JP3820010B2 - アルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延したアルミニウム箔コイルの焼鈍において、焼鈍炉の効率的な使用方法に関し、特にアルミニウム箔の厚さが薄い場合においても冷却によるしわの発生の少ないアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム箔は広い分野で使用されており、用途に応じその材質、幅、厚さなど多くの種類のものの要求がある。これらはそのほとんどが圧延後に焼鈍されたＯ材（軟質材）として市販されている。
圧延には大きく分けて、アルミニウム箔をコイル状に巻いたまま焼鈍炉において長時間加熱するコイル焼鈍法と、アルミニウム箔を高温の火焔中を通過させて焼鈍するフレーム焼鈍法があるが、通常は一挙に大量のアルミニウム箔コイルを処理できるコイル焼鈍法により処理されている。
アルミニウム箔の焼鈍は、アルミニウム材の種類、目的などにより変わるが、一般的には焼鈍温度として３００〜３５０℃、焼鈍時間が約２０〜１００時間で製品幅が広くなるほど、またコイルの巻き径が大きいほど焼鈍時間は長くなるとされている。この焼鈍は単にアルミニウム箔のアニーリングを目的とするだけでなく、圧延の際に使用した圧延油の除去も大きな目的であるので、焼鈍炉中でコイル内部にまで熱を浸透させるため、全体を均一に徐々に加熱、アニーリングすると共に、アルミニウム箔の間にある圧延油を揮発させることが必要であり、このためには長時間の焼鈍が必要となる。
【０００３】
焼鈍終了後、アルミニウム箔焼鈍コイルは、規定の焼鈍が行われた後、高温度部分（ほぼ２００℃以上の領域）では徐冷が、この領域を下回ると冷却速度を速めて冷却を行い、ほぼ１００℃を下回った時点で焼鈍炉から取り出される。炉内における冷却においてもしわの発生などを避けるために高温度領域ではプロセスコントローラーにより１０℃／時間くらいの速度で冷却するので長時間を必要とするだけでなく、炉出し時のコイル温度が１２０℃、特に１５０℃以上のように高いと、コイル温度と外気温度の差が大きくなり、冷却工程でコイル表面が急激に冷却されるため、厚さ２０μｍ以下の箔においてはコイル表面中央にしわが発生し易くなる。
このため、アルミニウム箔焼鈍コイルの冷却もしわの発生を防止するため、焼鈍炉内でゆっくりと温度を下げ、できるだけ外気温度に近ずけた後、焼鈍炉からとり出す方法、またはコイルにしわの発生を想定し、あらかじめ余尺としてアルミニウム箔を多めに巻き、冷却により発生するしわの部分を取り除く方法などが採用されている。
前者の方法では、長時間を必要とする焼鈍後のアルミニウム箔コイルの冷却を焼鈍炉内で行うため焼鈍炉の生産性が低く、特に低温になるに従い冷却速度は小さくなるので１００℃以下、あるいは１００℃前後まで冷却するための時間は、温度差が同じ１０℃であっても焼鈍温度付近の数倍の時間が必要になる。また後者の方法による時は、コイル表面から１〜３ｍｍの部分は廃棄されることになるのでアルミニウム箔の歩留が低くなり共に問題がある。
【０００４】
なおこの場合、アルミニウム箔コイルはしわの発生が少なくなるようにゆるく巻いた時はコイルの巻き崩れが出やすく、巻き状態を固くするとしわが発生しやすくなる。なおアルミニウム箔が厚い時はしわの発生が少ないが、ほぼ１０ミクロン未満の厚さになるとしわの発生が多くなる傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アルミニウム箔のコイル焼鈍法において、焼鈍コイルの炉出し温度を高くして焼鈍炉中においての放冷時間を短縮し、アルミニウム箔焼鈍コイルの焼鈍炉の占有する時間の短縮を行うこと、さらには焼鈍後の炉の冷却速度を速め、かつ高温度のコイルの取り出しを可能として焼鈍炉の効率的な使用方法を開発すると共に、厚さの薄いアルミニウム箔のコイルの時であってもしわの発生しない冷却方法を開発することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］ アルミニウム箔コイルを焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、炉温度が１００〜２５０℃になった時点でアルミニウム箔コイルを炉から取り出し、該コイルに製品幅乃至製品幅の１／３、厚さ５〜１０ｍｍの耐熱性フェルトからなる断熱材（保温材）を巻いた状態で炉外にて冷却するアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法、
［２］ アルミニウム箔コイルの焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、アルミニウム箔コイルをあらかじめ製品幅乃至製品幅の１／３の断熱材（保温材）を巻いた状態で焼鈍を行い、その状態で炉温度を１００〜２５０℃まで急速に冷却し、次いで断熱材（保温材）を巻いたまま炉から取り出し、そのままの状態で炉外にて冷却するアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法、
［３］ アルミニウム箔が純アルミニウム及びアルミニウムを主体とした合金の圧延した箔状のものである上記［１］または［２］に記載のアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法、
［４］ アルミニウム箔の厚みが２０ミクロン未満である上記［１］ないし［３］のいずれかに記載のアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法、
