(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンとホウ素の化合物を含むアルミニウム合金を溶解した溶湯を溶湯供給ノズルから鋳造圧延手段に供給し、前記鋳造圧延手段にて前記溶湯を鋳造圧延して鋳造板を形成する連続鋳造圧延装置において、
前記溶湯供給ノズル手前の、溶湯が流れる流路の底面に形成された凹部に攪拌手段を設け、該攪拌手段によって凹部近傍の溶湯を攪拌することにより、凹部の上部に生じる溶湯のよどみを防止することを特徴とするアルミニウムの連続鋳造圧延装置。
【請求項２】
前記溶湯が、Ａｌ-Ｔｉ-Ｂ合金を溶解して得られるアルミニウム溶湯である請求項１のアルミニウムの連続鋳造圧延装置。
【請求項３】
チタンとホウ素の化合物を含むアルミニウム合金を溶解した溶湯を溶湯供給ノズルから鋳造圧延手段に供給し、前記鋳造圧延手段にて前記溶湯を鋳造圧延して鋳造板を形成する連続鋳造圧延方法において、
前記溶湯供給ノズル手前の、溶湯が流れる流路の底面に形成された凹部に攪拌手段を設け、該攪拌手段によって凹部近傍の溶湯を攪拌することにより、凹部の上部に生じる溶湯のよどみを防止することを特徴とするアルミニウムの連続鋳造圧延方法。
【請求項４】
前記溶湯が、Ａｌ-Ｔｉ-Ｂ合金を溶解して得られるアルミニウム溶湯である請求項３のアルミニウムの連続鋳造圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造圧延装置に係り、特にアルミニウム合金を溶解した溶湯を連続鋳造圧延して鋳造板を形成する連続鋳造圧延装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造圧延装置は、感光性平版印刷版の平版印刷版用支持体の製造に用いられており、特開平８─４９０３４号公報や特開平８─７３９７４号公報に開示されるように、アルミニウム合金の溶湯を溶湯供給ノズルから一対の回転ロール間に供給して、一対の回転ロールの回転によって前記溶湯を鋳造圧延して鋳造板を形成する。
【０００３】
ところで、前記連続鋳造圧延装置では、アルミニウム合金の溶湯に含まれる、ＴｉＢ2 （不純物）のようなチタンとホウ素との化合物粒子が偏在して鋳造された板に圧延や焼純、あるいはそのいずれかを行って薄板に仕上げたとき、板の表面に断続的に筋状の故障が発生する問題がある。鋳造板の良否は感光性平版印刷版を製造する上で重要な要件であり、筋の発生を防止する必要がある。
【０００４】
このような筋の発生を防止する鋳造圧延装置は、特開平９−２９１３２９号公報、特開昭６０─２３０９４４号公報、特開平１０−５２７４０号公報、特開平９−２４５４１８号公報に開示され、また、本願出願人は、特願平９−２０３５５２号において、筋の発生を防止した連続鋳造圧延装置を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２９１３２９号公報の連続鋳造圧延装置は、結晶粒微細化材中のＴｉ粒子を１００μｍ以下にしたものの、長時間運転を行うと粗大ＴｉＢ2 が発生する確率が増すという欠点がある。
また、特開昭６０─２３０９４４号公報の装置では、溶湯をセラミックチューブフィルターに通過させてＴｉＢ2 の粒子を除去しているが、長時間運転を行うとセラミックチューブフィルタの隙間を粗大なＴｉＢ2 の粒子がすり抜ける確率が増加するため、根本的な解決にはならない。
【０００６】
更に、特開平１０−５２７４０号公報の装置は、前記特開昭６０─２３０９４４号公報の装置よりも改善がみられたが、やはり同様の不具合が生じた。
