(57)【要約】【課題】生産性の向上を図ることができるアルミニウム合金材の製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム合金鋳塊（アルミニウム合金材）の製造方法は、２５℃における熱伝導率が０．１０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上の耐熱材からなるダミー部材２５の先端部２５１を第１ロール２１及び第２ロール２２に対して線接触するように配置し、溶湯供給領域３０において、最小間隔位置Ｐ１よりも鋳造方向Ｘ側に、第１ロール２１と第２ロール２２とダミー部材２５の先端部２５１とにより囲まれた湯溜領域３２を形成し、最小間隔位置Ｐ１よりも鋳造方向Ｘ側とは反対側に、第１ロール２１と第２ロール２２とチップ２４とにより囲まれた圧延領域３１を形成する。湯溜領域３２において、最小間隔位置Ｐ１からダミー部材２５の先端部２５１までの距離ｈと第１ロール２１の外径Ｒ１とロールギャップｔとが０＜ｈ＜Ｒ１×ｔ／５０の関係式を満たす状態で鋳造を開始する。【選択図】図３
2017177143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を設けて対向配置された第１ロール及び第２ロールを用いて、アルミニウム合金材を連続的に鋳造するアルミニウム合金材の製造方法であって、
前記第１ロールの外径Ｒ１と前記第２ロールの外径Ｒ２とがＲ１≦Ｒ２の関係を満たし、
２５℃における熱伝導率が０．１０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上の耐熱材からなるダミー部材を、該ダミー部材の先端部が前記第１ロール及び前記第２ロールに対して幅方向に沿って線接触するように配置し、
前記第１ロールと前記第２ロールとの間に形成され、アルミニウム合金からなる溶湯を供給する溶湯供給領域において、前記第１ロールと前記第２ロールとの最小間隔位置よりも鋳造方向側に、前記第１ロールと前記第２ロールと前記ダミー部材の前記先端部とにより囲まれた湯溜領域を形成し、かつ、前記最小間隔位置よりも前記鋳造方向側とは反対側に、前記第１ロールと前記第２ロールと前記溶湯を供給するための溶湯供給部とにより囲まれた圧延領域を形成し、
前記湯溜領域において、前記鋳造方向における前記最小間隔位置から前記ダミー部材の前記先端部までの距離ｈと、前記第１ロールの外径Ｒ１と、前記第１ロールと前記第２ロールとの最小間隔であるロールギャップｔとが０＜ｈ＜Ｒ１×ｔ／５０の関係式を満たす状態で、前記溶湯を前記溶湯供給領域に供給して前記アルミニウム合金材の鋳造を開始する、アルミニウム合金材の製造方法。
【請求項２】
前記アルミニウム合金材の鋳造開始時に、前記ダミー部材の前記先端部の表面温度を前記第１ロール及び前記第２ロールの表面温度よりも低くする、請求項１に記載のアルミニウム合金材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム合金材の製造方法として、一対のロールを用いた双ロール式連続鋳造法が知られている。双ロール式連続鋳造法では、例えば、水冷可能な一対のロール間へ溶湯を供給する事前準備として、一対のロールの鋳造方向側に溶湯が漏れないように、一対のロール間にダミー部材を配置する。そして、一対のロールを定常状態よりも低速で回転させた状態で、一対のロール間への溶湯の供給を開始する（いわゆるハードスタート）。ここで、定常状態とは、要求される製品の品質、特性等を確保した上で、生産性が高く、製造条件が安定した状態を示す。
【０００３】
溶湯を一対のロール間に供給すると、溶湯が一対のロールによって冷却され、溶湯の凝固が開始される。一対のロール間に供給された溶湯の凝固が完了すると、一対のロールの回転に合わせてアルミニウム合金材（鋳造板）が一対のロールの鋳造方向側（溶湯供給側とは反対側）に現れる。その後、溶湯の供給を継続し、供給する溶湯の温度を低下させたり、一対のロールの周速度（回転速度）を高速化させたりして、製造条件を最適な範囲に徐々に合わせて行き、定常状態に移行する。これにより、アルミニウム合金材を連続的に鋳造する。
