JP2001096301A - アルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法 - Google Patents
アルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 再結晶の核となる歪みが多く蓄積され、熱処
理を施すことによって微細な再結晶組織を有するアルミ
ニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウムまたはアルミニウム合金の
圧延方法において、被圧延材を液体窒素により０℃以下
の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行うことを特徴と
する。
理を施すことによって微細な再結晶組織を有するアルミ
ニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウムまたはアルミニウム合金の
圧延方法において、被圧延材を液体窒素により０℃以下
の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行うことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムおよ
びアルミニウム合金の圧延方法、詳しくは、微細な再結
晶粒組織からなるアルミニウムとその合金板を得るため
のアルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法に関
する。
びアルミニウム合金の圧延方法、詳しくは、微細な再結
晶粒組織からなるアルミニウムとその合金板を得るため
のアルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車部材などの軽量化の要求に
伴い、部材の薄肉化のために強度と成形性に優れたアル
ミニウムおよびアルミニウム合金板の開発が要望されて
いる。アルミニウムおよびアルミニウム合金板の強度や
成形性を向上させるための手法の一つとして、微細な再
結晶粒組織とすることが知られている。
伴い、部材の薄肉化のために強度と成形性に優れたアル
ミニウムおよびアルミニウム合金板の開発が要望されて
いる。アルミニウムおよびアルミニウム合金板の強度や
成形性を向上させるための手法の一つとして、微細な再
結晶粒組織とすることが知られている。
【０００３】微細な再結晶粒組織を得るためには、加工
による歪み（転位）を多く蓄積させて、再結晶粒の核が
生成する場所をより多く形成させ、これを急速に加熱処
理することが必要となるが、一般に、アルミニウムおよ
びアルミニウム合金においては、積層欠陥エネルギーが
高いため、常温で加工により蓄積された歪みが回復し易
く、再結晶の核となり得る歪みを多く導入することが困
難である。
による歪み（転位）を多く蓄積させて、再結晶粒の核が
生成する場所をより多く形成させ、これを急速に加熱処
理することが必要となるが、一般に、アルミニウムおよ
びアルミニウム合金においては、積層欠陥エネルギーが
高いため、常温で加工により蓄積された歪みが回復し易
く、再結晶の核となり得る歪みを多く導入することが困
難である。
【０００４】本発明者らは、アルミニウムおよびアルミ
ニウム合金の加工歪み導入における上記の難点を解決し
て、微細な再結晶粒組織をそなえたアルミニウムおよび
アルミニウム合金板を得るために、従来の常温圧延より
導入された歪みが回復し難い低温圧延に着目して実験、
検討を行った。
ニウム合金の加工歪み導入における上記の難点を解決し
て、微細な再結晶粒組織をそなえたアルミニウムおよび
アルミニウム合金板を得るために、従来の常温圧延より
導入された歪みが回復し難い低温圧延に着目して実験、
検討を行った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の実
験、検討の結果としてなされたものであり、その目的
は、従来の常温圧延では得ることのできない微細な再結
晶組織からなるアルミニウムおよびアルミニウム合金板
の製造を達成するためのアルミニウムおよびアルミニウ
ム合金の圧延方法を提供することにある。
験、検討の結果としてなされたものであり、その目的
は、従来の常温圧延では得ることのできない微細な再結
晶組織からなるアルミニウムおよびアルミニウム合金板
の製造を達成するためのアルミニウムおよびアルミニウ
ム合金の圧延方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項１によるアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金の圧延方法は、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の圧延方法において、被圧延材を液体窒素によ
