特許 7370470 半連続鋳造（ＤＣ）経路を介して製造される非結晶化展伸材の低減された最終結晶粒度

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-19

(45)【発行日】2023-10-27

(54)【発明の名称】半連続鋳造（ＤＣ）経路を介して製造される非結晶化展伸材の低減された最終結晶粒度

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/049 20060101AFI20231020BHJP

   B22D 11/00 20060101ALI20231020BHJP

   B22D 21/04 20060101ALI20231020BHJP

   B22D 27/20 20060101ALI20231020BHJP

【ＦＩ】

B22D11/049

B22D11/00 E

B22D21/04 A

B22D27/20 A

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022537547

(86)(22)【出願日】2020-12-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-24

(86)【国際出願番号】 US2020065922

(87)【国際公開番号】W WO2021127380

(87)【国際公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-06-17

(31)【優先権主張番号】62/951,884

(32)【優先日】2019-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506110243

【氏名又は名称】ノベリス・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＯＶＥＬＩＳ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132263

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 晴彦

(72)【発明者】

【氏名】ワグスタッフ，サミュエル ロバート

(72)【発明者】

【氏名】ワグスタッフ，ロバート ブルース

【審査官】▲辻▼ 弘輔

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５１３３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１５６８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｄ １１／０４９

Ｂ２２Ｄ １１／００

Ｂ２２Ｄ ２１／０４

Ｂ２２Ｄ ２７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳造方法であって、
溶湯を鋳込み型に供給し、外部固体殻及び内部溶融コアを含むエンブリオニックインゴットを形成すること；
前記鋳込み型にさらなる溶湯を供給しながら、前記エンブリオニックインゴットを前記鋳込み型から遠ざかる進行方向に前進させること；
液体冷却剤の供給を前記外部固体殻の外面に差し向けることによって前記鋳込み型と移行場所との間で前記エンブリオニックインゴットから熱を除去すること；ならびに
前記移行場所にある前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻の少なくとも一部が、分散相の析出に適した温度であって前記溶湯の均質化温度よりも低い前記温度に達するように、前記移行場所において前記エンブリオニックインゴットを再加熱すること
を含み、前記移行場所が、前記進行方向に対して垂直な面であって前記内部溶融コアと交差する前記面内にあり、
前記温度が４１０～４２０℃であり、および
前記外部固体殻の前記一部において前記温度を少なくとも３時間維持することをさらに含む、前記方法。

【請求項2】

前記エンブリオニックインゴットを再加熱することが、
前記外部固体殻の前記外面から前記液体冷却剤を取り除くこと
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記エンブリオニックインゴットを再加熱することが、
前記外部固体殻の前記外面に熱を印加して前記内部溶融コアからの潜熱加熱を補完すること
をさらに含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと、及び
前記温度測定に基づいて前記移行場所を動的に調整すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記内部溶融コアと前記外部固体殻との間の界面に隣接する前記内部溶融コアにおいて撹拌を誘発すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと
をさらに含み、前記内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することが、
前記温度測定に基づいて撹拌の強度を動的に調整すること
を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記面内で前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線のおよそ３分の１を前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が占めている断面において前記面が前記エンブリオニックインゴットと交差するように、前記移行場所が選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記面内で前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線の５０％以下を前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が占めている断面において前記面が前記エンブリオニックインゴットと交差するように、前記移行場所が選択される、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記溶湯が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

方法であって、
溶湯を鋳型に供給すること及び前記溶湯から熱を除去して外部固体殻を形成することによって、エンブリオニックインゴットを形成すること；
前記エンブリオニックインゴットが前記鋳型から遠ざかる進行方向に前進し、さらなる溶湯が前記鋳型に供給される時に、前記エンブリオニックインゴットの内部溶融コアを凝固させること
を含み、前記内部溶融コアを凝固させることが、
前記外部固体殻を介して前記内部溶融コアから熱を除去すること
を含み；さらに、
前記エンブリオニックインゴットの断面であって前記進行方向に対して垂直であり前記内部溶融コアと交差する前記断面において、前記外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成すること
を含み、前記高強度部位が前記外部固体殻の外面と前記内部溶融コアとの間に位置しており、前記高強度部位を形成することが、前記断面において前記外部固体殻を再加熱して前記外部固体殻における分散相析出を誘発することを含み、
前記断面において前記外部固体殻を再加熱することが、
前記外部固体殻の一部を分散相の析出に適した温度に再加熱すること
を含み、前記温度が前記溶湯の均質化温度よりも低くかつ４１０～４２０℃であり、および
前記外部固体殻の前記一部において前記温度を少なくとも３時間維持することをさらに含む、前記方法。

【請求項11】

前記外部固体殻を介して前記内部溶融コアから熱を除去することが、
前記外部殻の前記外面に液体冷却剤を供給すること
を含み、前記外部固体殻を再加熱することが、
前記外部固体殻の前記外面から前記液体冷却剤を取り除くこと
を含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記外部固体殻を再加熱することが、
前記外部固体殻の前記外面に熱を印加して前記内部溶融コアからの潜熱加熱を補完すること
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと、及び
前記温度測定に基づいて前記鋳型と前記断面との間の距離を動的に調整すること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記内部溶融コアと前記外部固体殻との間の界面に隣接する前記内部溶融コアにおける撹拌を誘発すること
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと
をさらに含み、前記内部溶融コアにおける撹拌を誘発することが、
前記温度測定に基づいて撹拌の強度を動的に調整すること
を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記断面において前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が、前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線のおよそ３分の１を占めている、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

前記断面において前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が、前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線の５０％以下を占めている、請求項１０に記載の方法。

【請求項18】

前記溶湯が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、請求項１０に記載の方法。

【請求項19】

前記高強度部位が、前記外部固体殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を含む、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１２月２０日に出願された米国仮出願第６２／９５１，８８４号に基づく利益及び優先権を主張するものであり、これをもって参照によりその全体を援用する。

【0002】

本開示は、概して金属鋳造に関し、より具体的には、扱い難いアルミニウム合金の半連続鋳造に関する。

【背景技術】

【0003】

半連続（ＤＣ）鋳造では、上げ底または可動底を有する鋳型空隙部に溶湯を通す。溶湯が鋳型空隙部に、一般的には頂部から進入すると、上げ底は溶湯の流れの速度と関係付いた速度で降下する。側面付近で凝固した溶湯は、液体及び部分的に液体である金属を溶湯溜まりの中に保持するために用いられ得る。金属は、９９．９％固体（例えば完全に固体）、１００％液体、及びこれらの間の範囲内であり得る。溶湯が冷えるにつれて固体領域の厚さが増加するため、溶湯溜まりはＶ字形状、Ｕ字形状またはＷ字形状を呈し得る。固体金属と液体金属との間の界面は、時には凝固界面と呼称される。

【0004】

溶湯溜まりの中の溶湯がおよそ０％固体～およそ５％固体になると、核形成が起こり得、金属の小さな結晶が形成され得る。これらの小さな（例えばナノメートルサイズの）結晶は核を形成し始め、この核は溶湯が冷えるにつれて優先方向に成長し続けて樹枝状晶を形成する。溶湯が樹枝状晶整合点（例えば、飲料缶端部のために使用される５１８２アルミニウムでは６３２℃）にまで冷えると、樹枝状晶は貼り付き合い始める。溶湯の温度及び固体パーセントに応じて結晶は、種々の粒子（例えば金属間化合物または水素気泡）、例えば、アルミニウムの特定の合金ではＦｅＡｌ_６、Ｍｇ_２Ｓｉ、ＦｅＡｌ_３、Ａｌ_８Ｍｇ_５及び気体状Ｈ_２の粒子を含み得る、または捕捉し得る。

【0005】

加えて、凝固しつつあるアルミニウムが最初に冷え始めると、それは合金元素をそのアルファ相にちょうどそれだけ支持することができず、このため、凝固界面を取り囲む溶湯は比例的に合金元素の濃度がより高くなり得る。したがって、凝固界面またはその近傍では異なる組成及び粒子が形成され得る。加えて、液溜まり内には、これらの粒子の優先的蓄積をもたらし得るものであるよどみ領域が存在し得る。

【0006】

結晶粒の長さ規模での合金元素の不均一な分布は、微細偏析として知られている。対照的に、マクロ偏析は、結晶粒よりも大きな（または数個の結晶粒の）長さ規模、例えば数メートルまでの長さ規模にわたる化学的不均一性である。

【0007】

特定のアルミニウム合金、例えば７ｘｘｘ系合金は、鋳造するのが特に困難であり得る。７ｘｘｘ系合金は一般に、多数の合金元素、例えば、亜鉛、マグネシウム、銅、クロム、ジルコニウム及び他の合金元素のうちの１つ以上の組合せを含有する。７ｘｘｘ系合金を鋳込む時及びその直後には大きな内部応力（例えば圧縮応力及び時には引張応力）が蓄積し得、鋳造物が割れやすいものになり得る。これらの類の合金に使用される特定の合金元素、例えば亜鉛は、アルミニウムとははるかに異なる速度で収縮及び膨張する。特に亜鉛は、アルミニウムよりも著しく大きく収縮及び膨張する。このため、同程度の温度（例えば６００℃）において同一体積である亜鉛及びアルミニウムは、（例えば凝固の最終段階において）冷却されると、各々異なった体積の亜鉛及びアルミニウムとなり得る。合金元素とアルミニウムとで相違するこれらの膨張及び収縮速度は、７ｘｘｘ系合金から鋳造された鋳物の中の大きな内部力の原因、したがって応力の原因となり得る。

【0008】

加えて、７ｘｘｘ系合金は、凝固しつつある溶融合金からガスの微小気泡として追い出されていく溶存水素に起因する鋳巣問題の影響を極めて受けやすい。ガスの気泡によって発生する空所はしばしば割れ開始部位となり、相当な割れを招き得る。加えて、７ｘｘｘ系合金は、溶湯が凝固する時の収縮率の差に少なくとも部分的に起因する引け巣の影響を極めて受けやすいことがある。

【0009】

従来の製造環境において、凝固中の大きな内部応力は鋳造物における熱間割れまたは冷間割れを引き起こし得、鋳造物をさらなる製造に適さないものにする。７ｘｘｘ系合金に関して従来の製造環境は、他のより簡単に鋳造される鋳物、例えば６ｘｘｘ系合金と比較して全体的インゴット損失量の増加を招く。

【0010】

加えて、７ｘｘｘ系合金鋳造物は、鋳造応力を低減しながら所望の析出物を有する所望の内部構造を実現するためには鋳造後の長期の均質化工程に依存し得る。均質化は、鋳造後の微細偏析を軽減するために用いられ得る。場合によっては、７ｘｘｘ系合金鋳造物はより小さな標準寸法に熱間圧延され得、溶体化処理され得、次いで時効され得る。場合によっては、より望ましい微細構造を得ようとして長期間の時効及びさらなる処理（例えば溶体化または再結晶）が用いられることがあるが、そのような技術は、相当な設備ならびに、相当な時間、資源及びエネルギーの消費を必要とする。

【発明の概要】

【0011】

実施形態という用語及び類似する用語は、広義に本開示及び以下の特許請求の範囲の主題の全てを指すことを意図する。これらの用語が入った語句が本明細書に記載の主題の限定または以下の特許請求の範囲もしくは意味の限定をするものでないことは理解されるべきである。本明細書に包含される本開示の実施形態は、この概要ではなく以下の特許請求の範囲によって画定される。この概要は本開示の様々な態様の大まかな概説であり、以下の発明を実施するための形態の節においてさらなる記載がなされる概念のいくつかを紹介するものである。この概要は、特許請求される主題の肝要または必須な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で用いられることも意図していない。主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、任意または全ての図面、及び各請求項を参照することによって理解されるべきである。

【0012】

本開示の実施形態は、鋳造方法であって、溶湯を鋳込み型に供給し、外部固体殻及び内部溶融コアを含むエンブリオニックインゴットを形成すること；鋳込み型にさらなる溶湯を供給しながら、エンブリオニックインゴットを鋳込み型から遠ざかる進行方向に前進させること；液体冷却剤の供給を外部固体殻の外面に差し向けることによって鋳込み型と移行場所との間でエンブリオニックインゴットから熱を除去すること；ならびに移行場所にあるエンブリオニックインゴットの外部固体殻の少なくとも一部が、分散相の析出に適した温度であって溶湯の均質化温度よりも低い温度（例えば再加熱温度）に達するように、移行場所においてエンブリオニックインゴットを再加熱することを含み、移行場所が、進行方向に対して垂直な面であって内部溶融コアと交差する当該面内にある、当該方法を含む。

