JP2001026851A - 塗装焼付硬化性に優れた6000系アルミニウム板の製造方法 - Google Patents

塗装焼付硬化性に優れた6000系アルミニウム板の製造方法

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JP2001026851A
JP2001026851A JP11203224A JP20322499A JP2001026851A JP 2001026851 A JP2001026851 A JP 2001026851A JP 11203224 A JP11203224 A JP 11203224A JP 20322499 A JP20322499 A JP 20322499A JP 2001026851 A JP2001026851 A JP 2001026851A
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cooling device
alloy plate
continuous annealing
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Kazutoshi Kubota
久保田和利
Toshiki Muramatsu
村松俊樹
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Sky Aluminium Co Ltd
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Sky Aluminium Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車用外板など輸送機器部材に適する塗装
焼付硬化性に優れた6000系アルミニウム合金板を製
造する。 【解決手段】 6000系アルミニウム合金冷間圧延板
を、冷却装置出口からコイラ直前までの雰囲気温度を保
温するカバーを設けた連続焼鈍炉を用い、巻取り目標温
度T1 に対して式1を満たすようにTa :雰囲気温度、
0 :冷却装置出口合金板温度、L:定常運転時出側ラ
イン長、LS:ライン速度を制御して最終焼鈍すること
を特徴とする塗装焼付硬化性に優れた6000系アルミ
ニウム板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連続焼鈍設備の巻き取り
温度を制御することにより自動車用外板など輸送機器部
材に適する塗装焼付硬化性に優れた6000系(Al−
Mg−Si−(Cu)系)アルミニウム合金板を製造す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】輸送機器の軽量化の一環として、自動車
用外板など輸送機器部材はスチールからアルミニウム合
金へシフトしている。これに適したアルミニウム合金と
して、成形性の点から5000系(Al−Mg系)合金
が適用されてきた。自動車用外板などはアルミニウム合
金板の表面に塗装した後170〜180℃で30分程度
の焼付処理が施されるが、この温度により軟化が生じて
強度が低下する場合があり、元板厚を厚くしておくなど
の処置が必要であった。しかし、更なる軽量化の為に、
高い塗装焼付硬化性を有し、これにより得られる高強度
によって板厚の薄肉化が可能となる6000系(Al−
Mg−Si−(Cu)系)合金が注目され、適用され始
めた。
【0003】従来優れた塗装焼付硬化性を得る為に、特
開平2−205660号公報、特開平6−240424
号公報等に示されている種々の方法が提案されている。
これらの方法の基本は6000系合金の冷間圧延板を溶
体化処理し、焼き入れするが、70℃以上の温度に焼き
入れを行い、その後70〜130℃で数時間の熱処理を
行うか、200〜300℃で60秒以下の熱処理を行う
事によって塗装焼付硬化性を向上させている。このよう
な焼鈍条件ではライン構成として、一般に連続焼鈍炉
(CAL)が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法において
は、焼き入れ温度が製造工場内の温度に影響されるた
め、焼き入れ温度を室温以上の一定温度に年間を通して
制御することはなかなか難しいという問題がある。即
ち、夏の外気温は40℃を超える場合があり、冬の外気
温は10℃以下になる場合が多く、特に冬の外気温が低
く焼き入れ温度が70℃以下になると、塗装焼付硬化性
が著しく低下してくるという問題がある。
【0005】このような課題に対して、特開平2−20
9457号公報では連続焼鈍による溶体化処理、焼き入
れ処理後すぐに50〜150℃に再加熱する装置をコイ
ラーと連続焼鈍炉の冷却帯の間に取り付ける設備が提案
されている。これら再加熱装置は、熱風加熱方法、赤外
線ヒーターや誘導電磁加熱により行われる。しかし、こ
の方法では既存装置のラインに加熱装置が取り込める空
間的余裕が有れば可能であるが、余裕が無い場合は難し
く、また加熱装置そのものが高価な装置となりコスト上
好ましくない。さらに、一旦冷却した合金板を再加熱す
る点でエネルギー効率が悪く、また自動車外板材料は比
較的寸法の大きい材料であるので急激な加熱を行うこと
による材料内部の温度の不均一やそれによる板の歪みの
発生が懸念される。
【0006】また、特開平9−78209号公報では溶
体化処理後の冷却装置に送る風を温風とすることにより
アルミニウム合金板の冷却装置出口温度を上げて、それ
により巻取り温度を高くする方法が提案されている。こ
の方法では冷却装置出口温度のみを高温にして巻取り温
度を上げる為、どうしても冷却装置出口から数10mの
区間は高い温度にさらせることになる。冷却帯出口近傍