り０℃以下の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行うこ
とを特徴とする。
めの本発明の請求項１によるアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金の圧延方法は、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の圧延方法において、被圧延材を液体窒素によ
り０℃以下の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行うこ
とを特徴とする。
【０００７】請求項２によるアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金の圧延方法は、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の圧延方法において、被圧延材を液体窒素にｔ
ｉ秒以上の時間接触させることにより０℃以下の温度に
冷却した後、ｔｏ秒以内に圧延を行うことを特徴とす
る。但し、ｔｉ≧２０Ｔ、ｔｏ≦２００Ｔ（Ｔ：アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金板の厚さ（ｍｍ））であ
る。
ニウム合金の圧延方法は、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の圧延方法において、被圧延材を液体窒素にｔ
ｉ秒以上の時間接触させることにより０℃以下の温度に
冷却した後、ｔｏ秒以内に圧延を行うことを特徴とす
る。但し、ｔｉ≧２０Ｔ、ｔｏ≦２００Ｔ（Ｔ：アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金板の厚さ（ｍｍ））であ
る。
【０００８】請求項３によるアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金の圧延方法は、請求項１または２において、
圧延前および／または圧延時、液体窒素を圧延ロールに
噴射してロールの表面温度を０〜２０℃の温度範囲に調
整して圧延を行うことを特徴とする。
ニウム合金の圧延方法は、請求項１または２において、
圧延前および／または圧延時、液体窒素を圧延ロールに
噴射してロールの表面温度を０〜２０℃の温度範囲に調
整して圧延を行うことを特徴とする。
【０００９】請求項４によるアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金の圧延方法は、請求項２において、被圧延材
を液体窒素により冷却した後、前記ｔｏ秒以内の時間に
おいて被圧延材の表面に霜が付くよう、液体窒素を収容
する槽と圧延ロールとの距離および／または被圧延材の
送り速度を調整して、前記霜により生じる水滴を潤滑剤
として圧延を行うことを特徴とする。
ニウム合金の圧延方法は、請求項２において、被圧延材
を液体窒素により冷却した後、前記ｔｏ秒以内の時間に
おいて被圧延材の表面に霜が付くよう、液体窒素を収容
する槽と圧延ロールとの距離および／または被圧延材の
送り速度を調整して、前記霜により生じる水滴を潤滑剤
として圧延を行うことを特徴とする。
【００１０】また、請求項５によるアルミニウムおよび
アルミニウム合金の圧延方法は、請求項４において、被
圧延材を液体窒素により０℃以下の温度まで冷却した
後、前記ｔｏ秒以内に圧延を行い、圧延ロールを通過し
た直後の被圧延材の温度を０℃以下にすることを特徴と
する。
アルミニウム合金の圧延方法は、請求項４において、被
圧延材を液体窒素により０℃以下の温度まで冷却した
後、前記ｔｏ秒以内に圧延を行い、圧延ロールを通過し
た直後の被圧延材の温度を０℃以下にすることを特徴と
する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明においては、アルミニウム
またはアルミニウム合金の圧延方法、好ましい実施態様
としては、コイルを巻き戻しながら圧延ロールを通して
圧延を行うアルミニウムまたはアルミニウム合金板（以
下、総称してアルミニウム板という）の圧延方法におい
て、被圧延材のアルミニウム板を液体窒素の槽を通して
０℃以下の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行う。
またはアルミニウム合金の圧延方法、好ましい実施態様
としては、コイルを巻き戻しながら圧延ロールを通して
圧延を行うアルミニウムまたはアルミニウム合金板（以
下、総称してアルミニウム板という）の圧延方法におい
て、被圧延材のアルミニウム板を液体窒素の槽を通して
０℃以下の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行う。
【００１２】本発明の圧延を実施するための装置の概念
図を図１に示す。図１において、コイル状に巻かれたア
