(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金板材を製造するための製造方法であって、
アルミニウム合金の溶湯を一対の鋳造ロール間に供給する溶湯供給工程と、
回転している前記鋳造ロール間に前記アルミニウム合金を通過させることで、当該アルミニウム合金を固化しつつ圧延して板状のアルミニウム合金材を形成する鋳造圧延工程と、
前記鋳造圧延工程後に実施されて、前記アルミニウム合金材の少なくとも一部を圧延ロールで冷間圧延する圧延工程と、
前記圧延工程後に実施されて、前記アルミニウム合金材全体の温度を再結晶温度以上の所定温度に維持し、その後当該アルミニウム合金材を前記所定温度より低くかつ再結晶温度より高い温度で焼き鈍し処理する熱処理工程とを含み、
前記鋳造圧延工程では、前記アルミニウム合金が前記鋳造ロール間を通過する際に当該アルミニウム合金の部位に応じて鋳造ロール間の距離を異ならせることで、鋳造ロールの並び方向の厚みが互いに異なる部位を有するアルミニウム合金材を成形し、
前記圧延工程では、前記アルミニウム合金材のうち少なくともその厚みが他の部分よりも厚い部位を圧延することを特徴とするアルミニウム合金板材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアルミニウム合金板材の製造方法において、
前記一対の鋳造ロールとして、当該鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールが、その軸方向に沿って互いに隣接する小径部と当該小径部よりもロール径の大きい大径部とを有する一対の鋳造ロールを用い、
前記鋳造圧延工程は、前記小径部および大径部とを有する一方の鋳造ロールと他方の鋳造ロールとの間にアルミニウム合金を通過させて、前記アルミニウム合金材のうち前記小径部を通過することで形成される部位の厚みを前記小径部よりもロール径の大きい大径部を通過することで形成される部位の厚みよりも厚くする工程を含むことを特徴とするアルミニウム合金板材の製造方法。
【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材の製造方法において、
前記鋳造圧延工程は、前記アルミニウム合金が前記鋳造ロール間を通過している途中に前記鋳造ロールを互いに離間する方向に移動させることで、アルミニウム合金材のうち前記鋳造ロールの移動後に前記鋳造ロール間を通過することで形成される部位の厚みを前記鋳造ロールの移動前に前記鋳造ロール間を通過することで形成される部位の厚みよりも厚くする工程を含むことを特徴とするアルミニウム合金板材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム合金板材の製造方法において、
前記圧延工程では、前記アルミニウム合金材全体を均一な厚みとなるように圧延することを特徴とするアルミニウム合金板材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金板材の製造方法により製造された１枚のアルミニウム合金板材であって、
特定方向に延びる高強度部と、
前記高強度部と前記特定方向と直交する方向に隣接する位置に設けられて、この特定方向に沿って延びるとともに前記高強度部よりも低い強度を有する低強度部とを備え、
前記特定方向が、前記圧延工程における圧延方向あるいはこの圧延方向と直交する方向であることを特徴とするアルミニウム合金板材。
【請求項６】
請求項５に記載のアルミニウム合金板材であって、
前記高強度部と前記特定方向に隣接する位置に設けられて、この高強度部よりも強度の高い高高強度部と、
前記低強度部と前記特定方向に隣接するとともに前記高高強度部と前記特定方向と直交する方向に隣接する位置に設けられて、前記低強度部よりも高く、かつ、前記高高強度部よりも低い強度を有する第２高強度部とを有することを特徴とするアルミニウム合金板材。
【請求項７】
アルミニウム合金板材を製造するための製造装置であって、
アルミニウム合金の溶湯を貯留可能な貯留部と、
前記貯留部から供給されたアルミニウム合金の溶湯を圧延して板状のアルミニウム合金材を形成可能な一対の鋳造ロールと、
前記貯留部から前記アルミニウム合金の溶湯を前記鋳造ロール間に供給可能な供給手段と、
前記鋳造ロール間で形成されたアルミニウム合金材を冷間圧延可能な一対の圧延ロールと、
前記圧延ロールで圧延されたアルミニウム合金材全体の温度を再結晶温度以上の所定温度に維持し、その後当該アルミニウム合金材を前記所定温度より低くかつ再結晶温度より高い温度で焼き鈍し処理する熱処理装置とを備え、
前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールは、その軸方向に沿って互いに隣接する小径部と当該小径部よりもロール径の大きい大径部とを有することを特徴とするアルミニウム合金板材の製造装置。
【請求項８】
アルミニウム合金板材を製造するための製造装置であって、
アルミニウム合金の溶湯を貯留可能な貯留部と、
前記貯留部から供給されたアルミニウム合金の溶湯を圧延して板状のアルミニウム合金材を形成可能な一対の鋳造ロールと、
前記貯留部から前記アルミニウム合金の溶湯を前記鋳造ロール間に供給可能な供給手段と、
前記鋳造ロール間で形成されたアルミニウム合金材を冷間圧延可能な一対の圧延ロールと、
前記圧延ロールで圧延されたアルミニウム合金材全体の温度を再結晶温度以上の所定温度に維持し、その後当該アルミニウム合金材を前記所定温度より低くかつ再結晶温度より高い温度で焼き鈍し処理する熱処理装置と、
前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールを、他方の鋳造ロールに対して接離する方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とするアルミニウム合金板材の製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のアルミニウム合金板材の製造装置において、