のガイドロール表面はアルミニウム合金への疵防止の観
点から一般に高分子物質がライニングされているが、こ
れら高分子物質の耐熱性は高くなく、高い温度に曝され
ることによるガイドロール表面の損傷が短時間で発生し
て修理・交換頻度が増し、このためガイドロールのコス
トが高くなり好ましくない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は6000系合
金の安定した塗装焼付硬化性を確保する為に、連続焼鈍
炉を用いて溶体化処理、焼き入れを行う時の焼き入れ温
度、即ち「コイル巻き取り温度」をある一定範囲温度に
保つ為の温度制御方法を確立し、もって塗装焼付け硬化
性に優れた6000系合金板を提供することにある。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明者らは、連続焼鈍炉
の設備パラメータと材料パラメータ、そして各部の温度
と巻取り温度との関係を検討した結果、巻取り温度と板
の寸法と初期温度と雰囲気温度とライン速度、定常運転
時出側ライン長の関係を把握して、これら各因子を適切
に制御することにより連続焼鈍炉において安定した巻取
り温度が得られ、それにより安定した塗装焼付硬化性を
得られることを見出し本発明に到ったものである。
【0009】すなわち本発明は、常法により得られた6
000系アルミニウム合金冷間圧延板を、冷却装置出口
からコイラ直前までの雰囲気温度を保温するカバー6を
設けた連続焼鈍炉を用い、巻取り目標温度T1 に対して
式1を満たすようにTa :雰囲気温度、T0 :冷却装置
出口合金板温度、L:定常運転時出側ライン長、LS:
ライン速度を制御して最終焼鈍することを特徴とする塗
装焼付硬化性に優れた6000系アルミニウム板の製造
方法である。 70≦Ta+(T0−Ta)/C≦140 ‥‥‥ 式1 ただし C=exp{L・((1.62×10-1+1.28×1
-2・R)/(t・LS)−3.30×10-2/LS+
(1.90×10-3−2.20×10-5・R)/t+
2.66×10-4)} ここで L:定常運転時出側ライン長(m) R:Lに対するロール接触長の比率(%) t:板厚(mm) LS:ライン速度(mm/分) Ta :雰囲気温度(℃) T0 :冷却装置出口合金板温度(℃)
【0010】
【発明の実施の形態】
【0011】本発明で言う6000系アルミニウム合金
とはMg:0.20〜1.1%、Si:0.4〜1.5
%を含み、更に必要に応じてCu1.0%以下、Mn
1.0%以下、Cr0.3%以下、Ti0.2%以下の
一つ以上を含み、残部が不可避不純物からなるアルミニ
ウム合金である。
【0012】このように制御して焼鈍することにより、
6000系合金の冷間圧延板、特に板厚0.9〜1.2
mmの自動車用ボディーシート材を溶体化処理し焼き入
れした後、70℃以上の適切な温度で巻取ることが可能
になり、70℃以上で数時間の熱処理を行う効果が得ら
れ、よって強度、成形性、塗装焼付硬化性に優れた自動
車用ボディーシート材が得られる。
【0013】前記の式を満たすように各変数の制御につ
いて、その適切な範囲について以下に説明する。
【0014】定常運転時出側ライン長Lの範囲は30m
〜(ライン速度)×3分mとする。緩衝装置、炉内間の
張力調整装置、緩衝装置間張力調整装置、巻取り張力調
整装置、切断機等の連続焼鈍炉にとって最低限の装置を
つけると出側ライン長下限値として30mは必要である
と考えられる。冷却装置出口合金板温度が140℃、雰
囲気温度が50℃の場合であっても、外気に3分以上曝
されると再加熱を行わないで70℃以上の巻取りを行う
のは困難になる。よって上限の出側ライン長は連続焼鈍
炉の最高ライン速度×3分とする。
【0015】一方、連続焼鈍炉の冷却装置出口合金板温
度T0 は、高いほど高温巻取りには有利であるが、冷却
装置での冷却を抑えると溶体化処理の効果が無くなり、
強度、成形性、塗装焼付性の点で問題となる。また、通
常、冷却装置出側以降のガイドロール表面はNBR(ア
クリロニトリルブタジエンゴム)などの高分子物質でラ
イニングしてあり、ロール表面温度は接触している合金
板の温度より低いものの、これらのライニング材は熱に
弱く、従って冷却装置出口近傍のガイドロールで公称耐
熱温度(通常120〜140℃)を超えることはガイド
ロール寿命の短命化を招く。Siなどを添加して耐熱性
を改善したガイドロールで公称耐熱温度160℃という
ものもあるが非常にコストが高いものとなってしまう。
また鉄ロールを用いると、微小ゴミがロール表面に付着
した時に軟らかいアルミニウム板表面へゴミが埋め込ま
れたり、鉄錆によりアルミニウム合金表面に傷がついて
しまう。以上のことから、公称耐熱温度を基に冷却装置
出口合金板温度は140℃以下が好ましい。冷却装置出
口合金板温度T0 の下限温度は70℃とする。70℃以
上の巻上げを再加熱しないで行うためには温度低下が生
じないと考えても上記温度は必要である。
【0016】雰囲気温度Ta は高いほど温度低下は少な
く有利であるが、保温するカバーの中に作業者がいる場
合、生理的に50℃が限界である。一方最低温度は冷却
装置出口合金板温度140℃以下である必要があること
から、少なくとも10℃以上が必要である。
【0017】ライン速度は冷却帯から出て巻取られるま
でに要する時間と密接に関係している。ライン速度は、
速い程高温の巻取りは容易になるが加熱装置の長さと雰
囲気温度と溶体化処理温度と板厚と定常運転時の出側ラ
イン長に依存している為その上限は製造条件により制限
される。
【0018】冷却装置出口からコイラ間のカバーの断熱
性が高ければ、事前のダミー材料の通板により雰囲気温
度が上昇する為、雰囲気温度の調整なしの高温巻取りが
