JP2003266157A - ベルト&ホイール式連続鋳造圧延法による低酸素銅線材の製造方法 - Google Patents

ベルト&ホイール式連続鋳造圧延法による低酸素銅線材の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト&ホイール式連続鋳造圧延法により低
酸素銅線材を大量に低コストで製造する。 【解決手段】 連続溶解炉から製出される溶銅を保持炉
を経てタンディッシュ11内に連続的に移送し、この溶
銅13をタンディッシュ11の下部に取付けたスパウト
12から、ベルト1とホイール2により構成される回転
移動鋳型3内に注入し、これを鋳型3内で冷却固化して
鋳塊とし、この鋳塊を鋳型3から連続的に引出してその
まま連続圧延する銅線材の製造方法において、前記連続
溶解炉からタンディッシュ11までを還元性雰囲気とし
てタンディッシュ11出口の溶銅13中の酸素量を70
ppm以下に低減し、さらにスパウト12先端部から前
方の溶銅注入部分6にCOガスを3〜30vol%含む可燃
性ガスを噴射して溶銅注入部分6を還元性雰囲気にして
鋳造し、鋳塊の酸素量を60ppm以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、マグネットワイヤ
などに適した低酸素銅線材の製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、モーターや発電機などに用いられ
る銅導体(マグネットワイヤなど)は性能と信頼性の向
上を目的に溶接により接続されるようになり、それに伴
い、銅導体には溶接部にガスボイドが生じ難い無酸素銅
や低酸素銅が使用されるようになった。また電子機器の
小型化が進む中で銅導体には細線化が求められ、この点
からも延性や加工性に優れる無酸素銅や低酸素銅が注目
されている。なお、無酸素銅または低酸素銅に含まれる
酸素量はそれぞれ10ppm以下、10ppm超60p
pm以下である。 【0003】ところで、無酸素銅線材の製造方法には
(1)コアロッドの外周に無酸素溶銅を固化させ、これ
を連続的に圧延するディップフォーミング法、(2)無
酸素溶銅上に鋳型を垂直に配置し、前記鋳型内で冷却固
化した鋳塊を連続的に引き上げるアップキャスト法、
(3)無酸素溶銅が保持された鋳造炉側壁に鋳型を水平
に取付け、前記鋳型内で冷却固化した鋳塊を連続的に引
出す横型連続鋳造法などがあるが、いずれも設備が小型
で生産能力が小さいという問題がある。また、これらの
製造方法は黒鉛鋳型を用いるため、酸素を数十ppm含
む低酸素銅をこれらの製造方法で製造しようとすると、
鋳造中に鋳型が酸化消耗してしまうため製造することが
できない。 【0004】一方、酸素を350ppm程度含むタフピ
ッチ銅線材の製造には、生産能力が30ton/hr以
上のベルト&ホイール式連続鋳造圧延法(SCR法な
ど)が用いられている。この方法は、図2に示すよう
に、縦型連続溶解炉(シャフト炉)7から出湯する溶銅
(ここでは図示せず)を、樋A8を通して保持炉9内に
滞留させつつ、保持炉9内の溶銅を樋B10を通してタ
ンディッシュ11内に連続的に移送し、タンディッシュ
11内の溶銅をタンディッシュ11下部に取付けたスパ
ウト12から、ベルト1とホイール2により構成される
回転移動鋳型(以下適宜鋳型と略記する)3内に落下注
入し、注入された溶銅13を鋳型3内で冷却固化させて
鋳塊14とし、この鋳塊14を鋳型3から連続的に引出
してそのまま連続圧延機15で線材16に圧延する方法
である。図2で17はベルトを案内するガイドロール、
18は巻取機、19は線材16をコイル状に保管するた
めのパレットである。図3は、従来の溶銅注入部分6の
説明図で、スパウト12はガスバーナー20から噴射さ
れるブタンガスの燃焼炎で保温される。 【0005】このベルト&ホイール式連続鋳造圧延法で
は、溶銅中の酸素量は、縦型連続溶解炉の出口で約10
0ppm、保持炉出口で約150ppm、タンディッシ
ュ出口で約300ppm、鋳型内(鋳塊)で約350p
pmである。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前記の
生産能力の高いベルト&ホイール式連続鋳造圧延法によ
り低酸素銅線材を低コストで製造することを思い立ち、
種々実験を行ってその可能性を探った。その結果、シャ
フト炉、樋A、保持炉、樋B、タンディッシュなどの加
熱または保温に用いる可燃性ガス燃焼炎を十分還元性と
することにより、タンディッシュ出口の溶銅中の酸素量
を70ppm以下に低減できることを知見し、また前記
スパウト先端部から前方の溶銅注入部分をCOガスを適
量含む燃焼炎で被包することにより鋳型内溶銅中の酸素
