特開 2024-34422 アルミニウム合金板の製造方法、アルミニウム合金板の製造装置およびアルミニウム合金鋳造板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024034422

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】アルミニウム合金板の製造方法、アルミニウム合金板の製造装置およびアルミニウム合金鋳造板

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/06 20060101AFI20240306BHJP

   B22D 11/00 20060101ALI20240306BHJP

   C22C 21/02 20060101ALN20240306BHJP

   C22C 9/00 20060101ALN20240306BHJP

   C22C 21/06 20060101ALN20240306BHJP

【ＦＩ】

B22D11/06 330B

B22D11/00 E

C22C21/02

C22C9/00

C22C21/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022138644

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】503420833

【氏名又は名称】学校法人常翔学園

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】羽賀 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】山崎 一輝

【テーマコード（参考）】

4E004

【Ｆターム（参考）】

4E004DA13

4E004NC08

4E004QA03

4E004SC04

4E004SC05

4E004SD03

4E004SE05

(57)【要約】

【課題】アルミニウム合金の鋳造において表面割れおよび中心線偏析を低減する。
【解決手段】対向する第１ロール１１および第２ロール１２を有する１組のロール１の間に溶湯４０を供給し凝固させる双ロール式連続鋳造方法によって、アルミニウム合金板４２を製造する。溶湯４０は、主成分として８０質量％以上のＡｌを含む。第１ロール１１および第２ロール１２は、冷媒通路が内部に形成された銅製ロール、冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール、またはロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロールである。冷媒通路に冷媒を流しながら、１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で第１ロール１１および第２ロール１２をそれぞれ回転させる。回転する第１ロール１１および第２ロール１２によるロール押圧が、２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）とされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する１組のロールの間に溶湯を供給し凝固させる双ロール式連続鋳造方法によって、アルミニウム合金板を製造する方法であって、
前記溶湯は、主成分として８０質量％以上のＡｌを含み、
前記ロールは、冷媒通路が内部に形成された銅製ロール、冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール、またはロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロールであり、
前記冷媒通路に冷媒を流しながら、１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で前記１組のロールをそれぞれ回転させ、
回転する前記１組のロールによるロール押圧が、２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）とされている、
アルミニウム合金板の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載のアルミニウム合金板の製造方法において、
回転する前記１組のロールによるロール押圧が、４Ｎ／ｍｍ以下とされている、
アルミニウム合金板の製造方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載のアルミニウム合金板の製造方法において、
前記溶湯は、０．３～１０質量％のＭｇを含む、
アルミニウム合金板の製造方法。

【請求項4】

請求項１または２に記載のアルミニウム合金板の製造方法において、
前記溶湯は、０．３～２質量％のＳｉを含む、
アルミニウム合金板の製造方法。

【請求項5】

請求項１または２に記載のアルミニウム合金板の製造方法において、
前記ロールは、前記銅製ロールまたは前記銅合金製ロールである、
アルミニウム合金板の製造方法。

【請求項6】

対向する１組のロールの間に溶湯を供給し凝固させる双ロール式連続鋳造方法によって、アルミニウム合金板を製造する装置であって、
前記溶湯は、主成分として８０質量％以上のＡｌを含み、
前記ロールは、冷媒通路が内部に形成された銅製ロール、冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール、またはロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロールであり、
１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で前記１組のロールをそれぞれ回転させるロール回転装置と、
回転する前記１組のロールによるロール押圧が、２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）となるように、前記１組のロールのうちの少なくとも一方を押圧するロール押圧装置と、
を備える、アルミニウム合金板の製造装置。

【請求項7】

主成分として８０質量％以上のＡｌと、０．３～１０質量％のＭｇとを含むアルミニウム合金鋳造板であって、
ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験後において、表面に割れが観察されない、且つ、板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度[質量％]が下記式（１）を満たす、
アルミニウム合金鋳造板。
０．８ ≦ Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ ≦ １．４ ・・・（１）
Ｍｇ-ｃ：板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度の平均値[質量％]
Ｍｇ-ａ：板の厚さ方向の両表面近傍におけるＭｇ濃度の平均値[質量％]

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム合金板の製造方法、アルミニウム合金板の製造装置およびアルミニウム合金鋳造板に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金の鋳造には、例えば、双ロール式連続鋳造方法が用いられる。双ロール式連続鋳造方法では、アルミニウム合金の溶湯を一対の鋳造ロール（双ロール）の間に供給し、凝固させ、板状にする。

【0003】

従来、アルミニウム合金の鋳造では、遅い速度で且つ大きなロール荷重で鋳造することが良いと考えられていた。例えば、特許文献１の[０００９]には、「約５乃至９フィート／分のスピード」（約１．５～２．７ｍ／分）で「約５０００乃至４０，０００ポンド／インチ」（約８８０Ｎ／ｍｍ以上）の力で鋳造する、と記載されている。

【0004】

アルミニウム合金の鋳造において表面割れおよび中心線偏析を低減させることは、長年の課題である。従来、上記条件でアルミニウム合金を鋳造することは、表面割れおよび中心線偏析の低減にもよいと考えられていた。しかし、上記条件で鋳造しても、表面割れおよび中心線偏析が十分に低減されないというのが実情であった。

【0005】

そのような状況で、本願発明者らは、従来のロール荷重より小さいロール荷重で鋳造し、表面割れを低減できる方法を見出した（非特許文献１参照）。非特許文献１では、注湯方法を工夫し、３００Ｎ／ｍｍの低ロール荷重で、且つ、ロール周速３０ｍ／ｍｉｎという高速で、銅製ロールを用いてアルミニウム合金を鋳造し、表面割れが低減したという実験結果が報告されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４３７５９６６号公報

【非特許文献1】山崎 一輝、外１名、「鋳造条件がAl-Mg合金ロール鋳造板の表面割れに及ぼす影響」、[No.20-33] 日本機械学会第 28 回機械材料・材料加工技術講演会（M&P2020）論文集

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

非特許文献１には、ロール荷重がさらに小さい４Ｎ／ｍｍでも表面割れが低減できることが紹介されているが、「低荷重では板の成形が可能な荷重幅が狭くなり，板厚の変動への対応が難しくなる．つまり，板厚が薄い場合に凝固が不完全な状態で排出されることがある」と記載されており、４Ｎ／ｍｍという従来のロール荷重より大幅に小さい荷重でアルミニウム合金を鋳造すること自体が難しいことが示唆されている。

【0008】

また、非特許文献１に記載された技術は主に表面割れ低減に関するものである。従来良いとされていた条件より小さいロール荷重で且つ高速でアルミニウム合金を鋳造し、表面割れおよび中心線偏析の両方が低減したという報告はない。

