JP5472855B2

JP5472855B2 - 合金板製造装置及び合金板製造方法

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Publication number: JP5472855B2
Application number: JP2010074895A
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Inventors: 俊雄羽賀
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Filing date: 2010-03-29
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Description

本発明は、一対のロールを用いた連続鋳造によって、合金板を製造する、合金板製造装置及び合金板製造方法、に関するものである。

アルミニウム合金板は、銅製の電子回路基盤の補強材として、多く使用されているが、銅との線膨張係数の差異に起因して、容易に剥がれてしまうという問題を抱えている。そこで、線膨張係数が銅に近く且つ軽量な、補強材が、求められている。

そのような材料としては、共晶点以上のシリコン（Ｓｉ）を含有する過共晶アルミニウム‐シリコン合金（以下、「過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金」と称する）があり、特に、シリコン２５質量％含有の過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金は、線膨張係数が銅とほぼ同等であるため、電子回路基盤の補強材として非常に適していることが知られている。しかしながら、シリコン（Ｓｉ）の含有量が多くなればなるほど、合金は硬くて脆くなるため、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金は、圧延によって板材に成形することが困難であり、主として、粉末成形法によって板材に成形されていた。

また、粉末成形法よりも低コストに、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金を製造する方法として、特許文献１には、双ロール法を用いた製造方法が提案されている。そして、特許文献１の実施例には、シリコン１５質量％含有の過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板を、双ロール法により製造できることが、示されている。しかしながら、シリコン２５質量％含有の過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板を、ロール法で製造する具体例は、知られていない。

特開２００８−９３７０８号公報

上記粉末成形法では、工程数が多いために生産コストが高く、しかも、長尺の板材を成形するのが困難であった。

過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金は、固相液相間温度が広いために固まりにくく、且つ、半凝固状態での流動性が高い、という性質を持っている。この性質は、シリコンの含有量が多くなるほど、顕著になり、それ故、シリコン含有量の多い過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金を双ロール法で板材に形成するのは、難しい。上記特許文献１の製造方法では、一対のロールが水平に対向する縦型双ロール法を採用しており、その製造装置の溶湯プールが深くなっている。それ故、高温の合金溶湯がロールに与える熱負荷が大きくなるために、ロールの冷却能が不足し、シリコンの含有量の多い過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金、特に、２０質量％以上のシリコンを含有する過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金、を溶湯に用いると、合金溶湯をロールで十分に冷却して凝固させることができないために、板材を形成できない、という問題があった。

更に、上記特許文献１の製造装置では、合金溶湯を溜めるプールを構成するためのサイド部材が、回転するロール、及び、ロールと共に移動する凝固層、との摩擦によって磨耗し、サイド部材とロール端との間に隙間ができるために、溶湯漏れが発生しやすい、という不具合があった。特に、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金を溶湯に用いる場合においては、合金溶湯が硬いシリコン（Ｓｉ）を含むために、且つ、合金溶湯の流動性が高いために、上記不具合が顕著であった。したがって、磨耗したサイド部材は、交換しなくてはならず、しかも、磨耗する部分がサイド部材の中央部に発生するために、再使用が難しく、使い捨てにされ、それ故、生産コストが高かった。

過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金と同様に、マグネシウムを４．５〜１２質量％含有するアルミニウム合金（以下、「Ａｌ‐Ｍｇ合金」と称する）も、固相液相間温度が広いために固まりにくく、且つ、半凝固状態での流動性が高い、という性質を持っている。この性質は、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が多くなるほど、顕著になり、それ故、マグネシウム含有量の多いＡｌ‐Ｍｇ合金を双ロール法で板材に形成するのは難しく、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金と類似の諸問題があった。

本発明は、固相液相間温度の幅が広く且つ半凝固状態の流動性が高い合金、例えば、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金、又は、Ａｌ‐Ｍｇ合金、からなる板材を、簡単に且つ安価に、製造でき、且つ、上記不具合を解消できる、合金板製造装置及び合金板製造方法を、提供することを目的とする。