【0013】

場合によっては、例えば摂氏で表したときの再加熱温度は、溶湯の例えば摂氏で表された均質化温度の８０～９８％である。場合によっては、例えば摂氏で表したときの当該温度は、溶湯の例えば摂氏で表された均質化温度の８５～９０％である。任意選択的に、摂氏で表したときの温度は、溶湯の摂氏で表された均質化温度の８０～９５％、８０～９０％、８０～８５％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％または９８％である。場合によっては、温度は４００～４６０℃である。場合によっては、温度は４１０～４２０℃である。場合によっては、温度は、４００～４１０℃、４００～４２０℃、４００～４３０℃、４００～４４０℃、４００～４５０℃、４００～４６０℃、４１０～４２０℃、４１０～４３０℃、４１０～４４０℃、４１０～４５０℃、４１０～４６０℃、４２０～４３０℃、４２０～４４０℃、４２０～４５０℃、４２０～４６０℃、４３０～４４０℃、４３０～４５０℃、４３０～４６０℃、４４０～４５０℃、４４０～４６０℃、または４５０～４６０℃である。場合によっては、方法は、外部固体殻の一部において温度を少なくとも３時間、例えば３～４時間、３～５時間、３～６時間、３～７時間、３～８時間、３～９時間、３～１０時間、４～５時間、４～６時間、４～７時間、４～８時間、４～９時間、４～１０時間、５～６時間、５～７時間、５～８時間、５～９時間、５～１０時間、６～７時間、６～８時間、６～９時間、６～１０時間、７～８時間、７～９時間、７～１０時間、８～９時間、８～１０時間、９～１０時間またはそれよりも長い間にわたって維持することをさらに含む。場合によっては、エンブリオニックインゴットを再加熱することは、外部固体殻の外面から液体冷却剤を取り除くことを含む。場合によっては、エンブリオニックインゴットを再加熱することは、外部固体殻の外面に熱を印加して内部溶融コアからの潜熱加熱を補完することをさらに含む。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと、及び温度測定に基づいて移行場所を動的に調整することをさらに含む。場合によっては、方法は、内部溶融コアと外部固体殻との間の界面に隣接する内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することをさらに含む。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの温度測定を行うことをさらに含み、内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することは、温度測定に基づいて撹拌の強度を動的に調整することを含む。場合によっては、面内で外面からエンブリオニックインゴットの中心まで延びる線のおよそ３分の１をエンブリオニックインゴットの外部固体殻が占めている断面において面がエンブリオニックインゴットと交差するように、移行場所が選択される。場合によっては、面内で外面からエンブリオニックインゴットの中心まで延びる線の５０％以下をエンブリオニックインゴットの外部固体殻が占めている断面において面がエンブリオニックインゴットと交差するように、移行場所が選択される。場合によっては、溶湯は７ｘｘｘ系アルミニウム合金である。場合によっては、再加熱される部分は、中心に液体を含有する金属の面を含んでおり、表面に隣接してインゴットの外周において再加熱部位が上記析出物を成長させている。

【0014】

本開示の実施形態は、方法であって、溶湯を鋳型に供給すること及び溶湯から熱を除去して外部固体殻を形成することによって、エンブリオニックインゴットを形成すること；エンブリオニックインゴットが鋳型から遠ざかる進行方向に前進し、さらなる溶湯が鋳型に供給される時に、エンブリオニックインゴットの内部溶融コアを凝固させることを含み、内部溶融コアを凝固させることが、外部固体殻を介して内部溶融コアから熱を除去することを含み；さらに、エンブリオニックインゴットの断面であって進行方向に対して垂直であり内部溶融コアと交差する当該断面において、外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成することを含み、高強度部位が外部固体殻の外面と内部溶融コアとの間に位置しており、高強度部位を形成することが、断面において外部固体殻を再加熱して外部固体殻における分散相析出を誘発することを含む、当該方法を含む。

【0015】

場合によっては、断面において外部固体殻を再加熱することは、外部固体殻の一部を分散相の析出に適した温度に再加熱することを含み、当該温度は溶湯の均質化温度よりも低い。場合によっては、例えば摂氏で表したときの当該温度は、溶湯の例えば摂氏で表された均質化温度の８０～９８％である。場合によっては、例えば摂氏で表したときの温度は、溶湯の例えば摂氏で表された均質化温度の８５～９０％である。場合によっては、温度は３００～４６０℃、例えば４００～４６０℃である。場合によっては、温度は４１０～４２０℃である。場合によっては、４００～４６０℃、及び４１０～４２０℃の温度範囲は７ｘｘｘ系合金のために特に適し得る。場合によっては、他の温度範囲が例えば６ｘｘｘ系合金に用いられ得る。場合によっては、方法は、外部固体殻の一部において温度を少なくとも３時間、または３～１０時間にわたって維持することをさらに含む。場合によっては、外部固体殻を介して内部溶融コアから熱を除去することは、外部殻の外面に液体冷却剤を供給することを含み、外部固体殻を再加熱することは、外部固体殻の外面から液体冷却剤を取り除くことを含む。場合によっては、外部固体殻を再加熱することは、外部固体殻の外面に熱を印加して内部溶融コアからの潜熱加熱を補完することをさらに含む。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと、及び温度測定に基づいて鋳型と断面との間の距離を動的に調整することをさらに含む。場合によっては、方法は、内部溶融コアと外部固体殻との間の界面に隣接する内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することをさらに含む。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの温度測定を行うことをさらに含み、内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することは、温度測定に基づいて撹拌の強度を動的に調整することを含む。場合によっては、断面においてエンブリオニックインゴットの外部固体殻は、外面からエンブリオニックインゴットの中心まで延びる線のおよそ３分の１を占めている。場合によっては、断面においてエンブリオニックインゴットの外部固体殻は、外面からエンブリオニックインゴットの中心まで延びる線の５０％以下を占めている。場合によっては、溶湯は７ｘｘｘ系アルミニウム合金である。場合によっては、高強度部位は、外部固体殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を含む。

【0016】

本開示の実施形態は、アルミニウム金属製品であって、２つの端部及び外面を有する凝固アルミニウム合金の塊を含み、凝固アルミニウム合金の塊が、凝固アルミニウム合金の塊の中心を内包するコア領域；外面と一体になった外側領域；及びコア領域と外側領域との間に配置された高強度部位を含み、高強度部位が、コア領域及び外側領域の各々に比べてより高い濃度の分散相を有する、当該アルミニウム金属製品を含む。

【0017】

場合によっては、凝固アルミニウム合金の塊は、半連続鋳造プロセスからの保持された熱を含む。場合によっては、高強度部位は、凝固アルミニウム合金の塊の断面に沿って外面から凝固アルミニウム合金の塊の中心まで延びる線のおよそ３分の１の深さに位置する。場合によっては、高強度部位は、凝固アルミニウム合金の塊の断面に沿って外面から凝固アルミニウム合金の塊の中心まで延びる線の２分の１以下の深さに位置する。場合によっては、凝固アルミニウム合金の塊の形状は円柱状である。場合によっては、凝固アルミニウム合金の塊の断面であって凝固アルミニウム合金の塊の鋳造方向に対して垂直である当該断面の形状は長方形である。場合によっては、凝固アルミニウム合金の塊は凝固７ｘｘｘ系アルミニウム合金の塊である。

【0018】

本開示の実施形態は、エンブリオニックインゴットであって、上面から凝固界面まで延びるアルミニウム合金の液体溶融コア、及びアルミニウム合金の凝固殻を含み、凝固殻が、凝固界面から鋳造方向に底端部まで延びる外面を含むものであり、凝固殻が、外面と、液体溶融コアの中心及び凝固殻の中心を通って鋳造方向に延びる中央線との間に配置された高強度部位を含み、高強度部位が、凝固殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を有する、当該エンブリオニックインゴットを含む。

【0019】

場合によっては、高強度部位は、外面から中央線まで延びる線のおよそ３分の１の深さに位置する。場合によっては、高強度部位は、外面から中央線まで延びる線の２分の１以下の深さに位置する。場合によっては、凝固殻の形状は円柱状である。場合によっては、凝固殻の断面であって鋳造方向に対して垂直である当該断面の形状は長方形である。場合によっては、アルミニウム合金は７ｘｘｘ系アルミニウム合金である。場合によっては、エンブリオニックインゴットは、上記方法のいずれかに従って作られたものである。

【0020】

本開示の実施形態は、方法であって、金属供給源から、鋳型に鋳込まれつつあるエンブリオニックインゴットの金属溜まりへと溶湯を送達すること；金属溜まりから熱を除去することによって凝固金属の外部固体殻を形成することを含み、凝固界面が外部固体殻と金属溜まりとの間に位置しており；溶湯を送達しながら及び外部固体殻を形成しながらエンブリオニックインゴットを鋳型から遠ざかる進行方向に鋳造速度で前進させること；鋳造速度を用いて撹拌の強度を決定することを含み、撹拌の強度が、鋳造速度において目標凝固界面プロファイルをもたらすのに適したものであり；さらに、決定された強度で溶湯溜まり内での撹拌を誘発することを含み、溶湯溜まり内での撹拌を誘発することが、鋳造速度において凝固界面が目標凝固界面プロファイルを呈することをもたらす、当該方法を含む。

【0021】

場合によっては、撹拌を誘発することは、非接触磁気撹拌器を使用して金属溜まりの中の溶湯に撹拌力を印加することを含む。場合によっては、溶湯を送達することは、複数のノズルを介して溶湯を質量流速で送達することを含み、撹拌を誘発することは、複数のノズルの中を通るときの質量流速を維持しながら複数のノズルのうちの少なくとも１つの中を通る溶湯の流速を増加させることを含む。場合によっては、方法は、鋳造速度を変更すること；更新された鋳造速度を用いて撹拌の更新された強度を決定することをさらに含み、撹拌の更新された強度は、更新された鋳造速度において目標凝固プロファイルをもたらすのに適しており；さらに、更新された強度で溶湯溜まり内での撹拌を誘発することを含み、更新された強度で溶湯溜まり内での撹拌を誘発することは、更新された鋳造速度において凝固界面が目標凝固界面プロファイルを呈することをもたらす。場合によっては、溶湯は７ｘｘｘ系アルミニウム合金である。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの温度を測定することをさらに含み、鋳造速度を用いて撹拌の強度を決定することは、測定された温度を用いることを含む。場合によっては、目標凝固界面プロファイルは、割れのリスクを最小限に抑えるように予め決められている。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの断面であって進行方向に対して垂直であり内部溶融コアと交差する当該断面において、外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成することをさらに含み、高強度部位は外部固体殻の外面と内部溶融コアとの間に位置しており、高強度部位を形成することは、断面において外部固体殻を再加熱して外部固体殻における分散相析出を誘発することを含む。場合によっては、溶湯溜まり内での撹拌を誘発することは、溶湯の噴流が金属溜まりの底部において凝固界面を浸食して窪みを形成するように金属溜まりの中への溶湯の送達を制御することを含み、窪みは、金属溜まりの底部の直径と一致するように寸法決めされた直径を有する。

【0022】

本開示の実施形態は、方法であって、金属供給源から、鋳型に鋳込まれつつあるエンブリオニックインゴットの金属溜まりへと溶湯を送達すること；金属溜まりから熱を除去することによって凝固金属の外部固体殻を形成することを含み、凝固界面が外部固体殻と金属溜まりとの間に位置しており；溶湯を送達しながら及び外部固体殻を形成しながらエンブリオニックインゴットを鋳型から遠ざかる進行方向に鋳造速度で前進させること；ならびに金属溜まりの中への溶湯の送達を制御して、金属溜まりの底部において凝固界面の少なくとも一部を浸食するのに十分な溶湯の噴流を発生させることを含む、当該方法を含む。

【0023】

場合によっては、溶湯の送達を制御することは、溶湯の噴流が凝固界面を１０ｍｍ以下の厚さに浸食するように溶湯の送達を制御することを含む。場合によっては、溶湯を送達することは、複数のノズルを介して溶湯を質量流速で送達することを含み、溶湯の噴流を発生させることは、複数のノズルの中を通るときの質量流速を維持しながら複数のノズルのうちの少なくとも１つの中を通る溶湯の流速を増加させることを含む。場合によっては、方法は、非接触磁気撹拌器を使用して金属溜まりの中の溶湯に撹拌力を印加することをさらに含む。場合によっては、方法は、鋳造速度を変更することをさらに含み、溶湯の送達を制御することは、変更された鋳造速度に基づいて溶湯の送達を、溶湯の噴流が金属溜まりの底部において凝固界面の少なくとも一部を浸食し続けるように動的に調整することを含む。場合によっては，溶湯は７ｘｘｘ系アルミニウム合金である。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの温度を測定することをさらに含み、溶湯の送達を制御することは、測定された温度に基づいて溶湯の送達を、溶湯の噴流が金属溜まりの底部において凝固界面の少なくとも一部を浸食し続けるように動的に調整することを含む。場合によっては、方法は、エンブリオニックインゴットの断面であって進行方向に対して垂直であり金属溜まりと交差する当該断面において、外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成することをさらに含み、高強度部位は外部固体殻の外面と金属溜まりとの間に位置しており、高強度部位を形成することは、断面において外部固体殻を再加熱して外部固体殻における分散相析出を誘発することを含む。

