JP2017177142A - アルミニウム合金材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上を図ることができるアルミニウム合金材の製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム合金鋳塊（アルミニウム合金材）１の製造方法は、第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０に粉末状断熱材が付着した状態、かつ、第１ロール２１及び第２ロール２２を定常状態よりも低速で回転させた状態で、鋳造を開始する。鋳造開始後、第１ロール２１の第１最遠位置Ｂ１の表面温度Ｔ１が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に第１ロール２１の冷却を開始し、第２ロール２２の第２最遠位置Ｂ２の表面温度Ｔ２が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に第２ロール２２の冷却を開始する。第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却開始から定常状態まで、第１ロール２１の表面温度Ｔ１及び第２ロール２２の表面温度Ｔ２が１００℃未満とならないように第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム合金材の製造方法に関する。

従来、アルミニウム合金材の製造方法として、一対のロールを用いた双ロール式連続鋳造法が知られている。双ロール式連続鋳造法では、例えば、水冷可能な一対のロール間へ溶湯を供給する事前準備として、一対のロールの鋳造方向側に溶湯が漏れないように、一対のロール間にダミー部材を配置する。そして、一対のロールを定常状態よりも低速で回転させた状態で、一対のロール間への溶湯の供給を開始する（いわゆるハードスタート）。ここで、定常状態とは、要求される製品の品質、特性等を確保した上で、生産性が高く、製造条件が安定した状態を示す。

溶湯を一対のロール間に供給すると、溶湯が一対のロールによって冷却され、溶湯の凝固が開始される。一対のロール間に供給された溶湯の凝固が完了すると、一対のロールの回転に合わせてアルミニウム合金材（鋳造板）が一対のロールの鋳造方向側（溶湯供給側とは反対側）に現れる。その後、溶湯の供給を継続し、供給する溶湯の温度を低下させたり、一対のロールの周速度（回転速度）を高速化させたりして、製造条件を最適な範囲に徐々に合わせて行き、定常状態に移行する。これにより、アルミニウム合金材を連続的に鋳造する。

ところで、一対のロール間に供給され、一対のロールによって急激に冷却される溶湯は、一対のロールとの接触が均一でない場合がある。この場合、一対のロールの幅方向において、溶湯の凝固部と未凝固部とが生じる。溶湯の凝固部分は、一対のロールの回転によって一対のロール間から排出されると同時にダミー部材を押し出す。このとき、一対のロール間からダミー部材が押し出されることにより、一対のロールとダミー部材との間に隙間が形成され、溶湯の未凝固部から溶湯の漏れ（いわゆる湯漏れ）が生じ、生産性の低下を招いてしまう。

また、溶湯の一対のロールからの抜熱が大きすぎると、一対のロールによる溶湯の最適な冷却がなされず、一対のロール間に供給された溶湯がすぐに凝固してしまう。そのため、連続鋳造が困難となり、生産性の低下を招いてしまう。一方で、溶湯がロールを構成する素材に直接接触すると、凝固した溶湯の固着（いわゆる焼き付き）が生じる。そのため、連続鋳造が困難となり、生産性の低下を招いてしまう。

このようなことから、アルミニウム合金材の生産性の向上を図るため、溶湯の供給前後における一対のロールの表面温度、溶湯に接触する一対のロールの表面状態等について検討がなされている。例えば、特許文献１には、加熱ヒータ、燃料ガス等によって外部から一対のロールの表面を加熱する方法が開示されている。また、特許文献２には、一対のロールを冷却するための冷却媒体として温水を用いる方法が開示されている。また、特許文献３、４には、一対のロールの表面に耐熱被覆剤（離型剤）である黒鉛溶液を塗布し、一対のロールの表面における焼き付きを抑制する方法が開示されている。また、特許文献５には、炭素質ガスを燃焼させることによって一対のロールの表面に煤を塗布し、一対のロールの表面における焼き付きを抑制する方法が記載されている。

特開平５−２４５５９４号公報 特開昭６３−２６０６５３号公報 特表２００４−５３２１２７号公報 特表平９−５０７４３３号公報 特表平１１−５０７５９５号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された方法では、大掛かりな設備が必要となり、また鋳造開始作業ごとのエネルギーコストが高い。そのため、生産性の向上を容易に図ることができない。

