JP2007046102A - 低温軟化性無酸素銅線およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半軟化温度が低く、従って製造コストの安い無酸素銅線およびその製造方法を提供する。
【解決手段】酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅線において、前記無酸素銅線の半軟化温度が２２０℃以下である低温軟化性無酸素銅線。酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅溶湯を断面積が４０００ｍｍ２以上の鋳塊に連続鋳造し、この連続鋳造鋳塊を引続き連続熱間圧延して荒引線とし、次いで前記荒引線を減面加工する、低温軟化性無酸素銅線の製造方法。前記連続熱間圧延での減面率は９８．７％以上が望ましい。
【選択図】図１
【解決手段】酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅線において、前記無酸素銅線の半軟化温度が２２０℃以下である低温軟化性無酸素銅線。酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅溶湯を断面積が４０００ｍｍ２以上の鋳塊に連続鋳造し、この連続鋳造鋳塊を引続き連続熱間圧延して荒引線とし、次いで前記荒引線を減面加工する、低温軟化性無酸素銅線の製造方法。前記連続熱間圧延での減面率は９８．７％以上が望ましい。
【選択図】図１
Description
本発明は電線、巻線、通信線、溶接線などに適した低温軟化性無酸素銅線およびその製造方法に関する。
近年、電線、巻線、通信線、溶接線などは性能および信頼性の向上を目的に、導体接続が溶接により行われるようになり、そのため導体には溶接部にガスボイドが生じ難い無酸素銅線が使用されるようになった。
前記無酸素銅線は、従来、ディップフォーミング法や熱間押出法で製造した無酸素銅荒引線を引抜加工（伸線加工）して製造されていた。
前記ディップフォーミング法は、無酸素銅種線の外周に無酸素溶銅を付着凝固させて太らせ、これを軽圧延する製造方法であり（特許文献１）、熱間押出法は無酸素溶銅をビレットに半連続鋳造し、これを再加熱して熱間押出しする製造方法である。
前記ディップフォーミング法は、無酸素銅種線の外周に無酸素溶銅を付着凝固させて太らせ、これを軽圧延する製造方法であり（特許文献１）、熱間押出法は無酸素溶銅をビレットに半連続鋳造し、これを再加熱して熱間押出しする製造方法である。
前記無酸素銅線は焼鈍して軟質材として使用されることが多いが、従来の無酸素銅線は焼鈍軟化開始温度が高いため、加熱炉焼鈍の場合は炉の設定温度を高くし、電流焼鈍の場合は大電流を流すことになり、いずれも製造コストが高くなった。
本発明は、焼鈍軟化開始温度が低く、従って製造コストを安くできる無酸素銅線およびその製造方法の提供を目的とする。
本発明は、焼鈍軟化開始温度が低く、従って製造コストを安くできる無酸素銅線およびその製造方法の提供を目的とする。
請求項１記載発明は、酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅線において、前記無酸素銅線の半軟化温度が２２０℃以下であることを特徴とする低温軟化性無酸素銅線である。
請求項２記載発明は、酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅溶湯を断面積が４０００ｍｍ２以上の鋳塊に連続鋳造し、この連続鋳造鋳塊を引続き連続熱間圧延して荒引線とし、次いで前記荒引線を減面加工することを特徴とする低温軟化性無酸素銅線の製造方法である。
請求項３記載発明は、前記連続熱間圧延での減面率が９８．７％以上であることを特徴とする請求項２記載の低温軟化性無酸素銅線の製造方法である。
請求項１記載発明の無酸素銅線は、半軟化温度が２２０℃以下と低いため、焼鈍に要する加熱費つまり製造コストが安くなる。