量を60ppm以下に低減できることを知見し、さらに
研究を進めて本発明を完成させるに至った。本発明は、
生産性に優れるベルト&ホイール式連続鋳造圧延法によ
り、低酸素銅線材を低コストで大量に製造することを目
的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
連続溶解炉から製出される溶銅を保持炉を経てタンディ
ッシュ内に連続的に移送し、この溶銅を前記タンディッ
シュの下部に取付けたスパウトから、ベルトとホイール
により構成される回転移動鋳型内に注入し、これを前記
鋳型内で冷却固化して鋳塊とし、この鋳塊を前記鋳型か
ら連続的に引出してそのまま連続圧延する銅線材の製造
方法において、前記連続溶解炉からタンディッシュまで
を還元性雰囲気としてタンディッシュ出口の溶銅中の酸
素量を70ppm以下に低減し、さらに前記スパウト先
端部から前方の溶銅注入部分をCOガスを3〜30vol%
含む燃焼炎で被包することを特徴とするベルト&ホイー
ル式連続鋳造圧延法による低酸素銅線材の製造方法であ
る。 【0008】 【発明の実施の形態】請求項1記載の発明では、タンデ
ィッシュ出口の溶銅中の酸素量を70ppm以下とする
が、これは、図2に示した、シャフト炉7、樋A8、保
持炉9、樋B10、タンディッシュ11内の各溶銅を、
混合空気量を少なくした可燃性ガス燃焼炎で加熱または
保温することにより達成できる。前記溶銅中の酸素量を
70ppm以下に規定する理由は、酸素量が70ppm
を超えると、前記溶銅注入部分を、COガスを3〜30
vol%含む燃焼炎で被包しても鋳塊の酸素量を60ppm
以下に低減できなくなるためである。さらにタンディッ
シュ出口の溶銅中の酸素量は、樋Bやタンディッシュ内
の溶銅中に木炭などの固体還元剤を配することにより1
5ppm程度にまで低減できる。 【0009】本発明において、前記溶銅注入部分をCO
ガスを3〜30vol%含む燃焼炎で被包する方法は、例え
ば、図1に示すように、ベルト1とホイール2により構
成される回転移動鋳型3の入口部分に2本の被包用ガス
ノズル(手前の1本のみ示す)4を配置し、そのガス噴
射孔5から、空気を少量混合した可燃性ガスを溶銅注入
部分6に噴射し燃焼させて行う。前記空気の混合量は可
燃性ガスが不完全燃焼して燃焼炎にCOガスが3〜30
vol%含まれる量である。被包用ガスノズル4の配置位置
は、前記溶銅注入部分6の上方や側方などでも良く、ま
た前記ノズル4の使用本数も任意である。 【0010】本発明において、前記溶銅注入部分6を被
包する燃焼炎にCOガスを含ませる理由は、COガスは
還元力が大きく、しかも溶銅に悪影響を及ぼさないため
である。前記被包燃焼炎中のCOガス濃度を3〜30vo
l%に規定する理由は、COガス濃度が3vol%未満ではそ
の還元効果または酸化防止効果が十分に得られず、30
vol%を超えると鋳造機回りの作業環境が悪化するためで
ある。 【0011】本発明において、被包燃焼炎は、アセチレ
ンガス、ブタンガス、COガス、プロパンガスなどの可
燃性ガスに空気を少なめに混合して燃焼させることによ
り得られる。被包燃焼炎にはCOガスの他、N2 ガス、
CO2 ガス、H2 Oガスなどが含まれていてもよい。 【0012】本発明において、被包用ガスノズルの口径
が小さかったり、燃焼圧が高かったりすると、被包燃焼
炎に外気が巻き込まれ易くなるので、前記被包用ガスノ
ズルの口径は20A(JIS G 3448、345
2)以上、燃焼圧は500mmAq以下にするのが望ま
しい。また鋳型への溶銅の注入量を画像処理により制御
する場合、被包燃焼炎が極度に還元性だと、鋳型内の湯
面高さが判り難くなって画像処理が行えなくなるので、
この点からも被包燃焼炎中のCOガス濃度は30vol%以
下に規定する。また被包燃焼炎の燃焼圧が低すぎても、
同じ理由で画像処理が行えなくなることがあるので、燃
焼圧は50mmAq以上にするのが望ましい。 【0013】スパウト12はガスバーナー20から噴射
される可燃性ガスの燃焼炎で保温するが、この燃焼炎は
空気を少なめに混合して還元性とするのが望ましい。 【0014】 【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1)図1に示すベルト&ホイール式連続鋳造圧
延法により、酸素量が60ppm以下の低酸素銅線材
(8mmφの荒引線)を製造した。シャフト炉での原料
(電気銅)の溶解、および樋Aからタンディッシュまで
の溶銅の保温は、ブタンガスを用いて行い、混合空気
は、溶銅中の酸素量がタンディッシュ出口で37〜70
ppmになるように少なめに調整した。 【0015】スパウト先端部から前方の溶銅注入部分に
は、図1に示すように、鋳型3入口部分に鋳型3を挟ん
で配置した2本の被包用ガスノズル4(手前側のものの
