KR102332140B1 - 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등과 같은 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법은 알루미늄 합금 물품을 연속적으로 주조하고 그 알루미늄 합금 물품을 열간 또는 온간 압연하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 연속 주조 시스템이 제공된다. 개시된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 임의의 적합한 템퍼로 제공될 수 있다.

Description

두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 "SYSTEMS AND METHODS FOR MAKING ALUMINUM ALLOY PLATES"이라는 명칭으로 2017년 7월 6일자로 출원된 미국 가출원 제62/529,028호, "HIGH STRENGTH 6XXX SERIES ALUMINUM ALLOY AND METHODS OF MAKING THE SAME"이라는 명칭으로 2016년 10월 27일자로 출원된 미국 가출원 제62/413,740호, "HIGH STRENGTH 7XXX SERIES ALUMINUM ALLOY AND METHODS OF MAKING THE SAME"이라는 명칭으로 2016년 10월 27일자로 출원된 미국 가출원 제62/413,764호, "DECOUPLED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING LINE"이라는 명칭으로 2016년 10월 27일자에 출원된 미국 가출원 제62/413,591호, 및 "DECOUPLED CONTINUOUS CASTING AND ROLLING LINE"이라는 명칭으로 2017년 5월 14일자에 출원된 미국 가출원 제62/505,944호의 이익을 주장하며, 이의 모든 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.
또한, 본 출원은 "METAL CASTING AND ROLLING LINE"이라는 명칭으로 2017년 9월 27일자에 Milan Felberbaum 등에 의해 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/717,361호에 관한 것으로, 이의 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.
본 개시물은 일반적으로 야금에 관한 것으로, 보다 구체적으로 금속 플레이트 제조에 관한 것이다.
두꺼운(예를 들어, 두께가 4밀리미터(mm)보다 큰) 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하는 현재 방법은 초기의 알루미늄 합금 바디를 장시간 동안 열처리 공정에 적용하는 것을 포함하는 다수의 처리 단계를 필요로 한다. 바람직한 열처리로 알루미늄 합금 물품을 제조하는데 필요한 단계 수와 전체 시간을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
실시예라는 용어 및 이와 유사한 용어는 본 개시물의 기술요지 및 하기의 청구 범위 모두를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 문구는 본 명세서에 기술된 기술요지를 한정하지 않거나 또는 하기의 청구 범위의 의미나 범위를 한정하지 않는 것으로 이해해야 한다. 본 명세서에서 보호되는 본 개시물의 실시예는 본 내용의 개요가 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 본 개요는 본 개시물의 다양한 양태에 대한 고수준의 개괄이며 아래의 상세한 설명에서 더 설명될 개념 중 일부를 소개한다. 본 개요는 청구된 기술요지의 핵심 또는 필수 특징을 식별하도록 의도되지 않으며 청구된 기술요지의 범위를 결정하는데 독립적으로 사용되도록 의도되지 않는다. 이러한 기술요지는 본 개시물의 명세서 전체, 일부나 모든 도면, 및 각 청구범위의 적절한 부분을 참조하여 이해해야 한다.
본 개시물의 예는 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법을 포함하고, 상기 방법은 용융된 알루미늄 합금을 제공하고, 상기 용융된 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 물품을 연속적으로 주조하고, 상기 알루미늄 합금 물품을 적어도 약 400℃의 압연 온도에서 약 4밀리미터(mm) 이상의 게이지로 열간 또는 온간 압연하여 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하는 것을 포함한다.
또한, 본 개시물의 예는 연속 주조 시스템을 포함하고, 상기 연속 주조 시스템은 한 쌍의 이동하는 대향 주물면, 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면 사이의 주조 캐비티, 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면에 인접하게 위치된 용융 금속 인젝터로서, 용융 금속은 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면 사이의 주조 캐비티로 주입될 수 있는, 상기 용융 금속 인젝터, 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면의 하류에 위치된 용광로(예를 들어, 용체화 로), 상기 용광로의 하류에 위치된 압연기(예를 들어, 열간 압연기 또는 온간 압연기), 상기 압연기의 하류에 위치된 담금질 장치, 상기 담금질 장치의 하류에 위치된 절단 장치(예를 들어, 전단 장치), 및 상기 절단 장치의 하류에 위치된 적층 장치를 포함한다.
본 개시물의 예는 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템에 의해 형성되는 압연된 알루미늄 합금 물품을 더 포함하고, 상기 알루미늄 합금 물품은 제어된 템퍼로 제공된다. 일부 경우에, 상기 압연된 알루미늄 합금 물품은 플레이트, 세이트(shate), 슬래브, 시트 플레이트 등과 같은, 그러나 이에 한정되는 않는, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품이다.
본 명세서는 다음의 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면들에서 유사한 참조 부호의 사용은 비슷하거나 유사한 구성요소를 예시하도록 의도된다.
도 1은 본 개시물의 특정 양태에 따른 알루미늄 합금 물품을 제조하는 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 개시물의 특정 양태에 따른 처리 라인을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 개시물의 특정 양태에 따른 알루미늄 합금 물품의 기계적 특성을 나타낸 차트이다.
본 개시물의 특정 양태 및 특징은 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등과 같은, 그러나 이에 한정되는 않는, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 기술에 관한 것이다. 개시된 기술은 용융된 알루미늄 합금을 제공하고, 용융된 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 물품을 연속적으로 주조하고, 주조된 알루미늄 합금 물품을 선택적으로 재가열(예를 들어, 용체화)하고, 알루미늄 합금 물품을 적어도 약 400℃의 압연 온도에서 약 4 mm 이상의 게이지로 열간 또는 온간 압연하여 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하는 것을 포함한다.
일부 경우에, 선택적인 재가열은, 더 낮은 재가열 온도가 이용될 수 있지만, 주조 알루미늄 합금 물품에 대한 솔버스(solvus) 온도 이상의 용체화 온도로 주조 알루미늄 합금 물품을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 선택적인 재가열은 주조 알루미늄 합금 물품을 약 405℃, 410℃, 415℃, 420℃, 425℃, 430℃, 435℃, 440℃, 445℃, 450℃, 455℃, 460℃, 465℃, 470℃, 475℃, 480℃, 485℃, 490℃, 495℃, 500℃, 505℃, 510℃, 515℃, 520℃, 525℃, 530℃, 535℃, 540℃, 545℃, 550℃, 555℃, 560℃, 565℃, 570℃, 575℃, 580℃, 585℃, 또는 590℃의 최소 피크 금속 온도 이상의 온도로 재가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 선택적인 재가열은 AA6xxx 시리즈 주조 알루미늄 합금 물품을 550℃ - 570℃ 또는 555℃ - 565℃ 사이, 또는 약 560℃의 피크 금속 온도로 재가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 선택적인 재가열은 AA7xxx 시리즈 주조 알루미늄 합금 물품을 470℃ - 490℃ 또는 475℃ - 485℃ 사이, 또는 약 480℃의 피크 금속 온도로 재가열하는 것을 포함할 수 있다.