【0009】

本発明は、アルミニウム合金の鋳造において表面割れおよび中心線偏析を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述したように、アルミニウム合金の鋳造において中心線偏析および表面割れを低減させることは長年の課題であり、この課題を解決するため、従来は大荷重且つ遅い速度で鋳造することがよいと考えられていた。

【0011】

本願発明者らは、従来の条件と全く逆の発想でアルミニウム合金を鋳造することを試みた。その結果、従来良いとされていた条件とは全く逆の条件で鋳造することにより表面割れおよび中心線偏析を低減させることができることがわかった。この条件は、従来の条件からは考えられない非常に小さいロール荷重とし且つ高速で鋳造する。それにもかかわらず、表面割れおよび中心線偏析を大幅に低減できるという、従来のアルミニウム合金の鋳造からは予想できない効果が得られることがわかった。

【0012】

具体的には、本明細書で開示されるアルミニウム合金板の鋳造方法は、対向する１組のロールの間に溶湯を供給し凝固させる双ロール式連続鋳造方法によって、アルミニウム合金板を製造する方法であって、前記溶湯は、主成分として８０質量％以上のＡｌを含み、前記ロールは、冷媒通路が内部に形成された銅製ロール、冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール、またはロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロールであり、前記冷媒通路に冷媒を流しながら、１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で前記１組のロールをそれぞれ回転させ、回転する前記１組のロールによるロール押圧が、２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）とされている。以下では、「ロール押圧」を「ロール荷重」と称することもある。また、「１組のロールによるロール押圧」を単に「ロール押圧」または「ロール荷重」と称することがある。

【0013】

上記方法では、従来のロール荷重より大幅に小さい低荷重で且つ高速で鋳造する。これに加え、冷却能力が高いロールを使用することにより、表面割れおよび中心線偏析の両方が抑制されたアルミニウム合金板を製造することができる。

【0014】

また、本明細書で開示されるアルミニウム合金の鋳造装置は、対向する１組のロールの間に溶湯を供給し凝固させる双ロール式連続鋳造方法によって、アルミニウム合金板を製造する装置であって、前記溶湯は、主成分として８０質量％以上のＡｌを含み、前記ロールは、冷媒通路が内部に形成された銅製ロール、冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール、またはロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロールであり、１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で前記１組のロールをそれぞれ回転させるロール回転装置と、回転する前記１組のロールによるロール押圧が、２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）となるように、前記１組のロールのうちの少なくとも一方を押圧するロール押圧装置と、を備える。

【0015】

上記装置によると、従来の大荷重で遅い速度で鋳造するというのでなく、これと全く逆の条件、つまり、従来のロール荷重より大幅に小さいロール荷重で且つ高速で鋳造する。これに加え、冷却能力が高いロールが使用されることにより、表面割れおよび中心線偏析の両方が抑制されたアルミニウム合金板を製造することができる。

【0016】

上記製造方法において、回転する前記１組のロールによるロール押圧が、４Ｎ／ｍｍ以下とされていてもよい。
上記製造装置において、前記ロール押圧装置は、回転する前記１組のロールによるロール押圧が４Ｎ／ｍｍ以下となるように、前記１組のロールのうちの少なくとも一方を押圧してもよい。

【0017】

上記製造方法において、前記溶湯は０．３～１０質量％のＭｇを含んでいてもよい。
上記製造装置において、前記１組のロール間に供給される前記溶湯は０．３～１０質量％のＭｇを含んでいてもよい。

【0018】

マグネシウム（Ｍｇ）は表面割れを増加させる要因となる上に、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が多くなるにつれて表面割れおよび中心線偏析が発生しやすくなることが知られている。上記のようにマグネシウム（Ｍｇ）を含む場合は表面割れが発生しやすく、マグネシウム（Ｍｇ）をある程度多く含む場合は表面割れおよび中心線偏析が発生しやすいが、そのような状況においても、上述した鋳造方法で鋳造することにより、表面割れおよび中心線偏析の両方を低減させることができる。また、上述した装置を用いて鋳造することにより、表面割れおよび中心線偏析の両方を低減させることができる。

【0019】

上記製造方法において、前記溶湯は０．３～２質量％のＳｉを含んでもよい。
上記製造装置において、前記１組のロール間に供給される前記溶湯は０．３～２質量％のＳｉを含んでもよい。

【0020】

ケイ素（Ｓｉ）を含み且つその含有量（Ｓｉ含有量）が少ない場合、表面割れが発生しやすくなることが知られている。ケイ素（Ｓｉ）の含有量が増えると、中心線偏析が発生しやすい傾向があることが知られている。ロール押圧が低荷重になると（低荷重において中心線偏析に関することは不明であるため）低荷重での中心線偏析の発生も懸念される。そのような状況においても、上述した鋳造方法で鋳造することにより、表面割れおよび中心線偏析の両方を低減させることができる。また、上述した装置を用いて鋳造することにより、表面割れおよび中心線偏析の両方を低減させることができる。

【0021】

上記製造方法において、前記ロールは、前記銅製ロールまたは前記銅合金製ロールであってもよい。
上記製造装置において、前記ロールは、前記銅製ロールまたは前記銅合金製ロールであってもよい。

【0022】

本明細書で開示されるアルミニウム合金鋳造板は、主成分として８０質量％以上のＡｌと、０．３～１０質量％のＭｇとを含むアルミニウム合金鋳造板であって、ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験後において、表面に割れが観察されない、且つ、板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度[質量％]が下記式（１）を満たす。
０．８ ≦ Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ ≦ １．４ ・・・（１）
Ｍｇ-ｃ：板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度の平均値[質量％]
Ｍｇ-ａ：板の厚さ方向の両表面近傍におけるＭｇ濃度の平均値[質量％]

【0023】

上述したアルミニウム合金鋳造板は、圧延を行っていない、鋳造されたままの鋳造板（鋳造まま材）である。それにもかかわらず、表面割れおよび中心線偏析の両方が低減されている。

【発明の効果】

【0024】

アルミニウム合金の鋳造において表面割れおよび中心線偏析を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本実施形態に係るアルミニウム合金板の製造装置の模式図である。

【図2】図１に示すロールの一例の断面図である。

【図3】図１に示すロールの他の例の断面図である。

【図4】実験１の鋳造板の表面の写真である。

【図5】実験１の評価結果である。

【図6】（Ａ）は実験２（ロール押圧が２Ｎ／ｍｍであるとき）のアルミニウム合金板の断面写真とＭｇ濃度である。（Ｂ）は実験２（ロール押圧が８８Ｎ／ｍｍであるとき）のアルミニウム合金板の断面写真とＭｇ濃度である。

【図7】実験３の鋳造板の表面の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。

【0027】

本実施形態に係るアルミニウム合金板の製造方法は、双ロール式連続鋳造方法によって、アルミニウム合金板を製造する方法である。双ロール式連続鋳造方法では、対向する１組のロールの間にアルミニウム合金の溶湯を供給し、凝固させる。本実施形態に係る方法では、従来のロール荷重からは考えられない非常に小さな低荷重で且つ高速で鋳造する。これに加え、冷却能力が高いロールを使用する。

