JP5212894B2 - Continuous casting and rolling apparatus and metal member manufacturing method - Google Patents

Continuous casting and rolling apparatus and metal member manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、軽金属または軽金属合金の連続鋳造圧延装置及びこの連続鋳造圧延装置を用いた金属部材の製造方法に関し、特に、金属部材の金属組織改善に関するものである。   The present invention relates to a light metal or light metal alloy continuous casting and rolling apparatus and a method for producing a metal member using the continuous casting and rolling apparatus, and particularly to improvement of the metal structure of the metal member.

従来、アルミニウムの板材の製造方法として、DC(Direct Chill)法が良く知られている。これは、図14に示すように、アルミニウムの原料を溶解することから始まり、スラブ鋳造、均質化処理、面削、加熱、熱間圧延、冷間圧延の各工程を経て、アルミニウムの板材を得るものである。一方、アルミニウムの原料を溶解した溶湯から直接アルミニウム板材を製造する連続鋳造圧延(CC:Continuous Casting)法も周知である。   Conventionally, a DC (Direct Chill) method is well known as a method for manufacturing an aluminum plate. As shown in FIG. 14, this starts from melting the aluminum raw material, and obtains an aluminum plate through the steps of slab casting, homogenization treatment, face cutting, heating, hot rolling, and cold rolling. Is. On the other hand, a continuous casting and rolling (CC) method in which an aluminum plate material is directly produced from a molten aluminum material is also well known.

CC法の代表的なものの1つに、双ロール水平式連続鋳造圧延法がある。これは、図15に示すように、アルミニウムの溶湯をセラミックス製ノズルで上下一対のローラ間に注湯し、アルミニウムの板材を圧延方向に押出すもので、他のCC法に比べて比較的薄い板材を製造できるという特徴がある。   One of the typical CC methods is a twin roll horizontal continuous casting and rolling method. As shown in FIG. 15, a molten aluminum is poured between a pair of upper and lower rollers with a ceramic nozzle, and an aluminum plate is extruded in the rolling direction, which is relatively thin compared to other CC methods. It has the feature that a plate material can be manufactured.

CC法は、他にも、板材を連続鋳造圧延するベルト式や連結ブロック式、或いは棒状のビレットを連続鋳造圧延する輪・ベルト式等があり、これらのCC法は、DC法と比較すると、工程が少なく、コストの低減、投入エネルギの削減、急冷凝固による材料特性の向上といった種々の利点を有している。   In addition, the CC method includes a belt type that continuously casts and rolls a plate material, a connection block type, or a wheel / belt type that continuously casts and rolls a bar-shaped billet. These CC methods are compared with the DC method. There are few processes, and there are various advantages such as cost reduction, reduction of input energy, and improvement of material properties by rapid solidification.

特許文献1には、Cr無添加のアルミニウム合金(以下、Al合金)の双ロール水平式連続鋳造圧延装置が提案されている。   Patent Document 1 proposes a twin-roll horizontal continuous casting and rolling apparatus for an aluminum alloy (hereinafter referred to as Al alloy) containing no Cr.

特開2006−130545号公報JP 2006-130545 A

一方、自動車分野では、車体の軽量化要求に伴って、比重が鋼板の約1/3であるアルミニウム合金(以下、Al合金)が注目されている。以前より、エンジン等の鋳物部材にAl合金が使われていたが、最近では、ルーフ、トランクリッド及びドア等の自動車ボディ用外板としてAl合金を用いたDC法による成形が行われている。   On the other hand, in the automobile field, with the demand for weight reduction of a vehicle body, an aluminum alloy (hereinafter referred to as an Al alloy) having a specific gravity of about 1/3 of that of a steel plate has been attracting attention. Al alloys have been used for casting members of engines and the like, but recently, molding by the DC method using Al alloys has been carried out as outer plates for automobile bodies such as roofs, trunk lids and doors.

ところが、CC法において、Al合金を用いた車体部品を製造した場合、得られたAl合金部材を面削せずに製造されたままの状態でプレス加工等塑性加工を施すと、曲げ部や角部に著しい割れ、皺、形状凍結性による変形が発生する。Al合金は、鋼板と比較して材料の伸び、ヤング率が低い等の理由により、一般に成形性は劣っているが、CC法に適用した場合、その傾向が一層顕著になる。   However, in the CC method, when a vehicle body part using an Al alloy is manufactured, if the obtained Al alloy member is subjected to plastic processing such as press working without being faced, bending portions and corners are produced. Remarkable cracks, wrinkles, and deformation due to shape freezing occur in the parts. Al alloys are generally inferior in formability due to reasons such as low material elongation and Young's modulus compared to steel sheets, but the tendency becomes even more pronounced when applied to the CC method.

Al合金中の遷移元素であるCr及びMnは、溶体化処理時の結晶粒径を微細化する機能を有している。しかしながら、CC法を施した場合には、連続鋳造圧延工程時の圧下荷重によりAl合金部材表面に加工歪が発生し、得られたAl合金部材の表面にはCrに起因する表面結晶粒の粗大化が生じていることが判明した。
CC法は前述した種々の利点を有しているものの、表面結晶粒の粗大化という特有の課題を有しており、この課題が解決されなければ多種部材への採用展開は制限される。
The transition elements Cr and Mn in the Al alloy have a function of refining the crystal grain size during the solution treatment. However, when the CC method is applied, processing strain occurs on the surface of the Al alloy member due to the rolling load during the continuous casting and rolling process, and the surface of the obtained Al alloy member has coarse crystal grains due to Cr. It has been found that crystallization has occurred.
Although the CC method has the various advantages described above, it has a specific problem of coarsening the surface crystal grains. If this problem is not solved, the use and development of various members is limited.