【０００４】
ところで、一対のロール間に供給され、一対のロールによって急激に冷却される溶湯は、一対のロールとの接触が均一でない場合がある。この場合、一対のロールの幅方向において、溶湯の凝固部と未凝固部とが生じる。溶湯の凝固部は、一対のロールの回転によって一対のロール間から排出されると同時にダミー部材を押し出す。このとき、一対のロール間からダミー部材が押し出されることにより、一対のロールとダミー部材との間に隙間が形成され、溶湯の未凝固部から溶湯の漏れ（いわゆる湯漏れ）が生じ、生産性の低下を招いてしまう。
【０００５】
また、溶湯から一対のロールへの抜熱が大きすぎると、一対のロールによる溶湯の最適な冷却がなされず、一対のロール間に供給された溶湯がすぐに凝固してしまう。そのため、連続鋳造が困難となり、生産性の低下を招いてしまう。一方で、溶湯がロールを構成する素材に直接接触すると、凝固した溶湯の固着（いわゆる焼き付き）が生じる。そのため、連続鋳造が困難となり、生産性の低下を招いてしまう。
【０００６】
このようなことから、アルミニウム合金材の生産性の向上を図るため、溶湯に接触するダミー部材の先端形状、材質、ダミー部材とロールギャップ（一対のロール間の最小間隔）との位置関係等について検討がなされている。例えば、特許文献１には、先端部の厚みに勾配を付けたダミー部材を用いる方法が開示されている。また、特許文献２には、鋳片を連結する側の端部に薄板状の補強材を湯溜り内に延在するように接合したダミー部材を用いる方法が開示されている。また、特許文献３には、先端部に高融点材料の線材又は帯材を取り付けたダミー部材を用いる方法が開示されている。また、特許文献４には、一対のロールの両円周面と面接触する曲面部を有するダミー部材を用いる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７６０００号公報
【特許文献２】特開平４−３５６３３３号公報
【特許文献３】特開昭６３−２２４８４７号公報
【特許文献４】特開平５−９６３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に開示された方法では、ダミー部材を部分的に溶解して供給される溶湯と混合させながら再度凝固させることが目的であるため、一対のロールの周速度、溶湯供給量、溶湯温度等の鋳造開始条件の精密な制御が必要となる。また、特許文献３に開示された方法では、一対のロールの回転を停止した状態で、ダミー部材の先端部に高融点材料の線材又は帯材を取り付けるため、上述したハードスタートには適さない。
【０００９】
また、特許文献４に開示された方法では、ダミー部材の材料として軟質な耐火物、耐熱性ウール等を用いるため、一対のロール間に供給された溶湯において、一対のロールからの抜熱と比較して、ダミー部材からの抜熱が遅れる。ダミー部材からの抜熱が遅れると、部分的に凝固したアルミニウム合金材は、一対のロールの回転によって一対のロール間から排出されると同時にダミー部材を押し出す。このとき、一対のロール間を通過したアルミニウム合金材の先端部において、ダミー部材からの抜熱が遅れた部分においては、未凝固部が残存している。この状態で、一対のロール間からダミー部材が押し出されることにより、一対のロールとダミー部材との間に隙間が形成され、溶湯の未凝固部から溶湯の漏れ（いわゆる湯漏れ）が生じる。また、凝固したアルミニウム合金材の先端部が圧延加工を受けるため、アルミニウム合金材の先端部に割れが生じ、その割れを起点に湯漏れが生じる。