請求項２記載発明の無酸素銅線の製造方法は、酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅溶湯を断面積が４０００ｍｍ２以上の鋳塊に連続鋳造し、この連続鋳造鋳塊を引続き連続熱間圧延して荒引線とし、次いで前記荒引線を減面加工する製造方法であり、鋳塊断面積が大きいため荒引線に連続熱間圧延する際の減面率が大きくなり、しかも鋳造後そのまま熱歪みが大きい状態で熱間圧延するため、荒引線には転位が複雑に絡み合った高歪み部位が多数生成し、前記高歪み部位が再結晶の核となるため焼鈍軟化開始温度が低下する。
前記断面積が４０００ｍｍ２以上の鋳塊の熱間連続圧延における減面率を９８．７％以上にすると、前記高歪み部位が増加し、焼鈍軟化開始温度がさらに低下する。
本発明において、酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下に規定する理由は、酸素が１０ｐｐｍを超えても、水素が１ｐｐｍを超えても、溶接部にボイドが発生し易くなるためである。
請求項１記載発明において、無酸素銅線の半軟化温度を２２０℃以下に規定する理由は、半軟化温度が２２０℃を超えては加熱費の低減効果が十分に得られないためである。なお、本発明において、半軟化温度とは、焼鈍温度（焼鈍時間１時間）と機械的性質(引張強さ)の関係を示す軟化曲線における、焼鈍前の引張強さと４００℃１時間焼鈍後の引張強さの平均値に相当する焼鈍温度をいう。
半軟化温度は、焼鈍軟化開始温度に比べて測定値のバラツキが小さいため材料の軟化し易さの指標としてよく利用される。
半軟化温度は、焼鈍軟化開始温度に比べて測定値のバラツキが小さいため材料の軟化し易さの指標としてよく利用される。
請求項２記載発明において、鋳塊の断面積を４０００ｍｍ２以上に規定する理由は、鋳塊の断面積が４０００ｍｍ２未満では、連続熱間圧延して製造される荒引線の結晶組織において、転位の絡み合いが乏しいため再結晶の起点となる高歪み部位が十分な数生成せず、再結晶が起き難く、半軟化温度が十分低下しないためである。特に望ましい鋳塊の断面積は４５００ｍｍ２以上である。
請求項３記載発明では、連続熱間圧延での減面率を９８．７％以上に規定したので、半軟化温度が大幅に低下する。特に望ましい連続熱間圧延での減面率は９８．９％以上である。
本発明において、荒引線の減面加工方法としては、圧延加工、引抜加工など任意であるが、特に引抜加工したものは、半軟化温度が安定して低下し望ましい。
ベルト＆ホイール式連続鋳造圧延法により無酸素銅荒引線を製造した。
即ち、図１に示すように、連続溶解炉１で溶解した溶銅を、樋１a、保持炉２、樋２aを経てタンディッシュ３内に流入させ、次いでタンディッシュ３内の溶銅４を、スパウト５からベルト６ａ＆ホイール６ｂ式連続鋳造機６の回転移動鋳型６ｃ内に供給して鋳造し、前記連続鋳造機６から鋳塊７を連続的に引出し、これを２個の圧延ロール９ａ、９ｂを横に配置した軽圧下圧延機９および粗圧延機１０ａと仕上圧延機１０ｂからなる連続圧延機１０により熱間圧延して直径８ｍｍの無酸素銅荒引線１１を製造した。次いで荒引線１１を直径２．６ｍｍの無酸素銅線に引抜加工した。
鋳塊断面積は３６００、４２００、４７００ｍｍ２の３通りに変えた。
図１で８は圧延材、１２は荒引線１１を集積するパレットである。
即ち、図１に示すように、連続溶解炉１で溶解した溶銅を、樋１a、保持炉２、樋２aを経てタンディッシュ３内に流入させ、次いでタンディッシュ３内の溶銅４を、スパウト５からベルト６ａ＆ホイール６ｂ式連続鋳造機６の回転移動鋳型６ｃ内に供給して鋳造し、前記連続鋳造機６から鋳塊７を連続的に引出し、これを２個の圧延ロール９ａ、９ｂを横に配置した軽圧下圧延機９および粗圧延機１０ａと仕上圧延機１０ｂからなる連続圧延機１０により熱間圧延して直径８ｍｍの無酸素銅荒引線１１を製造した。次いで荒引線１１を直径２．６ｍｍの無酸素銅線に引抜加工した。
鋳塊断面積は３６００、４２００、４７００ｍｍ２の３通りに変えた。
図１で８は圧延材、１２は荒引線１１を集積するパレットである。
