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【発明の名称】 アルミニウム合わせ材の製造方法
【発明者】 【氏名】岡島 洋治

【要約】 【課題】合わせ材の上下皮材のクラッド率バラツキを少なくし、高精度のクラッド率を得ることができるコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法を提供することである。

【構成】心材の両面に皮材を合わせて熱間圧延を行い、かつ縦ロールを使用して幅圧延する、アルミニウム合わせ材の製造方法であって、該縦ロールのロール面と一方のクラッド面とがなす角と、前記ロール面と他方のクラッド面とがなす角が略同一の角度である、コバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
心材の両面に皮材を合わせて熱間圧延を行い、かつ縦ロールを使用して幅圧延する、アルミニウム合わせ材の製造方法であって、該縦ロールのロール面と一方のクラッド面とがなす角と、前記ロール面と他方のクラッド面とがなす角が略同一の角度であることを特徴とするコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法。
【請求項2】
前記心材の一方の面に合わされた皮材が、他方の面に合わされた皮材と変形抵抗が相違するものであって、縦ロールの使用厚を、変形抵抗の大きい方の皮材に対して該縦ロールによる圧下を高める厚さとしたことを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合わせ材の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム合わせ材の製造方法に関し、詳しくは合わせ材端部のコバ割れ防止およびクラッド率比の低下を抑制するために使用される熱間圧延機縦ロールの合わせ材端部の接触面をコントロールすることでアルミニウム合わせ材の上下皮材のクラッド率バラツキを少なくし高精度のクラッド率を得るための製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般にアルミニウム合金の合わせ材(クラッド材ともいう)などは軟質アルミニウム材(単に軟質材、あるいは犠牲材、ロウ材、または皮材ともいう)と硬質アルミニウム材(単に硬質材、あるいは母材、芯材、または心材ともいう)を熱間圧延にて圧着し製造されるが、圧着するまでに軟質材は優先的に変形し、圧延方向の長手前後端部のクラッド率は低下する。また、同様に幅方向でも幅方向端部は幅広がりが生じてクラッド率は低下する。このようにして圧着したクラッド材の有効クラッド率範囲外となる長手前後端部、幅端部は熱間圧延工程以降での切捨て除去が必要となる。
ここでクラッド率とは軟質材、硬質材を合わせた全厚に対する軟質材の厚さ比率(百分率)である。
これまでのクラッド率低下を防止するための手法としては、合わせ材圧延時における軟質材への幅方向冷却方法を示したクラッド率比の均一なアルミニウムクラッド材の製造方法(特許文献1参照)や、周知技術として硬質材よりも軟質材の幅を広くして合わせ圧着圧延する方法などが挙げられる。
【0003】
このうち、特許文献1に記載の方法では、幅端部のクラッド率低下を防止するためには、軟質材と硬質材の変形抵抗の差を小さくするために高温で且つ変形抵抗差が大きい圧延初期パス(軟質材、硬質材の合計厚)から冷却が行われなければならないものと考えられる。しかし、その方法では軟質材と硬質材の間に冷却水(圧延油:クーラント)が混入しブローホール不具合発生の可能性が高くなってしまう。また、軟質材と硬質材の圧着後に冷却水を使用する方法とした場合でも圧着後〜100mm間を10パス以内で強圧下可能な構成・合金には有効かと思われるが、変形抵抗差が大きく強圧下できない、つまり圧下回数が多くなる構成・合金では冷却水の使用を抑えなければ材料温度・圧延性が低下し、冷却効果の大きい幅端部は耳割れ不具合が発生し易くなってしまう。
また、特許文献2に記載の高精度クラッド材の製造方法により、幅端部を溶接すれば幅方向端部のクラッド率低下を防止するのに有効であるが、通常の工程に加え、さらに溶接工程が追加されるために製造コストのアップにつながってしまう。
また、硬質材よりも軟質材の幅を広くして合わせ圧着圧延する方法については、上記の方法と同様に幅端部の温度低下が大きく耳割れ不具合が発生し易くなってしまい実用的ではない。
このため、例えば、耳割れ(コバ割れ)防止と幅端部のクラッド率低下を防止する方法として熱間粗圧延機の縦ロール(以下、「エッジャーロール」ともいう)が用いられている。しかし、従来の方法では、図3に示すように材料(圧延板)を拘束させる目的で、エッジャーロール11形状を上側が下側より広く、心材2、皮材3、4からなる材料の上部へ優先的に作用する構造としているため、材料下部のクラッド率は低く、上下にバラツキが生じるため、高精度のクラッド率範囲を要求される合わせ材には有効でないことがわかっている。
