JPS63105953A - 表面品質の優れたアルミニウム又はアルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として陽極酸化処理や深絞り用に適した仕
上り表面品質が優れたアルミニムラ又はアルミニウム合
金板（以後アルミニウム板と称す）の製造方法であって
、しかもこれを大型鋳塊から生産性高く製造できる方法
に関する。

（従来の技術） 一般に、大型鋳塊によるアルミニウム板の製造工程は、
溶解→半連続鋳造→均熱処理→熱間粗圧延→熱間仕上げ
圧延→冷間圧延→焼鈍→製品からなっている。

陽極処理や深絞り用の板材製品の要求特性は、機械的性
質、耳率、陽極酸化処理後に現れる圧延方向に生じる筋
状の欠陥すなわちブレーンストリーク、絞り加工時に現
れる圧延方向に生じる筋状の欠陥すなわちリビングマー
ク等多岐に渡っており、これらの特性を満足させるため
、工程毎に金属組織のコントロールが行われている。ま
た生産性の向上のために鋳塊は大型化し、したかって圧
延された板も長尺化し、加熱された鋳塊を圧延する熱間
圧延機も往復圧延のできるロール例えばロール回転方向
の変わる可逆式か多段ロールなどが多く使用されている
。

（発明が解決しようとする問題点） 近年、上記板材製品の品質の向上が望まれ、したがって
上記特性の要求もきびしくなり、従来とっているような
工程毎の金属組織のコントロール程度では板材製品の表
面品質の要求を満足させることが困難になってきた。板
材製品の表面品質の向上とは従来から行われている結晶
粒を均一に微細化することに加えて、結晶粒間での微妙
な方位差をコントロールすることであって、このような
品質の板材は陽極酸化処理や深絞り用に適している。

また上記特性を満足したとしても、長尺化した板材製品
の全長にわたつて均一に優れた表面品質の要求を満足さ
せることが困難になってきた。すなわち熱間粗圧延にお
いては、圧延された板の再結晶程度が長手方向の各所で
異なってくるからである。

本発明は、上述の点を鑑みてなされたものであって、そ
の目的は熱間圧延時の金属組織を微細化し、陽極酸化処
理や深絞り用に適した表面品質の優れたアルミニウム板
をつくり、さらに大型鋳塊より長尺圧延板をつくるに当
りその微細化した金属組織により各製品の長手方向すな
わち圧延方向における品質のばらつきを防ぐ製造方法の
確立にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、熱間圧延時に不均一に生じた粗大な再結
晶粒が表面品質悪化の原因になることを知見した。そこ
で熱間粗圧延時に微細な結晶による金属組織を均一に得
ることを木問題を解決する手段と考えた。

通常、表面品質の要求特性の厳しいアルミニウム板の圧
延による製造では、熱間粗圧延で再結晶組織を得るので
あるが、熱間粗圧延開始時には固溶していた例えばＦｅ
、Ｓｉなどの元素が、圧延中の板材の温度低下によって
熱間粗圧延終了前後に析出し、サブバンダリーを中心に
該固溶元素の析出と再結晶とか競合し、再結晶粒の発生
がおさえられるため再結晶組織は著しく粗大化するおそ
れがある。

そこで本発明者らは、（１）上記固溶元素のうちＦｅ及
びＳｉの含有量を所定の範囲に制御する。そして、（２
）熱間粗圧延途中での圧延パスと次の圧延パスとの間で
一定温度保持を行い上記固溶元素の析出を促進させ、続
いてさらにその後の熱間粗圧延を行う、ことにより固溶
元素の固溶量を減少させることができ、そのためその後
の熱間粗圧延による再結晶は結晶粒発生の阻害をあまり
受けずに進行し、熱間粗圧延終了時には微細な結晶組織
を得ることができることを見出した。

すなわち本発明は、Ｆ　ｅ　０．０３〜０．８％、５ｉ
Ｏ９３％以下、残部アルミニウム（以上ｗｔ％、以下ｗ
ｔ％を単に％と記す、）からなるアルミニウム又はアル
ミニウム合金鋳塊を均熱処理後、熱間粗圧延を行うとき
に、圧延途中の全圧下量が５０％越えた後すなわち被粗
圧延板の厚さが鋳塊厚の１／２以下になった後の圧延パ
スと次の圧延パスとの間で、被粗圧延板の温度を３００
℃〜４５０℃に１分間以上保持することを特徴とする表
面品質の優れたアルミニウム又はアルミニウム合金板の
製造方法を提供するものである。

