JP6173619B1 - 熱伝導性に優れたクラッド鋼板 - Google Patents

Abstract

調理器具等に好適に用いることが可能な、熱伝導性に優れたクラッド鋼板を提供する。本発明は、炭素鋼の母材と、前記母材の両面側にそれぞれ配されたステンレス鋼の合わせ材とを有する三層のクラッド鋼板であって、式（１）で示される板厚比Ｌが１．０以上５．０以下であり、前記クラッド鋼板の少なくとも一方の表面には、複数の凸部及び凹部を有する、クラッド鋼板である。板厚比Ｌ＝母材の厚さ／合わせ材の厚さの和 ・・・式（１） ここで、前記母材の厚さ及び前記合わせ材の厚さは、前記凸部における厚さである。

Description

本発明は、調理器具等に用いられる、熱伝導性に優れたクラッド鋼板に関する。

電磁調理器は、ガスや電熱線による直接加熱とは異なり、被加熱体を電磁誘導により間接的に加熱するものであり、被加熱体以外は温度が上がらないため、火傷および火災の危険性が小さく、また、二酸化炭素の排出量が少ないことが特長であり、利用者が増加している。

電磁調理器に用いられる鍋等の素材には、耐食性と誘導加熱特性の観点から、合わせ材がステンレス鋼からなり、母材が低炭素鋼からなる薄板ステンレスクラッド鋼板や、合わせ材がステンレス鋼からなり、母材がアルミニウムやアルミニウム合金からなるクラッド鋼が用いられることが多い。

電磁調理器は、このように安全でクリーンな加熱手段であるが、装置の出力に限界があるため、ガスによる加熱よりも加熱速度が遅く、調理に時間を要する点や、煮汁が食材へ浸透しにくい点でデメリットもある。最近では、誘導加熱特性を向上させたステンレスクラッド鋼板を用いた調理器具が提案されている。

ところで、クラッド鋼板は、調理器具以外の用途でも知られている。例えば、特許文献１は、炭素量が０．００５％以下の軟鋼を母材とし、これにステンレス鋼またはニッケルまたはニッケル合金を合わせ材とした二層または三層クラッド鋼において、母材におけるアルミニウム量と窒素量の比（Ａｌ／Ｎ）を６以上とし、合わせ材に含まれる窒素量を０．０１％以下としたクラッド鋼板が提案されている。

特許文献２では、外層材がステンレス鋼、母材が低炭素鋼からなり、母材の酸可溶Ａｌ含有量が０．１０〜１．５重量％であるステンレスクラッド鋼板が提案されている。

特許文献３では、上部材と、中間材と、下部材とから構成され、上部材が、１０．０〜３０．０重量％のＣｒを含有する板厚０．３〜３．０ｍｍのフェライト系ステンレス鋼からなり、中間材が、純度９９％以上の板厚１．０〜１０．０ｍｍのアルミニウムからなり、下部材が、板厚３．０〜３０．０ｍｍの鋼板からなるクラッド鋼材が提案されている。

特許文献４では、内部母材の表面に母材よりも軟質な金属を薄く被覆したクラッド材を、表面に模様をつけた圧延ロールによって冷間圧延またはスキンパス圧延する、模様付き金属板または虹色金属板の製造方法が提案されている。

また、特許文献５では、調理器の内面となる金属板の表面に多数の独立突起が形成され、個々の独立突起の間に平坦な連続溝部が形成されている調理器具用金属板及びその製造方法が提案されている。

特公平５−１４６１０号公報 特開平１１−７７８８８号公報 特開昭６４−４０１８８号公報 特開平２−２６３５０１号公報 特開２００２−６５４６９号公報

特許文献１のクラッド鋼板は、母材である軟鋼の成分を規定するとともに、クラッド鋼板に調質圧延を施すことにより、鍋、釜等の厨房用素材として使用する場合の絞り加工または厳しい曲げ加工時の割れ及びシワの発生を改善することを目的としたものであり、主に加工性の向上を目的とした提案である。しかしながら、特許文献１には、クラッド鋼板の表面形状に関して記載されていない。

