(57)【要約】【課題】鋳造圧延材を効率良く製造する。【解決手段】鋳造材を連続鋳造し、続いて該鋳造材を圧延し、さらに連続して圧延材を所要長さに切断することを特徴とする。また、圧延前に鋳造材の表層部の少なくとも一部を切除する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造材を連続鋳造し、続いて該鋳造材を圧延し、さらに連続して圧延材を所要長さに切断することを特徴とする鋳造圧延材の製造方法。
【請求項２】
圧延前に鋳造材の表層部の少なくとも一部を切除する請求項１に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【請求項３】
連続鋳造は、複数の回転モールド部材を鋳造空間を囲んで対向配置し、これらの回転モールド部材を鋳出し方向に駆動することによって行われる請求項１または２のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【請求項４】
前記複数の回転モールド部材の温度に高低差を設けて鋳造材を連続鋳造し、この鋳造材の高温側回転モールド部材との接触面において表層部切除を行う請求項３に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【請求項５】
圧延材の切断手段を圧延材の移動に同期させ、圧延材を移動させながら切断する請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【請求項６】
前記切断手段は、せん断刃または鋸刃である請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【請求項７】
前記鋳造材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載された方法により製造されたことを特徴とする鋳造圧延材。
【請求項９】
請求項８に記載された鋳造圧延材に塑性加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
【請求項１０】
請求項８に記載された鋳造圧延材に切削加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
【請求項１１】
連続的に鋳造材を鋳造する連続鋳造部と、この連続鋳造部の後段に配置され、鋳造された鋳造材を連続的に圧延する圧延部と、この圧延部の後段に配置され、圧延された圧延材を連続的に所要長さに切断する切断部とを備えることを特徴とする鋳造圧延材の製造装置。
【請求項１２】
前記連続鋳造部と前記圧延部の間に配置され、鋳造材の表層部の少なくとも一部を切削除去する切除部を有する請求項１１に記載の鋳造圧延材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、所要長さに切断された鋳造圧延材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造圧延方法においては、連続鋳造後に圧延を行い、圧延材をコイル巻きするのが一般的である。コイル巻きされた圧延材は、アンコイルしながら皮むきダイスなどを用いて表面の偏析層や鋳造時に使用する潤滑油に由来する炭化物、添加元素等の酸化物、微細なクラックを除去し、再度コイル巻きをしたり、定尺に切断される。
【０００３】
しかしながら、これらの方法は、コイル巻きのリールの切り替えが必要となる等工程数が多くなり非常に効率の悪いものであった。
【０００４】
コイル巻きに関しては、リールの切り替えを円滑に行うために、線材の始端を係止する係止爪の先端にボールを嵌め込み、圧延材の突き刺さりによるリール切り替えミスを防止できる線材巻き取り機の回転板が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、切断に関しては、シャー切断性の良いアルミニウム合金が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−１２１９９号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コイル巻きのリールの切り替え時に圧延材の係止爪への固定が十分になされずに外れるといった不具合は解消されていない。また、合金組成によるシャー切断性の改善は特定組成の合金にしか適用できず、汎用性がない。また、リール切り替えやシャー切断が円滑に行われたとしても、圧延後のコイル巻き、アンコイルしながらの皮むき、再度のコイル巻きまたは切断という一連の工程は変わらず、生産効率が十分に向上したとは言えない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した背景技術に鑑み、鋳造圧延材を効率良く製造する方法を提供し、さらにこの方法で製造した鋳造圧延材、さらに二次加工した金属加工材、前記製造方法を実施するための製造装置の提供を目的とする。
【０００８】
本発明の鋳造圧延材の製造方法は、下記〔１〕〜〔７〕に記載の構成を有する。
【０００９】
〔１〕  鋳造材を連続鋳造し、続いて該鋳造材を圧延し、さらに連続して圧延材を所要長さに切断することを特徴とする鋳造圧延材の製造方法。
