JP2006187806A - 金属材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造材表面に形成される偏析層や微細クラックの圧延材へ持ち越しを抑制する。
【解決手段】 連続鋳造部(10)において鋳造材（Ｓ１）を連続鋳造し、続いて切除部(20)において該鋳造材（Ｓ１）の表層部の少なくとも一部を切除する。要すればさらに、圧延部(50)において所要形状に圧延して圧延材（Ｓ２）とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、表面品質欠陥が除去された金属材およびその製造方法に関する。

プロペルチ法等の連続鋳造圧延方法において鋳造される連続鋳造材は、表層部に合金成分濃度の高い偏析層が存在し、また表面には鋳造時に使用される潤滑剤に由来する炭化物、添加元素等の酸化物等の異物が付着している。偏析層や異物が存在したままで圧延するとこれらが圧延材に持ち越されるため、後工程で圧延材の全周を表面切削して不良部分を除去することが行われている。しかし、偏析層の厚さは一定ではなく、深い部分に存在する偏析層を除去するために全体を深く除去することになり、歩留まりが悪いものであった。

しかも、圧延された鋳造圧延材はコイル巻きするのが一般的であり、上記切削はコイルを巻き戻しながら行われるため、工程数が増えるという問題点もあった。

また、鋳造材の表面に微細なクラックが存在していると、圧延によって大きな割れとなることもあった。大きな割れは切削によって除去することができず、もはや製品として成立しないものである。

上述した鋳造材の偏析層や微細クラックの発生に対し、種々の提案がなされている（特許文献１，２）。

特許文献１においては、鋳型内の凝固界面に超音波振動を与えて鋳塊組織を制御することが提案されている。また、特許文献２においては、ベルト材料として熱伝導性の高い銅を用い、ホイール側との冷却速度差を小さくすることによって偏析を防止することが提案されている。
特開昭５８−４１６５８号公報 特開平４−２５３５５０号公報

しかしながら、上述した方法である程度偏析を抑制することができたとしても、圧延材に持ち越されて圧延材の品質を低下させることになる。また、圧延材に持ち越された異物や微細クラックによる品質低下は免れず、圧延後の表層部除去は不可欠である。

本発明は、上述した背景技術に鑑み、鋳造材表面に形成される偏析層や微細クラック、あるいは表面に付着うる異物の圧延材へ持ち越しを抑制しうる金属材およびその製造方法、ならびこの金属材を材料とする金属加工材、金属材の製造装置の提供を目的とする。

即ち、本発明の金属材の製造方法は、下記〔１〕〜〔９〕に記載の構成を有する。

〔１〕 鋳造材を連続鋳造し、続いて該鋳造材の表層部の少なくとも一部を切除することを特徴とする金属材の製造方法。

〔２〕 表層部切除に続いて圧延する前項１に記載の金属材の製造方法。

〔３〕 連続鋳造は、複数の回転モールド部材を鋳造空間を囲んで対向配置し、これらの回転モールド部材を鋳出し方向に駆動することによって行われる前項１または２のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。

〔４〕 前記複数の回転モールド部材の温度に高低差を設けて鋳造材を連続鋳造し、この鋳造材の高温側回転モールド部材との接触面において表層部切除を行う前項３に記載の金属材の製造方法。

〔５〕 表層部の切除を、鋳造材温度が〔材料の固相線温度×０．３〕〜〔材料の固相線温度×０．９５〕の時に行う前項１〜４のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。

〔６〕 表層部の切除厚さが０．５〜７ｍｍである前項１〜５のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。

〔７〕 回転刃により表層部を切除する前項１〜６のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。

〔８〕 固定刃により表層部を切除する前項１〜７のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。

〔９〕 前記鋳造材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる前項１〜８のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。