【００１０】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、生産性の向上を図ることができるアルミニウム合金材の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一の態様は、所定の間隔を設けて対向配置された第１ロール及び第２ロールを用いて、アルミニウム合金材を連続的に鋳造するアルミニウム合金材の製造方法であって、第１ロールの外径Ｒ１と第２ロールの外径Ｒ２とがＲ１≦Ｒ２の関係を満たし、２５℃における熱伝導率が０．１０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上の耐熱材からなるダミー部材を、ダミー部材の先端部が第１ロール及び第２ロールに対して幅方向に沿って線接触するように配置する。第１ロールと第２ロールとの間に形成され、アルミニウム合金からなる溶湯を供給する溶湯供給領域において、第１ロールと第２ロールとの最小間隔位置よりも鋳造方向側に、第１ロールと第２ロールとダミー部材の先端部とにより囲まれた湯溜領域を形成し、かつ、最小間隔位置よりも鋳造方向側とは反対側に、第１ロールと第２ロールと溶湯を供給するための溶湯供給部とにより囲まれた圧延領域を形成する。湯溜領域において、鋳造方向における最小間隔位置からダミー部材の先端部までの距離ｈと、第１ロールの外径Ｒ１と、第１ロールと第２ロールとの最小間隔であるロールギャップｔとが０＜ｈ＜Ｒ１×ｔ／５０の関係式を満たす状態で、溶湯を溶湯供給領域に供給してアルミニウム合金材の鋳造を開始する。
【００１２】
上記アルミニウム合金材の製造方法では、溶湯供給領域において、上記最小間隔位置よりも鋳造方向側に、第１ロールと第２ロールとダミー部材の先端部とにより囲まれた湯溜領域を形成し、かつ、上記最小間隔位置よりも鋳造方向側とは反対側に、第１ロールと第２ロールと溶湯供給部とにより囲まれた圧延領域を形成する。そのため、鋳造開始時に、圧延領域に加えて、上記最小間隔位置よりも鋳造方向側の湯溜領域、すなわち第１ロール及び第２ロールによって圧延加工されない非圧延領域にも溶湯が供給される。
【００１３】
これにより、鋳造するアルミニウム合金材の先端部、つまりダミー部材の先端部との接触部分に、圧延加工を受けていない非圧延部を形成することができる。そして、鋳造するアルミニウム合金材の先端部に非圧延部を形成することにより、溶湯供給領域における上記最小間隔位置よりも鋳造方向側とは反対側の領域、すなわち第１ロール及び第２ロールによって圧延加工される圧延領域に発生する歪を抑制できる。よって、鋳造されたアルミニウム合金材の割れ、それに伴う湯漏れの発生を抑制でき、生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
また、上記アルミニウム合金材の製造方法では、湯溜領域において、鋳造方向における上記最小間隔位置からダミー部材の先端部までの距離ｈを上記特定の範囲（０＜ｈ＜Ｒ１×ｔ／５０）とし、溶湯に接触するダミー部材を熱伝導率の高い耐熱材により構成している。そのため、湯溜領域に供給された溶湯は、ダミー部材の先端部に接触した部分から凝固し始め、次いで、第１ロール及び第２ロールからの抜熱によって凝固する。
【００１５】
これにより、湯溜領域に供給された溶湯は、ダミー部材側（鋳造方向側）から上記最小間隔位置に向かって（鋳造方向とは反対側に向かって）順次凝固し、溶湯の部分的な凝固が抑制される。よって、鋳造開始時における湯漏れの発生を抑制し、アルミニウム合金材の鋳造開始を良好に行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
【００１６】
上記アルミニウム合金材の製造方法において、アルミニウム合金材の鋳造開始時に、ダミー部材の先端部の表面温度を第１ロール及び第２ロールの表面温度よりも低くしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】双ロール式連続鋳造装置の構成を示す説明図である。
【図２】ダミー部材を第１ロール及び第２ロールに対して線接触するように配置した状態を示す説明図である。
【図３】溶湯供給領域を示す説明図である。
【図４】図４（Ａ）は鋳造開始前の状態を示す説明図であり、図４（Ｂ）は溶湯を供給して鋳造を開始した状態を示す説明図であり、図４（Ｃ）はダミー部材が鋳造されたアルミニウム合金鋳塊によって押し出された状態を示す説明図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）はダミー部材の形状例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００１９】