【００１０】
〔２〕  圧延前に鋳造材の表層部の少なくとも一部を切除する前項１に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【００１１】
〔３〕  連続鋳造は、複数の回転モールド部材を鋳造空間を囲んで対向配置し、これらの回転モールド部材を鋳出し方向に駆動することによって行われる前項１または２のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【００１２】
〔４〕  前記複数の回転モールド部材の温度に高低差を設けて鋳造材を連続鋳造し、この鋳造材の高温側回転モールド部材との接触面において表層部切除を行う前項３に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【００１３】
〔５〕  圧延材の切断手段を圧延材の移動に同期させ、圧延材を移動させながら切断する前項１〜４のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【００１４】
〔６〕  前記切断手段は、せん断刃または鋸刃である前項１〜５のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【００１５】
〔７〕  前記鋳造材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる前項１〜６のいずれか１項に記載の鋳造圧延材の製造方法。
【００１６】
本発明の鋳造圧延材は下記〔８〕に記載の構成を有する。
【００１７】
〔８〕  前項１〜７のいずれか１項に記載された方法により製造されたことを特徴とする鋳造圧延材。
【００１８】
本発明の金属加工材は、下記〔９〕〔１０〕に記載の構成を有する。
【００１９】
〔９〕  前項８に記載された鋳造圧延材に塑性加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
【００２０】
〔１０〕  前項８に記載された鋳造圧延材に切削加工が施されたことを特徴とする金属加工材。
【００２１】
本発明の鋳造圧延材の製造装置は、下記〔１１〕〔１２〕に記載の構成を有する。
【００２２】
〔１１〕  連続的に鋳造材を鋳造する連続鋳造部と、この連続鋳造部の後段に配置され、鋳造された鋳造材を連続的に圧延する圧延部と、この圧延部の後段に配置され、圧延された圧延材を連続的に所要長さに切断する切断部とを備えることを特徴とする鋳造圧延材の製造装置。
【００２３】
〔１２〕  前記連続鋳造部と前記圧延部の間に配置され、鋳造材の表層部の少なくとも一部を切削除去する切除部を有する前項１１に記載の鋳造圧延材の製造装置。
【発明の効果】
【００２４】
〔１〕の発明によれば、圧延に続いて切断が行うことで効率良く定尺の鋳造圧延材を製造することができる。また、圧延材の温度が低下しないうちに切断が行われるために切削抵抗が小さく、切断刃の寿命が向上する。また、圧延材がコイルに巻かれることがないため、巻きくせがつかない。
【００２５】
〔２〕の発明によれば、鋳造材の段階で表面品質欠陥が切除されるため、これらの圧延材への持ち越しがなく、高品質の鋳造圧延材を製造できる。
【００２６】
〔３〕の発明によれば、連続鋳造を円滑に行うことができる。
【００２７】
〔４〕の発明によれば、指向性凝固による連続鋳造を行い、最終凝固部が高温側回転モールド部材側に寄った鋳造材を製造し、さらに前記鋳造材の最終凝固部を切除できる。
【００２８】
〔５〕の発明によれば、圧延材の切断を遅滞なく行うことができる。
【００２９】
〔６〕の発明によれば、切断を円滑に行うことができる。
【００３０】
〔７〕の発明によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる鋳造圧延材を効率良く製造することができる。
【００３１】
〔８〕の発明にかかる鋳造圧延材は、巻きくせ、あるいはさらに表面品質欠陥の持ち越しのない品質の高いものである。
【００３２】
〔９〕の発明にかかる金属加工材は、本発明の鋳造圧延材に塑性加工が施されたものであるから品質の高いものである。
【００３３】
〔１０〕の発明にかかる金属加工材は、本発明の鋳造圧延材に切削加工が施されたものであるから品質の高いものである。
【００３４】
〔１１〕の発明にかかる鋳造圧延材の製造装置によれば、本発明の鋳造圧延材の製造方法を実施して、効率よく定尺の鋳造圧延材を製造することができる。
【００３５】
〔１２〕の発明によれば、表面品質欠陥の持ち越しのない高品質の鋳造圧延材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１に、本発明を実施する鋳造圧延材の製造装置(1)の構成を示す。前記製造装置(1)は、連続鋳造部(10)、切除部(20)、圧延部(50)、切断部(60)が直列に配置されることにより構成されている。そして、連続鋳造部(10)における鋳造材（Ｓ１）の連続鋳造、切除部(20)における鋳造材（Ｓ１）の表層部切除、圧延部(50)における鋳造材（Ｓ１）の圧延による連続圧延材（Ｓ２）の形成、切断部(60)における連続圧延材（Ｓ２）の切断による定尺圧延材（Ｓ３）の製造が連続して行われる。