また、特許文献３、４に開示された方法では、主成分として黒鉛粒子を含有する黒鉛溶液をスプレーノズルによって一対のロールの表面に微細噴霧する。鋳造開始後の製造条件が安定した定常状態においては、溶湯からの入熱によって一対のロールの表面温度が高くなる。そのため、黒鉛溶液を噴霧した直後に液滴中の水が蒸発することにより、黒鉛粒子が一対のロールの表面に容易かつ均一に付着する。ところが、鋳造開始時点ではロールの表面温度が低いため、一対のロールの表面に黒鉛粒子を容易かつ均一に付着させることが困難となり、焼き付きの抑制及び生産性の向上を十分に図ることができない。

また、特許文献５に開示された方法では、一対のロールに炎を直接接触させるため、局所的な断熱材濃化部及び高温部が生じ、一対のロールの表面における断熱材の付着量が安定せず、一対のロールの表面温度も不均一となる。これにより、焼き付きの抑制及び生産性の向上を十分に図ることができない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、生産性の向上を図ることができるアルミニウム合金材の製造方法を提供する。

本発明の一の態様は、所定の間隔を設けて対向配置された第１ロール及び第２ロールを用いて、アルミニウム合金材を連続的に鋳造するアルミニウム合金材の製造方法であって、第１ロールの表面及び第２ロールの表面に粉末状断熱材が付着した状態、かつ、第１ロール及び第２ロールを定常状態よりも低速で回転させた状態で、アルミニウム合金からなる溶湯を第１ロールと第２ロールとの間に供給してアルミニウム合金材の鋳造を開始する。アルミニウム合金材の鋳造を開始した後、第１ロールの表面において、第２ロールとの最小間隔位置から最も遠い位置である第１最遠位置の表面温度Ｔ_１が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、第１ロールの冷却を開始し、アルミニウム合金材の鋳造を開始した後、第２ロールの表面において、第１ロールとの最小間隔位置から最も遠い位置である第２最遠位置の表面温度Ｔ_２が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、第２ロールの冷却を開始する。そして、少なくとも第１ロールの冷却を開始してから定常状態まで、第１ロールの表面温度Ｔ_１が１００℃未満とならないように、第１ロールの冷却を制御し、少なくとも第２ロールの冷却を開始してから定常状態まで、第２ロールの表面温度Ｔ_２が１００℃未満とならないように、第２ロールの冷却を制御する。

上記アルミニウム合金材の製造方法では、鋳造開始時における溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量を制御する。具体的には、第１ロールの表面及び第２ロールの表面に粉末状断熱材が付着した状態、かつ、第１ロール及び第２ロールを定常状態よりも低速で回転させた状態で、アルミニウム合金材の鋳造を開始する。

そのため、粉末状断熱材によって溶湯と第１ロール及び第２ロールとの濡れ性が低下し、溶湯と第１ロール及び第２ロールとの間の熱伝達が低減され、鋳造開始時における溶湯の第１ロール及び第２ロールからの急激かつ部分的な抜熱を抑制できる。すなわち、粉末状断熱材による溶湯の冷却緩和効果が得られる。これにより、鋳造開始時における焼き付き、湯漏れ等の発生を抑制でき、生産性を向上させることができる。

また、上記アルミニウム合金材の製造方法では、鋳造開始後（例えば鋳造開始から定常状態まで）の抜熱量の変化率を制御する。具体的には、鋳造開始後、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、第１ロール及び第２ロールの冷却をそれぞれ開始する。さらに、少なくとも冷却開始から定常状態まで、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２が１００℃未満とならないように、第１ロール及び第２ロールの冷却をそれぞれ制御する。

そのため、鋳造開始後における溶湯の第１ロール及び第２ロールからの急激かつ部分的な抜熱を抑制できると共に、鋳造開始後における溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量の変化率を緩やかにすることができる。これにより、安定した連続鋳造が可能となり、生産性を向上させることができる。また、鋳造開始から定常状態までに必要な時間を短縮できる。すなわち、製品規格から外れる非定常部が短くなり、製品歩留りが高くなる。

上記アルミニウム合金材の製造方法において、アルミニウム合金材の鋳造開始時に、第１ロールの表面及び第２ロールの表面における粉末状断熱材の平均付着量が０．１〜１００ｍｇ／ｃｍ^２であってもよい。

