JPH1099977A - アルミニウムとステンレス鋼のクラッド板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アルミニウム板とステンレス鋼板とを温間圧延
接合する方法で精度のよい板厚のクラッド板を製造する
ことのできる方法を提供する。 【解決手段】アルミニウム板とステンレス鋼板とをそれ
ぞれ加熱し、両者を重ね合わせて圧延接合し、圧延後の
アルミニウムとステンレス鋼の製品クラッド板の板厚を
測定し、その測定値と目標の板厚と比較して、測定値が
目標の板厚よりも厚くなっている場合には、アルミニウ
ム板の加熱温度を前記圧延接合時の加熱温度よりも低
く、また目標の板厚よりも薄くなっている場合には、ア
ルミニウム板の加熱温度を前記圧延接合時の加熱温度よ
りも高くする温度制御をおこなうことによりクラッド板
の板厚を制御することを特徴とするアルミニウムとステ
ンレス鋼のクラッド板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温間でアルミニウ
ム板とステンレス鋼板とを合わせて圧延して接合する
（以下圧延接合と記す）ことによりクラッド板を製造す
る方法に係わり、さらに詳しくは素材のアルミニウム板
の加熱温度を制御することにより、精度よく目標板厚の
クラッド板を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐食性や機械的特性等の異なる金属板を
接合して、それぞれの金属板の特性を兼備させたクラッ
ド板は、広い用途で利用されている。例えば、アルミニ
ウムとステンレス鋼のクラッド板は、アルミニウムの高
熱伝導率とステンレス鋼の高耐食性とを兼備させたもの
で、鍋等に使用されている。

【０００３】クラッド板の製造方法には、爆着圧接法、
圧延接合法等があるが、製造コストの観点から圧延接合
法が主流となっている。

【０００４】アルミニウムとステンレス鋼のクラッド板
の圧延接合方法は、種々提案されている。例えば、特開
平１−２６６９８１号公報には、アルミニウムとステン
レス鋼を重ね組合わせ素材を２００〜５００℃の温度範
囲で加熱した後、１０〜３０％の圧下率で圧延接合する
方法が開示されている。

【０００５】アルミニウムとステンレス鋼のクラッド板
の板厚精度は、用途により板厚許容差が±０．０５ｍｍ
といった厳しい要求がだされる場合があり、この範囲を
外れると製品にならない。

【０００６】しかし、アルミニウム板とステンレス鋼板
とを圧延接合する場合、製品板厚を精度よく目標の板厚
にするのが困難である。それは、アルミニウムとステン
レス鋼とでは強度、温間での変形抵抗や延性等の機械的
特性が異なることや、素材の板厚が両者でかなり相違し
ている等の理由による。例えば、クラッド板になった場
合の合わせ材のステンレス鋼板の厚さが０．５ｍｍ前後
と非常に薄く、母材のアルミニウム板は数ｍｍと厚い。

【０００７】従来よりクラッド板の板厚の制御は、圧延
時の圧下率と被圧延材にかける張力とを制御することに
より行われている。しかし、圧延の途中で圧下率や張力
を変化させると、圧延が不安定となりクラッド板の母材
と合わせ材との接着強度が変化し、目標の強度が得られ
ない場合が生じる。

【０００８】また、圧延を開始し、安定した定常の圧延
に至るまでの過渡期には、圧延機のワークロールのクラ
ウン、素材の加熱バランス等が不安定であるため、薄い
合わせ材のステンレス鋼板がしわ状となり絞り割れが発
生しやすい。この絞り割れを防止するには、張力と圧下
率を上げることが有効であるが、そうすると製品の板厚
が薄くなり製品とならない場合がしばしば生じる。

【０００９】従来から一般に採用されている張力と圧下
率とによる板厚制御方法では、目標とする品質および板
厚を備えた製品を精度よく安定して製造することができ
なかった。そのため、製品板厚の精度をいかにして上げ
るかが大きな課題となっているのが現状である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム板とステンレス鋼板とを温間圧延接合する方法におい
て、精度よく目標の板厚のクラッド板を製造することの
できる方法を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、板厚精度
のよいアルミニウムとステンレス鋼とのクラッド板の製
造方法を確立するため、実機での圧延接合実験を重ねた
結果、次のような知見を得るに至った。

【００１２】１）アルミニウム板がワークロールに進入
する時、加熱前の板厚に対し板厚が変化している。

【００１３】２）アルミニウム板の加熱温度を変化させ
るとワークロール進入前の板厚も変化する。

【００１４】３）そして、圧延後のクラッド板の板厚が
目標の板厚よりも厚くなると、アルミニウム板の加熱温
度を下げることにより、クラッド板の板厚を薄くするこ
とができ、逆に圧延後のクラッド板の板厚が薄くなる
と、アルミニウム板の加熱温度を上げることによりクラ
ッド板の板厚を薄くすることができる。