【００３７】
連続鋳造部(10)は、鋳造空間を形成する回転モールド部材として鋳造ホイール(11)と連続ベルト(12)とを備える。前記鋳造ホイール(11)は外周面に凹溝(13)を有し、内部に配置されたノズル(図示省略)から冷却水を供給することによって冷却可能となされている。一方、連続ベルト(12)は、前記鋳造ホイール(11)と張力調整用ホイール(14)とに掛けられた環状の無端ベルトであり、図２に示すように、鋳造ホイール(11)の凹溝(13)を閉じて断面五角形の鋳造空間(17)を形成している。前記連続ベルト(12)は、外側から冷却水を供給して冷却することも、外側に加熱器を配置して加熱することもできる。また、図１において、(15)は連続ベルト(12)を鋳造ホイール(11)に密着させるためのピンチロールであり、(16)は鋳造空間(17)に溶湯（Ｍ）を供給するためのタンディッシュである。
【００３８】
なお、前記鋳造ホイール(11)の凹溝(13)の形状、換言すれば鋳造空間(17)の形状は、図示例の断面五角形のものに限定されるものではなく、鋳造材（Ｓ１）を容易に取り出せる形状であれば任意形状のものを使用できる。他の凹溝として逆台形のものを例示できる。
【００３９】
前記連続鋳造部(10)において、タンディッシュ(16)から前記鋳造空間(17)に供給された溶湯（Ｍ）は、鋳造ホイール(11)および連続ベルト(12)からの冷却を受けて、これらとの接触面から内部へと凝固しながら鋳造ホイール(11)および連続ベルト(12)の回転駆動に伴って連続的に鋳造材（Ｓ１）に成形される。
【００４０】
切除部(20)は、前記鋳造材（Ｓ１）の表層部を切除する切削刃を備えている。表層部の切除は必ずしも鋳造材（Ｓ１）の全周面に対して行う必要はなく、偏析層、異物、微細クラック等（以下、これらを「表面品質欠陥」と総称する）が存在し、鋳造圧延材に持ち越すと不都合が生じる面または部分にのみに対して行えば良い。
【００４１】
例えば、回転モールド部材として上述した鋳造ホイール(11)と連続ベルト(12)で製作した鋳造材（Ｓ１）では、連続ベルト(12)との接触面に偏析層が発生しやすいため、図３Ａに示すように連続ベルト(12)に接触している部分(31)を切除することが好ましい。表面に発生した偏析層は合金成分濃度が高いためにその後の圧延によって割れが発生しやすい。割れが偏析層内で止まっている場合は鋳造圧延材の皮むきによって除去することが可能であるが、割れが鋳造圧延材内部まで伝播すると皮むきでは除去できず、製品価値の無いものとなる。従って、圧延前に偏析層を除去しておけば、圧延による割れの発生を防止することができる。また、偏析層のある圧延材切断で生じる切断刃の寿命低下も防ぐことができ、切断面の品質向上も図ることができる。
【００４２】
また、回転モールド部材に温度差を設けて凝固速度に差を付け、最終凝固部を中心から表面近くに寄せる鋳造方法（以下、「指向性凝固」あるいは「指向性凝固による連続鋳造方法」と称する）がある。前記連続鋳造部(10)の場合、前記鋳造ホイール(11)を冷却する一方で連続ベルト(12)を加熱し、指向性凝固により鋳造材（Ｓ１）を連続鋳造した場合、連続ベルト(12)との接触部近傍が最終凝固部となる。一般に最終凝固部では引け巣や引け割れのような鋳造欠陥が発生しやすいが、大きな鋳造欠陥のある場合は圧延しても圧着することなく欠陥として残存してしまうことがある。このような場合、圧延前に連続ベルト(12)側の最終凝固部を切除しておくことにより、欠陥のない健全な圧延材を製造することができる。なお、上記指向性凝固において、連続ベルトの加熱温度は〔鋳造金属の液相線温度×０．３５〕〜〔液相線温度〕が好ましい。
【００４３】
また、表面に微細クラックや異物が存在する鋳造材についても、圧延前に除去することにより、クラックの拡大や異物の持ち越しを防ぐことができる。なお、表層部の切除に際しては、切削刃の形状は何ら限定されず、回転刃でも固定刃でも良く、切削刃の数も限定されない。
【００４４】
切削刃としては、図４Ａ〜図４Ｄに示すものを例示できる。図４Ａは、回転盤の盤面に複数の刃(21a)を突設したフルバックカッター(21)である。図４Ｂは、円筒型回転盤の周面に複数の切削刃(22a)が突設され円筒型カッター(22)である。図４Ｃは、図４Ｂと同タイプの周面に切削刃(23a)(23b)を有する円筒型カッター(23)であるが、周面の一部に突出する切削刃(23b)を設けることにより、面全体を切削するとともに、面の一部のみを深く切除することができる（図３Ｂ参照）。図４Ｄは、くさび形の固定刃(24)であり、固定刃(24)を鋳造材（Ｓ１）に押付け、鋳造材（Ｓ１）の移動に伴って表層部がそぎ落とされる。また、いずれの場合も切削刃(21)(22)(23)(24)の対向面および両側面に支持ロール(40)(40)(40)が配置されるとともに、前後においても支持ロール(41)(41)が配置され、鋳造材（Ｓ１）に移動可能に支持されている。これにより、切削抵抗が生じても連続的な切除が可能である。
【００４５】
前記切削刃(21)(22)(23)(24)の材質としては、ハイス鋼やＷＣにバインダを配合したいわゆる超硬材を推奨できる。また、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の表面処理を施すことも有効である。これらの材質や表面処理は耐摩耗性に優れるとともに、被切削材の凝着を抑制する効果がある。