【0024】

本開示の実施形態は、エンブリオニックインゴットであって、凝固界面から鋳造方向に底端部まで延びるアルミニウム合金の凝固殻、及び上面から凝固界面まで延びるアルミニウム合金の液体溶融コアを含み、液体溶融コアが、液体溶融コアの底部において凝固界面に衝突して凝固界面に窪みを形成するアルミニウム合金の噴流を含む、当該エンブリオニックインゴットを含む。

【0025】

場合によっては、液体溶融コアは凝固界面からの再懸濁結晶粒を含む。場合によっては、液体溶融コアは凝固界面からの再懸濁水素を含む。場合によっては、凝固殻は、凝固殻の外面と、液体溶融コアの中心及び凝固殻の中心を通って鋳造方向に延びる中心線との間に配置された高強度部位を含み、高強度部位は、凝固殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を有する。場合によっては、アルミニウム合金は７ｘｘｘ系アルミニウム合金である。

【0026】

本開示の実施形態は、上記方法のいずれかに従って作られたアルミニウム金属製品を含む。

【0027】

他の目的及び利点は、非限定的な例についての以下の詳細な説明から明らかとなろう。

【0028】

本明細書は以下の添付図を参照するが、異なる図の中の類似する参照番号は、類似するまたは同様の構成要素を示すことを意図している。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本開示の特定の態様による、原位置分散相析出のための金属鋳造システムの部分的断面図である。

【図2】本開示の特定の態様による、液溜まり深さ制御を伴う原位置分散相析出のための金属鋳造システムの部分的断面図である。

【図3】本開示の特定の態様による、流量制御された強撹拌のための金属鋳造システムの部分的断面図である。

【図4】本開示の特定の態様による、複数の給送管を備えた流量制御された強撹拌のための金属鋳造システムの部分的断面図である。

【図5】本開示の特定の態様による、磁気撹拌器による強撹拌のための金属鋳造システムの部分的断面図である。

【図6】強撹拌がないときの溶湯溜まりの底部の拡大模式図である。

【図7】本開示の特定の態様による、強撹拌を受けている溶湯溜まりの底部の拡大模式図である。

【図8】本開示の特定の態様による、原位置分散相析出のためのプロセスを示す流れ図である。

【図9】本開示の特定の態様による、半連続鋳造インゴットにおいて析出分散相の高強度部位を生成するためのプロセスを示す流れ図である。

【図10】本開示の特定の態様による、高強度部位を描いたインゴットの立断面模式図である。

【図11】本開示の特定の態様による、高強度部位を描いたインゴットの平断面模式図である。

【図12】本開示の特定の態様による、強撹拌型半連続鋳造インゴットを製造するためのプロセスを示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本開示の特定の態様及び特徴は、鋳造中に再結晶抑制分散相を予め設けることによって、出荷可能な金属製品の結晶粒度を改善することに関する。半連続鋳造エンブリオニックインゴットの外側領域は、鋳造が完了する前に再加熱を受け得る。独自のワイパー配置及び／または他の再加熱技術によってインゴットの温度は（例えば、およそ４１０℃～およそ４２０℃までの）再加熱が可能となり得、分散相の形成が可能になり得る。溶湯溜まりの撹拌及び／または掻き混ぜは、より深い液溜まり及び望ましく微細な鋳造結晶粒度の形成を容易にし得る。鋳造の最中及び／または直後の分散相の形成は、結晶粒界を望ましく微細な結晶粒度に留め得、結果的に後の再結晶及び／または溶体化工程の後においてさえも同じ結晶粒度が促進され得る。

【0031】

半連続（ＤＣ）鋳造では、上げ底または可動底を有する鋳型空隙部に溶湯を通す。溶湯が鋳型空隙部に、一般的には頂部から進入すると、上げ底は溶湯の流れの速度と関係付いた速度で降下する。側面付近で凝固した溶湯は、液体及び部分的に液体である金属を溶湯溜まりの中に保持するために用いられ得る。金属は、９９．９％固体（例えば完全に固体）、１００％液体、及びこれらの間の範囲内であり得る。溶湯が冷えるにつれて固体領域の厚さが増加するため、溶湯溜まりはＶ字形状、Ｕ字形状またはＷ字形状を呈し得る。固体金属と液体金属との間の界面は凝固界面または凝固最前部と呼称され得る。ＤＣ鋳造プロセスから得られる金属物品はインゴットと呼称され得る。インゴットは一般的には長方形の断面を有し得るが、他の断面、例えば円形、もっと言えば非対称な断面が用いられてもよい。インゴットという用語は、本明細書中で使用される場合、ビレットを含めた任意のＤＣ鋳造金属物品を適切に包含し得る。

【0032】

上記のとおり、金属が凝固最前部において凝固するとき、特定の不純物及びガスが溶液から追い出され得、凝固しつつある金属の中に捕捉され得る。ガス、例えば水素は集まって、凝固金属中の空所をもたらす気泡を形成し得るが、この空所は一般にインゴットの鋳巣として知られ得る。加えて、凝固界面において不純物が追い出されることでインゴットの全体にわたる不純物の分布が一様でなくなり得る。

【0033】

本開示の特定の態様は、溶湯溜まりを撹拌することを含む。そのような撹拌は、多くの方法で、例えば、接触撹拌器、非接触磁気撹拌器の使用、または液溜まりへの液体金属の進入し方の調整によって成し遂げられ得る。接触撹拌器はアルミニウム合金との使用のためには望ましくないことが多く、なぜなら、少なくとも、不純物及び酸化物のリスクがあるからである。非接触撹拌器には、溶湯中に運動を誘発するように設計された電磁石及び永久磁石システムが含まれ得る。場合によっては、溶湯溜まりは、液溜まりへの液体金属の進入し方を調整すること、例えば、液体金属を液体金属の強力な噴流、例えば液溜まりの底部まで貫入するのに十分に強力な噴流として供給することによって、撹拌され得る。液体金属噴流は、液体金属を供給する圧力を増加させること、金属を供給するノズルの直径を調整すること、または他の技術、例えば、新たに追加される液体金属によって作り出された噴流の中に既存の溶湯溜まりを注入するために使用されるエダクターノズルによって、もたらされ得る。

【0034】

溶湯溜まりにおける強撹拌は、凝固最前部に沿った撹拌を提供するために用いられ得る。この撹拌は、形成されつつある金属結晶もしくはその一部、不純物、ガスを、もっと言えば凝固最前部の領域からの液体金属のいくらかを、押し流し得る。形成されつつある金属結晶（例えば自由に移動する結晶粒）を押し流すことは、より細かくより均一な結晶粒度をもたらすのに役立ち得る、というのも、形成されつつある結晶またはその破片は溶湯溜まりの中に再懸濁してさらなる核形成部位としての役割を果たし得るからである。さらには、十分な強度の撹拌は溶湯溜まりのバルク液体温度を低下させ得、かくして、微細な球状結晶粒の生成のための好都合な環境を作り出し得る。この微細な球状微細構造は、ＤＣ鋳造インゴットにみられる典型的な微細構造よりも強い。本開示の特定の態様、例えば強撹拌を用いて鋳造されたインゴットは、強撹拌を伴わずに鋳造されたインゴットと比較して、より高い降伏強度を有し得、冷間割れの影響をより受けにくいものとなり得る。

【0035】

凝固最前部から不純物を押し流すことは、より少ないマクロ偏析（より低い度合いのマクロ偏析）、よって向上した均質性を実現するのに役立ち得る。撹拌によって実現されるこのより少ないマクロ偏析は、インゴット内に望ましい保護部位をもたらす上で有益であり得る。本明細書中にさらに詳しく記載されているように、保護部位は、鋳造されているインゴットの外側の凝固部分を再加熱することによって確立され得る。再加熱は、インゴット内での微細分散相の形成を促し得るが、これは凝固金属を有益に強化するものであり得、かくして、割れに対するインゴットの感受性が最小限に抑えられ得る。これらの微細分散相は直径がおよそ３０ｎｍであり得るが、それ以外の大きさであってもよい。場合によっては、これらの微細分散相は直径がおよそ１０～５０ｎｍ、２０～４０ｎｍ、または２５～３５ｎｍであり得る。

【0036】

予想外なことに、溶湯溜まり内での強撹拌が鋳造インゴットにおける鋳巣を減少させ得るかまたは最小限に抑え得ることが見出された。強撹拌は、追い出された水素を凝固界面から遠ざかるように押し流し得、結果的にそれを溶湯溜まりの残部の中に再懸濁させ得る。再懸濁した水素は他の水素と共に凝集し得、結果的に、ガスが溶湯溜まりの表面へと広がりゆくことが可能になり得、それはそこで留まるかまたは溶湯溜まりから排出される。このように、追い出された水素が鋳造品中の望ましくない鋳巣となるはずであった場合に、強撹拌を用いることで、鋳造品中の鋳巣が減少するかまたは最小限に抑えられることが見出された。

【0037】

溶湯における不純物及び溶存ガスの存在は、鋳造中に問題となり得るので、従来の鋳造技術は一般に、液体金属から不純物を濾別するため及び／または液体金属中の溶存ガス（例えば水素）の量を低減するために、かなり上流における調製に依存している。本開示の特定の態様を用いれば、不純物を濾別するため及び／または溶存ガスを除去するためのこの類の上流調製は大幅に軽減され得るかまたは排除され得る。

【0038】

凝固最前部の適度な制御は、とりわけ７ｘｘｘ系合金のような扱い難い合金を使用する場合に、鋳造の成功を実現するために重要となり得る。従来のＤＣ鋳造では、凝固最前部を制御するために鋳造速度が用いられ得る。鋳造速度の増加は凝固最前部を厚くし得るが、他方、鋳造速度の減少は凝固最前部を狭くし得る。凝固最前部が厚すぎると溶湯は凝固最前部の凝固領域に完全には浸透しないことがあり、これが引け巣及び空所を生み得る。凝固最前部が薄すぎると熱間割れが発生することがあり、この場合、裂け目または割れ目は、内部応力、例えば収縮に関係する応力のために結晶粒間に形成する。したがって、引け巣に対する感受性と熱間割れに対する感受性との間にはしばしばトレードオフが存在し、これが鋳造速度を規定または制限し得る。熱間割れの傾向が特にある特定の合金、例えば７ｘｘｘ系合金においては、このトレードオフは利用可能な鋳造速度を事実上制限し、それゆえ、１日に鋳造され得るインゴットの本数に有効最大値が設けられる。

【0039】

本開示の特定の態様によれば、凝固最前部の制御は、撹拌制御と鋳造速度制御との組合せによって成し遂げられ得る。強撹拌は、高い鋳造速度を可能にしながら熱間割れの軽減を可能にする多数の利点を提供し得る。上記のとおり、強撹拌は、凝固最前部を狭くするのに役立ち得る。かくして、強撹拌を伴うＤＣ鋳造プロセスは、強撹拌を伴わないＤＣ鋳造プロセスと比較して、凝固最前部の同じ厚さを維持しながらより高い鋳造速度で稼働され得る。かくして、強撹拌は、より速い鋳造、したがって１日あたりのより大きな生産能力を可能にし得る。加えて、撹拌は、本明細書中でエンブリオニックインゴットとも称される鋳造されているインゴットの中に溶湯溜まりがより深く拡張されることをもたらし得る。ＤＣ鋳造では溶湯の静力学的圧力が、凝固最前部にある結晶粒間の間隙の中に液体金属を浸透させるための実質的な駆動力を提供する。強撹拌によってもたらされたより深い溶湯溜まりは、液溜まりの底部の近傍において、より大きな静力学的圧力を有する頭部領域を提供する。この、より大きな静力学的圧力を有する頭部領域は、凝固最前部にある結晶粒間の間隙を埋めることを容易にし得、結果的に、引け巣または空所のリスクの低減または非存在を伴わないより厚い凝固最前部を可能にし得る。強撹拌を採用した場合、より厚い凝固最前部を用いることができるので、鋳造速度を、撹拌せずに利用可能であったはずの鋳造速度よりもさらにいっそう増加させることができる。

