(57)【要約】【課題】合わせ材の上下皮材のクラッド率バラツキを少なくし、高精度のクラッド率を得ることができるコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法を提供することである。【解決手段】心材の両面に皮材を合わせて熱間圧延を行い、かつ縦ロールを使用して幅圧延する、アルミニウム合わせ材の製造方法であって、該縦ロールのロール面と一方のクラッド面とがなす角と、前記ロール面と他方のクラッド面とがなす角が略同一の角度である、コバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心材の両面に皮材を合わせて熱間圧延を行い、かつ縦ロールを使用して幅圧延する、アルミニウム合わせ材の製造方法であって、該縦ロールのロール面と一方のクラッド面とがなす角と、前記ロール面と他方のクラッド面とがなす角が略同一の角度であることを特徴とするコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法。
【請求項２】
前記心材の一方の面に合わされた皮材が、他方の面に合わされた皮材と変形抵抗が相違するものであって、縦ロールの使用厚を、変形抵抗の大きい方の皮材に対して該縦ロールによる圧下を高める厚さとしたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合わせ材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合わせ材の製造方法に関し、詳しくは合わせ材端部のコバ割れ防止およびクラッド率比の低下を抑制するために使用される熱間圧延機縦ロールの合わせ材端部の接触面をコントロールすることでアルミニウム合わせ材の上下皮材のクラッド率バラツキを少なくし高精度のクラッド率を得るための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にアルミニウム合金の合わせ材（クラッド材ともいう）などは軟質アルミニウム材（単に軟質材、あるいは犠牲材、ロウ材、または皮材ともいう）と硬質アルミニウム材（単に硬質材、あるいは母材、芯材、または心材ともいう）を熱間圧延にて圧着し製造されるが、圧着するまでに軟質材は優先的に変形し、圧延方向の長手前後端部のクラッド率は低下する。また、同様に幅方向でも幅方向端部は幅広がりが生じてクラッド率は低下する。このようにして圧着したクラッド材の有効クラッド率範囲外となる長手前後端部、幅端部は熱間圧延工程以降での切捨て除去が必要となる。
ここでクラッド率とは軟質材、硬質材を合わせた全厚に対する軟質材の厚さ比率（百分率）である。
これまでのクラッド率低下を防止するための手法としては、合わせ材圧延時における軟質材への幅方向冷却方法を示したクラッド率比の均一なアルミニウムクラッド材の製造方法（特許文献１参照）や、周知技術として硬質材よりも軟質材の幅を広くして合わせ圧着圧延する方法などが挙げられる。
【０００３】
このうち、特許文献１に記載の方法では、幅端部のクラッド率低下を防止するためには、軟質材と硬質材の変形抵抗の差を小さくするために高温で且つ変形抵抗差が大きい圧延初期パス（軟質材、硬質材の合計厚）から冷却が行われなければならないものと考えられる。しかし、その方法では軟質材と硬質材の間に冷却水（圧延油：クーラント）が混入しブローホール不具合発生の可能性が高くなってしまう。また、軟質材と硬質材の圧着後に冷却水を使用する方法とした場合でも圧着後〜１００ｍｍ間を１０パス以内で強圧下可能な構成・合金には有効かと思われるが、変形抵抗差が大きく強圧下できない、つまり圧下回数が多くなる構成・合金では冷却水の使用を抑えなければ材料温度・圧延性が低下し、冷却効果の大きい幅端部は耳割れ不具合が発生し易くなってしまう。
また、特許文献２に記載の高精度クラッド材の製造方法により、幅端部を溶接すれば幅方向端部のクラッド率低下を防止するのに有効であるが、通常の工程に加え、さらに溶接工程が追加されるために製造コストのアップにつながってしまう。  
また、硬質材よりも軟質材の幅を広くして合わせ圧着圧延する方法については、上記の方法と同様に幅端部の温度低下が大きく耳割れ不具合が発生し易くなってしまい実用的ではない。
このため、例えば、耳割れ（コバ割れ）防止と幅端部のクラッド率低下を防止する方法として熱間粗圧延機の縦ロール（以下、「エッジャーロール」ともいう）が用いられている。しかし、従来の方法では、図３に示すように材料（圧延板）を拘束させる目的で、エッジャーロール１１形状を上側が下側より広く、心材２、皮材３、４からなる材料の上部へ優先的に作用する構造としているため、材料下部のクラッド率は低く、上下にバラツキが生じるため、高精度のクラッド率範囲を要求される合わせ材には有効でないことがわかっている。
