JP3901764B2

JP3901764B2 - 箔地用アルミニウム合金板の製造方法

Info

Publication number: JP3901764B2
Application number: JP10048496A
Authority: JP
Inventors: 英幹松本; 耕史大山; 義朗戸上
Original assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2016-04-22
Also published as: JPH09285847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、箔地用アルミニウム合金板の製造方法であり、より詳しくはこの合金板を連続鋳造圧延法によって製造する場合、この連続鋳造条件の改良により箔地用アルミニウム合金板としての使用を可能とする製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に箔地用アルミニウム合金板の製造方法としては、アルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法により鋳造したスラブを均質化熱処理後、熱間圧延及び冷間圧延（必要に応じて焼鈍）を施すか若しくはアルミニウム合金溶湯を可動鋳型（図４に示す水冷したドラム４、５又は図５に示す水冷したベルト８、９）間に連続的に供給して、板厚３０ｍｍ以下の鋳造板とし、その後これを冷間圧延（必要に応じその前、中、後に焼鈍を行う場合もある）して、所望のサイズおよび性能を有した板材（箔地）とすることが一般的である。
このように製造された箔地は、その後常法に従って箔圧延され、厚さ６〜１０μｍ程度の箔とされる。
【０００３】
しかしながら、箔は表面光沢面および艶消し面の外観の光沢度の均一性が要求されるため、箔地の金属組織の均質性が表面品質に大きく影響を及ぼす。すなわち金属組織にばらつきがあると材料の硬さがばらつき、箔圧延時に形成するオイルピットの分布状態がばらつくこととなり光沢面が帯状あるいは斑状に光沢むらとなり外観不良となる。
また、艶消し面においても材料の硬さがばらつき、艶消し状態がばらつくこととなり外観不良となる。
【０００４】
この金属組織のばらつきを引き起こす原因の一つとして、鋳造組織の不均一が挙げられる。
例えば半連続鋳造法により鋳造されたスラブの鋳造組織は、一般に鋳肌から内部に移るに従いチル層、粗大セル層、微細セル層と組織が変化する。ここでチル層と粗大セル層を併せた部分は一般に額縁と呼ばれ不安定な金属組織となり表面品質に悪影響を及ぼすため、面削により削り落とすことが一般的である。
この方法によるアルミニウム合金板の製造は、このように面削したスラブを均質化熱処理および熱間圧延し、続いて冷間圧延（必要により焼鈍）して、所定の板としている。
【０００５】
また連続鋳造圧延法は、鋳塊の均質化熱処理および熱間圧延工程が省略され、歩留りおよびエネルギー効率の向上等において非常に有効な方法であるとともに、溶湯の冷却速度を早くすることができるため合金成分が強制固溶され易く、かつ、第２相粒子が微細になり易いので、一般に強度優れた箔が得られるメリットがある。
【０００６】
しかしながら、この連続鋳造圧延法は、その製造の基本原理から供給される溶湯に対し鋳型が連続的に移動するため、鋳造時の溶湯と可動鋳型の接触が不安定である。このために溶湯の凝固速度にばらつきを生じ易くこれが原因で鋳造組織が不均一となるという問題がある。この鋳造板の表面欠陥の代表的な例として一般に「リップルマーク」若しくは「レベルライン」と呼ばれているものがある。これは鋳造コイルの長手方向において数ｍｍピッチで周期的に鋳造組織が変動するため生ずるものと考えられ周期的な表面欠陥として現れる。また可動鋳型に塗布する離型剤等のばらつきによるものとも考えられるアットランダムな表面欠陥として現れる場合もある。本明細書においては、鋳造板のこれらの表面欠陥を総称してリップルマークということとする。
この鋳造板の表面欠陥の存在する部分は、鋳造板の鋳造組織も不均一であり、これによって製造された箔地用Ａｌ合金圧延板及び最終製品である箔においても、組織が不均一となり、表面に光沢むらが発生して外観不良となる。この鋳造組織の不均一な部分を半連続鋳造法同様面削により落とすことは、板厚が３０ｍｍ以下程度で薄く工程的にも困難であり、また通常この組織変動は板厚内部でも数ｍｍの深さ若しくは場合によっては板厚中心部まで影響しているため、歩留まりを考えると現実的な方法ではない。