더 나아가, 본 개시물의 특정 양태 및 특징은 연속 주조 시스템에 관한 것이다. 연속 주조 시스템은 한 쌍의 이동하는 대향 주물면 및 그 한 쌍의 이동하는 대향 주물면 간의 주조 캐비티를 포함한다. 또한, 연속 주조 시스템은 한 쌍의 이동하는 대향 주물면의 하류에 위치된 용광로(예를 들어, 용체화 로) 및 그 용광로의 하류에 위치된 압연기를 포함할 수 있다. 시스템은 압연기의 하류에 위치된 담금질 장치를 더 포함한다. 일부 경우에, 시스템은 담금질 장치의 하류에 위치된 전단 장치 및 그 전단 장치의 하류에 위치된 적층 장치를 더 포함한다.
또한, 본 개시물의 특정 양태 및 특징은 본 명세서에 기술된 방법 및 시스템에 의해 형성되고 제어된 템퍼로 제공되는 알루미늄 합금 물품에 관한 것이다. 일부 경우에, 본 개시물의 특정 양태 및 특징에 따라 제조된 알루미늄 합금 물품은 종래의 기술보다 더 효율적으로, 그리고 제조된 알루미늄 합금 물품의 킬로그램당 더 적은 비용 낭비 및/또는 에너지 사용으로 제조될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "발명", "그 발명", "이러한 발명", 및 "본 발명"이란 용어는 본 특허 출원의 기술요지와 하기의 청구 범위의 모든 것을 광범위하게 나타낸다. 이러한 용어를 포함하는 문구는 본 명세서에 기술된 기술요지를 한정하지 않거나 또는 하기의 특허 청구 범위의 의미나 범위를 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "일(a)", "하나(an)", 또는 "그(the)"의 의미는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 단수 및 복수 지칭을 포함한다.
본 설명에서, "시리즈"나 "AA6xxx"와 같은 알루미늄 산업 지정에 의해 식별된 합금에 대해 설명이 이루어진다. 알루미늄 및 그 합금을 명명하고 식별하는데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해서는, 알루미늄 협회에 의해 모두 발행된 "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 두꺼운 게이지 물품은 약 4 mm 이상의 두께를 갖고, 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원에서 합금 템퍼나 조건에 대해 설명이 이루어진다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명의 이해를 위해서는, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"를 참조한다. F 조건이나 템퍼는 제조된 바와 같은 알루미늄 합금을 나타낸다. O 조건이나 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 나타낸다. T3 조건이나 템퍼는 용체화, 냉간 가공, 및 자연 시효 후의 알루미늄 합금을 나타낸다. T4 조건이나 템퍼는 용체화에 이어 자연 시효 후의 알루미늄 합금을 나타낸다. T6 조건이나 템퍼는 용체화에 이어 인공 시효 후의 알루미늄 합금을 나타낸다. T7 조건이나 템퍼는 용체화, 담금질, 및 인공 과시효 후의 알루미늄 합금을 나타낸다. T8 조건이나 템퍼는 용체화에 이어 냉간 가공 다음의 인공 시효 후의 알루미늄 합금을 나타낸다.
본 명세서에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 하위 범위를 아우르는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 1의 최소 값과 10의 최대 값(을 포함해서) 사이의 임의의 및 모든 하위 범위; 즉, 1 이상의 최소 값, 예를 들면 1 내지 6.1로 시작해서 10 이하의 최대 값, 예를 들면 5.5 내지 10으로 끝나는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
이러한 예시적인 예는 본 명세서에서 논의된 일반적인 기술요지를 독자에게 소개하기 위해 주어진 것으로 개시된 개념의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 다음의 섹션은 도면을 참조하여 다양한 부가적인 특징 및 예를 설명하며, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타내고, 방향 설명이 예시적인 실시예를 설명하는데 사용되지만, 예시적인 실시예와 마찬가지로, 본 발명을 제한하는데 사용되어서는 안된다. 본 명세서의 도면에 포함된 요소는 축척대로 도시되지 않을 수 있다.
일부 비제한적인 예에서, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법은 용융된 알루미늄 합금을 제공하고, 용융된 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 물품을 연속 주조하고, 그리고 알루미늄 합금 물품을 온간 또는 열간 압연하여, 예를 들어 약 4 mm 이상의 게이지를 갖는 알루미늄 합금 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트, 또는 다른 물품과 같은 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하는 것을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 용융된 알루미늄 합금은 AA2xxx 시리즈 알루미늄 합금, AA5xxx 시리즈 알루미늄 합금, AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 AA7xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다.
선택적으로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 지정 중 하나에 따른 AA2xxx 알루미늄 합금일 수 있다: AA2001, A2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, AA2519, AA2021, AA2022, AA2023, AA2024, AA2024A, AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044, AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, 또는 AA2199.
선택적으로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 지정 중 하나에 따른 AA5xxx 알루미늄 합금일 수 있다: AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 또는 AA5088.
선택적으로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 지정 중 하나에 따른 AA6xxx 알루미늄 합금일 수 있다: AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, A6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 또는 AA6092.
선택적으로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 알루미늄 합금은 다음의 알루미늄 합금 지정 중 하나에 따른 AA7xxx 알루미늄 합금일 수 있다: AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 및 AA7099.