また、第１ロールの表面及び第２ロールの表面における表面粗度Ｒａが０．１〜２．０μｍであってもよい。
また、粉末状断熱材は、少なくとも珪酸塩鉱物を含有していてもよい。

双ロール式連続鋳造装置の構成を示す説明図である。 図２（Ａ）は鋳造開始前の状態を示す説明図であり、図２（Ｂ）は溶湯を供給して鋳造を開始した状態を示す説明図であり、図２（Ｃ）は鋳造されたアルミニウム合金鋳塊がダミー部材と共に押し出された状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

＜アルミニウム合金材の製造方法＞
上記アルミニウム合金材の製造方法は、所定の間隔を設けて対向配置された第１ロール及び第２ロールを用いて、アルミニウム合金材を連続的に鋳造する。すなわち、第１ロールと第２ロールとの間にアルミニウム合金からなる溶湯を供給し、第１ロール及び第２ロールを回転させながらアルミニウム合金材を連続的に鋳造する双ロール式連続鋳造法に用いられる。また、アルミニウム合金の合金系は特に限定されず、各種のアルミニウム合金を用いることができる。

＜鋳造開始条件＞
上記アルミニウム合金材の製造方法では、上述したとおり、第１ロールの表面及び第２ロールの表面に粉末状断熱材が付着した状態、かつ、第１ロール及び第２ロールを定常状態よりも低速で回転させた状態で、アルミニウム合金からなる溶湯を第１ロールと第２ロールとの間に供給してアルミニウム合金材の鋳造を開始する。ここで、定常状態とは、鋳造するアルミニウム合金材の品質、特性等を確保した上で、生産性が高く、製造条件が安定した状態を示す。

上記粉末状断熱材としては、例えば、タルク、ゼオライト等の珪酸塩鉱物、ボロンナイトライド等の窒化物、アルミナ、シリカ等の金属酸化物等を用いることができる。粉末状断熱材としては、断熱性、可視性等の観点から、タルクを用いることが好ましい。

上記粉末状断熱材のサイズとしては、第１ロールの表面及び第２ロールの表面への付着性の観点から、例えば、平均粒子径が５．０〜５０μｍであることが好ましい。粉末状断熱材の平均粒子径が５．０μｍ未満の場合には、粉末状断熱材の材料コストが高くなるおそれがある。一方、粉末状断熱材の平均粒子径が５０μｍを超える場合には、粉末状断熱材が第１ロールの表面及び第２ロールの表面において堆積すると、塊となって滑り落ちるため、第１ロールの表面及び第２ロールの表面への粉末状断熱材の付着性が低下するおそれがある。

上記粉末状断熱材を第１ロールの表面及び第２ロールの表面に付着させる方法としては、第１ロール及び第２ロールを回転させた状態で、第１ロールの表面及び第２ロールの表面に、粉末状断熱材を圧縮空気により吹き付ける方法を用いることが好ましい。この場合には、第１ロールの表面及び第２ロールの表面に、粉末状断熱材を均一に付着させることができ、上述した粉末状断熱材による溶湯の冷却緩和効果をさらに向上させることができる。なお、粉末状断熱材の付着方法としては、上記以外の方法を用いてもよい。

また、アルミニウム合金材の鋳造開始時に、第１ロールの表面及び第２ロールの表面における粉末状断熱材の平均付着量が０．１〜１００ｍｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。この場合には、上述した粉末状断熱材による溶湯の冷却緩和効果を十分に得ることができる。

アルミニウム合金材の鋳造開始時に、第１ロールの表面及び第２ロールの表面の少なくとも一方における粉末状断熱材の平均付着量が０．１ｍｇ／ｃｍ^２未満の場合には、上述した粉末状断熱材による溶湯の冷却緩和効果が十分に得られないおそれがある。一方、アルミニウム合金材の鋳造開始時に、第１ロールの表面及び第２ロールの表面の少なくとも一方における粉末状断熱材の平均付着量が１００ｍｇ／ｃｍ^２を超える場合には、上述した粉末状断熱材による溶湯の冷却緩和効果のさらなる向上を見込めず、製造コストの観点から不利となるおそれがある。