【００１５】４）このように、アルミニウム板の加熱温
度によりクラッド板の板厚を制御しても、ワークロール
の開度および張力は変化しない。したがって、アルミニ
ウムの加熱温度によりクラッド板の板厚を制御しても、
母材と合わせ材の接着強度に影響を及ぼさない。

【００１６】本発明は、このような知見に基づきなされ
たもので、その要旨は、「アルミニウム板とステンレス
鋼板とをそれぞれ加熱し、両者を重ね合わせて圧延接合
し、圧延後のアルミニウムとステンレス鋼の製品クラッ
ド板の板厚を測定し、その測定値と目標の板厚と比較し
て、測定値が目標の板厚よりも厚くなっている場合に
は、アルミニウム板の加熱温度を前記圧延接合時の加熱
温度よりも低く、また目標の板厚よりも薄くなっている
場合には、アルミニウム板の加熱温度を前記圧延接合時
の加熱温度よりも高くする温度制御をおこなうことによ
りクラッド板の板厚を制御することを特徴とするアルミ
ニウムとステンレス鋼のクラッド板の製造方法」にあ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
のに使用するためのクラッド板の製造装置の一例を示す
図である。

【００１８】コイルから巻戻された母材のアルミニウム
板１は、張力検出ロール２を通り電磁誘導加熱装置３ａ
で４００〜４８０℃程度の温度に加熱される。一方合わ
せ材のステンレス鋼板８は、電磁誘導加熱装置３ｂによ
り３００〜３５０℃程度の温度に加熱され、電磁誘導加
熱装置３ａの入り側で母材のアルミニウム板と重ねられ
る。加熱後アルミニウム板とステンレス鋼板は、それぞ
れ蛇行防止装置４ａ、４ｂを通り、４段圧延機５の入り
側で再び重ね合わされてワークロール６にて圧延接合さ
れ、巻取られて製品となる。

【００１９】素材の加熱手段は特に限定しないが、電磁
誘導加熱方法が加熱温度の制御に対する応答性が速いの
で、本発明の方法を実施するのに好適な方法である。

【００２０】電磁誘導加熱では、被加熱材の材質に合わ
せて周波数が設定される。したがって、図１ではアルミ
ニウム板とステンレス鋼帯が重なって誘導加熱装置３ａ
に入るが、３ａはアルミニウムの加熱に適した周波数に
設定されているので、ステンレス鋼帯はほとんど加熱さ
れない。

【００２１】上記の製造装置を用い、アルミニウム板と
ステンレス鋼板の圧延接合試験を下記の条件で実施し
た。

【００２２】 （素材） 母材 ：アルミニウム（JIS Ａ１１００／Ｈ２４） 板厚:２．６ｍｍ、幅:８６５ｍｍ 合わせ材：フェライト系ステンレス鋼 （１６．５％Ｃｒ−０．４％Ｃｕ、Ｎｂ） 板厚:０．６ｍｍ、幅:８９０ｍｍ （圧延条件） 圧延荷重：３２０トン 圧延速度：１５ｍ／分 圧下率 ：２８％ 張力 ：板に負荷した全張力 ステンレス鋼板:３．４トン アルミニウム板:１．３トン 圧延油 ：エマルション油（濃度３％） 圧延後の目標板厚：２．３ｍｍ ステンレス鋼板の加熱温度は３２５℃とし、アルミニウ
ム板の加熱温度を４２０〜５００℃の間で種々変えて圧
延接合を行い、接合後の板厚を測定した。板厚は、幅方
向の中央部を長さ方向に５ｍ間隔で８箇所測定し、その
平均値とした。図２は、測定した板厚とアルミニウム板
の加熱温度との関係を示す図である。製品板厚をＴ、ア
ルミニウム加熱温度をＸおよびアルミニウム素材板厚を
ｔとすると、図２から次の関係式が成り立つ。

【００２３】Ｔ＝０．００１２６Ｘ＋０．７００２×ｔ 図２から明らかなように、予想外にもアルミニウムの加
熱温度を高くすると、圧延後のクラッド板の板厚は厚く
なる傾向にある。この理由は、まだ解明するに至ってい
ない。

【００２４】素材の板厚および加熱温度、張力および圧
下率等の条件が変われば、上記関係式も変わる。したが
って、目標のクラッド製品の標準製造条件におけるアル
ミニウムの加熱温度の変化とその変化に伴う圧延接合後
のクラッド製品の板厚の変化との関係式を予め求めてお
く必要がある。

【００２５】本発明の方法は、圧延接合後のクラッド板
の板厚を測定し、その測定結果から予め求めておいた上
記のよな関係式に基づき圧延接合後のクラッド板の板厚
が目標の板厚になるようにアルミニウムの加熱温度を制
御するものである。