ルミニウム板Ｍは、アンコイラー１から巻き戻され、液
体窒素槽４に導入された液体窒素と接触して０℃以下の
温度まで冷却される。アルミニウム板Ｍは、０℃以下の
温度に冷却後、直ちに圧延ロール７を通過してコイラー
２によりコイルとして巻き取られる。６は、圧延板の板
厚を測定するための板厚計である。
図を図１に示す。図１において、コイル状に巻かれたア
ルミニウム板Ｍは、アンコイラー１から巻き戻され、液
体窒素槽４に導入された液体窒素と接触して０℃以下の
温度まで冷却される。アルミニウム板Ｍは、０℃以下の
温度に冷却後、直ちに圧延ロール７を通過してコイラー
２によりコイルとして巻き取られる。６は、圧延板の板
厚を測定するための板厚計である。
【００１３】アルミニウム板Ｍは、液体窒素槽４内にお
いて、数回ループする間に液体窒素温度まで冷却され
る。好ましくは、被圧延材のアルミニウム板を液体窒素
にｔｉ秒以上の時間接触させることにより０℃以下の温
度に冷却した後、ｔｏ秒以内に圧延を行う（但し、ｔｉ
≧２０Ｔ、ｔｏ≦２００Ｔ、Ｔ：アルミニウム板の厚さ
（ｍｍ））。
いて、数回ループする間に液体窒素温度まで冷却され
る。好ましくは、被圧延材のアルミニウム板を液体窒素
にｔｉ秒以上の時間接触させることにより０℃以下の温
度に冷却した後、ｔｏ秒以内に圧延を行う（但し、ｔｉ
≧２０Ｔ、ｔｏ≦２００Ｔ、Ｔ：アルミニウム板の厚さ
（ｍｍ））。
【００１４】板幅１００ｍｍ、長さ１５０ｍｍの工業用
純アルミニウム板（１０５０）について、板厚と常温か
ら液体窒素温度に到達するまでの時間との関係を図２に
示す。また、板厚と液体窒素で冷却した後大気中に放置
した際に常温に到る時間との関係を図３に示す。
純アルミニウム板（１０５０）について、板厚と常温か
ら液体窒素温度に到達するまでの時間との関係を図２に
示す。また、板厚と液体窒素で冷却した後大気中に放置
した際に常温に到る時間との関係を図３に示す。
【００１５】図２によれば、例えば、純アルミニウム板
の板厚が１ｍｍの場合、常温より液体窒素温度以下に到
達する時間は約２０秒である。従って、浸漬できるアル
ミニウム板の長さが３．５ｍの液体窒素槽を使用した場
合には、１０ｍ／分程度のライン速度（圧延速度、送り
速度）で液体窒素温度に到達する。また、液体窒素槽か
ら圧延ロールまでの距離が５００ｍｍの場合、この純ア
ルミニウム板が１０ｍ／分の速度で液体窒素槽から出て
圧延ロールに到達するまでの時間は約３秒であるから、
図３によれば、圧延ロールに到達する時点での純アルミ
ニウム板の温度は−１５０℃程度となる。
の板厚が１ｍｍの場合、常温より液体窒素温度以下に到
達する時間は約２０秒である。従って、浸漬できるアル
ミニウム板の長さが３．５ｍの液体窒素槽を使用した場
合には、１０ｍ／分程度のライン速度（圧延速度、送り
速度）で液体窒素温度に到達する。また、液体窒素槽か
ら圧延ロールまでの距離が５００ｍｍの場合、この純ア
ルミニウム板が１０ｍ／分の速度で液体窒素槽から出て
圧延ロールに到達するまでの時間は約３秒であるから、
図３によれば、圧延ロールに到達する時点での純アルミ
ニウム板の温度は−１５０℃程度となる。
【００１６】図４は、低温に冷却された約１ｍｍ厚さの
前記純アルミニウム板を１０〜１８％の圧下率で低温圧
延した場合における圧延後の材料（純アルミニウム板）
の温度を示したものである。図４によれば、圧延後の材
料の温度は、圧下率が１０％では約−４０℃、１８％で
は約−２０℃となる。同じ板厚の純アルミニウム板を同
様の圧下率で常温（２５℃）で圧延すると約４０℃とな
った。
前記純アルミニウム板を１０〜１８％の圧下率で低温圧
延した場合における圧延後の材料（純アルミニウム板）
の温度を示したものである。図４によれば、圧延後の材
料の温度は、圧下率が１０％では約−４０℃、１８％で
は約−２０℃となる。同じ板厚の純アルミニウム板を同
様の圧下率で常温（２５℃）で圧延すると約４０℃とな
った。
【００１７】本発明では、図１に示すように、圧延ロー
ル７に向けて液体窒素噴射ノズル５を配設し、圧延前お
よび／または圧延時、液体窒素タンク３から液体窒素を
液体窒素噴射ノズル５を通して圧延ロール７に噴射して
ロールの表面温度を０〜２０℃の温度範囲に調整して圧
延を行うとさらに効果的である。
ル７に向けて液体窒素噴射ノズル５を配設し、圧延前お
よび／または圧延時、液体窒素タンク３から液体窒素を
液体窒素噴射ノズル５を通して圧延ロール７に噴射して
ロールの表面温度を０〜２０℃の温度範囲に調整して圧
延を行うとさらに効果的である。
【００１８】また、本発明においては、圧延時、とくに
潤滑油を使用しなくてもよく、被圧延材のアルミニウム
板を液体窒素により冷却した後、前記ｔｏ秒以内の時間
においてアルミニウム板の表面に霜が付くよう、液体窒
素槽４と圧延ロール７との距離またはアルミニウム板の
送り速度を調整し、あるいは液体窒素槽４と圧延ロール