み示す)のガス噴射孔からブタンガスを前記溶銅注入部
分に噴射し燃焼させ、この燃焼炎で前記溶銅注入部分を
被包した。ここで混合空気は被包燃焼炎中のCOガス濃
度が3〜30vol%になるように少なめに調整した。スパ
ウト12は、ガスバーナー20から噴射されるブタンガ
スの還元性燃焼炎で保温した。 【0016】(実施例2)樋およびタンディッシュ内の
溶銅中に粒状木炭を配してタンディッシュ出口の溶銅中
の酸素量を15〜31ppmに低減した他は、実施例1
と同じ方法により荒引線を製造した。タンディッシュ内
の出口近傍にフィルター(図示せず)を配して木炭還元
により生じた滓を除去した。 【0017】(比較例1)実施例1において、被包燃焼
炎中のCOガス濃度を2vol%とした他は、実施例1と同
じ方法により荒引線を製造した。 【0018】(比較例2)実施例1において、溶銅注入
部分を前記燃焼炎で被包しなかった他は、実施例1と同
じ方法により荒引線を製造した。 【0019】(比較例3)実施例2において、溶銅注入
部分を前記燃焼炎で被包しなかった他は、実施例2と同
じ方法により荒引線を製造した。 【0020】実施例1、2および比較例1〜3におい
て、溶銅中の酸素量を、保持炉出口、樋B出口、タンデ
ィッシュ出口の3箇所で、酸素測定センサーを用いて連
続測定した。また鋳塊の酸素量を(株)堀場製作所製の
酸素分析計により測定した。結果を表1に示す。表1に
は被包燃焼炎中のCOガス濃度を併記した。被包燃焼炎
中のCOガス濃度は赤外線式CO分析計により分析し
た。 【0021】 【表1】【0022】表1から明らかなように、本発明例のN
o.1〜6は、タンディッシュ出口の溶銅中の酸素量が
70ppm以下に低減し、さらにスパウト先端部から前
方の溶銅注入部分が被包燃焼炎により還元されたため、
得られた鋳塊はいずれも酸素量が60ppm以下となっ
た。特に、樋Bおよびタンディッシュ内に粒状木炭を配
した実施例2のNo.4〜6は、タンディッシュ出口の
酸素量が31ppm以下に低減し、それに伴い鋳塊の酸
素量は24ppm以下となった。なお鋳塊の酸素量と荒
引線の酸素量とは同じであった。これに対し、比較例の
No.7〜9は、前記溶銅注入部分を本発明で規定する
燃焼炎で被包しなかったため、いずれも鋳塊の酸素量が
低酸素銅の上限値(60ppm)を超えた。なお、本発
明例のNo.1〜6は、いずれも鋳塊および荒引線に割
れやボイドなどの欠陥がなく高品質であり、また荒引線
は30ton/hrの速度で製造できたため低コストと
なった。 【0023】 【発明の効果】以上に述べたように、本発明は、ベルト
&ホイール式連続鋳造圧延法において連続溶解炉からタ
ンディッシュまでを還元性雰囲気としてタンディッシュ
内の溶銅中の酸素量を70ppm以下に低減し、さらに
前記スパウト先端部から前方の溶銅注入部分をCOガス
を3〜30vol%含む燃焼炎で被包するので酸素量が一層
低減し、酸素量60ppm以下の低酸素銅線材が低コス
トで得られる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明における溶銅注入部分の実施形態を示す
説明図である。 【図2】ベルト&ホイール式連続鋳造圧延法の説明図で
ある。 【図3】従来の溶銅注入部分の説明図である。 【符号の説明】 1 ベルト 2 ホイール 3 回転移動鋳型 4 被包用ガスノズル 5 ガス噴射孔 6 溶銅注入部分 7 縦型連続溶解炉(シャフト炉) 8 樋A 9 保持炉 10 樋B 11 タンディッシュ 12 スパウト 13 溶銅 14 鋳塊 15 連続圧延機 16 線材 17 ガイドロール 18 巻取機 19 パレット 20 ガスバーナー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 連続溶解炉から製出される溶銅を保持炉
    を経てタンディッシュ内に連続的に移送し、この溶銅を
    前記タンディッシュの下部に取付けたスパウトから、ベ
    ルトとホイールにより構成される回転移動鋳型内に注入
    し、これを前記鋳型内で冷却固化して鋳塊とし、この鋳
    塊を前記鋳型から連続的に引出してそのまま連続圧延す
    る銅線材の製造方法において、前記連続溶解炉からタン
    ディッシュまでを還元性雰囲気としてタンディッシュ出
    口の溶銅中の酸素量を70ppm以下に低減し、さらに
    前記スパウト先端部から前方の溶銅注入部分をCOガス
    を3〜30vol%含む燃焼炎で被包することを特徴とする
    ベルト&ホイール式連続鋳造圧延法による低酸素銅線材
    の製造方法。
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