特許文献２のステンレスクラッド鋼板は、誘導加熱特性及び加工性の面で、母材である低炭素鋼の酸可溶Ａｌ含有量、Ｃ含有量、Ｔｉ含有量及びＮ含有量を規定することを提案している。しかしながら、特許文献２には、鋼板の表面形状や熱伝導特性については記載されていない。

特許文献３のクラッド鋼材は、フェライト系ステンレスとアルミニウムとから成るクラッド鋼材である。しかしながら、特許文献３のクラッド鋼材では、フェライト系ステンレスの耐食性及びアルミニウムの耐摩耗性に難があり、調理器具としての寿命が短くなる可能性がある。また、特許文献３には、クラッド鋼材の表面形状に関する記載もない。

特許文献４の圧延による模様付き金属板又は虹色金属板の製造方法では、クラッド材表面に圧延により微細な凹凸をつけることで、意匠性を向上させることに着目している。しかしながら、特許文献４には、模様付き金属板及び虹色金属板の熱伝導特性については記載されていない。

特許文献５の調理器用金属板及びその製造方法は、調理器の内面を構成する金属板の表面に多数の独立突起が形成され、個々の独立突起の間に平坦な連続溝部が形成される。この金属板には、表面に酸化皮膜が形成された鋼板を用いることもできる。当該調理器用金属板は、エンボスロールを用いて金属板を圧延することにより製造される。この調理器用金属板は、加熱調理面に焦付きが生じにくい調理器として好適な金属板ではある。しかしながら、特許文献５には、熱伝導性について言及されていない。

従来のクラッド鋼板よりも熱伝導性に優れた、電磁誘導加熱が可能な調理器具用の材料が望まれていた。

本発明は、調理器具等に好適に用いることが可能な、熱伝導性に優れたクラッド鋼板を提供することを目的とする。

本出願の発明者らは、熱伝導性が良好なクラッド鋼板について鋭意検討を重ねた。その過程で、低炭素鋼の母材と、この母材の両面に配されたステンレス鋼の合わせ材とを有する三層のクラッド鋼板について、母材と合わせ材との板厚比に着目した。「板厚比Ｌ＝母材の厚さ／合わせ材の厚さの和」（式１）と定義するとき、板厚比Ｌ＝１．０〜５．０である三層クラッド鋼板を基材とすることにより、良好な熱伝導性に加え、母材と合わせ材との密着性に優れるクラッド鋼板が得られた。そして、この基材の少なくとも一方の合わせ材の表面に複数の凸部及び凹部を設けることにより、熱伝導性がさらに向上することを見出して、本発明を完成させるに至った。具体的には、本発明は、以下を提供するものである。

本発明は、炭素鋼の母材と、前記母材の両面側にそれぞれ配されたステンレス鋼の合わせ材とを有する三層のクラッド鋼板であって、式（１）で示される板厚比Ｌが１．０以上５．０以下であり、前記クラッド鋼板の少なくとも一方の表面には、複数の凸部及び凹部を有する、クラッド鋼板である。
板厚比Ｌ＝母材の厚さ／合わせ材の厚さの和 ・・・式（１）
ここで、前記母材の厚さ及び前記合わせ材の厚さは、前記凸部における厚さである。

また、前記複数の凸部の面積は、前記凸部が形成された前記クラッド鋼板の表面の面積に対して２０〜８０％であることが好ましい。

また、前記複数の凸部及び凹部は、板厚方向における凹凸差が０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明に係るクラッド鋼板は、低炭素鋼の母材と、母材の両面側に配されたステンレス鋼の合わせ材を有する三層のクラッド鋼板について、合わせ材の厚さの和に対する母材の厚さの比を板厚比Ｌとしたときに、板厚比Ｌを１．０〜５．０とすることにより、良好な熱伝導率を備え、母材と合わせ材との密着性に優れるクラッド鋼板が得られる。そして、この三層クラッド鋼板の少なくとも一方の合わせ材の表面に複数の凸部及び凹部を有することにより、三層クラッド鋼板の断面積を小さくすることができ、その結果、さらに熱伝達率を高められる。