【0028】

図１に、本実施形態に係るアルミニウム合金板の製造装置の一例を示している。図１では断面を示すハッチングを一部省略している。以下では、アルミニウム合金板の製造装置を単に「製造装置」と称することがある。

【0029】

〔アルミニウム合金板の製造装置〕
製造装置１００は、対向する第１ロール１１および第２ロール１２を有する１組のロール１と、ロール回転装置２と、ロール押圧装置３と、冷媒供給装置４とを備える。図１に示す製造装置１００は、第１ロール１１と第２ロール１２とが水平方向に対向する、いわゆる縦型（垂直型）の装置である。冷媒供給装置４は、第１ロール１１および第２ロール１２に形成された図示しない冷媒通路に冷媒を供給する。なお、冷媒供給装置４は、製造装置１００が備えるものでもよく、製造装置１００とは別の装置でもよい。また、製造装置１００に、図１に示すようにノズル５および／またはサイドダム（図示せず）などが設置されていてもよい。サイドダムは、第１ロール１１および第２ロール１２の軸方向両側付近に配置される。ノズル５およびサイドダムは溶湯が流れ落ちないようにする。

【0030】

[１組のロール]
第１ロール１１および第２ロール１２は、例えば、ロール中心側のコアと、コアの外側でロール外周部を構成するシェルとを有する構成でもよく、ロール外周部を構成するシェルだけを有する構成でもよく、コアとシェルの境界がない円柱状のものでもよい。コアは円柱状でもよく、円柱以外の形状でもよい。シェルは、円筒状であり、ロールの最も外周側に配置される部分である。本願明細書では、コアとシェルの境界がない場合でも、ロール外周部を構成する部分（コアとシェルの境界がない場合、例えば、ロールの径方向についてロール中心よりロール外周面に近い円筒状の部分）をシェルと称し、それ以外の部分をコアと称する。

【0031】

第１ロール１１および第２ロール１２は、「冷媒通路が内部に形成された銅製ロール」、「冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール」、または「ロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロール」である。冷媒通路は、例えば、ロールの長手方向に沿って形成されていてもよく、ロールの周方向に沿って形成されていてもよい。冷媒は特に限定されず、例えば冷却水が使用される。

【0032】

「冷媒通路が内部に形成された銅製ロール」および「冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール」における「冷媒通路が内部に形成された」とは、ロールの外表面（外周面を含む）を除く部分（以下、「ロール内部」と称する）に冷媒通路が形成されていることである。冷媒通路は、ロール内部であればどの部分に形成されていてもよい。例えば、ロールがコアとシェルとを有する場合、冷媒通路は、ロール外表面を除く部分であれば、コアに形成されていてもよく、シェルに形成されていてもよく、コアとシェルの両方に形成されていてもよい。また、ロールがシェルだけを有する場合、冷媒通路は、ロールの外表面以外であれば、シェルのどの位置に形成されていてもよい。

【0033】

「冷媒通路が内部に形成された銅製ロール」とは、少なくとも、溶湯と接するロール外周面および冷媒通路よりロール外周側の部分が銅で形成されていることを意味し、これら以外が銅以外の材料で形成されているロールを含む。「冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール」についても同様に、少なくとも、ロール外周面および冷媒通路より外周側の部分が銅合金で形成されていることを意味し、これら以外が銅合金以外の材料で形成されているロールを含む。冷媒通路よりロール外周側の部分において、全ての部分が銅または銅合金で形成されていてもよく、一部が銅または銅合金で形成されていてもよいが、冷媒通路よりロール外周側の全ての部分が銅または銅合金で形成されている場合、冷媒通路を流れる冷媒の熱がロール外周面により速く伝わることで冷却性能がより高まるため好ましい。

【0034】

「銅製ロール」の「銅」は、質量比で銅を１００％含むものでもよく、１００質量％に近い銅と不可避不純物から成るものでもよい。「銅合金」は、質量比で銅を５０％以上含む合金を意味する。銅合金は、好ましくは、銅を質量比で９０％以上含み、より好ましくは銅を質量比で９８％以上含む。このような好ましい銅合金として、例えば、銅（Ｃｕ）≧９８質量％、クロム（Ｃｒ）：０．０ ５～１．５質量％およびジルコニウム（Ｚｒ）：０．０３～０．８質量％を含有し、残部が不可避不純物である、ＣＣＭ－Ａ合金およびＣＣＭ－Ｂ合金が挙げられる。

【0035】

「ロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された軟鋼製ロール」において、「ロール外周部を構成する円筒状のシェルに冷媒通路が形成された」とは、シェルに冷媒通路が形成されていることを意味する。シェルに冷媒通路が形成されていれば、シェル以外（コアなど）にも冷媒通路が形成されていてもよく、シェルだけに冷媒通路が形成されていてもよい。冷媒通路は、ロールの外表面を除き、シェルのどの位置に形成されていてもよい。なお、ロールがシェルだけで形成されている場合、シェルの内周面にも冷媒通路が形成されていない。

【0036】

「冷媒通路が内部に形成された軟鋼製ロール」とは、少なくとも、溶湯と接するロール外周面および冷媒通路より外周側の部分が軟鋼で形成されていることを意味し、これら以外が軟鋼以外の材料で形成されているロールを含む。冷媒通路よりロール外周側の部分において、全ての部分が軟鋼で形成されていてもよく、一部が軟鋼で形成されていてもよいが、冷媒通路よりロール外周側の全ての部分が軟鋼で形成されている場合、冷媒通路を流れる冷媒の熱がロール外周面により速く伝わることで冷却性能がより高まるため好ましい。「軟鋼」として、例えば、ＪＩＳ Ｇ３１０１に基づくＳＳ３３０、ＳＳ４００、ＳＳ４９０、ＳＳ５４０が挙げられる。

【0037】

「銅製ロール」および「銅合金製ロール」は、従来の炭素鋼（例えば工具鋼）製のロールに比べ、熱伝達特性が高い材質で形成されているため、冷却性能が高い。その上、上記ロールには冷媒通路が形成され、冷媒通路の外側が熱伝達特性が高い銅または銅合金で形成されているため、冷媒の熱（冷熱）がロール外周面に速く伝わる。そのため、本実施形態で用いられる銅製または銅合金製ロールは、銅または銅合金で形成されているだけのロールに比べ、冷却性能がより高い。このようなロールを用いることにより、溶湯が急速に冷却される。

