JPH09201652A - 箔地用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 箔地用アルミニウム合金板を連続鋳造圧延法
で製造する場合、箔として使用可能な製造方法を見出す
こと。 【解決手段】 箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧
延法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ
％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌ
と不可避的不純物とからなるアルミニウム合金溶湯を厚
さ３０ｍｍ以下の鋳造板に鋳造し、これを冷間圧延し、
必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する製造
方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、鋳造ノズ
ルで前記アルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に、水平方
向から若しくは水平方向に対し下方から上方に傾斜して
又は真下から供給し、かつその供給溶湯のノズル先端で
の噴出圧力を０．６ｋＰａ以下で供給することを特徴と
する箔地用アルミニウム合金板の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、箔地用アルミニウ
ム合金板の製造方法であり、より詳しくはこの板を連続
鋳造圧延法によって製造する場合、この連続鋳造条件の
改良により箔地用アルミニウム合金板としての使用を可
能とする製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に箔地用アルミニウム合金板の製造
方法としては、アルミニウム合金溶湯を半連続鋳造法に
より鋳造したスラブを均質化熱処理後、熱間圧延及び冷
間圧延（必要に応じて焼鈍）を施すか若しくは先の溶湯
を可動鋳型（図２に示す水冷したドラム４、５又は図５
に示す水冷したベルト８、９）間に連続的に供給して、
板厚３０ｍｍ以下の鋳造板とし、その後これを冷間圧延
（必要に応じその前、中、後に焼鈍を行う場合もある）
して、所望のサイズおよび性能を有した板材とすること
が一般的である。このように製造された箔地は、この後
箔圧延され、厚さ６〜１０μｍ程度の箔とされる。

【０００３】しかしながら、箔は表面光沢面および艶消
し面の外観の均一性が要求されるため、箔地の金属組織
の均質性が表面品質に大きく影響を及ぼす。即ち金属組
織にばらつきがあると材料の硬さがばらつき、箔圧延時
に形成するオイルピットの分布状態がばらつくこととな
り光沢面が帯状或いは斑状に光沢むらとなり外観不良と
なる。また、艶消し面においても材料の硬さがばらつ
き、艶消し状態がばらつくこととなり外観不良となる。

【０００４】この金属組織のばらつきを引き起こす原因
の一つとして、鋳造組織の不均一が挙げられる。例えば
半連続鋳造法により鋳造されたスラブの鋳造組織は、一
般に鋳肌から内部に移るに従いチル層、粗大セル層、微
細セル層と組織が変化する。ここでチル層と粗大セル層
を併せた部分は一般に「額縁」と呼ばれ不安定な金属組
織となり表面品質に悪影響を及ぼすため、面削により削
り落とすことが通常となっている。この方法によるアル
ミニウム合金板の製造は、このように面削したスラブを
均質化熱処理及び熱間圧延し、続いて冷間圧延（必要に
より焼鈍）して、所定の板としている。

【０００５】また連続鋳造圧延法は、鋳塊の均質化熱処
理および熱間圧延工程が省略され、歩留りおよびエネル
ギー効率の向上等において非常に有効な方法であるとと
もに、溶湯の冷却速度を速くすることができるため合金
成分が強制固溶され易く、かつ、第２相粒子が微細にな
り易いので、一般に強度に優れた箔が得られるメリット
がある。

【０００６】しかしながら、この連続鋳造圧延法は、そ
の製造の基本原理から供給される溶湯に対し鋳型が連続
的に移動するため、鋳造時の溶湯と可動鋳型の接触が不
安定である。このために溶湯の凝固速度にばらつきを生
じ易くこれが原因で鋳造組織が不均一となるという問題
がある。この代表的な例として一般に「リップルマー
ク」もしくは「レベルライン」と呼ばれるものがあり、
これは鋳造コイルの長手方向において数ｍｍピッチで周
期的に鋳造組織が変動する不具合のことで、この不具合
のために最終製品の箔においても組織が不均一となり、
表面に光沢むらが発生して外観不良となる。この鋳造組
織の不均一な部分を半連続鋳造法同様面削により落とす
ことは、板厚が３０ｍｍ以下程度と薄く工程的にも困難
であり、また通常この組織変動は板厚内部数ｍｍの深さ
若しくは場合によっては板厚中心部まで影響しているた
め、歩留まりを考えると現実的な方法ではない。