また、合わせ材の表面積に占める凸部の面積の割合（凸部面積率）を２０〜８０％にし、または、板厚方向における凹凸差を０．０２〜０．２ｍｍにすることにより、さらに良好な熱伝導性を保持して、長期間の使用を可能にする。

実施例で作製されたクラッド鋼板の外観を示す図である。 クラッド鋼板の凸部面積率及び凹凸差を説明するため、クラッド鋼板の断面を示した模式図である。 実施例の凹凸模様を形成したクラッド鋼板における表面の２次元プロフィールを示す図である。 別の実施例の凹凸模様を形成したクラッド鋼板における表面の２次元プロフィールを示す図である。 平板状のクラッド鋼板において、伝熱の状態を説明するための模式図である。 合わせ材の表面に凹凸模様を有するクラッド鋼板において、伝熱の状態を説明するための模式図である。 別の平板状のクラッド鋼板において、伝熱の状態を説明するための模式図である。 クラッド鋼板の表面に凹凸を付与するエンボス加工を、圧延法により行う製造方法を説明するための模式図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。これらの説明は、本発明を限定するものではない。

本発明は、低炭素鋼を母材として、その両面にステンレス鋼を合わせ材（以下、「外層」という場合がある。）として配した三層クラッド鋼板であり、母材と合わせ材の厚さは、母材の厚さ／外層の厚さの和を板厚比Ｌとするとき、Ｌを１．０〜５．０とし、クラッド鋼板の少なくとも一方の表面に複数の凸部及び凹部を有する。

（クラッド鋼板）
本発明のクラッド鋼板の基となる三層のクラッド鋼板（以下、「三層クラッド鋼板」ということもある。）は、主に熱間圧延、焼鈍および冷間圧延により製造される。具体的には、三層それぞれの素材である金属板を重ね合せた後、さらにそれらの両側にＮｉ箔等の剥離材を重ねて、これらをステンレス鋼等の耐酸化性を有する金属の箔又は薄板でできた袋の中に入れる。そして、袋の中を真空排気した後、窒素ガス等の不活性ガスを充填し、袋の外部から加熱し、重ね合せた金属板同士を拡散接合させる。拡散接合させた後、熱間圧延により所定の板厚になるように調整し、さらに焼鈍と冷間圧延を繰り返すことにより、平板状の三層クラッド鋼板を得ることができる。なお、後述するエンボス加工前の最後の工程は、焼鈍工程であることが好ましい。

三層クラッド鋼板における母材の種類は、特に限定されない。母材として、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼などからなる鋼板を使用することができる。良好なプレス成形性が必要とされる場合は、低炭素Ｔｉ添加鋼、低炭素Ｎｂ添加鋼などからなる深絞り用鋼板が基材鋼板として好ましい。また、Ｐ、Ｓｉ、Ｍｎなどを添加した高強度鋼板を用いてもよい。

母材に低炭素鋼を使用する場合は、例えば、ＪＩＳ Ｇ ３１４１におけるＳＰＣＣが好ましい。具体的には、炭素濃度が０．１５質量％以下、マンガン濃度が０．６０質量％以下、リン濃度が０．１０質量％以下、硫黄濃度が０．０５質量％以下のものを用いることができる。

三層クラッド鋼板の合わせ材であるステンレス鋼の種類は、特に限定されない。合わせ材としては、クラッド鋼板の使用環境に応じて、フェライト系、オーステナイト系、または二相系のステンレス鋼板を使用することができる。クラッド鋼板の使用環境が腐食に関して比較的マイルドな条件である場合は、材料費が安価なフェライト系ステンレス鋼板を用いることができる。耐酸性化や加工性が重要とされる使用環境では、オーステナイト系ステンレス鋼板を合わせ材とすることが好ましい。また、高強度および耐孔食性が必要とされる場合は、合わせ材を二相系ステンレス鋼板としてもよい。