本発明は、一対のロールを用いた双ロール法連続鋳造によって、合金板を製造する、合金板製造装置において、冷却能を有する第１ロールと、第１ロールとは反対方向に回転する第２ロールと、合金溶湯を貯めるためのプールと、を備えており、上記第２ロールは、第１ロールの回転方向前方側の斜め上方において、第１ロールに対向して且つ第１ロールに向けて付勢されて、配置されており、上記第２ロールの幅は、第１ロールの幅よりも狭くなっており、上記プールは、第１ロールの表面と、第２ロールの表面と、第１ロールの回転方向後方に位置する後部材と、両サイド部材と、で囲まれており、上記両サイド部材は、第１ロールの表面に立設されており、上記両サイド部材の底面は、第１ロール表面の曲面に沿うように円弧状に形作られており、第１ロールは、上記プールに貯められた合金溶湯を冷却して、表面に半凝固状態乃至凝固状態の第１層を形成し、上記第１層を伴って回転するようになっており、第２ロールは、上記プールに貯められた合金溶湯から、表面に液体状態乃至半凝固状態の第２層を形成し、上記第２層を伴って回転するようになっており、上記両ロールは、上記第１層と上記第２層とを上記両ロールのキス点において重ね合わせるようになっている、ことを特徴としている。

ところで、合金溶湯は、冷却することにより、次第に、液相状態から固相状態へと変化する。液相状態とは、液体の状態を言い、固相状態とは、完全凝固した固体の状態を言う。よって、本発明における半凝固状態とは、液相と固相とが混合して、同時に存在する状態であり、液相状態と固相状態との間の状態を言う。

本発明によれば、合金溶湯として、固相液相間温度の幅が広く且つ半凝固状態の流動性が高い合金、例えば、シリコンを１２〜３０質量％含有するアルミニウム合金、すなわち過共晶アルミシリコン合金（過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金）、又は、マグネシウムを４．５〜１２質量％含有するアルミニウム合金、すなわちアルミマグネシウム合金（Ａｌ‐Ｍｇ合金）、を用いた場合でも、簡素な構成で且つ省工程で、合金板を製造でき、したがって、合金板を安価に製造できる。

特に、シリコン含有率が２５質量％以上の過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板を、ロール法で製造した事例は、これまで報告されておらず、本発明の双ロール法合金板製造装置によって、初めて可能となる。したがって、本装置によれば、線膨張係数が銅とほぼ同等であるために電子回路基盤の補強材として非常に適しているシリコン２５質量％含有の過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板を、粉末形成法と比べて、長尺で且つ薄く、製造できる。しかも、簡素な構成で且つ省工程で、製造できるので、その合金板を安価に提供できる。

本発明の合金板製造装置の一実施形態を示す正面断面概略図である。図１のII矢視図である。本発明の装置の作動を示す拡大断面部分図である。第１実施例で得られた合金板の断面を示す、図面に代わる写真である。

図１は、本発明の合金板製造装置の一実施形態を示す正面断面概略図である。この装置１０は、第１ロール１と、第２ロール２と、プール３と、を備えている。

第１ロール１は、その表面１１に接触した合金溶湯を冷却しながら回転し、第１ロール１は、その冷却能によって合金溶湯の半凝固状態乃至凝固状態の第１層を形成しながら、その第１層を伴って回転するようになっている。第１ロール１は、その表面１１に接触した合金溶湯を冷却するための冷却機構（図示せず）を有しており、冷却機構としては、冷却水がロール内部を循環しながら冷却能を発揮する「水冷式」を、採用している。

第１ロール１の表面を形成するロールシェル１２は、銅製でもよいが、銅よりも耐磨耗性があり且つ安価である、炭素鋼を、採用している。また、ロールの熱伝導率を高くし、冷却能を高めるために、炭素鋼のなかでも、熱間加工用の工具鋼よりも熱伝導率の高い、軟鋼が好ましい。更に、ロールの熱伝導率を高めるために、ロールシェル１２は、２５ｍｍ未満の厚さ、好ましくは６ｍｍ以下の厚さを、有している。

第２ロール２は、第１ロール１に対向して、第１ロール１の回転方向（矢印Ｒ１方向）前方側の斜め上方に、配置されている。具体的には、両ロール１、２は、第１ロール１の回転軸１０を通る垂直線１０１と両ロール１、２の平行な回転軸１０、２０を通る直線２０１とが成す角度αが、０度より大きく且つ９０度より小さくなるように、配置されている。第２ロール２をこのように配置する理由は、プール３の空間を回転方向において広く確保するためである。これにより、合金溶湯を冷却するのに第２ロール２と比べてより大きな役割を担っている第１ロール１の、表面１１と、合金溶湯との、接触面積を、大きく確保できるので、ロールが合金溶湯を効果的に冷却できる。これに対し、第２ロール２を、第１ロール１の回転方向後方側の斜め後方に配置すると、上記接触面積が小さくなり、ロールが合金溶湯を冷却する能力が、低下する。それに加え、プール３の空間を確保するために、後述の後部材３１の先端縁３１１を、第１ロール１の回転方向後方側の、より後方の位置に、配置しなければならず、プール３が深くなりすぎてプール３内に凝固物が滞留してしまう。