また、本発明の金属材は、下記〔１０〕に記載の構成を有する。

〔１０〕 前項１〜９のいずれか１項に記載された方法により製造されたことを特徴とする金属材。

また、本発明の金属加工材は、下記〔１１〕〔１２〕に記載の構成を有する。

〔１１〕 前項１０に記載された金属材に塑性加工が施されたことを特徴とする金属加工材。

〔１２〕 前項１０に記載された金属材に切削加工が施されたことを特徴とする金属加工材。

また、本発明の金属材の製造装置は、下記〔１３〕〔１４〕の構成を有する。

〔１３〕 連続的に鋳造材を製造する連続鋳造部と、この連続鋳造部の後段に配置され、鋳造材の鋳造に続いて該鋳造材の表層部の少なくとも一部を切削除去する切除部とを備えることを特徴とする金属材の製造装置。

〔１４〕 前記切除部の後段に配置され、鋳造材の表層部切除に続いて該鋳造材を圧延する圧延部を備える前項１３に記載の金属材の製造装置。

〔１〕の発明においては、鋳造材表面の偏析層、異物、微細クラック等の表面品質欠陥を切除することにより、高品質の金属材を連続的に効率良く製造できる。

〔２〕の発明によれば、鋳造圧延による高品質の金属材を連続的に効率良く製造することができる。

〔３〕の発明によれば、連続鋳造を円滑に行うことができる。

〔４〕の発明によれば、指向性凝固による連続鋳造を行い、最終凝固部が高温側回転モールド部材側に寄った鋳造材を製造し、さらに前記鋳造材の最終凝固部を切除できる。

〔５〕の発明によれば、切削抵抗が抑制されるとともに、切削時の摩擦熱による鋳造材の溶融を回避できる。

〔６〕の発明によれば、鋳造材における種々の表面品質欠陥を確実に除去できる。

〔７〕〔８〕の発明によれば、表層部の切除を円滑に行うことができる。

〔９〕の発明によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる高品質の金属材を製造することができる。

〔１０〕の発明にかかる金属材は、表面品質欠陥が除去された高品質の金属材である。

〔１１〕の発明にかかる金属加工材は、本発明の金属材に塑性加工が施されたものであるから、表面品質欠陥の持ち越しがなく、品質の高いものである。

〔１２〕の発明にかかる金属加工材は、本発明の金属材に切削加工が施されたものであるから、表面品質欠陥の持ち越しがなく、品質の高いものである。

〔１３〕の発明にかかる金属材の製造装置によれば、本発明の金属材の製造方法を実施して、表面品質欠陥が除去された高品質の金属材を連続的に製造することができる。

〔１４〕の発明によれば、表面品質欠陥の持ち越しのない高品質の金属材を連続的に製造することができる。

図１および図２に、本発明を実施する金属材の製造装置(1)を示す。前記製造装置(1)は、直列に配置された連続鋳造部(10)、切除部(20)、圧延部(50)により構成され、鋳造材（Ｓ１）の連続鋳造、鋳造材（Ｓ１）の表層部切除、圧延が連続して行われる。

連続鋳造部(10)は、鋳造空間を形成する回転モールド部材として鋳造ホイール(11)と連続ベルト(12)とを備える。前記鋳造ホイール(11)は外周面に凹溝(13)を有し、内部に配置されたノズル(図示省略)から冷却水を供給することによって冷却可能となされている。一方、連続ベルト(12)は、前記鋳造ホイール(11)と張力調整用ホイール(14)とに掛けられた環状の無端ベルトであり、鋳造ホイール(11)の凹溝(13)を閉じて断面逆台形の鋳造空間(17)を形成している（図２参照）。前記連続ベルト(12)は、外側から冷却水を供給して冷却することも、外側に加熱器を配置して加熱することもできる。また、図１において、(15)は連続ベルト(12)を鋳造ホイール(11)に密着させるためのピンチロールであり、(16)は鋳造空間(17)に溶湯（Ｍ）を供給するためのタンディッシュである。

前記連続鋳造部(10)において、タンディッシュ(16)から前記鋳造空間(17)に供給された溶湯（Ｍ）は、鋳造ホイール(11)および連続ベルト(12)からの冷却を受けて、これらとの接触面から内部へと凝固しながら鋳造ホイール(11)および連続ベルト(12)の回転駆動に伴って連続的に鋳造材（Ｓ１）に成形される。

