JPH10130766A

JPH10130766A - 成形性と表面品質が優れ経時変化の少ないＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の直接鋳造圧延板とその製造方法

Info

Publication number: JPH10130766A
Application number: JP8286809A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Totsugi; 洋一郎戸次; Tetsushi Kakio; 哲史垣生; Shigeru Kuramoto; 繁倉本; Yoshihiro Matsumoto; 義裕松本; Masao Yukimoto; 正雄行本
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】単純な設備と工程で、従来と同等な特性を有
する成形用Al-Mg-Si系合金板を安価に得ること。【解決手段】必須元素としてSi 0.3〜2.0%(mass%、以
下同じ) 、Mg 0.2〜2.5%を含み、Mn 0.01 〜0.5%、Cr
0.01 〜0.5%、Zr 0.01 〜0.5%、Ti 0.001〜0.5%の１種
若しくは２種以上を含み、更にCu 0〜 2.0% 、Sn 0〜0.
2%、Zn 0〜 2.0% の１種若しくは２種以上を含み、Feを
0.5%以下に規制し、残部がAlと不可避的不純物からなる
Al合金の板厚０．７〜３．０ｍｍの直接鋳造圧延板であ
って、表層部の金属組織における連続した晶出物の最大
長さが50μm 以下であることを特徴とする成形性と表面
品質が優れ経時変化の少ないAl-Mg-Si系合金の連続鋳造
圧延板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた成形性と表
面品質を持ち、かつ経時変化の少ない直接鋳造圧延板お
よびその製造方法に関するものであり、具体的には電機
製品、自動車のボデイシート、ホイール、コンテナー等
の成形に適した成形用材料を安価に提供するAl-Mg-Si系
合金の直接鋳造圧延板とその製造方法に関するものであ
る。なお、本明細書においては、Ａｌ合金の添加元素の
含有量は、全てｍａｓｓ％を意味するものであるが、こ
れを単に％と記す。

【０００２】

【従来の技術】従来の中強度の成形用板材としては、主
に５０００系（Al-Mg 系) 合金板および６０００系(Al-
Mg-Si 系) 合金板が使用されている。又これらの合金板
は、従来、その大部分がまずＤＣ鋳造により鋳塊とした
後、これを面削、均質化熱処理、熱間圧延、冷間圧延、
焼鈍等の工程をへて製造されている。また、一部では連
続鋳造で鋳造板、もしくはこのコイルを製造し、これを
別工程で熱間圧延、冷間圧延、焼鈍等の工程をへて製造
されている。