도 1은 약 4 mm 이상의 게이지를 갖는 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트, 또는 다른 물품과 같은 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법을 나타낸 공정 흐름도(10)이다. 박스 20에서, 얇은 게이지 주조는 알루미늄 합금 물품을 연속 주조하는 것을 나타낸다. 일부 양태에서, 알루미늄 합금 물품의 연속 주조는 알루미늄 합금 주괴를 직접 냉각 주조하는 종래의 방법을 대체할 수 있다. 연속 주조는 트윈 벨트 주조기, 트윈 블록 주조기, 또는 트윈 롤 주조기와 같은 임의의 적합한 연속 주조기에 의해 수행될 수 있다. 일부 예에서, 주조 알루미늄 합금 물품은 약 50 mm 내지 약 5 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품은 연속 주조기로부터 배출 시에 50 mm, 45 mm, 40 mm, 35 mm, 30 mm, 25 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, 5 mm, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 50 mm, 45 mm, 40 mm, 35 mm, 30 mm, 25 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, 5 mm, 또는 그 사이의 임의의 수치의 게이지 두께를 가질 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 물품은 약 15 mm 내지 약 25 mm의 게이지로 주조된다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 물품은 약 15 mm 내지 약 40 mm의 게이지로 주조된다. 알루미늄 합금 주괴로부터 연속 주조 알루미늄 물품과 유사한 두께를 갖는 알루미늄 합금 물품을 얻기 것은, 주괴 균질화, 스캘핑, 및 분괴 압연을 포함하는 부가적인 처리 단계를 필요로 할 수 있다. 일부 경우에, 용융된 합금으로부터 더 얇은 게이지의 주조 알루미늄 합금 물품(예를 들어, 최대 약 50 mm)을 직접 주조하면 처리 시간 및 비용을 상당히 줄일 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 연속 주조 장치로부터 배출 시, 알루미늄 합금 물품은 350℃ 내지 500℃ 또는 약 350℃ 내지 약 500℃의 주조기 출구 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 물품은 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 또는 그 사이의 임의의 수치의 주조기 출구 온도를 가질 수 있다.
알루미늄 합금 물품은 블록 30에서 재가열될 수 있다. 일부 경우에, 블록 30에서의 재가열은 용체화를 포함할 수 있다. 용체화는 알루미늄 합금 물품 내의 알루미늄 매트릭스 전체에 걸쳐 합금 원소를 균일하게 분포하는데(예를 들어, 고용체를 생성하는데) 이용되는 열처리를 의미할 수 있다. 일부 예에서, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품의 용체화는 알루미늄 합금 주괴로부터 생성된 알루미늄 합금 플레이트의 용체화보다 더 효율적으로 수행될 수 있다. 알루미늄 합금 주괴로부터 생성된 알루미늄 합금 플레이트의 용체화는 통상적으로 주괴로부터 생성된 알루미늄 합금 플레이트를 약 560℃의 용체화 온도로 가열하고 약 560℃의 온도에서 최대 약 1시간 동안 알루미늄 합금 플레이트를 침지함으로써 수행된다. 일부 예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같이 연속 주조된 알루미늄 합금 물품의 재가열은 약 5분 미만(예를 들어, 약 5분 미만, 약 4분 미만, 약 3분 미만, 약 2분 미만, 약 1분 미만, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 침지 시간을 가지면서 420℃ 내지 580℃ 또는 약 420℃ 내지 약 580℃(예를 들어, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 피크 금속 온도에서 수행될 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품의 재가열은 약 560℃에서 약 3분 미만 동안 수행된다. 일부 양태에서, 재가열 온도를 감소시키려면 침지 시간을 증가시킬 필요가 있을 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 알루미늄 합금 물품은 420℃ 내지 580℃ 또는 약 420℃ 내지 약 580℃(예를 들어, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 용광로 출구 온도를 가질 수 있다. 일부 경우에, 재가열은 수행되지 않는다. 일부 비제한적인 예에서, 용광로는 연속 주조 장치로부터 압연기로 통과하는 동안 알루미늄 합금 물품의 주조기 출구 온도를 유지하는데 이용될 수 있다.
박스 40(도 1 참조)에서, 최종 게이지로의 열간 압연은 알루미늄 합금 물품의 게이지 두께를 감소시켜 원하는 두께(예를 들어, 게이지)를 갖는 알루미늄 합금 물품을 제조하는 것을 의미한다. 일부 경우에, 최종 게이지로의 열간 압연은 (예를 들어, 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이와 같은, 그러나 이에 한정되는 않는, 약 4 mm 이상의 두께를 갖는) 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 생성한다. 일부 경우에, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품을 최종 게이지로 열간 압연하는 것은 알루미늄 합금 주괴를 약 450 mm 내지 약 600 mm의 두께에서 약 4 mm 이상의 두께로 분괴하는 비교 방법보다 더 효율적으로 수행될 수 있다. 일부 예에서, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품을 약 15mm 내지 약 40mm의 게이지에서 약 4 mm 이상의 최종 게이지로 열간 압연하는 것은 열간 압연기를 통한 단일 통과로 수행될 수 있다. 일부 경우에, 알루미늄 합금 물품은 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이의 게이지로 열간 압연된다. 일부 경우에, 열간 압연기를 통한 단일 통과에서 압하율은 적어도 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 또는 70% 또는 대략 적어도 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 또는 70%일 수 있다. 일부 경우에, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품을 15 mm와 40 mm 사이 또는 약 15 mm와 40 mm 사이의 게이지에서 (예를 들어, 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이와 같은) 약 4 mm 이상의 최종 게이지로 열간 압연하는 것은 약 400℃ 내지 약 480℃의 온도(예를 들어, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 또는 그 사이의 임의의 온도, 또는 약 400℃, 약 410℃, 약 420℃, 약 430℃, 약 440℃, 약 450℃, 약 460℃, 약 470℃, 약 480℃, 또는 그 사이의 임의의 온도)에서 수행될 수 있고, 알루미늄 합금 물품은 350℃ 내지 560℃ 또는 약 350℃ 내지 약 560℃의 열간 압연기 입구 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 물품은 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 또는 그 사이의 임의의 수치의 열간 압연기 입구 온도를 가질 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 물품은 560℃ 또는 약 560℃의 온도를 갖는 용광로(예를 들어, 용체화 로)에서 배출될 수 있고 530℃ 또는 약 530℃의 열간 압연기 입구 온도를 가질 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 열간 압연은 알루미늄 합금 물품을 용융시키지 않고 가능한 한 고온에서 수행된다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금 물품은 어떠한 냉간 압연도 없이 연속 주조 게이지에서 최종 게이지로 열간 압연을 거칠 수 있다(예를 들어, 두께 감소). 일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 물품은 알루미늄 합금 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등과 같은, 예를 들어 약 4 mm 이상인, 두꺼운 게이지의 알루미늄 물품으로 감소될 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 열간 압연 동안에 알루미늄 합금 게이지는 약 0% 내지 약 88%만큼 감소될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 물품은 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20%, 22%, 24%, 26%, 28%, 30%, 32%, 34%, 36%, 38%, 40%, 42%, 44%, 46%, 48%, 50%, 52%, 54%, 56%, 58%, 60%, 62%, 64%, 66%, 68%, 70%, 72%, 74%, 76%, 78%, 80%, 82%, 84%, 86%, 88%, 또는 그 사이의 임의의 수치의 게이지 감소를 겪을 수 있다. 일부 경우에, 블록 40에서의 두께 감소는 적어도 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 또는 50%, 또는 약 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 또는 50%일 수 있다. 일부 양태에서, 알루미늄 합금 물품은 약 4 mm 이상, 예를 들어 약 4 mm와 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이의 최종 게이지로 열간 압연될 수 있다. 일부 예에서, 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품의 최종 게이지는 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 약 15 mm, 또는 그 사이의 임의의 수치일 수 있다.
