JP7163304B2 - リサイクルされたアルミニウムスクラップの鋳造 - Google Patents
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Description
本出願は、2017年3月23日に出願された米国仮特許出願第62/475,489号の利益を主張し、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書で使用される「発明(invention)」、「本発明(the invention)」、「この発明(this invention)」、および「本発明(the present invention)」という用語は、この特許出願の主題および以下の特許請求の範囲のすべてを広く指すように意図されている。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載される主題を限定するものではなく、または以下の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。
本明細書では、リサイクルされたスクラップの少なくとも一部から調製されたリサイクルされた含有物合金を記載する。例えば、本明細書で開示される技術により、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、もしくは約99%、またはそれより多いリサイクルされたスクラップを含有する改質液体金属から好適な鋳造製品を製造することができる。言い換えると、本明細書に記載の鋳造製品は、約50%、約40%、約30%、約20%、約15%、約10%、約9%、約8%、約7%、約6%、約5%、約4%、約3%、約2%、もしくは約1%、またはそれ未満の一次アルミニウムを含む場合がある。本開示のある特定の態様は、ほとんどがリサイクルされたスクラップである改質液体金属を使用して作製された金属製品に関する。
リサイクルされた含有物合金は、ビレット、インゴット、またはストリップなどの様々な金属鋳造製品を鋳造するために使用することができる。鋳造前に、リサイクルされたスクラップ由来の液体金属を任意選択的に脱気して、液体金属に溶解している水素の量を減らすことができる。場合によっては、脱気は、ガスを、例えば、不活性ガス(例えば、アルゴンまたは窒素)を、液体金属中にバブリングして、ガス中への、したがって液体金属外への水素気泡の溶解を誘発することを含み得る。任意の好適な脱気技術を使用することができる。
以下で使用されるように、一連の実例へのいかなる言及も、それらの実例のそれぞれへの言及として分離的に理解されるべきである(例えば、「実例1~4」は「実例1、2、3、または4」として理解される)。
以下の表4は、UBCスクラップ、第1の代替合金(「UBC1」)、第2の代替合金(「UBC2」)、標準5754直接チル鋳造アルミニウム合金(「5754DC」)、および2つの5754連続鋳造アルミニウム合金(「5754CC」)および「5754CC1」)中の微量元素と合金元素を示している。5754DCアルミニウム合金、5754CCアルミニウム合金、および5754CC1アルミニウム合金は、大部分がリサイクルされたされたスクラップ、例えばUBCスクラップから調製されてはいない標準合金は、比較合金として役立つ。
図6は、本開示のある特定の態様に従って調製された金属製品の縦方向および横方向の伸び、ならびに強度特性を示すチャート600である。チャート600は、上記の表4のUBC1合金、UBC2合金、5754DC合金、および5754CC合金から形成された金属製品の縦方向(図6では「L」と称される)および横方向(図6では「T」と称される)の伸び、ならびに強度特性を示している。図3のプロセス3に見られるように、各金属製品を、中間ゲージまで熱間圧延し、次いで最終ゲージまで冷間圧延した。
図7~12は、本開示のある特定の態様に従って1.5重量%のMgを有するUBCベースの合金、すなわち表4で特定されるUBC1を使用して連続鋳造された3セットの金属製品を試験することによって得られた様々な測定値を示している。金属製品の各セットは、同じ連続鋳造プロセス(例えば、図4の連続鋳造システム402)を使用して調製し、次いで、冷間圧延のみ(例えば、図2のプロセス200において見られるように)、熱間圧延のみ(図1のプロセス100において見られるように)、冷間圧延と熱間圧延の組み合わせ(例えば、図3に見られるように)によって、圧延した。解釈し易くするために、3つの圧延技術は、冷間圧延のみ、熱間圧延のみ、熱間圧延と冷間圧延として識別され得る。本明細書で使用される場合、「冷間圧延のみ」という用語は、他の処理が行われる可能性があるが、任意または実質的な量の熱間圧延を行わない冷間圧延を指すことができる。本明細書で使用される場合、「熱間圧延のみ」という用語は、他の処理が行われる可能性があるが、任意または実質的な量の冷間圧延を行わない熱間圧延を指すことができる。引張試験は、ASTM B557 2”GL引張試験に従って実施した。
図14~19は、本開示のある特定の態様に従って2.59重量%のMgを有するUBCベースの合金を使用して連続鋳造された3セットの金属製品を試験することによって得られた様々な測定値を示している。各一連の金属製品は、図7~13を参照して調製されたものと同様に調製されたが、表4のUBC2合金を使用した。引張試験は、ASTM B5513 2”GL引張試験に従って実施した。
図21は、本開示のある特定の態様による、金属製品を連続鋳造および圧延するための一連の異なるプロセスを示している概略図である。2100のプロセスライン1は、コイル冷却および冷間圧延を伴い、かつ均質化を伴わない、金属製品を鋳造および熱間圧延することを含む。2120のプロセスライン2は、急冷、均質化、追加の熱間圧延、急冷、および冷間圧延を伴う、金属製品を鋳造および熱間圧延することを含む。2140のプロセスライン3は、急冷、均質化、急冷、および冷間圧延を伴う、金属製品を鋳造および熱間圧延することを含む。
Claims (11)
- リサイクルされたアルミニウムを液体金属に溶融することと、
改質液体金属を形成するために合金元素を前記液体金属に添加することであって、前記合金元素がマグネシウム、シリコン、または銅を含む、ことと、
前記改質液体金属を金属製品に鋳造することであって、前記改質液体金属が少なくとも50%のリサイクルされたアルミニウムを含み、鋳造中に0.08mL/100グラム~0.25mL/100グラムの水素含有量を有する、ことと、
前記金属製品を圧延することであって、前記圧延が前記金属製品を熱間圧延および冷間圧延することを含む、ことと、
前記冷間圧延後に前記金属製品を焼鈍温度まで再加熱することと、を含み、前記焼鈍温度が、前記金属製品の固相線温度未満であり、
前記改質液体金属が、0.1~0.9重量%のCu、0.25重量%~0.7重量%のFe、0.6重量%~7.0重量%のMg、0.1重量%~0.9重量%のMn、0.01重量%~1.0重量%のSi、0.01重量%~0.15重量%のTi、0.01重量%~5.0重量%のZn、0.01重量%~0.25重量%のCr、0.01重量%~0.1重量%のZr、最大0.15重量%までの不純物、およびAl、を含むアルミニウム合金を含み、
前記不純物が、Sn、Ga、Ca、Bi、Na、Pb、Li、W、Mo、Ni、およびVから選択された少なくとも1種を、各元素について0.05重量%以下の量で含む、
金属鋳造方法。 - 前記圧延が、前記金属製品を配送のためのゲージに冷間圧延することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記配送のためのゲージが、中間ゲージである、請求項2に記載の方法。
- 前記配送のためのゲージが、最終ゲージである、請求項2に記載の方法。
- 前記改質液体金属が、1.5重量%~7.0重量%の量のマグネシウムを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記改質液体金属が、約1.5重量%~約4重量%の量のマグネシウムを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋳造が、前記改質液体金属を連続的に鋳造することを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記鋳造が、前記改質液体金属を直接チル鋳造することを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記リサイクルされたアルミニウムが、缶蓋および缶胴からのリサイクルされた金属の混合物を含有する使用済み飲料缶スクラップを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記改質液体金属が、少なくとも60%のリサイクルされたアルミニウムを含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記改質液体金属が、少なくとも80%のリサイクルされたアルミニウムを含む、請求項10に記載の方法。
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