また、三層クラッド鋼板の合わせ材を構成するステンレス鋼板の表面仕上げは、公知の手段が適用され、特に限定されない。母材の両面側に配された２枚の合わせ材の厚さは、同じ厚さであっても、異なる厚さであっても構わない。クラッド鋼板が曲げ加工などの塑性加工を受ける場合には、塑性加工の加工方法や加工後の形状に応じて、板厚が異なるステンレス鋼を合わせ材として用いることもできる。

（エンボス加工）
本発明のクラッド鋼板は、その少なくとも一方の表面に複数の凸部及び凹部を有している。クラッド鋼板の表面に凸部及び凹部を含む凹凸模様を形成することにより、クラッド鋼板の一方の加熱面側から他方の非加熱面側への熱伝導性を、さらに向上させることができる。このような凹凸模様を付与する手段としては、例えば、エンボス加工を適用することができ、具体的には、圧延法、プレス加工などを用いることができる。

エンボス加工法としては、エンボスロールを用いた圧延法が生産性に優れている。圧延に用いるエンボスロールが磨耗あるいは欠損をしても、切削加工やエッチング加工により、エンボスロールのプロフィールを再加工することが可能である。そのため、当該圧延法は、コスト負担が小さい点でも好ましい。

上記の圧延法を用いる場合、例えば、図８に示すような４段圧延機を用いることができる。この４段圧延機は、上側ワークロールとして凹凸模様を付与された段付きロール４０と、下側ワークロールとして凹凸模様の無いフラットロール１１を配置し、それぞれにバックアップロール４２，４３を備えた構造を有している。段付きロール４０は、軸方向および周方向に、複数の大径部および小径部を配置したロール形状を有している。ペイオフリール４４から４段圧延機に送給されたクラッド鋼板４６は、段付きロール４０の上記ロール形状によって所定の凹凸模様が転写されて、表面に複数の凸部及び凹部が形成されたクラッド鋼板（以下、「凹凸クラッド鋼板」ということもある。）４７が得られる。その後、当該複数の凸部及び凹部が形成された凹凸クラッド鋼板４７は、巻取りリール４５に収納される。なお、クラッド鋼板４６の両面に凹凸模様を形成与する場合は、下側ワークロールとして、フラットロール４１に代えて段付きロール（図示せず）を配置し、上述のような圧延作業を行えばよい。

（凸部面積率）
クラッド鋼板における凸部の面積は、凸部が形成されたクラッド鋼板の表面の面積に対する割合（以下、「凸部面積率」ということもある。）が２０〜８０％であることが好ましい。図２は、凸部面積率の定義を説明するための模式図であり、鋼板表面に複数の凸部及び凹部が並んだ形状を示している。一般に、凸部面積率は、凸部が鋼板表面を占有する面積の割合をいう。本明細書においては、図２に示すように、凸部の頂上から凹部の底までの距離を凸部高さＨとしたときに、凸部高さＨの１０％をｈ（＝０．１×Ｈ）とすると、凸部高さＨから１０％低い高さ（Ｈ−ｈ＝０．９Ｈ）において、凸部のそれぞれの面積Ｗ（１），Ｗ（２），・・・Ｗ（ｎ）を総和した面積が表面全体の面積Ｗに占める割合によって、凸部面積率を定義した。すなわち、凸部面積率は、以下のように表される。

凸部面積率は、以下のように求めることができる。まず、クラッド鋼板の表面から任意で抽出された領域において、図３及び図４に示すような板厚方向を縦軸にした２次元プロフィールを取得する。次に、当該２次元プロフィールによって表される凸部について、凸部の頂上から凹部の底までの距離(凸部高さＨ)を測定する。この凸部高さＨは、凸部の両側に位置する凹部それぞれとの距離で求める。次に、求めた凸部高さから０．１倍を差し引いて基準点を求める。そして、各凸部について当該基準点の間に含まれる部分の面積の総和を、抽出した領域の全面積で除することにより、凸部面積率を算出する。図３、図４において、凸部における面積を測定する部分の一例を、Ｗ（ｉ）で表示した。