［５］ アルミニウム箔コイルの中央部に、製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３の断熱材（保温材）で巻いて焼鈍を行い冷却するか、または炉から取り出したアルミニウム箔コイルの中央部に、製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３を断熱材（保温材）で巻いて冷却する上記［１］ないし［４］のいずれかに記載のアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法、
［６］ アルミニウム箔コイルを焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、炉温度が１００〜２５０℃になった時点でアルミニウム箔コイルを炉から取り出し、該コイルに製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３の厚さ５〜１０ｍｍの耐熱性フェルトからなる断熱材（保温材）を巻いた状態で炉外にて冷却したアルミニウム箔焼鈍コイル、および
［７］ アルミニウム箔コイルの焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、アルミニウム箔コイルをあらかじめ製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３の断熱材（保温材）を巻いた状態で焼鈍を行い、その状態で炉温度を１００〜２５０℃まで急速に冷却し、次いで該断熱材（保温材）を巻いたまま炉から取り出し、そのままの状態で炉外にて冷却したアルミニウム箔焼鈍コイル、を開発することにより上記の目的を達成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム箔とは、通常の純アルミニウム及びアルミニウムを主体とする合金の圧延した箔状のもの、特に厚さが約２０ミクロン未満の薄いアルミニウム箔に適用する時に有効である。
本発明の第１発明及び第２発明のアルミニウム箔の焼鈍工程は、焼鈍温度及び焼鈍時間などは従来のコイル焼鈍法とまったく同じで良い。通常焼鈍温度は３００〜３５０℃、焼鈍時間２０〜１５０時間とされている。
従来の方法においては、焼鈍後冷却工程において炉内からアルミニウム箔コイルの取り出しは焼鈍炉の温度及び製品の大きさにより差があるが、通常５〜２０時間程度必要とされている。これは、アルミニウム箔焼鈍コイルの表面にしわの発生を防ぐためにやむを得ない時間とされており、焼鈍炉の生産性を低下させる大きな因子となっていた。
【０００８】
本発明の第１の発明においては、焼鈍後のアルミニウム箔コイルを、アルミニウム箔コイル表面にしわを発生させることなく、焼鈍炉の温度が１００〜２５０℃、好ましくは１５０〜２１０℃のような比較的高温度において取り出すことに成功したものである。
従来のようにこのような高温度の焼鈍コイルをそのまま外気中で冷却する時はコイル表面が急冷されしわの発生が避けられないので、焼鈍炉から取り出すとすぐにアルミニウム箔コイル表面を断熱材（保温材）で覆い、炉外において徐々に冷却されるようにすることが必要であるり、できればアルミニウム箔コイルを焼鈍炉に入れる前にあらかじめ断熱材を巻いておくこと好ましい。
断熱材（保温材）としては、アルミニウム箔コイルの大きさにもよるが、炉出し温度２５０℃前後の時に６〜４８時間で外気温になるような程度の断熱材（保温材）を用いれば良い。好ましいものとしては、例えば耐熱性フェルト（フセアス製 ＧＣ−１６００）の厚さ５〜１０ｍｍのもの、特に６ｍｍのものが好ましい。これ以外にグラスウール、アスベストなどがあるがそれぞれ一長一短があり、使用に難点がある。
【０００９】
一般に、アルミニウム箔コイルの炉出し温度を高く設定したい時は、断熱材（保温材）の保温性が高くかつ製品幅に近い断熱材（保温材）を使用することが必要となり、一方炉出し温度が低く設定する時は断熱材（保温材）の保温性が低く、製品幅より狭い（最低限、製品幅の１／３以上は必要である。）ものであってよい。
例えば炉出し温度が２００℃前後の時はアルミニウム箔コイルを断熱材（保温材）で全体を覆うことが最も好ましいが、炉出し温度が１２０〜１６０℃のような低い時には、製品幅の約１／３の断熱材（保温材）を、最もしわの発生しやすいコイルの中央部をカバーするように巻き、徐冷する。
この断熱材（保温材）の幅が、製品幅の約１／３未満である時は断熱材で覆われていない部分にしわの入ることがあり、安全のためには最低限約１／３以上の幅のある断熱材（保温材）を用いることが好ましい。
【００１０】
なお本発明の第２の発明においては、アルミニウム箔焼鈍コイルは焼鈍炉に送入する前から断熱材（保温材）で巻いておき、従来法と同様に焼鈍を行う。焼鈍が終了した時点で、従来はプロセスコントローラーにより高温領域ではゆっくりと、低温領域になった時にはこれよりは早い冷却速度で冷却を行ってきたが、本第２発明においてはあらかじめ断熱材（保温材）を巻いておくことにより、アルミニウム箔焼鈍コイルは高温領域において従来法の冷却速度の１．５〜３．０倍くらいの比較的急冷（１５〜３０℃／時間程度）の速度で冷却して行き、１００〜２５０℃になった時点で断熱材（保温材）を巻いたまま焼鈍炉から取り出しても、圧延油の除去も完全にでき、また焼きなましも十分に行われると共にしわの発生などのトラブルもなくそのまま炉外にて冷却することが可能となった。