일부 예에서, 압연된 알루미늄 합금 물품은 약 380℃ 내지 약 450℃의 열간 압연기 출구 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 물품은 약 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 또는 그 사이의 임의의 수치의 열간 압연기 출구 온도를 가질 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 물품은 약 400℃의 열간 압연기 출구 온도를 갖는다.
일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 물품은 압연기에서 배출 시에 열적으로 담금질될 수 있다. 담금질은 물 및/또는 강제 공기로 수행될 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 담금질은 알루미늄 합금 물품의 적어도 제 1측에 물을 분사함으로써 수행된다. 일부 경우에, 담금질은 알루미늄 합금 물품의 적어도 제 1측 및 알루미늄 합금 물품의 적어도 제 2측에 물을 분사함으로써 수행된다. 일부 양태에서, 알루미늄 합금 물품은 물에 침지함으로써 담금질될 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 담금질은 적어도 100 ℃/초(℃/s) 또는 약 100 ℃/초(℃/s)의 속도로 수행될 수 있다. 예를 들어, 담금질은 100 ℃/s, 120 ℃/s, 140 ℃/s, 160 ℃/s, 180 ℃/s, 200 ℃/s, 220 ℃/s, 240 ℃/s, 260 ℃/s, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 100 ℃/s, 120 ℃/s, 140 ℃/s, 160 ℃/s, 180 ℃/s, 200 ℃/s, 220 ℃/s, 240 ℃/s, 260 ℃/s, 또는 그 사이의 임의의 수치의 속도로 수행될 수 있다. 일부 예에서, 알루미늄 합금 물품은 200℃와 130℃ 사이 또는 약 200℃와 130℃ 사이의 온도 이하로 담금질될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 물품은 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하, 140℃ 이하, 130℃ 이하, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 200℃ 이하, 약 190℃ 이하, 약 180℃ 이하, 약 170℃ 이하, 약 160℃ 이하, 약 150℃ 이하, 약 140℃ 이하, 약 130℃ 이하, 또는 그 사이의 임의의 수치의 온도에서 수행될 수 있다.
선택적으로, 담금질은 (예를 들어, 때로는 온간 압연으로 지칭되는 저온 압연을 수행하기 위해) 압연 전에 수행될 수 있다. 일부 경우에, 담금질은 압연 전 및 압연 후에 수행될 수 있다. 일부 추가적인 경우에, 담금질은 수행되지 않거나 또는 최소한의 담금질만이 수행된다(예를 들어, 알루미늄 합금 물품은, 열간 압연기에서 배출시, 395℃ 이하, 390℃ 이하, 385℃ 이하, 380℃ 이하, 375℃ 이하, 370℃ 이하, 365℃ 이하, 360℃ 이하, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 395℃ 이하, 약 390℃ 이하, 약 385℃ 이하, 약 380℃ 이하, 약 375℃ 이하, 약 370℃ 이하, 약 365℃ 이하, 약 360℃ 이하, 또는 그 사이의 임의의 수치의 온도로 최소한으로 담금질될 수 있음). 일부 예에서, 담금질은 원하는 대로 본 명세서에 기술된 방법의 임의의 지점에서 수행될 수 있다.
최종 게이지로의 온간 압연은 열간 압연보다 낮은 온도에서 알루미늄 합금 물품의 게이지 두께를 감소시켜 원하는 게이지(예를 들어, 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이와 같은 약 4 mm 이상)를 갖는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하는 것을 의미할 수 있고, 이러한 감소는 냉간 압연과 열간 압연 사이의 온도(예를 들어, 재결정 온도 아래)에서 일어난다. 일부 경우에, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품을 최종 게이지로 온간 압연하는 것은 냉간 압연을 수행함으로써 달성되는 임의의 적합한 템퍼와 유사한 템퍼를 갖는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위해 수행될 수 있다. 일부 예에서, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품을 15 mm와 40 mm 사이, 또는 약 15 mm와 40 mm 사이의 게이지에서 약 4 mm 이상(예를 들어, 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이, 그러나 이에 한정되는 것은 아님)의 최종 게이지로 온간 압연하는 것은 온간 압연기(예를 들어, 저온에서 작동하는 열간 압연기)를 통한 단일 통과로 수행될 수 있다. 일부 경우에, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품을 15 mm 내지 40 mm, 또는 약 15 mm 내지 약 40 mm의 게이지에서 약 4 mm 이상(예를 들어, 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이, 그러나 이에 한정되는 것은 아님)의 최종 게이지로 온간 압연하는 것은 300℃ 내지 400℃, 또는 약 300℃ 내지 약 400℃의 온도(예를 들어, 300℃, 310℃, 320℃, 330℃, 340℃, 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 또는 그 사이의 임의의 온도, 또는 약 300℃, 약 310℃, 약 320℃, 약 330℃, 약 340℃, 약 350℃, 약 360℃, 약 370℃, 약 380℃, 약 390℃, 약 400℃, 또는 그 사이의 임의의 온도)에서 수행될 수 있고, 알루미늄 합금 물품은 350℃ 내지 480℃ 또는 약 350℃ 내지 약 480℃의 온간 압연을 위한 압연기 입구 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 또는 그 사이의 임의의 수치의 압연기 입구 온도를 가질 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 560℃ 또는 약 560℃의 온도에서 용광로(예를 들어, 용체화 로)에서 배출될 수 있고, 300℃ 내지 480℃ 또는 약 300℃ 내지 약 480℃(예를 들어, 300℃, 310℃, 320℃, 330℃, 340℃, 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 300℃, 310℃, 320℃, 330℃, 340℃, 350℃, 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 400℃, 410℃, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 온도로 담금질을 받을 수 있다. 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 약 480℃ 또는 480℃보다 낮은 온간 압연을 위한 압연기 입구 온도를 가질 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 온간 압연은 350℃ 또는 약 350℃보다 낮은 온도에서 수행된다.