【0040】

増強された撹拌は、凝固最前部（例えば凝固界面）の厚さにおいて数ミリメートル程度、例えば、およそ１～５ｍｍ、またはおよそ１０ｍｍ以下の公称厚さへの公称減少をもたらすように制御され得る。場合によっては、厚さの公称減少は、およそ２０ｍｍ以下、１９ｍｍ以下、１８ｍｍ以下 １７ｍｍ以下、１６ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、１４ｍｍ以下、１３ｍｍ以下、１２ｍｍ以下、１１ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、９ｍｍ以下、８ｍｍ以下、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下または１ｍｍ以下の公称厚さへの減少であり得る。本明細書中で使用する場合、撹拌を制御して特定の公称厚さへの公称減少をもたらすことに対する言及は、鋳造速度を一定と仮定して特定の厚さへの減少をもたらすであろう程度に撹拌を制御することを意味し得る。したがって、鋳造速度の増加が付随する増強された撹拌は、凝固界面の厚さに有効な変化がほとんどまたは全くもたらさないものであり得るが、その増強された撹拌は、凝固界面の厚さにおいて公称厚さへの特定の公称減少をもたらすものとして表現されることがある。加えて、本明細書中で使用する場合、凝固界面の厚さは、最小厚さ、最大厚さ及び平均厚さ、またはエンブリオニックインゴット内の適用可能な点もしくは領域での厚さを指し得る。例えば、１０ｍｍ以下の厚さを有する凝固界面は、凝固界面の任意の点での最大厚さが１０ｍｍ以下である凝固界面；凝固界面の任意の点での最小厚さが１０ｍｍ以下の厚さに達する凝固界面；凝固界面の全体にわたる平均厚さが１０ｍｍ以下に留まる凝固界面；あるいは、凝固界面の底部もしくはその近傍にある領域（例えば、鋳型から最も遠い領域）または他の任意の適切な点もしくは領域にある領域での平均厚さが１０ｍｍ以下に留まる凝固界面を含み得る。

【0041】

ＤＣ鋳造の間、エンブリオニックインゴットが鋳型から出てくる時に冷却剤（例えば水）をインゴットの表面に噴霧してインゴットから熱を除去する。ワイパーまたは他の技術を用いて冷却剤が取り除かれ得、かくして、インゴットの一部は再加熱が可能になり得る。この再加熱は、ある場合には、インゴットを原位置で（例えば鋳造中に）均質化するために用いられ得る。ある場合には、この原位置での均質化は、金属がおよそ４７０℃～およそ４８０℃の回復温度に達する時に起こり得る。他方、本開示の特定の態様によれば、再加熱はより析出に適したより低い温度をもたらすように制御され得、結果的に、インゴットの外周部に分散相を形成すのを可能にする。鋳造中に析出物形成を促進するためにエンブリオニックインゴットを再加熱することは、本明細書において原位置析出と呼称され得る。

【0042】

場合によっては、所望の原位置析出を成し遂げるための再加熱温度（例えば、鋳造中にエンブリオニックインゴットの表面を再加熱する温度）は、およそ４００℃～およそ４６０℃、およそ４０５℃～およそ４２５℃、またはおよそ４１０℃～およそ４２０℃であり得る。場合によっては、再加熱温度を合金のための最終均質化温度の百分率として表すことがあり、この場合、例えば摂氏で表したときの再加熱温度は、合金の例えば摂氏で表された最終均質化温度のおよそ８０～およそ９０％、またはおよそ８５％～およそ９８％であり得る。例えば、４８０℃の最終均質化温度の場合、再加熱温度は当該温度のおよそ８８％、またはおよそ４２２℃であり得る。別の例を挙げると、４８０℃の最終均質化温度の場合、再加熱温度は当該温度のおよそ９６％、またはおよそ４６０℃であり得る。

【0043】

望ましい原位置析出は、上に同定されるエンブリオニックインゴットを再加熱すること及び、一定温度を維持するかあるいはインゴットをある期間にわたって室温にまたはそれに向かって冷えさせることによって成し遂げられ得る。当該期間は、およそ３時間～およそ５時間であり得るが、場合によっては当該時間がより長いかまたはより短くてもよく、例えば、どちらかの端点から１０％以内で逸れていてもよい。原位置析出プロセスは、インゴットの鋳造中に開始され得、インゴットが鋳造された後に終了し得る。原位置析出を用いて鋳造されたインゴットは鋳造直後に焼入れを経ることなく室温にまたはそれに向かって冷やされ得る。場合によっては、原位置析出を用いる場合に後の均質化工程を、短縮された時間にわたって実施してもよい。例えば、４１０℃での３時間の原位置析出が４７５℃でおよそ８時間にわたって均質化されて所望の小さな析出物をもたらし得るのに対して、原位置析出なしで鋳造されたインゴットは、４７５℃で１０時間の均質化期間を必要とし得、望ましくない大型の析出物をもたらすことしかできないものであり得る。

【0044】

エンブリオニックインゴットを再加熱することは、外部熱の印加などの任意の好適な様式で起こり得る。しかしながら、原位置均質化のためにエンブリオニックインゴットを再加熱することは、通常、エンブリオニックインゴットの表面で起こっている熱除去の量を減らすこと、及びインゴットの潜熱、特に溶湯溜まりの熱にインゴットの外部を再加熱させることによって起こり得る。所望の原位置析出温度を実現するためには、再加熱を開始する点（例えば、冷却剤を取り除くワイパーの位置）が制御され得、及び／または溶融コアの深さが制御され得る。例えば、ワイパーの位置を高くすること（ワイパーを鋳型に近づくように移動させること）によって固体殻は、鋳型からもっと遠い断面と比較して溶湯溜まりがより広くなっている断面においてより早期に再加熱を開始することができ、かくして、よりいっそう多くの溶湯溜まりの潜熱が固体殻を再加熱することが可能になる。再加熱を開始する点を制御することに加えて、またはそれの代わりに、溶湯溜まり深さ自体を制御して固体殻の再加熱の正確な制御をもたらしてもよい。例えば、溶湯の噴流を凝固界面の底部へと導くことなどによって撹拌を誘発することによって、金属溜まりは、追加の撹拌を誘発しない場合と比較して鋳型からより遠ざかった距離に拡張され得る。溶融コアの深さが鋳型からより遠くへと拡張されるにつれて固体殻は、冷却剤が取り除かれた後により長い期間にわたって溶融コアの潜熱に供されることになる。

【0045】

加えて、再加熱を開始する場所及び／または溶融コアの深さの制御は、原位置分散相析出の間に形成される分散相の表面深度の制御を可能にし得る。本明細書中で使用する場合、表面深度というという用語は、外面（例えば圧延面及び側面）からインゴットの中心（例えば、インゴットの中心を通って鋳造方向に延びる縦方向中心線）に向かうインゴット内の深さを指し得る。場合によっては、固体殻の再加熱及び／または溶融コアの深さの制御は、インゴットの表面から縦方向中央線に向かう道程のおよそ１／３（３３％）に該当する領域（例えば高強度部位）に最高濃度の分散相をもたらし得る。場合によっては、この領域は、インゴットの表面から縦方向中央線に向かう道程の１／２（５０％）またはおよそ１／２（５０％）の所にあり得る。場合によっては、この領域は、インゴットの表面から縦方向中央線に向かう道程のおよそ５％、１０％、１５％、２０％または２５％、及びおよそ２５％、３０％、３５％、４０％、４５％または５０％の所に該当し得る。場合によっては、この領域は、インゴットの表面から上記深さまで延在し得る。

【0046】

場合によっては、最高濃度の分散相及び／または高強度部位は、インゴット全体の分散相の平均濃度よりも大きい分散相の濃度を有するインゴットの領域であり得る。場合によっては、最高濃度の分散相及び／または高強度部位は、インゴット全体の分散相の平均濃度を少なくとも０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５または４標準偏差だけ上回る分散相の濃度を有するインゴットの領域として定義され得る。高強度部位（例えば、相対的に高い濃度の析出分散相を有する部位）は、インゴットが室温に向かって冷える時の割れからの保護としての役割を果たし得る。

【0047】

初期鋳造微細構造と最終展伸材微細構造との間には関係性がないことがしばしばあり、これは、少なくとも部分的には、熱間加工中及びその後の加工中の微細構造の再結晶が原因となっている。しかしながら、特定の合金、例えば特定の７ｘｘｘ系合金では、分散相を用いることによって、例えばＣｒまたはＺｒなどの元素添加することによって、再結晶が阻害され得る。鋳造微細構造におけるそのような分散相の形成を誘発することによって、分散相は再結晶を、または少なくとも再結晶中の平均結晶粒度の大幅な変化を抑制し得る。再結晶が抑制されるので、最終展伸材微細構造は、初期鋳造微細構造に関連付いたもの、より具体的にはそれに類似するものになり得る。

【0048】

鋳造微細構造を最終展伸物微細構造に関連付けるこの能力によって、鋳造微細構造を改良する技術は特に有益なものになり得る。結晶粒度を特定の程度に低減するために結晶粒微細化剤の添加が用いられることがあるが、飽和限界に達した後の付加的な結晶粒微細化剤の効果には限界がある。他方、本開示の態様、例えば強撹拌を用いると、さらなる及びより望ましい結晶粒微細化が成し遂げられ得る。このより微細な鋳造微細構造は、最終製品のためのより微細な微細構造をもたらし、これは多くの利点、例えば耐食性及び強度の利点を有し得る。

【0049】

ある場合には、本開示の特定の態様は７ｘｘｘ系合金に特に適し得るが、５ｘｘｘ系または他の系統の合金に用いるためにも有用であることがある。本開示の特定の態様は、例えば７ｘｘｘ系において、「オレンジピール」欠陥に耐えるのにも役立ち得る。この「オレンジピール」欠陥は、金属物品の変形後にみられる表面欠陥であり、オレンジの外面の外観を有する鋳肌荒れを特徴とする。この欠陥は、大きい結晶粒度の結果であることが多い。最終結晶粒度を低減することによって、この欠陥は変形後により目立たないものになり得る。

【0050】

本明細書中で使用する場合、「発明」、「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、広義にこの特許出願及び以下の特許請求の範囲の主題の全てを指すことを意図する。これらの用語が入った語句が本明細書に記載の主題の限定または以下の特許請求の範囲もしくは意味の限定をするものでないことは理解されるべきである。

【0051】

本書では、ＡＡ番号及び他の関係する名称、例えば「系」または「７ｘｘｘ」によって同定される合金に言及する。アルミニウム及びその合金の命名及び同定において最も一般的に使用されている番号名称体系の理解のためには、共にＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって刊行されたものである「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」を参照されたい。

【0052】

本明細書中で使用する場合、「室温」の意味は、約１５℃～約３０℃、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃または約３０℃の温度を含み得る。本明細書中で使用する場合、「周囲条件」の意味は、おおよその室温の温度、約２０％～約１００％の相対湿度、及び約９７５ミリバール（ｍｂａｒ）～約１０５０ｍｂａｒの大気圧を含み得る。例えば、相対湿度は、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２９％、約３０％、約３１％、約３２％、約３３％、約３４％、約３５％、約３６％、約３７％、約３８％、約３９％、約４０％、約４１％、約４２％、約４３％、約４４％、約４５％、約４６％、約４７％、約４８％、約４９％、約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％、約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、約７０％、約７１％、約７２％、約７３％、約７４％、約７５％、約７６％、約７７％、約７８％、約７９％、約８０％、約８１％、約８２％、約８３％、約８４％、約８５％、約８６％、約８７％、約８８％、約８９％、約９０％、約９１％、約９２％、約９３％、約９４％、約９５％、約９６％、約９７％、約９８％、約９９％、約１００％、または間にある任意の値であり得る。例えば、大気圧は、約９７５ｍｂａｒ、約９８０ｍｂａｒ、約９８５ｍｂａｒ、約９９０ｍｂａｒ、約９９５ｍｂａｒ、約１０００ｍｂａｒ、約１００５ｍｂａｒ、約１０１０ｍｂａｒ、約１０１５ｍｂａｒ、約１０２０ｍｂａｒ、約１０２５ｍｂａｒ、約１０３０ｍｂａｒ、約１０３５ｍｂａｒ、約１０４０ｍｂａｒ、約１０４５ｍｂａｒ、約１０５０ｍｂａｒ、または間にある任意の値であり得る。

【0053】

本明細書に開示される全ての範囲は、その中のありとあらゆる小範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、「１～１０」と記された範囲は、最小値の１と最大値の１０との間（端点を含む）のありとあらゆる小範囲、すなわち、１以上の最小値、例えば１～６．１から始まって１０以下、例えば５．５～１０の最大値で終わる全ての小範囲を含むとみなされるべきである。特に記されていない限り、元素の組成上の量に言及するときの「以下」という表現は、元素が任意選択されるものでありその特定元素のゼロパーセント組成を含むことを意味する。特に記されていない限り、全ての組成上の百分率は重量パーセント（ｗｔ．％）で表したものである。