【特許文献１】特開平９−２５３７１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、合わせ材の上下皮材のクラッド率バラツキを少なくし、高精度のクラッド率を得ることができるコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、合わせ材の材端部のコバ割れ防止およびクラッド率比の低下を抑制するために使用される熱間圧延機のエジャロールのロール形状を合わせ材端部の接触面を均一にし、さらには、エジャロール使用厚さをコントロールすることで合わせ材の上下皮材（軟質材、犠牲材、ロウ材）のクラッド率バラツキを少なくし高精度のクラッド率を得ることができることを見出し、本発明をなすにいたった。
すなわち、本発明は、
（１）心材の両面に皮材を合わせて熱間圧延を行い、かつ縦ロールを使用して幅圧延する、アルミニウム合わせ材の製造方法であって、該縦ロールのロール面と一方のクラッド面とがなす角と、前記ロール面と他方のクラッド面とがなす角が略同一の角度であることを特徴とするコバ割れ防止性に優れたアルミニウム合わせ材の製造方法、および
（２）前記心材の一方の面に合わされた皮材が、他方の面に合わされた皮材と変形抵抗が相違するものであって、縦ロールの使用厚を、変形抵抗の大きい方の皮材に対して該縦ロールによる圧下を高める厚さとしたことを特徴とする（１）項記載のアルミニウム合わせ材の製方法
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、皮材の幅広がりを上下均等に抑制し、幅方向・上下共にクラッド比率バラツキが小さくなるため高精度のクラッド率範囲を要求されるアルミニウム合わせ材を対し幅歩留を落とすことなく製造可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のアルミニウム合わせ材の製造方法においては、熱間圧延時における合わせ材の板幅方向端部のコバ割れ防止を目的にエッジャーロールを使用するが、エッジャーロールのロール面が一方のクラッド面に接する角度と、前記ロール面が他方のクラッド面に接する角度とが略同一とし、エッジャーロールを使用する際に合わせ材の幅方向端部の軟質材上下面への応力が一定となり、得られるクラッド率が上下バラツキのないものとなる。
【０００８】
また、軟質材の上下の材質が異なり変形抵抗が大きく違う場合などはクラッド率分布が設計値に対して上下面で異なってしまう。上記の形状変更したエッジャーロールを用いてエッジャーロール使用厚をコントロールし変形抵抗の大きい面の圧下を高めることでクラッド率を制御することができる。
【０００９】
図９は、本発明におけるエッジャーロールのロール面とクラッド面がなす角を模式的な断面図より説明する説明図である。心材２、および皮材３，４からなる合わせ材の板幅方向端部において、エッジャーロール１のロール面６が皮材３のクラッド面と接する角をａ、ロール面６が皮材４のクラッド面と接する角をｂとすると、本発明においては、ａおよびｂの角度が略同一である。ａおよびｂの角度の差は、１．５°以下であることが好ましく、０．５°以下であることがさらに好ましい。ａおよびｂの角度θは特に限定されるものではないが、２．０〜６．０°が好ましく、３．０〜４．０°がさらに好ましい。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１１】
表１に示す組成の、厚さ２４０ｍｍのアルミニウム（以下適宜Ａｌと記す）合金心材（硬質材）を中心として厚さ３０ｍｍの皮材（軟質材）を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ１．０ｍｍの上下皮材が同合金の３層合わせ材を製造した。
この際、熱間圧延の厚さが１５０ｍｍとなった所で、エッジャーロール（縦ロール）を使用して心材の元幅である１０００ｍｍまで幅圧延した。
図１は、実施例１に用いたエッジャーロール形状およびアルミニウムあわせ板の断面図である。は図１に示すとおり、エッジャーロール１の使用厚で上面の皮材３および下面の皮材４の両面に均等に圧下が加わる形状とした。図１中、２は心材、５は合わせ材の幅方向端面を示す。
クラッド率の設計値は１０％、目標値は９．５％±１．０％とした。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
表１において、Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｚｎの各元素が示す数値の単位は質量％である。なお「−」は０．０１質量％未満を示す。また、合金番号はＪＩＳに規定されるアルミニウム合金（表中ではＡＡで表記）の番号を示す。
【００１４】
実施例１におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図を図２に示す。