【特許文献1】特開平9−253711号公報
【特許文献2】特開2003−225776号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、合わせ材の上下皮材のクラッド率バラツキを少なくし、高精度のクラッド率を得ることができるコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、合わせ材の材端部のコバ割れ防止およびクラッド率比の低下を抑制するために使用される熱間圧延機のエジャロールのロール形状を合わせ材端部の接触面を均一にし、さらには、エジャロール使用厚さをコントロールすることで合わせ材の上下皮材(軟質材、犠牲材、ロウ材)のクラッド率バラツキを少なくし高精度のクラッド率を得ることができることを見出し、本発明をなすにいたった。
すなわち、本発明は、
(1)心材の両面に皮材を合わせて熱間圧延を行い、かつ縦ロールを使用して幅圧延する、アルミニウム合わせ材の製造方法であって、該縦ロールのロール面と一方のクラッド面とがなす角と、前記ロール面と他方のクラッド面とがなす角が略同一の角度であることを特徴とするコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法、および
(2)前記心材の一方の面に合わされた皮材が、他方の面に合わされた皮材と変形抵抗が相違するものであって、縦ロールの使用厚を、変形抵抗の大きい方の皮材に対して該縦ロールによる圧下を高める厚さとしたことを特徴とする(1)項記載のアルミニウム合わせ材の製方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【0006】
本発明により、皮材の幅広がりを上下均等に抑制し、幅方向・上下共にクラッド比率バラツキが小さくなるため高精度のクラッド率範囲を要求されるアルミニウム合わせ材を対し幅歩留を落とすことなく製造可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明のアルミニウム合わせ材の製造方法においては、熱間圧延時における合わせ材の板幅方向端部のコバ割れ防止を目的にエッジャーロールを使用するが、エッジャーロールのロール面が一方のクラッド面に接する角度と、前記ロール面が他方のクラッド面に接する角度とが略同一とし、エッジャーロールを使用する際に合わせ材の幅方向端部の軟質材上下面への応力が一定となり、得られるクラッド率が上下バラツキのないものとなる。
【0008】
また、軟質材の上下の材質が異なり変形抵抗が大きく違う場合などはクラッド率分布が設計値に対して上下面で異なってしまう。上記の形状変更したエッジャーロールを用いてエッジャーロール使用厚をコントロールし変形抵抗の大きい面の圧下を高めることでクラッド率を制御することができる。
【0009】
図9は、本発明におけるエッジャーロールのロール面とクラッド面がなす角を模式的な断面図より説明する説明図である。心材2、および皮材3,4からなる合わせ材の板幅方向端部において、エッジャーロール1のロール面6が皮材3のクラッド面と接する角をa、ロール面6が皮材4のクラッド面と接する角をbとすると、本発明においては、aおよびbの角度が略同一である。aおよびbの角度の差は、1.5°以下であることが好ましく、0.5°以下であることがさらに好ましい。aおよびbの角度θは特に限定されるものではないが、2.0〜6.0°が好ましく、3.0〜4.0°がさらに好ましい。
【実施例】
【0010】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0011】
表1に示す組成の、厚さ240mmのアルミニウム(以下適宜Alと記す)合金心材(硬質材)を中心として厚さ30mmの皮材(軟質材)を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ1.0mmの上下皮材が同合金の3層合わせ材を製造した。
この際、熱間圧延の厚さが150mmとなった所で、エッジャーロール(縦ロール)を使用して心材の元幅である1000mmまで幅圧延した。
図1は、実施例1に用いたエッジャーロール形状およびアルミニウムあわせ板の断面図である。は図1に示すとおり、エッジャーロール1の使用厚で上面の皮材3および下面の皮材4の両面に均等に圧下が加わる形状とした。図1中、2は心材、5は合わせ材の幅方向端面を示す。
クラッド率の設計値は10%、目標値は9.5%±1.0%とした。
【0012】
【表1】