일부 양태에서, 알루미늄 합금 물품은 연속 주조 게이지에서 최종 게이지로 온간 압연을 겪을 수 있다(예를 들어, 두께 감소). 일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 물품은 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품, 예를 들어 (약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는) 약 4 mm 이상의 두께를 갖는 알루미늄 합금 물품으로 감소될 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 온간 압연 동안에 알루미늄 합금 게이지는 약 0% 내지 약 88%만큼 감소될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 물품은 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12%, 14%, 16%, 18%, 20%, 22%, 24%, 26%, 28%, 30%, 32%, 34%, 36%, 38%, 40%, 42%, 44%, 46%, 48%, 50%, 52%, 54%, 56%, 58%, 60%, 62%, 64%, 66%, 68%, 70%, 72%, 74%, 76%, 78%, 80%, 82%, 84%, 86%, 88%, 또는 그 사이의 임의의 수치의 게이지 감소를 겪을 수 있다. 일부 경우에, 블록 40에서의 두께 감소는 적어도 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 또는 50%, 또는 약 35%, 36%, 37%, 38%, 39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 또는 50%일 수 있다. 일부 양태에서, 알루미늄 합금 물품은 약 4 mm 이상의 최종 게이지로 온간 압연될 수 있다. 일부 예에서, 물품은 약 4 mm와 약 15 mm 사이 또는 약 6 mm와 약 15 mm 사이의 최종 게이지로 온간 압연된다.
선택적으로, 알루미늄 합금 물품은 열간 또는 온간 압연 후에 재가열(예를 들어, 용체화)될 수 있다. 일부 예에서, 본 명세서에 개시된 바와 같이 온간 또는 열간 압연된 연속 주조 알루미늄 합금 물품의 재가열은 약 5분 미만(예를 들어, 약 5분 미만, 약 4분 미만, 약 3분 미만, 약 2분 미만, 약 1분 미만, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 침지 시간을 가지면서 420℃ 내지 580℃ 또는 약 420℃ 내지 약 580℃(예를 들어, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 피크 금속 온도에서 수행될 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품의 재가열은 약 560℃에서 약 3분 미만 동안 수행된다. 일부 양태에서, 재가열 온도를 감소시키려면 침지 시간을 증가시킬 필요가 있을 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 알루미늄 합금 물품은 420℃ 내지 580℃ 또는 약 420℃ 내지 약 580℃(예를 들어, 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치, 또는 약 420℃, 430℃, 440℃, 450℃, 460℃, 470℃, 480℃, 490℃, 500℃, 510℃, 520℃, 530℃, 540℃, 550℃, 560℃, 570℃, 580℃, 또는 그 사이의 임의의 수치)의 용광로 출구 온도를 가질 수 있다. 일부 경우에, 재가열은 온간 또는 열간 압연 후에 수행되지 않는다.
박스 50(도 1 참조)에서, 길이로의 절단은 담금질 후에 그 자리에서 압연된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 원하는 길이로 (예를 들어, 고객이 요청한 대로) 절단하는 것을 의미한다. 일부 비제한적인 예에서, 알루미늄 합금 소재는, 예를 들면 보관, 시효, 및 운송을 포함하는 후반 작업 적용을 위해 코일링되지 않는다. 일부 경우에, 절단 후, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(일부 예에서, 알루미늄 합금 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등)은, 예를 들면 보관, 시효 및/또는 운송을 포함하는 후반 작업 적용을 위해 적층될 수 있다. 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 100℃ 이하 내지 250℃ 이하, 또는 약 100℃ 이하 내지 약 250℃ 이하의 적층 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃, 160℃, 170℃, 180℃, 190℃, 200℃, 210℃, 220℃, 230℃, 240℃, 250℃, 또는 그 사이의 임의의 온도, 또는 약 100℃, 110℃, 120℃, 130℃, 140℃, 150℃, 160℃, 170℃, 180℃, 190℃, 200℃, 210℃, 220℃, 230℃, 240℃, 250℃, 또는 그 사이의 임의의 온도 이하에서 적층될 수 있다.
일부 비제한적인 예에서, 적층 온도는 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품의 템퍼에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 용체화된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 100℃ 또는 약 100℃의 적층 온도에서 적층하면 T4 템퍼를 갖는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 생성할 수 있다. 일부 경우에, 용체화된 AA6xxx 시리즈의 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품을 200℃ 또는 약 200℃의 적층 온도에서 적층하면 T6 템퍼를 갖는 AA6xxx 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 생성할 수 있다. 일부 다른 경우에, 동일한 AA6xxx 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 250℃ 또는 약 250℃의 적층 온도에서 적층하면 T7 템퍼를 갖는 AA6xxx 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 생성할 수 있다. 일부 추가적인 경우에, 용체화된 AA7xxx 시리즈의 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품을 165℃ 또는 약 165℃의 적층 온도에서 적층하고 24시간 또는 약 24시간 동안 그 온도에서 유지하면 T7 템퍼를 갖는 AA7xxx 시리즈의 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품을 제공할 수 있다. 다른 적층 온도와 시간이 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 제품의 템퍼에 적절하게 영향을 주기 위해 사용될 수 있다.
박스 60(도 1 참조)에서, 인공 시효는 제공된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(일부 예에서, 알루미늄 합금 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등)에 원하는 템퍼를 부여할 수 있는 열처리 공정을 의미할 수 있다. 일부 비제한적인 예에서, 인공 시효는 전술한 바와 같은 적층 공정의 일부로서 수행된다. 일부 추가 예에서, 인공 시효는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 인공 시효에 적합한 상승된 온도로 더 처리함으로써 수행된다.