ここで、クラッド鋼板の凸部と凹部は、上記の２次元プロフィールのデータを直線近似し、さらに、その直線の傾斜を補正して水平にすることにより、基準線Ｍを特定する。表面において、当該基準線Ｍよりも上に位置する部分を測定対象の凸部とする。

当該凸部面積率が２０％未満であると、凹凸模様を圧延法により形成する際に、段付きロールの大径部によって凹部を形成する割合が高くなり、圧延荷重が増大して圧延ロールへの負荷が増大するため、圧延ロールの寿命が低下し、製造コストの上昇を招く。一方、凸部面積率が８０％を超えると、熱伝導性を向上させる効果が小さい。

（凹凸差）
凹凸クラッド鋼板の板厚方向における凹凸差は、０．０２〜０．２ｍｍであることが好ましい。当該凹凸差は、図２に示すように、凸部高さＨに相当する。本明細書においては、当該凹凸差は、次のように算出された。鋼板の表面における任意の領域面積（例えば、１００ｍｍ^２の範囲内）において、２次元の輪郭形状を５箇所測定して、それぞれの凸部高さを求めた。それらの凸部高さの平均値により当該凹凸差とした。この凹凸差が０．０２ｍｍ未満であると、クラッド鋼板の使用にともなって磨耗し易くなるため、長期間の使用が困難になる。その一方で、この凹凸差が０．２ｍｍを超えると、凹凸模様を圧延法により形成する際に、圧延荷重が増大して圧延ロールへの負荷が増大するため、ロール寿命が低下し、製造コストの上昇を招く。また、クラッド鋼板の加工硬化が著しくなるため、凹凸を付与した後の加工性に大きな影響を及ぼす。

このように、クラッド鋼板は、凸部面積率を２０〜８０％、凹凸差を０．０２〜０．２ｍｍとすることにより、良好な熱伝導性を保持して長期間の使用を可能にすることができる。

（凹凸模様）
上述のように、クラッド鋼板は、エンボス加工によって、凸部及び凹部を含む凹凸模様を形成したものを用いることができる。凹凸模様の配列は、規則的であっても、部分的または全面的にランダムであってもよい。例えば、図１に示すような、ランダムな凹凸模様を形成してもよい。

凹凸模様の表面を有するクラッド鋼板について、その断面及び２次元プロフィールを、図３、図４に示す。図３は、凸部面積率が約８０％、凹凸差が約０．０６ｍｍである凹凸模様を有するクラッド鋼板における２次元プロフィールである。図４は、凸部面積率が約５５％、凹凸差が約０．２０ｍｍの凹凸模様を有するクラッド鋼板の２次元プロフィールである。

図３および図４における凹凸模様は、凸部面積率が２０〜８０％、凹凸差が０．０２〜０．２０ｍｍの範囲にある例である。クラッド鋼板の表面に複数の凹部を形成したことにより、クラッド鋼板の断面積が減少するため、クラッド鋼板の熱伝導率が高くなる。また、クラッド鋼板表面の凹凸模様は、その配列方向の無秩序性が高いと、例えば、調理器具の素材に凹凸クラッド鋼板が適用された場合は、水の沸騰する起点が分散され、調理器具内で均一に発泡して、食材に均一に熱が伝わるため、調理時間が短縮される点で効果的である。また、本発明は、クラッド鋼板に比較的大きな凹凸模様が形成されてもよい。特に、この凹凸模様を圧延法により形成した場合には、加工硬化によって機械的強度も上昇するので、耐摩耗性に優れており、長期間の使用に耐えるクラッド鋼板を得ることができる。