【０００７】
このように連続鋳造圧延法は、半連続鋳造法に比べ生産効率および特性の面からは魅力ある方法であるが、鋳造組織の不均一が生じこの部分を除去することも困難であるため、アルミニウム合金箔の内、表面光沢の均一性を厳しく要求される箔への適用ができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することであり、具体的には光沢面および艶消し面において光沢の均一性の高い箔が得られる箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造において、この合金板の製造に適した均一で微細な鋳造組織を有する鋳造板を得るための鋳造条件を見出し、箔地用アルミニウム合金板として使用可能な製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための請求項１の発明は、箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する製造方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、まず可動鋳型の表面に離型剤を塗布し、続いてその塗布した離型剤を、当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するワイパーまたは前記可動鋳型の移動に合わせて回転しかつ当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するロール状のワイパーで均一にしながら、連続鋳造することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明は、箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する製造方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、まず可動鋳型の表面を回転ブラシで清浄にした後、当該可動鋳型の表面に離型剤を塗布し、続いてその塗布した離型剤を、当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するワイパーまたは前記可動鋳型の移動に合わせて回転しかつ当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するロール状のワイパーで均一にしながら、連続鋳造することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下詳細に説明する。
本発明の各構成要件のうち、まずＡｌ合金組成について説明する。
本発明では、箔地用合金としてＦｅを０．２〜２．８ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金を用いる。
Ｆｅは、連続鋳造時にＡｌ─Ｆｅ系の金属間化合物（第２相粒子）として微細に晶出し、分散する。このＡｌ─Ｆｅ系の微細粒子は、強度向上の効果がある。これらの効果を得るには、Ｆｅの添加量は０．２ｗｔ％以上必要であるが、２．８ｗｔ％を越えると効果が飽和するばかりでなく耐蝕性が低下する。従ってＦｅは０．２〜２．８ｗｔ％の範囲で添加する。
【００１２】
Ｓｉは、Ｆｅと共存することによって強度向上の効果を示す。この効果を得るには、Ｓｉの添加は０．０５ｗｔ％である必要がある。一方Ｓｉの添加が０．３ｗｔ％を越えると固体Ｓｉ量が多くなり、箔圧延工程での硬化を引き起こしピンホールの発生が多くなる。従って、Ｓｉは０．０５〜０．３ｗｔ％の範囲で添加する。
【００１３】
その他の不純物としては、通常のアルミニウム地金に含まれているＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ等があるが、これらは０．０５ｗｔ％程度以下である場合は、特に問題はない。また、任意的な添加元素として、ＴｉおよびＢの各０．１ｗｔ％以下の含有は、連続鋳造時の凝固組織の微細化に有効である。