また、第１ロールの表面及び第２ロールの表面における表面粗度Ｒａが０．１〜２．０μｍであることが好ましい。この場合には、第１ロールの表面及び第２ロールの表面への粉末状断熱材の付着性を高めることができる。

第１ロールの表面及び第２ロールの表面の少なくとも一方における表面粗度Ｒａが０．１μｍ未満の場合には、第１ロールの表面及び第２ロールの表面の少なくとも一方において粉末状断熱材が滑ってしまい、粉末状断熱材を付着させることが困難となるおそれがある。一方、第１ロールの表面及び第２ロールの表面の少なくとも一方における表面粗度Ｒａが２．０μｍを超える場合には、第１ロール及び第２ロールによって鋳造されるアルミニウム合金材の表面性状が悪化するおそれがある。

なお、アルミニウム合金材の鋳造開始から定常状態まで（以下、鋳造初期という）は、第１ロールの表面及び第２ロールの表面に付着させる断熱材として、上述した粉末断熱材による溶湯の冷却緩和効果を十分に得るために粉末状断熱材を用いることが好ましい。一方、製造条件が安定した定常状態においては、粉末状断熱材以外の断熱材を用いてもよい。生産性及び付着性の観点から、主成分として黒鉛粒子を含有する黒鉛溶液を用いることが好ましい。

また、定常状態において断熱材の種類を切り替える場合には、鋳造初期に用いた粉末状断熱材を除去する必要がある。粉末状断熱材は、鋳造開始後、アルミニウム合金材に付着しながら、第１ロールの表面及び第２ロールの表面から自然と除去されていくが、ブロア、ブラシ等を用いることによって、より短時間で除去することができる。これにより、断熱材の種類の切り替えを迅速に行い、生産性を向上させることができる。

ここで、鋳造開始時における第１ロール及び第２ロールの周速度（回転速度）は、定常状態における第１ロール及び第２ロールの周速度よりも低速とするが、溶湯のアルミニウム合金組成、溶湯温度等に応じて適宜調整すればよい。第１ロール及び第２ロールの外径が例えば４００〜１２００ｍｍである場合、鋳造開始時における第１ロール及び第２ロールの周速度は、０．４０〜０．８０ｍ／分が適当である。

＜冷却開始条件＞
上記アルミニウム合金材の製造方法では、上述したとおり、アルミニウム合金材の鋳造を開始した後、第１ロールの表面において、第２ロールとの最小間隔位置から最も遠い位置である第１最遠位置の表面温度Ｔ_１が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、第１ロールの冷却を開始する。また、アルミニウム合金材の鋳造を開始した後、第２ロールの表面において、第１ロールとの最小間隔位置から最も遠い位置である第２最遠位置の表面温度Ｔ_２が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、第２ロールの冷却を開始する。

第１ロールの冷却開始時における第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの冷却開始時における第２ロールの上記表面温度Ｔ_２の少なくとも一方が１００℃未満の場合には、鋳造開始後における溶湯の第１ロール及び第２ロールの少なくとも一方からの抜熱量の変化率が大きくなり、かつ部分的な抜熱により部分的に凝固部と未凝固部とが発生し、湯漏れが生じる。

第１ロールの冷却開始時における第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの冷却開始時における第２ロールの上記表面温度Ｔ_２の少なくとも一方が３００℃を超える場合には、焼き付きが生じて連続鋳造が困難となったり、溶湯の凝固不足によって湯漏れが生じたりする。

第１ロール及び第２ロールの冷却方法としては、第１ロールの表面及び第２ロールの表面を直接又は間接的に冷却することができれば、どのような冷却方法を用いてもよい。例えば、冷却水等の冷却媒体による冷却方法等、従来公知の各種冷却方法を用いることができる。ただし、冷却水等の冷却媒体を用いる場合には、第１ロールの表面及び第２ロールの表面ではなく、溶湯と接触しないように、例えば、第１ロールの内部及び第２ロールの内部からの冷却が好ましい。

＜冷却制御条件＞
上記アルミニウム合金材の製造方法では、上述したとおり、少なくとも第１ロールの冷却を開始してから定常状態まで、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１が１００℃未満とならないように、第１ロールの冷却を制御する。また、少なくとも第２ロールの冷却を開始してから定常状態まで、第２ロールの上記表面温度Ｔ_２が１００℃未満とならないように、第２ロールの冷却を制御する。