本発明においては上記のように被圧延板の温度を３００
℃〜４５０℃に１分間以上保持するに当り、被圧延板の
温度な放冷、空冷、水もしくはクーラントによる強制冷
却などによりて３００℃〜４５０℃にして１分間以上保
持するのが好ましい。

本発明において１つの圧延パスが終ってから次の圧延パ
スまて間に圧延板の温度を３００℃〜４５０℃に１分間
以上保持（以後単に保持と称す）する、この温度にする
には空冷や水またはクーラント（水＋圧延油のエマルジ
ョン）を使用した冷却装置を用いてもよい。強制冷却は
温度を急激に低下させ固溶元素の析出をさらに促進させ
る。保持温度が３００℃未満ではそれ以後の圧延温度が
低下し、再結晶の進行がおくれ、粗大な組織となり表面
品質が低下する。４５０℃を越えると固溶元素の析出が
十分でなく、最終圧延パス後の再結晶と析出とが競合す
る。保持時間は目標とする保持温度に達してから起算し
てよく１分以上とる必要がある。保持時間は１分間を越
えればよくその上限は制限はないが１通常、生産性の点
からは５分程度までか適当である。１分未満では固溶元
素が十分析出しない。

以上の保持をするのは熱間粗圧延して圧延板の厚さが鋳
塊の厚さの１７２以上になったとき、すなわち全圧下量
が５０％を越えたときがよい、それは圧延による歪によ
り固溶元素の析出の該発生が容易になるからであり、全
圧下量が５０％を満たないとき保持を行っても、固溶元
素の析出は少なく、それ以降にかなりの圧延を残してい
るので再結晶と析出の競合が多く残る。

本発明に用いられるアルミニウム合金の組成はＦ　ｅ　
０．０３〜０．８％、Ｓｉ０．３％以下とする。

Ｆｅは鋳造時に晶出相としてＡｎ−Ｆｅ系またはＡＩＬ
−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物を生じ、これは再結晶の
核となり再結晶粒を微細化し、熱延時に不均一な粗大な
再結晶粒を生じるのを防止する作用がある。そのために
はＦｅは０．０３％以上必要であるが、Ｆｅが０．８％
を越えるとＦｅの固溶量が多く本発明の効果をそこなう
。

Ｓｉは保持中にＦｅをＡ見−Ｆｅ−Ｓｉ系析出物として
析出させる効果がある。０．３％を越えるとＳｉの固溶
量が多く、本発明の効果をそこなう、上記以外の添加元
素は適宜に、例えば鋳造組織微細化のためにＴｉやＢを
添加する等ができ、通常０．０５％以下であれば本発明
に影響を与えず、含有してもかまわない、また、Ｍｇ、
Ｚｎ。

Ｃｕは本発明にほとんど影響を与えないので、５％まで
添加してもさしつかえない。

均熱処理は常法に従って行えばよく特に限定しない。

熱間圧延開始温度は３５０℃以上が望ましい。

３５０℃未満では熱間加工性が低下し、端部割れを生じ
、生産性が低下するからである。

均熱処理後熱間粗圧延開始温度まで３０℃／ｈｒ以下の
速度で冷却すれば本発明はさらに効果的である。これは
均熱処理後３０℃／ｈｒ以下で徐冷している間に固溶元
素が析出し、後の保持の際に生じる析出の核となり、ま
た鋳塊中の固溶元素を前もって減らしておくことにもな
るからである。

保持時間は１分以上再結晶が生じるまでにさらに保持を
続けると、それまでの圧延の累積効果によって蓄桔され
ていた歪が再結晶によってなくなり、圧延長手方向の特
性のばらつきを著しく減らすことができるのて、保持は
再結晶が生じるまで行うとさらによい。