【0013】
表1において、Si,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr,Znの各元素が示す数値の単位は質量%である。なお「−」は0.01質量%未満を示す。また、合金番号はJISに規定されるアルミニウム合金(表中ではAAで表記)の番号を示す。
【0014】
実施例1におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図を図2に示す。
なお、上面のクラッド率(図2中、◆で示す)は、(皮材3の厚さ(mm))/(皮材3の厚さ(mm)+心材2の厚さ(mm))×100の式により与えられる値(%)である。下面のクラッド率(図2中、■で示す)は、(皮材4の厚さ(mm))/(皮材4の厚さ(mm)+心材2の厚さ(mm))×100の式により与えられる値(%)である。また、無次元化した板幅とは、1−(クラッド率測定位置(端部からの距離mm)/クラッド率測定用サンプル全幅(mm))の式により与えられる値である。
【0015】
比較例1
製造方法は実施例1と同様とし、エッジャーロール11は図3に示すとおり上側により圧下が加わる従来形状のものを用いた。これは幅方向に圧下を加えた際に板を拘束することを目的として設計されている。なお、図1における符号と同じ符号は、図1におけるものと同じものを示す。
【0016】
得られた合わせ材を実施例1と同様にしてクラッド率を測定した。比較例1におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図を図4に示す。図4中、◆は、上面のクラッド率を、■は、下面のクラッド率を、それぞれ示す。
また、図5に実施例1と比較例1の結果を比較して示した。図5は、実施例1および比較例1の上下(裏表面)クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。図5中、●は比較例1の上部クラッド率(%)−下部クラッド率(%)、▲は実施例1の上部クラッド率(%)−下部クラッド率(%)である。図5されるように、比較例1では幅端面部の皮材上側のクラッド率が下側と比べ最大1.0%あるのに対し、実施例1ではおよそ0.3%以下と上下のバラツキを大幅に低減できた。
【0017】
比較例2
表2に示す組成の、厚さ240mmのAl合金心材を中心として厚さ30mmの皮材を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ
1.0mmの上下皮材が異種合金の3層合わせ材を製造した。
この際、熱間圧延の厚さが150mmとなった所でエッジャーロール(縦ロール)を使用して上皮を基準として心材の元幅である1000mmまで幅圧延した。
この際使用するエッジャーロールの形状は実施例1で示した図1のものとした。
得られた合わせ材を実施例1と同様にしてクラッド率を測定した。
【0018】
【表2】