切削部(20)は、前記鋳造材（Ｓ１）の表層部を切除する切削刃を備えている。表層部の切除は必ずしも鋳造材（Ｓ１）の全周面に対して行う必要はなく、偏析層、異物、微細クラック等（以下、これらを「表面品質欠陥」と総称する）が存在し、圧延材に持ち越すと不都合が生じる面または部分にのみに対して行えば良い。

例えば、回転モールド部材として上述した鋳造ホイール(11)と連続ベルト(12)で製作した鋳造材（Ｓ１）では、連続ベルト(12)との接触面に偏析層が発生しやすいため、図３Ａに示すように連続ベルト(12)に接触している部分(31)を切除することが好ましい。表面に発生した偏析層は合金成分濃度が高いためにその後の圧延によって割れが発生しやすい。割れが偏析層内で止まっている場合は圧延材の皮むきによって除去することが可能であるが、割れが圧延材内部まで伝播すると皮むきでは除去できず、製品価値の無いものとなる。従って、圧延前に偏析層を除去しておけば、圧延による割れの発生を防止することができる。

また、回転モールド部材に温度差を設けて凝固速度に差を付け、最終凝固部を中心から表面近くに寄せる鋳造方法（以下、「指向性凝固」あるいは「指向性凝固による連続鋳造方法」と称する）がある。前記連続鋳造部(10)の場合、前記鋳造ホイール(11)を冷却する一方で連続ベルト(12)を加熱し、指向性凝固により鋳造材（Ｓ１）を連続鋳造した場合、連続ベルト(12)との接触部近傍が最終凝固部となる。一般に最終凝固部では引け巣のような鋳造欠陥や熱間割れが発生しやすいが、表面近くに熱間割れのある鋳造材を圧延すると割れが伝播してさらに深くなる。このような場合、圧延前に連続ベルト(12)側の最終凝固部を切除しておくことにより、割れの伝播や拡大を防止することができる。また、表面に微細クラックや異物が存在する鋳造材についても、圧延前に除去することにより、クラックの拡大や異物の持ち越しを防ぐことができる。なお、上記指向性凝固において、連続ベルトの加熱温度は〔鋳造金属の液相線温度×０．３５〕〜〔液相線温度〕が好ましい。

表層部の切除に際しては、切削刃の形状は何ら限定されず、回転刃でも固定刃でも良く、切削刃の数も限定されない。以下に切削刃の例を示す。また、これらの図面において、図１および図２の鋳造ホール(11)と連続ベルト(12)によって鋳造された、横断面が逆台形の鋳造材（Ｓ１）について、連続ベルト(12)との接触面を切除する場合を例示する。
〔切削刃１〕
図４Ａおよび図４Ｂは、回転盤の盤面に複数の刃(21a)を突設したフルバックカッター(21)である。また、フルバックカッター(21)の対向面および両側面に支持ロール(40)(40)(40)が配置されるとともに、前後においても支持ロール(41)(41)が配置され、鋳造材（Ｓ１）に移動可能に支持されている。これにより、切削抵抗が生じても連続的な切除が可能である。

また、図４Ｃに示されているように、前記支持ロール(40)(41)の軸部にボールベアリング(42)設けられているため、鋳造材（Ｓ１）の移動が妨げられることなく支持される。また、軸部に冷却水(43)が供給され、高温の鋳造材（Ｓ１）に接した支持ロール(40)(41)を冷却し、ボールベアリング(42)の潤滑剤が溶けて流出するのが防止される。
〔切削刃２〕
図５Ａおよび図５Ｂは、円筒型回転盤の周面に複数の切削刃(22a)が突設され円筒型カッター(22)である。また、図４Ａおよび図４Ｂと同様に複数の支持ロール(40)(41)により鋳造材（Ｓ１）が支持されている。