【００１４】
次に、鋳造以降の製造条件について説明する。
本発明では箔地用アルミニウム合金を鋳造するにあたり、溶湯から直接板厚３０ｍｍ以下の鋳造板に鋳造する連続鋳造圧延法を用いる。ここで板厚を３０ｍｍ以下とした理由として、前にも述べたように連続鋳造圧延法では溶湯の冷却速度を早くすることができるため合金成分が強制固溶され易く、かつ、第２相粒子が微細になり易いためこれにより材料特性として各種メリットが得られるが、板厚が３０ｍｍを越えると強制固溶に十分な冷却速度が得られず、金属間化合物が粗大化するので好ましくない。また、板厚があまり厚いと下工程での圧延回数が多くなり経済的でない。したがって板厚は薄ければ薄いほど良いが、好ましくは１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ以下が良い。
【００１５】
なお、ここで対象としている連続鋳造圧延法における連続鋳造は、図４に示す双ドラム４、５を用いたハンター法、３C 法、図５に示す双ベルト８、９を用いたヘズレー法等が挙げられるが、本発明ではこれらのうちの特定の方法に何ら限定されるものではない。
【００１６】
本発明の連続鋳造について、図１〜図５を用いて説明する。
図１は、双ドラム４、５による可動鋳型表面に、まず離型剤塗布装置２０により離型剤２１を塗布し、次にこれをワイパー３０で均一にする様子を示す説明図である。
図２及び図３は、それぞれ双ドラム４、５及びローラ１０〜１３によって駆動させる双ベルト８、９による可動鋳型表面を、まず回転ブラシ４０で清浄にし、次に離型剤塗布装置２０により離型剤２１を塗布し、続いてこれをワイパー３０で均一にする様子を示す説明図である。
図４及び図５は、それぞれ双ドラム４、５及び双ベルト８、９による可動鋳型装置で連続鋳造板６を製造する一例を示す説明図である。
【００１７】
まず所望の合金成分に調整されたアルミニウム合金溶湯３は、図示しない溶解保持炉からトラフを通じて一旦湯溜まり（通常ヘッドボックスなどと呼ばれている）１に溜められ、その後鋳造ノズル２を通って水冷された可動鋳型（ドラム４、５、ベルト８、９）へと導かれる。なお、６は鋳造板である。
溶湯ノズル２から出た溶湯３は、鋳型に接触し冷却固化されるが、本発明を行うに当たって、この時の溶湯と鋳型の濡れ性が重要であり、これが不均一であると鋳造組織変動を起こすことを見出した。
すなわち溶湯と鋳型の濡れ性が不均一の場合、溶湯と鋳型の接触状態が部分部分で異なってしまうためこれに準じて溶湯の凝固速度が異なり、これにより鋳造組織のばらつきが生じる。
【００１８】
通常連続鋳造には、前記のごとく鋳造鋳型としてドラム、ベルトおよびブロック等の連続して鋳造することを可能にした可動鋳型が用いられており、これらの鋳型にはアルミニウムもしくはアルミニウム合金との焼き付き防止のために離型剤が塗布される。この離型剤にはカーボンを主原料とした溶液が一般的に用いられているが、この塗布方法としては遠隔から鋳型に対しスプレー等を用いて塗布する方法がとられている。
【００１９】
しかしこの方法では鋳型に塗布された離型剤は、マクロ的には均一であるとしても、ミクロ的にみるとスプレーで霧状になった離型剤の粒子がランダムに配列しているにすぎず、鋳型表面には離型剤が付着している部分と付着していない部分が生じることとなる。
このような鋳型表面のミクロ的な違いでも溶湯と鋳型の濡れ性を不均一にし、前述の理由により鋳造組織が変動する。
また、鋳造後の鋳型表面には、アルミ粉、離型剤等が不均一に残っており、これらも鋳型表面の濡れ性を不均一にする原因となる。
【００２０】
そこで、請求項１の本発明では、これを解決するために、可動鋳型に対し、直接接触させたワイパー３０を使用し、このワイパー３０を左右に揺動させる。
図１に示すように、ワイパー３０は、離型剤塗布装置２０例えばスプレー装置等により鋳型に離型剤２１を塗布した後に用い、これを鋳型表面に接触させて左右に揺動させることにより塗布後の離型剤２１が均一に伸ばされ、濡れ性が均一な鋳型表面となすことができる。また、このワイパーは鋳型に接触しているために、離型剤を均一に伸ばすとともに鋳型表面に付着した異物も同時に除去することができ、常に均一な鋳型表面を得ることができる。