保持炉２、樋１ａ、２ａ、タンデッシュ３内の溶銅はブタンガスを燃焼させて加熱または保温した。ブタンガスの燃焼雰囲気は空気の混合比率を調節して還元雰囲気とし、鋳塊中の酸素量が１０ｐｐｍ以下、水素量が１ｐｐｍ以下になるようにした。
粗圧延機１０ａと仕上圧延機１０ｂは縦／横交互に配置した複数の二方ロール式圧延スタンド（図示せず）により構成され、各圧延スタンドでの減面率は粗圧延機１０ａで３０〜５０％、仕上圧延機１０ｂで２０〜３０％とした。
得られた各々の無酸素銅線を還元雰囲気の加熱炉によりバッチ焼鈍（焼鈍時間１時間）して軟化曲線を求め、それを基に半軟化温度を調べた。
［比較例１］
直径８ｍｍの無酸素銅種線を、溶融した無酸素銅中を通過させて直径１６ｍｍに太らせ、これを圧延加工して直径８ｍｍの荒引線を製造し（ディップフォーミング法）、この荒引線を実施例１と同じ方法により直径２．６ｍｍの無酸素銅線に引抜加工し、実施例１と同じ方法により半軟化温度を調べた。
直径８ｍｍの無酸素銅種線を、溶融した無酸素銅中を通過させて直径１６ｍｍに太らせ、これを圧延加工して直径８ｍｍの荒引線を製造し（ディップフォーミング法）、この荒引線を実施例１と同じ方法により直径２．６ｍｍの無酸素銅線に引抜加工し、実施例１と同じ方法により半軟化温度を調べた。
［比較例２］
半連続鋳造法により直径１００ｍｍの無酸素銅ビレットを鋳造し、これを再加熱して押出加工して直径８ｍｍの棒材を製造した。この押出棒材を実施例１と同じ方法により直径２．６ｍｍの無酸素銅線に引抜加工し、実施例１と同じ方法により半軟化温度を調べた。
半連続鋳造法により直径１００ｍｍの無酸素銅ビレットを鋳造し、これを再加熱して押出加工して直径８ｍｍの棒材を製造した。この押出棒材を実施例１と同じ方法により直径２．６ｍｍの無酸素銅線に引抜加工し、実施例１と同じ方法により半軟化温度を調べた。
実施例１および比較例１、２の結果を表１に示した。
表１から明らかなように、実施例１のＮｏ．１〜３（本発明例品）はいずれも無酸素銅線の半軟化温度が２２０℃以下であり、低かった。これは断面積の大きい鋳塊を、鋳造後そのまま熱間で連続圧延したため、荒引線の結晶組織が、転位が複雑に絡み合った再結晶核が多数存在する組織になったためである。熱間圧延での減面率が大きいほど、つまり、ここでは、鋳塊断面積が大きいほど半軟化温度が低くなっていることが分かる。
これに対し、比較例１（Ｎｏ．４）および比較例２（Ｎｏ．５）はいずれも半軟化温度が２３０℃と高かった。これは比較例１は荒引線の減面率が小さいこと、比較例２はビレットを再加熱してから加工し、しかも加工法が押出加工のため荒引線の結晶組織が再結晶核が多数存在する組織にならなかったためである。
１ 縦型連続溶解炉
１ａ、２ａ樋
２ 保持炉
３ タンデッシュ
４ 溶銅
５ スパウト
６ ベルト＆ホイール式連続鋳造機
６ａベルト
６ｂホイール
６ｃ回転移動鋳型
７ 銅鋳塊
８ 圧延材
９ 軽圧下圧延機
１０連続圧延機
１０ａ粗圧延機
１０ｂ仕上圧延機
１１荒引線
１２パレット
１ａ、２ａ樋
２ 保持炉
３ タンデッシュ
４ 溶銅
５ スパウト
６ ベルト＆ホイール式連続鋳造機
６ａベルト
６ｂホイール
６ｃ回転移動鋳型
７ 銅鋳塊
８ 圧延材
９ 軽圧下圧延機
１０連続圧延機
１０ａ粗圧延機
１０ｂ仕上圧延機
１１荒引線
１２パレット
Claims (3)
- 酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅線において、前記無酸素銅線の半軟化温度が２２０℃以下であることを特徴とする低温軟化性無酸素銅線。
- 酸素を１０ｐｐｍ以下、水素を１ｐｐｍ以下含有し残部が銅および不可避不純物からなる無酸素銅溶湯を断面積が４０００ｍｍ２以上の鋳塊に連続鋳造し、この連続鋳造鋳塊を引続き連続熱間圧延して荒引線とし、次いで前記荒引線を減面加工することを特徴とする低温軟化性無酸素銅線の製造方法。
- 前記連続熱間圧延での減面率が９８．７％以上であることを特徴とする請求項２記載の低温軟化性無酸素銅線の製造方法。
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