上記第２ロール２は、第１ロール１に向けて付勢されている。この付勢としては、例えば、ばね付勢を採用できる。第２ロール２は、第１ロール１とは反対方向（矢印Ｒ２方向）に回転するように、設けられている。第１ロール１と第２ロール２との間には、間隙５が維持されている。

第２ロール２は、第１ロール１の直径と同じものでもよいが、小径ロールの方が安価であるため、且つ、プール３上方の空間を広く確保できるため、第１ロール１の直径より小さい直径のロールを採用している。各ロール１、２は、それぞれ単独で駆動されるように、設けられており、更に、両ロール１、２は、ロール表面１１、２１における周速が、同じになるように、設定されている。具体的には、駆動モーターを２台用いた方式、いわゆるツインドライブ方式を採用することにより、これを達成できる。なお、両ロール１、２が同径である場合は、それぞれ単独で駆動されるように設けられていなくてもよい。その場合には、いわゆるシングルドライブ方式を採用できる。

第２ロール２の幅Ｗ２は、両サイド部材３２を、第１ロール１の表面１１に立設するために、第１ロール１の幅Ｗ１よりも狭い。この要件を満たす限りにおいて、第２ロール２の幅Ｗ２は、所望する合金板の板幅に合わせて、変更できる。

第２ロール２も、その表面２１に接触した合金溶湯を冷却しながら回転し、第２ロール２は、その冷却能によって合金溶湯から液体状態乃至半凝固状態の第２層を形成しながら、その第２層を伴って回転するようになっている。第２ロール２は、その表面１１に接触した合金溶湯を冷却するための冷却機構（図示せず）を有しており、冷却機構としては、冷却水がロール内部を循環しながら冷却能を発揮する「水冷式」を、採用している。なお、第２ロール２は、上記冷却能を発揮できるならば、冷却機構を有していなくてもよい。

第２ロール２の表面を形成するロールシェル２２も、銅製でもよいが、銅よりも耐磨耗性があり且つ安価であるので、炭素鋼が好ましい。また、ロールの熱伝導率を高くし、冷却能を高めるために、炭素鋼の中でも、熱間加工用の工具鋼よりも熱伝導率の高い、軟鋼が、より好ましい。更に、ロールの熱伝導率を高くし、冷却能を高めるために、ロールシェル２２は、２５ｍｍ未満の厚さ、好ましくは６ｍｍ以下の厚さを有している。

第１ロール１の冷却能と第２ロール２の冷却能とによって発揮される装置１０の冷却能力は、合金溶湯を１秒間で１００℃以上冷却できるようになっている。

プール３は、合金溶湯を貯めることができるように、第１ロール１の表面１１と、第２ロール２の表面２１と、第１ロール１の回転方向後方に位置する後部材３１と、両サイド部材３２と、で囲まれている。

後部材３１は、第１ロール１の回転方向後方に設けられており、プール３の後壁の役目を果たす。プレート以外の他の部材でもよいが、製作が安価で設置が簡単なため、炭素鋼のプレートを採用している。必要に応じて、プレートの表面には、合金溶湯との反応を防ぐために、保護材料として離型剤を塗布するか、又は、合金溶湯の温度低下をも防ぐために、断熱材を付設してもよい。後部材３１は、第１ロール１の表面１１に沿って回転方向に移動可能に、設けられている。後部材３１は、第１ロール１の表面１１から、回転方向後方へ傾斜した、傾斜面３１０を、有している。後部材３１の先端縁３１１は、プール３が深くなりすぎてプール３内に凝固物が滞留してしまうのを防ぐために、第１ロール１の回転方向後方又は真上に位置するのが、好ましい。後部材３１の先端縁３１１は、プール３内に貯められた合金溶湯が後方へ漏れるのを防止できる距離まで、第１ロール１の表面１１に近接している。後部材３１の先端縁３１１は、第１ロール１の回転を許容する限りにおいて、第１ロール１の表面１１に当接してもよいが、回転する第１ロール１との摩擦によって互いに摩耗しないようにするためには、第１ロール１の表面１１に当接していないほうが好ましい。