【００４６】
また図示例のように、鋳造材（Ｓ１）は、支持ロール(40)(41)等で挟みこむことにより、送り方向には自在に可動しながらその他の方向へは拘束した状態で表層部を除去することが望ましい。このようにすれば、鋳造材（Ｓ１）の曲がりが矯正され、安定した表層除去量を確保できる。
【００４７】
上述した切削刃(21)(22)(23)(24)によれば、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、いずれも鋳造材（Ｓ１）の連続ベルト(12)側の表層部を所定厚さで切除することができる。また、各切削刃(21)(22)(23)(24)において、円盤径、円筒長さ、刃の幅等に応じて全面を切除することも面の一部のみを切除することも可能である。また、切除厚さは切削刃(21)(22)(23)(24)の押付け深さに応じて任意に設定することができる。図４Ａ〜４Ｃに示した円筒型カッター(21)(22)(23)では、切削刃(21a)(22a)(23a)(23b)の盤面からの突出量によって切り込み深さが設定され、切削刃(21a)(22a)(23a)(23b)の取り付け位置（突出量）の調整あるいは取り付ける切削刃(21a)(22a)(23a)(23b)の寸法選択によって切り込み深さが設定されるものとなされている。また、回転刃にて切削する場合は、一刃当たりの切り込み量を０．３〜０．６ｍｍ程度にすることが望ましい。この程度の切り込み量であれば切削刃の負荷が過剰にならず、しかも切り粉が適度な大きさとなり回収し易い。即ち、切り粉があまりに小さい場合は、回転刃等により発生する空気流により切り粉が周囲に飛散するために回収が困難となる。
【００４８】
図４Ａ〜図４Ｄは、鋳造材（Ｓ１）の一面のみの切除例であるが、複数の面に切削刃を配置すれば複数面の切除を行うことができる。図３Ｃは鋳造材（Ｓ１）の全周面を切除した例である。また、切除厚さは面内で一定である必要はなく、図３Ｂおよび図３Ｄに示すように面の一部を深く切除することもできる。上述した指向性凝固では、最終凝固部が連続ベルト(12)側の中央部に形成されるため、図３Ｂまたは図３Ｄに示すように、その部分を深く切除することによって表面品質欠陥部分のみを切除することができる。さらに、鋳造材（Ｓ１）の全周面を切除するとともに一面のみを厚く切除することもできる。図３Ｂ〜図３Ｄにおいて(32)(33)(34)は切除部分である。
【００４９】
また、一つの面を複数の切削刃で切除することもできる。例えば、切除厚さを大きくする場合、鋳造材の移動方向に沿って２つの切削刃を配置して２段階で切削すれば、切削の負荷を低減し、切削刃の寿命を向上させることができる。また、第１の切削刃で一定厚さに面全体を切除した後、第２の切削刃で面の一部を深く切除することもできる。さらに、回転刃と固定刃を組み合わせることも任意である。
【００５０】
切除厚さは表面品質欠陥の厚さに応じて任意に設定すれば良い。表面に付着する異物を除去する場合は０．５〜３ｍｍ、偏析層を除去する場合は０．５〜７ｍｍが好ましい。
【００５１】
また、切除時に切削抵抗を低減するために適宜潤滑剤を用いても良い。潤滑剤の付与方法は滴下や噴霧等何ら限定されないが、多量の潤滑剤を使用すると鋳造材温度を過剰に低下させるおそれがあるため、必要最小限の潤滑剤を均一に付与できる点で潤滑剤を噴霧する方法を推奨できる。また、潤滑剤の種類は水性、油性を問わず使用できるが、切削刃先が高温になる場合にも水分蒸発時の気化熱により効率の良い冷却が可能である点で、エマルジョンタイプの潤滑油を推奨できる。
【００５２】
ところで、切除時の鋳造材温度が高い場合は、切削刃との摩擦熱により鋳造材表面が局所的に溶融することがある。これに対し、上述したように潤滑剤付与によって鋳造材温度を下げることが可能であるが、潤滑剤付与によっても十分に下げることができない場合は、切除の前段階で鋳造材を冷却することも好ましい。切除時の鋳造材温度は、〔材料の固相線温度×０．３〕〜〔材料の固相線温度×０．９５〕が好ましい。温度が低すぎると切削抵抗が大きくなって負荷が大きくなり、高すぎると切削時の摩擦熱によって溶融するおそれがあるためである。好ましい切除時の鋳造材温度は、〔材料の固相線温度×０．５〕〜〔材料の固相線温度×０．８〕である。鋳造材の冷却方法としては、冷却槽内で冷却水中を通過させる方法や冷却水を浴びせる方法等の水冷を例示できる。移動中の鋳造材の冷却であるから、いずれの場合も冷却水との接触時間や水量によって温度調節を行うことができる。例えば、連続鋳造部(10)と切除部(20)との間に水槽またはシャワー室を配置し、鋳造材（Ｓ１）がこれらを通過する時間や水温を調節し、あるいはシャワー室の場合は水量を調節することにより、鋳造材（Ｓ１）を切削に適した温度に冷却することができる。
【００５３】