なお、上面のクラッド率（図２中、◆で示す）は、（皮材３の厚さ（ｍｍ））／（皮材３の厚さ（ｍｍ）＋心材２の厚さ（ｍｍ））×１００の式により与えられる値（％）である。下面のクラッド率（図２中、■で示す）は、（皮材４の厚さ（ｍｍ））／（皮材４の厚さ（ｍｍ）＋心材２の厚さ（ｍｍ））×１００の式により与えられる値（％）である。また、無次元化した板幅とは、１−（クラッド率測定位置（端部からの距離ｍｍ）／クラッド率測定用サンプル全幅（ｍｍ））の式により与えられる値である。
【００１５】
比較例１
製造方法は実施例１と同様とし、エッジャーロール１１は図３に示すとおり上側により圧下が加わる従来形状のものを用いた。これは幅方向に圧下を加えた際に板を拘束することを目的として設計されている。なお、図１における符号と同じ符号は、図１におけるものと同じものを示す。
【００１６】
得られた合わせ材を実施例１と同様にしてクラッド率を測定した。比較例１におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図を図４に示す。図４中、◆は、上面のクラッド率を、■は、下面のクラッド率を、それぞれ示す。
また、図５に実施例１と比較例１の結果を比較して示した。図５は、実施例１および比較例１の上下（裏表面）クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。図５中、●は比較例１の上部クラッド率（％）−下部クラッド率（％）、▲は実施例１の上部クラッド率（％）−下部クラッド率（％）である。図５されるように、比較例１では幅端面部の皮材上側のクラッド率が下側と比べ最大１．０％あるのに対し、実施例１ではおよそ０．３％以下と上下のバラツキを大幅に低減できた。
【００１７】
比較例２
表２に示す組成の、厚さ２４０ｍｍのＡｌ合金心材を中心として厚さ３０ｍｍの皮材を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ
１．０ｍｍの上下皮材が異種合金の３層合わせ材を製造した。
この際、熱間圧延の厚さが１５０ｍｍとなった所でエッジャーロール（縦ロール）を使用して上皮を基準として心材の元幅である１０００ｍｍまで幅圧延した。
この際使用するエッジャーロールの形状は実施例１で示した図１のものとした。
得られた合わせ材を実施例１と同様にしてクラッド率を測定した。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
表２において、各元素が示す数値は質量％である。なお「−」は０．０１質量％未満を示す。また、合金番号は、各材料に相当するＪＩＳ規定のアルミニウム合金（表中ではＡＡで表記）の番号を示す。
【００２０】
実施例２
表２に示す組成の、厚さ２４０ｍｍのＡｌ合金心材を中心として厚さ３０ｍｍの皮材を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ
１．０ｍｍの上下皮材が異種合金の３層合わせ材を製造した。
この際、熱間圧延の厚さが２００ｍｍとなった所でエッジャーロール（縦ロール）１を使用して上皮の皮材３を基準として心材２の元幅である１０００ｍｍまで圧延した。
この際使用するエッジャーロールの形状は実施例１で示した図１のものとした。
得られた合わせ材を実施例１と同様にしてクラッド率を測定した。
【００２１】
図６に実施例２と比較例２の結果を比較して示した。図６は、実施例２および比較例２の上下（裏表面）クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。図６中、●は比較例２の上部クラッド率（％）−下部クラッド率（％）、▲は実施例２の上部クラッド率（％）−下部クラッド率（％）である。なお、上記実施例２および比較例２は、請求項２の発明に係る実施例および比較例である。
図６に示されるように、比較例２によると１０００系合金は圧着性が悪いために目標値のクラッド率に対し上面が低く、幅端部方向に従いその差は大きくなってゆく。これは目標値に近づけるために設計値の厚みを厚くしても幅端面のクラッド率低下は抑えられないことを意味する。これに対し実施例２では、板厚が比較例２に５０ｍｍ厚い時点で、エッジャーロールにより幅圧延することにより、圧着性の悪い１０００系合金からなる皮材のクラッド面に優先的にエッジャーロールを使用し、圧下を高めることで、クラッド率を４０００系合金からなる皮材と同様の低下に抑えることが可能となった。このように、設計厚、すなわちエッジャーロールの使用厚を変更することで、幅中央部を目標クラッド率に近づけることができ公差を狭めることができた。
【００２２】
比較例３
表２に示す組成の、厚さ２４０ｍｍのＡｌ合金心材を中心として厚さ３０ｍｍの皮材を上下面に重ね合わせし、熱間圧延を行って両者を圧着させた後、冷間圧延を行って厚さ