また、特開平９−２４５４１８号公報の装置は、結晶粒微細化材に振動を与えてＴｉＢ2 粒子の分散性を向上させているが、長時間運転を行うとＴｉＢ2 粒子起因の筋故障が発生するという欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、長時間運転してもＴｉとＢの化合物粒子に起因する筋の発生を防止することができる連続鋳造圧延装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、前記目的を達成するために、チタンとホウ素の化合物を含むアルミニウム合金を溶解した溶湯を溶湯供給ノズルから鋳造圧延手段に供給し、前記鋳造圧延手段にて前記溶湯を鋳造圧延して鋳造板を形成する連続鋳造圧延装置において、前記溶湯供給ノズル手前の、溶湯が流れる流路の底面に形成された凹部に攪拌手段を設け、該攪拌手段によって凹部近傍の溶湯を攪拌することにより、凹部の上部に生じる溶湯のよどみを防止することを特徴とする。
また、本発明は、前記溶湯が、Ａｌ-Ｔｉ-Ｂ合金を溶解して得られるアルミニウム溶湯であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、溶湯が流路に沿って溶湯供給ノズルまで流れる際に、溶湯に含まれるＴｉ、Ｂ（不純物）が凹部に沈降し、除去される。この凹部に係る発明は、本願出願人が特願平９−２０３５５２号において提案している。しかし、特願平９−２０３５５２号の装置は、不純物を沈降捕獲する効果はあるが、長時間鋳造を行ったときには、かえって筋故障が発生し易いという不具合があった。この原因は、凹部の上側に凹部に起因する流れのよどみができるためであり、底に沈降捕獲される以外に、よどみの部分に捕獲されるＴｉＢ2 等の不純物があることがシミュレーション実験によって判明した。そのよどみから不純物が放出されることや、特に溶湯の流れが変化したときに、よどみが乱れてよどみ中の不純物が多量に放出されることが判明した。
【００１０】
凹部を無くすことも考えられるが、実際のアルミニウム連続鋳造設備には、アルミニウム溶湯を流す流路中に、溶湯液面制御装置やフィルタ装置や脱ガス装置等が設置されることにより、構造的に凹部が生じることが多いため現実的ではない。
そこで、本発明は、前記凹部に攪拌手段を設け、攪拌手段によって凹部近傍の溶湯を攪拌することにより溶湯のよどみを防止した。これにより、凹部に起因する流れのよどみを解消することができるので、長時間運転してもＴｉとＢの化合物粒子に起因する筋の発生を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る連続鋳造圧延装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本実施の形態の連続鋳造圧延装置の全体構成を示す説明図である。同図に示すように、連続鋳造圧延装置１０は、主として溶解保持炉１２、樋１４、溶湯供給ノズル１６、一対の回転ローラ１８、１８、及びコイラー２０を備えている。
【００１２】
溶解保持炉１２には、アルミニウム合金のインゴットが溶解された溶湯２２が溜められている。また、前記溶解保持炉１２は、溶解保持炉傾動機２４を備え、この溶解保持炉傾動機２４の電動モーターを駆動することによって傾動される。これにより、溶解保持炉１２内に溜められた溶湯２２が樋１４に注入される。
溶湯２２が注入される樋１４の底面には、後述する凹部３０が形成されている。また、樋１４には樋１４内の液位を検出するレベル計３２が設けられ、このレベル計３２は、制御装置３４を介して溶解保持炉傾動機２４に接続されている。制御装置３４は、レベル計３２の検出液位に基づいて溶解保持炉傾動機２４を制御して樋１４内の液位を調整する。
【００１３】
溶湯供給ノズル１６は、前記樋１４の図中右端に設けられ、樋１４内の溶湯２２を図中右方向に吐出する。一対の回転ローラ１８、１８は、溶湯供給ノズル１６の先端部を挟んで図中上下方向に配設され、溶湯供給ノズル１６から吐出された溶湯２２をその回転によって凝固させながら圧延して鋳造板３６を形成すると共に、形成された鋳造板３６を挟持して搬送する。コイラー２０は、一対の回転ローラ１８、１８によって搬送される鋳造板３６を、切断機３８によって一定の長さに切断された後に巻き取る。
【００１４】