前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールは、その軸方向に沿って互いに隣接する小径部と当該小径部よりもロール径の大きい大径部とを有することを特徴とするアルミニウム合金板材の製造装置。
【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材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体等に用いられる板材として、強度の高い超ハイテンと称される高強度薄鋼板が用いられている。この超ハイテンは、強度は高い一方重量が重い。そのため、前記板材として、鋼板よりも重量の軽いアルミニウム合金を用いることが検討されている。
【０００３】
アルミニウム合金からなる板材すなわちアルミニウム合金板材は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｈｉｌｌ）法や連続鋳造圧延法（ＣＣ法：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｃａｓｔｉｎｇ  法）を用いて製造される。ＤＣ法は、アルミニウムの原料を溶解することから始まり、スラブ鋳造、均質化処理、面削、加熱、熱間圧延、冷間圧延の各工程を経て、アルミニウムの板材を得るものである。ＣＣ法は、アルミニウム合金の原料を溶解した溶湯から直接アルミニウム合金の板材を製造する方法である。このＣＣ法は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｈｉｌｌ）法に比べて工程が少なく、コストおよび投入エネルギーを小さく抑えられるとともに、材料特性が向上するといった種々の利点を有している。ＣＣ法の代表的なものの１つに、双ロール式連続鋳造圧延法がある。この双ロール式連続鋳造圧延法は、アルミニウム合金の溶湯を一対の鋳造ロールすなわち双ロール間に供給し、この双ロール間でアルミニウム合金を固化させつつ圧延して板状に成形するものである。例えば、特許文献１には、この双ロール式連続鋳造圧延法であって、ブリスターの発生を抑制するべく双ロールの周速等を所定範囲に調整する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３６８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車の車体等に用いられる板材では、軽量であるとともに強度を有することが求められる。これに対して、アルミニウム合金材は、軽量である一方比較的強度が低い。そこで、例えば、前記のような従来のＣＣ法で製造された厚みの薄いアルミニウム合金板材に補強部材を結合させ強度を確保することが考えられる。しかしながら、この場合には、別途補強部材を用意するとともにこの補強部材の結合作業を行う必要があり、作業の手間がかかるとともにコスト面で不利になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために本発明は、アルミニウム合金板材を製造するための製造方法であって、アルミニウム合金の溶湯を一対の鋳造ロール間に供給する溶湯供給工程と、回転している前記鋳造ロール間に前記アルミニウム合金を通過させることで、当該アルミニウム合金を固化しつつ圧延して板状のアルミニウム合金材を形成する鋳造圧延工程と、前記鋳造圧延工程後に実施されて、前記アルミニウム合金材の少なくとも一部を圧延ロールで冷間圧延する圧延工程と、前記圧延工程後に実施されて、前記アルミニウム合金材全体の温度を再結晶温度以上の所定温度に維持し、その後当該アルミニウム合金材を前記所定温度より低くかつ再結晶温度より高い温度で焼き鈍し処理する熱処理工程とを含み、前記鋳造圧延工程では、前記アルミニウム合金が前記鋳造ロール間を通過する際に当該アルミニウム合金の部位に応じて鋳造ロール間の距離を異ならせることで、鋳造ロールの並び方向の厚みが互いに異なる部位を有するアルミニウム合金材を成形し、前記圧延工程では、前記アルミニウム合金材のうち少なくともその厚みが他の部分よりも厚い部位を圧延することを特徴とするアルミニウム合金板材の製造方法を提供する（請求項１）。
【０００７】
この方法によれば、アルミニウム合金材の強度を局所的に高めて、軽量かつ強度の確保されたアルミニウム合金板材を得ることができ、アルミニウム合金板材の強度を高めるための補強部材の数を少なく抑え、この補強部材の結合作業の手間を小さく抑えることができる。
【０００８】
すなわち、この方法では、鋳造圧延工程にて板状のアルミニウム合金材すなわちアルミニウム合金板材に異なる厚みを有する部位が形成される。そのため、圧延工程にてこのアルミニウム合金板材を圧延することで、厚みの差に応じて各部位の加工度ひいては強度を異ならせることができる。その後、再結晶温度以上の熱処理を行うことで、アルミニウム合金板材には前記圧延工程で付与した加工ひずみを駆動力として再結晶が起こる。当該再結晶における再結晶粒径は、前記圧延工程で与えた加工度に応じて異なり、加工度が大きいほど微細化する。結晶粒は微細であるほど、強度が高く、靭性は良好であるので、前記圧延工程において加工度の大きい部位のアルミニウム合金材の特性は向上する。このようにして、アルミニウム合金板材に強度の高い部分と、強度は比較的低いが軽量である部分とを形成することができる。また、前記再結晶粒の生成によりアルミニウム合金材の強度と延性とを同時に確保することができる。
【０００９】
本発明において、前記一対の鋳造ロールとして、当該鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールが、その軸方向に沿って互いに隣接する小径部と当該小径部よりもロール径の大きい大径部とを有する一対の鋳造ロールを用い、前記鋳造圧延工程は、前記小径部および大径部とを有する一方の鋳造ロールと他方の鋳造ロールとの間にアルミニウム合金を通過させて、前記アルミニウム合金材のうち前記小径部を通過することで形成される部位の厚みを前記小径部よりもロール径の大きい大径部を通過することで形成される部位の厚みよりも厚くする工程を含むが好ましい（請求項２）。