少なくとも第１ロール及び第２ロールの冷却開始から定常状態までにおいて、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２の少なくとも一方が１００℃未満となる場合には、冷却開始から定常状態までにおける溶湯の第１ロール及び第２ロールの少なくとも一方からの抜熱量の変化率が大きくなるため、鋳造されたアルミニウム合金材に割れが発生し、定常状態が得られない。

少なくとも第１ロール及び第２ロールの冷却開始から定常状態までにおいて、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２の少なくとも一方が高くなりすぎると、焼き付きが生じて連続鋳造が困難となったり、溶湯の凝固不足によって湯漏れが生じたりするおそれがある。これらの問題の発生を抑制するため、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２が１００℃以上３００℃以下となるように、第１ロール及び第２ロールの冷却をそれぞれ制御することが好ましい。

第１ロール及び第２ロールの冷却制御方法としては、第１ロール及び第２ロールの冷却を制御することができれば、どのような冷却制御方法を用いてもよい。例えば、制御装置による冷却制御方法等、従来公知の各種冷却制御方法を用いることができる。

＜その他＞
上記アルミニウム合金材の製造方法は、上述したとおり、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２を制御することにより、焼き付き、湯漏れ等の発生を抑制でき、生産性を向上させることができる。一方で、第１ロール及び第２ロールの外径が大きくなるにしたがって、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１及び第２ロールの上記表面温度Ｔ_２の制御の難易度が向上する。よって、第１ロールの外径及び第２ロールの外径は、４００〜１２００ｍｍであることが好ましい。

第１ロールの外径及び第２ロールの外径は同じであってもよいし、異なっていてもよい。ここで、第１ロールの外径及び第２ロールの外径が同じ（同径）とは、外径の値が大きい方を基準として外径差が１０％以下の場合を含む。

また、第１ロールの外径及び第２ロールの外径が同じ場合、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１と第２ロールの上記表面温度Ｔ_２とは同じような温度変化（温度推移）を示す。したがって、例えば、上記鋳造開始条件において、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１が１００℃以上の温度に到達した時に、第２ロールの上記表面温度Ｔ_２も１００℃以上の温度に到達したとして、第１ロールの冷却を開始すると共に第２ロールの冷却を開始してもよい。また、上記冷却制御条件において、第１ロールの上記表面温度Ｔ_１が１００℃未満とならないように、第１ロールの冷却を制御すると共に、第２ロールの上記表面温度Ｔ_２が１００℃未満とならないように、第１ロールと同様の冷却制御を第２ロールについても行うようにしてもよい。

以下、本発明の実施例を比較例と対比しながら説明し、本発明の効果を実証する。以下に示す実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明は何らこれらに限定されるものではない。

ここでは、一対のロールを備えた横型の双ロール式連続鋳造装置を用いて、表１に示す製造条件で、厚さ６ｍｍ、幅３００ｍｍの板状のアルミニウム合金鋳塊（アルミニウム合金材）を水平方向に連続的に鋳造し、各試料（実施例１〜１３、比較例１〜６）について評価を行った。なお、アルミニウム合金としては、３０００系アルミニウム合金の１つである３００３合金を用いた。

＜双ロール式連続鋳造装置の構成＞
図１に示すように、双ロール式連続鋳造装置２は、アルミニウム合金鋳塊１を鋳造するための第１ロール２１及び第２ロール２２を備えている。第１ロール２１及び第２ロール２２は、円柱状に形成されている。第１ロール２１の外径Ｒ_１及び第２ロール２２の外径Ｒ_２は同じであり、共に４８５ｍｍである。第１ロール２１及び第２ロール２２は、所定の間隔を設けて対向配置されている。第１ロール２１の表面（外周面）２１０と第２ロール２２の表面（外周面）２２０との最小間隔であるロールギャップｔ（後述する第１最小間隔位置Ａ_１と第２最小間隔位置Ａ_２との間の距離）は６ｍｍである。

第１ロール２１の内部及び第２ロールの内部には、それぞれ冷却水を流通させる流路（図示略）が設けられている。各流路に流通させる冷却水の量を調整することにより、第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却（具体的には、第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０の温度）を制御することができる。