その際、長い時間鋳造を続けると、凹部３０の底に比重の大きい不純物が沈降するが、同時に、凹部３０の上部にできるよどみにＴｉＢ2 のような不純物が蓄積されやすくなるので、図２〜図４に示す攪拌装置でよどみの発生を防止する。図２の攪拌装置４０は、凹部３０にセラミック等の多孔質の材料４３から、アルゴンガス等のＡｌ溶湯と反応しないガスを細かい気泡４６にして放出することで凹部３０内の溶湯を攪拌する。
【００１５】
図３の攪拌装置４１は、耐熱性の攪拌具４４を用いて溶湯を機械的に攪拌する。攪拌具４４には、カーボンや耐熱セラミック、及び耐熱性のコーティングを施した材料等が使用できる。
図４の攪拌装置４５は、回転しながら微細なガスの気泡４６を放出することで溶湯を攪拌する。
【００１６】
本実施の形態では、図２〜図４に示した攪拌装置を例示したが、これに限られるものではなく、溶湯に悪影響を及ぼさずに溶湯を攪拌することができる攪拌装置であれば適用することができる。
図５は、冷間圧延機５０の構成を示す説明図である。冷間圧延機５０は、供給ローラ５２と巻取ローラ５４との間に設けられ、鋳造板３６を挟んで設けられた一対の小径ローラ５６、５６と、一対の小径ローラ５６、５６に転接された大径ローラ５８とから構成される。供給ローラ５２から巻取ローラ５４まで搬送される鋳造板３６は、一対の小径ローラ５６、５６の回転によって冷間圧延が行われる。
【００１７】
図６は、連続焼鈍装置６０の構成を示す説明図である。連続焼鈍装置６０は、供給ローラ６２と巻取ローラ６４との間に設けられ、供給ローラ６２から巻取ローラ６４まで搬送される鋳造板３６は、連続焼鈍装置６０を通過する際に熱処理が行われる。
図７は、バッチ焼鈍装置７０の構成を示す説明図である。バッチ焼鈍装置７０は、支持板７２とその図中上面に設けられた一対のストッパー７４、７４とを備えている。図１のコイラー２０に巻き取られた鋳造板３６は、支持板７２に載置されて熱処理が行われる。
【００１８】
図８は、矯正装置８０の構成を示す説明図である。矯正装置８０は、供給ローラ８２と巻取ローラ８４との間に設けられ、複数の矯正ローラ８６、８６…が鋳造板３６の搬送径路に沿って設けられる。供給ローラ６２から巻取ローラ６４まで搬送される鋳造板３６は、複数の矯正ローラ８６、８６…の回転によってその巻き癖が矯正される。同時にスリッタ８８で耳部を切断することができる。
【００１９】
次に、上記の如く構成された連続鋳造圧延装置の作用について説明する。
図１の溶解保持炉１２は、アルミニウム合金のインゴットが溶解された溶湯２２を保持する。
レベル計３２は樋１４内の液位を検出し、制御装置３４は該検出液位に基づいて溶解保持炉傾動機２４を制御して溶解保持炉１２を電動モーター駆動によって傾動して、溶解保持炉１２内の溶湯２２を樋１４に注入する。
【００２０】
樋１４内に注入された溶湯２２は図中右方向に流れて、溶湯供給ノズル１６から一対の回転ローラ１８、１８間に吐出される。
一対の回転ローラ１８、１８は、溶湯供給ノズル１６から吐出された溶湯をその回転によって凝固させながら圧延して鋳造板３６を形成する。この時、筋発生の原因となるＴｉＢ2 の粗大粒子が混入しないので、筋のない表面品質の高い鋳造板３６を得ることができる。
【００２１】
回転する一対の回転ローラ１８、１８は鋳造板３６を挟持搬送して、鋳造板３６は切断機３８によって一定の長さに切断された後コイラー２０に巻き取られる。
次に、コイラー２０に巻き取られた鋳造板３６に対して、図５に示す冷間圧延機５０によって冷間圧延を行い、図６に示す連続焼鈍装置６０又は図７に示すバッチ焼鈍装置７０によって熱処理を行う。冷間圧延と熱処理は、鋳造板３６の組織の均一化と平坦化のために行われ、必要に応じて何れか一方のみを行ってもよい。冷間圧延と熱処理を両方行う場合には０．５〜３ｍｍ厚に鋳造圧延された鋳造板３６を０．１〜０．５ｍｍ厚に仕上げる。熱処理を行わない場合には、冷間圧延のみで０．１〜０．５ｍｍ厚に仕上げる。熱処理に連続焼鈍装置６０を使用する場合には４００〜６００°で１〜６００秒行い、バッチ焼鈍装置７０を使用する場合には３００〜６００°で１〜１２時間行う。
【００２２】
次いで、図８に示す矯正装置８０で鋳造板３６の巻き癖を矯正する。その後、鋳造板３６の表面を機械的、或いは電気的、或いは化学的、或いは電気化学的、もしくはそれら２種以上を組み合わせて粗面化して、平版印刷版用支持体に仕上げる。