【００１０】
このようにすれば、鋳造ロール間にアルミニウム合金を通過させることで鋳造ロールによる圧延方向と直交する方向に沿って厚みの厚い部位と厚みの薄い部位とを隣接して形成することができ、この圧延方向と直交する方向に沿って強度が変化するアルミニウム合金材を得ることができる。
【００１１】
また、本発明において、前記鋳造圧延工程は、前記アルミニウム合金が前記鋳造ロール間を通過している途中に前記鋳造ロールを互いに離間する方向に移動させることで、アルミニウム合金材のうち前記鋳造ロールの移動後に前記鋳造ロール間を通過することで形成される部位の厚みを前記鋳造ロールの移動前に前記鋳造ロール間を通過することで形成される部位の厚みよりも厚くする工程を含むのが好ましい（請求項３）。
【００１２】
このようにすれば、鋳造ロールを互いに離間する方向に移動させるという簡単な方法で、鋳造ロールによる圧延方向に沿って厚みの厚い部位と厚みの薄い部位とを隣接して形成することができ、この圧延方向に沿って強度が変化するアルミニウム合金板材を得ることができる。
【００１３】
本発明において、前記圧延工程では、前記アルミニウム合金材全体を均一な厚みとなるように圧延するのが好ましい（請求項４）。
【００１４】
このようにすれば、厚みが一定でかつ強度が局所的に異なるアルミニウム合金板材を得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記アルミニウム合金板材の製造方法により製造された１枚のアルミニウム合金板材であって、特定方向に延びる高強度部と、前記高強度部と前記特定方向と直交する方向に隣接する位置に設けられて、この特定方向に沿って延びるとともに前記高強度部よりも低い強度を有する低強度部とを備え、前記特定方向が、前記鋳造ロールによる圧延方向あるいはこの圧延方向と直交する方向であることを特徴とするアルミニウム合金板材を提供する（請求項５）。
【００１８】
このアルミニウム合金板材ではその強度が局所的に高められており、このアルミニウム合金板材を用いることで、軽衝突荷重に対する変形を抑制することができる。そのため、場合によってはアルミニウム合金板材の強度を高めるための補強部材の数を少なく抑え、この補強部材の結合作業の手間を小さく抑えることができる。特に、強度の高い高強度部が特定の方向に沿って延びており、この方向に沿ってアルミニウム合金板材の強度を高めることができる。
【００１９】
前記アルミニウム合金板材において、前記高強度部と前記特定方向に隣接する位置に設けられて、この高強度部よりも強度の高い高高強度部と、前記低強度部と前記特定方向に隣接するとともに前記高高強度部と前記特定方向と直交する方向に隣接する位置に設けられて、前記低強度部よりも高く、かつ、前記高高強度部よりも低い強度を有する第２高強度部とを有するのが好ましい（請求項６）。
【００２０】
この構成では、特定方向に沿って比較的強度の高い高強度部と高高強度部とが並び、特定方向と直交する方向に沿って比較的強度の高い第２高強度部と高高強度部とが並んでおり、特定方向に加えてこの特定方向と直交する方向に沿ってアルミニウム合金板材の強度を高めることができる。
【００２１】
また、本発明は、アルミニウム合金板材を製造するための製造装置であって、アルミニウム合金の溶湯を貯留可能な貯留部と、前記貯留部から供給されたアルミニウム合金の溶湯を圧延して板状のアルミニウム合金材を形成可能な一対の鋳造ロールと、前記貯留部から前記アルミニウム合金の溶湯を前記鋳造ロール間に供給可能な供給手段と、前記鋳造ロール間で形成されたアルミニウム合金材を冷間圧延可能な一対の圧延ロールと、前記圧延ロールで圧延されたアルミニウム合金材全体の温度を再結晶温度以上の所定温度に維持し、その後当該アルミニウム合金材を前記所定温度より低くかつ再結晶温度より高い温度で焼き鈍し処理する熱処理装置とを備え、前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールは、その軸方向に沿って互いに隣接する小径部と当該小径部よりもロール径の大きい大径部とを有することを特徴とするアルミニウム合金板材の製造装置を提供する（請求項７）。
【００２２】
この装置によれば、鋳造ロール間にアルミニウム合金を通過させることで、この通過により成形されるアルミニウム合金板材のうち前記小径部を通過することで成形される部位の厚みを前記小径部よりもロール径の大きい大径部を通過することで成形される部位の厚みよりも厚くすることができ、鋳造ロールによる圧延方向と直交する方向に沿ってアルミニウム合金板材の厚みを変化させることができる。そして、この異なる厚みを有する部位を有するアルミニウム合金板材を圧延することで、厚みの差に応じて各部位の加工度ひいては強度を異ならせることができ、アルミニウム合金板材に強度の高い部分と、強度は比較的低いが軽量である部分とを形成することができる。特に、鋳造ロールによる圧延方向と直交するに沿ってアルミニウム合金板材の厚みを変化させることができ、この圧延方向と直交するに沿って強度の高いアルミニウム合金板材を得ることができる。
【００２３】
また、本発明は、アルミニウム合金板材を製造するための製造装置であって、アルミニウム合金の溶湯を貯留可能な貯留部と、前記貯留部から供給されたアルミニウム合金の溶湯を圧延して板状のアルミニウム合金材を形成可能な一対の鋳造ロールと、前記貯留部から前記アルミニウム合金の溶湯を前記鋳造ロール間に供給可能な供給手段と、前記鋳造ロール間で形成されたアルミニウム合金材を冷間圧延可能な一対の圧延ロールと、前記圧延ロールで圧延されたアルミニウム合金材全体の温度を再結晶温度以上の所定温度に維持し、その後当該アルミニウム合金材を前記所定温度より低くかつ再結晶温度より高い温度で焼き鈍し処理する熱処理装置と、前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールを、他方の鋳造ロールに対して接離する方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とするアルミニウム合金板材の製造装置を提供する（請求項８）。