また、このような円筒型切削工具では、周面の一部に突出する切削刃を設けることにより、面全体を切削するとともに、面の一部のみを深く切除することができる（図３Ｄ参照）。
〔切削刃３〕
図６は、くさび形の固定刃(23)であり、固定刃(23)を鋳造材（Ｓ１）に押付け、鋳造材（Ｓ１）の移動に伴って表層部がそぎ落とされる。また、図４Ａおよび図４Ｂと同様に鋳造材（Ｓ１）は複数の支持ロール(40)(41)により移動可能に支持されている。

前記切削刃(21)(22)(23)の材質としては、ＷＣにバインダを配合したいわゆる超硬材を推奨できる。また、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の表面処理を施すことも有効である。これらの材質や表面処理は耐摩耗性に優れるとともに、被切削材の凝着を抑制する効果がある。

また図示例のように、鋳造材（Ｓ１）は、支持ロール(40)(41)等で挟みこむことにより、送り方向には自在に可動しながらその他の方向へは拘束した状態で表層部を除去することが望ましい。このようにすれば、鋳造材（Ｓ１）の曲がりが矯正され、安定した表層除去量を確保できる。

上述した切削刃(21)(22)(23)によれば、図３Ａに示すように、いずれも鋳造材（Ｓ１）の連続ベルト(12)側の表層部を一定厚さで切除することができる。また、各切削刃(21)(22)(23)において、円盤径、円筒長さ、刃の幅等に応じて全面を切除することも面の一部のみを切除することも可能である。切除厚さは切削刃(21)(22)(23)の押付け深さに応じて任意に設定することができる。図４Ａまたは図５Ａに示した円筒型カッター(21)(22)では、切削刃(21a)(22a)の盤面からの突出量によって切り込み深さが設定され、切削刃(21a)(22a)の取り付け位置（突出量）の調整あるいは取り付ける切削刃(21a)(22a)の寸法選択によって切り込み深さが設定されるものとなされている。また、回転刃にて切削する場合は、一刃当たりの切り込み量を０．３〜０．６ｍｍ程度にすることが望ましい。この程度の切り込み量であれば切削刃の負荷が過剰にならず、しかも切り粉が適度な大きさとなり回収し易い。即ち、切り粉があまりに小さい場合は、回転刃等により発生する空気流により切り粉が周囲に飛散するために回収が困難となる。また、切り粉は吸引や圧縮空気、ブラシなどを使用して適宜除去し、鋳造材（Ｓ１）に付着したまま圧延工程に入らないようにすることが好ましい。

図４〜図６は鋳造材の一面のみの切除例であるが、複数の面に切削刃を配置すれば複数面の切除を行うことができる。図３Ｂは鋳造材（Ｓ１）の全周面を切除した例である。また、切除厚さは面内で一定である必要はなく、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように面の一部を深く切除することもできる。上述した指向性凝固では、最終凝固部が連続ベルト(12)側の中央部に形成されるため、図３Ｃまたは図３Ｄに示すように、その部分を深く切除することによって表面品質欠陥部分のみを切除することができる。さらに、図３Ｅに示すように、鋳造材（Ｓ１）の全周面を切除するとともに一面のみを厚く切除することもできる。図３Ｂ〜図３Ｅにおいて(32)(33)(34)(35)は切除部分である。

また、一つの面を複数の切削刃で切除することもできる。例えば、切除厚さを大きくする場合、鋳造材の移動方向に沿って２つの切削刃を配置して２段階で切削すれば、切削の負荷を低減し、切削刃の寿命を向上させることができる。また、第１の切削刃で一定厚さに面全体を切除した後、第２の切削刃で面の一部を深く切除することもできる。さらに、回転刃と固定刃を組み合わせることも任意である。

切除厚さは表面品質欠陥の厚さに応じて任意に設定すれば良い。表面に付着する異物を除去する場合は０．５〜３ｍｍ、偏析層を除去する場合は０．５〜７ｍｍが好ましい。

また、切除時に切削抵抗を低減するために適宜潤滑剤を用いても良い。潤滑剤の付与方法は滴下や噴霧等何ら限定されないが、多量の潤滑剤を使用すると鋳造材温度を過剰に低下させるおそれがあるため、必要最小限の潤滑剤を均一に付与できる点で潤滑剤を噴霧する方法を推奨できる。また、潤滑剤の種類は水性、油性を問わず使用できるが、切削刃先が高温になる場合にも水分蒸発時の気化熱により効率の良い冷却が可能である点で、エマルジョンタイプの潤滑油を推奨できる。