一般的に、CC材の金属組織の微細化は、冷却速度の高速化による鋳造組織の微細化と鋳造時の圧下荷重の増加による再結晶粒の粗大化抑制とで改善されることが知られている。
しかしながら、冷却速度の高速化を目的として、従来の工具鋼製のロールから熱伝導率の高い銅製のロールに変更することも考えられるが、銅の強度が不足するため、鋳造時に高い圧下荷重を掛けることは困難である。また、従来の鋼製のロールでは冷却速度の上昇範囲は限られている。
特許文献1には、冷却速度の高速化と鋳造時の圧下荷重の増加との両立について、言及されていない。
In general, it is known that refinement of the metal structure of CC material is improved by refinement of the cast structure by increasing the cooling rate and suppressing the coarsening of recrystallized grains by increasing the rolling load during casting. ing.
However, for the purpose of increasing the cooling rate, it is conceivable to change from a conventional tool steel roll to a copper roll with high thermal conductivity, but because the copper strength is insufficient, a high rolling load is applied during casting. It is difficult to hang. Further, the range of increase in the cooling rate is limited in the conventional steel roll.
Patent Document 1 does not mention coexistence of increasing the cooling rate and increasing the rolling load during casting.

本発明の目的は、軽金属または軽金属合金の連続鋳造において、冷却速度の高速化による鋳造組織の微細化と鋳造時の圧下荷重の増加による再結晶粒の粗大化抑制とを両立し、再結晶組織の微細化を図ることが可能な連続鋳造圧延装置及び金属部材の製造方法を提供することである。   The object of the present invention is to achieve both the refinement of the cast structure by increasing the cooling rate and the suppression of the coarsening of the recrystallized grains by increasing the rolling load during casting in the continuous casting of light metal or light metal alloy. It is providing the manufacturing method of the continuous casting rolling apparatus and metal member which can achieve refinement | miniaturization of metal.

請求項1の連続鋳造圧延装置は、軽金属または軽金属合金の溶湯を上下一対のローラ間に注湯し、この溶湯を前記ローラによって圧下荷重を加えつつ圧延方向に板状の連続鋳造圧延材として押出す連続鋳造圧延装置において、前記圧延方向の上流側に配置された上流側ロールと、この上流側ロールより下流側に配置された下流側ロールと、溶湯の下側に配置されると共に前記下流側ロールに対向して位置し、且つ前記下流側ロールと共に溶湯に圧下荷重を加える単一の下側ロールとを備え、前記上流側ロールが前記下流側ロールよりも熱伝導率の高い材料にて形成され且つ前記下流側ロールと下側ロールが前記上流側ロールよりも強度の高い材料にて形成されたことを特徴としている。 The continuous casting and rolling apparatus according to claim 1 pours a molten metal of light metal or light metal alloy between a pair of upper and lower rollers, and pushes the molten metal as a plate-like continuous cast and rolled material in the rolling direction while applying a rolling load by the rollers. in the continuous casting and rolling apparatus issues, the upper stream side roll arranged upstream of the rolling direction, and the lower stream side roll arranged downstream of the this upstream roller, while being arranged below the molten metal A single lower roll that is positioned opposite to the downstream roll and applies a reduction load to the molten metal together with the downstream roll, and the upstream roll is made of a material having higher thermal conductivity than the downstream roll. The downstream roll and the lower roll are formed of a material having higher strength than the upstream roll .

請求項の連続鋳造圧延装置は、請求項の発明において、下流側ロールの回転中心は前記下側ロールの回転中心を通る略鉛直面上に位置することを特徴としている。 The continuous casting and rolling apparatus according to claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1 , the rotation center of the downstream roll is located on a substantially vertical plane passing through the rotation center of the lower roll.

請求項の金属部材の製造方法は、前記請求項に記載の連続鋳造圧延装置を用いて金属部材を製造する方法において、軽金属または軽金属合金の溶湯を連続鋳造圧延する第1工程と、この連続鋳造圧延の際、若しくは連続鋳造圧延後、この連続鋳造圧延材を再結晶温度以上に加熱する熱処理を行う第2工程とを有し、前記第2工程は、連続鋳造圧延材を再結晶温度以上に加熱した後、焼入れを行い溶体化処理する工程であって、前記溶体化処理後の連続鋳造圧延材を塑性加工する第3工程と、前記塑性加工後に人工時効処理する第4工程と、を有することを特徴としている。 Method for producing a metal member according to claim 3 is a method for producing a metal member by using a continuous casting and rolling apparatus according to claim 1, a first step of continuous casting and rolling a molten light metal or light metal alloy, this A second step of performing a heat treatment for heating the continuous cast rolled material to a recrystallization temperature or higher during continuous casting rolling or after the continuous cast rolling , and the second step is a step of recrystallizing the continuous cast rolled material. After the above heating, it is a step of quenching and solution treatment, a third step of plastic processing the continuous cast rolled material after the solution treatment, a fourth step of artificial aging treatment after the plastic processing, It is characterized by having.