【００２４】
この装置によれば、鋳造ロール間にアルミニウム合金を通過させることで、この通過により成形されるアルミニウム合金板材のうち前記鋳造ロールの移動後に前記鋳造ロール間を通過することで形成される部位の厚みを前記鋳造ロールの移動前に前記鋳造ロール間を通過することで形成される部位の厚みよりも厚くすることができる。そして、この異なる厚みを有する部位を有するアルミニウム合金板材を圧延することで、厚みの差に応じて各部位の加工度ひいては強度を異ならせることができ、アルミニウム合金板材に強度の高い部分と、強度は比較的低いが軽量である部分とを形成することができる。特に、鋳造ロールによる圧延方向に沿ってアルミニウム合金板材の厚みを変化させることができ、この圧延方向に沿って強度の高いアルミニウム合金板材を得ることができる。
【００２５】
前記装置において、前記一対の鋳造ロールの少なくとも一方の鋳造ロールは、その軸方向に沿って互いに隣接する小径部と当該小径部よりもロール径の大きい大径部とを有するのが好ましい（請求項９）。
【００２６】
このようにすれば、鋳造ロール間にアルミニウム合金を通過させることで、鋳造ロールによる圧延方向に加えてこの圧延方向と直交する方向に沿ってアルミニウム合金板材の厚みを変化させることができることができ、鋳造ロールによる圧延方向に加えてこの圧延方向と直交する方向に沿って強度の高いアルミニウム合金板材を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、軽量でかつ強度が確保されたアルミニウム合金板材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金板材の製造装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る一対の鋳造ロールの概略側面図である。
【図３】図２に示す鋳造ロールが第２の位置に移動した状態を示す概略側面図である。
【図４】圧延鋳造工程後のアルミニウム合金板材の概略平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】（ａ）冷間圧延及び熱処理なしのアルミニウム合金板材断面の金属組織を示す写真である。（ｂ）冷間圧延を行わずに熱処理のみを行ったアルミニウム合金板材断面の金属組織を示す写真である。（ｃ）冷間圧延を行う一方、熱処理を行っていないアルミニウム合金板材断面の金属組織を示す写真である。（ｄ）冷間圧延を施した後、熱処理を行ったアルミニウム合金板材断面の金属組織写真である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る製造方法により製造されたアルミニウム合金板材の概略平面図である。
【図１１】図１０に示すアルミニウム合金板材の適用例を示す図である。
【図１２】（ａ）図１０に示すアルミニウム合金板材の適用例を示す図である。（ｂ）（ａ）の側面図である。
【図１３】図１０に示すアルミニウム合金板材の他の適用例を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る製造方法において用いられる一対の鋳造ロールの概略側面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る製造方法により製造されたアルミニウム合金板材の適用例を示す図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る製造方法により製造されたアルミニウム合金板材の他の適用例を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る製造方法において用いられる一対の鋳造ロールの概略側面図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係る製造方法により製造されたアルミニウム合金板材の概略平面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る製造方法において用いられる一対の鋳造ロールの概略側面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態に係る製造方法において用いられる一対の鋳造ロールの概略側面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態に係る製造方法において用いられる一対の鋳造ロールの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るアルミニウム合金板材の製造方法の好ましい第１の実施の形態について説明する。このアルミニウム合金板材の製造方法では、図１に示す製造装置（アルミニウム合金材の製造装置）１を用いる。
【００３０】
前記製造装置１は、タンディッシュ５と、ノズル２と、双ロールすなわち一対の鋳造ロール２２、２４と、鋳造ロール移動手段（移動手段）３０と、送りロール４０と、一対の圧延ロール５２，５４と、熱処理炉６０とを備えている。
【００３１】
前記タンディッシュ５は、アルミニウム合金の溶湯を貯留するためのものである。前記ノズル２は、アルミニウム合金の溶湯１００を前記タンディッシュ５から鋳造ロール２２，２４側に供給するためのものである。このノズル２は、その先端が前記鋳造ロール２２，２４間に臨むよう前記タンディッシュ５から延びている。
【００３２】
前記鋳造ロール２２，２４は、アルミニウム合金の溶湯１００を冷却、固化しつつ圧延して板状のアルミニウム合金材すなわちアルミニウム合金板材１０２を形成するためのものである。これら鋳造ロール２２，２４は、互いに反対方向に回転するロールであり水平方向に延びる各軸が上下で平行に並んだ状態で配置されている。前記鋳造ロール２２、２４は、互いに異なる形状を有している。
【００３３】