（板厚比Ｌ）
クラッド鋼板の板厚比Ｌは、母材の厚さと合わせ材の厚さの和について、次の式（１）で定義されたものである。
板厚比Ｌ＝母材の厚さ／合わせ材の厚さの和 ・・・・式（１）
合わせ材は、母材の両面側に配されているので、式（１）においては、両面側に設けられた合わせ材の厚さの和である。母材の厚さ及び合わせ材の厚さは、凸部における厚さである。

板厚比Ｌが１．０未満であると、クラッド鋼板において、合わせ材の占める割合が大きい。合わせ材（ステンレス鋼）が母材（炭素鋼）よりも相対的に熱伝導度が低い素材であるため、クラッド鋼板の熱伝導度が低下することがある。また、クラッド鋼板が加工を受けて圧縮応力が作用するとき、母材及び合わせ材の双方の延性が異なるため、加工部において母材と合わせ材とが剥離するおそれがある。その一方で、板厚比が５．０超であると、合わせ材の占める割合が過度に少なくなる。そのため、クラッド鋼板が曲げ加工などの塑性加工を受けたときに、合わせ材（ステンレス鋼板）の破断を招く可能性がある。よって、板厚比Ｌは、１．０〜５．０の範囲内が好ましい。その下限は、１．５がより好ましく、２．０がさらに好ましい。その上限は、４．０がより好ましく、３．５がさらに好ましい。

以下、本発明の実施例について説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

まず、次の４種類の三層クラッド鋼板を製造した。なお、製造した４種類の三層クラッド鋼板の板厚は、いずれも０．８ｍｍである。以下では、「板厚比Ｌ」を「板厚比」と記載することもある。
（１） 母材が厚さ０．６４ｍｍのＳＰＣＣ（ＪＩＳ Ｇ ３１４１）からなる冷間圧延鋼板（以下、「ＳＰＣＣ」という。）であり、その両面側に０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４からなる合わせ材を配した、板厚比４．０の三層クラッド鋼板
（２） 母材が厚さ０．５６ｍｍのＳＰＣＣであり、その両面側に０．１２ｍｍのＳＵＳ３０４からなる合わせ材を配した、板厚比２．３の三層クラッド鋼板
（３） 母材が厚さ０．４８ｍｍのＳＰＣＣであり、その両面側に０．１６ｍｍのＳＵＳ３０４からなる合わせ材を配した、板厚比１．５の三層クラッド鋼板
（４） 母材が厚さ０．７２ｍｍのＳＰＣＣであり、その両面側に０．０４ｍｍのＳＵＳ３０４からなる合わせ材を配した、板厚比９の三層クラッド鋼板

次に、上記のうち、板厚比が４．０、２．３、１．５の各三層クラッド鋼板を用いて、図８に示すような４段圧延機により、当該三層クラッド鋼板の表面に凸部及び凹部を形成するエンボス加工を施して、実施例１〜実施例６の凹凸クラッド鋼板の試験片を得た。エンボス加工の加工条件は、４段圧延機における段付きロールの直径が１１０ｍｍであり、表１に示す凹凸差に応じた圧延荷重を設定し、圧延速度を０．５ｍ／ｍｉｎで行った。

比較例１，２は、エンボス加工を施していない三層クラッド鋼板である。

なお、凹凸クラッド鋼板の凸部における板厚比は、凹凸模様を形成する前の三層クラッド鋼板における板厚比と変わらなかった。

製造された凹凸クラッド鋼板の表面に形成されている凹凸模様の凸部面積率および凹凸差は、クラッド鋼板から任意で抽出した面積１００ｍｍ^２の部分について、形状測定機（コントレーサー）により拡大したプロフィールから測定した。２次元プロフィールの一例として、実施例１及び４のクラッド鋼板について、板厚方向を縦軸にした２次元プロフィールを、図３、図４に示す。表１に、製造した凹凸クラッド鋼板の諸特性を示す。