도 2는 본 개시물의 특정 양태 및 특징에 따른 연속 주조 시스템(100)을 나타낸 개략도이다. 일부 비제한적인 예에서, 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110)은 그 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110) 사이에 주조 캐비티(115)를 형성한다. 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110)은 트윈 롤 주조기, 트윈 벨트 주조기, 또는 임의의 다른 적합한 연속 주조 장치일 수 있다. 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110)의 상류에 위치된 용융 금속 인젝터는 용융된 금속(예를 들어, 용융된 알루미늄 합금)을 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110)사이의 주조 캐비티(115)로 주입할 수 있다. 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110)은 용융된 알루미늄 합금을 금속 물품, 예를 들어 알루미늄 합금 물품(120)으로 주조할 수 있다. 용융된 알루미늄 합금을 알루미늄 합금 물품(120)으로 주조하는 것은 용융된 알루미늄 합금 물품이 주조 캐비티(115)를 통해 이동하고 알루미늄 합금 물품(120)이 주조 캐비티(115)에서 배출되는 동안에 용융된 알루미늄 합금에서 열을 신속하게 추출하는 것을 포함할 수 있다. 한 쌍의 이동하는 대향 주물면(110)의 하류에 위치된 용광로(130)는 알루미늄 합금 물품(120)을 재가열하는데 이용될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 용광로(130)는 알루미늄 합금 물품(120)을 용체화하는데 이용될 수 있는 용체화 로일 수 있다. 선택적으로, 용광로(130)는 알루미늄 합금 물품(120)의 주조 출구 온도를 유지하는데 이용될 수 있다. 일부 경우에, 용광로(130)는 알루미늄 합금 물품(120)의 주조 출구 온도보다 높은 온도에서 작동할 수 있고, 이 경우 용광로(130)의 상류에 위치된 선택적 발열체가 용광로(130)로 유입되기 전에 알루미늄 합금 물품(120)의 온도를 증가시킬 수 있다. 용광로(130)의 하류에 위치된 압연기(140)는 알루미늄 합금 물품(120)의 두께를 감소하는데 이용될 수 있어서, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)을 생성시킨다(예를 들어, 압연기(140)가 알루미늄 합금 물품(120)을 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)으로 압연할 수 있다). 압연기(140)의 하류에 위치된 담금질 장치(160)는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)을 담금질(예를 들어, 급랭)하는데 이용될 수 있다. 담금질 장치(160)의 하류에 위치된 플레이트 전단 장치(170)는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)을 원하는 길이로 절단하는데 이용될 수 있다. 원하는 경우, 그 다음에, 절단된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 임의의 적합한 추가 하류 처리를 위해 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품(125)의 스택(180)으로 적층될 수 있다.
선택적으로, 압연 전에 알루미늄 합금 물품(120)을 담금질하기 위해 압연기(140)의 상류에 제2 담금질 장치(165)가 위치될 수 있다. 일부 경우에, 이러한 제2 담금질 장치(165)는 온간 압연 절차(예를 들어, 재결정 온도보다 낮은 온도에서 압연)와 함께 사용하기에 적합할 수 있다. 일부 경우에, 압연 직전에 제2 담금질 장치(165)를 사용하면 T3 또는 T8 템퍼(예를 들어, 고강도 및 석출 경화)를 갖는 알루미늄 합금 압연 물품과 유사한 기계적 특성을 갖는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 냉간 압연되지 않더라도, 전술한 방법은 냉간 가공(예를 들어, 냉간 압연)을 통해 제조된 알루미늄 합금 물품과 유사한 기계적 특성을 갖는 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(예를 들어, 플레이트, 세이트, 슬래브, 시트 플레이트 등)을 제공할 수 있다. 일부 양태에서, 전술한 바와 같은 T3 또는 T8 템퍼를 갖는 알루미늄 합금에 의해 발휘된 기계적 특성은 본 명세서에 기술된 방법을 이용하여 본 명세서에 기술된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품에 부여될 수 있다. 예를 들어, T8 템퍼 특성이 요구되는 경우, 알루미늄 합금은 연속 주조, 용체화, 담금질, 최종 게이지로의 열간 압연, 및 열간 압연 후의 담금질을 거칠 수 있고, 이는 상세하게 후술된다.
일부 비제한적인 예에서, 연속 주조 시스템(100)은 특별히 맞춤화된 열적 히스토리를 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)에 제공하기 위해 복수의 구성으로 배열될 수 있다. 예를 들어, T4, T6, 또는 T7 템퍼에서의 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 주조 캐비티(115)에서 배출되는 알루미늄 합금 물품(120)이 약 450℃의 주조기 출구 온도를 갖도록 알루미늄 합금 물품(120)을 주조하고, 용체화 로(130)에서 약 560℃의 온도에서 용체화하고, 압연기(140)에서 약 530℃와 580℃ 사이의 온도에서 알루미늄 합금 물품(120)을 50% 감소시킴으로써 제조될 수 있다. T4 템퍼를 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 압연기(140)에서 배출될 수 있고, 담금질 장치(160)를 이용하여 200℃ 이하의 온도로 즉시 담금질된 후에 절단 장치(160)를 이용하여 절단될 수 있고, 100℃ 이하의 온도에서 적층될 수 있다. T6 템퍼를 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 압연기(140)에서 배출될 수 있고, 담금질 장치(160)를 이용하여 200℃ 또는 약 200℃의 온도로 즉시 담금질된 후에 절단 장치(160)를 이용하여 절단될 수 있고, 200℃ 또는 약 200℃의 온도에서 적층될 수 있다. T7 템퍼를 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 압연기(140)에서 배출될 수 있고, 담금질 장치(160)를 이용하여 250℃ 또는 약 250℃의 온도로 즉시 담금질된 후에 절단 장치(160)를 이용하여 절단될 수 있고, 250℃ 또는 약 250℃의 온도에서 적층될 수 있다.
다른 예에서, T3 또는 T8 템퍼 특성(예를 들어, 고강도)을 갖는 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금이 냉간 압연없이 제조될 수 있다. T3 또는 T8 템퍼 특성을 갖는 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금은 주조 캐비티(115)에서 배출되는 알루미늄 합금 물품(120)이 약 450℃의 주조기 출구 온도를 갖도록 알루미늄 합금 물품(120)을 주조하고, 용체화 로(130)에서 약 560℃의 온도에서 용체화한 후에, 압연기(140)에서 약 500℃보다 낮은, 예를 들어 470℃ 또는 약 470℃의 온도에서 알루미늄 합금 물품(120)을 50% 감소시키기 전에 담금질 장치(165)를 이용하여 알루미늄 합금 물품(120)을 약 470℃의 온도로 담금질함으로써 제조될 수 있다. 그 결과로 생성된 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 약 400℃의 압연기 출구 온도에서 압연기(140)에서 배출될 수 있고, 약 200℃ 이하의 온도로 담금질 장치(160)를 이용하여 즉시 담금질될 수 있다. T3 템퍼 특성을 갖는 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 제공하기 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 절단 장치(160)를 이용하여 절단되고 100℃ 이하의 온도에서 적층될 수 있다. T8 템퍼 특성을 갖는 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 제공하기 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 절단 장치(160)를 이용하여 절단되고 200℃ 또는 약 200℃의 온도에서 적층될 수 있다. T8x 템퍼 특성을 갖는 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 제공하기 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품(125)은 절단 장치(160)를 이용하여 절단되고, 200℃ 또는 약 200℃의 온도에서 적층되고, 인공적으로 시효될 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명을 추가로 설명하기 위한 것으로 동시에, 이를 제한하는 것으로 간주되지 않을 것이다. 반면에, 본 발명의 설명을 이해한 후에 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 당업자에게 시사할 수 있는 다양한 실시예, 변형, 및 균등물이 있을 수 있음을 명확히 알 수 있을 것이다. 다음의 실시예에서 설명된 연구 동안, 달리 명시되지 않는 한, 종래의 절차를 따랐다. 그 절차 중의 일부는 예시적 목적을 위해 하기에서 설명된다.