前記連続鋳造部(10)の構成は何ら限定されないが、鋳造、表層部切除、圧延を連続して行うことを考慮すると、複数の回転モールド部材が鋳造空間を囲んで対向配置され、これらの回転モールド部材を鋳出し方向に駆動することによって鋳造を行うものであることが好ましい。また、本発明は表層部に存在する表面品質欠陥を圧延前に切除するものであるから、上述した指向性凝固によって鋳造された鋳造材のように、最終凝固部が表面近くに形成された鋳造材に適用した場合に顕著な効果を奏することができる。複数の回転モールド部材は、一方の回転モールド部材を冷却する一方で他方の回転モールド部材を加熱するといった指向性凝固による連続鋳造の実施に有利であり、本発明における連続鋳造部として推奨できる。回転モールド部材としては、図示例の鋳造ホイール(11)と連続ベルト(12)の他、一対の鋳造ロールを例示できる。
【００５４】
前記圧延部(50)の構成も何ら限定されず、例えば１組または複数組の圧延ロール(51)をを有する。図６は、３方向に圧延ロールを配置し、表層部を切除された鋳造材（Ｓ１）をは多段階で圧延して断面円形の連続圧延材（Ｓ２）を製作する圧延例を示している。なお、図１においては２方向のロールのみを図示している。また、圧延ロールは２方向や３方向に限定するものではなく、４方向以上のロールを組み合わせたものでもかまわない。
【００５５】
前記圧延部(50)においては、既に表層部の表面品質欠陥が切除された鋳造材（Ｓ１）に対して圧延が施されるため、連続圧延材（Ｓ２）へ表面品質欠陥の持ち越されることがなく、品質の良い連続圧延材（Ｓ２）が製造される。さらに、前記連続圧延材（Ｓ２）は切断部(60)に移動する。なお、表層部切除は鋳造材（Ｓ１）が移動する間に表層部切除が行われるうものであるから、切除工程挿入による製造時間延長が全くなく、鋳造材（Ｓ１）は遅滞なく圧延部(50)に送られる。
【００５６】
切断部(60)においては、連続的に圧延されてくる連続圧延材（Ｓ２）を所要の長さの定尺圧延材（Ｓ３）に切断する。しかし、鋳造速度に応じて圧延速度を調整したり、圧延時のロール滑りにより圧延材速度が変化することがあり、必ずしも連続圧延材（Ｓ２）の速度は一定ではないため、一定時間間隔で切断すると切断長がばらつくことがある。そのため、正確に所期する長さに切断するために、連続圧延材（Ｓ２）の実送り量を常時計測しながら切断タイミングを設定することが好ましい。測長手段は何ら限定されないが、連続圧延材（Ｓ２）にエンコーダー付ロールを接触させて送り量を測定する測長ロール(61)、あるいは非接触式のレーザー式測長装置を例示でき、正確に測長できる点で測長ロール(61)を推奨できる。
【００５７】
切断時の台車の走行速度は、切断前の圧延材速度と同じ速度とするのが好ましいが、圧延材速度＋／−１０％であれば問題なく切断でき、圧延材速度＋／−５％であればなお好ましい。連続圧延材（Ｓ２）の走行速度は上述した測長手段によって計測することができる。走行する連続圧延材（Ｓ２）を切断するには、例えば図５に示すように切断手段を台車に取付けて連続圧延材（Ｓ２）の移動に同期させて走行させれば良く、連続圧延材（Ｓ２）の走行速度を落とさず遅滞なく切断することができる。図示例では、連続圧延材（Ｓ２）を上下から拘束治具(62a)(62b)で挟むとともに下側拘束治具(62b)にローラを取り付けて走行可能とし、上側拘束治具(62a)に取り付けたシャー(63)を下降させることにより、せん断による切断を行うものである。また、連続圧延材（Ｓ２）を拘束することによって圧延材に曲がり等の不具合を生じさせることなく切断することができる。前記走行部の駆動方法は限定されず、エアシリンダや油圧シリンダ、電動モーターと歯車、電動モーターとボールねじ等を例示できる。これらの駆動装置は、上述した測長手段による測定結果（圧延材の走行速度）に基づいて走行速度が制御される。
【００５８】
鋳造工程に続いて、鋳造材（Ｓ１）の径を細くする圧延工程が部材を切断することなく連続的に実施されるので、その結果、連続圧延材（Ｓ２）の移動速度（切断時の被切断品の速度）は各種条件等により幅を有するが、鋳造材の移動速度よりも高速な状態、例えば５〜３００ｍ／ｍｉｎとなる。具体的には、直径１４００ｍｍの鋳造ホイール(11)を用いて２．０ｒ．ｐ．ｍの鋳造速度で断面積２２００ｍｍ2の鋳造材（Ｓ１）を鋳造する鋳造工程に続いて、直径１５ｍｍまで圧延した場合は、連続圧延材（Ｓ２）の速度が約１０９ｍ／ｍｉｎとなる。同様に、直径９．５ｍｍまで圧延した場合は、連続圧延材（Ｓ２）の速度は約２７３ｍ／ｍｉｎとなる。このような高速で走行する連続圧延材（Ｓ２）においても、測長手段による圧延材送りの実測に基づいた切断制御を行うことにより、切断長や切断面精度の安定化を図ることができる。
【００５９】
切断台車、切断タイミングの動作について制御の例を説明する。
【００６０】
(i)切断部(60)前に設置された移動検出器(64)（例えば移動量を検出する測長手段、測長器、測長ローラーなど）にて連続圧延材（Ｓ２）の移動量を計測する。移動検出器(64)もしくは制御装置(65)にて、検出した移動量より移動速度を算出する。移動検出器で移動速度を直接検出できるものを用いても良い。
【００６１】
(ii)移動検出器での計測結果と制御装置(65)上に予め設定した切断長さを基に、制御装置(65)が切断タイミングを設定する。
【００６２】
(iii)(ii)で設定した切断タイミングで切断するように、台車が走行開始し連続圧延材（Ｓ２）と同じ速度になるまで加速する。
【００６３】
(iv)設定された切断タイミングで連続圧延材（Ｓ２）をクランプし、切断する。