【0054】

本明細書中で使用する場合、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の意味は単数形及び複数形の意味を含み、但し、そうでないことを文脈が明らかに示している場合を除く。

【0055】

以下の例において、アルミニウム合金製品及びその構成要素は、重量パーセント（ｗｔ．％）で表したそれらの元素組成によって表される。各合金において残部はアルミニウムであり、全ての不純物の合計は０．１５％のｗｔ．％を最大とする。

【0056】

付随的元素、例えば結晶粒微細化剤及び脱酸素剤、または他の添加剤が本発明中に存在していてもよく、本明細書に記載の合金または本明細書に記載の合金の特質から逸脱するかまたはそれを著しく変化させることを伴わずにそれ自体で他の特質を付加してもよい。しかしながら、本開示において望まれる特性を変化させないであろう量の１つまたは複数の付随的元素の単なる付加によって本開示の範囲が回避されてはならない／回避され得ないことは、理解されるべきである。

【0057】

アルミニウムの固有の特性または加工設備との接触からの溶脱に起因して物質または元素を含めた不可避不純物が合金中に少量存在していてもよい。アルミニウムに典型的にみられるいくつかの不純物には、鉄及びケイ素が含まれる。記載される合金は、合金元素、付随的元素及び不可避不純物の他に約０．２５ｗｔ．％以下の任意の元素を含有し得る。

【0058】

本明細書中で使用する場合、「スラブ」という用語は、１５ｍｍよりも大きい合金厚さを表す。例えば、スラブは、１５ｍｍよりも大きい、２０ｍｍよりも大きい、２５ｍｍよりも大きい、３０ｍｍよりも大きい、３５ｍｍよりも大きい、４０ｍｍよりも大きい、４５ｍｍよりも大きい、５０ｍｍよりも大きい、または１００ｍｍよりも大きい厚さを有するアルミニウム製品を指し得る。

【0059】

本明細書中で使用する場合、平板は一般に５～５０ｍｍの範囲の厚さを有する。例えば、平板は、約５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍまたは５０ｍｍの厚さを有するアルミニウム製品を指し得る。

【0060】

本明細書中で使用する場合、ｓｈａｔｅ（板金とも呼称される）は一般に約４ｍｍ～約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、ｓｈａｔｅは、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍまたは１５ｍｍの厚さを有し得る。

【0061】

本明細書中で使用する場合、薄板は一般に、約４ｍｍ未満の厚さを有するアルミニウム製品を指す。例えば、薄板は、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満または０．１ｍｍ未満の厚さを有し得る。

【0062】

鋳造されたインゴットは、当業者に知られている任意の手段によって加工され得る。任意選択的に、薄板を作製する加工工程が用いられ得る。そのような加工工程としては、当業者に知られているように、均質化、熱間圧延、冷間圧延、溶体化熱処理、及び任意選択の予備時効工程が挙げられるが、これらに限定されない。

【0063】

均質化工程において、本明細書に記載の鋳造品は、約４００℃～約５００℃の範囲の温度に加熱される。例えば、製品は、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃、約４５０℃、約４６０℃、約４７０℃、約４８０℃、約４９０℃または約５００℃の温度に加熱され得る。その後、製品をある期間にわたって灼熱させる（つまり、指定の温度に保つ）。いくつかの例では、均質化工程のための合計時間は、加熱及び灼熱期間を含めて２４時間以下であり得る。例えば、製品は、均質化工程のために１８時間以下の合計時間にわたって５００℃以下の加熱及び灼熱がなされ得る。場合によっては、製品は、均質化工程のために１８時間以下の合計時間にわたって４９０℃未満の加熱及び灼熱がなされ得る。場合によっては、均質化工程は複数のプロセスを含む。いくつかの非限定的な例において、均質化工程は、製品を第１期間にわたって第１温度に加熱し、続いて第２期間にわたって第２温度に加熱することを含む。例えば、製品は、約３．５時間にわたって約４６５℃に加熱され得、その後、約６時間にわたって約４８０℃に加熱され得る。

【0064】

均質化工程に続いて熱間圧延工程が実施され得る。熱間圧延を開始する前に、均質化製品は３００～４５０℃の温度に冷まされ得る。例えば、均質化製品は、３２５～４２５℃、または３５０～４００℃の温度に冷まされ得る。製品はその後、３００～４５０℃の温度で熱間圧延されて、３～２００ｍｍ（例えば、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍ、６５ｍｍ、７０ｍｍ、７５ｍｍ、８０ｍｍ、８５ｍｍ、９０ｍｍ、９５ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍ、１２０ｍｍ、１３０ｍｍ、１４０ｍｍ、１５０ｍｍ、１６０ｍｍ、１７０ｍｍ、１８０ｍｍ、１９０ｍｍ、２００ｍｍ、または間にある任意の値）の標準寸法を有する熱間圧延平板、熱間圧延ｓｈａｔｅまたは熱間圧延薄板を形成し得る。

【0065】

その後、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は従来の冷間圧延機及び技術を用いて冷間圧延されて薄板となり得る。冷間圧延薄板は、約０．５～１０ｍｍ、例えば約０．７～６．５ｍｍの標準寸法を有し得る。任意選択的に、冷間圧延薄板は、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．０ｍｍ、４．５ｍｍ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、６．０ｍｍ、６．５ｍｍ、７．０ｍｍ、７．５ｍｍ、８．０ｍｍ、８．５ｍｍ、９．０ｍｍ、９．５ｍｍまたは１０．０ｍｍの標準寸法を有し得る。冷間圧延は、８５％以下の標準寸法減少（例えば、１０％以下、２０％以下、３０％以下、４０％以下、５０％以下、６０％以下、７０％以下、８０％以下または８５％以下の減少）に相当する最終標準厚さ寸法をもたらすように実施され得る。任意選択的に、冷間圧延工程中に中間焼鈍工程が実施され得る。中間焼鈍工程は、約３００℃～約４５０℃（例えば、約３１０℃、約３２０℃、約３３０℃、約３４０℃、約３５０℃、約３６０℃、約３７０℃、約３８０℃、約３９０℃、約４００℃、約４１０℃、約４２０℃、約４３０℃、約４４０℃または約４５０℃）の温度で実施され得る。場合によっては、中間焼鈍工程は複数のプロセスを含む。いくつかの非限定的な例において、中間焼鈍工程は、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板を第１期間にわたって第１温度に加熱してこれに続いて第２期間にわたって第２温度に加熱することを含む。例えば、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は、約１時間にわたって約４１０℃に加熱され得、次いで約２時間にわたって約３３０℃に加熱され得る。

【0066】

その後、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は溶体化熱処理工程を受け得る。溶体化熱処理工程は、薄板のための、結果的に可溶性粒子の溶体化をもたらす任意の従来の処理であり得る。平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は、５９０℃以下（例えば４００～５９０℃）のピーク金属温度（ＰＭＴ）に加熱され得、ある期間にわたって当該温度で灼熱され得る。例えば、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は、３０分以下（例えば、０秒、６０秒、７５秒、９０秒、５分、１０分、２０分、２５分または３０分）の灼熱時間にわたって４８０℃で灼熱され得る。加熱及び灼熱の後、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は、１００℃／秒を上回る速度で５００～２００℃の温度に急冷される。一例において、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板の焼入れ速度は４５０～２００℃の温度において２００℃／秒を上回る。任意選択的に、他の例において冷却速度がより速くてもよい。

【0067】

焼入れ後、平板、ｓｈａｔｅまたは薄板は、巻取り前に平板、ｓｈａｔｅまたは薄板を再加熱することによる予備時効処理を任意選択的に受け得る。予備時効処理は、６時間以下の期間にわたって約７０℃～約１２５℃の温度で実施され得る。例えば、予備時効処理は、約７０℃、約７５℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１００℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃、約１２０℃または約１２５℃の温度で実施され得る。任意選択的に、予備時効処理は、約３０分間、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間または約６時間にわたって実施され得る。予備時効処理は、加熱装置、例えば、放射熱、対流熱、誘導熱、赤外熱などを発する装置の中に平板、ｓｈａｔｅまたは薄板を通すことによって行われ得る。

【0068】

本明細書に記載の鋳造品は、平板の形態の製品または他の好適な製品を作るためにも使用され得る。例えば、本明細書に記載の製品を含めて平板は、均質化工程とこれに続く熱間圧延工程においてインゴットを加工することによって作製され得る。熱間圧延工程では、鋳造製品は、２００ｍｍ以下（例えば約１０ｍｍ～約２００ｍｍ）の標準厚さ寸法に熱間圧延され得る。例えば、鋳造製品は、約１０ｍｍ～約１７５ｍｍ、約１５ｍｍ～約１５０ｍｍ、約２０ｍｍ～約１２５ｍｍ、約２５ｍｍ～約１００ｍｍ、約３０ｍｍ～約７５ｍｍ、または約３５ｍｍ～約５０ｍｍの最終標準厚さ寸法を有する平板に熱間圧延され得る。

【0069】

本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、自動車用途及び他の輸送機関用途、例えば航空機及び鉄道用途に使用され得る。例えば、本開示のアルミニウム合金製品は、自動車構造部品、例えば、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（例えばＡピラー、Ｂピラー及びＣピラー）、内側パネル、外側パネル、サイドパネル、内側フード、外側フードまたはトランクリッドパネルを作製するために使用され得る。本明細書に記載のアルミニウム合金製品及び方法は、航空機または鉄道車両用途においても、例えば外部及び内部パネルを作製するために用いられ得る。

【0070】

本明細書に記載のアルミニウム合金製品及び方法は、電子機器用途にも用いられ得る。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金製品及び方法は、携帯電話及びタブレット型コンピュータを含めた電子デバイスの筐体を作製するためにも用いられ得る。いくつかの例において、アルミニウム合金製品は、携帯電話（例えばスマートホン）の外側枠、タブレット底部台枠、及び他の携帯型電子機器のための筐体を作製するために使用され得る。

【0071】

これらの実例は、本明細書において述べられている全体的主題を読者に紹介するために与えられており、本開示の概念の範囲を限定する意図はない。以下の節は、類似する数字が類似する要素を示している図面を参照しながら様々な付加的特徴及び例を記載しており、指示的な記載は、例示的な実施形態を説明するために使用されているが、例示的実施形態と同様に、本開示を限定するために用いられるべきではない。本明細書における例示に含まれる要素は、縮尺どおりに描かれていないことがある。例えば、金属溜まりを描いた図は、例示目的のために誇張された特徴部を含んでいることがある。

【0072】

図１は、本開示の特定の態様による、原位置分散相析出のための金属鋳造システム１００の部分的断面図である。金属供給源１０２、例えばタンディッシュは溶湯を、給送管１０４を下ってノズル１０６から出るように供給し得る。任意選択のスキマー１０８は、溶湯を分配し溶湯溜まり１１０の上面における金属酸化物の生成を軽減するのを助けるために、給送管１０４の周りに使用され得る。底部ブロック１２０は、水圧式シリンダー１２２によって持ち上げられて鋳型空隙部１１２の壁面に合わせられ得る。溶湯が鋳型内で凝固し始めると、底部ブロック１２０は鋳造速度で定常的に下げられ得る。エンブリオニックインゴット１１６は、凝固した側面１１８含み得る一方、鋳型に添加される溶湯は、エンブリオニックインゴット１１６を継続的に長くするために用いられ得る。エンブリオニックインゴット１１６は底端部１３６を含み得る。場合によっては、鋳型空隙部１１２の壁面は中空空間を画定しており、冷却剤１１４、例えば水を収容し得る。冷却剤１１４は、中空空間から噴流として出てエンブリオニックインゴット１１６の側面１１８を流下してエンブリオニックインゴット１１６の凝固を助け得る。エンブリオニックインゴット１１６は、外部固体殻１２８、移行金属領域（例えば凝固界面１２６）、及び溶湯コア１２４を含み得る。

【0073】

分散相析出の促進を開始するためには、鋳型空隙部１１２の底部（例えば、エンブリオニックインゴット１１６が鋳型空隙部１１２から脱する所）から、固体殻１１８の再加熱が開始される場所までの距離として定義される再加熱器距離１３０においてエンブリオニックインゴット１１６の凝固殻１２８の再加熱を開始する。再加熱器距離１３０は、鋳型と、再加熱が開始される場所（例えば、冷却剤１１４を取り除くために使用されるワイパー１４２などの再加熱装置の場所）との間の距離であり得る。再加熱を開始する場所は、移行場所として知られ得る。