【0038】

「軟鋼製ロール」は、「銅製ロール」および「銅合金製ロール」ほど熱伝達特性が高くないが、炭素鋼（例えば工具鋼）製のロールに比べ、熱伝達特性が高い材質で形成されているため、冷却性能が高い。その上、「軟鋼製ロール」にはロール外周面に近いシェルに冷媒通路が形成され、シェルの冷媒通路の外側が軟鋼で形成されているため、冷媒の熱（冷熱）がロール外周面に速く伝わる。そのため、本実施形態で用いられる軟鋼製ロールは、軟鋼で形成されているだけのロールに比べ、冷却性能がより高い。このようなロールを用いることにより、溶湯が急速に冷却される。

【0039】

図２に、「冷媒通路が内部に形成された銅製ロール」および「冷媒通路が内部に形成された銅合金製ロール」の一例を示している。図２に示すロール２０は、コア２１およびシェル２２を有する。コア２１にはシェル２２と接する外周部分に、複数の冷媒通路２３が形成されている。複数の冷媒通路２３は、ロール２０の周方向に間隔を空けて並んでいる。冷媒通路２３の外側のシェル２２は銅製または銅合金製である。コア２１は、銅製または銅合金製でもよく、銅以外の材質または銅合金以外の材質でもよい。

【0040】

なお、図２に示すロール２０には、コア２１に冷媒通路２３が形成されているが、シェル２２に冷媒通路が形成されていてもよく、コア２１とシェル２２の両方に冷媒通路が形成されていてもよい。この場合、少なくとも、ロール２０の外周面と冷媒通路より外側の部分が銅製または銅合金製である。

【0041】

図３に、「冷媒通路が内部に形成された軟鋼製ロール」の一例を示している。図３に示すロール３０は、コア３１およびシェル３２を有する。シェル３２に、複数の冷媒通路３３が形成されている。複数の冷媒通路３３は、ロール３０の周方向に間隔を空けて並んでいる。冷媒通路３３の外側は軟鋼製である。冷媒通路３３の内側は軟鋼製でもよく、軟鋼以外の材質で形成されていてもよい。シェル３２の全体が軟鋼製でもよい。冷媒通路３３がロール３０の外周面に近いほど、ロールの冷却性能が高まるため好ましい。例えば、冷媒通路３３は、シェル３２の内周面よりシェル３２の外周面（ロール３０の外周面）に近い位置に形成されていることが好ましい。また、シェル３２に加え、コア３１にも冷媒通路が形成されていてもよい、

【0042】

なお、第１ロール１１および第２ロール１２の構成は、上記に限定されない。例えば、冷媒通路の位置、形状、大きさ、数、間隔などは変更可能である。また、ロールのシェルの厚さや材質、コアの大きさ、形状、材質などは変更可能である。

【0043】

[ロール回転装置]
ロール回転装置２は（図１参照）、第１ロール１１および第２ロール１２を回転させる。ロール回転装置２は、第１ロール１１および第２ロール１２のそれぞれの周速を制御可能である。具体的には、ロール回転装置２は、第１ロール１１および第２ロール１２のそれぞれを１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で回転させることが可能である。なお、ロール回転装置２は、第１ロール１１および第２ロール１２のそれぞれを、１０ｍ／ｍｉｎ未満または１２０ｍ／ｍｉｎを超える周速で回転させることも可能であってもよい。

【0044】

第１ロール１１および第２ロール１２は、ロール回転装置２により、図中の矢印の向きへ回転する。これにより、第１ロール１１と第２ロール１２の間からアルミニウム合金板が図中の下方へ出ていく。なお、第１ロール１１を回転させるロール回転装置と第２ロール１２を回転させる装置が異なってもよい。この場合、本実施形態では、全てのロール回転装置を含めたものを「ロール回転装置２」と称している。

【0045】

[ロール押圧装置]
ロール押圧装置３は、第１ロール１１および第２ロール１２の少なくとも一方のロールを他方のロールに向けて押圧する、言い換えると、第１ロール１１と第２ロール１２との間隔が狭くなるように１組のロール１のうち少なくとも一方のロールを押圧する。ロール押圧装置３は、１組のロール１によるロール押圧（ロール荷重）を制御することが可能である。具体的には、ロール押圧装置３は、回転する１組のロール１によるロール押圧（ロール荷重）を２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）とするように、第１ロール１１および第２ロール１２の少なくとも一方のロールを押圧することが可能である。回転する１組のロール１によるロール押圧とは、単位幅荷重[Ｎ／ｍｍ]を表す。例えば、サイドダムを使用する場合、前提として、ロール幅（軸方向長さ）と鋳造板の幅は等しくなるので、単位幅荷重は、ロールを押圧する荷重をロール幅で除したものとなる。サイドダムを使用しない場合、単位幅荷重は、ロールを押圧する荷重を鋳造板の幅で除したものである。なお、ロール押圧装置３は、回転する１組のロール１によるロール押圧が２０Ｎ／ｍｍを超えるように、第１ロール１１および第２ロール１２の少なくとも一方のロールを押圧することも可能であってもよい。

【0046】

ロール押圧装置３により、第１ロール１１および第２ロール１２が水平方向に他方のロールに向けて押圧されてもよい。この場合、第１ロール１１による押圧と第２ロール１２による押圧は同じであることが好ましい。また、第１ロール１１および第２ロール１２のうち一方のロールが水平方向に動かないように維持され、他方のロールが水平方向に一方のロールに向けて押圧されてもよい。ロール押圧装置として、例えば、ばねまたはダンパー等の既知の装置を使用してもよい。

【0047】

〔アルニム合金の組成〕
アルミニウム合金は、主成分として８０質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）を含む。アルミニウム合金は、マグネシウム（Ｍｇ）および／またはケイ素（Ｓｉ）を含んでもよい。アルミニウム合金は、例えばＡｌ－Ｍｇ系アルミニウム合金でもよく、Ａｌ－Ｓｉ系合金でもよく、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金でもよい。例えば、アルミニウム合金が０．３～１０質量％のＭｇを含むものでもよい。また、アルミニウム合金は、０．３～２質量％のＳｉを含むものでもよい。アルミニウム合金が０．３～１０質量％のＭｇと、０．３～２質量％のＳｉとを含むものでもよい。アルミニウム合金に不可避的不純物が含まれていてもよい。また、アルミニウム合金は、不可避的不純物に加え、マグネシウム（Ｍｇ）およびケイ素（Ｓｉ）以外の任意の１以上の元素（例えば、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ホウ素（Ｂ）、ビスマス（Ｂｉ）および鉛（Ｐｂ）から成る群から選択される１種または２種以上）を含むものでもよい。任意の１以上の元素は、本実施形態の鋳造に影響を与えない限り、特に限定されない。本実施形態の鋳造とは、後述する一組のロール、ロール周速およびロール押圧で鋳造することにより表面割れおよび中心線偏析が低減することである。