図２に示すように、上側に設けられた第１ロール２２は、軸方向にロール径が変化する形状を有している。具体的には、第１ロール２２は、軸方向中央に設けられたロール径が小さい小径部２２ａと、この小径部２２ａを挟んで軸方向両端にこの小径部２２ａよりもロール径が大きい２つの大径部２２ｂ，２２ｃとを有している。大径部２２ｂ，２２ｃのロール径は互いに同じ寸法に設定されている。一方、下側に設けられた第２ロール２４は、軸方向にロール径が一定となる円柱状を有している。これより、前記小径部２２ａと第２ロール２４との離間距離は、大径部２２ｂ，２２ｃと第２ロール２４との離間距離よりも大きくなっている。
【００３４】
前記双ロール移動手段３０は、前記第１ロール２２と第２ロール２４との離間距離を変更するためのものである。この双ロール移動手段３０は、前記第１ロール２２の軸２２ｄをレール３２に沿って上下方向に移動させることで第１ロール２２と第２ロール２４との離間距離を変更する。具体的には、この双ロール移動手段３０は、前記第１ロール２２を、図２の実線および図３の二点鎖線で示す第１の位置と、この第１の位置よりも距離ｈだけ上方すなわち第２ロール２４から離間した方向に設定された図３の実線で示す第２の位置との間で移動させる。
【００３５】
第１の位置にある状態では、前記第１ロール２２の小径部２２ａと第２ロール２４との離間距離はｄ１であり、大径部２２ｂ，２２ｃと第２ロール２４との離間距離はｄ２（＜ｄ１）である。これに対して、第２の位置では、第２ロール２４が移動距離ｈだけ上方に移動することで小径部２２ａと第２ロール２４との離間距離はｄ１＋ｈ（＞ｄ１）となり、大径部２２ｂ，２２ｃと第２ロール２４との離間距離はｄ２＋ｈ（＞ｄ２）となる。本実施形態では、前記移動距離ｈは、ｄ１―ｄ２よりも小さい値に設定されており、第１の位置における小径部２２ａと第２ロール２４との離間距離ｄ１の方が、第２の位置における大径部２２ｂ、２２ｃと第２ロール２４との離間距離ｄ２＋ｈよりも大きい。
【００３６】
前記送りロール４０は、前記鋳造ロール２２，２４から排出されたアルミニウム合金板材１０２を圧延ロール５２，５４に送るためのロールである。
【００３７】
前記圧延ロール５２，５４は、前記送りロール４０により送られたアルミニウム合金板材１０２を圧延して所定の厚みに成形するためのものである。これら圧延ロール５２，５４は、互いに反対方向に回転するロールであり水平方向に延びる各軸が上下で平行に並んだ状態で配置されている。これら圧延ロール５２，５４はいずれも軸方向にロール径が一定となる円柱状を有しており、圧延ロール５２，５４どうしの離間距離はその軸方向で一定のｔとなっている。
【００３８】
以上のように構成された製造装置１を用いてアルミニウム合金板材を製造する方法は、次の工程を含む。
【００３９】
（１）溶湯供給工程
この工程では、前記タンディッシュ５に貯留されたアルミニウム合金の溶湯１００が前記ノズル２の先端から前記第１ロール２２と第２ロール２４との間に供給される。
【００４０】
（２）鋳造圧延工程
この工程では、前記アルミニウム合金の溶湯１００から板状のアルミニウム合金材すなわちアルミニウム合金板材１０２が成形される。
【００４１】
前記ノズル２から第１ロール２２および第２ロール２４間に供給されたアルミニウム合金の溶湯１００は、前記第１ロール２２および第２ロール２４の回転に伴ってこれらロール２２，２４の間を通り下流側に送られていく。前記第１ロール２２および第２ロール２４は、内部に冷却水を流すことで冷却されている。前記アルミニウム合金の溶湯１００は、第１ロール２２と第２ロール２４との間を通過することでこれらロール２２、２４と接触して冷却、固化されつつ圧延され、これらロール２２、２４どうしの離間距離と同じ寸法の板厚（ロール２２、２４の並び方向の厚さ）を有するアルミニウム合金板材１０２に成形される。
【００４２】
この工程において、前記ロール移動手段３０は、前記タンディッシュ５に貯留されたアルミニウム合金の溶湯１００が第１ロール２２、第２ロール２４間を通過している途中で、第１ロール２２の位置を前記第１の位置と第２の位置とに切り替える。
【００４３】
前述のように、第１ロール２２が第１の位置にある状態では、第１ロール２２と第２ロール２４との離間距離は、前記小径部２２ａにおいてｄ１であり、前記大径部２２ｂ，２２ｃにおいてｄ２である。そのため、アルミニウム合金板材１０２のうち第１ロール２２が第１の位置にある状態において前記小径部２２ａと第２ロール２４との間を通過することで形成された部位の厚みはｄ１となる。一方、前記大径部２２ｂ，２２ｃと第２ロール２４との間を通過することで形成された部位の板厚はｄ２（＜ｄ１）となる。このようにして、第１ロール２２が第１の位置にある状態では、図５に示すように、圧延方向と直交する方向すなわち幅方向中央の板厚がｄ１、幅方向両端の板厚がｄ２であって、幅方向に沿って板厚がｄ１とｄ２との間で変化する板材が成形されていく。
【００４４】
前記第１の位置にある状態が所定時間続き幅方向に沿って板厚ｄ１とｄ２との間で変化する部分が所定長さＬ１成形されると、前記ロール移動手段３０は前記第１ロール２２を前記第２の位置に移動する。第１ロール２２が第２の位置にある状態では、第１ロール２２と第２ロール２４との離間距離は、前記小径部２２ａにおいてｄ１＋ｈであり、前記大径部２２ｂ，２２ｃにおいてｄ２＋ｈである。そのため、この状態においてアルミニウム合金材１０２のうち前記小径部２２ａと第２ロール２４との間を通過することで形成された部位の厚みはｄ１＋ｈ（＞ｄ１）となる。一方、前記大径部２２ｂ、２２ｃと第２ロール２４との間を通過することで形成された部位の板厚はｄ２＋ｈ（ｄ２＜ｄ２＋ｈ＜ｄ１）となる。このようにして、第１ロール２２が第２の位置にある状態では、図６に示すように、圧延方向と直交する方向すなわち幅方向中央の板厚がｄ１＋ｈ、幅方向両端の板厚がｄ２＋ｈであって、幅方向に沿って板厚がｄ１＋ｈとｄ２＋ｈとの間で変化する板材が成形されていく。
【００４５】
この第２の位置にある状態が所定時間続き、幅方向に沿って板厚ｄ１＋ｈとｄ２＋ｈとの間で変化する部分が所定長さＬ２成形されると、前記ロール移動手段３０は前記第１ロール２２を再び前記第１の位置に移動する。このようにして、第１ロール２２の位置は前記第１の位置と第２の位置とに所定のタイミングで切り替えられていく。