図２は、図１のII矢視図である。両サイド部材３２は、プレートで構成されている。両サイド部材３２は、第１ロール１の表面１１上に立設されている。サイド部材３２は、ロール表面１１、２１に接触しても、ロール表面１１、２１が磨耗しないように、ロールシェル１２、２２の材質よりも軟らかい材質でできているのが好ましい。これには、炭素鋼、特に軟鋼で構成されていてもよい。必要に応じて、両サイド部材３２の表面には、合金溶湯との反応を防ぐために、保護材料として離型剤を塗布するか、又は、合金溶湯の温度低下をも防ぐために、断熱材を付設してもよい。サイド部材３２は、図１に示されるように、第１ロール１の表面１１と第２ロール２の表面２１と後部材３１との間に、間隙５を含む空間を確保できる長さＳを、有している。サイド部材３２の底面３２１は、第１ロール１の表面１１の曲面に沿うように円弧状に形作られており、プール３内に貯めた合金溶湯が第１ロール１の表面１１において両側に漏れるのを防止できる距離まで、第１ロール１の表面１１に近接している。両サイド部材３２の底面３２１は、第１ロール１の回転を許容する限りにおいて、第１ロール１の表面１１に当接してもよいが、回転する第１ロール１との摩擦によって互いに摩耗しないようにするためには、第１ロール１の表面１１に当接していないほうが好ましい。

次に、上記構成の装置１０の作動について、図３を参照しながら、説明する。なお、図３では、両サイド部材３２の図示を省略している。

まず、プール３に合金溶湯４を傾斜面３１０に沿わせて注湯しながら（注湯工程）、装置１０を起動させる。そうすると、両ロール１、２が、同じ周速で回転するとともに冷却能を発揮する。これにより、第１ロール１が、その表面１１に接触しているプール３内の合金溶湯４を冷却して、表面１１に半凝固状態乃至凝固状態の第１層４１を形成し、第１層４１を伴って回転し、それと共に、第２ロール２が、その表面２１に接触しているプール３内の合金溶湯４を冷却して、表面２１に液体状態乃至半凝固状態の第２層４２を形成し、第２層４２を伴って回転する（凝固工程）。そして、両ロール１、２の回転に伴って、第１層４１と第２層４２とが間隙５に到達し、両ロール１、２のキス点において重なり合い、両ロール１、２の回転方向前方へ送り出される（仕上げ工程）。これにより、合金溶湯４が完全凝固してなる合金板４０が、得られる。

上記構成の装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）合金板の作製方法として一般的なダイキャスト法や、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金板の作製方法として一般的な粉末形成法と比べて、簡素な構成で且つ省工程で、合金板４０を製造できる。したがって、合金板４０を安価に製造できる。

（２）第２ロール２が第１ロール１の回転方向前方側の斜め上方に配置されているので、一対のロールが水平に対向する縦型双ロール法の装置と比べて、合金溶湯のプールが深くならないので、高温の合金溶湯がロールに与える熱負荷が、小さくなる。また、第２ロール２が第１ロール１の回転方向前方側の斜め上方に配置されているので、プール３の空間を回転方向において広く確保できる。それ故、合金溶湯を冷却するのに第２ロール２と比べてより大きな役割を担っている第１ロール１の、表面１１と、合金溶湯４との、接触面積を、大きく確保できるので、ロールが合金溶湯を効果的に冷却できる。これらの理由により、合金溶湯４を確実に且つ急速に冷却できる。したがって、合金溶湯４として、固相液相間温度の幅が広く且つ半凝固状態の流動性が高いために凝固しにくい合金、例えば、シリコンを、１２〜３０質量％、特に２５質量％、含有する過共晶アルミシリコン合金（過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金）、又は、マグネシウムを、４．５〜１２質量％含有するアルミマグネシウム合金（Ａｌ‐Ｍｇ合金）を用いた場合でも、合金板４０を製造することができる。