【0019】
表2において、各元素が示す数値は質量%である。なお「−」は0.01質量%未満を示す。また、合金番号は、各材料に相当するJIS規定のアルミニウム合金(表中ではAAで表記)の番号を示す。
【0020】
実施例2
表2に示す組成の、厚さ240mmのAl合金心材を中心として厚さ30mmの皮材を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ
1.0mmの上下皮材が異種合金の3層合わせ材を製造した。
この際、熱間圧延の厚さが200mmとなった所でエッジャーロール(縦ロール)1を使用して上皮の皮材3を基準として心材2の元幅である1000mmまで圧延した。
この際使用するエッジャーロールの形状は実施例1で示した図1のものとした。
得られた合わせ材を実施例1と同様にしてクラッド率を測定した。
【0021】
図6に実施例2と比較例2の結果を比較して示した。図6は、実施例2および比較例2の上下(裏表面)クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。図6中、●は比較例2の上部クラッド率(%)−下部クラッド率(%)、▲は実施例2の上部クラッド率(%)−下部クラッド率(%)である。なお、上記実施例2および比較例2は、請求項2の発明に係る実施例および比較例である。
図6に示されるように、比較例2によると1000系合金は圧着性が悪いために目標値のクラッド率に対し上面が低く、幅端部方向に従いその差は大きくなってゆく。これは目標値に近づけるために設計値の厚みを厚くしても幅端面のクラッド率低下は抑えられないことを意味する。これに対し実施例2では、板厚が比較例2に50mm厚い時点で、エッジャーロールにより幅圧延することにより、圧着性の悪い1000系合金からなる皮材のクラッド面に優先的にエッジャーロールを使用し、圧下を高めることで、クラッド率を4000系合金からなる皮材と同様の低下に抑えることが可能となった。このように、設計厚、すなわちエッジャーロールの使用厚を変更することで、幅中央部を目標クラッド率に近づけることができ公差を狭めることができた。
【0022】
比較例3
表2に示す組成の、厚さ240mmのAl合金心材を中心として厚さ30mmの皮材を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ
1.0mmの上下皮材が異種合金の3層合わせ材をエッジャーロール不使用で製造した。
得られた合わせ材を実施例1と同様にしてクラッド率を測定した。
【0023】
比較例3におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図を図7に示す。図7中、◆は、上面のクラッド率を、■は、下面のクラッド率を、それぞれ示す。
比較例3ではエッジャーエジャロールを使用していないため、幅端部方向の皮伸び量は多く、クラッド率分布も幅端部方向に従い低下は顕著となる。
【0024】
比較例4
比較例3の熱間圧延の厚さが150mmとなった所でエッジャーロール(縦ロール)を使用して上皮を基準として心材の元幅より30ミリ狭い970mm幅まで圧延した。
この際使用するエッジャーロールの形状は比較例1で示した図3のものとした。
得られた合わせ材の上面について、実施例1と同様にクラッド率を測定した。
【0025】
比較例4におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図(■)を図8に示す。なお、比較の意味で、幅1000mmである実施例1の上面のクラッド率を◆で示した。
図8に示されるように、皮材の幅広がり分をエッジャーロールにより元幅まで圧延した場合の幅方向への影響長さは、元幅を基準とするとおよそ10%(材質により異なる)であり、更に圧下を加えて元幅よりも狭くすると影響長さは15%程度におよび、クラッド率低下は抑えられるものの目標値を上回る部分が存在し局部的にバラツキが大きくなる。
【0026】
(まとめ)
上記実施例1〜2、比較例1〜4に示されるように、耳割れ防止に有効であるエッジャーロールを使用すれば幅方向端部のクラッド率の低下を防止することが可能である。さらに、エッジャーロール形状を材料上下部に均等に当たる構造とし、皮材の変形抵抗に応じて使用厚、圧下量をコントロールすることにより幅方向上下のクラッド率バラツキの小さい高精度クラッド材を得ることが可能となる。
【0027】
また、本発明に用いられるエッジャーロール形状は、図1に示す形状に限定されるものではなく、材料端面の表裏面に均一に圧下がかけることのできる形状であれば良い。例えば、図10〜12の断面図で示される形状のエッジャーロールが挙げられる。図10〜12に示す符号は、図1に示す符号のものを示す。図10では、エッジャーロール1が上下2つの部材からなるものである。図11では、エッジャーロールの中央部のロール面に、合わせ材の横端部と平行な部分が存在するものである。図12では、エッジャーロール1が上下2つの部材からなり、その回転軸が、板の厚さ方向に対して傾斜した角度となっているものである。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】実施例1におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図2】実施例1におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図3】比較例1におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図4】比較例1におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図5】実施例1および比較例1の上下(裏表面)クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図6】実施例2および比較例2の上下(裏表面)クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図7】比較例3におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図8】比較例4におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図。
【図9】本発明におけるエッジャーロールのロール面がクラッド面に接する角度の説明図である。
【図10】本発明の一実施態様におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図11】本発明の別の実施態様におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図12】本発明のさらに別の実施態様におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【符号の説明】
【0029】
1 エッジャーロール(縦ロール)
2 心材
3 皮材
4 皮材
5 端面
6 ロール面
11 エッジャーロール(縦ロール)
【出願人】 【識別番号】000107538
【氏名又は名称】古河スカイ株式会社
【出願日】 平成18年8月17日(2006.8.17)
【代理人】 【識別番号】100076439
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 敏三

【識別番号】100118131
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 渉

【識別番号】100131288
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 尚祐


【公開番号】 特開2008−43983(P2008−43983A)
【公開日】 平成20年2月28日(2008.2.28)
【出願番号】 特願2006−222727(P2006−222727)