請求項1の発明によれば、軽金属または軽金属合金の溶湯を上下一対のローラ間に注湯し、この溶湯を前記ローラによって圧下荷重を加えつつ圧延方向に板状の連続鋳造圧延材として押出す連続鋳造圧延装置において、圧延方向の上流側に配置された上流側ロールと、この上流側ロールより下流側に配置された下流側ロールと、溶湯の下側に配置されると共に下流側ロールに対向して位置し、且つ下流側ロールと共に溶湯に圧下荷重を加える単一の下側ロールとを備え、上流側ロールが下流側ロールよりも熱伝導率の高い材料にて形成され且つ下流側ロールと下側ロールが上流側ロールよりも強度の高い材料にて形成されたため、冷却速度の高速化と鋳造時の圧下荷重の増加との両立が可能となる。 According to the first aspect of the present invention, a molten metal of light metal or light metal alloy is poured between a pair of upper and lower rollers, and the molten metal is extruded as a plate-like continuous cast rolled material in the rolling direction while applying a rolling load by the rollers. in the continuous casting and rolling apparatus, the downstream roller and the upper stream side roll arranged upstream of the rolling direction, and the lower stream side roll arranged downstream of the this upstream roller, while being arranged below the molten metal And a single lower roll that applies a rolling load to the molten metal together with the downstream roll, and the upstream roll is formed of a material having a higher thermal conductivity than the downstream roll and the downstream roll Since the roll and the lower roll are formed of a material having higher strength than the upstream roll, it is possible to achieve both a higher cooling rate and an increased reduction load during casting.

つまり、前記相反する機能を夫々のロールに持たせることによって、熱伝導率の高い材料の上流側ロールによって鋳造組織を微細化し、上流側ロールよりも強度の高い材料にて形成された下流側ロールと下側ロールの高圧下荷重により、素材内部に加工歪を導入でき、再結晶温度以上の加熱を用いて再結晶組織の更なる微細化が可能となる。 That is, by providing each roll with the contradictory functions, the downstream structure roll is made of a material having a higher strength than the upstream roll by refining the cast structure with the upstream roll made of a material having high thermal conductivity. In addition, due to the high pressure under load of the lower roll , processing strain can be introduced into the material, and the recrystallized structure can be further refined by using heating above the recrystallization temperature.

しかも、冷却速度の高速化は生産性を向上することができ、また、鋳造時の圧下荷重の増加は部材の薄板化及び板厚の精度向上を図れることから適用部材の領域拡大を図ることができる。
また、溶湯の下側に配置されると共に前記下流側ロールに対向して位置し、且つ前記下流側ロールと共に溶湯に圧下荷重を加える単一の下側ロールを備え、この下側ロールは前記上流側ロールより強度の高い材料にて形成されるため、ロール数を減少することができ、構造の簡略化、及びロール駆動制御の容易化が図ることができる。
In addition, an increase in the cooling rate can improve productivity, and an increase in the rolling load at the time of casting can reduce the thickness of the member and improve the accuracy of the plate thickness. it can.
The lower roll is provided with a single lower roll that is disposed on the lower side of the molten metal and is opposed to the downstream roll and applies a reduction load to the molten metal together with the downstream roll. Since it is formed of a material having higher strength than the side roll, the number of rolls can be reduced, the structure can be simplified, and roll drive control can be facilitated.

請求項の発明によれば、下流側ロールの回転中心は前記下側ロールの回転中心を通る略鉛直面上に位置するため、連続鋳造圧延材に対して、容易に、且つ安定的に圧下荷重を付与することができる。 According to the invention of claim 2 , since the rotation center of the downstream roll is located on a substantially vertical plane passing through the rotation center of the lower roll, it is easily and stably reduced with respect to the continuously cast rolled material. A load can be applied.

請求項の発明によれば、請求項に記載の連続鋳造圧延装置を用いて金属部材を製造する方法において、軽金属または軽金属合金の溶湯を連続鋳造圧延する第1工程と、この連続鋳造圧延の際、若しくは連続鋳造圧延後、この連続鋳造圧延材を再結晶温度以上に加熱する熱処理を行う第2工程と、を有するため、再結晶による機械的性質の向上が見込まれる。しかも、第2工程は、連続鋳造圧延材を再結晶温度以上に加熱した後、焼入れを行い溶体化処理する工程であって、溶体化処理後の連続鋳造圧延材を塑性加工する第3工程と、塑性加工後に人工時効処理する第4工程と、を有するため、溶体化処理に起因する連続鋳造圧延材の熱変形の問題を解決しつつ、塑性加工性と最終製品物性との両立が可能となる。 According to invention of Claim 3 , in the method of manufacturing a metal member using the continuous casting rolling apparatus of Claim 1 , the 1st process of carrying out continuous casting rolling of the molten metal of a light metal or a light metal alloy, and this continuous casting rolling In this case, or after continuous casting and rolling, there is a second step of performing a heat treatment for heating the continuously cast and rolled material to the recrystallization temperature or higher, so that improvement of mechanical properties by recrystallization is expected. In addition, the second step is a step in which the continuous cast rolled material is heated to the recrystallization temperature or higher, and then subjected to a solution treatment by quenching, and the third step in which the continuous cast rolled material after the solution treatment is plastically processed and And a fourth step of artificial aging treatment after plastic working, so that it is possible to achieve both plastic workability and physical properties of the final product while solving the problem of thermal deformation of continuously cast rolled material due to solution treatment. Become.