（３）上記（２）の理由により、合金溶湯４として過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金を用いた場合には、急冷効果により、できた合金板の内部に晶出する共晶シリコン（Ｓｉ）が、平均粒径３μｍ以下の粒状の微細結晶になる。このため、均質化処理後は冷間圧延も可能となる。これに対し、金型鋳造法では、晶出する共晶シリコンが、針状になるために、できた合金板の延性が著しく劣り、圧延すると割れが発生する。また、粉末形成法で作製された合金板は、粉末同士が完全に結合しない部分ができるために、その部分から割れが発生し、できた合金板の信頼性が低い。

（４）過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板を作製する場合に、双ロール法を採用しているので、粉末形成法と比べて、長尺の板を、簡素な構成で且つ省工程で、製造できる。更に、上記（３）の理由により、合金板を、電子回路基盤の補強材として適当な１ｍｍ程度の薄さに、圧延可能である。したがって、電子回路基盤の補強材に適した、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板を、安価に製造することができる。

（５）両ロール１、２のロールシェル１２、２２は、２５ｍｍ未満、より好ましくは６ｍｍ以下、の厚さを有しており、且つ、炭素鋼、より好ましくは軟鋼、でできているので、高い熱伝導率を有している。したがって、両ロール１、２は、所望の冷却能を発揮できる。

（６）上記（２）の理由により、第１層４１と第２層４２とを確実に冷却でき、且つ、上記（４）の理由により、ロールシェル１２、２２が高い熱伝導率を有しているので、ロール表面１１、２１の温度が合金溶湯４の固着温度に達するのを、防止できる。また、第２ロール２の第１ロール１への付勢力は、間隙５に到達した第２層４２を、軽く押圧する程度に、設定されており、強く押圧しないので、両ロール１、２の表面１１、２１に合金溶湯４が固着しにくい。それ故、装置１０によれば、離型剤の使用を不要にできる。離型剤の使用を不要にできるので、装置１０によれば、作業性を向上でき、また、生産コストを低減できる。

（７）第１ロール１に大径のロールを用い、且つ、第２ロール２に小径のロールを用いる、異径双ロールの構成を、有しているので、プール３の空間及び作業のための空間を広く確保でき、作業効率が向上する。また、小径のロールの方が安価であるので、両ロールに大径のロールを用いた構成と比べて、装置１０を安価に構成できる。

（８）上記（７）の異径双ロールの構成において、合金溶湯４は、主として第１ロール１によって冷却されるので、両ロール１、２の間隙５において合金溶湯４が過大に凝固することはない。したがって、間隙５における合金溶湯４の過大な凝固によって両ロール１、２が停止してしまうのを、防止できる。

（９）上記（７）の異径双ロールの構成において、各ロール１、２が単独で駆動されるように設けられており、両ロールが、同じ周速で回転するように設定されているので、一方のロールの直径が摩耗によって変化しても、周速がずれる問題は生じない。

（１０）第１ロール１の表面１１上に、直接に、合金溶湯４を注湯するので、従来の双ロール法において使用されているチップのような注湯部品を使用する必要がない。チップは、作製に複雑な加工を必要とするため、高価である。したがって、装置１０によれば、生産コストを低減できる。

（１１）上記（１０）のチップのような注湯部品を使用しないので、合金溶湯４が注湯部品において詰まることはない。したがって、装置１０によれば、低温鋳造及び半凝固鋳造を実行できる。

（１２）後部材３１及びサイド部材３２は、プレートで構成されているので、作製及び取り付けが容易である。また、サイド部材３２は、第１ロール１の表面１１に立設されているので、製造する合金板の板幅を変更する場合、第２ロール２と後部材３１を合金板の板幅に合わせたものに交換するだけでよい。これに対して、チップのような注湯部品を使用する従来の双ロール法では、製造する合金板の板幅を変更する場合、チップごと交換する必要があり、また、特許文献１の装置では、製造する合金板の板幅を変更する場合、両ロールごと交換する必要があるため、合金板の生産コストが高くなってしまう。したがって、上記理由により、装置１０によれば、合金板の生産コストを低減できる。

（１３）後部材３１を第１ロール１の表面１１に沿って回転方向に移動させることによって、第１ロール１における、後部材３１の下端縁３１１から間隙５の円周方向中央までの円周距離（いわゆる凝固距離）を、容易に変更できる。これに対して、チップのような注湯部品を使用する従来の双ロール法では、凝固距離を変更するためには、チップを交換する必要がある。したがって、装置１０によれば、作業性を向上でき、また、生産コストを低減できる。