【００２６】なお、圧延後のクラッド板の板厚の測定
は、圧延機出側に板厚計を設けておき常時板厚を測定し
ながら、アルミニウムの加熱温度を制御するのが好まし
い。

【００２７】アルミニウムの加熱温度を１０℃変化させ
ると、素材の板厚によらず製品のクラッド板の厚さを約
１２μｍ変えることができる。その際、ワークロール開
度および張力は変化しないので、本発明の方法では安定
した圧延を継続することができ、従来のような張力や圧
下率により板厚を制御する際に生じる、不安定な圧延や
接合強度不足等の不安定要素がなくなる。

【００２８】

【実施例】図１に示す製造装置を用い、下記の素材を用
いて製品板厚２．３ｍｍのクラッド板の製造を実施し
た。

【００２９】 （素材） 母材 ：アルミニウム（JIS Ａ１１００／Ｈ２４） 板厚:２．６ｍｍ、幅:８６５ｍｍ 合わせ材：フェライト系ステンレス鋼 （１６．５％Ｃｒ−０４％Ｃｕ、Ｎｂ） 板厚:０．６ｍｍ、幅:８９０ｍｍ この条件での標準の加熱、圧延条件は、下記の通りとし
た。

【００３０】 この条件は、予め試験を行い求めておいたもので、定常
状態でほぼ目標の製品板厚にすることのできる条件であ
る。しかし、この条件では圧延初期の過渡期に絞り割れ
が発生すること、および絞り割れは、圧下率や張力を高
めることで防止できることが分かっている。

【００３１】従来例として、圧延開始直後の過渡期に絞
り割れが発生するのを防止するため、上記標準の条件か
ら過渡期の張力をステンレス鋼板４トンに、アルミニウ
ム板１．５トンに、圧下率を３１％に変更して約１５秒
間圧延を続行した後、定常状態になったと判断されたの
で、上記標準圧延条件の張力、圧下率に戻し圧延をおこ
なった。

【００３２】圧延終了後、クラッド板の先端から１００
ｍ間を、製品の幅方向の中央部の板厚を長さ方向に５ｍ
毎に測定した。その結果、過渡期（先端から３０ｍ間）
の板厚の平均は、２．２７ｍｍと目標の板厚よりも０．
０８ｍｍ薄かった。また、定常状態で圧延された３０〜
１００ｍ間の平均板厚は２．３６ｍｍであった。

【００３３】次に、本発明例として、予め求めておい
た、前記式 Ｔ＝０．００１２６Ｘ＋１．８０９から、
圧延過渡期の板厚を目標の板厚にするのに必要なアルミ
ニウムの加熱温度を求め、過渡期のアルミニウムの加熱
温度を４５０℃と標準条件よりも高くした。

【００３４】過渡期の張力、圧下率は、絞り割れの発生
を防止するため従来例と同様張力をステンレス鋼板３．
４トン、アルミニウム板１．３トン、圧下率を２８％に
設定して圧延をおこない、定常状態になると、標準の圧
延条件に戻すと共に、加熱温度も標準の４３５℃に戻し
た。

【００３５】圧延後、従来例と同じ方法でクラッド製品
の板圧延を測定した結果、過渡期の平均板は、２．３２
ｍｍ、定常圧延部の平均板圧延は２．３５ｍｍであっ
た。

【００３６】このように、本発明例では、アルミニウム
の温度を制御することにより、圧延過渡期における絞り
割れの発生もなく、また張力、圧下率を標準よりも大き
くしたにもかかわらずほぼ目標製品の板厚にすることが
できた。

【００３７】なお、本実施例は圧延初期の過渡期におけ
る板厚の制御の例を示したが、圧延が定常状態になって
から、何らかの原因でクラッド板の板厚に変動が生じた
場合にも、本発明の方法が適用できることはいうまでも
ない。

【００３８】

【発明の効果】本発明の方法によれば、アルミニウム板
の加熱温度を制御するのみで、圧延中に張力や圧下量を
調整することなく安定状態を保ったまま板厚制御が可能
になり、製品の板厚精度がよくなり、歩留まりが向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するのに使用するためのク
ラッド板の製造装置の一例を示す図である。

【図２】製品板厚とアルミニウム板の加熱温度との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１ ステンレス鋼帯 ２ 張力検出ロール ３ 電磁誘導加熱装置 ４ 蛇行防止装置 ５ 圧延機 ７ クラッド板 ８ チタン板 10 電磁誘導加熱装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム板とステンレス鋼板とをそれ
   ぞれ加熱し、両者を重ね合わせて圧延接合し、圧延後の
   アルミニウムとステンレス鋼の製品クラッド板の板厚を
   測定し、その測定値と目標の板厚と比較して、測定値が
   目標の板厚よりも厚くなっている場合には、アルミニウ
   ム板の加熱温度を前記圧延接合時の加熱温度よりも低
   く、また目標の板厚よりも薄くなっている場合には、ア
   ルミニウム板の加熱温度を前記圧延接合時の加熱温度よ
   りも高くする温度制御をおこなうことによりクラッド板
   の板厚を制御することを特徴とするアルミニウムとステ
   ンレス鋼のクラッド板の製造方法。