실시예
강도, 연신, 및 성형성 시험을 위해 다양한 합금을 준비했다. 이러한 합금에 대한 화학 조성물이 하기의 표 1에 제공된다.
Figure 112019052419308-pct00001
합금 A 및 합금 B(표 1 참조)는 전술한 방법 및 선택적인 인공 시효를 이용하여 T4 템퍼, 부분 T6 템퍼, 및 전체 T6 템퍼로 제공되었다. 예를 들어, 합금 A 및 합금 B는 주조 캐비티(115)에서 배출되는 알루미늄 합금 물품이 약 450℃의 주조기 출구 온도를 갖도록 알루미늄 합금 물품을 주조하고, 용체화 로(130)에서 약 550℃ 내지 약 570℃의 온도에서 2분 동안 용체화하고, 압연기(140)에서 약 530℃와 580℃ 사이의 온도에서 알루미늄 합금 물품(120)을 약 40% 내지 약 70% 감소시키는 것을 포함하는 도 1에 나타낸 방법에 의해 제조될 수 있다. 합금 A는 9.5 mm의 게이지로 약 40% 감소되었다. 합금 B는 5.0 mm의 게이지로 약 70% 감소되었다. T4 템퍼를 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 압연기(140)에서 배출될 수 있고, 담금질 장치(160)를 이용하여 50℃ 이하의 온도로 즉시 담금질된 후에 절단 장치(160)를 이용하여 절단될 수 있고, 100℃ 이하의 온도에서 적층될 수 있다. 부분 T6 템퍼를 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 200℃에서 2시간 동안 인공적으로 시효될 수 있다. 전체 T6 템퍼를 위해, 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품은 180℃에서 10시간 동안 인공적으로 시효될 수 있다.
도 3은 합금 A 및 합금 B로 이루어진 두꺼운 게이지 알루미늄 합금 물품의 기계적 특성을 나타낸 차트이다. 합금 A 및 합금 B 양자는 약 330 MPa 내지 약 345 MPa의 항복 강도(도 3에서 "YS"로 지칭됨)(각 그룹에서 좌측 히스토그램)를 갖는, 인공 시효 후에(예를 들어, 부분 T6 템퍼 및 전체 T6 템퍼에서), 고강도를 발휘했다. 합금 A 및 합금 B 양자는 약 180 MPa 내지 약 200 MPa의 항복 강도(각 그룹에서 좌측 히스토그램)를 갖는, 자연 시효 후에(예를 들어, T4 템퍼에서), 충분한 강도, 및 약 21% 내지 약 22% UE의 우수한 변형성(예를 들어, 도 3에서 "UE"로 지칭되고 열린 원으로 표시되는 균일 연신)을 발휘했다. 일부 양태에서, 약 21% 내지 약 22%의 UE를 가지면 파단이나 파손없이 성형(예를 들어, 스탬핑 또는 벤딩) 중에 90° 굽힘이 가능할 수 있다. 또한, 합금 A 및 합금 B는 파단 전에 높은 총 연신(도 3에서 "TE"로 지칭되고 열린 다이아몬드로 표시됨)뿐만 아니라 높은 극한 인장 강도(도 3에서 "UTS"로 지칭됨)(각 그룹에서 우측 히스토그램)를 발휘했다.
예시된 실시예를 포함한 실시예의 상기 설명은 단지 예시 및 설명의 목적으로 제공되었으며, 개시된 정확한 형태를 망라하거나 제한하려는 것은 아니다. 이들의 수많은 변형, 개조, 및 사용은 당업자에게 명백할 것이다.
하기에 사용된 바와 같이, 일련의 실시예에 대한 임의의 참조는 그 실시예의 각각에 대한 참조로서 분리하여 이해해야 한다(예를 들어, "실시예 1-4"는 "실시예 1, 2, 3, 또는 4"로 이해되어야 한다).
실시예 1은 용융된 알루미늄 합금을 제공하는 단계, 용융된 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 물품을 연속적으로 주조하는 단계, 및 알루미늄 합금 물품을 적어도 약 300℃ 내지 약 580℃의 압연 온도에서 약 4밀리미터(mm) 이상의 게이지로 압연하여 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법이다.
실시예 2는 실시예 1의 방법으로서, 연속 주조 후 및 열간이나 온간 압연 전에 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.
실시예 3은 실시예 1-2의 방법으로서, 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계는 약 420℃ 내지 약 580℃의 피크 금속 온도로 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계, 및 약 1분 내지 약 5분 사이의 시간 동안 피크 금속 온도를 유지하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시예 4는 실시예 1-3의 방법으로서, 용융된 알루미늄 합금은 AA7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고, 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계는 알루미늄 합금 물품을 480℃ 또는 약 480℃의 피크 금속 온도로 재가열하는 단계를 포함하는 방법이다.
실시예 5는 실시예 1-4의 방법으로서, 용융된 알루미늄 합금은 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고, 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계는 알루미늄 합금 물품을 560℃ 또는 약 560℃의 피크 금속 온도로 재가열하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시예 6은 실시예 1-5의 방법으로서, 압연 후 압연된 알루미늄 합금 물품을 적어도 약 100 ℃/초의 속도로 담금질하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.
실시예 7은 실시예 1-6의 방법으로서, 압연 후 압연된 알루미늄 합금 물품을 절단하여 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.
실시예 8은 실시예 1-7의 방법으로서, 절단 후 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.
실시예 9는 실시예 1-8의 방법으로서, 절단 후 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층하는 단계는 약 100℃ 내지 약 250℃의 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품 온도에서 수행되는, 방법이다.
실시예 10은 실시예 1-9의 방법으로서, 절단 후 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층하는 단계는 약 100℃ 내지 약 250℃의 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품 온도에서 수행되고 원하는 템퍼로 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 제공할 수 있는, 방법이다.