（１４）サイド部材３２を、第１ロール１の表面１１に立設させているので、サイド部材３２と表面１１の間に隙間ができたとしても、隙間は横方向にでき、それ故、合金溶湯がロール端から漏れにくい。これに対して、特許文献１の装置では、サイド部材３２とロール端との隙間が、下方向にできるので、重力の影響で合金溶湯が漏れやすい。したがって、上記理由により、シリコンを２５質量％含有する過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金のように、半凝固状態で流動性の高い合金を溶湯に用いた場合でも、サイド部材３２から溶湯漏れを起こさずに、合金板４０を製造することができる。よって、装置１０によれば、作業性を向上できる。

（１５）サイド部材３２を、第１ロール１の表面１１に立設させているので、サイド部材３２の磨耗する部分は、その底面である。それ故、磨耗した底面を再加工することにより、サイド部材３２を、再使用可能である。また、サイド部材３２の底面の磨耗が、均一に発生している場合は、サイド部材３２を、表面１１に再び近接する位置まで、下方に移動させるだけでよい。これに対して、特許文献１の装置では、磨耗する部分がサイド部材の中央部に発生するために、再使用が難しく、使い捨てにされ、それ故、生産コストが高い。したがって、上記理由により、装置１０によれば、合金板の生産コストを低減できる。

（１６）第２ロール２が、第１ロール１の回転方向前方側の斜め上方に配置されているので、両ロールが水平に対向する縦型双ロール法と比べて、ロール間隙の位置が深くならない。それ故、鋳造開始時でもロール間隙から溶湯漏れがおきにくい。これに対して、特許文献１の装置では、縦型双ロール法であるので、ロール間隙が、プールの垂直下にある深い場所に位置することになり、合金溶湯の圧力で、鋳造開始時にロール間隙から溶湯漏れが起きる不具合があった。したがって、上記理由により、装置１０によれば、作業性を向上できる。

［変形例］
（１）第１ロール１の外部に冷却機構を設けて、第１ロール１の内部の冷却機構を省略してもよい。
（２）第２ロール２の外部に冷却機構を設けて、第２ロール２の内部の冷却機構を省略してもよい。
（３）各ロール１、２の冷却機構は、「水冷式」に限らない。

（４）ロールシェル１２、２２は、銅でできていてもよい。
（５）ロールシェル１２、２２は、軟鋼でできていてもよい。軟鋼は、ロール法で一般的な熱間加工用の工具鋼よりも、熱伝導率が高いので、両ロール１、２の冷却能を高めることができる。また、軟鋼は、熱間加工用の工具鋼よりも安価であるので、両ロール１、２を安価に設けることができる。
（６）ロールシェル１２、２２は、リサイクル回収の「くず鉄」から作製されたロールシェルでもよい。これによれば、両ロール１、２を更に安価に設けることができる。

（７）後部材３１は、プール３の後壁を構成できるならば、プレート以外の他の部材でもよい。
（８）後部材３１の材質は、炭素鋼以外の他の材質でもよい。
（９）両サイド部材３２は、プール３の両側壁を構成できるならば、プレート以外の他の部材でもよい。
（１０）両サイド部材３２は、ロールシェル１２、２２の材質よりも軟らかい材質でできているのが好ましい。これには、炭素鋼、特に軟鋼で構成されていてもよい。これによれば、両サイド部材３２を、安価に設けることができ、また、第１ロール１の形態に合うように容易に加工できる。

［第１実施例］
本実施例は、以下の条件で実施した。

（実施条件）
・第１ロール１
・冷却機構…水冷式
・ロールシェル１２の材質…軟鋼
・ロールシェル１２の厚み…６ｍｍ
・ロール直径…１０００ｍｍ
・ロール幅Ｗ１（図２）…２００ｍｍ
・第２ロール２
・冷却機構…水冷式
・ロールシェル２２の材質…軟鋼
・ロールシェル２２の厚み…６ｍｍ
・ロール直径…２５０ｍｍ
・ロール幅Ｗ２（図２）…１００ｍｍ
・両ロール１、２の配置角度α（図１）…１５度
・両ロール１、２の周速…８ｍ／分
・第２ロール２の第１ロール１への付勢力…５０ｋＮ
・両サイド部材の材質：軟鋼
・凝固距離Ｌ１（図３）…１５０ｍｍ
・凝固距離Ｌ２（図３）…５０ｍｍ
・合金溶湯４
・材料…シリコン（Ｓｉ）を２５質量％含有するアルミニウム合金
・注湯温度…７４０〜７８０℃