【００６４】
(v)切断終了とともに連続圧延材（Ｓ２）はアンクランプされ、その後台車は減速し、必要に応じてブレーキがかかる。
【００６５】
(vi)台車は次の切断のために初期位置へ戻るために、圧延材走行方向と逆方向に走行する。
【００６６】
(vii)(i)へ戻り繰り返す。
【００６７】
ここで、制御装置(65)に設定される切断タイミング、台車移動は以下(a)〜(f)のように設定処理される。
【００６８】
(a)台車の加速能力、加速カーブは予め調査しておき、そのデータは制御装置(65)に入力される。
【００６９】
(b)切断動作を実行する切断位置を設定する。
【００７０】
(c)(a)のデータと(b)から台車が切断位置まで移動するのに必要な時間が算出される。
【００７１】
(d)一方、連続圧延材（Ｓ２）の測長結果、速度演算（または計測）結果より、圧延材の切断箇所が、いつ切断位置に達するかを算出する。
【００７２】
(e)(d)で算出された切断時間に台車が切断位置に到達するようにタイミングを逆算して台車移動開始時刻を設定する。
【００７３】
(f)必要に応じて上記サイクルに合うように、(b)の切断位置、台車の待機位置を調整する。
【００７４】
また、以下(g)〜(h)のような切断台車への制御を実施しても良い。
【００７５】
(g)連続圧延材（Ｓ２）と同じ速度になっているか否かをモニターして台車の速度を制御する。例えば、台車に速度検出器を搭載して連続圧延材（Ｓ２）の速度を検出しモニターしてその相対速度がゼロとなるように台車速度を制御する。または、連続圧延材（Ｓ２）と台車を別々に速度を検出する検出器を配備し、それぞれの速度を検出、モニターしてその差がゼロになるように台車速度を制御する。
【００７６】
(h)このように速度が制御されている状態で切断開始の位置を以下の(h1)(h2)(h3)(h4)のようにトレースして見つけ出し、クランプして切断する。
【００７７】
(h1)移動検出器で切断長さに対応した切断箇所を検出した時点で、その時点から時間、連続圧延材（Ｓ２）の速度を計測開始して（例えば制御装置にタイマーを配備しておく）、その時間、速度から切断箇所の移動位置を演算してトレースする。
【００７８】
(h2)または、移動検出器で切断箇所を検出したら、マーキング装置で圧延材表面にマーキングし、一方切断台車にそのマークを検出する検出器を搭載して切断箇所の移動位置をモニターする。
【００７９】
(h3)一方、移動検出器で切断箇所を検出したら、台車の待機位置、加速能力を考慮して、台車をスタートさせて、移動している切断箇所に到達したときに台車と連続圧延材（Ｓ２）の速度が同じになるように台車は加速される。
【００８０】
(h4)速度が同じになって、切断箇所を捕まえた時点（切断タイミング）でクランプして、切断を開始する。
【００８１】
切断手段も限定されず、シャー等によるせん断による切断、鋸刃による切断等を例示できる。
【００８２】
これらの切断手段の材質は特に限定されないが、せん断刃としては、ハイス鋼や超硬材、あるいはこれらにＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の表面処理を施したものを推奨できる。これらの材質や表面処理は耐摩耗性に優れるとともに、被切断材が凝着しにくく、高寿命とすることができる。
【００８３】
鋸刃についても外径や材質を限定するものではないが、刃先部に超硬チップをろう付したチップソーを推奨できる。これらの鋸刃であれば刃先部が摩耗しにくい。また、ハイス鋼や超硬材、あるいはこれらにＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の表面処理を施したものを推奨できる。これらの材質や表面処理は耐摩耗性に優れるとともに、被切断材が凝着しにくく、高寿命とすることができる。また、鋸刃の外径も連続圧延材（Ｓ２）径に応じて適宜選定すれば良く、例えば直径１００ｍｍ以下の連続圧延材（Ｓ２）であれば直径２００〜６１０ｍｍのものを推奨できる。鋸刃の直径が小さくなると外周長が短くなって刃数が少なくなり、１つの刃の切削回数が多くなるために鋸刃の寿命が短くなる。逆に直径が大きくなると、鋸刃の剛性が低くなるために切断面精度が悪化する。また、鋸刃の回転数は、鋸刃の直径に応じて１０００〜３５００ｒ．ｐ．ｍを推奨できる。回転数が過度に高くなると、鋸刃自体が共振してしまい切断面精度が悪化するおそれがあり、回転数が過度に低くなると切断時間が長くなってしまうためである。
【００８４】
切断時の連続圧延材（Ｓ２）温度は特に限定されないが、常温〜３００℃が好ましく、特に１００℃〜３００℃が好ましい。高温になるほど切削抵抗が低下するが、１００℃以上であれば切断抵抗が顕著に低下して切断刃の寿命向上を図ることができる。また、３００℃以下であれば切断された圧延材（Ｓ３）の搬出の際に傷がつきにくい。このような温度調整は、圧延部(50)で使用する潤滑油、例えばエマルジョンタイプの潤滑油の供給量を調整したり、圧延後に冷却することによって実施することができる。圧延後の冷却方法としては、連続圧延材（Ｓ２）に水、油、圧延部で使用するようなエマルジョンタイプの潤滑油に浸漬したり浴びせたりする方法を例示できる。
【００８５】