ところで、切除時の鋳造材温度が高い場合は、切削刃との摩擦熱により鋳造材表面が局所的に溶融することがある。これに対し、上述したように潤滑剤付与によって鋳造材温度を下げることが可能であるが、潤滑剤付与によっても十分に下げることができない場合は、切除の前段階で鋳造材を冷却することも好ましい。切除時の鋳造材温度は、〔材料の固相線温度×０．３〕〜〔材料の固相線温度×０．９５〕が好ましい。温度が低すぎると切削抵抗が大きくなって負荷が大きくなり、高すぎると切削時の摩擦熱によって溶融するおそれがあるためである。好ましい切除時の鋳造材温度は、〔材料の固相線温度×０．５〕〜〔材料の固相線温度×０．８〕である。鋳造材の冷却方法としては、冷却槽内で冷却水中を通過させる方法や冷却水を浴びせる方法等の水冷を例示できる。移動中の鋳造材の冷却であるから、いずれの場合も冷却水との接触時間や水量によって温度調節を行うことができる。例えば、連続鋳造部(10)と切除部(20)との間に水槽またはシャワー室を配置し、鋳造材（Ｓ１）がこれらを通過する時間や水温を調節し、あるいはシャワー室の場合は水量を調節することにより、鋳造材（Ｓ１）を切削に適した温度に冷却することができる。

前記連続鋳造部(10)の構成は何ら限定されないが、鋳造、表層部切除、圧延を連続して行うことを考慮すると、複数の回転モールド部材が鋳造空間を囲んで対向配置され、これらの回転モールド部材を鋳出し方向に駆動することによって鋳造を行うものであることが好ましい。また、本発明は表層部に存在する表面品質欠陥を圧延前に切除するものであるから、上述した指向性凝固によって鋳造された鋳造材のように、最終凝固部が表面近くに形成された鋳造材に適用した場合に顕著な効果を奏することができる。複数の回転モールド部材は、一方の回転モールド部材を冷却する一方で他方の回転モールド部材を加熱するといった指向性凝固による連続鋳造の実施に有利であり、本発明における連続鋳造部として推奨できる。回転モールド部材としては、図示例の鋳造ホイール(11)と連続ベルト(12)の他、一対の鋳造ロールを例示できる。

前記圧延部(50)の構成も何ら限定されず、例えば１組または複数組の圧延ロール(51)をを有する。図７は、３方向に圧延ロールを配置し、表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）をは多段階で圧延して断面円形の圧延材（Ｓ２）を製作する圧延例を示している。なお、図１においては２方向のロールのみを図示している。

前記圧延部(50)においては、既に表層部の表面品質欠陥が切除された鋳造材（Ｓ１）に対して圧延が施されるため、圧延材へ表面品質欠陥の持ち越されることがなく、品質の良い鋳造圧延材が製造される。また、製造された鋳造圧延材（Ｓ２）は、例えばコイル(52)に巻き取られる。本発明は、鋳造材（Ｓ１）が移動する間に表層部切除が行われるうものであるから、切除工程挿入による製造時間延長が全くなく、生産効率が良い。また、コイル巻きの場合も、品質改善がなされた状態で巻かれるから、直ちに次の処理に取りかかることができる。

なお、本発明の金属材の製造方法は、連続鋳造後に表層部除去を行い圧延するもの、あるいは連続鋳造後に表層部除去のみを行うものとすることができる。本発明の金属材の製造装置は、連続鋳造部および切除部からなる構成、あるいは連続鋳造部、切除部および圧延部からなる構成となる。従って、本発明の金属材とは、表層部切除がなされた鋳造材（Ｓ１）と鋳造圧延材（Ｓ２）とそれらに更に二次加工を加えた材料である。