なお、図１の離型剤塗布装置２０は、一例としてスプレー装置でスプレーにより塗布する様子を示したが、これに限定されるものではなく、鋳型表面に接触させた空隙を有する部材（例えば、ネル状の布等に離型剤を含浸させたもの）で塗布してもよい。
【００２１】
前述のようにワイパー３０を鋳型の移動に対し左右に揺動させることは、濡れ性を均一にするために有効である。
ワイパーの材質には、耐熱ゴム等の熱および摩擦に強いものを使用すればよいが、ネル状の布等液体を含浸させることができるものを使用すると、余分に塗布された離型剤をこの部分で吸い取ることができるとともに、この部分へ外部から離型剤を供給することでワイパーにより離型剤を直接塗布することも可能となり、上記スプレーでの離型剤塗布よりもより均一な塗布が可能となる。
さらに、前記ワイパーをロール状にして鋳型の移動に併せ回転させると、摩擦による鋳型表面のいたみ軽減の上からさらに好ましい。この時鋳型の移動とロールの回転に相対速度をつけることで、これらの間に摩擦を生じさせることは、離型剤をより均一に伸ばすために有効な方法である。
【００２２】
また、請求項２の本発明では、図２、３に示すように、まず回転ブラシ４０で鋳型表面に付着した異物を除去して鋳型表面を清浄にした後、離型剤塗布装置２０（例えばスプレー等）で離型剤２１を塗布し、その塗布した離型剤２１を前記と同様な構成のワイパー３０で均一にしながら、連続鋳造するものである。
異物の付着は、鋳型表面の濡れ性を不均一にすることは前述の通りであるが、本発明ではこれを回転ブラシ４０により除去することで均一な濡れ性の鋳型表面を達成することができる。
ブラシ材質は、スチールワイヤー、ステンレスワイヤー、ナイロン等の鋳型表面にキズを付けることなく異物のみを落とすものを用いれば何ら問題なく本発明の効果を得ることができる。
なお、この回転ブラシ４０と同時に前述のようなワイパー３０を用いることは、鋳型表面の濡れ性を均一にし、ひいては均一微細な鋳造組織を得るためにはより効果のある方法である。
【００２３】
なお、鋳造速度、鋳型の冷却温度および鋳型ギャップ等のその他の鋳造条件は、目的とする製品サイズ、特性および設備能力等を考慮して設定すればよく、本発明では何ら規定するものではない。
【００２４】
上記のように鋳造された鋳造板６は、必要に応じてその直後で圧延が行われるか若しくはそのままコイルに巻取られる。さらにその後冷間圧延により所望のサイズまで圧延（必要に応じてその前、中、後において1 〜数回の焼鈍を行う）されて箔地用アルミニウム合金板とし、さらにこれを常法に従って箔圧延し、目的に応じた厚さの箔とされる。
【００２５】
箔地用アルミニウム合金板は、箔として使用する場合、表面光沢面および艶消し面の外観の均一性が要求され、箔地の金属組織の均質性が箔の表面品質に大きく影響を及ぼす。この金属組織にばらつきがあると光沢面および艶消し面において光沢度のばらつきを生じ、外観不良となる。
連続鋳造圧延法で製造した鋳造板、更に箔地用アルミニウム合金板の表面に前述のリップルマーク（この部分は金属組織が不均一である）が発生すると、最終製品である箔での外観の均一性が得られないが、前記のごとく製造した本発明に係る箔地用アルミニウム合金板及び箔は、後に記す実施例でも明らかなごとく、箔での外観の均一性が得られ、箔として充分に使用できるものである。
【００２６】
【実施例】
表１に示した化学組成のアルミニウム合金溶湯を本発明例、比較例及び従来例として図１、図２に示す双ドラム４、５を用いたハンター法によりそれぞれ板厚７ｍｍおよび１０ｍｍの鋳造板６とした。
なおこれらの鋳造を行うにあたり、離型剤塗布装置２０（スプレー装置）での離型剤塗布、ワイパー３０、回転ブラシ４０を表１に示すように組み合わせ、本発明例、比較例、従来例とした。
なお、上記以外の鋳造条件は以下のとおりである。
・離型剤：微粉カーボンを水に溶いた溶液
・鋳造板の板幅：１３００ｍｍ
・溶湯温度：７００℃
・鋳造速度：１０００ｍｍ／ｍｉｎ．
・冷却速度：３００〜７００℃／ｓｅｃ．
これら鋳造板６を表１に示した条件で、冷間圧延および一部中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延を施して０．４ｍｍの箔地用アルミニウム合金板を製造した。
これを更に常法にて箔圧延して、厚さ１５μｍの片面艶消しの箔とした。