【０００３】各種成形品の軽量化には、アルミ化が有効
であることは広く知られているが、コストが高いために
広く使用されるには至っていない。アルミ合金板の高コ
ストの原因は地金の価格が高いことに加えて、従来の製
造方法では工程が長く、複雑である点が上げられる。Ｄ
Ｃ鋳造／熱間圧延法に代わって、連続鋳造法（ベルト、
ブロック法等）で、連続鋳造板を製造し、続いてこれを
別工程で熱間圧延、冷間圧延等を行う方法も一部で検討
されてきたが、冷間圧延以降の工程の複雑さは改善され
ず、生産性の低さも有り、充分なコスト低減効果は得ら
れていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、双ロ
ール法を用いて、Ａｌ合金溶湯から最終製品であるＡｌ
合金圧延板を得ることで、具体的には成形性と表面品質
が優れ且つ経時変化の少ない成形用のAl-Mg-Si系合金板
を、工程が極めて短いこと等により低コストで製造でき
る双ロールによる直接鋳造圧延法によって得ることであ
る。また本発明の他の課題は、その直接鋳造圧延法によ
る好ましい製造条件を見出すことである。ここでいう直
接鋳造圧延法とは、図１、図２に示すごとく、双ロール
１、２間にノズル３より溶湯４を連続的に供給し、溶湯
の鋳造凝固の直後に、前記双ロール１、２で圧延して、
溶湯から直接に長尺の圧延板、又はそのコイルを得るも
のである。この方法は、前記の連続鋳造板のみを得る方
法（ベルト、ブロック法）とは異なり、一般にはハンタ
ー法、直接圧延法等と呼ばれているものであるが、本明
細書においては直接鋳造圧延法ということとする。この
製造方法は、従来別工程で行われている鋳塊又は鋳造板
とする工程、均質化処理工程、熱間及び冷間圧延工程を
一工程で行うもので、多くの工程が省略できる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、前記課題を解決す
るための請求項１の発明は、必須元素としてＳｉ０．３
〜２．０％（ｍａｓｓ％、以下同じ）、Ｍｇ０．２〜
２．５％を含み、Ｍｎ０．０１〜０．５％、Ｃｒ０．０
１〜０．５％、Ｚｒ０．０１〜０．５％、Ｔｉ０．００
１〜０．５％の１種若しくは２種以上を含み、更にＣｕ
０〜２．０％、Ｚｎ０〜２．０％、Ｓｎ０〜０．２％の
１種若しくは２種以上を含み、Ｆｅを０．５％以下に規
制し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるＡｌ合金で
あり、板厚が０．７〜３．０ｍｍの直接鋳造圧延板であ
って、板表層部の金属組織において、連続した晶出化合
物の最大長さが５０μm 以下であることを特徴とする成
形性と表面品質が優れ経時変化の少ないAl-Mg-Si系合金
の直接鋳造圧延板であり、

【０００６】請求項２の発明は、必須元素としてＳｉ
０．３〜２．０％、Ｍｇ０．２〜２．５％を含み、Ｍｎ
０．０１〜０．５％、Ｃｒ０．０１〜０．５％、Ｚｒ
０．０１〜０．５％、Ｔｉ０．００１〜０．５％の１種
若しくは２種以上を含み、更にＣｕ０〜２．０％、Ｚｎ
０〜２．０％、Ｓｎ０〜０．２％の１種若しくは２種以
上を含み、Ｆｅを０．５％以下に規制し、残部がＡｌと
不可避的不純物からなるＡｌ合金溶湯を、双ロールによ
る直接鋳造圧延機を用いて、ロール荷重Ｐ（ton)および
板出側表面温度Ｔ（Ｋ) を下記の、式、：Ｐ ≧ ２．５×１０^-5・ｔ・ｗ・√Ｄ・Ｖ・ｅｘｐ（１６００／Ｔ）：Ｔ ≧ ６３０ただし、ｔ：板出側厚さ（mm) 、ｗ：板出側幅（mm) 、
Ｄ：ロール直径（mm) 、Ｖ：ロール周速度（mpm)、Ｔ：
板出側表面温度（Ｋ）、を満足する条件で、板厚０．７〜３．０ｍｍのストリッ
プに直接鋳造圧延して、板表層部の金属組織における連
続した晶出化合物の最大長さを５０μm 以下とすること
を特徴とする成形性と表面品質が優れ経時変化の少ない
Al-Mg-Si系合金の直接鋳造圧延板の製造方法であり、

【０００７】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
のＡｌ合金溶湯を、双ロールによる直接鋳造圧延機を用
いて、ロール荷重Ｐ（ton)および板出側表面温度Ｔ
（Ｋ) を下記の、式、：Ｐ ≧ ２．５×１０^-5・ｔ・ｗ・√Ｄ・Ｖ・ｅｘｐ（１６００／Ｔ）：６３０＞Ｔただし、ｔ：板出側厚さ（mm) 、ｗ：板出側幅（mm) 、
Ｄ：ロール直径（mm) 、Ｖ：ロール周速度（mpm)、Ｔ：
板出側表面温度（Ｋ）、を満足する条件で、板厚０．７〜３．０ｍｍのストリッ
プに直接鋳造圧延し、続いて５９０〜７００Ｋの温度で
焼鈍を行った後、１００℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で常
温まで冷却して、板表層部の金属組織における連続した
晶出化合物の最大長さを５０μm 以下とすることを特徴
とする成形性と表面品質が優れ且つ経時変化の少ないAl
-Mg-Si系合金の直接鋳造圧延板の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】前記各請求項の発明のうち、請求
項１の発明は、直接鋳造圧延法によって得られた板に関
するものであり、請求項２〜３の発明は、この板の製造
方法に関するものである。以下、前記各発明について詳
細に説明する。