切断された定尺圧延材（Ｓ３）は搬出装置により前記製造装置(1)から払い出しされるが、搬出方法は何ら限定されない。搬出方法として、切断した定尺圧延材（Ｓ３）をコンベア上に落下させて搬出したり、スロープ上に落下させて転がして搬出したりする方法を例示することができる。仕切付のコンベアを用いて定尺圧延材（Ｓ３）同士の接触を防ぎ、表面に傷がつかないようにすることも好ましい。また、切断部(60)直下に定尺圧延材（Ｓ３）を溜めておき、まとめて搬出することもできる。
【００８６】
また、連続圧延材（Ｓ２）の切断済品（定尺圧延材（Ｓ３））側に支持手段を設けることもできる。支持手段は、少なくとも切断時に高速で移動する被切断品と同期して安定して支持できるものであれば良く、例えば切断台車に支持クランプを設けたもの、または切断台車と支持クランプ台車が分離可能なように連結されているものなどを挙げることができる。支持手段は、切断後、場合によってはそのまま搬送移動した後、切断済品を解放して切断済品を次工程に受け渡す。次工程はコンベア、積載テーブル、多関節ロボットなどとすることができる。
【００８７】
上述したように、本発明の方法によれば、圧延に続いて切断されるために生産効率が良い。また、連続圧延材（Ｓ２）がコイルに巻かれることがないため、切断された定尺圧延材（Ｓ３）に巻きくせがつかずリール切り替え時の不具合の発生もない。また、連続圧延材（Ｓ２）の温度が低下しないうちに切断が行われるために切削抵抗が小さい。このため、切断刃の消耗や傷みが少なく切断刃寿命が向上する。さらに、鋳造材（Ｓ１）の段階で表面層を切除する工程を追加することにより、表面品質の良い鋳造圧延材を製造することができる。
【００８８】
なお、本発明の鋳造圧延材の製造方法は、連続鋳造後に圧延し切断を行うもの、あるいは連続鋳造後に表層部除去を行ってから圧延し切断を行うものとすることができる。本発明の金属材の製造装置は、連続鋳造部、圧延部および切断部からなる構成、あるいは連続鋳造部、切除部、圧延部および切断部からなる構成となる。従って、本発明の鋳造圧延材とは、切断された鋳造圧延材と、表層部が切除された鋳造材が圧延され、切断された鋳造圧延材と、それらに更に二次加工を加えた材料である。
【００８９】
本発明の鋳造圧延材の製造方法方法は、あらゆる金属に適用できるが、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または銅合金の連続鋳造に推奨でき、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造圧延材の製造に推奨できる。アルミニウムまたはアルミニウム合金として、純Ａｌ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系の各合金を例示できる。特に純アルミニウム系以外の合金は表面に偏析層が形成されやすいため、鋳造材に対して表層部切除工程を加えた本発明の適用による効果が大きい。
【００９０】
本発明の金属加工材は本発明にかかる所要長さに切断された鋳造圧延材に塑性加工または切削加工を施して製造したものであり、コイルに巻かれることがないため巻きくせのないものである。特に鋳造材の表層部切除が行われた鋳造圧延材は、表面品質欠陥の持ち越しがなく、品質が高い。塑性加工方法および切削加工方法は何ら限定されない。塑性加工方法として、圧延、押出、引き抜き、鍛造、曲げ、プレス等を例示でき、切削加工方法として、旋盤、フライス盤、ボール盤等による切削を例示できる。製品形状も限定されない。
【実施例】
【００９１】
図１に示す鋳造圧延材の製造装置(1)を用い、定尺に切断された鋳造圧延材の製造試験を行った。
〔実施例１〕
本実施例においては、図示された装置構成のうちの連続鋳造部(10)、圧延部(50)、切断部(60)を用いて、連続鋳造、圧延、切断を連続して行った。
【００９２】
鋳造材料（Ｍ）として、Ｓｉ：０．６質量％、Ｆｅ：０．２質量％、Ｃｕ：０．３２質量％、Ｍｇ：１．０質量％、Ｃｒ：０．２質量％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＪＩＳ  Ａ６０６１合金（固相線温度：５８２℃）を用いた。
【００９３】
連続鋳造部(10)において、鋳造ホイール(11)として、直径１４００ｍｍ、凹溝の断面形状が五角形（図２参照）、断面積が２２００ｍｍ2のものを使用し、前記鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却するとともに、連続ベルト(12)の外側からも冷却水を供給するものとした。そして、前記鋳造ホイール(11)を回転数：１．８ｒ．ｐ．ｍで駆動し、鋳造材（Ｓ１）を連続鋳造した。
【００９４】
次いで、圧延部(50)において鋳造材（Ｓ１）を直径１５ｍｍの連続丸棒（Ｓ２）に圧延した。このとき、連続丸棒（Ｓ２）の速度は９８ｍ／ｍｉｎとなった。
【００９５】
次工程の切断部(60)においては、図５に示すように連続丸棒（Ｓ２）を上下の拘束治具(62a)(62b)で拘束するとともに、上側拘束治具(62a)に図外のシリンダの先端に連結したシャー(63)を取り付けた。そして、拘束治具(62a)(62b)を連続丸棒（Ｓ２）と同じ速度で走行させながらシャー(63)を下降させ、長さ４ｍの定尺丸棒（Ｓ３）に切断した。