【0048】

アルミニウム合金して、例えば、ＪＩＳ規格および米国のＡＡ規格で規定される６０００系合金、５０００系合金、４０００系合金等の各種合金材が挙げられる。また、ＪＩＳ Ｈ ５２０２：２０１０で規定される合金番号ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ｄ、ＡＣ５Ａ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂなどが挙げられる。

【0049】

本実施形態で用いられる溶湯の組成と、その溶湯を用いて得られるアルミニウム合金板（アルミニウム合金鋳造板）の組成は、実質的に同じであり、上記組成である。

【0050】

〔アルミニウム合金板の製造方法〕
図１に示すように、アルミニウム合金の溶湯４０を、第１ロール１１と第２ロール１２との間に供給する。溶湯１０は、例えば、液相線温度より１０～５０℃程高い温度であることが好ましい。溶湯４０を供給するとき、耐火物からなるノズル５および／またはサイドダム（図示せず）などを用いてもよい。この場合、溶湯４０の静水圧を確保するため、および／またはサイドダム（図示せず）などの内部に溶湯４０がある程度溜まった状態を維持しながら溶湯４０を供給することが好ましい。図１に示す溶湯４０とノズル５の間、溶湯４０と第１ロール１１の間、溶湯４０と第１ロール１１の間などに離型剤を使用してもよいが、本実施形態では離型剤を使用していない。

【0051】

第１ロール１１の冷媒通路および第２ロール１２の冷媒通路に、冷媒供給装置４により、冷媒が流れている。冷媒通路に冷媒を流しながら、ロール回転装置２により、第１ロール１１と第２ロール１２のそれぞれを１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の周速で回転させる。ロール押圧装置３により、回転する１組のロール１によるロール押圧は２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）とされている。

【0052】

溶湯４０は、回転する第１ロール１１および第２ロール１２と接触し、冷却され、凝固することにより、凝固部４１（最終的に得られるアルミニウム合金板４２の外側部分）が形成される。溶湯４０は、凝固がさらに進行しつつ、図中の下方へ進み、アルミニウム合金板（アルミニウム合金鋳造板）４２が形成される。その後、アルミニウム合金板４２は空冷されてもよく、水冷などの他の冷却方法により冷却されてもよい。

【0053】

上述した方法により製造されたアルミニウム合金板４２は、圧延を行っていない、鋳造されたままの鋳造板（鋳造まま材）である。アルミニウム合金板４２は、ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験後において、表面に割れが観察されず、且つ、板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度[質量％]が下記式（１）を満たす。
０．８ ≦ Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ ≦ １．４ ・・・（１）
Ｍｇ-ｃ：板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度の平均値[質量％]
Ｍｇ-ａ：板の厚さ方向の両表面近傍におけるＭｇ濃度の平均値[質量％]

【0054】

ここで、「ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験後において、表面に割れが観察されない」とは、ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験後、鋳造板の表面に割れが観察されないことだけでなく、鋳造板を圧延したら割れが観察されなくなるほどの軽微な割れ（軽度な割れ）や鋳造後に切断されることで残らない板の角部（エッジ部）の割れなどが鋳造板に観察されることを含む。

【0055】

上記（１）式において、「Ｍｇ-ｃ」は、偏析が最も生じやすい板の厚さ中心近傍のＭｇ濃度の平均値である。「板の厚さ中心近傍」とは、「ｂａｎｄ ｚｏｎｅ」（または「ｂａｎｄ ａｒｅａ」、「ｂａｎｄ ｒｅｇｉｏｎ」など）と呼ばれる球状の結晶の微粒子で構成された領域であり、例えば、板の厚さ方向について厚さ中心から±板厚の１５％以内の領域である。「板の厚さ中心近傍におけるＭｇ濃度の平均値」とは、例えば、板の厚さ方向について厚さ中心から±板厚の１５％以内の任意の領域において３０μｍ間隔の１６点以上の測定値の平均値である。板厚の１５％以内は、板厚によって異なるが、例えば５００μｍ幅の範囲内である。

【0056】

上記（１）式において、「Ｍｇ-ａ」（板の厚さ方向の両表面近傍におけるＭｇ濃度の平均値）は、溶湯のＭｇ濃度（Ｍｇ含有量）とほぼ同じ濃度となる板の厚さ方向の一端（一方の表面）近傍のＭｇ濃度と他端（他方の表面）近傍のＭｇ濃度の平均値である。「板の厚さ方向の両端（両表面）近傍」とは、例えば、板の厚さ方向について両端（両表面）から１５～３０％以内の範囲である。「板の厚さ方向の一端（一方の表面）近傍」とは、板の厚さ方向について一端（一方の表面）から１５～３０％以内の範囲である。「板の厚さ方向の他端（他方の表面）近傍」とは、板の厚さ方向について他端（他方の表面）から１５～３０％以内の範囲である。

【0057】

「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」が１を大きく上回る場合、正偏析が発生している。「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」が１を大きく下回る場合、負偏析が発生している。「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」が０．８以上１．４以下の場合、「Ｍｇ-ｃ」（板の厚さ中心近傍のＭｇ濃度の平均値）が「Ｍｇ-ａ」とそれほど変わらないため、中心線偏析がほぼ発生していないと判断できる。Ｍｇ濃度[質量％]は、例えば、電子線プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、Ｘ線光電子分光分析法（Ｘ―ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）によって測定される。

【0058】

本実施形態により製造されるアルミニウム合金板４２のサイズ（幅、厚さなど）は特に限定されない。アルミニウム合金板の厚さは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下でもよい。

【0059】

本実施形態係では、従来のアルミニウム合金の鋳造条件（大荷重且つ遅い速度）とは真逆の条件、具体的には、従来のロール荷重より大幅に小さい低荷重で且つ高速でアルミニウム合金を鋳造する。その上、従来のロールより冷却能力が高い第１ロール１１および第２ロール１２を使用する。これにより、表面割れおよび中心線偏析の両方を従来よりも大幅に低減することができる。この理由として以下のことが推測される。

【0060】

従来のアルミニウム合金の鋳造では、双ロール間で溶湯を十分に凝固させるため、大きなロール荷重且つ遅い速度で鋳造することが必要であると考えられていた。そして、この条件で鋳造することは表面割れおよび中心線偏析の低減に良いと考えられていた。しかし、双ロール間で溶湯が十分に凝固される一方で、凝固した部分はロールにより大荷重で且つ遅い速度でさらに押圧されることにより、凝固部の表面付近（「アルミニウム合金板の表面」に相当する部分）で粒界割れが発生し、これに起因して鋳造板に表面割れが発生したと考えられる。特に凝固した直後は非常に高温で、粒界割れが発生しやすい状態である。そのような状態で大荷重且つ遅い速度で押圧されたことも表面割れを助長したと考えられる。