실시예 11은 실시예 1-10의 방법으로서, 압연된 알루미늄 합금 물품을 인공적으로 시효화하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.
실시예 12는 실시예 1-11의 방법으로서, 알루미늄 합금 물품의 연속 주조 출구 온도는 약 350℃ 내지 약 500℃인, 방법이다.
실시예 13은 실시예 1-12의 방법으로서, 알루미늄 합금 물품을 압연하는 단계는 알루미늄 합금 물품을 약 300℃ 내지 약 400℃의 온간 압연 온도에서 약 4 mm 이상의 게이지로 온간 압연하여 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시예 14는 실시예 1-13의 방법을 이용하는 연속 주조 시스템으로서, 그 사이에 주조 캐비티를 형성하도록 이격된 한 쌍의 이동하는 대향 주물면으로서, 상기 주조 캐비티는 알루미늄 합금 물품을 제1 두께로 주조하기 위한 크기인, 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면, 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면의 하류에 위치된 용체화 로, 상기 용체화 로의 하류에 위치된 압연기로서, 상기 압연기는 알루미늄 합금 물품을 제1 두께에서 적어도 4 mm의 두께로 감소시키도록 구성되는, 상기 압연기, 상기 압연기의 하류에 위치된 제1 담금질 장치, 상기 담금질 장치의 하류에 위치된 절단 장치, 및 상기 절단 장치의 하류에 위치된 적층 장치를 포함하는, 연속 주조 시스템이다.
실시예 15는 실시예 14의 시스템으로서, 상기 압연기의 상류에 위치된 제2 담금질 장치를 더 포함하는, 시스템이다.
실시예 16은 실시예 14-15의 시스템으로서, 상기 연속 주조 시스템은 원하는 템퍼를 갖는 알루미늄 합금 물품을 제조하도록 열적으로 구성 가능한, 시스템이다.
실시예 17은 실시예 14-17의 연속 주조 시스템을 이용하고 실시예 1-13의 방법을 이용하는 공정에 의해 형성되는, 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품이다.
실시예 18은 실시예 17의 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품으로서, 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품은 약 100℃ 내지 약 250℃의 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품 온도에서 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층한 후에 T4 템퍼, T6 템퍼, 또는 T7 템퍼로 제공될 수 있는, 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품이다.
실시예 19는 실시예 17-18의 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품으로서, 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품은 약 100℃ 내지 약 250℃의 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품 온도에서 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층한 후에 T3 또는 T8 템퍼 특성을 갖는 냉간 가공된 알루미늄 합금 물품과 유사한 기계적 특성을 갖도록 제공될 수 있는, 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품이다.
실시예 20은 실시예 17-18의 압연된 알루미늄 합금 물품으로서, 두꺼운 게이지의 절단된 알루미늄 합금 물품은 약 100℃ 내지 약 250℃의 온도에서 상기 두꺼운 게이지의 알루미늄 합금 물품을 적층한 후에 T3 또는 T8 템퍼 특성을 갖는 냉간 가공된 알루미늄 합금 물품의 기계적 특성을 포함하는, 압연된 알루미늄 합금 물품이다.
실시예 21은 실시예 17-20의 압연된 알루미늄 합금 물품으로서, 연속 주조된 알루미늄 합금 물품은 약 50 mm 이하의 게이지를 갖는, 압연된 알루미늄 합금 물품이다.

Claims (19)

  1. 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법으로서,
    용융된 알루미늄 합금을 제공하는 단계;
    상기 용융된 알루미늄 합금으로부터 알루미늄 합금 물품을 연속 주조하는 단계;
    상기 알루미늄 합금 물품을 300℃ 내지 580℃의 압연 온도에서 4밀리미터(mm) 이상의 게이지로 압연하여 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하는 단계;
    연속 주조 후 및 압연 전에 상기 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계;
    압연 직전에 상기 알루미늄 합금 물품을 담금질하는 단계; 및
    압연 후에 상기 알루미늄 합금 물품을 담금질하는 단계를 포함하고,
    상기 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계는 420℃ 내지 580℃의 피크 금속 온도로 상기 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계, 및 1분 내지 5분 사이의 시간 동안 상기 피크 금속 온도를 유지하는 단계를 포함하는, 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용융된 알루미늄 합금은 AA7xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 상기 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계는 상기 알루미늄 합금 물품을 480℃의 피크 금속 온도로 재가열하는 단계를 포함하는, 방법이거나, 또는
    상기 용융된 알루미늄 합금은 AA6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 상기 알루미늄 합금 물품을 재가열하는 단계는 상기 알루미늄 합금 물품을 560℃의 피크 금속 온도로 재가열하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 압연 후 상기 압연된 알루미늄 합금 물품을 적어도 100 ℃/초의 속도로 담금질하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 압연 후 상기 압연된 알루미늄 합금 물품을 절단하여 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 제조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 절단 후 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 절단 후 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층하는 단계는 100℃ 내지 250℃의 적층 온도에서 수행되고, 상기 절단되고 압연된 알루미늄 합금 물품을 적층하는 단계는 원하는 템퍼를 제공하는, 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 압연된 알루미늄 합금 물품을 인공적으로 시효화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 물품의 연속 주조 출구 온도는 350℃ 내지 500℃인, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 물품을 압연하는 단계는 상기 알루미늄 합금 물품을 300℃ 내지 400℃의 온간 압연 온도에서 온간 압연하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제1항 내지 제6항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 이용하는 연속 주조 시스템으로서,
    그 사이에 주조 캐비티를 형성하도록 이격된 한 쌍의 이동하는 대향 주물면으로서, 상기 주조 캐비티는 알루미늄 합금 물품을 제1 두께로 주조하기 위한 크기로 이루어지는, 상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면;
    상기 한 쌍의 이동하는 대향 주물면의 하류에 위치된 용체화 로;
    상기 용체화 로의 하류에 위치된 압연기로서, 상기 압연기는 상기 알루미늄 합금 물품을 상기 제1 두께에서 적어도 4 mm의 두께로 감소시키도록 구성되는, 압연기;
    상기 압연기의 하류에 위치된 적어도 제1 담금질 장치;
    상기 압연기의 상류에 위치된 적어도 제2 담금질 장치;
    적어도 상기 제1 담금질 장치의 하류에 위치된 절단 장치; 및
    상기 절단 장치의 하류에 위치된 적층 장치를 포함하는, 연속 주조 시스템.
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