＜アルミニウム合金材の製造方法＞
上記アルミニウム合金材の製造方法は、所定の間隔を設けて対向配置された第１ロール及び第２ロールを用いて、アルミニウム合金材を連続的に鋳造する。すなわち、第１ロールと第２ロールとの間にアルミニウム合金からなる溶湯を供給し、第１ロール及び第２ロールを回転させながらアルミニウム合金材を連続的に鋳造する、いわゆる双ロール式連続鋳造法に用いられる。また、アルミニウム合金の合金系は特に限定されず、各種のアルミニウム合金を用いることができる。
【００２０】
＜第１ロールの外径Ｒ１及び第２ロールの外径Ｒ２＞
上記アルミニウム合金材の製造方法では、上述したとおり、第１ロールの外径Ｒ１と第２ロールの外径Ｒ２とがＲ１≦Ｒ２の関係を満たす。したがって、第１ロール及び第２ロールの外径が異なる場合には、外径が小さい方が第１ロールである。
【００２１】
双ロール式連続鋳造法では、基本的に外径が同じ第１ロール及び第２ロールを用いるが、第１ロール及び第２ロールの一方に過度な損傷が生じた場合に施されるメンテナンス、つまり表面切削・研磨や、冷却条件等によって鋳造するアルミニウム合金材の凝固組織を部分的かつ意図的に制御する場合等には、外径が異なる第１ロール及び第２ロールを用いる場合がある。この場合には、後述するように、圧延領域と湯溜領域との熱移動現象に際して、より支配的である、第１ロール及び第２ロールの外径のうち小さい方の外径（第１ロールの外径Ｒ１）を基準としてダミー部材の位置を決定する。一般的な双ロール式連続鋳造法であれば、第１ロール及び第２ロールの外径が異なる場合、外径比としては５：６程度である。
【００２２】
＜ダミー部材の材質＞
強度、熱伝導率、耐食性等の観点から、双ロール式連続鋳造法に用いられる第１ロール及び第２ロールの材質としては、クロムモリブデン鋼等を用いるのが一般的であり、熱伝導率は、例えば０．０３〜０．０４ｋＷ／（ｍ・Ｋ）である。溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量に対して、溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量を大きくするためには、第１ロール及び第２ロールよりも熱伝導率の高い材質をダミー部材の材質として用いる必要がある。したがって、第１ロール及び第２ロールに接触するダミー部材は、２５℃における熱伝導率が０．１０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上の耐熱材により構成する。ダミー部材を構成する耐熱材としては、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、タングステン、これらの合金等を用いることができる。
【００２３】
ダミー部材を構成する耐熱材の２５℃における熱伝導率が０．１０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）未満の場合には、溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量に対して、溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量が小さくなり、湯溜領域においてダミー部材の先端部からの抜熱が遅れる一方、第１ロール及び第２ロールからの抜熱が優先される。そのため、相対的に湯溜領域において溶湯におけるダミー部材の先端部との接触部分の凝固が遅れる。また、湯溜領域において溶湯の凝固が完了する前に、圧延領域で溶湯の部分的な凝固が開始される。このような状況で鋳造を開始すると湯漏れが発生する。
【００２４】
＜ダミー部材の配置と鋳造開始条件＞
上記アルミニウム合金材の製造方法では、上述したとおり、ダミー部材の先端部を第１ロール及び第２ロールに対して幅方向に沿って線接触するように配置し、溶湯供給領域において、上記最小間隔位置よりも鋳造方向側に湯溜領域を形成し、かつ、上記最小間隔位置よりも鋳造方向側とは反対側に圧延領域を形成する。そして、湯溜領域において、上記距離ｈと上記外径Ｒ１と上記ロールギャップｔとが０＜ｈ＜Ｒ×ｔ／５０の関係式を満たす状態で、溶湯を溶湯供給領域に供給してアルミニウム合金材の鋳造を開始する。