（熱伝導特性の評価試験）
熱伝導率の評価試験は、次の手順で行った。所定の表面積（Ａ）と厚み（Ｂ）で統一した試験片を作製し、その表裏の両面に熱電対を取付けた後、試験片を電磁調理器にて一定の出力（Ｅ）で加熱し、試験片の表裏の両面における各温度を測定した。測定された温度から温度差（Ｄ）を得て、下記の式（２）により熱伝導率（Ｃ）を算出した。この熱伝導率（Ｃ）が大きいほど、試験片内を加熱面から非加熱面側へ移動する熱量が大きいから、熱が伝わりやすいことを示している。
Ｃ＝（Ｅ×Ｂ）／（Ａ×Ｄ） ・・・・・式（２）

加熱試験は、凹凸模様を付与した凹凸クラッド鋼板から一辺の長さが５０ｍｍの正方形試験片を切り出し、これを、出力を５００Ｗに設定した電磁調理器にセットし、試験片の加熱面が目標の温度になるまで加熱した。熱伝導率は、加熱温度により変化するため、目標温度は、１００℃、３００℃および５００℃とした。

算出された熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）に基づき、熱伝導特性を評価した。評価した結果を表２に示す。評価基準は、比較例１を基準として、熱伝導率が５０％以上向上したものを「◎」、２５％以上５０％未満の向上であったものを「○」、５％以上２５％未満の向上であったものを「△」、５％未満の向上であったものを「×」でそれぞれ表示した。

（加工性の評価試験）
加工性の評価は、次の手順で行った。凹凸模様を付与した凹凸クラッド鋼板から、長辺側の長さが５０ｍｍ、短辺側の長さが２０ｍｍからなる長方形の試験片を切り出した。この長方形試験片を用いて、その長辺側の中央部で密着曲げを行った後、中央部付近の加工部における割れの有無を目視により観察して評価した。表記した結果を表２に示す。割れが観察されなかった試験片を「○」、割れが観察された試験片を「×」で表示した。

（熱伝導性の評価結果）
表１に示したように、実施例１〜実施例６は、鋼板表面に凹凸模様が付与された凹凸クラッド鋼板であって、板厚比Ｌが１．０〜５．０である。表２に示したように、実施例１〜実施例６の凹凸クラッド鋼板は、比較例１の凹凸模様が付与されていないクラッド鋼板に比べて、良好な熱伝導性を有することが判明した。

凹凸クラッド鋼板は、複合材料であるため、板厚方向で温度勾配θが変化する熱伝導特性を有する。母材（ＳＰＣＣ）の熱伝導率と合わせ材（ＳＵＳ３０４）の熱伝導率を比較すると、ＳＵＳ３０４の熱伝導率がＳＰＣＣの熱伝導率よりも小さいので、合わせ材（ステンレス鋼）の温度勾配θ１＞母材（炭素鋼）の温度勾配θ２となる。

図５と図６は、どちらも板厚比Ｌが４．０のクラッド鋼板の加熱試験における熱の伝わり方を示す模式図である。図５、図６に、熱源（図示せず）から加熱面Ｘに対する加熱方向Ｚを示す。このような加熱をした場合、図５に示すように、凹凸模様を付与していない三層クラッド鋼板１の加熱面Ｘの温度ｔ１と、その反対面の温度ｔ０との差Ｄは、板幅方向のどの位置でもほぼ同様となる。しかし、図６に示すように、凹凸模様を付与した凹凸クラッド鋼板２では、板厚の小さい部分（凹部）における温度差Ｄ’は、板厚の大きい部分（凸部）における温度差Ｄと比較して、板厚方向における炭素鋼の厚さが小さいため、温度差Ｄよりも小さくなる。このように、凹凸模様を付与した凹凸クラッド鋼板は、板厚方向および板幅方向のいずれにおいても温度勾配が変動する。