【０００７】前述のように連続鋳造圧延法は、半連続鋳
造法に比べ生産効率および特性の面からは魅力ある方法
であるが、鋳造組織の不均一が生じこの部分を除去する
ことも困難であるため、アルミニウム合金箔のうち、表
面光沢の均一性を厳しく要求される箔への適用ができな
かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点を解決することであり、具体的には光
沢面および艶消し面において光沢の均一性の高い箔が得
られる箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延法によ
る製造において、この合金板の製造に適した均一で微細
な鋳造組織を有する鋳造板を得るための鋳造条件を見出
し、箔地用アルミニウム合金板として使用可能な製造方
法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧延
法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ
％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌ
と不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を厚さ
３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延
し、必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する
製造方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、鋳造
ノズルで前記アルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に、水
平方向から若しくは水平方向に対し下方から上方に傾斜
して又は真下から供給し、かつその供給溶湯のノズル先
端での噴出圧力を０．６ｋＰａ以下で供給することを特
徴とする箔地用アルミニウム合金板の製造方法である。
本発明において、 前記アルミニウム合金溶湯の可動鋳
型間への供給は、水平方向に対し下方から上方に傾斜し
て又は真下から供給することが更に望ましい。また、本
発明において、前記供給溶湯のノズル先端での噴出圧力
は０．４ｋＰａ以下で供給することが更に望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明について、詳細に説明
する。本発明の各構成要件のうち、まずＡｌ合金組成に
ついて説明する。本発明では、箔地用合金としてＦｅを
０．２〜２．８ｗｔ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％
含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるアルミニ
ウ合金を用いる。Ｆｅは、連続鋳造時にＡｌ−Ｆｅ系の
金属間化合物（第２相粒子）として微細に晶出し、分散
する。このＡｌ−Ｆｅ系の微細粒子は強度向上の効果が
ある。これらの効果を得るにはＦｅの添加量は０．２ｗ
ｔ％以上必要であるが、２．８ｗｔ％を越えると効果が
飽和するばかりでなく耐蝕性が低下する。従って、Ｆｅ
は０．２〜２．８ｗｔ％の範囲で添加する。

【００１１】ＳｉはＦｅと共存することによって強度向
上の効果を示す。この効果を得るには、Ｓｉの添加量は
０．０５ｗｔ％以上である必要がある。一方Ｓｉの添加
量が０．３ｗｔ％を越えると固溶Ｓｉ量が多くなり、箔
圧延工程での硬化を引き起こしピンホールの発生が多く
なる。従って、Ｓｉは０．０５〜０．３ｗｔ％の範囲で
添加する。

【００１２】その他の不純物としては、通常のアルミニ
ウム地金に含まれているＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ等があ
るが、これらは０．０５ｗｔ％程度以下である場合は、
特に問題はない。また、任意的な添加元素として、Ｔｉ
およびＢの各０．１ｗｔ％以下の含有は、連続鋳造時の
凝固組織の微細化に有効である。

【００１３】次に、鋳造以降の製造条件について説明す
る。本発明では箔地用アルミニウム合金を鋳造するにあ
たり、溶湯から直接板厚３０ｍｍ以下の鋳造板に鋳造す
る連続鋳造圧延法を用いる。ここで板厚を３０ｍｍ以下
とした理由として、前にも述べたように連続鋳造圧延法
では溶湯の冷却速度を高くすることができるため合金成
分が強制固溶され易く、かつ、金属間化合物粒子が微細
になり易いためこれにより材料特性として各種メリット
が得られるが、板厚が３０ｍｍ以上になると強制固溶に
十分な冷却速度が得られず、金属間化合物が粗大化する
ので好ましくない。したがって 板厚は薄ければ薄いほ
ど良いが、好ましくは１５ｍｍ以下、さらに好ましくは
１０ｍｍ以下が良い。

【００１４】なお、ここで対象としている連続鋳造圧延
法における連続鋳造は、図２に示す双ドラム４、５を用
いたハンター法、３Ｃ法、図５に示す双ベルト８、９を
用いたヘズレー法等が挙げられるが、本発明ではこれら
のうちの特定の方法に何ら限定されるものではない。