【０００９】（１）請求項１の発明についてまず、本発明に係わる板の合金組成を前記のごとく限定
した理由について説明する。Ｍｇ、Ｓｉは、固溶あるい
はＭｇ₂Ｓｉの析出により強度を向上させるが、Ｍｇ量
が０．２％未満およびＳｉ量が０．３％未満では製品と
して必要な強度を得ることができない。また、Ｍｇ量が
２．５％を超えると成形時にストレッチャーストレイン
マークと称する表面模様が発生し表面品質を悪化させ、
Ｓｉ量が２．０％を超えると成形時に脆性的な破断が生
じやすく、成形性を著しく低下させる。従ってＳｉは
０．３〜２．０％、Ｍｇは０．２〜２．５％と規定し
た。

【００１０】次に選択添加元素の限定理由を説明する。
選択添加元素として挙げたＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉは、
いずれも再結晶粒径を微細にする効果があり，これらの
内１種または２種以上を添加することが成形時の肌荒れ
防止のために必要である。それぞれの下限値未満では充
分な微細化効果が得られず、上限を超えると耐食性およ
び成形性を悪化させる。従ってその範囲は、Ｍｎ０．０
１〜０．５％、Ｃｒ０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０１
〜０．５％、Ｔｉ０．００１〜０．５％と規定した。

【００１１】Ｃｕ、Ｚｎは、強度をさらに向上させる効
果があり、より高強度を求められる場合は積極的に添加
する。また、Ｓｎは双ロールによる直接鋳造圧延法にお
ける表面品質を改善する効果があるため、より高度な表
面品質を求められる場合は積極的に添加する。これらの
添加は、必要に応じて、Ｃｕ０〜２．０％、Ｚｎ０〜
２．０％、Ｓｎ０〜０．２％の１種若しくは２種以上で
ある。ここで、各元素が０％とは、添加しない場合もあ
ることを意味する。また、添加する場合で、各元素をＣ
ｕ量２．０％以下、Ｚｎ量２．０％以下、Ｓｎ量０．２
％以下としたのは、これを超えると耐食性が悪化するた
めである。

【００１２】Ｆｅは、不純物として一般にＡｌ地金に含
有されているが、Ａｌ−Ｆｅ系またはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ
系の晶出物を形成し、成形性を低下させる。双ロールに
よる直接鋳造圧延では冷却速度が速く、晶出物は微細化
されるが、後述の板表層部における連続した晶出化合物
の最大長さを５０μm 以下とするためにはＦｅの含有量
を０．５％以下に制限する必要がある。また，結晶粒微
細化剤、酸化防止剤としてＢ、Ｂｅを０．０１％以下添
加しても良く、その他の元素も０．０５％以下であれば
特に悪影響は無く、前記の範囲で含有していても構わな
い。

【００１３】本発明に係わる直接鋳造圧延板の合金組成
は以上のとおりであるが、この板は、コスト低減のため
に後に冷間圧延を行わないことが最大の特徴である。一
般的な用途においては、直接鋳造圧延板の板厚が３ｍｍ
を超えると冷延が必要となる。一方、０．７ｍｍ未満の
板厚ではプロフィールの優れた直接鋳造圧延板の製造が
困難である。従って板厚０．７〜３．０ｍｍの直接鋳造
圧延板と限定した。また、板表層部の金属組織におい
て、連続した晶出化合物の最大長さを５０μm 以下と限
定した理由は、成形性を確保するためであり、５０μm
を超えると著しく成形性が低下するからである。