双ロール式連続鋳造装置２は、溶解したアルミニウム合金からなる溶湯１０を保持するタンディッシュ２３を備えている。タンディッシュ２３には、溶湯１０を第１ロール２１と第２ロール２２との間に供給するためのチップ２４が設けられている。チップ２４は、第１ロール２１と第２ロール２２に対して、溶湯１０の供給側に配置されている。チップ２４の先端は、第１ロール２１と第２ロール２２との間に向かって開口している。

＜アルミニウム合金鋳塊の鋳造＞
図２（Ａ）に示すように、第１ロール２１及び第２ロール２２に対して、第１ロール２１及び第２ロール２２の幅方向に沿って線接触するように、平板状のダミー部材２５を配置した。ダミー部材２５は、第１ロール２１と第２ロール２２に対して、鋳造方向Ｘ側（溶湯１０の供給側とは反対側）に配置した。これにより、第１ロール２１、第２ロール２２、チップ２４、ダミー部材２５によって囲まれた溶湯供給領域３０を形成した。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、溶解したアルミニウム合金からなる溶湯１０を溶湯温度７４０℃の状態でタンディッシュ２３に移した。そして、タンディッシュ２３に保持された溶湯１０を溶湯温度７４０℃に維持した状態でチップ２４から溶湯供給領域３０に供給（注湯）し、アルミニウム合金鋳塊１の鋳造を開始した。

「鋳造開始条件」は表１に示すとおりである。
鋳造開始条件の「溶湯温度」は、タンディッシュ２３からチップ２４を介して溶湯供給領域３０に供給する溶湯１０の温度である。

鋳造開始条件の「ロール周速度」は、第１ロール２１及び第２ロール２２の周速度（回転速度）であり、どちらも同じ周速度となるように制御した。
鋳造開始条件の「ロール表面温度」は、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロール２２の表面温度Ｔ_２あり、どちらも同じ値に設定した。

なお、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１は、第１ロール２１の表面２１０において、第２ロール２２との最小間隔位置である第１最小間隔位置Ａ_１（図１）から最も遠い位置である第１最遠位置Ｂ_１（図１）の表面温度である。第１最小間隔位置Ａ_１と第１最遠位置Ｂ_１とは、第１ロール２１の表面２１０において径方向に対向する位置である。第２ロールの表面温度Ｔ_２は、第２ロール２２の表面２２０において、第１ロール２１との最小間隔位置である第２最小間隔位置Ａ_２（図１）から最も遠い位置である第２最遠位置Ｂ_２（図１）の表面温度である。第２最小間隔位置Ａ_２と第２最遠位置Ｂ_２とは、第２ロール２２の表面２２０において径方向に対向する位置である。

第１ロール２１の表面温度Ｔ_１は、第１ロール２１の幅方向中央部の表面温度を非接触式の温度センサにより連続的に測定した。第２ロールの表面温度Ｔ_２は、第１ロール２１と第２ロール２２とが同径であるため、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１の測定値をそのまま第２ロール２２の表面温度Ｔ２として用いた。

鋳造開始条件の「ロール表面粗度」は、第１ロール２１の表面２１０の表面粗度Ｒａ及び第２ロール２２の表面２２０の表面粗度Ｒａであり、どちらも同じ値となるように調整した。第１ロール２１の表面２１０の表面粗度Ｒａ及び第２ロール２２の表面２２０の表面粗度Ｒａは、非接触式の表面粗さ計により測定した。

鋳造開始条件の「断熱材の種類」は、第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０に付着させる断熱材の種類である。実施例１、３〜１３、比較例３〜６では、平均粒子径が４５μｍである球形状又は円盤状のタルク粉末（粉末状断熱材）を散粉器により吹き付けて付着させた。実施例２では、平均粒子径が４５μｍである球形状又は円盤状の黒鉛粉末（粉末状断熱材）を散粉器により吹き付けて付着させた。比較例２では、平均粒子径が４５μｍである球形状又は円盤状の黒鉛粉末を含有する黒鉛溶液を噴霧器により噴き付けて付着させた。なお、比較例１では、第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０に断熱材を付着させなかった。

鋳造開始条件の「断熱材付着量」は、第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０への断熱材の単位面積当たりの付着量であり、どちらも同じ値となるように調整した。断熱材付着量は、散粉器の噴出ノズル口から第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０までの総噴き付け量と第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０への付着量とを予め算出しておき、噴き付け前後の断熱材の減少量から算出した。