【0074】

固体殻１２８を再加熱するために様々な技術が用いられ得るが、図１ではエンブリオニックインゴット１１６から冷却剤１１４を取り除くためのワイパー１４２の使用が描かれている。図１のワイパー１４２は固体ワイパーとして描かれているが、他のワイパー、例えば、流体系ワイパー（例えばエアーナイフ）も同様に使用され得る。冷却剤１１４は、エンブリオニックインゴット１１６のコアが未だ溶融している断面においてエンブリオニックインゴット１１６から取り除かれる。かくして、溶湯コア１２４からの、特に、再加熱器距離１３０と溶湯距離１３２（以下に定義される）との間の溶湯コア１２４の領域からの潜熱は、固体殻１２８を再加熱し得る。したがって、本明細書にさらに詳しく記載されるとおり、再加熱器距離１３０及び／または溶湯距離１３２を調整することによって再加熱のタイミング及び量が正確に制御され得る。

【0075】

再加熱器距離１３０は、溶湯距離１３２及び液溜まり距離１３４よりも短くされ得る。溶湯距離１３２は、鋳型空隙部１１２の底部から溶湯コア１２４の底部までの距離として定義され得る。液溜まり距離１３４は、鋳型空隙部１１２の底部から凝固界面１２６の底部までの距離として定義され得る。

【0076】

場合によっては、例えば溶湯コア１３２の形状の変化を（例えば鋳造速度を変化させること及び／または撹拌を誘発することによって）誘発して溶湯距離１３２を調整することによって、またはワイパー１４２を移動させて再加熱器距離１３０を調整することによって、溶湯距離１３２と再加熱器距離１３０との差が制御され得る。そのような鋳造速度、撹拌及び／またはワイパー１４２の調整は、任意の適切な作動装置に連結されたコントローラ１３８によって制御され得る。場合によっては、コントローラ１３８は、予め設定されたルーチンに基づく操作を実施し得る。場合によっては、コントローラ１３８は、鋳造プロセスからの、例えばセンサ１４４によって行われた温度測定からの動的フィードバックに基づく操作を実施し得る。センサ１４４は、任意の好適な温度センサ、例えば、接触型または非接触型センサであり得る。図１のセンサ１４４は、固体殻１２８の表面の測定を行うために固体殻１２８に隣接した状態で描かれているが、そうである必要があるというわけではない。場合によっては、センサ（複数可）が他の場所に配置され得、他のインゴット測定、例えば液溜まり温度または冷却剤温度の測定を行い得る。

【0077】

任意選択の流量コントローラ１４０は、給送管１０４の中を通る溶湯の流量を制御するために配置され得る。好適な流量コントローラ１４０の例には、金属の流れを減速及び／または停止させるための格納式ピン、磁気ポンプ、電気ポンプ、あるいは給送管１０４の中を通る金属の流れを増加及び／または減少させるための任意の好適な装置が含まれる。

【0078】

図１ではワイパーシステムが描かれているが、ワイパーシステムの代わりに、またはそれに加えて、再加熱器距離１３０において他の種類の再加熱技術を用いてもよい。例えば、溶湯コア１２４からの任意の潜熱に加えて直接火炎衝撃、回転式磁気ヒータまたは他の装置を使用して熱を固体殻１２８に印加してもよい。場合によっては、熱を固体殻１２８に印加するためのこれらの技術は制御がなされ得、例えば、提供される熱の量及び／または熱が提供される場所が制御され得る。そのような制御は、コントローラ１３８によって実施され得る。

【0079】

図２は、本開示の特定の態様による、液溜まり深さ制御を伴う原位置分散相析出のための金属鋳造システム２００の部分的断面図である。金属鋳造システム２００は、図１の金属鋳造システム１００に類似し得る。金属供給源２０２は溶湯を、給送管２０４を下って流量コントローラ２４０の中を通ってノズル２０６から出るように供給し得る。流量コントローラ２４０は、金属供給源２０２からの増加した流れを溶湯コア２２４中に供給し得る。給送管２０４の中を通る溶湯のこの増加した流れは、増加した流れ２４６を溶湯コア２２４内にもたらし得る。増加した流れ２４６は、例えば図１に描かれる流動配置と比較したとき、増加した体積流速、増加した線流速、または増加した体積流速と増加した線流速との両方であり得るかまたはそれに対応し得る。

【0080】

そのような増加した流れ２４６は強撹拌をもたらし得、凝固界面２２６の一部を浸食することができる噴流としての役割を果たし得る。噴流は、金属溜まりの底部（例えば液体金属コア２２４の最下部分）において固体殻２２８内及び凝固界面２２６内に窪みを作り出し得る。そうすることによって、溶湯距離２３２も液溜まり距離２３４も増加し得る。

【0081】

かくして、鋳型２１２からの同じ再加熱器距離２３０に位置するワイパー２４２及び図１のワイパー１４２に関して、エンブリオニックインゴット２１６の固体殻２２８は、図１に描かれているよりも多くの加熱を溶湯コア２２４から受け得る、というのも、溶湯距離２３２と再加熱器距離２３０との差がより大きいからである。

【0082】

撹拌の強度及び／または流れ２４６の量は、任意の適切な作動装置（例えば流量コントローラ２４０）に連結されたコントローラ２３８によって制御され得る。場合によっては、コントローラ２３８は、予め設定されたルーチンに基づく操作を実施し得る。場合によっては、コントローラ２３８は、鋳造プロセスからの、例えばセンサ２４４によって行われた温度測定からの動的フィードバックに基づく操作を実施し得る。センサ２４４は、任意の好適な温度センサ、例えば、接触型または非接触型センサであり得る。図２のセンサ２４４は、固体殻２２８の表面の測定を行うために固体殻２２８に隣接した状態で描かれているが、そうである必要があるというわけではない。場合によっては、センサ（複数可）が他の場所に配置され得、他のインゴット測定、例えば液溜まり温度または冷却剤温度の測定を行い得る。

【0083】

図３は、本開示の特定の態様による、流量制御された強撹拌のための金属鋳造システム３００の部分的断面図である。金属鋳造システム３００の様々な態様は図１の金属鋳造システム１００の適切な態様に類似し得る。金属供給源３０２は溶湯を、給送管３０４を下って流量コントローラ３４０の中を通ってノズル３０６から出るように供給し得る。流量コントローラ３４０は、金属供給源３０２からの増加した流れを溶湯コア３２４中に供給し得る。給送管３０４の中を通る溶湯のこの増加した流れは、増加した流れ３４６を溶湯コア３２４内にもたらし得る。

【0084】

そのような増加した流れ３４６は強撹拌をもたらし得、凝固界面３２６の一部を浸食することができる噴流としての役割を果たし得る。噴流は、金属溜まりの底部（例えば液体金属コア３２４の最下部分）において固体殻３２８内及び凝固界面３２６内に窪みを作り出し得る。流れ３４６の強さ、よって得られる噴流の強さは、望ましい形状の窪みをもたらすように制御され得る。流れが弱すぎると、窪みが作り出されないか、小さな直径の窪みが作り出されるかのどちらかとなり得る。流れが強すぎると、窪みは大きすぎる直径を有し得る。他方、望ましい窪みは、液溜まりの底部の直径と一致する直径を有し得、結果的に液溜まりは滑らかで漸進的な形状となる。窪みを有する液溜まりの形状は、溶湯が凝固界面３２６の側面を上って流れるのを容易にし得るが、これは、凝固界面３２６から追い出された不純物及び水素を除去すること、ならびに結晶粒を再懸濁させ結晶粒構造を改善してより微細な結晶粒をもたらすことを容易にし得る。

【0085】

撹拌の強度及び／または流れ３４６の量は、任意の適切な作動装置（例えば流量コントローラ３４０）に連結されたコントローラ３３８によって制御され得る。場合によっては、コントローラ３３８は、予め設定されたルーチンに基づく操作を実施し得る。場合によっては、コントローラ３３８は、鋳造プロセスからの、例えばセンサ３４４によって行われた温度測定からの動的フィードバックに基づく操作を実施し得る。場合によっては、センサ３４４からのフィードバックは、凝固界面プロファイル（例えば凝固界面の形状）を推測するために、及び所望の凝固界面プロファイルをもたらすかまたは維持するための動作を実施するために用いられ得る。センサ３４４は、任意の好適な温度センサ、例えば、接触型または非接触型センサであり得る。図３のセンサ３４４は、固体殻３２８の表面の測定を行うために固体殻３２８に隣接した状態で描かれているが、そうである必要があるというわけではない。場合によっては、センサ（複数可）が他の場所に配置され得、他のインゴット測定、例えば液溜まり温度または冷却剤温度の測定を行い得る。

【0086】

図４は、本開示の特定の態様による、複数の給送管を備えた流量制御された強撹拌のための金属鋳造システム４００の部分的断面図である。金属鋳造システム４００は、図３の金属鋳造システム３００に類似し得る。金属供給源４０２は溶湯を、複数の給送管４０４、４５０、４５４を下るように供給し得る。図４に描かれているように３つの給送管が使用されているが、いかなる数の給送管が使用されてもよい。各給送管４０４、４５０、４５４はそれぞれコントローラ４４０、４５６、４５２に結び付けられ得る。流量コントローラ４４０、４５６、４５２はピンバルブとして描かれているが、いかなる好適な流量コントローラが使用されてもよい。複数の給送管４０４、４５０、４５４を使用して溶湯を溶湯コア４２４に供給した場合、１つ以上の給送管（例えば給送管４５０，４５４）の中を通る流れを減少させること及び残りの１つ以上の給送管（例えば給送管４０４）の中を通る流れを増加させることによって、増加した流れ４４６がもたらされ得る。図４に描かれているように、流量コントローラ４５２及び４５６が閉じられている一方、流量コントローラ４４０は開いており、結果的に、より多くの流体が中央の給送管４０４から流れ出ることが可能になり、かくして、増加した流れ４４６が溶湯コア４２４内に作り出される。

【0087】

そのような増加した流れ４４６は強撹拌をもたらし得、凝固界面４２６の一部を浸食することができる噴流としての役割を果たし得る。噴流は、金属溜まりの底部（例えば液体金属コア４２４の最下部分）において固体殻４２８内及び凝固界面４２６内に窪みを作り出し得る。流れ４４６の強さ、よって得られる噴流の強さは、望ましい形状の窪みをもたらすように（例えば流量コントローラ４５２、４４０、４５６のいずれかを作動させることによって）制御され得る。流れが弱すぎると、窪みが作り出されないか、小さな直径の窪みが作り出されるかのどちらかとなり得る。流れが強すぎると、窪みは大きすぎる直径を有し得る。他方、望ましい窪みは、液溜まりの底部の直径と一致する直径を有し得、結果的に液溜まりは滑らかで漸進的な形状となる。窪みを有する液溜まりの形状は、溶湯が凝固界面４２６の側面を上って流れるのを容易にし得るが、これは、凝固界面４２６から追い出された不純物及び水素を除去すること、ならびに結晶粒を再懸濁させ結晶粒構造を改善してより微細な結晶粒をもたらすことを容易にし得る。

【0088】

撹拌の強度及び／または流れ４４６の量は、任意の適切な作動装置（例えば流量コントローラ４４０、４５２、４５６）に連結されたコントローラ４３８によって制御され得る。場合によっては、コントローラ４３８は、予め設定されたルーチンに基づく操作を実施し得る。場合によっては、コントローラ４３８は、鋳造プロセスからの、例えばセンサ４４４によって行われた温度測定からの動的フィードバックに基づく操作を実施し得る。場合によっては、センサ４４４からのフィードバックは、凝固界面プロファイル（例えば凝固界面の形状）を推測するために、及び所望の凝固界面プロファイルをもたらすかまたは維持するための動作を実施するために用いられ得る。センサ４４４は、任意の好適な温度センサ、例えば、接触型または非接触型センサであり得る。図４のセンサ４４４は、固体殻４２８の表面の測定を行うために固体殻４２８に隣接した状態で描かれているが、そうである必要があるというわけではない。場合によっては、センサ（複数可）が他の場所に配置され得、他のインゴット測定、例えば液溜まり温度または冷却剤温度の測定を行い得る。

【0089】

図５は、本開示の特定の態様による、磁気撹拌器による強撹拌のための金属鋳造システム５００の部分的断面図である。金属鋳造システム５００は、図３の金属鋳造システム３００に類似し得る。金属供給源５０２は溶湯を、給送管５０４を下ってノズル５０６から出るように供給し得る。図５には描かれていないが、場合によっては流量コントローラが使用され得る。

