wherein the iron or iron-based alloy plate material has an aluminum layer formed on a surface thereof / Stainless steel clad plate material.
磁性を有する鉄又は鉄系合金板材の表面にアルミニウム層を形成する段階と、
アルミニウム又はアルミニウム合金板材とオーステナイト系ステンレス鋼板材間に、表面にアルミニウム層を形成した前記鉄又は鉄系合金板材を設けて積層する段階と、
前記各板材が積層された積層体を圧延する段階と、
該圧延された積層体を拡散処理する段階と、
を有することを特徴とするアルミニウム/ステンレスクラッド板材の製造方法。 A method for producing the aluminum / stainless steel clad plate material according to any one of claims 1 to 4 ,
Forming an aluminum layer on the surface of magnetic iron or iron-based alloy sheet;
Between the aluminum or aluminum alloy plate material and the austenitic stainless steel plate material, providing and laminating the iron or iron-based alloy plate material having an aluminum layer formed on the surface ;
Rolling the laminate in which the plate members are laminated;
Diffusing the rolled laminate; and
A method for producing an aluminum / stainless clad plate material, comprising:
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