【００４６】
以上のようにして、本工程では、図４に示すように、板厚が異なる複数の部位を有するアルミニウム合金板材１０２が成形される。
【００４７】
すなわち、図４および図７に示すように、アルミニウム合金板材１０２の幅方向両端には圧延方向に長さＬ１にわたって延びる板厚ｄ２（＜ｄ１）の第２部位Ａ２および第３部位Ａ３と、第２部位Ａ２および第３部位Ａ３にそれぞれ連続して圧延方向に長さＬ２にわたって延びる板圧ｄ２＋ｈ（ｄ２＜ｄ２＋ｈ＜ｄ１）の第５部位Ａ５および第６部位Ａ６とが、交互に形成される。そして、図４および図８に示すように、アルミニウム合金板材１０２の幅方向中央には圧延方向に長さＬ１にわたって延びる板厚ｄ１の第１部位Ａ１と、この第１部位Ａ１に連続して圧延方向に長さＬ２にわたって延びる板圧ｄ１＋ｈ（＞ｄ１）の第４部位Ａ４とが、交互に形成される。
【００４８】
（３）圧延工程
この工程では、前記鋳造圧延工程で成形された後、前記送りロール４０により圧延ロール５２，５４側に送られたアルミニウム合金板材１０２が、これら圧延ロール５２，５４により圧延ロール５２，５４どうしの離間距離ｔに圧延される。この圧延は冷間圧延でも熱間圧延でもよい。熱間圧延であれば、例えば、圧延開始温度は４００〜５５０℃である。前記アルミニウム合金板材１０２は、圧延ロール５２，５４間に挿入されて、これら圧延ロール５２，５４の回転に伴い圧延ロール５２，５４間を通って下流側に送られることで、板厚が圧延ロール５２，５４どうしの離間距離ｔとなるように圧延される。
【００４９】
本実施形態では、圧延ロール５２，５４どうしの離間距離ｔはこれら圧延ロール５２，５４で圧延される前のアルミニウム合金板材１０２の最も薄い部分の板厚ｄ２よりも小さく設定されており、アルミニウム合金板材１０２はこの圧延工程にて全体にわたり厚みが一定のアルミニウム合金板材１０４とされる。
【００５０】
前述のように、この圧延工程が実施される前のアルミニウム合金板材１０２の板厚は、部位によって異なっている。そのため、この圧延工程が実施されることで、アルミニウム合金板材１０４には、板厚が一定である一方加工度が異なる複数の部位が形成される。加工度とは、圧延前の板圧をｘとして圧延後の板厚ｔを用いて（ｘ−ｔ）／ｘで表わされる値であり、前記第１部位Ａ１〜第６部位Ａ６において、圧延前の板圧の順に、第４部位Ａ４の加工度＞第１部位Ａ１の加工度＞第５部位Ａ５の加工度＝第６部位Ａ６の加工度＞第３部位Ａ３の加工度＝第４部位Ａ４の加工度となる。
【００５１】
ここで、表１に加工度と引っ張り強さとの関係を調べた結果を示す。表１には、板厚が種々に異なるＡ：６１１１相当（ＡＡ規格）、Ｂ：６０２２相当、Ｃ：５０２３相当のアルミニウム合金板材に対して、圧延を行なわず熱処理のみを行なった際の引張り強さ（圧延なし引張り強さ）と、この圧延なしのアルミニウム合金板材と同じ板厚（圧延なし板厚）の状態から所定の板厚（冷間圧延後板厚）となるように冷間圧延を行った後熱処理を行なった際の引張り強さ（圧延あり引張り強さ）と、これらの引張り強さから、圧延処理を実施することによる強度の増加率（強度増加率）（（圧延あり引張り強さ−圧延なしの引張強さ）／圧延ありの引張り強さ）を調べた結果を示している。また、冷間圧延を行なった際の加工度の算出結果を示している。前記熱処理の処理条件はアルミニウム合金の種類に応じて一定である。
【００５２】
【表１】
0005573074.tif 000002
【００５３】
この表１に示されるように、加工度が増加すると強度の増加率は増加し、より高強度となる。図９に、６０２２相当のアルミニウム合金板材の断面の結晶構造を顕微鏡で観察した結果を示す。図９（ａ）は冷間圧延も熱処理も行っていないもの、図９（ｂ）は冷間圧延を行わずに熱処理を行ったもの、図９（ｃ）は、冷間圧延を行なう一方熱処理を行っていないもの、図９（ｄ）は冷間圧延を施した後熱処理を行ったものである。冷間圧延は板厚を２ｍｍから１．１ｍｍに圧下し、加工度を４４％とした。熱処理は、５３０℃×２時間の溶体化処理後、水中に焼入れを行った。ここで、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の倍率は同じである。これらの図に示されるように、圧延後熱処理を施したアルミニウム合金材の再結晶粒は微細化されている。結晶粒は微細であるほど強度が高いことから、前述のように加工度の増加に伴い再結晶粒の微粒化が促進されることでアルミニウム合金材の強度が高くなるといえる。また、この再結晶粒の微粒化に伴い、靭性も向上する。
【００５４】
このように加工度が高いほど強度は高く、前記第１部位Ａ１〜第６部位Ａ６において、各強度は、第４部位Ａ４の強度＞第１部位Ａ１の強度＞第５部位Ａ５の強度＝第６部位Ａ６の強度＞第２部位Ａ２の強度＝第３部位Ａ３の強度の順に高くなる。
【００５５】
このようにして、この圧延工程では、アルミニウム合金板材１０４のうち、前記第４部位Ａ４が強度が最も高い高高強度部とされ、第１部位Ａ１が次に強度の高い高強度部とされ、前記第２部位Ａ２および第３部位Ａ３が次に強度の高い第２高強度部とされ、前記第５部位Ａ５および第６部位Ａ６が最も強度の低い低強度部とされ、部位によって異なる強度を有するアルミニウム合金板材１０４が形成される。
【００５６】
（４）熱処理工程
この工程では、前記圧延されたアルミニウム合金板材１０４が熱処理される。すなわち、前記圧延ロール５２、５４から押出されたアルミニウム合金板材１０４は、所定温度に維持された熱処理炉６０内に搬送され、この熱処理炉６０内で所定時間放置される。具体的には、６０００系アルミニウム合金を使用する場合には、５００〜５５０℃の炉内に１時間以上放置した後水焼入れを行う溶体化処理を行う。５０００系アルミニウム合金を使用する場合には、４８０〜５４０℃の炉内に４〜１０時間以上放置する均質化処理を行う。３０００系アルミニウム合金を使用する場合には、５３０〜６１０℃の炉内に４〜２４時間以上放置する均質化処理を行う。１０００系アルミニウム合金を使用する場合には、５００〜５６０℃の炉内に１〜１０時間以上放置する均質化処理を行う。さらに、この溶体化処理あるいは均質化処理の後３４０℃以上で焼き鈍し処理を行う。このような熱処理を行うことで、アルミニウム合金板材には前記圧延工程で付与した加工ひずみを駆動力として再結晶が起こる。この再結晶における再結晶粒径は、前記圧延工程で与えた加工度に応じて、即ち加工度が大きいほど微細化する。結晶粒は微細であるほど、強度が高く、靭性は良好であるので、前記圧延工程において加工度の大きい部位の特性は特に向上する。