【0090】

非接触磁気撹拌器５６０は溶湯コア５２４に隣接して配置されて表面流５６６、５６８を発生させる。非接触磁気撹拌器５６０は、電磁石または永久磁石であり得る。一例において、永久磁石非接触磁気撹拌器５６０は給送管５０４の反対側に配置され得、給送管５０４に向かう表面流５６６、５６８を発生させるのに適した方向５６２、５６４に回転し得る。表面流５５６、５６８は、給送管５０４から流れ出る溶湯と相互作用し得、増加した流れ５４６を溶湯コア５２４内にもたらし得る。

【0091】

そのような増加した流れ５４６は強撹拌をもたらし得、凝固界面５２６の一部を浸食することができる噴流としての役割を果たし得る。噴流は、金属溜まりの底部（例えば液体金属コア５２４の最下部分）において固体殻５２８内及び凝固界面５２６内に窪みを作り出し得る。流れ５４６の強さ、よって得られる噴流の強さは、望ましい形状の窪みをもたらすように制御され得る。流れが弱すぎると、窪みが作り出されないか、小さな直径の窪みが作り出されるかのどちらかとなり得る。流れが強すぎると、窪みは大きすぎる直径を有し得る。他方、望ましい窪みは、液溜まりの底部の直径と一致する直径を有し得、結果的に液溜まりは滑らかで漸進的な形状となる。窪みを有する液溜まりの形状は、溶湯が凝固界面５２６の側面を上って流れるのを容易にし得るが、これは、凝固界面５２６から追い出された不純物及び水素を除去すること、ならびに結晶粒を再懸濁させ結晶粒構造を改善してより微細な結晶粒をもたらすことを容易にし得る。

【0092】

撹拌の強度及び／または流れ５４６の量は、任意の適切な作動装置（例えば非接触撹拌器５６０）に連結されたコントローラ５３８によって制御され得る。場合によっては、コントローラ５３８は、予め設定されたルーチンに基づく操作を実施し得る。場合によっては、コントローラ５３８は、鋳造プロセスからの、例えばセンサ５４４によって行われた温度測定からの動的フィードバックに基づく操作を実施し得る。場合によっては、センサ５４４からのフィードバックは、凝固界面プロファイル（例えば凝固界面の形状）を推測するために、及び所望の凝固界面プロファイルをもたらすかまたは維持するための動作を実施するために用いられ得る。センサ５４４は、任意の好適な温度センサ、例えば、接触型または非接触型センサであり得る。図５のセンサ５４４は、固体殻５２８の表面の測定を行うために固体殻５２８に隣接した状態で描かれているが、そうである必要があるというわけではない。場合によっては、センサ（複数可）が他の場所に配置され得、他のインゴット測定、例えば液溜まり温度または冷却剤温度の測定を行い得る。

【0093】

図６は、強撹拌がないときの溶湯溜まり６００の底部の拡大模式図である。溶湯コア６２４及び凝固界面６２６の底部、ならびに固体殻６２８の隣接部分は、一様でない積層形状を呈し得るが、これは、懸濁した結晶粒の沈降、及び他の因子に起因している可能性がある。結果として溶湯は、この領域の付近にいくぶんよどんだままとなり得る。溶湯溜まりのこの底部領域は、凝固界面６２６の傾斜壁面が最大深さに到達する領域同士の間で大まかに定義され得るものである幅６７０を有し得る。

【0094】

図７は、本開示の特定の態様による、強撹拌を受けている溶湯溜まり７００の底部の拡大模式図である。溶湯コア７２４及び凝固界面７２６の底部、ならびに固体殻７２８の隣接部分は、溶湯の増加した流れ７４６に起因して、一様でないＵ字形または放物線形の輪郭を呈し得る。溶湯の流れ７４６は、凝固界面７２６及び固体殻７２８を浸食して窪み７７４を形成し得る。窪み７７４は、（例えば図６にみられるような）撹拌前の底部から、（例えば図７にみられるような）撹拌中の窪み７７４の底部まで延びる深さ７７２を有し得る。窪み７７４は、撹拌前の液溜まりの直径（例えば図６の直径６７０）と近似的に等しい直径７７０（例えば最大直径）を有し得る。

【0095】

溶湯の流れ７４６は、少なくとも凝固界面７２６の底部またはそれに隣接する所において、凝固界面７２６を数ミリメートル程度、例えばおよそ１～５ｍｍ、またはおよそ１０ｍｍ以下の厚さに浸食するように制御され得る。場合によっては、流れ７４６は、少なくとも凝固界面７２６の底部またはそれに隣接する所において、凝固界面７２６をおよそ２０ｍｍ以下、１９ｍｍ以下、１８ｍｍ以下 １７ｍｍ以下、１６ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、１４ｍｍ以下、１３ｍｍ以下、１２ｍｍ以下、１１ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、９ｍｍ以下、８ｍｍ以下、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下または１ｍｍ以下の厚さに浸食するように制御され得る。図８は、本開示の特定の態様による、原位置分散相析出のためのプロセス８００を示す流れ図である。ブロック８０２では、溶湯を鋳型に供給する。ブロック８０４では、型内で形成されようとしているエンブリオニックインゴットを鋳造方向に漸進させる。ブロック８０６では、エンブリオニックインゴットが鋳型から出てくるときの鋳型の底部と、再加熱位置との間の殻から熱を継続的に除去する。ブロック８０８では、エンブリオニックインゴットを再加熱する。再加熱は再加熱位置において開始され得る。場合によっては、再加熱は、ブロック８０６の最中にエンブリオニックインゴットの表面に供給された冷却剤を取り除くことを含み得る。ブロック８１０では、エンブリオニックインゴットは、ある期間、例えばおよそ３時間にわたって再加熱温度に保たれ得る。場合によっては、インゴットを再加熱温度に保つ代わりに、ブロック８１２においてインゴットを徐々に冷ます。インゴットは、例えば少なくともおよそ３時間の期間にわたって、徐々に室温に冷え得る。

【0096】

場合によっては、ブロック８１６において任意選択的に撹拌が誘発され得る。撹拌は、鋳放しインゴットの様々な特質を改善するため及び溶湯溜まりの深さをより深くしてそれゆえにブロック８０８で実施される再加熱に影響を与えるために誘発され得る。

【0097】

場合によっては、ブロック８１４において任意選択的に温度計測監視が実施され得る。温度計測監視の結果は、ブロック８１６において誘発される撹拌の量、及び／またはブロック８０８に関して用いられる再加熱位置を調整するために用いられ得る。ブロック８１４における温度計測監視は継続的に起こり得る。

【0098】

図９は、本開示の特定の態様による、半連続鋳造インゴットにおいて析出分散相の高強度部位を生成するためのプロセス９００を示す流れ図である。ブロック９０２では、エンブリオニックインゴットが形成され得るかまたは形成され始め得る。ブロック９０４では、エンブリオニックインゴットの内部溶融コアの少なくともいくらかが凝固してエンブリオニックインゴットの固体殻を形成し得る。ブロック９０６では、析出分散相の高強度部位が連続的に形成され得る。

【0099】

ブロック９０６において析出分散相の高強度部位を連続的に形成することは、ブロック９０８において再加熱器距離で外部固体殻を再加熱することを含み得る。場合によっては、ブロック９１０においてインゴットの温度が測定され得る。この測定は、ブロック９１２において再加熱器距離を調整するため及び／またはブロック９１６において溶湯距離を調整するために用いられ得る。ブロック９１２において再加熱器距離を調整することは、ブロック９１４において再加熱器（例えばワイパー）を移動させることを含み得る。ブロック９１６において溶湯距離を調整することは、ブロック９１８において撹拌を誘発することを含み得る。

【0100】

図１０は、本開示の特定の態様による、高強度部位１０７４を描いたインゴット１０１６の立断面模式図である。高強度部位１０７４は、インゴット１０１６の表面またはその付近から、インゴット１０１６の表面からインゴット１０１６の縦方向中央線１０１６までの半分未満の表面深度まで延びていることが描かれている。

【0101】

図１１は、本開示の特定の態様による、高強度部位１１７４を描いたインゴット１１１６の平断面模式図である。高強度部位１１７４は、インゴット１０１６の表面またはその付近（例えば、圧延表面及び／または側面）から、インゴット１１１６の表面から関連する中央線までの半分未満、例えばインゴット１１１６の圧延表面から横方向中央線１１８０までの及びインゴット１１１６の側面から圧延面中央線１１７８までの半分未満の表面深度まで、延びていることが描かれている。

【0102】

図１２は、本開示の特定の態様による、強撹拌型半連続鋳造インゴットを製造するためのプロセス１２００を示す流れ図である。ブロック１２０２では、溶湯が鋳型に送達され得る。ブロック１２０４では、溶湯から熱が除去される時に外部固体殻が形成され得る。ブロック１２０６では、インゴットは鋳造速度で鋳型の外へと前進し得る。ブロック１２０８では、鋳造速度を用いて撹拌強度が決定され得る。撹拌強度は、検知されたかあるいは既知である鋳造速度に基づき得る。ブロック１２１０では、ブロック１２０８において決定された強度で撹拌が誘発され得る。撹拌を誘発することは、流量コントローラ及び／または非接触撹拌器を使用することを含み得るが、他の技術を用いてもよい。ブロック１２１２では、鋳造速度が変更され得る。鋳造速度を変化させた時点で、ブロック１２１２からの更新された鋳造速度に基づいてブロック１２０８において撹拌強度が再び決定され得る。その後、撹拌は新たに決定された強度で誘発され得る。任意選択のブロック１２１４では、エンブリオニックインゴットの温度が計測監視され得る。インゴット温度が計測監視された時点で、ブロック１２１４において測定された温度にも少なくとも部分的に基づいてブロック１２０８において撹拌強度が再び決定され得る。その後、撹拌は新たに決定された強度で誘発され得る。

【0103】

任意選択のブロック１２１６では、析出分散相の高強度部位は、本明細書に開示されているように連続的に形成され得る。

【0104】

例示的態様
以下において使用する場合、一連の態様に対するいかなる言及も、それらの例の各々に対する別個な言及と理解されるべきである（例えば、「態様１～４」は「態様１、２、３または４」として理解されるべきである）。

【0105】

態様１は、鋳造方法などの方法であって、溶湯を鋳込み型に供給し、外部固体殻及び内部溶融コアを含むエンブリオニックインゴットを形成すること；前記鋳込み型にさらなる溶湯を供給しながら、前記エンブリオニックインゴットを前記鋳込み型から遠ざかる進行方向に前進させること；液体冷却剤の供給を前記外部固体殻の外面に差し向けることによって前記鋳込み型と移行場所との間で前記エンブリオニックインゴットから熱を除去すること；ならびに前記移行場所にある前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻の少なくとも一部が、分散相の析出に適した温度であって前記溶湯の均質化温度よりも低い前記温度に達するように、前記移行場所において前記エンブリオニックインゴットを再加熱することを含み、前記移行場所が、前記進行方向に対して垂直な面であって前記内部溶融コアと交差する前記面内にある、前記方法である。

【0106】

態様２は、例えば摂氏で表したときの前記温度が、前記溶湯の例えば摂氏で表された前記均質化温度の８０～９８％である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0107】

態様３は、例えば摂氏で表したときの前記温度が、前記溶湯の例えば摂氏で表された前記均質化温度の８５～９０％である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0108】

態様４は、前記温度が４００～４６０℃である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0109】

態様５は、前記温度が４１０～４２０℃である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0110】

態様６は、前記外部固体殻の前記一部において前記温度を少なくとも３時間にわたって維持することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0111】

態様７は、前記エンブリオニックインゴットを再加熱することが、前記外部固体殻の前記外面から前記液体冷却剤を取り除くことを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0112】

態様８は、前記エンブリオニックインゴットを再加熱することが、前記外部固体殻の前記外面に熱を印加して前記内部溶融コアからの潜熱加熱を補完することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0113】

態様９は、前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと、及び前記温度測定に基づいて前記移行場所を動的に調整することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0114】

態様１０は、前記内部溶融コアと前記外部固体殻との間の界面に隣接する前記内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0115】

態様１１は、前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うことをさらに含み、前記内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することが、前記温度測定に基づいて撹拌の強度を動的に調整することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0116】

態様１２は、前記面内で前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線のおよそ３分の１を前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が占めている断面において前記面が前記エンブリオニックインゴットと交差するように、前記移行場所が選択される、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0117】

態様１３は、前記面内で前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線の５０％以下を前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が占めている断面において前記面が前記エンブリオニックインゴットと交差するように、前記移行場所が選択される、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0118】