【００２５】
すなわち、双ロール式連続鋳造法では、鋳造初期において、第１ロールと第２ロールとの間における溶湯の凝固が安定しておらず、また部分的に未凝固部が存在する。そのため、第１ロール及び第２ロールからの圧延加工を受けることにより、割れが発生しやすい。割れが一旦発生すると、鋳造開始後も割れの発生は継続するため、凝固条件が安定し、良好なアルミニウム合金材を鋳造できるまでに長時間を要する。しかしながら、溶湯供給領域において、上記最小間隔位置よりも鋳造方向側に湯溜領域を形成することにより、圧延領域における溶湯充填率を高めることができ、また、第１ロール及び第２ロールによって圧延加工を受けない湯溜領域において、先に凝固塊が形成されることにより、第１ロール及び第２ロールからの圧延加工を受けた圧延領域の凝固塊に発生する歪を抑制する拘束端として作用し、鋳造されたアルミニウム合金材に割れが発生しにくい。
【００２６】
また、溶湯供給領域に供給された溶湯は、第１ロールと第２ロールとの間を通過する。このとき、第１ロール及び第２ロールによって抜熱されながら溶湯が供給されるため、溶湯温度が低下する。つまり、ダミー部材の先端部に接触する溶湯はすでにその温度がある程度低下している。この状態において、熱伝導率の高いダミー部材の先端部に溶湯を接触させることで、接触した溶湯はダミー部材の先端部からさらに抜熱され、湯溜領域において良好に、つまりダミー部材の先端部との接触部分から凝固が始まる。これにより、鋳造開始時における湯漏れの発生を抑制しながら、アルミニウム合金材の鋳造開始を良好に行うことができる。
【００２７】
また、上記アルミニウム合金材の製造方法では、湯溜領域と圧延領域とを含む溶湯供給領域に供給された溶湯に対して、圧延領域における溶湯の凝固が完了する前に、湯溜領域における溶湯の凝固をダミー部材の先端部から順に進行させる。よって、湯溜領域に供給される溶湯量が、圧延領域に供給される溶湯量と同じ又はそれよりも小さいことが理想的である。つまり、通常、第１ロールの外径Ｒ１及び第２ロールの外径Ｒ２に対する上記ロールギャップｔは十分に小さいため、鋳造するアルミニウム合金材の幅を幅ｗ、圧延領域において、鋳造方向における上記最小間隔位置から溶湯供給部までの最短距離を距離ｓとした場合、湯溜領域と圧延領域との容積（充填される溶湯の体積）は、近似的にｔ×ｈ×ｗ≦ｔ×ｓ×ｗの関係を満たすことが好ましい。
【００２８】
ここで、双ロール式連続鋳造法においては、生産効率を最大にする方法として、上記外径Ｒ１及び上記ロールギャップｔに比例するように、上記距離ｓを設定する方法が一般的に用いられる。ただし、圧延領域における上記距離ｓは、上記外径Ｒ１及び上記ロールギャップｔにのみ依存するものではなく、製造する合金種によって適宜選択され、例えば、Ｒ１×ｔ／１５０〜Ｒ１×ｔ／５０とすることができる。
【００２９】
上記距離ｈが０以下である場合、すなわち湯溜領域を形成しない場合には、鋳造するアルミニウム合金材の先端部に、圧延加工を受けていない非圧延部（拘束端）を形成することができないため、第１ロール及び第２ロールによって圧延加工を受けた圧延領域の凝固塊に残留応力が蓄積し、その蓄積した残留応力に湯溜領域の凝固塊が耐えられずに割れが発生する。割れに対する拘束端として十分な機能を発揮させるためには、湯溜領域における上記距離ｈをｔ／２以上とすることが好ましい。
【００３０】
上記距離ｈがＲ１×ｔ／５０を超える場合、すなわち上記最小間隔位置からダミー部材の先端部までの距離が遠すぎる場合には、湯溜領域に供給される溶湯量が多くなりすぎ、湯溜領域の溶湯において、ダミー部材の先端部との接触部分からの凝固が良好に進行せず、湯漏れが生じる。
【００３１】