【００１４】（２）請求項２、３の発明について請求項２、３の発明は、前記請求項１の発明に係わる直
接鋳造圧延板の製造方法に関するものである。本発明の
製造方法を、具体的に図で説明すると、図１及び図２に
示すような双ロールによる直接鋳造圧延装置を用いて、
前記請求項１に記載のＡｌ合金溶湯４をノズル３を通し
て、双ロール１、２間に連続的に供給し、ノズル３の先
端Ｂから双ロール１、２の最接近点Ａ間で、鋳造・凝固
させ、Ａ点近傍で圧延を行うものである。なお図２にお
いて、Ｃ点は溶湯の最終凝固点である。このことは、鋳
造・凝固、圧延を一工程で行って、溶湯から直接圧延板
５を製造し、その後、冷間圧延及び焼鈍を行わないか
（請求項２）、もしくはその後冷間圧延をすることなく
５９０〜７００Ｋの温度で焼鈍を行った後、１００℃／
ｍｉｎ以下の冷却速度で常温まで冷却するもの（請求項
３）である。

【００１５】まず、請求項２の発明について説明する。
この製造方法は、従来法のDC鋳造での造塊、熱間および
冷間圧延での塑性加工、焼鈍等の工程を、一回の双ロー
ルによる直接鋳造圧延で実現させることを特徴としてお
り、この双ロールによる直接鋳造圧延条件を適切に定め
ることが非常に重要となる。また本発明は、双ロールに
よる直接鋳造圧延板を、その後に冷延せずに使用するこ
とが最大の特徴であるが、冷間圧延を行わない場合、冷
延による鋳造組織の粉砕効果が期待できないため、直接
鋳造圧延終了時にすでに加工による粉砕効果を得る必要
がある。

【００１６】双ロール法では条件によっては熱間圧延の
要素を大きく含有することができることに注目し、種々
の検討を行った結果、ロール荷重（Ｐ）が製造条件（板
厚、板幅、温度、ロール直径）より計算されるある値以
上であれば、充分な鋳造組織の粉砕効果があることを見
いだした。Ｐの値がこの計算値より小さい場合は粉砕効
果が小さく、板表層部における晶出化合物の最大長さを
５０μm 以下とすることが困難である。

【００１７】更に、成形用として使用する際は、軟質材
に調質する必要があるが、高いロール荷重の場合、熱間
圧延効果を利用して自己焼鈍により直接鋳造圧延終了直
後、あるいはコイルアップ後に再結晶させることが可能
で、一層の低コスト化が図られる。再結晶を完了させる
ためには前述のＰの値を満足することに加え、板出側表
面温度が６３０Ｋ以上であることが必須であり、温度が
これより低い場合は未再結晶部分が残存し、成形性が著
しく低下する。

【００１８】従って、以下の条件に限定した。：Ｐ ≧ ２．５×１０^-5・ｔ・ｗ・√Ｄ・Ｖ・ｅｘｐ（１６００／Ｔ）：Ｔ ≧ ６３０ただし、Ｐ：ロール荷重（ton)、ｔ：板出側厚さ（mm)
、ｗ：板出側幅（mm) 、Ｄ：ロール直径（mm) 、Ｖ：
ロール周速度（mpm)、Ｔ：板出側表面温度（Ｋ）、

【００１９】次に、請求項３の発明について説明する。
本発明の製造条件の限定理由を、以下に示す。ロール荷
重Ｐ（ton)の式に関する限定理由は、前記請求項２と
同様であるが、表面スティッキング等で板出側温度が６
３０Ｋ以上とすることが困難な場合、即ち、板出側温度
が６３０Ｋ未満の場合は以下の、式を適用して、直
接鋳造圧延する。：Ｐ ≧ ２．５×１０^-5・ｔ・ｗ・√Ｄ・Ｖ・ｅｘｐ（１６００／Ｔ）：６３０＞Ｔただし、Ｐ：ロール荷重（ton)、ｔ：板出側厚さ（mm)
、ｗ：板出側幅（mm) 、Ｄ：ロール直径（mm) 、Ｖ：
ロール周速度（mpm)、Ｔ：板出側表面温度（Ｋ）、