なお、保持を行った後熱間粗圧延の最終圧延パスまでに
５０℃以上温度低下した場合、再度保持を行うと本発明
の効果は顕著である。また本発明の保持は熱間粗圧延終
了の２〜４パス前に行うのが保持後の温度低下が少ない
ので最も効果的である。さらに保持を行った後の熱間粗
圧延に３いて粗圧延最後３よびその前の圧延パスを圧下
量３０％以上で行うと、平均粒径１００　ｇｍ以下の再
結晶を２回以上起すことになる。これは製品板材のブレ
ーンストリーク防止対策に非常に有効である。

（作用） 大型鋳塊を用いた場合、粗圧延終了直前の数圧延パスで
圧延板は長さすなわち圧延板の先頭部と後端部との間は
１００ｍを越えることが多い、このとき次の圧延パスは
往復圧延であると圧延板の後端部から先にロールに入る
ので圧延板の先頭部と後端部との圧延の時間間隔は３秒
から６０秒以上にわたることがあるため再結晶が遅滞し
た場合、再結晶途中に圧延が行われ、従って長さ方向に
組織差が生じるのである０本発明による一定温度の保持
を用いると再結晶の阻害因子が除かれているため、再結
晶が促進され、再結晶途中に圧延が行われることが防が
れ、その結果長手方向の特性のばらつきを防止できるの
である。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

実施例１ Ｃｕが微量添加された純度９９．００％以上のＡｎ１１
００合金（第１表に組成を示す）を半連続鋳造後面剤し
、第２表に示したような大きさの鋳塊（インゴット）を
つくり、それぞれの鋳塊に５５０℃Ｘ３時間の均熱処理
を施した後第２表に示したような１２種にわたる熱間粗
圧延条件で厚さ２０鵬■に熱間粗圧延し、続いて厚さ５
．５１に熱間仕上げ圧延を行った。得られたホットコイ
ルを３５０℃で２時間焼鈍し、厚さ３■ｌまで冷間圧延
を行った。得られた１２種（Ｎｏ、１〜１２）の圧延板
にアルマイト処理（電解液組成１５ｗｔ％Ｈ２ＳＯ４、
液温２５℃１通電１．５Ａ／ｄゴ）を施し、ブレーンス
トリークの評価を次のようにして行つた。すなわちブレ
ーンストリークの発生が全くなかったものは優として◎
印で表わし、僅かにあったものは量としてＯ印、発生あ
っても使用上差支えない程度だが好ましくないものは可
としてΔ印、発生ひどく使用できないものは不良として
ｘ印で表わした。

第２表以下の表中の表記について説明すると次の通りで
ある。鋳塊サイズのｔは厚さを、又は長さを表わし、保
持条件の欄においてｍａｔで表わした数値は板厚を示し
、放冷、冷却とあるのは被圧延板の温度を保持温度にす
る冷却方法で、放冷は特別に冷却を行わないこと、冷却
は水もしくはクーラント（水＋圧延油のエマルジョン）
による強制冷却のことである。第２表Ｎｏ、ｌを例にと
れば、厚さ４６０ｍｍの鋳塊を５００℃で熱間粗圧延を
開始し、いくつかの圧延パスを経た後、板厚さ１１０ｍ
ｍになったとき１次の圧延パスに移る前に放冷して４０
０℃とし６０秒間保持を経過した後、はじめて次の圧延
に移り、板厚２０ｍ■に仕上げた、そのときの圧延終了
温度は３７０℃であったということである。

第２表に上記の熱間粗圧延上り板を仕上げ圧延したとき
のデータを示した。

第３表に得られたアルミニウム板の試験結果を示した。

第３表によれば本発明による実施例は何れもブレーンス
トリークの発生は防止されている。これに対して本発明
によらない比較例ではブレーンストリークが発生し、そ
の発生の仕方も圧延板の長手方向に対して先端部から後
端部にわたって不均一である。さらに詳しく説明する。