また、上記距離ｈは、上記距離ｓ以下であることが好ましい。例えば、ダミー部材の先端部の先端面が鋳造方向に直交する平坦面である場合、ｈ≦ｓとすることにより、圧延領域における抜熱量に対して湯溜領域における抜熱量を同等に又は大きくできる。その結果、湯溜領域から溶湯の凝固が進行し、理想的な凝固形態を実現できる。また、ダミー部材の先端部の先端面が平坦面でない場合でも、鋳造方向に沿った断面において、湯溜領域の断面積を圧延領域の断面積以下とすることにより、圧延領域における抜熱量に対して湯溜領域における抜熱量を同等に又は大きくできる。その結果、湯溜領域から溶湯の凝固が進行し、理想的な凝固形態を実現できる。
【００３２】
＜ダミー部材の先端部の表面温度＞
ダミー部材の先端部の表面温度が低いほど、湯溜領域における溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量が大きくなる。一方、ダミー部材の先端部の表面温度が第１ロール及び第２ロールの表面温度よりも高いと、溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量に対して、溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量が小さくなり、湯溜領域において良好に溶湯の凝固が進まないおそれがある。
【００３３】
したがって、上記アルミニウム合金材の製造方法では、アルミニウム合金材の鋳造開始時に、ダミー部材の先端部の表面温度を第１ロール及び第２ロールの表面温度よりも低くすることが好ましい。この場合には、溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量に対して、溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量を大きくすることができ、湯溜領域において溶湯の凝固を良好に進めることができる。なお、作業性の観点から、ダミー部材の先端部の表面温度と第１ロール及び第２ロールの表面温度との差を５℃未満とすることが好ましい。
【００３４】
＜ダミー部材の形状＞
ダミー部材の形状は、何ら限定されるものではない。ダミー部材の形状は、ダミー部材の先端部が第１ロール及び第２ロールに対して幅方向に沿って線接触し、湯溜領域において、上記距離ｈと上記外径Ｒ１と上記ロールギャップｔとが０＜ｈ＜Ｒ１×ｔ／５０の関係式を満たすことができれば、種々変更可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例を比較例と対比しながら説明し、本発明の効果を実証する。以下に示す実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００３６】
ここでは、一対のロールを備えた横型の双ロール式連続鋳造装置を用いて、表１に示す製造条件で、所定の厚さ、幅３００ｍｍの板状のアルミニウム合金鋳塊（アルミニウム合金材）を水平方向に連続的に鋳造し、各試料（実施例１〜１８、比較例１〜７）について評価を行った。なお、アルミニウム合金としては、３０００系アルミニウム合金の１つである３００３合金を用いた。
【００３７】
＜双ロール式連続鋳造装置の構成＞
図１に示すように、双ロール式連続鋳造装置２は、アルミニウム合金鋳塊１を鋳造するための第１ロール２１及び第２ロール２２を備えている。第１ロール２１及び第２ロール２２は、円柱状に形成されている。第１ロール２１の外径Ｒ１及び第２ロール２２の外径Ｒ２は共に同じ大きさであり（Ｒ１＝Ｒ２）、表１に示すとおりである（表１の「ロール径」を参照）。第１ロール２１及び第２ロール２２は、所定の間隔を設けて対向配置されている。
【００３８】
第１ロール２１の内部及び第２ロールの内部には、それぞれ冷却水を流通させる流路（図示略）が設けられている。各流路に流通させる冷却水の量を調整することにより、第１ロール２１及び第２ロール２２の冷却（具体的には、第１ロール２１の表面２１０及び第２ロール２２の表面２２０の温度）を制御することができる。
【００３９】