７との距離とアルミニウム板の送り速度の両方を調整し
て、表面に付いた霜により生じる水滴を潤滑剤として圧
延を行うことができる。
潤滑油を使用しなくてもよく、被圧延材のアルミニウム
板を液体窒素により冷却した後、前記ｔｏ秒以内の時間
においてアルミニウム板の表面に霜が付くよう、液体窒
素槽４と圧延ロール７との距離またはアルミニウム板の
送り速度を調整し、あるいは液体窒素槽４と圧延ロール
７との距離とアルミニウム板の送り速度の両方を調整し
て、表面に付いた霜により生じる水滴を潤滑剤として圧
延を行うことができる。
【００１９】さらに、本発明においては、被圧延材のア
ルミニウム板を液体窒素により０℃以下の温度まで冷却
した後、前記ｔｏ秒以内に圧延を行い、圧延ロールを通
過した直後の被圧延材の温度を０℃以下にするのが微細
な再結晶組織を得る上でより好ましい。本発明、とくに
上記請求項４〜５に記載の発明を実施するために、圧延
の対象となる各アルミニウム合金について、前記図１〜
４に相当する関係図を作成して、液体窒素槽の長さ、液
体窒素槽と圧延ロールとの距離、圧延速度（送り速度）
などの調整を行うのがよい。
ルミニウム板を液体窒素により０℃以下の温度まで冷却
した後、前記ｔｏ秒以内に圧延を行い、圧延ロールを通
過した直後の被圧延材の温度を０℃以下にするのが微細
な再結晶組織を得る上でより好ましい。本発明、とくに
上記請求項４〜５に記載の発明を実施するために、圧延
の対象となる各アルミニウム合金について、前記図１〜
４に相当する関係図を作成して、液体窒素槽の長さ、液
体窒素槽と圧延ロールとの距離、圧延速度（送り速度）
などの調整を行うのがよい。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、本
実施例は、本発明の好ましい一実施態様を説明するため
のものであって、これにより本発明が制限されるもので
はない。
実施例は、本発明の好ましい一実施態様を説明するため
のものであって、これにより本発明が制限されるもので
はない。
【００２１】実施例１ 板幅１００ｍｍ、厚さ２５ｍｍの３００４合金板（以
下、合金板）を厚さ１．０ｍｍまで常温で圧延した後、
本発明に従って５〜８回のパス回数で厚さ０．１〜０．
３ｍｍまで低温圧延した。低温圧延は、合金板を送り速
度１０ｍ／分で送り、各パス毎に合金板を液体窒素槽内
に浸漬して−１９６℃の温度まで冷却した後、３〜５秒
以内に、合金板の表面に霜が付いたことを確認した時点
で圧延を開始した。
下、合金板）を厚さ１．０ｍｍまで常温で圧延した後、
本発明に従って５〜８回のパス回数で厚さ０．１〜０．
３ｍｍまで低温圧延した。低温圧延は、合金板を送り速
度１０ｍ／分で送り、各パス毎に合金板を液体窒素槽内
に浸漬して−１９６℃の温度まで冷却した後、３〜５秒
以内に、合金板の表面に霜が付いたことを確認した時点
で圧延を開始した。
【００２２】圧延ロールは、予め液体窒素を噴射するこ
とにより冷却し、表面温度を１５〜２０℃とした。圧延
直前の合金板の温度は−１７０〜−１５０℃であり、圧
延後の合金板の温度は−２０〜−３０℃であった。圧延
中、合金板の表面に付いた霜により生じる水滴が潤滑剤
として作用し、良好な圧延潤滑性が得られた。また、
０．３ｍｍまで低温圧延を行った合金板は、同じ圧下率
で全て常温で圧延したものに比べ、圧延面の硬さ（常温
での硬さ）は１０％増大しており、常温圧延と比較して
低温圧延による歪み増大効果が認められた。
とにより冷却し、表面温度を１５〜２０℃とした。圧延
直前の合金板の温度は−１７０〜−１５０℃であり、圧
延後の合金板の温度は−２０〜−３０℃であった。圧延
中、合金板の表面に付いた霜により生じる水滴が潤滑剤
として作用し、良好な圧延潤滑性が得られた。また、
０．３ｍｍまで低温圧延を行った合金板は、同じ圧下率
で全て常温で圧延したものに比べ、圧延面の硬さ（常温
での硬さ）は１０％増大しており、常温圧延と比較して
低温圧延による歪み増大効果が認められた。
【００２３】圧延後、得られた合金板を５００℃で５秒
間熱処理して再結晶させた後、再結晶粒径を測定した。
再結晶粒径は、圧延方向と平行な断面について偏光顕微
鏡で観察し、これにより得られた２００倍の組織写真に
ついて切断法により求めた。その結果、０．３ｍｍ厚ま
で圧延された合金板では４〜５μｍの微細結晶粒組織を
示した。同じ圧下率で常温で圧延した合金板の結晶粒径
は７〜８μｍであり、低温圧延による結晶粒微細化の効
果が確認された。また、厚さ０．１ｍｍまで圧延された
合金板の結晶粒径は３〜４μｍとさらに微細であった。
間熱処理して再結晶させた後、再結晶粒径を測定した。
再結晶粒径は、圧延方向と平行な断面について偏光顕微
鏡で観察し、これにより得られた２００倍の組織写真に
ついて切断法により求めた。その結果、０．３ｍｍ厚ま
で圧延された合金板では４〜５μｍの微細結晶粒組織を
示した。同じ圧下率で常温で圧延した合金板の結晶粒径