本発明の金属材の製造方法方法は、あらゆる金属に適用できるが、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または銅合金の連続鋳造に推奨でき、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金の連続鋳造に推奨できる。アルミニウムまたはアルミニウム合金として、純Ａｌ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系の各合金を例示できる。特に純アルミニウム系以外の合金は表面に偏析層が形成されやすいため、本発明の適用による効果が大きい。

本発明の金属加工材は本発明の金属材、即ち表層部が切除された鋳造材あるいはさらに圧延された鋳造圧延材に塑性加工または切削加工を施して製造したものであり、表面品質欠陥の持ち越しがなく、品質が高い。塑性加工方法および切削加工方法は何ら限定されない。塑性加工方法として、圧延、押出、引き抜き、鍛造、曲げ、プレス等を例示でき、切削加工方法として、旋盤、フライス盤、ボール盤等による切削を例示できる。製品形状も限定されない。

図１に示す金属材の製造装置(1)を用い、金属材の製造試験を行った。
〔実施例１〕
鋳造材料（Ｍ）として、Ｓｉ：０．６質量％、Ｆｅ：０．２質量％、Ｃｕ：０．３２質量％、Ｍｇ：１．０質量％、Ｃｒ：０．２質量％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＪＩＳ Ａ６０６１合金（固相線温度：５８２℃）を用いた。鋳造ホイール(11)として、直径１４００ｍｍ、凹溝（図示省略）の断面形状が五角形、断面積が２２００ｍｍ²のものを使用し、回転数を１．８ｒ．ｐ．ｍとした。そして、前記鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却する一方、連続ベルト(12)の外側をバーナー（図示なし）で加熱し、溶湯（Ｍ）と接触する直前のベルト温度が３００℃となるように設定し、指向性凝固による連続鋳造を行い、図８Ａに示す断面五角形の鋳造材（Ｓ１）を鋳造した。前記鋳造材（Ｓ１）は、最終凝固部がベルト側に寄ったものとなり、切除部(20)に導入される直前の鋳造材温度は５００℃であった。

切除部(20)においては、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、直径２００ｍｍ、刃(21a)数１２のフルバックカッター(21)を１６００ｒ．ｐ．ｍで回転させて鋳造材（Ｓ１）のベルト接触面を切削するものとした。切削に際しては、潤滑剤として刃先にエマルジョン状のソリブル油（以下、「ソリブル油」と省略する）を噴霧した。鋳造材（Ｓ１）の非切除面は支持ロール(40)で支持し、さらにフルバックカッター(21)の前後にも支持ロール(41)を配置して鋳造材（Ｓ１）を上下から支持した。また、前記支持ロール(40)(41)の軸部には冷却水を供給した。上記切削により、図８Ａに示すように、ベルト接触面における厚さ（Ｔ１）：３ｍｍの表層部(36)を切除した。

なお、本実施例の表層部切除を説明するために図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを用いたが、これらの図における横断面逆台形の鋳造材（Ｓ１）を図８Ａの断面五角形の鋳造材（Ｓ１）に置き換え、さらに下側の支持ロール(40)(41)についても五角形の断面形状に即したものを使用するものとする。

切除部(20)において表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）は、圧延部(50)において直径３０ｍｍの丸棒（Ｓ２）に圧延し、さらにコイル(52)に巻き取った。
〔実施例２〕
実施例１と同じＪＩＳ Ａ６０６１合金を用い、鋳造ホイール(11)として、直径１４００ｍｍ、凹溝(13)の断面形状が逆台形（図２）、断面積が２２００ｍｍ²のものを使用し、回転数を２．２ｒ．ｐ．ｍとした。また、前記鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却するとともに、連続ベルト(12)の外側からも冷却水を供給するものとし、図３Ｂに示す鋳造材（Ｓ１）を鋳造した。また、切除部(20)に導入される直前の鋳造材温度は５００℃であった。