なお、凝固距離Ｌ１とは、第１ロール１における、後部材３１の下端縁３１１から間隙５の円周方向中央までの円周距離であり、凝固距離Ｌ２とは、第２ロール２における、プール３の液面から間隙５の円周方向中央までの円周距離である。

（結果）
厚さ２．０ｍｍ及び幅１００ｍｍの、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板が、得られた。しかも、急冷効果によって、合金板の断面を示す写真である図４に示されるように、共晶シリコン（Ｓｉ）が、平均粒径３μｍ以下の粒状の微細結晶になった。そのため、得られた合金板は、熱間圧延も冷間圧延も、可能であった。

（変形例）
両ロール１、２の周速を、４ｍ／分とし、上記と同様に実施したところ、厚さ４．０ｍｍ及び幅１００ｍｍの、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板が、得られた。この場合でも、急冷効果によって、共晶シリコン（Ｓｉ）が、平均粒径３μｍ以下の粒状の微細結晶になった。そのため、得られた合金板は、熱間圧延も冷間圧延も、可能であった。

［第２実施例］
本実施例は、以下の条件で実施した。

（実施条件）
・第１ロール１
・冷却機構…水冷式
・ロールシェル１２の材質…銅
・ロール直径…１０００ｍｍ
・ロール幅Ｗ１（図２）…１００ｍｍ
・第２ロール２
・冷却機構…なし
・ロールシェル２２の材質…銅
・ロール直径…２５０ｍｍ
・ロール幅Ｗ２（図２）…５０ｍｍ
・両ロール１、２の配置角度α（図１）…２５度
・両ロール１、２の周速…２０ｍ／分
・第２ロール２の第１ロール１への付勢力…５０ｋＮ
・凝固距離Ｌ１（図３）…１００ｍｍ
・凝固距離Ｌ２（図３）…６０ｍｍ
・合金溶湯４
・材料…シリコンを（Ｓｉ）２５質量％含有するアルミニウム合金
・注湯温度…７７０℃

（結果）
厚さ１．８ｍｍ及び幅５０ｍｍの、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板が、得られた。しかも、急冷効果によって、共晶シリコン（Ｓｉ）が、平均粒径３μｍ以下の粒状の微細結晶になった。得られた合金板を、熱間圧延で、又は、冷間圧延で、又は、熱間圧延及び冷間圧延で、板厚１ｍｍに圧延しても、割れは発生しなかった。冷間圧延した合金板では、表面に光沢が得られた。

（変形例１）
両ロール１、２の周速を、１５ｍ／分とし、上記と同様に実施したところ、厚さ２．０ｍｍ及び幅５０ｍｍの、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板が、得られた。しかも、急冷効果によって、共晶シリコン（Ｓｉ）が、平均粒径３μｍ以下の粒状の微細結晶になった。得られた合金板を、板厚１ｍｍに圧延すると、熱間圧延では、割れは発生しなかったが、冷間圧延のみでは、割れが発生した。しかし、熱間圧延後に、冷間圧延を施すと、割れは発生しなかった。しかも、冷間圧延を施すと、表面に光沢が得られた。

（変形例２）
両ロール１、２の周速を、１０ｍ／分とし、上記と同様に実施したところ、厚さ２．３ｍｍ及び幅５０ｍｍの、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金板が、得られた。しかも、急冷効果によって、共晶シリコン（Ｓｉ）が、平均粒径３μｍ以下の粒状の微細結晶になった。得られた合金板を、板厚１ｍｍに圧延すると、上記変形例１と同様に、熱間圧延では、割れは発生しなかったが、冷間圧延のみでは、割れが発生した。しかし、熱間圧延後に、冷間圧延を施すと、割れは発生しなかった。しかも、冷間圧延を施すと、表面に光沢が得られた。