【００１５】本発明の連続鋳造圧延法について、図１〜
図５を用いて説明する。図１は、双ドラム４、５による
可動鋳型装置で、連続鋳造板６を製造する一例を示す平
面図である。図２は、図１の矢視Ａ−Ａにおける断面図
であり、鋳造ノズル２で溶湯を水平方向から可動鋳型
４、５に供給する説明図である。図３は、双ドラム４、
５による可動鋳型装置で、鋳造ノズル２で溶湯を、水平
方向に対し下方から上方に傾斜して可動鋳型４、５に供
給する説明図である。図４は、双ドラム４、５による可
動鋳型装置で、鋳造ノズル２で溶湯を、真下から可動鋳
型４、５に供給する説明図である。図５は、ローラ１０
〜１３によって駆動される双ベルト８、９による可動鋳
型装置で、連続鋳造板６を製造する一例を示す説明図で
ある。

【００１６】まず所定の合金成分に調整されたアルミニ
ウム合金溶湯３は、図示しない溶解保持炉からトラフを
通じて一旦湯溜まり（通常ヘッドボックスなどと呼ばれ
ている）１に溜められ、その後鋳造ノズル２を通って水
冷された可動鋳型（ドラム）４、５又は可動鋳型（ベル
ト）８、９へと導かれる。なお、２１はノズルの溶湯導
管であり、２２はノズルの先端であり、６は鋳造板であ
る。溶湯を一旦湯溜まり１に溜める大きな目的として次
の二つがある。すなわち溶湯３を所定の鋳造温度に管
理し鋳造時の溶湯温度を一定にする、鋳造ノズル先端
２２のレベルに対する湯溜まり１の湯面高さ（以後「溶
湯ヘッド」と呼ぶ、図２〜図５において７で示す）を調
整することにより鋳造ノズル先端２２からの溶湯の噴出
圧力を調整するためである。

【００１７】ここでに関して湯溜まり１での溶湯温度
は、高すぎると溶湯が鋳型に接触し脱離するまでに十分
な凝固が達成されないため完全な形の鋳造板６が得られ
ず、逆に低すぎると溶湯が可動鋳型４、５に達する前に
鋳造ノズル内部で凝固してしまい鋳造不可能となるた
め、適当な温度に保持することが望まれる。通常、この
温度を一定にするということは鋳造ノズル先端２２での
溶湯温度を一定にすることであり、溶湯３が湯溜まり１
から鋳造ノズル先端２２までに達する間の放熱状況等に
より設定しなければならないが、一般的には６８０〜７
６０℃、好ましくは６８５〜７２０℃の範囲とする。

【００１８】また、前述のに関連して本発明では、鋳
造ノズル２の先端２２からの溶湯噴出圧力が０．６ｋＰ
ａ以下になるように溶湯ヘッド７を調整する。連続鋳造
圧延法では溶湯を鋳型に供給する場合、鋳型に対し溶湯
の供給が上方からの場合は重力に従って落差で流せばよ
いが、本発明の対象としている溶湯３を可動鋳型４、５
に供給する場合は、水平方向から若しくは水平方向に対
し下方から上方に傾斜して又は真下から供給し、鋳造ノ
ズルから溶湯を噴出するための圧力を生じさせなければ
ならない。本発明において、可動鋳型４、５への溶湯３
の供給を、上方からではなく水平方向から若しくは水平
方向に対し下方から上方に傾斜して又は真下から供給す
るようにしたのは、溶湯噴出圧力を調整し易いからであ
る。なお、可動鋳型４、５への溶湯３の供給は、上記の
理由から水平方向に対し下方から上方に傾斜して又は真
下から供給するのが、より好ましい。通常この溶湯噴出
圧力は、溶湯ヘッド７をつけることで調整され溶湯の供
給を促す。この溶湯の噴出圧力は、溶湯が鋳造ノズル周
囲へ周り込む程度あるいは鋳造ノズルおよびその他の部
材を破損しない程度であれば、溶湯の供給不足を避ける
ために高めに設定するのが通例で、従来は１ｋＰａ程度
であった。