以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図1(a)は本実施形態に係る塑性加工部材である6000系Al合金で成形された車体部品1の側面図、(b)は背面図である。この車体部品50は自動車の車体下部の剛性を高めるため、フロア下に車体前後方向に延びて取付けられるシャシ部品である。車体部品50の上下縁部は互いに反対向きに水平方向に略直角に折り曲げられている。尚、板厚は3mm以下とされている。   FIG. 1A is a side view of a vehicle body part 1 formed of a 6000 series Al alloy that is a plastic working member according to the present embodiment, and FIG. The vehicle body component 50 is a chassis component that extends and is attached to the vehicle body in the longitudinal direction under the floor in order to increase the rigidity of the lower portion of the vehicle body. The upper and lower edges of the vehicle body part 50 are bent at substantially right angles in the horizontal direction in opposite directions. The plate thickness is 3 mm or less.

この車体部品1は、図2に示す各工程を経て製造される。まず、Alの板材を連続鋳造圧延(CC)する。このCC工程では、双ロール水平式連続鋳造圧延法により、Al合金を溶解して、3mm以下の板厚のAl板材を製造する。
その後、図2に示すように、均質化処理、溶体化処理、塑性加工としてプレス成形、人工時効処理を経て最終成形品が形成される。
The vehicle body part 1 is manufactured through the steps shown in FIG. First, the aluminum plate is continuously cast and rolled (CC). In this CC process, an Al alloy is melted by a twin-roll horizontal continuous casting and rolling method to produce an Al plate having a thickness of 3 mm or less.
Then, as shown in FIG. 2, a final molded product is formed through press molding and artificial aging treatment as homogenization treatment, solution treatment, and plastic working.

本車体部品50で用いるAl合金は、表1に成分組成範囲を示すように、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Cr、Tiを合金元素とし、これらの合金元素についてはJIS規格6061系合金と同様の組成範囲に設定している。 As shown in Table 1, the Al alloy used in the vehicle body part 50 has Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Zn, Cr, and Ti as alloy elements, and these alloy elements are JIS standard 6061. The same composition range as that of the system alloy is set.

図3に示すように、本CC装置は、下側ロール1と、この下側ロール1の上側に配置される第1ロール2と第1ロール2の直下流に配置される第2ロール3とを有し、第1ロール2と第2ロール3とは下側ロール1とニップ4,5を介して対面している。下側ロール1と第2ロール3とは工具鋼製とされ、第1ロール2は熱伝導率の高い銅製である。
溶融されたAl合金Mはるつぼ6からノズル7を介して、下側ロール1上に設置された桶8に移動後、第1ロール2と第2ロール3により圧下荷重を付加され、ガイドローラ9に案内されて次工程に進む。
As shown in FIG. 3, the CC device includes a lower roll 1, a first roll 2 disposed on the upper side of the lower roll 1, and a second roll 3 disposed immediately downstream of the first roll 2. The first roll 2 and the second roll 3 face each other via the lower roll 1 and the nips 4 and 5. The lower roll 1 and the second roll 3 are made of tool steel, and the first roll 2 is made of copper having a high thermal conductivity.
The molten Al alloy M moves from the crucible 6 through the nozzle 7 to the rod 8 installed on the lower roll 1, and then a rolling load is applied by the first roll 2 and the second roll 3, and the guide roller 9 To the next process.

鋳造速度、セットバック、ロールギャツプ、溶湯温度及びノズル口高さ等の製造条件については、表2及び表3に示す通りである。
第1ロール2と第2ロール3とは下側ロール1に対して進退可能に構成されており、この進退動作によって、第1、第2ニップ4,5を通過するAl合金Mを圧延するための圧下荷重が制御されている。
第1ロール2による第1ニップ4での圧下荷重は0.1〜0.5kN/mm、凝固速度2000℃/sec以上と設定されている。
Production conditions such as casting speed, setback, roll gap, molten metal temperature and nozzle opening height are as shown in Tables 2 and 3.
The first roll 2 and the second roll 3 are configured to be able to advance and retract with respect to the lower roll 1, and in order to roll the Al alloy M passing through the first and second nips 4 and 5 by this advance / retreat operation. The rolling load is controlled.
The rolling load at the first nip 4 by the first roll 2 is set to 0.1 to 0.5 kN / mm and the solidification rate is 2000 ° C./sec or more.

また、第2ロール3による第2ニップ5での圧下荷重は1〜15kN/mm、凝固速度1000℃/sec以下に設定されている。   The rolling load at the second nip 5 by the second roll 3 is set to 1 to 15 kN / mm and the solidification rate is 1000 ° C./sec or less.