すなわちＮｏ、１．２は共に１分以上の保持を１回行っ
ている実施例でブレーンストリーク評価は何れも良好で
あるがＮｏ、ｌの方がＮｏ、２に比して評価が安定して
いる。これは保持温度についてみると、Ｎｏ、ｌが４０
０℃でＮｏ、２のそれよりも低く熱間粗圧延終了温度に
近いから、粗圧延終了後に析出する固溶元素（Ｆｅ、Ｓ
ｉ）が少なく、従って再結晶しやすいからである。Ｎｏ
、３、Ｎｏ、４はいずれも保持を２回以上行った実施例
である。

Ｎ００３では２回目の保持の前に、Ｎｏ、４では１回目
も２回目も何れの保持を行う前にクーラントによる強制
冷却を行ったものであるが、何れも評価はよく優れた表
面品質を表わしている。

Ｎｏ、５及びＮｏ、６は比較例で、Ｎ００５は保持を１
分間以上しなかったもの、Ｎｏ、６は総圧下漬が５０％
に達しないうちに保持を行ったもので何れも本発明によ
らなかったもので、評価も悪く、表面品質が不均一にな
っている。

Ｎｏ、７はインゴットサイズ、熱間粗圧延開始温度及び
終了温度、熱間仕上げ圧延開始温度などの何れもがＮｏ
、１〜Ｎｏ、４と異なっているが、熱間粗圧延中の保持
条件が本発明によっているので評価の結果は優れている
。Ｎｏ、９は総圧下漬が５０％に達していない厚さ４０
０■になつたところで保持を行った本発明によらない比
較例である。評価の結果は良くない、Ｎｏ、８は比較例
Ｎｏ、９の本発明によらない保持を行った後、本発明に
よる保持を行ったものであって評価の結果は良である。

Ｎｏ、１０は比較例５と同じく１分以上の保持をしなか
ったもので唯インゴットサイズが異なってはいるが、や
はり評価は良くない。

Ｎｏ、１１．　Ｎｏ、１２は小型鋳塊を用いた実施例と
比較例であるが、鋳塊が小さくなっても圧延板がある程
度長尺になればブレーンストリークの発生はある。

なおＮｏ、７は均熱処理後開始温度まで４０℃／ｈｒて
冷却しており、他は均熱処理後空冷（５０’Ｃ／　ｈ　
ｒを越える冷却速度）し開始温度に達したら直ちに圧延
を開始したものである。

第１表 第　３　表　　ブレーンストリーク評価結果性）◎優、
Ｏ良、Δ可、×不可 実施例２ 純度９９．５０％以上のＡｌ１０５０合金を半連続鋳造
後面剤し、第４表に示したような鋳塊を作った。それぞ
れの鋳塊に６００℃×６時間の均熱処理を施し、その後
それぞれの鋳塊は第３表に示したような種々異なった熱
間粗圧延条件で厚さ２０１に熱間粗圧延し、続いて厚さ
４層層に熱間仕上げ圧延を行つた。得られたホットコイ
ルを厚さ２層層に冷間圧延し、３６０″ＣＸ２時間焼鈍
を行った。

このようにして得られた板材製品を深絞り加工（コニカ
ルダイスによるブランク径６１■層φを肩Ｒ４，５■■
）し、その際のリビングマークの発生をアルマイト処理
（実施例１と同じく硫酸アルマイト）を行った後に評価
した。

また、耳率の測定（０′″、９０°方向を＋、４５°方
向を−）も行った。それらの結果を第５表に示した。

第５表によれば本発明によってつくられたＮｏ。

１３〜Ｎｏ、１７はいずれも品質が優れていることを示
している。これに対して本発明によらない比較例のＮｏ
、１８〜Ｎｏ、２１はいずれも品質が板材の先端部から
後端部にかけての個所によって不均一であった。さらに
詳しく説明する＠　Ｎｏ、　１３では熱間粗圧延で厚さ
１２０ｍｍになったところで４００℃で再結晶が生じる
まで１００秒間保持を行い、さらに粗圧延を３０％以上
の圧下率で２回の圧延パスで熱間粗圧延を終えたもので
ある。

Ｎｏ、１４はクーラントによる強制冷却により保持温度
３８０℃まで冷却を行い、その後３８０℃で保持を８０
秒間行った実施例である。Ｎｏ、１５は熱間粗圧延で厚
さ６０ｍｍになったときに特に冷却はしなかりたが、圧
延中にクーラントを利用して温式制御を行い、厚さ６０
−１にした圧延パスて圧延板か３８０℃になったのでク
ーラントを止め、次の圧延パスまでその温度で保持し、
７０秒間経たところで次の圧延パスを行ったものである
。