次いで、図２（Ｃ）に示すように、溶湯供給領域３０に供給された溶湯１０は、第１ロール２１及び第２ロール２２によって冷却され、ダミー部材２５と共にアルミニウム合金鋳塊１として第１ロール２１及び第２ロール２２によって鋳造方向Ｘに押し出される。これにより、アルミニウム合金鋳塊１を連続的に鋳造した。

ここで、アルミニウム合金鋳塊１の鋳造を開始した後、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１が所定の温度に到達した時に、第２ロール２２の表面温度Ｔ_２も所定の温度に到達したとして、第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却を開始した。すなわち、第１ロール２１内部の流路及び第２ロール２２内部の流路にそれぞれ冷却水を流し始めた。

また、冷却開始から定常状態までは、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１が所定の温度近傍となるように、第１ロール２１内部の流路に流す冷却水の量を制御した。また、第２ロール２２の表面温度Ｔ_２が所定の温度近傍となるように、第２ロール２２内部の流路に流す冷却水の量を第１ロール２１と同様に制御した。なお、比較例１、２では、第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却を行わなかった。

「冷却開始条件」は表１に示すとおりである。
冷却開始条件の「ロール表面温度」は、冷却開始時（冷却水を流し始める時）の第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロールの表面温度Ｔ_２であり、どちらも同じ値に設定した。

冷却開始から定常状態までの「冷却制御条件」は表１に示すとおりである。
冷却制御条件の「ロール表面温度」は、冷却開始から定常状態までにおける、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロール２２の表面温度Ｔ_２の設定温度であり、どちらも同じ値に設定した。冷却開始から定常状態までは、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロール２２の表面温度Ｔ_２が設定温度近傍となるように、第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却を制御した。

次いで、鋳造開始から所定時間経過後、タンディッシュ２３内の溶湯１０の溶湯温度を所定の温度、第１ロール２１及び第２ロール２２の周速度を所定の周速度（ここでは０．７５ｍ／分に設定）とし、定常状態に移行した。

定常状態における「定常条件」は表１に示すとおりである。
定常条件の「溶湯温度」は、タンディッシュ２３からチップ２４を介して供給する溶湯１０の温度である。

定常条件の「ロール周速度」は、第１ロール２１及び第２ロール２２の周速度（回転速度）であり、どちらも同じ周速度となるように制御した。
定常条件の「ロール表面温度」は、定常状態における、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロールの表面温度Ｔ_２の設定温度であり、どちらも同じ値に設定した。定常状態では、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロール２２の表面温度Ｔ_２が設定温度近傍となるように、第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却を制御した。

＜評価方法＞
鋳造されたアルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態を目視にて観察した。アルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態の評価は、アルミニウム合金鋳塊の先端部の表面性状が良好、つまりアルミニウム合金鋳塊の先端部の表面に未凝固部、割れ、湯漏れ等の発生が確認されなかった場合には合格「○」、アルミニウム合金鋳塊の先端部の表面に未凝固部、割れ、湯漏れ等の発生が確認された場合には不合格「×」とした。また、製造条件によって溶湯の供給が阻害されたり、湯漏れが発生したりした場合にも不合格「×」とした。

さらに、アルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態の評価において、表面性状が良好であり、合格「○」であったものについては、鋳造開始から定常状態までの所要時間を計測した。鋳造開始から定常状態までの所要時間については、特に好ましい範囲があるわけではないが、短いほど生産性は高い。

表１に、実施例１〜１４及び比較例１〜７の評価結果を示す。
実施例１〜１４は、アルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態の評価結果がすべて合格「○」であり、品質の高いアルミニウム合金鋳塊を生産性良く鋳造することができた。

比較例１は、鋳造開始時の第１ロールの表面及び第２ロールの表面に断熱材が付着されていないため、溶湯供給領域に溶湯が充満せず、第１ロール及び第２ロールからの急激かつ部分的な抜熱により、鋳造開始直後に湯漏れが発生した。

比較例２は、鋳造開始前の断熱材に粉末状断熱材でなく、断熱性の低い黒鉛溶液を用いたため、第１ロールの表面及び第２ロールの表面の断熱が不均一となり、部分的な凝固が開始されて、溶湯供給領域に溶湯が充満せず、第１ロール及び第２ロールからの急激かつ部分的な抜熱により、鋳造開始直後に湯漏れが発生した。