第1ロール2による第1ニップ4で、溶融されたAl合金Mが急冷凝固され鋳造組織微細化が行われる。また、第2ロール3による第2ニップ5での圧延により、凝固したAl合金M内部に加工歪が導入され、後述する熱処理工程時に再結晶粒の微細化が行われる。尚、前記圧延は初期溶湯温度及び第1ニップ4での鋳造条件、装置構造により熱間、冷間で実施可能であり、板厚の調整も可能である。尚、第1ロール2の材質としては、黄銅等銅合金、アルミ、Al合金の熱伝導率の高いものであれば適用可能である。また、第2ロール3の材質としては、強度の高いものであれば良く鋳鉄も適用可能である。   At the first nip 4 by the first roll 2, the molten Al alloy M is rapidly solidified and the cast structure is refined. Further, the processing roll is introduced into the solidified Al alloy M by rolling at the second nip 5 by the second roll 3, and the recrystallized grains are refined during the heat treatment process described later. The rolling can be performed hot or cold depending on the initial molten metal temperature, the casting conditions at the first nip 4 and the apparatus structure, and the thickness of the sheet can be adjusted. In addition, as a material of the 1st roll 2, what has a high thermal conductivity of copper alloys, such as brass, aluminum, and Al alloy, is applicable. Moreover, as a material of the 2nd roll 3, what is necessary is just a high intensity | strength, and cast iron is applicable.

図4に示すように、CC工程を経たAl合金板材に対して均質化処理としての加熱処理を行う。この加熱処理は、前記CC工程中にAl合金板材に対して加えられた加工歪を低減するため、再結晶温度以上に加熱処理するものである。加熱処理条件は500〜560℃で4〜10時間である。尚、加工条件によっては、均質化処理処理を省略することも可能である。   As shown in FIG. 4, a heat treatment as a homogenization treatment is performed on the Al alloy sheet material that has undergone the CC process. This heat treatment is performed at a temperature higher than the recrystallization temperature in order to reduce the processing strain applied to the Al alloy sheet during the CC process. The heat treatment conditions are 500 to 560 ° C. and 4 to 10 hours. Note that the homogenization process may be omitted depending on the processing conditions.

加熱処理工程を経たAl合金板材に対して溶体化処理を行う。この溶体化処理条件は、500〜550℃で1時間以上である。その後、温水で焼入れする。尚、図4に示すように、加熱処理工程と溶体化処理工程とは、加熱温度を低下させずに連続して行うことができる。   A solution treatment is performed on the Al alloy sheet material that has undergone the heat treatment step. The solution treatment conditions are 500 to 550 ° C. for 1 hour or longer. Then, quench with warm water. As shown in FIG. 4, the heat treatment step and the solution treatment step can be performed continuously without lowering the heating temperature.

この溶体化処理を経たAl合金板材に対して、塑性加工としてプレス加工を施す。まず、図5に示すように、Al合金板材から車体部品1のブランクを打ち抜く。詳しくは、車体部品1の長手方向がAl合金板材の圧延方向に沿うようにブランキングする。ここで、車体部品1の上下縁部の折曲ラインが板材の圧延方向に略沿うように延びることになる。一般に、ブランクを板材の圧延方向に沿う方向に折り曲げると、その曲げ部には割れや皺が発生し難くなる。そして、このように得られたブランクをプレス機にかけて、プレス加工を行う。   The Al alloy sheet material that has undergone the solution treatment is subjected to press working as plastic working. First, as shown in FIG. 5, a blank of the vehicle body part 1 is punched out from an Al alloy sheet. Specifically, blanking is performed so that the longitudinal direction of the body part 1 is along the rolling direction of the Al alloy sheet. Here, the bending lines at the upper and lower edge portions of the vehicle body part 1 extend so as to substantially follow the rolling direction of the plate material. Generally, when a blank is bent in a direction along the rolling direction of the plate material, cracks and wrinkles are less likely to occur at the bent portion. And the blank obtained in this way is applied to a press machine, and press work is performed.

この塑性加工工程を経たAl合金板材に対して、人工時効処理を施す。処理条件は、170〜200℃で8〜18時間程度である。人工時効処理によって、プレス加工前に行った溶体化処理によって強制的にAl合金板材中に溶け込まされて過飽和状態となっている合金元素が本来の安定な状態に戻ることとなる。この結果、合金元素は所々において析出し、この析出によって転位が滑りを起こし難くなって、塑性加工された車体部品1の物性、特に強度が向上することになる。   Artificial aging treatment is applied to the Al alloy sheet material that has undergone this plastic working step. The processing conditions are about 170 to 200 ° C. and about 8 to 18 hours. By the artificial aging treatment, the alloy element that is forcibly dissolved in the Al alloy plate material by the solution treatment performed before press working and is in a supersaturated state returns to the original stable state. As a result, the alloy elements are precipitated in some places, and the precipitation makes it difficult for the dislocations to slip, and the physical properties, particularly the strength, of the plastically processed vehicle body part 1 are improved.

以上のように、急冷凝固と圧下荷重付加との機能を夫々の第1ロール2と第2ロール3とに分けることによって、熱伝導率の高い材料の第1ロール2によって鋳造組織を微細化し、第1ロール2よりも強度の高い材料にて形成された第2ロール3の高い圧下荷重により、素材内部に加工歪を導入でき、再結晶温度以上の加熱により再結晶組織の更なる微細化が可能となる。しかも、冷却速度の高速化は生産性を向上することができ、また、鋳造時の圧下荷重の増加は部材の薄板化及び板厚の精度向上を図れることができ適用部材の領域拡大を図ることができる。   As described above, by dividing the functions of rapid solidification and addition of the rolling load into the first roll 2 and the second roll 3, respectively, the cast structure is refined by the first roll 2 made of a material having high thermal conductivity, Due to the high rolling load of the second roll 3 formed of a material stronger than the first roll 2, it is possible to introduce processing strain inside the material, and further refinement of the recrystallized structure by heating above the recrystallization temperature. It becomes possible. In addition, an increase in the cooling rate can improve productivity, and an increase in the rolling load during casting can reduce the thickness of the member and improve the accuracy of the plate thickness. Can do.