切除部(20)においては、実施例１と同じフルバックカッター(21)を互いに干渉しないように位置をずらせて４面に配置し、ソリブル油を噴霧しながら１６００ｒ．ｐ．ｍで回転させ、図３Ｂに示すように鋳造材（Ｓ１）の全周面における厚さ（Ｔ２）：１ｍｍの表層部(32)を切除した。また、切削の際には、冷却した支持ロール(40)(41)を用いて鋳造材（Ｓ１）を適宜支持した。

切除部(20)において表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）は、圧延部(50)において直径３０ｍｍの丸棒（Ｓ２）に圧延し、さらにコイル(52)に巻き取った。
〔実施例３〕
鋳造材料（Ｍ）として、Ｓｉ：１１．０質量％、Ｆｅ：０．２質量％、Ｃｕ：４．２質量％、Ｍｇ：０．６質量％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金（固相線温度：５１０℃）を用いた。また、鋳造ホイール(11)として、実施例１と同じ断面形状五角形のもの用い、回転数を１．５ｒ．ｐ．ｍとした。また、前記鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却する一方、連続ベルト(12)の外側をバーナー（図示なし）で加熱し、溶湯（Ｍ）と接触する直前のベルト温度を５００℃となるように設定し、指向性凝固による連続鋳造を行い、図８Ｂに示す形状の鋳造材（Ｓ１）を鋳造した。前記鋳造材（Ｓ１）は、最終凝固部がベルト接触面側に寄ったものとなり、切除部(20)に導入される直前の鋳造材温度は４５０℃であった。

切除部(20)においては、中央に凸状刃を有する円筒型カッター（直径２００ｍｍ、刃数１２、回転数１６００ｒ．ｐ．ｍ）を用い、ソリブル油を噴霧しながらベルト接触面において両端部で厚さ（Ｔ３）：１ｍｍ、中央部で厚さ（Ｔ４）：３ｍｍの表層部(37)を切除した。また、切削の際には、冷却した支持ロール(40)(41)を用いて鋳造材（Ｓ１）を適宜支持した。

切除部(20)において表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）は、圧延部(50)において直径３０ｍｍの丸棒（Ｓ２）に圧延し、さらにコイル(52)に巻き取った。
〔実施例４〕
鋳造材料（Ｍ）として、ＪＩＳ １０００系合金（組成：アルミニウム純度９９．５質量％以上）、固相線温度：６４６℃）を用いた。また、鋳造ホイール(11)として、実施例１と同じ断面五角形のもの用い、回転数を１．５ｒ．ｐ．ｍとした。また、前記鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却する一方、連続ベルト(12)の外側をバーナー（図示なし）で加熱し、溶湯（Ｍ）と接触する直前のベルト温度を３００℃となるように設定し、指向性凝固による連続鋳造を行い、図８Ｂに示す形状の鋳造材（Ｓ１）を鋳造した。前記鋳造材（Ｓ１）は、最終凝固部がベルト接触面側に寄ったものとなり、切除部(20)に導入される直前の鋳造材温度は４００℃であった。

切除部(20)においては、実施例３と同じ中央に凸状刃を有する円筒型カッターを用い、ソリブル油を噴霧しながらベルト接触面において両端部で厚さ（Ｔ３）：１ｍｍ、中央部の厚さ（Ｔ４）：５ｍｍの表層部(37)を切除した。また、切削の際には、冷却した支持ロール(40)(41)を用いて鋳造材（Ｓ１）を適宜支持した。

切除部(20)において表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）は、圧延部(50)において直径３０ｍｍの丸棒（Ｓ２）に圧延し、さらにコイル(52)に巻き取った。
〔実施例５〕
鋳造材料（Ｍ）として、ＪＩＳ ４０００系合金（組成：Ｓｉ：１２質量％、Ｃｕ：０．９質量％、Ｍｇ：１質量％、Ｎｉ：０．９質量％、残部Ａｌおよび不可避不純物）、固相線温度：５３２℃）を用いた。実施例と同じ鋳造ホイールを用い、回転数を２．０ｒ．ｐ．ｍとした。また、前記鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却するとともに、連続ベルト(12)の外側から冷却水を供給するものとし、図３Ｂに示す鋳造材（Ｓ１）を鋳造した。また、切除部(20)に導入される直前の鋳造材温度は４５０℃であった。