【００５７】
以上のようにして、本アルミニウム合金板材の製造方法では、連続する１枚のアルミニウム合金板材であって、板厚が均一である一方、部位によって異なる強度を有するアルミニウム合金板材が製造される。
【００５８】
なお、前記第１ロール２２の移動距離ｈをｄ１―ｄ２と同じ値に設定してもよい。この場合には、第１の位置における小径部２２ａと第２ロール２４との離間距離ｄ１と、第２の位置における大径部２２ｂ，２２ｃと第２ロール２４との離間距離ｄ２＋ｈとが同じ寸法となり、第１部位Ａ１と第５部位Ａ５および第６部位Ａ６の強度は同じになる。一方、前記第１ロール２２の移動距離ｈをｄ１―ｄ２より大きい値に設定してもよい。この場合には、第１の位置における小径部２２ａと第２ロール２４との離間距離ｄ１よりも、第２の位置における大径部２２ｂ，２２ｃと第２ロール２４との離間距離ｄ２＋ｈの方が大きくなり、第１部位Ａ１の強度の方が第５部位Ａ５および第６部位Ａ６の強度よりも高くなる。
【００５９】
ここで、タンディッシュ５に貯留するアルミニウム合金の溶湯１００の温度や第１ロール２２および第２ロール２４の周速等は、適宜設定可能であるが、例えば、溶湯温度は６７０℃以上に維持されるのが好ましい。また、第１ロール２２および第２ロール２４の周速度、圧下荷重およびロール間距離は０．５〜１００ｍ／ｍｉｎ、１５ｋＮ／ｍｍ以下、１０ｍｍ／以下であるのが好ましい。
【００６０】
次に、本発明に係るアルミニウム合金板材の製造方法の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施形態に係る製造方法は、前記第１の実施形態に係る製造方法に対して、鋳造圧延工程の内容が異なっている。この第２の実施形態に係る方法では、前記ロール移動手段３０による第１ロール２２の位置の切り替えを行わず、第１ロール２２の位置が第１の位置に固定される。
【００６１】
この第２の実施形態に係る方法では、第１ロール２２の位置が第１の位置に固定されることで、前記鋳造圧延工程において、図１０に示すように、圧延方向（図１０の左右方向）全体にわたって幅方向中央の部位Ｂ１の板厚が幅方向両端の部位Ｂ２，Ｂ３の板厚よりも厚いアルミニウム合金板材が成形される。このアルミニウム合金板材の中央の部位Ｂ１の板厚はｄ１であり、両端部Ｂ２、Ｂ３の厚みはｄ２である。そして、前記圧延工程が実施されることで、圧延方向全体にわたって幅方向中央の強度が幅方向両端の強度よりも高い、すなわち、幅方向に沿って強度が変化するアルミニウム合金材２０４が製造される。
【００６２】
このようにして製造されたアルミニウム合金板材２０４は、例えば、図１１、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すような自動車の車体下部の剛性を高めるために自動車のフロア下に車体前後方向に延びて取り付けられる車体部品５００や、図１３に示すような自動車のドアパネル６００に適用可能である。
【００６３】
前記車体部品５００は、その内部に打ち抜き孔５０１が形成され、その上下縁５０２，５０３が図１２（ｂ）の側面図に示すように互いに反対向きに直角に折り曲げられるものである。従って、前記アルミニウム合金材２０４のうち前記強度の高い部位Ｂ１に打ち抜き孔５０１が形成される部分を適用し、前記強度が低い部位Ｂ２，Ｂ３に前記折り曲げられる上下縁５０２，５０３を形成することで、打ち抜き孔５０１の周囲の強度を高めて疲労破壊を抑制しつつ、上下縁５０２，５０３においてプレス加工を容易とすることができる。
【００６４】
前記自動車のドアパネル６００の下部のパネル部６０１には軽度の衝突を考慮して耐デント性が求められる。一方、ドアパネル６００の上縁部６０２には折り曲げ加工が行われる。従って、前記アルミニウム合金材２０４のうち強度の高い部位Ｂ１にパネル部６０１を形成し、強度が低い部位Ｂ２に上縁部６０２を形成することで、耐デント性を向上しつつプレス加工を容易に行うことができる。そして、場合によっては耐デント性を高めるためにパネル部６０１に補強部材を取付ける必要がなくなる。あるいは、この補強部材の数を減らすことができる。
【００６５】
次に、本発明に係るアルミニウム合金板材の製造方法の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施形態に係る製造方法では、前記第１の実施形態および第２の実施形態に係る製造方法において用いられた幅方向中央にロール径ｄ１の小径部２２ａを１つ有しこの小径部２２ａの外側にロール径ｄ２の大径部２２ｂ，２２ｃを２つ有する第１ロール２２に代えて、図１４に示すような、ロール径ｄ１の小径部３２２ａ，３２２ｂを２つ有し、この小径部３２２ａ，３２２ｂの間と各小径部３２２ａ，３２２ｂの外側とに合計３つのロール径ｄ２の大径部３２２ｃ，３２２ｄ，３２２ｅを有する第１ロール３２２を用いる。
【００６６】
この第１ロール３２２を用いることで、前記鋳造圧延工程では、アルミニウム合金板材に、圧延方向に沿って板厚がｄ１の部位と板厚がｄ１＋ｈの部位とが交互に連続する部位が幅方向に所定量離間した位置に形成され、かつ、これら部位の間およびこれら部位の外側に圧延方向に沿って板厚がｄ２とｄ２＋ｈとに交互に変化する部位が形成される。そして、前記圧延工程にて、圧延方向（図１５の左右方向）に沿って強度が最も高い高高強度部Ｃ４とこの高高強度部の次に強度の高い高強度部Ｃ１とが交互に並ぶ高強度部側部位Ｃ１０と、圧延方向に沿って強度の最も低い低強度部Ｃ２と高強度部の次に強度の高い第２高強度部Ｃ５とが交互に並ぶ低強度部側部位Ｃ２０とを有するアルミニウム合金板材３０４が成形される。このとき、幅方向には低強度部Ｃ２と高強度部Ｃ１とが交互に並ぶ幅方向低強度部側部位Ｄ２０と、第２高強度部Ｃ５と高強度部Ｃ４とが交互に並ぶ幅方向高強度部側部位Ｄ１０とが形成される。