図7に基づき、参考技術を説明する。
実施例1との相違点は、下側ロール1が第1下側ロール10と第2下側ロール11との2つ設けた点である。尚、その他の符号は実施例1と同様である。
A reference technique will be described with reference to FIG.
The difference from Example 1 is that the lower roll 1 is provided with two of a first lower roll 10 and a second lower roll 11. Other reference numerals are the same as those in the first embodiment.

のCC装置は、銅製の第1下側ロール10と、この第1下側ロール10の鉛直面上側に配置される銅製の第1ロール2と、第1下側ロール10の直下流に配置される鋼製の第2下側ロール11と、第2下側ロール11の鉛直面上側に配置される鋼製の第2ロール3とを備え、るつぼ6、ノズル7、桶8、ガイドローラ9等については実施例1と同様である。 This CC apparatus includes a first lower roll 10 of copper, the first roll 2 of copper disposed on a vertical plane above the first lower roll 10, positioned immediately downstream of the first lower roll 10 A second lower roll 11 made of steel and a second roll 3 made of steel disposed on the upper vertical surface of the second lower roll 11. A crucible 6, a nozzle 7, a rod 8, and a guide roller 9 are provided. The same as in the first embodiment.

第1ロール2と第2ロール3とは第1下側ロール10と第2下側ロール11とに対して進退可能に構成されており、この進退動作によって、第1、第2ニップ4,5を通過するAl合金板材を圧延するための圧下荷重が制御されている。第1ニップ4での圧下荷重は0.1〜0.5kN/mm、第2ニップ5での圧下荷重は1〜15kN/mmに設定されている。   The first roll 2 and the second roll 3 are configured to be able to advance and retreat with respect to the first lower roll 10 and the second lower roll 11, and the first and second nips 4, 5 are caused by this advance / retreat operation. The rolling load for rolling the Al alloy sheet that passes through is controlled. The rolling load at the first nip 4 is set to 0.1 to 0.5 kN / mm, and the rolling load at the second nip 5 is set to 1 to 15 kN / mm.

以上の構成により、供給された溶湯は上下に配置される銅製の第1ロール2と第1下側ロール10とによって挟み込まれる形になることから、大幅な急冷凝固の結果、鋳造組織の更なる微細化を図ることができる。また、第1下側ロール10と第2下側ロール11とは、第1ロール2と第2ロール3とに対して進退可能に構成することも可能である。   With the above configuration, the supplied molten metal is sandwiched between the first copper roll 2 and the first lower roll 10 that are disposed above and below, and as a result of significant rapid solidification, the cast structure is further improved. Miniaturization can be achieved. The first lower roll 10 and the second lower roll 11 can also be configured to be able to advance and retreat with respect to the first roll 2 and the second roll 3.

図8に基づき、実施例を説明する。
実施例1との相違点は、第1ロール2と第2ロール3との位置関係であり、その他の構成は同様である。
A second embodiment will be described with reference to FIG.
The difference from the first embodiment is the positional relationship between the first roll 2 and the second roll 3, and the other configurations are the same.

鋼製の第2ロール3の回転中心は鋼製の下側ロール1の回転中心を通る略鉛直面上に配置されており、銅製の第1ロール2は第2ロール3の上下方向下方に位置している。
この構成により、鋼製の第2ロール3からAl合金板材に対して、容易に、且つ安定的に圧下荷重を付与することができる
The rotation center of the second roll 3 made of steel is arranged on a substantially vertical plane passing through the rotation center of the lower roll 1 made of steel, and the first roll 2 made of copper is positioned below the second roll 3 in the vertical direction. doing.
With this configuration, the rolling load can be easily and stably applied from the second steel roll 3 to the Al alloy sheet.

図9は、実施例を示している。
実施例1との相違点は、第1ロール2と第2ロール3とを夫々2ロール計4ロール設けた点である。
この構成により、第1ロール2,2によって急冷することが可能となり、凝固特性が向上する。更に、第2ロール3,3によって圧下荷重付与が可能となることから、圧下荷重の増加及び付与形態を細分化することができ、一様で且つ確実な加工歪の導入ができる。
FIG. 9 shows a third embodiment.
The difference from the first embodiment is that the first roll 2 and the second roll 3 are each provided with 2 rolls, 4 rolls in total.
With this configuration, the first rolls 2 and 2 can be rapidly cooled, and the solidification characteristics are improved. Furthermore, since the rolling load can be applied by the second rolls 3 and 3, the increase of the rolling load and the application form can be subdivided, and uniform and reliable processing strain can be introduced.

図10〜図13に基づいて、各種Al系合金に適した塑性加工前の熱処理条件について説明する。尚、6000系Al合金(Al−Mg−Si系)については、既に説明しているため、ここでの説明は省略する。   Based on FIGS. 10-13, the heat processing conditions before the plastic working suitable for various Al type alloys are demonstrated. Since the 6000 series Al alloy (Al-Mg-Si series) has already been explained, the explanation here is omitted.