切除部(20)においては、実施例２と同じく、冷却した支持ロール(40)(41)を用いて鋳造材（Ｓ１）を支持しつつ、鋳造材（Ｓ１）の全周面において厚さ（Ｔ２）：２ｍｍの表層部(32)を切除した。

切除部(20)において表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）は、圧延部(50)において直径３０ｍｍの丸棒（Ｓ２）に圧延し、さらにコイル(52)に巻き取った。
〔比較例１〜５〕
それぞれ上述した実施例１〜５と同じ条件で連続鋳造し、表層部の切削を行うことなく、圧延部(50)において直径３０ｍｍの丸棒に圧延し、さらにコイル(52)に巻き取った。

各実施例および各比較例の圧延前の鋳造材について、表面のクラックの発生状況、表面に付着する異物、偏析層の有無と厚さを調べた。即ち、各実施例の鋳造材は表層部が切除されたものであり、各比較例の鋳造材は鋳造したままで表層部を有するものである。

さらに、圧延後の丸棒についても、引け巣等の内部欠陥やクラックの有無、その他の表面品質について観察した。これらの結果を表１に示す。

表１の結果より、鋳造材の表層部を切除することにより表面品質欠陥が除去または軽減され、品質の良い圧延材を製作できることを確認した。

本発明は、鋳造および表層部の切除を連続して行うものであり、鋳造材をそのまま利用する他、圧延等の塑性加工や切削加工に供する金属鋳造材の製造に利用できる。

本発明にかかる金属材の製造方法を実施する製造装置の構成を示す模式図である。 図１の製造装置において、回転モールド部材の断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。 切削刃の一例を模式的に示す側面図である 図４Ａの正面図である。 支持ロールの底面図である。 切削刃の他の例を模式的に示す側面図である 図５Ａの正面図である。 切削刃の他の例を模式的に示す側面図である 連続鋳造材を圧延する過程を示す断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。 鋳造材と切除部分を示す断面図である。

符号の説明

１…金属材の製造装置
10…連続鋳造部
11…鋳造ホイール（回転モールド部材）
12…連続ベルト（回転モールド部材、高温側回転モールド部材）
20…切除部
21,22,23…切削刃
31,32,33,34,35,36,37…切除部分
50…圧延部
Ｓ１…鋳造材
Ｓ２…鋳造圧延材（金属材）

Claims (14)

1. 鋳造材を連続鋳造し、続いて該鋳造材の表層部の少なくとも一部を切除することを特徴とする金属材の製造方法。
2. 表層部切除に続いて圧延する請求項１に記載の金属材の製造方法。
3. 連続鋳造は、複数の回転モールド部材を鋳造空間を囲んで対向配置し、これらの回転モールド部材を鋳出し方向に駆動することによって行われる請求項１または２のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。
4. 前記複数の回転モールド部材の温度に高低差を設けて鋳造材を連続鋳造し、この鋳造材の高温側回転モールド部材との接触面において表層部切除を行う請求項３に記載の金属材の製造方法。
5. 表層部の切除を、鋳造材温度が〔材料の固相線温度×０．３〕〜〔材料の固相線温度×０．９５〕の時に行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。
6. 表層部の切除厚さが０．５〜７ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。
7. 回転刃により表層部を切除する請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。
8. 固定刃により表層部を切除する請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。
9. 前記鋳造材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる請求項１〜８のいずれか１項に記載の金属材の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載された方法により製造されたことを特徴とする金属材。
11. 請求項１０に記載された金属材に塑性加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
12. 請求項１０に記載された金属材に切削加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
13. 連続的に鋳造材を製造する連続鋳造部と、この連続鋳造部の後段に配置され、鋳造材の鋳造に続いて該鋳造材の表層部の少なくとも一部を切削除去する切除部とを備えることを特徴とする金属材の製造装置。
14. 前記切除部の後段に配置され、鋳造材の表層部切除に続いて該鋳造材を圧延する圧延部を備える請求項１３に記載の金属材の製造装置。
    

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