双ロール式連続鋳造装置２は、溶解したアルミニウム合金からなる溶湯１０を保持するタンディッシュ２３を備えている。タンディッシュ２３には、溶湯１０を第１ロール２１と第２ロール２２との間に供給するためのチップ２４が設けられている。チップ２４は、第１ロール２１と第２ロール２２に対して、溶湯１０の供給側に配置されている。チップ２４の先端は、第１ロール２１と第２ロール２２との間に向かって開口している。
【００４０】
＜アルミニウム合金鋳塊の鋳造＞
図２に示すように、第１ロール２１と第２ロール２２との間に、平板状のダミー部材２５を配置した。具体的には、ダミー部材２５の先端部２５１を、第１ロール２１及び第２ロール２２に対して、第１ロール２１及び第２ロール２２の幅方向に沿って線接触するように配置した。これにより、第１ロール２１、第２ロール２２、チップ２４、ダミー部材２５によって囲まれた溶湯供給領域３０を形成した。なお、第１ロール２１の表面（外周面）２１０及び第２ロール２２の表面（外周面）２２０には、予め溶湯１０が凝固する際の剥離剤としてタルクを付着させておいた。
【００４１】
図３に示すように、溶湯供給領域３０において、第１ロール２１と第２ロール２２との最小間隔位置Ｐ０よりも鋳造方向Ｘ側とは反対側に、第１ロール２１、第２ロール２２及びチップ２４により囲まれた圧延領域３１を形成した。また、溶湯供給領域３０において、最小間隔位置Ｐ０よりも鋳造方向Ｘ側に、第１ロール２１、第２ロール２２及びダミー部材２５の先端部２５１により囲まれた湯溜領域３２を形成した。
【００４２】
ここで、圧延領域３１において、鋳造方向Ｘにおける最小間隔位置Ｐ０からチップ２４（チップ２４の先端位置Ｐ１）までの最短距離を距離ｓとする。また、湯溜領域３２において、鋳造方向Ｘにおける最小間隔位置Ｐ０からダミー部材２５の先端部２５１（ダミー部材２５の先端部２５１の先端位置Ｐ２）までの最短距離を距離ｈとする。第１ロール２１の表面２１０と第２ロール２２の表面２２０との最小間隔をロールギャップｔとする。
【００４３】
次いで、図４（Ａ）に示すように、第１ロール２１及び第２ロール２２を所定の周速度で回転させた。そして、図４（Ｂ）に示すように、タンディッシュ２３に保持された溶湯温度７４０℃の溶湯１０をチップ２４から溶湯供給領域３０に供給（注湯）し、アルミニウム合金鋳塊１の鋳造を開始した。
【００４４】
「鋳造開始条件」及び「ダミー部材条件」は表１に示すとおりである。
鋳造開始条件の「ロール表面温度」は、第１ロール２１の表面温度及び第２ロール２２の表面温度であり、どちらも同じ値に設定した。「ロール表面温度」は、鋳造開始前に、第１ロール２１の幅方向中央部の表面温度を接触式の温度センサにより測定した。第２ロールの表面温度は、第１ロール２１と第２ロール２２とが同径であるため、第１ロール２１の表面温度の測定値をそのまま第２ロール２２の表面温度として用いた。
【００４５】
ダミー部材条件の「材質」は、ダミー部材２５を構成する材料である。ここでは、アルミニウム合金（ＡＡ５０５２）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の３種を用いた。
【００４６】
ダミー部材条件の「熱伝導率」は、ダミー部材２５の熱伝導率である。「熱伝導率」は、レーザフラッシュ法を用い、レーザパルス幅を０．４ｍｓ、レーザビーム径を１０ｍｍに設定して、２５℃の真空雰囲気下で測定した。
【００４７】
ダミー部材条件の「先端部表面温度」は、ダミー部材２５の先端部２５１の表面温度である。「先端部表面温度」は、鋳造開始前に、ダミー部材２５の先端部２５１の先端面（溶湯１０との接触面）における幅方向中央部の表面温度を接触式の温度センサにより測定した。
【００４８】
次いで、図４（Ｃ）に示すように、溶湯供給領域３０に供給された溶湯１０は、第１ロール２１及び第２ロール２２によって冷却され、ダミー部材２５と共にアルミニウム合金鋳塊１として第１ロール２１及び第２ロール２２によって鋳造方向Ｘに押し出される。これにより、アルミニウム合金鋳塊１を連続的に鋳造した。
【００４９】
＜評価方法＞