Ｎｏ、１６は１回の保持は本発明の条件にはよらないが
２回目の保持で本発明による保持を行ったものである。

Ｎｏ、１７は厚さ１５０ｍｍになったところで３８０℃
で再結晶が生じるまですなわち１２０秒間保持を行った
ものである。Ｎｏ、１８は保持時間が１分経過しなかっ
たもの、Ｎｏ、１９及びＮｏ、２０は保持温度が本発明
によらないもの、Ｎｏ、２１は保持時間の不足したもの
である。

実施例３ 純度９９．５０％以上のＡＭ１０５０合金を半連続鋳造
後固剤し、第６表に示したような鋳塊をつ〈つた、それ
ぞれの鋳塊に５６０℃×３時間の均熱処理を施し、その
後その鋳塊を第６表に示したような種々異なった熱間粗
圧延条件で厚さ２０ｓ＋ｍに熱間粗圧延し、続いて厚さ
５．５腸■に熱間仕上げ圧延を行った。得られたホット
コイルを３５０℃で２時間焼鈍し、厚さ３謙■まで冷間
圧延を行った。得られた冷延板にアルマイト処理（実施
例１と同様）を施し、ブレーンストリークの評価（実施
例１と同様）を行った。結果を第７表に示す。

本発明の保持を行った場合、優れた表面特性を示してい
るのに対して、１分以上の保持を行っていない比較例Ｎ
ｏ、２６およびＮｏ、２８や１条件をはずれているＮｏ
、２７では特性がばらついており、ブレーンストリーク
特性に劣っている。

実施例４ 第８表に成分を示すＡＪＩＩ１００合金を半連続鋳造後
面剤し、第７表に示したような大きさの鋳塊をつくり、
それぞれの鋳塊に６００℃×６時間の均質化処理を施し
た後、第９表の条件で厚さ３０−■に熱間粗圧延し、続
いて厚さ８■層に熱間仕上げ圧延を行った。得られたホ
ットコイルを３鵬璽まで冷延後３６０℃Ｘ２時間の焼鈍
を行い、続いてｔｏ、６鳳■まで冷延を行った。このよ
うにして得られた板材製品を深絞り加工およびアルマイ
ト処理（いずれも実施例２と同様）を行い、耳率および
リビングマークの発生を評価した。結果第１Ｏ表に示す
。

本発明の方法によった場合、リビングマーク、耳率のば
らつきが少なく、優れた特性を示しているのに対して、
従来法のＮｏ、３３や条件をはずれているＮｏ、３４て
は特性がばらついており、板材全体では要求特性を満た
していない。

第８表 （発明の効果） 上述のようにアルミニウム板の製造に本発明を用いれば
表面品質の優れたものが得られ、しかも大型鋳塊より長
尺板をつくる生産性のある製造に際し、長尺板の長手方
向にも均一な品質が得られ、陽極酸化処理や深絞り用に
最適のものである。

本発明方法によれば建材や器物に特に適したアルミニウ
ム板を得ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ０．０３％〜０．８％、Ｓｉ０．３％以下、
   残部アルミニウム（以上ｗｔ％）からなるアルミニウム
   又はアルミニウム合金鋳塊を均熱処理後、熱間粗圧延を
   行うに当り、該圧延途中に全圧下量が５０％を越えた後
   での圧延パスと次のパスとの間で、被圧延板の温度を３
   ００℃〜４５０℃で１分間以上保持することを特徴とす
   る表面品質の優れたアルミニウム又はアルミニウム合金
   板の製造方法。
2. （２）上記のように被圧延板の温度を３００℃〜４５０
   ℃に１分以上保持するに当り、全圧下量が５０％を越え
   た後での被圧延板の温度を３００℃〜４５０℃にするに
   は、放冷、空冷、水もしくはクーラントを使用した強制
   冷却などの方法をとることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の表面品質の優れたアルミニウム又はアルミ
   ニウム合金板の製造方法。