可能である。雰囲気温度がある程度高温であれば、式に
より冷却装置出口温度の調節のみで70℃の合金板巻取
りが可能であり省エネルギーである。
【0019】
【実施例】本発明の実施例について説明する。冷却装置
出口からコイラ直前までの通板ラインを厚さ約1mmの
ビニールシートで覆った連続焼鈍炉を用いて、板厚1m
m、幅1700mmの6000系合金板(Al−0.9
wt%Si−0.7wt%Mg−0.15wt%Mn)
を通板したときの各条件を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】前記の条件から求めた式1の値ならびに巻
取り温度を表2に示す。また、巻取り後、80℃の炉に
入れ6時間保持した後、175℃×30minの条件で
塗装焼付けした。焼付け前後の耐力を測定して、その耐
力差で塗装焼付け硬化性(BH性)を評価した。焼付け
前後の耐力差が80Mpa以上あれば塗装焼付け硬化性
は○、80MPa未満であれば×と評価した。その結果
も表2に示す。また、最終的な強度の指標として、焼き
付け後耐力も表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】表に示すように本発明の条件を満たすNo
1〜No4の発明例は、いずれも巻取り温度≧70℃と
なっており、塗装焼付け硬化性に優れ、また焼き付け後
の耐力も高い強度を示したものとなっている。これに対
して比較例のNo.5〜6はライン速度に対して冷却帯
出口温度、雰囲気温度共に低く、その結果、式1の条件
を満たさず、塗装焼付け硬化性も悪くなっている。また
焼き付け後の耐力も低下している。
【0024】
【発明の効果】以上、詳細に述べたように本発明の条件
を満たすようにすれば、冷却装置出口からコイラ間の雰
囲気温度を調節し、通板する合金板の温度低下を小さく
抑え、冷却装置出口の合金板温度を低く設定することが
できる。これにより、連続焼鈍炉にて70℃以上の巻取
り温度を可能にし、自動車用外板など輸送機器部材に適
する塗装焼付硬化性に優れた6000系(Al−Mg−
Si−(Cu)系)アルミニウム合金板を提供すること
ができるる。また、冷却装置出口の温度を低く設定でき
ることから、出口近傍のロール表面の高分子物質の損傷
を低減することができる。さらに、冷却装置出口からコ
イラに至る区間をカバーし、適正な条件に雰囲気温度を
保温することによりエネルギーロスを少なくすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による連続焼鈍炉の概略を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 加熱装置 2 冷却装置 3 緩衝装置 4 コイラ 5 張力調整装置 6 カバー 7 雰囲気温度調節機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 691 C22F 1/00 691B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 常法により得られた6000系アルミニ
    ウム合金冷間圧延板を、冷却装置出口からコイラ直前ま
    での雰囲気温度を保温するカバー6を設けた連続焼鈍炉
    を用い、式1を満たすようにTa :雰囲気温度、T0
    冷却装置出口合金板温度、L:定常運転時出側ライン
    長、LS:ライン速度を制御して最終焼鈍することを特
    徴とする塗装焼付硬化性に優れた6000系アルミニウ
    ム板の製造方法。 70≦Ta+(T0−Ta)/C≦140 ‥‥‥ 式1 ただし C=exp{L・((1.62×10-1+1.28×10
    -2・R)/(t・LS)−3.30×10-2/LS+(1.
    90×10-3−2.20×10-5・R)/t+2.66
    ×10-4)} ここで L:定常運転時出側ライン長(m) R:Lに対するロール接触長の比率(%) t:板厚(mm) LS:ライン速度(mm/分) Ta :雰囲気温度(℃) T0 :冷却装置出口合金板温度(℃)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180340246A1 (en) * 2017-05-29 2018-11-29 Andritz Ag Method for Controlling the Coiling Temperature of a Metal Strip

Cited By (6)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180340246A1 (en) * 2017-05-29 2018-11-29 Andritz Ag Method for Controlling the Coiling Temperature of a Metal Strip
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AT519995A3 (de) * 2017-05-29 2021-03-15 Andritz Ag Maschf Verfahren zur Regelung der Aufwickeltemperatur eines Metallbandes
US10961612B2 (en) * 2017-05-29 2021-03-30 Andritz Ag Method for controlling the coiling temperature of a metal strip
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