【0061】

本実施形態では、従来の荷重より大幅に小さい低荷重で且つ高速で、アルミニウム合金を鋳造する。また、従来は大荷重且つ遅い速度で鋳造しても長期に亘って耐え得る炭素鋼（例えば工具鋼）などで形成されたロールを使用していたが、本実施形態では、従来のロールより冷却性能が大幅に高いロールを用いる。これにより、低荷重で且つ高速で鋳造しても、ロール間で溶湯が十分に凝固するため、アルミニウム合金板を製造できる。また、従来の荷重より大幅に小さい低荷重で押圧することにより、凝固部４１（図１）の表面で粒界割れが殆ど生じない。さらに、冷却性能が高いロールにより溶湯が急速に冷却されることで板の中心付近に相当する部分まで急速に凝固するため、板の厚さ中心付近に相当する部分に未凝固部がほぼ残らないと考えられる。これらにより、表面割れおよび中心線偏析の両方が低減されたアルミニウム合金板を製造することができる。

【0062】

本実施形態において、１組のロール１によるロール押圧は、２０Ｎ／ｍｍ以下（但し、０Ｎ／ｍｍを含まず）の範囲内であれば特に限定されない。２０Ｎ／ｍｍ以下でも、第１ロール１１および第２ロール１２の冷却性能が高いため、溶湯を十分に凝固させることができ、アルミニウム合金板を鋳造できる。また、２０Ｎ／ｍｍ以下とすることにより、上述したように表面割れおよび中心線偏析を低減することができる。さらに、ロール押圧を２０Ｎ／ｍｍより小さくしても、例えば、４Ｎ／ｍｍ、２Ｎ／ｍｍ、１Ｎ／ｍｍ、０．３Ｎ／ｍｍとしても、溶湯を十分に凝固させることができ、アルミニウム合金板を鋳造できることが分かっている。ロール押圧を小さくすることにより、表面割れおよび中心線偏析をより低減することができる。したがって、ロール押圧を２０Ｎ／ｍｍより小さくしてもよく、例えば、１組のロール１によるロール押圧を、４Ｎ／ｍｍ以下としてもよく、２Ｎ／ｍｍ以下としてもよい。なお、ロール押圧の下限は特に限定されないが、ロール押圧装置３による設定のしやすさ等から、例えば、０．３Ｎ／ｍｍ以上でもよく、０．５Ｎ／ｍｍ以上でもよい。

【0063】

また、第１ロール１１および第２ロール１２の周速は、１０ｍ／ｍｉｎ以上、且つ１２０ｍ／ｍｉｎ以下の範囲内であれば特に限定されない。第１ロール１１および第２ロール１２の冷却性能が高いため、ロール周速が１０ｍ／ｍｉｎ以上でも溶湯を十分に凝固させることができ、アルミニウム合金板を鋳造できる。また、１０ｍ／ｍｉｎ以上のロール周速で鋳造することにより、従来よりも生産性を高めることができる。ロール周速を１２０ｍ／ｍｉｎ以下とすることにより、溶湯ヘッド圧を十分に確保できるため、溶湯とロールの接触状態を均一に保つことができる。これによりノズル５を高さが高いものへ変更するなどといった対応が不要であり、既存の製造装置を使用可能な実用的な方法となる。第１ロール１１の周速と第２ロール１２の周速を同じとすることが好ましい。ロール周速は、好ましくは、２０ｍ／ｍｉｎ以上９０ｍ／ｍｉｎ以下としてもよい。

【0064】

上記方法によると、表面割れを増加させる要因となるマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム合金板を鋳造する場合でも、表面割れを低減できる。また、偏析となりやすいマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム合金板を製造する場合でも、中心線偏析を低減できる。さらに、マグネシウム（Ｍｇ）の含有量が多くなるにつれて表面割れおよび中心線偏析が発生しやすくなることが知られているが、本実施形態に係る方法及び製造装置によると表面割れおよび中心線偏析を低減できる。そのため、０．３～１０質量％のマグネシウム（Ｍｇ）を含むアルミニウム合金板、例えば、自動車のボディパネルに利用される６０００系合金の板や、５０００系合金の板の製造にも、本実施形態に係る方法および製造装置は好ましい。

【0065】

また、ケイ素（Ｓｉ）を含むもののＳｉ含有量が少ないアルミニウム合金を鋳造する場合、表面割れが発生しやすくなることが知られている。また、Ｓｉ含有量が増えると中心線偏析が発生しやすい傾向があることが知られているが、ロール押圧が低荷重になると（低荷重において中心線偏析に関することは不明であるため）低荷重での中心線偏析の発生も懸念される。そのような状況においても中心線偏析が発生しなかった。上記方法によると、少量のケイ素（Ｓｉ）を含むアルミニウム合金板を製造する場合でも、表面割れおよび中心線偏析の両方を低減できる。そのため、０．３～２質量％のケイ素（Ｓｉ）を含むアルミニウム合金板、例えば、上述した６０００系合金の板や４０００系合金の板の製造にも好ましい。

【0066】

本実施形態で用いられるロールは、銅製、銅合金製、または軟鋼製のロールであり、従来使用されている炭素鋼（例えば工具鋼）製のロールより耐摩耗性がやや低いと考えられる。しかし、本実施形態では、従来の条件より大幅に小さい低荷重で且つ高速で鋳造するため、ロールが摩耗しにくい。したがって長期に亘って使用可能である。これによりロール交換回数を低減でき、製造装置を長期に亘って使用可能である。

【0067】

また、本実施形態では、図１に示す溶湯４０とノズル５の間、溶湯４０と第１ロール１１の間、溶湯４０と第１ロール１１の間などに離型剤を使用していない。
一般的に、鋳造中は、ロール表面温度が非常に高くなる。これによりロールへの焼き付きが生じ、アルミニウム合金板の表面に欠陥が生じることがある。これを防ぐため、離型剤を使用している。本実施形態の第１ロール１１および第２ロール１２は、冷媒が流れると、冷媒の熱（冷熱）が、溶湯に接するロール外周面にすぐに伝わる構成とロール材料であるため、ロール表面温度が上昇することが抑えられる。そのため離型剤を使用しなくても、焼き付きが生じくい。離型剤を使用しないことにより、熱抵抗となる離型剤を介さずに、溶湯とロールとが直接接触するため、溶湯の凝固が進行しやすい。
なお、本実施形態に係る方法によりアルミニウム合金板を鋳造するとき、離型剤を使用してもよい。また、本実施形態に係る製造装置１を用いてアルミニウム合金板を鋳造するときも、離型剤を使用してもよいが、離型剤を使用しないことがより好ましい。また、ロール表面には、濡れ性の良いものがコーティングされていても良い。