この平版印刷版用支持体に感光性塗膜を設け、画像露光し、現像して製版し、感光性平版印刷版が完成する。この感光性平版印刷版は、鋳造板３６の表面品質の向上に伴い、高品質に製造することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
図１に示す連続鋳造圧延装置１０を用いて、次のように鋳造板３６を連続鋳造圧延した。
まず、溶解保持炉１２でＦｅ：０．３重量％（以下同様）、Ｓｉ：０．０８％、Ｃｕ：０．０１３％、残りＡｌと不可避不純物となるように溶湯２２を調整し、７７５℃に維持した。溶解保持炉１２を傾けて、樋１４に溶湯２２を注ぎ、溶湯供給ノズル１６から一対の回転ローラ１８、１８間に吐出させ、回転ローラ１８、１８間で凝固・冷却しながら厚さ７．０ｍｍの鋳造板３６を連続鋳造圧延した。
【００２４】
この際、Ａｌ−Ｔｉ（５％）−Ｂ（１％）の合金ワイヤ２３を結晶微細化剤として樋１４の溶湯２２に供給し、溶湯２２中のＴｉ濃度が０．０２％になるように供給速度を設定して溶解させた。
その際、凹部３０に設置した攪拌装置４０（４１、４２）を作動させて３００Ｋｇの鋳造板３６を作成し、本発明の実施例−１（サンプル）とした。また、攪拌装置４０（４１、４２）を作動させずに３００Ｋｇの鋳造板３６を作成し、比較例─１（サンプル）とした。
【００２５】
次いで、各サンプルについて鋳造開始後５０Ｋｇの鋳造板、鋳造開始後３００Ｋｇの鋳造板を使用して図５に示した冷間圧延機５０で、２ｍｍまで圧延し、図７に示したバッチ式焼純装置７０で５５０度で１０時間保持し中間焼純処理を行った。そして、再度図５に示した冷間圧延機５０で、０．２４ｍｍまで圧延した。
【００２６】
次に、各サンプルをアルカリ溶液（Ａｌ3+１０％；ＮａＯＨ３０％）を用いて６０℃で３０秒間のアルカリエッチング処理と、１０％硫酸溶液でデスマット処理を行い、表面を観察した。その結果、本発明の実施例−１のサンプルは、筋の発生が無いことが確認できた。また、比較例−１のサンプルでは、鋳造開始後５０Ｋｇでは筋の発生はないものの、鋳造開始後３００Ｋｇでは筋が多発した。
【００２７】
なお、前記筋は、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザ、日本電子製ＪＸＡ─８８００Ｍ）で面分析を行い、Ｔｉ、Ｂが集中していることを確認した。
なお、本実施例のＡｌ合金はＪＩＳ１０００系材料、又はＪＩＳ３０００系材料であり、例えばＪＩＳ１０００系材料のＡｌ合金の成分は、Ｆｅ：０．０３〜０．８％、Ｓｉ：０．０２〜０．３％、Ｃｕ：０〜０．０５％、Ｔｉ：０．００５〜０．１％が好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の連続鋳造圧延装置によれば、流路の底面に形成された凹部に攪拌手段を設け、この攪拌装置で凹部近傍の溶湯を攪拌することにより、溶湯のよどみを防止したので、長時間運転してもＴｉとＢの化合物粒子に起因する筋の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の連続鋳造圧延装置の全体構成を示す説明図
【図２】図１の連続鋳造圧延装置に適用された第１の実施の形態に係る攪拌装置の拡大図
【図３】第２の実施の形態に係る攪拌装置の拡大図
【図４】第３の実施の形態に係る攪拌装置の拡大図
【図５】冷間圧延機の説明図
【図６】連続焼鈍装置の説明図
【図７】バッチ焼鈍装置の説明図
【図８】矯正装置の説明図
【符号の説明】
１０…連続鋳造圧延装置
１２…溶解保持炉
１４…樋
１６…溶湯供給ノズル
１８…回転ローラ
２２…溶湯
３０…凹部
３６…鋳造板
４０、４１、４２…攪拌装置
【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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