【００１９】しかし本発明において、溶湯の噴出圧力が
高いことは溶湯の供給不足を防ぐ上では有効であるが、
必要以上に高すぎる圧力は、可動鋳型４、５と溶湯の接
触位置を変動させる原因となり、均一な鋳造組織を得る
ためにはむしろ逆効果であることがわかった。噴出圧力
が高い場合、鋳造ノズル先端２２と可動鋳型４、５の間
に生じるエアーギャップへの溶湯のまくれ込みが周期的
に生じ、これにより可動鋳型と溶湯の接触位置が変化し
鋳造組織変動が生じ、リップルマークとして出現する。
しかし噴出圧力が低い場合は、可動鋳型４、５の移動に
順応して溶湯が移動するため鋳型と溶湯の接触位置が常
に一定に保たれ、結果としてリップルマークの出現しな
い均一な鋳造組織となる。

【００２０】図６（ａ）（ｂ）は、溶湯噴出圧力の相違
による鋳造板の外観写真である。（ａ）はリップルマー
クが出現しない良好なもの（溶湯噴出圧力０．２５ｋＰ
ａ）、（ｂ）はリップルマークが出現したもの（溶湯噴
出圧力１．０ｋＰａ）である。なお、外観写真（ｂ）中
の矢印は、リップルマーク出現の位置を示す。これらの
理由により本発明では、溶湯ヘッド７を低くし溶湯の噴
出圧力をできるだけ小さくする。具体的には溶湯噴出圧
力が０．６ｋＰａ以下、好ましくは０．４ｋＰａ以下と
することが望ましい。

【００２１】なお，鋳造速度、鋳型の冷却温度および鋳
型ギャップ等のその他の鋳造条件は、目的とする製品サ
イズ、特性および設備能力等を考慮して設定すればよ
く、本発明では何ら規定するものではない。

【００２２】上記のように鋳造された鋳造板６は、必要
に応じてその直後で圧延が行われるか若しくはそのまま
コイルに巻取られる。さらにその後冷間圧延により所望
のサイズまで圧延（必要に応じてその前、中、後におい
て1 〜数回の焼鈍を行う）されて箔地用アルミニウム合
金板とし、さらにこれを常法にしたがって箔圧延し、目
的に応じた厚さの箔とされる。

【００２３】箔地用アルミニウム合金板は、箔として使
用する場合、表面光沢面および艶消し面の外観の均一性
が要求され、箔地の金属組織の均質性が表面品質に大き
く影響を及ぼす。この金属組織にばらつきがあると光沢
面および艶消し面においてばらつきが生じ、外観不良と
なる。連続鋳造圧延法で製造した箔地用アルミニウム合
金板表面に前記のリップルマーク（この部分は金属組織
が不均一である）が発生すると、箔での外観の均一性が
得られないが、前記のごとく製造した本発明に係る箔地
用アルミニウム合金板は、後に記す実施例でも明らかな
ごとく、箔での外観の均一性が得られ、箔として十分に
使用できるものである。

【００２４】

【実施例】表１に示した化学組成のアルミニウム合金溶
湯を図２、図３、図４に示す双ドラムを用いたハンター
法により板厚７ｍｍおよび１０ｍｍの鋳造板６のコイル
とした。これらの鋳造を行うにあたり、鋳造ノズル２の
先端２２からの溶湯噴出圧力を湯溜まり（ヘッドボック
ス）１での溶湯ヘッド７の高さを調整することにより変
化させ、本発明例および比較例、従来例とした。なお、
溶湯３の噴出圧力は、ノズルチップ先端２２にセットし
た圧力センサによりモニタし、この値は溶湯ヘッド７に
対応している溶湯重量から計算により求めた圧力とほぼ
相違ないことの確認も行った。また、鋳造ノズル２の傾
きも種々変えた。これらの条件を表１に記した。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記以外の鋳造条件は以下のとおりであ
る。 ・鋳造板の板幅：１３００ｍｍ ・溶湯温度 ：７００℃ ・鋳造速度 ：１０００ｍｍ／ｍｉｎ． ・冷却速度 ：３００〜７００℃／ｓｅｃ． これらの鋳造板６のコイルを表１に示した条件で、冷間
圧延および一部中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延して厚
さ０．４ｍｍの箔地用アルミニウム合金板を製造した。
この板の表面状態を目視により観察し、リップルマーク
の出現の有無を調べた。また、これを更に常法にしたが
って箔圧延し、厚さ１５μｍの片面艶消しの箔とした。