【0068】

なお、図１に示す製造装置１００は、縦型の鋳造装置であるが、アルミニウム合金板の製造装置は図１に示す装置に限られない。例えば、１組のロール１が鉛直方向に対向する横型の鋳造装置でもよく、１組のロール１が水平方向に対して傾斜した方向に対向する鋳造装置でもよい。また、１組のロール１を構成する第１ロール１１および第２ロール１２は、図１に示すように同径でもよく、異なる径でもよい。第１ロール１１の構成と第２ロール１２の構成は、同じでもよく、異なってもよい。

【実施例0069】

[実験１]
Ａｌ－Ｍｇ合金をロール押圧を変えて鋳造し、表面割れの有無を調べた。

【0070】

双ロール式連続鋳造方法により、図１に示す縦型（垂直型）の製造装置を用いて、Ａｌ－Ｍｇ合金を鋳造し、Ａｌ－Ｍｇ合金鋳造板を製造した。本実験では、Ｍｇ含有量が異なる７種類のＡｌ－Ｍｇ合金を鋳造した。表１に、７種類のＡｌ－Ｍｇ合金の組成を示している。また、各Ａｌ－Ｍｇ合金をロール荷重（１組のロールによるロール押圧）を変えて鋳造した。比較として、純アルミニウム（ＪＩＳ規格で規定される合金番号Ａ１０７０）を同様な条件で鋳造した。なお、本実験では、１組のロールの幅方向両側にサイドダムを配置した。

【0071】

【表1】

【0072】

（鋳造条件）
・第１ロールの構成および第２ロールの構成
図３に示すロール３０と同様な構成のロールを使用した。コア３１の材質はＳＵＳ３０４であり、シェル３２の材質は銅である。
ロール直径は４００ｍｍであり、ロール幅（ロールの軸方向長さ）は５０ｍｍである。コアの直径は２８０ｍｍであり、シェルの厚さ（ロール径方向の長さ）は６０ｍｍである。
冷媒通路の直径は８ｍｍであり、冷媒通路間の中心間の距離（ロール周方向長さ）は１６ｍｍであり、冷媒通路の数は７２である。
・冷媒：冷却水
・第１ロールの周速および第２ロールの周速：３０ｍ／ｍｉｎ
・１組のロールによるロール押圧：４～３００Ｎ／ｍｍ
・１組のロール間の距離：２～５ｍｍ（アルミニウム合金鋳造板の厚さ）
・溶湯の注湯温度：液相線＋４０℃

【0073】

得られたアルミニウム合金鋳造板の外表面（上面）にカラーチェックを施し、表面割れの有無を目視で確認した。カラーチェックは、ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験である。図４に、アルミニウム合金鋳造板の上面写真を示している。図４中の上下方向が板の幅方向であり、図４中の左右方向が板の長手方向である。図５に、図４に示す各写真の評価結果を示している。割れが観察されない場合は「◎」とし、エッジ部の割れが存在するが、後で板の端部（エッジ部）を１０ｍｍ程度切断するので残らない、または、軽度な割れが存在するが、圧延後に観察されないほどの軽微な割れであるため、製品の品質に問題がないと判断できる場合は「○」とし、割れが観察された場合は「×」とした。

【0074】

図４および図５から、Ａｌ－Ｍｇ合金において、ロール押圧が２０Ｎ／ｍｍ以下では、表面割れが大幅に低減している。また、２０Ｎ／ｍｍ以下のロール押圧では、ロール押圧が小さくなるほど割れが低減していく。１０Ｎ／ｍｍのロール押圧では軽度な割れもあまりなく、４Ｎ／ｍｍのロール押圧ではエッジ部の割れと軽度な割れを含めた割れ自体が殆ど観察されない。４Ｎ／ｍｍのロール押圧では、割れを増加させる要因となるＭｇを含まない純アルミニウムと同じぐらい、Ａｌ－Ｍｇ合金の表面に割れが観察されなかった。

【0075】

上記実験から、１組のロールによるロール押圧が２０Ｎ／ｍｍ以下ではロール押圧が小さくなるほど割れが低減していくことがわかった。１組のロールによるロール押圧が４Ｎ／ｍｍより小さい場合は表面割れがさらに低減すると推測される。

【0076】

[実験２]
Ａｌ－Ｍｇ合金をロール押圧を変えて鋳造し、中心線偏析の有無を調べた。

【0077】

双ロール式連続鋳造方法により、図１に示す縦型（垂直型）の製造装置を用いて、Ａｌ－Ｍｇ合金を鋳造し、Ａｌ－Ｍｇ合金鋳造板を製造した。Ａｌ－Ｍｇ合金は、表２に示す組成のＡｌ－Ｍｇ合金（ＪＩＳ Ｈ ５２０２：２０１０で規定される合金番号ＡＣ７Ａ）である。第１ロール（１１）の周速および第２ロール（１２）の周速を３０ｍ／ｍｉｎとし、１組のロール（１）によるロール押圧を２Ｎ／ｍｍまたは８８Ｎ／ｍｍとし、１組のロール間の距離をＡｌ－Ｍｇ合金鋳造板の厚さとし、板厚３．５～４．５ｍｍのＡｌ－Ｍｇ合金鋳造板を製造した以外は、実験１と同様な鋳造条件で鋳造した。

【0078】

【表2】

【0079】

図６（Ａ）に、ロール押圧が２Ｎ／ｍｍのときのＡｌ－Ｍｇ合金鋳造板の断面写真と、異なる幅方向位置（位置Ｐ、位置Ｑ）のＭｇ濃度を示している。図６（Ｂ）に、ロール押圧が８８Ｎ／ｍｍのときのＡｌ－Ｍｇ合金鋳造板の断面写真と、異なる幅方向位置（位置ｓ、位置ｔ）のＭｇ濃度を示している。

【0080】

図６（Ａ）および図６（Ｂ）の断面写真は、図中の上下方向を板の厚さ方向、図中の左右方向を板の幅方向としている。Ｍｇ濃度は、板の断面の各幅方向位置（位置Ｐ、位置Ｑ、位置ｓ、位置ｔ）でＥＰＭＡ（日本電子製 電界放出形電子プローブマイクロアナラザ（ＦＥ－ＥＰＭＡ）ＪＸＡ－８５３０Ｆ）を板の厚さ方向に走査することにより測定した。

【0081】

ロール押圧が８８Ｎ／ｍｍのとき、図６（Ｂ）に示す断面写真から、板の厚さ中心付近で正偏析と負偏析が板の幅方向に交互に生じていることがわかる。正偏析と考えられる位置ｓと負偏析と考えられる位置ｔのＭｇ濃度を測定すると、位置ｓでは厚さ中心付近でＭｇ濃度が非常に高く、厚さ中心付近のＭｇ濃度が、溶湯のＭｇ濃度とほぼ同じ板の厚さ方向両端近傍のＭｇ濃度（約４．５～５．０質量％）の約２倍以上であった。また位置ｔでは、厚さ中心付近でＭｇ濃度が大きく下がり、厚さ中心付近のＭｇ濃度が、板の厚さ方向両端近傍のＭｇ濃度（約４．５～５．０質量％）の１／２近くであった。