【００６７】
このようにして製造されたアルミニウム合金板材３０４は、例えば、自動車のドアパネル６００や、図１６に示すような自動車のボンネットアウターパネル８００に適用可能である。
【００６８】
図１５に示すように、ドアパネル６００のパネル部分６０１の上下方向両端に前記高強度部側部位Ｃ１０がそれぞれ位置し、パネル部分６０１の前後方向両端に前記幅方向高強度部側部位Ｄ１０がそれぞれ位置し、パネル部分６０１の中央部分に低強度部Ｃ２が位置するようにして、前記アルミニウム合金板材３０４からドアパネル６００を製造すれば、このパネル部分６０１の端部の強度を高めて車両衝突時等のドアパネル６００の変形を抑制することができるとともに、中央部分の強度の低い部分によって衝突エネルギーをより確実に吸収することができる。さらに、場合によってはパネル部６０１の端部に補強部材を設けることなく、あるいは、補強部材を減らすことができる。
【００６９】
また、図１６に示すように、前記ボンネットアウターパネル８００の車体前後方向両端に前記高強度部側部位Ｃ１０が位置し、車幅方向両端およびこの両端から同じ距離離間した中央部に幅方向高強度部側部位Ｄ１０が位置するようにすれば、これら端部および中央部分の強度を高めてボンネットアウターパネル８００の変形を抑制することができる。さらに、場合によっては補強部材を設けることなく、あるいは、補強部材を減らすことができる。
【００７０】
次に、本発明に係るアルミニウム合金板材の製造方法の第４の実施の形態について説明する。この第４の実施形態に係る製造方法では、図１７に示すように、前記第１ロール４２２として軸方向にロール径が一定であるロールを用い、第１ロール４２２と第２ロール２４との離間距離が軸方向で一定である一対の鋳造ロールを用いる。
【００７１】
前記第１ロール４２２を用いることで、前記鋳造圧延工程では、幅方向の板厚は一定である一方圧延方向に板厚が変化するアルミニウム合金板材が成形される。そして、圧延工程にて、図１８に示すように、幅方向の強度は一定である一方、圧延方向に沿って強度の高い高強度部Ｅ２とこの高強度部Ｅ２よりも強度の低い低強度部Ｅ１とが交互に並ぶアルミニウム合金板材４０４が形成される。
【００７２】
以上のように、本アルミニウム合金板材の製造方法によれば、アルミニウム合金板材に強度の異なる部位を容易に形成することができ、アルミニウム合金板材の強度を局所的に高めて、軽量かつ強度の確保されたアルミニウム合金板材を得ることができる。
【００７３】
ここで、前記鋳造ロールの具体的形状は前記に限らない。例えば、図１９および図２０に示すように、第１ロール５２２，６２２に加えて第２ロール５２４，６２４にも、小径部と大径部とを設けるようにしてもよい。
【００７４】
また、前記小径部と大径部の数は前記に限らない。また、図２１に示すように、第１ロール７２２に小径部としてロール径が互いに異なる複数の小径部７２２ａ，７２２ｂを設けてもよい。同様に、大径部としてロール径が互いに異なる複数の大径部を設けてもよい。
【００７５】
また、前記第１ロールと第２ロールとを離間させる具体的方法は前記に限らない。例えば、第２ロールを移動させるようにしてもよい。
【００７６】
また、前記第１ロールを移動させる位置は前記に限らない。例えば、第１の位置と第２の位置とに加えて第３の位置に移動させる等３つ以上の位置に変更してもよい。この場合には、圧延方向に沿って板厚すなわち強度がより細かく変化するアルミニウム合金板材を得ることができる。
【００７７】
また、前記圧延工程では、厚みの厚い部分のみを圧延することでこの厚い部分の加工度を他の部分の加工度より大きくするようにしてもよい。ただし、アルミニウム合金板材全体にわたり圧延することで、全体の強度を高めることができる。また、厚みを均一とすることで、加工等が容易になる。
【００７８】
また、前記熱処理工程は省略可能である。ただし、圧延後のアルミニウム合金板材を熱処理すれば、延性、靭性等の特性が向上する。
【００７９】
また、本方法で製造されたアルミニウム合金板材の適用は前記に限らない。
【符号の説明】
【００８０】
１  アルミニウム合金板材の製造装置
２  ノズル（供給手段）
５  タンディッシュ（貯留部）
２２  第１ロール（鋳造ロール）
２２ａ  小径部
２２ｂ  大径部
２２ｃ  大径部
２４  第２ロール（鋳造ロール）
３０  双ロール移動手段（移動手段）
５２  圧延ロール
５４  圧延ロール
６０  熱処理炉
１００  アルミニウム合金の溶湯
１０２  アルミニウム合金板材（圧延工程前）
１０４  アルミニウム合金板材（圧延工程後）
Ａ１  高高強度部
Ａ２  第２高強度部
Ａ３  第２高強度部
Ａ４  高強度部
Ａ５  低強度部
Ａ６  低強度部
【図１】
0005573074.tif 000003
【図２】
0005573074.tif 000004
【図３】
0005573074.tif 000005
【図４】
0005573074.tif 000006
【図５】
0005573074.tif 000007
【図６】
0005573074.tif 000008
【図７】
0005573074.tif 000009
【図８】
0005573074.tif 000010
【図１０】
0005573074.tif 000011
【図１１】
0005573074.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005573074.tif 000014
【図１４】
0005573074.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図９】
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