鋳造されたアルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態を目視にて観察した。アルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態の評価は、アルミニウム合金鋳塊の先端部に湯漏れ、割れ等が発生しなかった場合には合格「○」とした。また、アルミニウム合金鋳塊の先端部に少量の湯漏れ又は微小な割れが発生したが鋳造を開始できた場合を合格「△」とした。また、アルミニウム合金鋳塊の先端部に湯漏れ、割れ等が発生し、鋳造を良好に開始することができなかった場合には不合格「×」とした。
【００５０】
さらに、アルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態の評価において、合格「○」又は「△」であったものについては、鋳造開始からアルミニウム合金鋳塊が第１ロール及び第２ロールの鋳造方向側に現れるまでの所要時間を計測し、これを凝固時間とした。凝固時間については、特に好ましい範囲があるわけではないが、短いほど生産性は高い。
【００５１】
【表１】
2017177143.tif 000003
【００５２】
表１に、実施例１〜１８及び比較例１〜７の評価結果を示す。
実施例１〜１８は、アルミニウム合金鋳塊の先端部の凝固状態の評価結果がすべて合格「○」又は「△」であり、品質の高いアルミニウム合金鋳塊を生産性良く鋳造することができた。
【００５３】
比較例１、３、６は、距離ｈの値がマイナス、つまり湯溜領域が形成されず、圧延領域にダミー部材の一部が配置された。そのため、圧延領域に溶湯が十分に供給される前に溶湯の凝固が開始され、一部未凝固のアルミニウム合金鋳塊が第１ロール及び第２ロールの鋳造方向側に現れた。また、湯溜領域の凝固塊が拘束端として十分に作用せず、圧延領域において割れが発生した。これにより、湯漏れが発生して鋳造を良好に開始できなかった。
【００５４】
比較例２、４、７は、湯溜領域における距離ｈが長すぎたため、溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量に対して、溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量が大きくなってしまい、湯溜領域の溶湯が完全に凝固しきれない状態で、アルミニウム合金鋳塊が第１ロール及び第２ロールの鋳造方向側に現れ、湯漏れが生じた。
【００５５】
比較例５は、ダミー部材の材質として、熱伝導率の低いステンレス鋼を用いたため、溶湯のダミー部材の先端部からの抜熱量に対して、溶湯の第１ロール及び第２ロールからの抜熱量が大きくなってしまい、湯溜領域の溶湯が完全に凝固しきれない状態で、アルミニウム合金鋳塊が第１ロール及び第２ロールの鋳造方向側に現れ、湯漏れが生じた。
【００５６】
なお、本実施例では、ダミー部材２５の形状を図３に示すような形状、すなわち溶湯１０に接触するダミー部材２５の先端が、第１ロール２１及び第２ロール２２とダミー部材２５とのそれぞれの接触線を結んだ面と平行な平面である形状としたが、ダミー部材２５の形状は種々変更可能である。例えば、図５（Ａ）に示すように、ダミー部材２５の先端部２５１が鋳造方向Ｘ側とは反対側に向かって尖った形状であってもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、ダミー部材２５の先端部２５１の先端面が鋳造方向Ｘ側とは反対側に向かって突出する曲面状であってもよい。また、図５（Ｃ）に示すように、ダミー部材２５の先端部２５１の先端面が鋳造方向Ｘ側に向かって窪んだ曲面状であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…アルミニウム合金鋳塊（アルミニウム合金材）、１０…溶湯、２１…第１ロール、２２…第２ロール、２４…チップ（溶湯供給部）、２５…ダミー部材、３０…溶湯供給領域、３１…圧延領域、３２…湯溜領域、２５１…先端部（ダミー部材の先端部）、Ｐ０…最小間隔位置
【図１】
2017177143.tif 000004
【図２】
2017177143.tif 000005
【図３】
2017177143.tif 000006
【図４】
2017177143.tif 000007
【図５】
2017177143.tif 000008