態様１４は、前記溶湯が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0119】

態様１５は、方法であって、溶湯を鋳型に供給すること及び前記溶湯から熱を除去して外部固体殻を形成することによって、エンブリオニックインゴットを形成すること；前記エンブリオニックインゴットが前記鋳型から遠ざかる進行方向に前進し、さらなる溶湯が前記鋳型に供給される時に、前記エンブリオニックインゴットの内部溶融コアを凝固させることを含み、前記内部溶融コアを凝固させることが、前記外部固体殻を介して前記内部溶融コアから熱を除去することを含み；さらに、前記エンブリオニックインゴットの断面であって前記進行方向に対して垂直であり前記内部溶融コアと交差する前記断面において、前記外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成することを含み、前記高強度部位が前記外部固体殻の外面と前記内部溶融コアとの間に位置しており、前記高強度部位を形成することが、前記断面において前記外部固体殻を再加熱して前記外部固体殻における分散相析出を誘発することを含む、前記方法である。

【0120】

態様１６は、前記断面において前記外部固体殻を再加熱することが、前記外部固体殻の一部を分散相の析出に適した温度に再加熱することを含み、前記温度が前記溶湯の均質化温度よりも低い、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0121】

態様１７は、例えば摂氏で表したときの前記温度が、前記溶湯の例えば摂氏で表された前記均質化温度の８０～９８％である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0122】

態様１８は、前記温度が、前記溶湯の前記均質化温度の８５～９０％である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0123】

態様１９は、前記温度が４００～４６０℃である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0124】

態様２０は、前記温度が４１０～４２０℃である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0125】

態様２１は、前記外部固体殻の前記一部において前記温度を少なくとも３時間、例えば３～１０時間にわたって維持することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0126】

態様２２は、前記外部固体殻を介して前記内部溶融コアから熱を除去することが、前記外部殻の前記外面に液体冷却剤を供給することを含み、前記外部固体殻を再加熱することが、前記外部固体殻の前記外面から前記液体冷却剤を取り除くことを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0127】

態様２３は、前記外部固体殻を再加熱することが、前記外部固体殻の前記外面に熱を印加して前記内部溶融コアからの潜熱加熱を補完することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0128】

態様２４は、前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うこと、及び前記温度測定に基づいて前記鋳型と前記断面との間の距離を動的に調整することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0129】

態様２５は、前記内部溶融コアと前記外部固体殻との間の界面に隣接する前記内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0130】

態様２６は、前記エンブリオニックインゴットの温度測定を行うことをさらに含み、前記内部溶融コアにおいて撹拌を誘発することが、前記温度測定に基づいて撹拌の強度を動的に調整することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0131】

態様２７は、前記断面において前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が、前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線のおよそ３分の１を占めている、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0132】

態様２８は、前記断面において前記エンブリオニックインゴットの前記外部固体殻が、前記外面から前記エンブリオニックインゴットの中心まで延びる線の５０％以下を占めている、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0133】

態様２９は、前記溶湯が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0134】

態様３０は、前記高強度部位が、前記外部固体殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0135】

態様３１は、アルミニウム金属製品であって、２つの端部及び外面を有する凝固アルミニウム合金の塊を含み、前記凝固アルミニウム合金の塊が、前記凝固アルミニウム合金の塊の中心を内包するコア領域；前記外面と一体になった外側領域；及び前記コア領域と前記外側領域との間に配置された高強度部位を含み、前記高強度部位が、前記コア領域及び前記外側領域の各々に比べてより高い濃度の分散相を有する、前記アルミニウム金属製品である。

【0136】

態様３２は、前記凝固アルミニウム合金の塊が、半連続鋳造プロセスからの保持された熱を含む、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0137】

態様３３は、前記高強度部位が、前記凝固アルミニウム合金の塊の断面に沿って前記外面から前記凝固アルミニウム合金の塊の前記中心まで延びる線のおよそ３分の１の深さに位置する、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0138】

態様３４は、前記高強度部位が、前記凝固アルミニウム合金の塊の断面に沿って前記外面から前記凝固アルミニウム合金の塊の前記中心まで延びる線の２分の１以下の深さに位置する、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0139】

態様３５は、前記凝固アルミニウム合金の塊の形状が円柱状である、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0140】

態様３６は、前記凝固アルミニウム合金の塊の断面であって前記凝固アルミニウム合金の塊の鋳造方向に対して垂直である前記断面の形状が長方形である、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0141】

態様３７は、前記凝固アルミニウム合金の塊が凝固７ｘｘｘ系アルミニウム合金の塊である、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0142】

態様３８は、任意の先行または後行態様に記載の方法に従って作られた、任意の先行または後行態様に記載のアルミニウム金属製品である。

【0143】

態様３９は、エンブリオニックインゴットであって、上面から凝固界面まで延びるアルミニウム合金の液体溶融コア、及び前記アルミニウム合金の凝固殻を含み、前記凝固殻が、前記凝固界面から鋳造方向に底端部まで延びる外面を含むものであり、前記凝固殻が、前記外面と、前記液体溶融コアの中心及び前記凝固殻の中心を通って前記鋳造方向に延びる中央線との間に配置された高強度部位を含み、前記高強度部位が、前記凝固殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を有する、前記エンブリオニックインゴットである。

【0144】

態様４０は、前記高強度部位が、前記外面から前記中央線まで延びる線のおよそ３分の１の深さに位置する、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0145】

態様４１は、前記高強度部位が、前記外面から前記中央線まで延びる線の２分の１以下の深さに位置する、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0146】

態様４２は、前記凝固殻の形状が円柱状である、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0147】

態様４３は、前記凝固殻の断面であって前記鋳造方向に対して垂直である前記断面の形状が長方形である、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0148】

態様４４は、前記アルミニウム合金が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0149】

態様４５は、任意の先行または後行態様に記載の方法に従って作られた、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0150】

態様４６は、方法であって、金属供給源から、鋳型に鋳込まれつつあるエンブリオニックインゴットの金属溜まりへと溶湯を送達すること；前記金属溜まりから熱を除去することによって凝固金属の外部固体殻を形成することを含み、凝固界面が前記外部固体殻と前記金属溜まりとの間に位置しており；前記溶湯を送達しながら及び前記外部固体殻を形成しながら前記エンブリオニックインゴットを前記鋳型から遠ざかる進行方向に鋳造速度で前進させること；前記鋳造速度を用いて撹拌の強度を決定することを含み、前記撹拌の強度が、前記鋳造速度において目標凝固界面プロファイルをもたらすのに適したものであり；さらに、前記決定された強度で前記溶湯溜まり内での撹拌を誘発することを含み、前記溶湯溜まり内での撹拌を誘発することが、前記鋳造速度において前記凝固界面が前記目標凝固界面プロファイルを呈することをもたらす、前記方法である。

【0151】

態様４７は、撹拌を誘発することが、非接触磁気撹拌器を使用して前記金属溜まりの中の前記溶湯に撹拌力を印加することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0152】

態様４８は、溶湯を送達することが、複数のノズルを介して溶湯を質量流速で送達することを含み、撹拌を誘発することが、前記複数のノズルの中を通るときの前記質量流速を維持しながら前記複数のノズルのうちの少なくとも１つの中を通る溶湯の流速を増加させることを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0153】

態様４９は、前記鋳造速度を変更すること；更新された前記鋳造速度を用いて撹拌の更新された強度を決定することをさらに含み、撹拌の前記更新された強度が、前記更新された鋳造速度において前記目標凝固プロファイルをもたらすのに適しており；さらに、前記更新された強度で前記溶湯溜まり内での撹拌を誘発することを含み、前記更新された強度で前記溶湯溜まり内での撹拌を誘発することが、前記更新された鋳造速度において前記凝固界面が前記目標凝固界面プロファイルを呈することをもたらす、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0154】

態様５０は、前記溶湯が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0155】

態様５１は、前記エンブリオニックインゴットの温度を測定することをさらに含み、前記鋳造速度を用いて撹拌の前記強度を決定することが、前記測定された温度を用いることを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0156】

態様５２は、前記目標凝固界面プロファイルが、割れのリスクを最小限に抑えるように予め決められている、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0157】

態様５３は、前記エンブリオニックインゴットの断面であって前記進行方向に対して垂直であり前記内部溶融コアと交差する前記断面において、前記外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成することをさらに含み、前記高強度部位が前記外部固体殻の外面と前記内部溶融コアとの間に位置しており、前記高強度部位を形成することが、前記断面において前記外部固体殻を再加熱して前記外部固体殻における分散相析出を誘発することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0158】

態様５４は、前記溶湯溜まり内での撹拌を誘発することが、溶湯の噴流が前記金属溜まりの底部において前記凝固界面を浸食して窪みを形成するように前記金属溜まりの中への前記溶湯の送達を制御することを含み、前記窪みが、前記金属溜まりの前記底部の直径と一致するように寸法決めされた直径を有する、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0159】

態様５５は、方法であって、金属供給源から、鋳型に鋳込まれつつあるエンブリオニックインゴットの金属溜まりへと溶湯を送達すること；前記金属溜まりから熱を除去することによって凝固金属の外部固体殻を形成することを含み、凝固界面が前記外部固体殻と前記金属溜まりとの間に位置しており；前記溶湯を送達しながら及び前記外部固体殻を形成しながら前記エンブリオニックインゴットを前記鋳型から遠ざかる進行方向に鋳造速度で前進させること；ならびに前記金属溜まりの中への前記溶湯の送達を制御して、前記金属溜まりの底部において前記凝固界面の少なくとも一部を浸食するのに十分な溶湯の噴流を発生させることを含む、前記方法である。

【0160】

態様５６は、前記溶湯の送達を制御することが、溶湯の前記噴流が前記凝固界面を１０ｍｍ以下の厚さに浸食するように前記溶湯の送達を制御することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0161】

態様５７は、前記溶湯を送達することが、複数のノズルを介して前記溶湯を質量流速で送達することを含み、溶湯の前記噴流を発生させることが、前記複数のノズルの中を通るときの前記質量流速を維持しながら前記複数のノズルのうちの少なくとも１つの中を通る溶湯の流速を増加させることを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0162】

態様５８は、非接触磁気撹拌器を使用して前記金属溜まりの中の前記溶湯に撹拌力を印加することをさらに含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0163】

態様５９は、前記鋳造速度を変更することをさらに含み、前記溶湯の送達を制御することが、前記変更された鋳造速度に基づいて前記溶湯の送達を、溶湯の前記噴流が前記金属溜まりの前記底部において前記凝固界面の少なくとも前記一部を浸食し続けるように動的に調整することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0164】

態様６０は、前記溶湯が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0165】

態様６１は、前記エンブリオニックインゴットの温度を測定することをさらに含み、前記溶湯の送達を制御することが、前記測定された温度に基づいて前記溶湯の送達を、溶湯の前記噴流が前記金属溜まりの前記底部において前記凝固界面の少なくとも前記一部を浸食し続けるように動的に調整することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0166】

態様６２は、前記エンブリオニックインゴットの断面であって前記進行方向に対して垂直であり前記金属溜まりと交差する前記断面において、前記外部固体殻内に高強度部位を連続的に形成することをさらに含み、前記高強度部位が前記外部固体殻の外面と前記金属溜まりとの間に位置しており、前記高強度部位を形成することが、前記断面において前記外部固体殻を再加熱して前記外部固体殻における分散相析出を誘発することを含む、任意の先行または後行態様に記載の方法である。

【0167】

態様６３は、任意の先行または後行態様に記載の方法に従って作られたアルミニウム金属製品である。

【0168】

態様６４は、エンブリオニックインゴットであって、凝固界面から鋳造方向に底端部まで延びるアルミニウム合金の凝固殻、及び上面から前記凝固界面まで延びる前記アルミニウム合金の液体溶融コアを含み、前記液体溶融コアが、前記液体溶融コアの底部において前記凝固界面に衝突して前記凝固界面に窪みを形成する前記アルミニウム合金の噴流を含む、前記エンブリオニックインゴットである。

【0169】

態様６５は、前記液体溶融コアが前記凝固界面からの再懸濁結晶粒を含む、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0170】

態様６６は、前記液体溶融コアが前記凝固界面からの再懸濁水素を含む、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0171】

態様６７は、前記凝固殻が、前記凝固殻の外面と、前記液体溶融コアの中心及び前記凝固殻の中心を通って前記鋳造方向に延びる中心線との間に配置された高強度部位を含み、前記高強度部位が、前記凝固殻の残部に比べてより高い濃度の分散相を有する、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0172】

態様６８は、前記アルミニウム合金が７ｘｘｘ系アルミニウム合金である、任意の先行または後行態様に記載のエンブリオニックインゴットである。

【0173】

本明細書中で引用される全ての特許及び刊行物は参照によりそれらの全体が援用される。例示された実施形態を含めて、実施形態についての上記説明は、例示及び説明の目的のために提供されているにすぎず、開示される正確な形態に対して網羅的または限定的であるとする意図はない。多数の改変形態、改作形態及びその使用が当業者にとって明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】