図10に基づき、JIS規格5000系Al合金(Al−Mg系)における、塑性加工前の熱処理条件について説明する。   Based on FIG. 10, the heat treatment conditions before plastic working in JIS standard 5000 series Al alloy (Al-Mg series) will be described.

CC工程後、合金成分を均質化するため、再結晶温度以上に加熱する均質化処理を行う。この均質化処理は、480〜540℃で4〜10時間である。その後、必要に応じて熱間乃至冷間で圧延を施し、Al合金板材全体が340℃以上になるまで加熱し、焼なまし後、プレス等塑性加工を行う。本Al合金板材は、塑性加工性に優れ、且つ3mm以下の薄板を作成できるため、均質化処理、圧延及び焼き戻しも省略可能である。   After the CC process, in order to homogenize the alloy components, a homogenization treatment is performed by heating to a temperature higher than the recrystallization temperature. This homogenization treatment is performed at 480 to 540 ° C. for 4 to 10 hours. Thereafter, rolling is performed hot or cold as necessary, and the entire Al alloy sheet is heated to 340 ° C. or higher, and after annealing, plastic processing such as pressing is performed. Since the Al alloy sheet is excellent in plastic workability and can produce a thin sheet of 3 mm or less, homogenization, rolling and tempering can be omitted.

図11に基づき、JIS規格3000系Al合金(Al−Mn系)における、塑性加工前の熱処理条件について説明する。   Based on FIG. 11, the heat treatment conditions before plastic working in a JIS standard 3000 series Al alloy (Al-Mn series) will be described.

CC工程後、合金成分を均質化するため、再結晶温度以上に加熱する均質化処理を行う。この均質化処理は、530〜610℃で4〜24時間である。その後、必要に応じて熱間乃至冷間で圧延を施し、Al合金板材全体が340℃以上になるまで加熱し、焼なまし後、プレス等塑性加工を行う。本Al合金板材は、塑性加工性に優れ、且つ3mm以下の薄板を作成できるため、均質化処理、圧延及び焼き戻しも省略可能である。   After the CC process, in order to homogenize the alloy components, a homogenization treatment is performed by heating to a temperature higher than the recrystallization temperature. This homogenization treatment is performed at 530 to 610 ° C. for 4 to 24 hours. Thereafter, rolling is performed hot or cold as necessary, and the entire Al alloy sheet is heated to 340 ° C. or higher, and after annealing, plastic processing such as pressing is performed. Since the Al alloy sheet is excellent in plastic workability and can produce a thin sheet of 3 mm or less, homogenization, rolling and tempering can be omitted.

図12に基づき、JIS規格1000系Al(純Al系)における、塑性加工前の熱処理条件について説明する。   Based on FIG. 12, the heat treatment conditions before plastic working in JIS standard 1000 series Al (pure Al series) will be described.

CC工程後、合金成分を均質化するため、再結晶温度以上に加熱する均質化処理を行う。この均質化処理は、500〜560℃で1〜10時間である。その後、必要に応じて熱間乃至冷間で圧延を施し、Al板材全体が340℃以上になるまで加熱し、焼なまし後、プレス等塑性加工を行う。本Al合金板材は、塑性加工性に優れ、且つ3mm以下の薄板を作成できるため、均質化処理、圧延及び焼き戻しも省略可能である。   After the CC process, in order to homogenize the alloy components, a homogenization treatment is performed by heating to a temperature higher than the recrystallization temperature. This homogenization treatment is performed at 500 to 560 ° C. for 1 to 10 hours. Thereafter, rolling is performed hot or cold as necessary, and the entire Al plate is heated to 340 ° C. or higher, and after annealing, plastic processing such as pressing is performed. Since the Al alloy sheet is excellent in plastic workability and can produce a thin sheet of 3 mm or less, homogenization, rolling and tempering can be omitted.

図13に基づき、JIS規格AZ系Mg合金(Mg−Al−Zn系)における、塑性加工前の熱処理条件について説明する。   Based on FIG. 13, the heat treatment conditions before plastic working in a JIS standard AZ-based Mg alloy (Mg—Al—Zn-based) will be described.

CC工程後、必要に応じて熱間で圧延を施し、Mg合金板材全体が100〜200℃以上になるまで加熱し、焼なまし後、プレス等塑性加工を行う。本Mg合金板材は、塑性加工性に優れ、且つ3mm以下の薄板を作成できるため、圧延及び焼き戻しも省略可能である。   After the CC step, hot rolling is performed as necessary, and the entire Mg alloy sheet is heated to 100 to 200 ° C. or higher, and after annealing, plastic processing such as pressing is performed. Since this Mg alloy sheet is excellent in plastic workability and can produce a thin sheet of 3 mm or less, rolling and tempering can also be omitted.

以上の構成により、金属組織を微細化、及び素材内部に加工歪を導入でき、再結晶温度以上の加熱により再結晶組織の更なる微細化が可能となる。しかも、冷却速度の高速化により生産性を向上することができ、また、鋳造時の圧下荷重の増加により部材の薄板化及び板厚の精度向上を図ることができる。   With the above configuration, the metal structure can be refined and processing strain can be introduced into the material, and the recrystallized structure can be further refined by heating at a temperature higher than the recrystallization temperature. In addition, the productivity can be improved by increasing the cooling rate, and the thickness of the member can be reduced and the accuracy of the plate thickness can be improved by increasing the rolling load during casting.