【００２０】この場合には、軟質材を得るために直接鋳
造圧延の後、焼鈍が必要となる。この焼鈍温度は、５９
０Ｋ未満では完全な再結晶組織を得ることができず、７
００Ｋを超えると酸化による変色等で表面品質が悪化す
る。したがって焼鈍温度範囲を５９０〜７００Ｋと限定
する。また、焼鈍後の冷却速度が１００℃／ｍｉｎを超
えると焼き入れ効果が生じ、自然時効によって特性が変
化する恐れがある。したがって冷却速度は１００℃／ｍ
ｉｎ以下と限定する。なお焼鈍時間は特に規定しない
が、３０分〜６時間程度の保持が一般的である。

【００２１】なお、直接鋳造圧延終了後、あるいは焼鈍
終了後に、必要に応じて、ショットダルロールやレーザ
ーダルロールを用いてスキンパスを行い、表面にこれら
のパターンを転写してもよい。又、これらの板材につい
て酸化膜除去のために酸あるいはアルカリによる洗浄や
レベラーによるフラットネス改善を、必要に応じて実施
しても良い。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例（本発明例）につい
て、比較例とともに更に詳細に説明する。〔実施例１〕表１に示す組成のＡｌ合金を本発明による
製造条件で製造し、厚さ１ｍｍの板材とした。

【００２３】

【表１】

【００２４】これらの板材について、引張試験を実施す
るとともにブランクφ８８ｍｍ、絞り比２．０の円筒深
絞り成形を行い( 潤滑油５ｃＳｔ、しわ抑え力２９．４
ｋＮ、バンチ速度２０ｍｍ／ｓｅｃ）、その破断限界高
さを測定した。また、さらに成形後の表面状態（ストレ
ッチャーストレインマーク、肌荒れ）を評価した。表２
にこれらの製造条件、評価結果を示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】表１、表２より明らかなように、本発明か
ら外れた組成の直接鋳造圧延板材は、成形性、表面品質
が劣っているのに対して、本発明の合金組成の直接鋳造
圧延板材は、優れた特性を有していることが判る。

【００２７】〔実施例２〕表１に示す合金組成ＡのＡｌ
合金について、各種の条件で、厚さ１ｍｍの板材とし
た。これらの板材について、引張試験を実施するととも
にブランクφ８８ｍｍ、絞り比２．０の円筒深絞り成形
を行い( 潤滑油５ｃＳｔ、しわ抑え力２９．４ｋＮ、バ
ンチ速度２０ｍｍ／ｓｅｃ）、その破断限界高さを測定
した。また，さらに成形後の表面状態（ストレッチャー
ストレインマーク、肌荒れ）を評価した。表３にこれら
の製造条件、評価結果を示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】表３より明らかなように、本発明から外れ
た条件の直接鋳造圧延板材は、板表層部の晶出化合物の
粉砕が十分でなく、成形性が劣っているのに対して、本
発明条件の直接鋳造圧延板材は、ＤＣ鋳造、熱間圧延法
と同等の優れた成形性と表面品質を兼ね備えており、充
分実用できることが判る。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したごとく、本発明は、ごく単
純な設備、工程により、従来と同等の成形性、表面品質
等の特性を有する成形用Al-Mg-Si系合金板を、安価に供
給できるものであり、産業上の顕著な効果が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】横型双ロールによる直接鋳造圧延装置（断面）
の概略説明図である。