［第３実施例］
本実施例は、以下の条件で実施した。

（実施条件）
・第１ロール１
・冷却機構…水冷式
・ロールシェル１２の材質…軟鋼
・ロールシェル１２の厚み…６ｍｍ
・ロール直径…１０００ｍｍ
・ロール幅Ｗ１（図２）…２００ｍｍ
・第２ロール２
・冷却機構…水冷式
・ロールシェル２２の材質…軟鋼
・ロールシェル２２の厚み…６ｍｍ
・ロール直径…２５０ｍｍ
・ロール幅Ｗ２（図２）…１００ｍｍ
・両ロール１、２の配置角度α（図１）…１５度
・両ロール１、２の周速…２０ｍ／分
・第２ロール２の第１ロール１への付勢力…５０ｋＮ
・両サイド部材の材質：軟鋼
・凝固距離Ｌ１（図３）…１５０ｍｍ
・凝固距離Ｌ２（図３）…５０ｍｍ
・合金溶湯４
・材料…マグネシウム（Ｍｇ）を１２質量％含有するアルミニウム合金
・注湯温度…６２０〜６５０℃

（結果）
厚さ３．０ｍｍ及び幅１００ｍｍの、Ａｌ‐Ｍｇ合金板が、得られた。

本発明の合金板製造装置は、固相液相間温度の幅が広く且つ半凝固状態の流動性が高い合金、例えば、過共晶Ａｌ‐Ｓｉ合金、又は、Ａｌ‐Ｍｇ合金の、板材を、製造できるので、産業上の利用価値が大である。

１第１ロール２第２ロール１１、２１表面１２、２２ロールシェル３プール３１後部材３２サイド部材４合金溶湯４１第１層４２第２層５間隙

Claims

一対のロールを用いた双ロール法連続鋳造によって、合金板を製造する、合金板製造装置において、
冷却能を有する第１ロールと、
第１ロールとは反対方向に回転する第２ロールと、
合金溶湯を貯めるためのプールと、を備えており、
上記第２ロールは、第１ロールの回転方向前方側の斜め上方において、第１ロールに対向して且つ第１ロールに向けて付勢されて、配置されており、
上記第２ロールの幅は、第１ロールの幅よりも狭くなっており、
上記プールは、第１ロールの表面と、第２ロールの表面と、第１ロールの回転方向後方に位置する後部材と、両サイド部材と、で囲まれており、
上記両サイド部材は、第１ロールの表面に立設されており、
上記両サイド部材の底面は、第１ロール表面の曲面に沿うように円弧状に形作られており、
第１ロールは、上記プールに貯められた合金溶湯を冷却して、表面に半凝固状態乃至凝固状態の第１層を形成し、上記第１層を伴って回転するようになっており、
第２ロールは、上記プールに貯められた合金溶湯から、表面に液体状態乃至半凝固状態の第２層を形成し、上記第２層を伴って回転するようになっており、
上記両ロールは、上記第１層と上記第２層とを上記両ロールのキス点において重ね合わせるようになっている、
ことを特徴とする合金板製造装置。
上記第１ロールのロールシェルが、２５ｍｍ未満の厚さを有しており、且つ、炭素鋼でできている、
請求項１記載の合金板製造装置。
第２ロールの直径が第１ロールの直径より小さい、異径双ロールの構成を、有しており、
上記両ロールは、同じ周速で回転するように設定されており、
単独で駆動するように設けられている、
請求項１又は２に記載の合金板製造装置。
上記後部材が、第１ロールの回転方向に移動可能に設けられている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の合金板製造装置。
上記後部材及び上記サイド部材が、プレートで構成されており、第１ロール表面の材質よりも軟らかい材質でできている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の合金板製造装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の合金板製造装置を用いて合金板を製造する方法であって、
プールに合金溶湯を注湯する注湯工程と、
第１ロールを作動させて、上記プールに貯められた合金溶湯を冷却して、表面に半凝固状態乃至凝固状態の第１層を形成し、上記第１層を伴って回転させ、それと共に、第２ロールを作動させて、上記プールに貯められた合金溶湯から、表面に液体状態乃至半凝固状態の第２層を形成し、上記第２層を伴って回転させる、凝固工程と、
上記第１層と上記第２層とを上記両ロールのキス点において重ね合わせる、仕上げ工程と、
を備えていることを特徴とする合金板製造方法。
合金溶湯として、シリコンを、１２〜３０質量％含有する、アルミニウム合金を、用いる、
請求項６記載の合金板製造方法。
合金溶湯として、マグネシウムを、４．５〜１２質量％含有する、アルミニウム合金を、用いる、
請求項６記載の合金板製造方法。
合金溶湯として、シリコンを、２０質量％より多く且つ２５質量％以下、含有する、アルミニウム合金を、用いる、
請求項７記載の合金板製造方法。