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。   In addition, those skilled in the art can implement the present invention by adding various modifications without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes such modifications.

本発明の最良の実施形態における車体部品を示す図であって、(a)は側面図、(b)は背面図である。It is a figure which shows the vehicle body component in the best embodiment of this invention, Comprising: (a) is a side view, (b) is a rear view. 前記車体部品の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the said vehicle body component. 実施例1に係る連続鋳造圧延装置を示す図である。It is a figure which shows the continuous casting rolling apparatus which concerns on Example 1. FIG. 前記実施形態における溶体化処理条件を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the solution treatment conditions in the said embodiment. 前記実施形態における塑性加工工程の説明図である。It is explanatory drawing of the plastic working process in the said embodiment. 前記実施形態における人工時効処理条件を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the artificial aging treatment conditions in the said embodiment. 参考技術に係る連続鋳造圧延装置を示す図である。It is a figure which shows the continuous casting rolling apparatus which concerns on a reference technique . 実施例に係る連続鋳造圧延装置を示す図である。It is a figure which shows the continuous casting rolling apparatus which concerns on Example 2. FIG. 実施例に係る連続鋳造圧延装置を示す図である。It is a figure which shows the continuous casting rolling apparatus which concerns on Example 3. FIG. 5000系Al合金における、塑性加工前の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method before plastic working in 5000 series Al alloy. 3000系Al合金における、塑性加工前の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method before plastic working in 3000 series Al alloy. 1000系Alにおける、塑性加工前の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method before plastic working in 1000 type | system | group Al. AZ系Mg合金における、塑性加工前の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method before plastic working in AZ type Mg alloy. DC法とCC法との違いを説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining the difference between DC method and CC method. 双ロール水平式連続鋳造圧延法の説明図である。It is explanatory drawing of a twin roll horizontal type continuous casting rolling method.

M Al合金
1 下側ロール
2 上流側ロール
3 下流側ロール
4 第1ニップ
5 第2ニップ
50 車体部品
M Al alloy 1 Lower roll 2 Upstream roll 3 Downstream roll 4 First nip 5 Second nip 50 Car body parts

Claims (3)

軽金属または軽金属合金の溶湯を上下一対のローラ間に注湯し、この溶湯を前記ローラによって圧下荷重を加えつつ圧延方向に板状の連続鋳造圧延材として押出す連続鋳造圧延装置において、
前記圧延方向の上流側に配置された上流側ロールと、
この上流側ロールより下流側に配置された下流側ロールと
溶湯の下側に配置されると共に前記下流側ロールに対向して位置し、且つ前記下流側ロールと共に溶湯に圧下荷重を加える単一の下側ロールとを備え、
前記上流側ロールが前記下流側ロールよりも熱伝導率の高い材料にて形成され且つ前記下流側ロールと下側ロールが前記上流側ロールよりも強度の高い材料にて形成されたことを特徴とする連続鋳造圧延装置。
In a continuous casting and rolling apparatus in which a molten metal of light metal or light metal alloy is poured between a pair of upper and lower rollers, and the molten metal is extruded as a plate-like continuous cast rolling material in the rolling direction while applying a rolling load by the rollers,
The upper stream side roll arranged upstream of the rolling direction,
And the lower stream side roll arranged downstream of the this upstream roller,
A single lower roll disposed on the lower side of the molten metal and positioned opposite the downstream roll, and applying a reduction load to the molten metal together with the downstream roll,
The upstream roll is formed of a material having higher heat conductivity than the downstream roll, and the downstream roll and the lower roll are formed of a material having higher strength than the upstream roll. Continuous casting and rolling equipment.
前記下流側ロールの回転中心は前記下側ロールの回転中心を通る略鉛直面上に位置することを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造圧延装置。 The continuous casting and rolling apparatus according to claim 1, wherein the rotation center of the downstream roll is located on a substantially vertical plane passing through the rotation center of the lower roll . 前記請求項1に記載の連続鋳造圧延装置を用いて金属部材を製造する方法において、In the method of manufacturing a metal member using the continuous casting and rolling apparatus according to claim 1,
軽金属または軽金属合金の溶湯を連続鋳造圧延する第1工程と、A first step of continuously casting and rolling a melt of light metal or light metal alloy;
この連続鋳造圧延の際、若しくは連続鋳造圧延後、この連続鋳造圧延材を再結晶温度以上に加熱する熱処理を行う第2工程とを有し、A second step of performing a heat treatment to heat the continuous cast rolled material to a recrystallization temperature or higher during or after the continuous cast rolling,
前記第2工程は、連続鋳造圧延材を再結晶温度以上に加熱した後、焼入れを行い溶体化処理する工程であって、The second step is a step of performing solution treatment by performing quenching after heating the continuous cast rolled material to a recrystallization temperature or higher,
前記溶体化処理後の連続鋳造圧延材を塑性加工する第3工程と、A third step of plastically processing the continuously cast rolled material after the solution treatment;
前記塑性加工後に人工時効処理する第4工程と、A fourth step of performing artificial aging treatment after the plastic working;
を有することを特徴とする金属部材の製造方法。The manufacturing method of the metal member characterized by having.
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