は７〜８μｍであり、低温圧延による結晶粒微細化の効
果が確認された。また、厚さ０．１ｍｍまで圧延された
合金板の結晶粒径は３〜４μｍとさらに微細であった。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムおよびア
ルミニウム合金を低温で圧延することにより、再結晶の
核となる歪みが多く蓄積され、熱処理を施すことによっ
て微細な再結晶組織を有するアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金板が得られる。
ルミニウム合金を低温で圧延することにより、再結晶の
核となる歪みが多く蓄積され、熱処理を施すことによっ
て微細な再結晶組織を有するアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金板が得られる。
【図１】本発明を実施するための圧延装置の概念図であ
る。
る。
【図２】工業用純アルミニウム板について、板厚と常温
から液体窒素温度に到達するまでの時間との関係を示す
グラフである。
から液体窒素温度に到達するまでの時間との関係を示す
グラフである。
【図３】工業用純アルミニウム板について、板厚と液体
窒素で冷却した後大気中に放置した際に常温に到る時間
との関係を示すグラフである。
窒素で冷却した後大気中に放置した際に常温に到る時間
との関係を示すグラフである。
【図４】低温圧延した純アルミニウム板の圧下率と圧延
後の純アルミニウム板の温度との関係を示すグラフであ
る。
後の純アルミニウム板の温度との関係を示すグラフであ
る。
１ アンコイラー ２ コイラー ３ 液体窒素タンク ４ 液体窒素槽 ５ 液体窒素噴射ノズル ６ 板厚計 ７ 圧延ロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000004743 日本軽金属株式会社 東京都品川区東品川二丁目２番20号 (71)出願人 000005290 古河電気工業株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 (71)出願人 000176707 三菱アルミニウム株式会社 東京都港区芝２丁目３番３号 (72)発明者 江崎 宏樹 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 渋江 和久 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金の
圧延方法において、被圧延材を液体窒素により０℃以下
の温度まで冷却した後、直ちに圧延を行うことを特徴と
するアルミニウムまたはアルミニウム合金の圧延方法。 - 【請求項２】 アルミニウムまたはアルミニウム合金の
圧延方法において、被圧延材を液体窒素にｔｉ秒以上の
時間接触させることにより０℃以下の温度に冷却した
後、ｔｏ秒以内に圧延を行うことを特徴とするアルミニ
ウムおよびアルミニウム合金の圧延方法。但し、ｔｉ≧
２０Ｔ、ｔｏ≦２００Ｔ（Ｔ：アルミニウムまたはアル
ミニウム合金板の厚さ（ｍｍ））。 - 【請求項３】 圧延前および／または圧延時、液体窒素
を圧延ロールに噴射してロールの表面温度を０〜２０℃
の温度範囲に調整して圧延を行うことを特徴とする請求
項１または２記載のアルミニウムおよびアルミニウム合
金の圧延方法。 - 【請求項４】 被圧延材を液体窒素により冷却した後、
前記ｔｏ秒以内の時間において被圧延材の表面に霜が付
くよう、液体窒素を収容する槽と圧延ロールとの距離お
よび／または被圧延材の送り速度を調整して、前記霜に
より生じる水滴を潤滑剤として圧延を行うことを特徴と
する請求項２記載のアルミニウムおよびアルミニウム合
金の圧延方法。 - 【請求項５】 被圧延材を液体窒素により０℃以下の温
度まで冷却した後、前記ｔｏ秒以内に圧延を行い、圧延
ロールを通過した直後の被圧延材の温度を０℃以下にす
ることを特徴とする請求項４記載のアルミニウムおよび
アルミニウム合金の圧延方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27777799A JP2001096301A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | アルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27777799A JP2001096301A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | アルミニウムおよびアルミニウム合金の圧延方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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