【0082】

位置ｓにおける「Ｍｇ-ｃ」（本実験では、板の厚さ方向について厚さ中心から±板厚の１５％以内の領域における任意の５００μｍ幅の領域において３０μｍ間隔で測定した１６点の測定値の平均値）と「Ｍｇ-ａ」（本実験では、板の厚さ方向の一端（一方の表面）から１５～３０％以内のＭｇ濃度と他端（他方の表面）から１５～３０％以内のＭｇ濃度の平均値）の比「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」は、１．４を上回った。位置ｔにおける「Ｍｇ-ｃ」と「Ｍｇ-ａ」の比「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」は、０．８を下回った。

【0083】

一方、ロール押圧が２Ｎ／ｍｍのときは、図６（Ａ）に示す断面写真において、板の厚さ中心付近に明らかな正偏析と負偏析が観察されない。任意の位置Ｐと位置ＱのＭｇ濃度を測定すると、位置Ｐと位置Ｑのどちらも、Ｍｇ濃度が厚さ方向にそれほど大きく変動していない。

【0084】

位置Ｐでは、厚さ中心付近のＭｇ濃度が板の厚さ方向両端近傍のＭｇ濃度（約４．５～５．０質量％）の約０．８倍から１．２倍程度であった。また、位置Ｑでは、板の厚さ中心付近のＭｇ濃度がやや高いものの、板の厚さ中心付近のＭｇ濃度は板の厚さ方向両端近傍のＭｇ濃度（約４．５～５．０質量％）の約０．８倍から１．４倍程度であった。

【0085】

位置Ｐにおける「Ｍｇ-ｃ」と「Ｍｇ-ａ」の比「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」は、０．８以上１．４以下であった。位置Ｑにおける「Ｍｇ-ｃ」と「Ｍｇ-ａ」の）の比「Ｍｇ-ｃ / Ｍｇ-ａ」は、０．８以上１．４以下であった。

【0086】

これらから、従来の荷重より大幅に小さい低荷重（２Ｎ／ｍｍ）とした本実施形態に係る方法および製造装置により、正偏析と負偏析の両方が低減し、中心線偏析が大幅に低減することがわかった。

【0087】

[実験３]
Ａｌ－Ｓｉ合金とＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金を鋳造し、表面割れの有無を調べた。

【0088】

双ロール式連続鋳造方法により、図１に示す縦型（垂直型）の製造装置を用いて、Ａｌ－Ｓｉ合金とＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金（表２に示すＡＣ７Ａ）を鋳造し、鋳造板を製造した。表３に、Ａｌ－Ｓｉ合金の組成を示している。第１ロール（１１）の周速および第２ロール（１２）の周速３０ｍ／ｍｉｎとし、１組のロール（１）によるロール押圧（ロール押圧）を２Ｎ／ｍｍ、８８Ｎ／ｍｍまたは４２０Ｎ／ｍｍとし、１組のロール間の距離を鋳造板の厚さとし、ロール材質を銅ロール、ロール直径を３００ｍｍ、ロール幅を５０ｍｍとした以外は、実験１と同様な鋳造条件で鋳造した。

【0089】

【表3】

【0090】

得られたアルミニウム合金鋳造板の外表面（上面）にカラーチェックを施し、表面割れの有無を目視で確認した。カラーチェックは、ＪＩＳ Ｚ ２３４３に準拠した浸透探傷試験である。また、鋳造後のアルミニウム合金鋳造板を圧延し、圧延後の板の外表面（上面）にカラーチェックを施し、表面割れの有無を目視で確認した。図７に、板の上面写真を示している。図７中の上下方向が板の幅方向であり、図７中の左右方向が板の長手方向であり、図中の右方向が鋳造方向である。

【0091】

図７から、Ａｌ－３質量％Ｓｉ（Ｓｉ含有量：３質量％）では、ロール押圧が２Ｎ／ｍｍ、８８Ｎ／ｍｍ、４２０Ｎ／ｍｍのすべてで、鋳造後、割れが観察されなかった。また、圧延後の板にも割れが観察されなかった。

【0092】

ＡＣ７Ａ（Ｓｉ含有量が０．０５質量％）では、ロール押圧が８８Ｎ／ｍｍおよび４２０Ｎ／ｍｍのとき、鋳造後に割れが観察された。８８Ｎ／ｍｍでは、圧延後にも割れが観察された。一方、ロール押圧が２Ｎ／ｍｍのとき、鋳造後、割れが観察されず、圧延後も割れが観察されなかった。

【0093】

Ａｌ－１．０質量％Ｓｉ合金（Ｓｉ含有量が１．０質量％）では、ロール押圧が８８Ｎ／ｍｍおよび４２０Ｎ／ｍｍのとき、鋳造後に割れが観察された。８８Ｎ／ｍｍでは、圧延後にも割れが観察された。一方、ロール押圧が２Ｎ／ｍｍのとき、鋳造後、割れが観察されず、圧延後も割れが観察されなかった。

【0094】

上記より、Ｓｉ含有量が３質量％以上である場合、ロール押圧の大きさにかかわらず、表面割れが生じにくいことがわかった。しかし、Ｓｉ含有量がそれより少ない場合（ＡＣ７Ａ、Ａｌ－１質量％Ｓｉ）、ロール押圧が大きいとき、鋳造後に表面割れが生じ、圧延しても割れが残ったが、ロール押圧が小さいとき、例えば図７に示すように２Ｎ／ｍｍほどにすると、鋳造後に割れが観察されなかった。このことから、Ｓｉ含有量が少ないアルミニウム合金では表面割れが生じやすいが、ロール押圧を小さくすることで、表面割れを低減できることがわかった。また、低荷重での中心線偏析の発生が懸念されたが、低荷重であっても、偏析は発生しなかった。したがって、本実施形態に係る方法は、例えば、Ｓｉ含有量が少ない６０００系合金の鋳造に好ましいことがわかった。上記より、本実施形態に係る方法でＳｉ含有量が少ないアルミニウム合金を鋳造すると表面割れと中心線偏析の両方が低減できる。また、本実施形態に係る装置を用いてＳｉ含有量が少ないアルミニウム合金を鋳造すると表面割れと中心線偏析の両方を低減できる。

【0095】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0096】

１ １組のロール
２ ロール回転装置
３ ロール押圧装置
４ 冷媒供給装置
５ ノズル
１１ 第１ロール
１２ 第２ロール
２０、３０ ロール
２１、３１ コア
２２、３２ シェル
２３、３３ 冷媒通路
４０ 溶湯
４１ 凝固部
４２ アルミニウム合金板（アルミニウム合金鋳造板）
１００ 製造装置（アルミニウム合金板の製造装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】