比較例３は、湯漏れが発生することなく鋳造を開始できたが、冷却開始時（冷却水を流し始めた時）の第１ロールの表面温度Ｔ_１及び第２ロールの表面温度Ｔ_２が低かったため、鋳造開始時から定常状態までにおける、第１ロール及び第２ロールからの抜熱量が急激に変化し、定常状態を得られなかった。

比較例４は、湯漏れが発生することなく鋳造を開始できたが、冷却開始時（冷却水を流し始めた時）の第１ロールの表面温度Ｔ_１及び第２ロールの表面温度Ｔ_２が高かったため、鋳造開始後に第１ロール及び第２ロールに焼き付きが生じ、定常状態を得られなかった。

比較例５は、湯漏れが発生することなく鋳造を開始できたが、冷却開始時（冷却水を流し始めた時）の第１ロールの表面温度Ｔ_１及び第２ロールの表面温度Ｔ_２が極めて高かったため、鋳造開始後に溶湯が凝固せず、湯漏れが発生した。

比較例６は、鋳造開始時の第１ロール及び第２ロールの周速度が定常状態の設定周速度（０．７５ｍ／分）に比べて速すぎたため、溶湯が凝固せず、鋳造開始直後に湯漏れが発生した。

比較例７は、湯漏れが発生することなく鋳造を開始できたが、冷却開始から定常状態までにおける、第１ロール２１の表面温度Ｔ_１及び第２ロール２２の表面温度Ｔ_２の設定温度が低かったため、第１ロール及び第２ロールからの急激かつ部分的な抜熱により、冷却開始直後に湯漏れが発生した。

１…アルミニウム合金鋳塊（アルミニウム合金材）、１０…溶湯、２１…第１ロール、２２…第２ロール、２１０…表面（第１ロールの表面）、２２０…表面（第２ロールの表面）、Ａ_１…第１最小間隔位置（最小間隔位置）、Ａ_２…第２最小間隔位置（最小間隔位置）、Ｂ_１…第１最遠位置、Ｂ_２…第２最遠位置

Claims (4)

1. 所定の間隔を設けて対向配置された第１ロール及び第２ロールを用いて、アルミニウム合金材を連続的に鋳造するアルミニウム合金材の製造方法であって、
   前記第１ロールの表面及び前記第２ロールの表面に粉末状断熱材が付着した状態、かつ、前記第１ロール及び前記第２ロールを定常状態よりも低速で回転させた状態で、アルミニウム合金からなる溶湯を前記第１ロールと前記第２ロールとの間に供給して前記アルミニウム合金材の鋳造を開始し、
   前記アルミニウム合金材の鋳造を開始した後、前記第１ロールの表面において、前記第２ロールとの最小間隔位置から最も遠い位置である第１最遠位置の表面温度Ｔ_１が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、前記第１ロールの冷却を開始し、
   前記アルミニウム合金材の鋳造を開始した後、前記第２ロールの表面において、前記第１ロールとの最小間隔位置から最も遠い位置である第２最遠位置の表面温度Ｔ_２が１００℃以上３００℃以下の温度に到達した時に、前記第２ロールの冷却を開始し、
   少なくとも前記第１ロールの冷却を開始してから定常状態まで、前記第１ロールの前記表面温度Ｔ_１が１００℃未満とならないように、前記第１ロールの冷却を制御し、
   少なくとも前記第２ロールの冷却を開始してから定常状態まで、前記第２ロールの前記表面温度Ｔ_２が１００℃未満とならないように、前記第２ロールの冷却を制御する、アルミニウム合金材の製造方法。
2. 前記アルミニウム合金材の鋳造開始時に、前記第１ロールの表面及び前記第２ロールの表面における前記粉末状断熱材の平均付着量が０．１〜１００ｍｇ／ｃｍ^２である、請求項１に記載のアルミニウム合金材の製造方法。
3. 前記第１ロールの表面及び前記第２ロールの表面における表面粗度Ｒａが０．１〜２．０μｍである、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金材の製造方法。
4. 前記粉末状断熱材は、少なくとも珪酸塩鉱物を含有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材の製造方法。

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