【００９６】
上述した切断時の連続丸棒（Ｓ２）温度は２００℃であり、冷間時よりも切削抵抗が小さいため、シャー寿命を２割程度向上させることができた。
〔実施例２〕
本実施例においては、図示された装置構成のうちの連続鋳造部(10)、切除部(20)、圧延部(50)、切断部(60)を用いて、連続鋳造、表層部切除、圧延、切断を連続して行った。
【００９７】
鋳造材料（Ｍ）として、Ｓｉ：１１．０質量％、Ｆｅ：０．２質量％、Ｃｕ：４．２質量％、Ｍｇ：０．６質量％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金（固相線温度：５１０℃）を用いた。
【００９８】
連続鋳造部(10)において、実施例１と同型の鋳造ホイール(11)を用い、１．５ｒ．ｐ．ｍで回転させた。また、鋳造ホイール(11)の内部に冷却水を供給して冷却する一方、連続ベルト(12)の外側をバーナー（図示なし）で加熱して溶湯（Ｍ）と接触する直前のベルト温度を５００℃となるように設定し、指向性凝固による連続鋳造を行った。この指向性凝固により、ベルト接触面に偏析層が形成されるとともに、最終凝固部がベルト側に寄った鋳造材（Ｓ１）となり、最終凝固部では引け巣のような鋳造欠陥が発生した。また、次工程の切除部(20)に導入される直前の鋳造材（Ｓ１）温度は４５０℃であった。
【００９９】
切除部(20)においては、図４Ｃに参照されるように、中央部に凸状刃を有する円筒型カッター(23)を用い、ソリブル油を噴霧しながら鋳造材（Ｓ１）のベルト接触面の切除を行った。切除は、図３Ｂに示すように、両端部で厚さ（Ｔ１）：１ｍｍ、中央部で厚さ（Ｔ２）：３ｍｍの表層部(32)を切除するものとした。また、切削の際には、鋳造材（Ｓ１）の非切除面を支持ロール(40)で支持し、さら円筒型カッター(23)の前後にも支持ロール(41)を配置して鋳造材（Ｓ１）を上下から支持した。また、前記支持ロール(40)(41)の軸部には冷却水を供給して鋳造材（Ｓ１）を冷却した。この切除により、ベルト接触面およびその近傍に形成された偏析層および最終凝固部は切除され、欠陥のない健全な鋳造材（Ｓ１）となった。
【０１００】
次いで、圧延部(50)において鋳造材（Ｓ１）を直径３０ｍｍの連続丸棒（Ｓ２）に圧延した。このとき、連続丸棒（Ｓ２）の速度は１９ｍ／ｍｉｎとなった。
【０１０１】
次工程の切断部(60)においては、実施例１と同型の拘束治具(62a)(62b)に丸鋸を取り付けて連続丸棒（Ｓ２）と同じ速度で走行させ、長さ４ｍの定尺丸棒（Ｓ３）に切断した。製造した定尺丸棒（Ｓ３）は、鋳造時に生じた偏析層や鋳造欠陥の無い健全なものであった。また、切断時の連続丸棒（Ｓ２）温度は２００℃であり、冷間時よりも切削抵抗が低減されて丸鋸の寿命が向上した。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、鋳造圧延と切断とを連続して行うものであり、切断された鋳造圧延材をそのまま利用する他、塑性加工や切削加工等の二次加工に供する金属鋳造圧延材の製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明にかかる鋳造圧延材の製造方法を実施する製造装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１の製造装置において、回転モールド部材の断面図である。
【図３Ａ】鋳造材と切除部分を示す断面図である。
【図３Ｂ】鋳造材と切除部分を示す断面図である。
【図３Ｃ】鋳造と切除部分を示す断面図である。
【図３Ｄ】鋳造と切除部分を示す断面図である。
【図４Ａ】切削刃の一例を模式的に示す側面図である
【図４Ｂ】切削刃の他の例を模式的に示す側面図である
【図４Ｃ】切削刃の他の例を模式的に示す正面である
【図４Ｄ】切削刃の他の例を模式的に示す側面図である
【図５】切断部の構成を示す模式図である。
【図６】連続鋳造材を圧延する過程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…鋳造圧延材の製造装置
10…連続鋳造部
11…鋳造ホイール（回転モールド部材）
12…連続ベルト（回転モールド部材、高温側回転モールド部材）
20…切除部
21,22,23,24…切削刃
31,32,33,347…切除部分
50…圧延部
60…切断部
61…測長ロール
63…シャー（切断手段）
Ｓ１…鋳造材
Ｓ２…連続圧延材（圧延材、連続丸棒）
Ｓ３…定尺圧延材（鋳造圧延材、定尺丸棒）
【図１】
2006198680.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2006198680.tif 000006
【図３Ｃ】
2006198680.tif 000007
【図３Ｄ】
2006198680.tif 000008
【図４Ａ】
2006198680.tif 000009
【図４Ｂ】
2006198680.tif 000010
【図４Ｃ】
2006198680.tif 000011
【図４Ｄ】
2006198680.tif 000012
【図５】
2006198680.tif 000013
【図６】
2006198680.tif 000014