【００２７】これらの箔の光沢面および艶消し面の光沢
度の均一性を下記の基準で評価し、その結果を表１に併
記した。 〔評価方法〕 （１）リップルマークの出現の有無 厚さ０．４ｍｍ板の表面状態を目視により観察し、認め
られるものは有、やや認められるものはやや有、認めら
れないものは無とした。 （２）箔の外観の光沢度の均一性 外観を目視により観察し、光沢の均一性が優れているも
の◎、良好なもの○、やや劣っているもの△、劣ってい
るもの×として判定を行った。

【００２８】表１から明らかなように、本発明範囲の条
件で製造した箔地用アルミニウム合金板を用いて製造さ
れた箔は、外観の均一性に優れており、箔として使用可
能であることが確認された。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
よれば箔地用アルミニウム合金板を連続鋳造圧延法で製
造しても、この合金板の製造に適した均一で微細な鋳造
組織を有する鋳造板を得ることが出来、箔地用アルミニ
ウム合金板としての使用を可能とするもので、工業上顕
著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】双ドラムによる可動鋳型装置で、連続鋳造板を
製造する一例を示す平面図である。

【図２】図１の矢視Ａ−Ａにおける断面図であり、鋳造
ノズルで溶湯を水平方向から可動鋳型に供給する説明図
である。

【図３】鋳造ノズルで溶湯を、水平方向に対し下方から
上方に傾斜して可動鋳型に供給する説明図である。

【図４】鋳造ノズルで溶湯を、真下から可動鋳型に供給
する説明図である。

【図５】双ベルトによる可動鋳型装置で、連続鋳造板を
製造する一例を示す説明図である。

【図６】鋳造板表面の外観を示す写真で、（ａ）は良好
なもの、（ｂ）はリップルマークの発生したものであ
る。

【符号の説明】

１ 湯溜まり（ヘッドボックス） ２ 鋳造ノズル ２１ ノズルの溶湯導管 ２２ ノズルの先端 ３ 溶湯 ４、５ ドラム（可動鋳型） ６ 鋳造板 ７ 溶湯ヘッド ８、９ ベルト（可動鋳型） １０〜１３ ローラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年５月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】図６（ａ）（ｂ）は、溶湯噴出圧力の相違
による鋳造板表面の金属表面組織を示す光学顕微鏡写真
である。（ａ）はリップルマークが出現しない良好なも
の（溶湯噴出圧力０．２５ｋＰａ）、（ｂ）はリップル
マークが出現したもの（溶湯噴出圧力１．０ｋＰａ）で
ある。なお、光学顕微鏡写真（ｂ）中の矢印は、リップ
ルマークの出現の位置を示す。これらの理由により本発
明では、溶湯ヘッド７を低くし溶湯の噴出圧力をできる
だけ小さくする。具体的には溶湯噴出圧力が０．６ｋＰ
ａ以下、好ましくは０．４ｋＰａ以下とすることが望ま
しい。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年５月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】鋳造板の金属表面組織を示す光学顕微鏡写真
で、（ａ）は良好なもの、（ｂ）はリップルマークの発
生したものである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 11/00 Ｂ２２Ｄ 11/00 Ｅ 11/10 11/10 Ｇ 11/12 11/12 Ａ Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箔地用アルミニウム合金板の連続鋳造圧
   延法による製造方法であり、Ｆｅを０．２〜２．８ｗｔ
   ％、Ｓｉを０．０５〜０．３ｗｔ％含有し、残部がＡｌ
   と不可避的不純物からなるアルミニウム合金溶湯を厚さ
   ３０ｍｍ以下の鋳造板に連続鋳造し、これを冷間圧延
   し、必要に応じて中間焼鈍し、さらに最終冷間圧延する
   製造方法において、前記鋳造板に連続鋳造する際、鋳造
   ノズルで前記アルミニウム合金溶湯を可動鋳型間に、水
   平方向から若しくは水平方向に対し下方から上方に傾斜
   して又は真下から供給し、かつその供給溶湯のノズル先
   端での噴出圧力を０．６ｋＰａ以下で供給することを特
   徴とする箔地用アルミニウム合金板の製造方法。