１．０ｍｍの上下皮材が異種合金の３層合わせ材をエッジャーロール不使用で製造した。
得られた合わせ材を実施例１と同様にしてクラッド率を測定した。
【００２３】
比較例３におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図を図７に示す。図７中、◆は、上面のクラッド率を、■は、下面のクラッド率を、それぞれ示す。
比較例３ではエッジャーエジャロールを使用していないため、幅端部方向の皮伸び量は多く、クラッド率分布も幅端部方向に従い低下は顕著となる。
【００２４】
比較例４
比較例３の熱間圧延の厚さが１５０ｍｍとなった所でエッジャーロール（縦ロール）を使用して上皮を基準として心材の元幅より３０ミリ狭い９７０ｍｍ幅まで圧延した。
この際使用するエッジャーロールの形状は比較例１で示した図３のものとした。
得られた合わせ材の上面について、実施例１と同様にクラッド率を測定した。
【００２５】
比較例４におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図（■）を図８に示す。なお、比較の意味で、幅１０００ｍｍである実施例１の上面のクラッド率を◆で示した。
図８に示されるように、皮材の幅広がり分をエッジャーロールにより元幅まで圧延した場合の幅方向への影響長さは、元幅を基準とするとおよそ１０％（材質により異なる）であり、更に圧下を加えて元幅よりも狭くすると影響長さは１５％程度におよび、クラッド率低下は抑えられるものの目標値を上回る部分が存在し局部的にバラツキが大きくなる。
【００２６】
（まとめ）
上記実施例１〜２、比較例１〜４に示されるように、耳割れ防止に有効であるエッジャーロールを使用すれば幅方向端部のクラッド率の低下を防止することが可能である。さらに、エッジャーロール形状を材料上下部に均等に当たる構造とし、皮材の変形抵抗に応じて使用厚、圧下量をコントロールすることにより幅方向上下のクラッド率バラツキの小さい高精度クラッド材を得ることが可能となる。
【００２７】
また、本発明に用いられるエッジャーロール形状は、図１に示す形状に限定されるものではなく、材料端面の表裏面に均一に圧下がかけることのできる形状であれば良い。例えば、図１０〜１２の断面図で示される形状のエッジャーロールが挙げられる。図１０〜１２に示す符号は、図１に示す符号のものを示す。図１０では、エッジャーロール１が上下２つの部材からなるものである。図１１では、エッジャーロールの中央部のロール面に、合わせ材の横端部と平行な部分が存在するものである。図１２では、エッジャーロール１が上下２つの部材からなり、その回転軸が、板の厚さ方向に対して傾斜した角度となっているものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図２】実施例１におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図３】比較例１におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図４】比較例１におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図５】実施例１および比較例１の上下（裏表面）クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図６】実施例２および比較例２の上下（裏表面）クラッド率の差と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図７】比較例３におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図である。
【図８】比較例４におけるクラッド率と無次元化した板幅の関係を示す分布図。
【図９】本発明におけるエッジャーロールのロール面がクラッド面に接する角度の説明図である。
【図１０】本発明の一実施態様におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図１１】本発明の別の実施態様におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施態様におけるエッジャーロールおよび合わせ材の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    エッジャーロール（縦ロール）
２    心材
３    皮材
４    皮材
５    端面
６    ロール面
１１  エッジャーロール（縦ロール）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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