【００１１】
【実施例】
（実施例１〜４）
箔の厚さ７ミクロン、幅１０００ｍｍ、重さ２４０ｋｇの１Ｎ３０圧延済みコイルに表１に示す所定の幅（製品幅より狭いものは中央部に巻く）の厚さ６ｍｍの断熱材を巻いた後焼鈍炉において３００℃で２０時間焼鈍した後、焼鈍炉の雰囲気温度が所定の温度になるまで冷却するのを待ち炉出しを行い、炉だし後３時間までの間の冷却速度及び翌日まで放冷した後のコイルの状況を検討した。結果を表１に示す。
【００１２】
（実施例５）
焼鈍温度を３５０℃とし、炉内の冷却速度を速め、炉出し温度を２５０℃としたほかは実施例４と同様に行った。結果を表１に示す。
（実施例６）
焼鈍時に断熱材を巻かないで焼鈍を行い、炉出し後に断熱材を巻くこと以外は実施例４と同様に行った。結果を表１に示す。
【００１３】
（比較例１〜４）
あらかじめ断熱材を巻かないで焼鈍を行い、所定の温度になった時点で炉出しを行いそのまま放冷した以外は実施例と同様にして焼鈍冷却を行った。結果を表１に示す。
（比較例５）
焼鈍温度を３５０℃とした以外は実施例４と同様に、製品幅の断熱材をアルミニウム箔焼鈍コイルに巻いて焼鈍を行った後、焼鈍後炉内での冷却を行わずにただちに炉出しを行い冷却を行った。結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
【発明の効果】
本発明は、焼鈍炉を使用するコイル焼鈍法において、第１の発明においてはアルミニウム箔コイルの炉出し温度を１００〜２５０℃に高めることにより、焼鈍炉中での冷却工程を大幅に短縮し、炉外においての冷却には断熱材（保温材）を使用し、取り出した高温度のアルミニウム箔コイルの表面をカバーすることにより焼鈍炉の効率的な使用方法を確立できた。
また第２の発明においては、アルミニウム箔焼鈍コイルをあらかじめ断熱材（保温材）で巻いてから焼鈍を行い、冷却においては従来の冷却速度より速い速度での冷却を行うと共に、従来より温度が１００〜２５０℃のような高温度の状態で断熱材（保温材）を巻いたまま取り出し、その状態で冷却する時は焼鈍が十分に可能となるだけでなくしわの発生のない冷却が可能となった。
特に本発明のいずれの方法によっても、比較的しわの発生しやすい２０ミクロン以下のアルミニウム箔コイルの焼鈍においてしわの発生を防止し、焼鈍炉中での冷却時間を大幅に短縮でき、焼鈍炉の効率的な使用が可能となった。

Claims (7)

1. アルミニウム箔コイルを焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、炉温度が１００〜２５０℃になった時点でアルミニウム箔コイルを炉から取り出し、該コイルに製品幅乃至製品幅の１／３、厚さ５〜１０ｍｍの耐熱性フェルトからなる断熱材（保温材）を巻いた状態で炉外にて冷却するアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法。
2. アルミニウム箔コイルの焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、アルミニウム箔コイルをあらかじめ製品幅乃至製品幅の１／３の断熱材（保温材）を巻いた状態で焼鈍を行い、その状態で炉温度を１００〜２５０℃まで急速に冷却し、次いで断熱材（保温材）を巻いたまま炉から取り出し、そのままの状態で炉外にて冷却するアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法。
3. アルミニウム箔が純アルミニウム及びアルミニウムを主体とした合金の圧延した箔状のものである請求項１または２に記載のアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法。
4. アルミニウム箔の厚みが２０ミクロン未満である請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法。
5. アルミニウム箔コイルの中央部に、製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３の断熱材（保温材）で巻いて焼鈍を行い冷却するか、または炉から取り出したアルミニウム箔コイルの中央部に、製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３を断熱材（保温材）で巻いて冷却する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアルミニウム箔焼鈍コイルの冷却方法。
6. アルミニウム箔コイルを焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、炉温度が１００〜２５０℃になった時点でアルミニウム箔コイルを炉から取り出し、該コイルに製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３の厚さ５〜１０ｍｍの耐熱性フェルトからなる断熱材（保温材）を巻いた状態で炉外にて冷却したアルミニウム箔焼鈍コイル。
7. アルミニウム箔コイルの焼鈍温度に保持した後の冷却工程において、アルミニウム箔コイルをあらかじめ製品幅乃至製品幅の少なくとも１／３の断熱材（保温材）を巻いた状態で焼鈍を行い、その状態で炉温度を１００〜２５０℃まで急速に冷却し、次いで該断熱材（保温材）を巻いたまま炉から取り出し、そのままの状態で炉外にて冷却したアルミニウム箔焼鈍コイル。