【図２】図１のＤ部を拡大した詳細図である。

【符号の説明】

１上ロール２下ロール３ノズル４金属溶湯５直接鋳造圧延板Ａ双ロールのセンターライン（ロールの最接近点）Ｂノズルの先端Ｃ溶湯の最終凝固点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１１Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１１６２３６２３６３０６３０Ｋ６８３６８３６９１６９１Ｂ６９２６９２Ａ (72)発明者垣生哲史東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者倉本繁東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者松本義裕千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者行本正雄千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】必須元素としてＳｉ０．３〜２．０％
（ｍａｓｓ％、以下同じ）、Ｍｇ０．２〜２．５％を含
み、Ｍｎ０．０１〜０．５％、Ｃｒ０．０１〜０．５
％、Ｚｒ０．０１〜０．５％、Ｔｉ０．００１〜０．５
％の１種若しくは２種以上を含み、更にＣｕ０〜２．０
％、Ｚｎ０〜２．０％、Ｓｎ０〜０．２％の１種若しく
は２種以上を含み、Ｆｅを０．５％以下に規制し、残部
がＡｌと不可避的不純物からなるＡｌ合金であり、板厚
が０．７〜３．０ｍｍの直接鋳造圧延板であって、板表
層部の金属組織において、連続した晶出化合物の最大長
さが５０μm 以下であることを特徴とする成形性と表面
品質が優れ経時変化の少ないAl-Mg-Si系合金の直接鋳造
圧延板。
【請求項２】必須元素としてＳｉ０．３〜２．０％、
Ｍｇ０．２〜２．５％を含み、Ｍｎ０．０１〜０．５
％、Ｃｒ０．０１〜０．５％、Ｚｒ０．０１〜０．５
％、Ｔｉ０．００１〜０．５％の１種若しくは２種以上
を含み、更にＣｕ０〜２．０％、Ｚｎ０〜２．０％、Ｓ
ｎ０〜０．２％の１種若しくは２種以上を含み、Ｆｅを
０．５％以下に規制し、残部がＡｌと不可避的不純物か
らなるＡｌ合金溶湯を、双ロールによる直接鋳造圧延機
を用いて、ロール荷重Ｐ（ton)および板出側表面温度Ｔ
（Ｋ) を下記の、式、：Ｐ ≧ ２．５×１０^-5・ｔ・ｗ・√Ｄ・Ｖ・ｅｘｐ（１６００／Ｔ）：Ｔ ≧ ６３０ただし、ｔ：板出側厚さ（mm) 、ｗ：板出側幅（mm) 、Ｄ：ロー
ル直径（mm) 、Ｖ：ロール周速度（mpm)、Ｔ：板出側表面温度（Ｋ）、を満足する条件で、板厚０．７〜３．０ｍｍのストリッ
プに直接鋳造圧延して、板表層部の金属組織における連
続した晶出化合物の最大長さを５０μm 以下とすること
を特徴とする成形性と表面品質が優れ経時変化の少ない
Al-Mg-Si系合金の直接鋳造圧延板の製造方法。2
【請求項３】請求項２に記載のＡｌ合金溶湯を、双ロ
ールによる直接鋳造圧延機を用いて、ロール荷重Ｐ（to
n)および板出側表面温度Ｔ（Ｋ) を下記の、式、：Ｐ ≧ ２．５×１０^-5・ｔ・ｗ・√Ｄ・Ｖ・ｅｘｐ（１６００／Ｔ）：６３０＞Ｔただし、ｔ：板出側厚さ（mm) 、ｗ：板出側幅（mm) 、Ｄ：ロー
ル直径（mm) 、Ｖ：ロール周速度（mpm)、Ｔ：板出側表面温度（Ｋ）、を満足する条件で、板厚０．７〜３．０ｍｍのストリッ
プに直接鋳造圧延し、続いて５９０〜７００Ｋの温度で
焼鈍を行った後、１００℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で常
温まで冷却して、板表層部の金属組織における連続した
晶出化合物の最大長さを５０μm 以下とすることを特徴
とする成形性と表面品質が優れ且つ経時変化の少ないAl
-Mg-Si系合金の直接鋳造圧延板の製造方法。