なお表１中、装置の組み合わせ１ブラシ、２スプレー、３ワイパーは、可動鋳型表面をこの順序で処理し、可動鋳型に溶湯を供給することを意味している。
【００２７】
【表１】

【００２８】
これらの箔について、光沢面および艶消し面の光沢度の均一性を以下の要領で評価した。
なお、リップルマークの有無、鋳造組織の均一性は、鋳造板について以下の要領で評価した。
評価方法は、以下の通りである。
（１）鋳造板についてのリップルマークの有無
鋳造板の表面状態を目視にて観察した。
（２）鋳造組織の均一性
鋳造板の表面および長手方向断面について、研磨後エッチングし、鋳造組織の均一性を顕微鏡で観察し、均一性が優れているもの◎、良好なもの○、やや劣っているもの△、劣っているもの×として判定を行った。
（３）箔の外観の光沢度の均一性
外観を目視により観察し、光沢の均一性が優れているもの◎、良好なもの○、やや劣っているもの△、劣っているもの×として判定を行った。
これらの試験結果を表２に記した。
【００２９】
【表２】

【００３０】
表１、表２から明らかなように、本発明範囲の条件で製造したアルミニウム合金鋳造板は、表面および組織欠陥がなく、またこの鋳造板から製造された箔は、外観の均一性に優れており、箔として使用可能であることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば箔地用アルミニウム合金板を連続鋳造圧延法で製造しても、この合金板の製造に適した均一で微細な鋳造組織を有する鋳造板を得ることが出来、箔地用アルミニウム合金板としての使用を可能とするもので、工業上顕著な効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】双ドラムによる可動鋳型表面に離型剤を塗布し、これをワイパーで均一にする様子を示す説明図である。
【図２】双ドラムによる可動鋳型表面を回転ブラシで清浄にした後、離型剤を塗布し、これをワイパーで均一にする様子を示す説明図である。
【図３】双ベルトによる可動鋳型表面を回転ブラシで清浄にした後、離型剤を塗布し、これをワイパーで均一にする様子を示す説明図である。
【図４】双ドラムによる可動鋳型装置（ハンター法）で連続鋳造板を製造する一例を示す説明図である。
【図５】双ベルトによる可動鋳型装置（ヘズレー法）で連続鋳造板を製造する一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１湯溜まり（ヘッドボックス）
２鋳造ノズル
３溶湯
４、５ドラム（可動鋳型）
６鋳造板
８、９ベルト（可動鋳型）
１０〜１３ローラ
２０離型剤塗布装置（一例としてスプレー装置）
２１離型剤
３０ワイパー装置
４０回転ブラシ

Claims

箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する製造方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、まず可動鋳型の表面に離型剤を塗布し、続いてその塗布した離型剤を、当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するワイパーまたは前記可動鋳型の移動に合わせて回転しかつ当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するロール状のワイパーで均一にしながら、連続鋳造することを特徴とする箔地用アルミニウム合金板の製造方法。
箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に供給して厚さ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する製造方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、まず可動鋳型の表面を回転ブラシで清浄にした後、当該可動鋳型の表面に離型剤を塗布し、続いてその塗布した離型剤を、当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するワイパーまたは前記可動鋳型の移動に合わせて回転しかつ当該可動鋳型の移動に対し左右に揺動するロール状のワイパーで均一にしながら、連続鋳造することを特徴とする箔地用アルミニウム合金板の製造方法。