図７に、板厚比Ｌが１．５である、凹凸模様を付与していない三層クラッド鋼板３の加熱試験における熱の伝わり方を示す模式図である。三層クラッド鋼板３の板厚Ｂは、図５の三層クラッド鋼板１と同じである。板厚比によっても板厚方向での温度勾配が異なるため、それにともない加熱面Ｘの温度とその反対面との温度差も異なってくる。板厚Ｂが同一であっても、板厚比Ｌが図５の三層クラッド鋼よりも小さい場合は、熱伝導率が小さい合わせ材（ステンレス鋼）の割合が大きくなるので、温度差Ｄ”は温度差Ｄよりも大きくなる。

以上のように、クラッド鋼板の表面に、凹凸差が大きく、且つ凸部面積率の小さい凹凸模様を形成することに加えて、炭素鋼のような熱伝導率が大きい母材の板厚比率を高くすることで、より良好な熱伝導性を有する凹凸クラッド鋼板を得ることができる。

（加工性の評価結果）
表２に、実施例の凹凸クラッド鋼板および比較例のクラッド鋼板について、密着曲げにより加工性を評価した結果を示す。実施例１〜６および比較例１は、合わせ材のステンレス鋼板に割れは発生しなかった。それに対し、比較例２では、曲げた試験片の外側のステンレス鋼に割れが発生した。比較例２は、板厚比（炭素鋼／ステンレス鋼）が９．０であり、合わせ材（ステンレス鋼）の厚さが相対的に小さい。試験片に密着曲げ加工が施されると、試験片の表面に作用する引張応力が合わせ材に集中する。そのため、比較例２の試験片では、合わせ材（ステンレス鋼）の機械的強度を超える応力集中が作用し、割れに至ったものと推測される。また、板厚比（炭素鋼／ステンレス鋼）が７．０以下であれば、密着曲げ加工が可能であった。

このように、本発明の条件を満足することにより、熱伝導性が良好であり、かつ加工時の割れの発生がみられず、製品としての価値を高めることができた。

１、３ 凹凸模様を付与していない三層クラッド鋼板
２ 凹凸クラッド鋼板
１１、２１、３１ 炭素鋼
１２、１３、２２、２３、３２、３３ ステンレス鋼
２４ 凹部
２５、２６ 凸部
Ｂ クラッド鋼板の板厚
ＳＰ、ＳＰ” 炭素鋼の厚さ
ＳＵ、ＳＵ” ステンレス鋼の厚さ
ＳＰ’ 凹部における炭素鋼の厚さ
ＳＵ’ 凹部におけるステンレス鋼の厚さ
ｔ１、ｔ１’、ｔ１” 加熱面における温度
ｔ０、ｔ０’、ｔ０” 加熱面と反対側の面における温度
Ｄ、Ｄ’、Ｄ” 加熱面の温度と、加熱面と反対側の面における温度との差
Ｘ 加熱面
Ｚ 加熱方向
θ１ ステンレス鋼の温度勾配
θ２ 炭素鋼の温度勾配
４０ 上側ワークロール（段付きロール）
４１ 下側ワークロール（フラットロール）
４２ バックアップロール
４３ バックアップロール
４４ ペイオフリール
４５ 巻取りロール
４６ 凹凸模様を付与していない三層クラッド鋼板
４７ 凹凸模様を付与した凹凸クラッド鋼板

Claims (3)

1. 炭素鋼の母材と、前記母材の両面側にそれぞれ配されたステンレス鋼の合わせ材とを有する三層のクラッド鋼板であって、
   式（１）で示される板厚比Ｌが１．０以上５．０以下であり、
   前記クラッド鋼板の少なくとも一方の表面には、複数の凸部及び凹部を有する、クラッド鋼板。
   板厚比Ｌ＝母材の厚さ／合わせ材の厚さの和 ・・・式（１）
   ここで、前記母材の厚さ及び前記合わせ材の厚さは、前記凸部における厚さである。
2. 前記複数の凸部の面積は、前記凸部が形成された前記クラッド鋼板の表面の面積に対して２０〜８０％である、請求項１に記載のクラッド鋼板。
3. 前記複数の凸部及び凹部は、板厚方向における凹凸差が０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のクラッド鋼板。