JP2007083254A - Wire rod, its manufacturing method and its manufacturing apparatus for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属又は合金からなる線材の製造装置、前記線材の製造方法、及び前記製造装置又は前記製造方法により製造された線材に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus for a wire made of a metal or an alloy, a manufacturing method for the wire, and a wire manufactured by the manufacturing apparatus or the manufacturing method.
銅又は銅合金からなる極細線は、その直径が通常8mmである荒引線と呼ばれる線材を伸線加工することにより作製される。従来、荒引線の製造方法には、主として以下の3方式があった。 An ultrafine wire made of copper or a copper alloy is produced by drawing a wire called a rough drawn wire whose diameter is usually 8 mm. Conventionally, there are mainly the following three methods for producing a rough drawn wire.
(1)SCR方式
SCR方式とは、米国のサウスワイヤ社により開発された連続圧延方式であり、電気銅をシャフト炉で溶解し、保持炉で保持し、鋳造輪及びスチールベルトにより構成される鋳型で鋳造する方式である。作製された鋳造バーはそのまま圧延機に連続的に供給され、最終的に直径が8mmの荒引線に加工される。
(1) SCR method The SCR method is a continuous rolling method developed by Southwire, Inc. of the United States, in which electrolytic copper is melted in a shaft furnace and held in a holding furnace, and is a mold composed of cast wheels and steel belts. This is a casting method. The produced cast bar is continuously supplied to the rolling mill as it is, and finally processed into a rough drawn wire having a diameter of 8 mm.
(2)DIP方式
DIP方式とは、米国のゼネラルエレクトリック社により開発された方式であり、芯となる銅線を溶銅中に浸漬通過させ、銅線の周囲に溶銅を付着凝固させて銅線を太らせる方式である。太らせた銅線は、SCR方式と同様に、連続的に圧延機に供給され、最終的に直径が8mmの荒引線に加工される。DIP方式においては、銅線を無酸化雰囲気で圧延加工することから、酸素量が10ppm以下の無酸素銅からなる銅線を作製することができる。
(2) DIP method The DIP method is a method developed by General Electric Company of the United States, in which a copper wire as a core is immersed in molten copper, and the molten copper is adhered and solidified around the copper wire to form copper. This is a method of thickening the line. The thickened copper wire is continuously supplied to a rolling mill as in the SCR method, and finally processed into a rough drawn wire having a diameter of 8 mm. In the DIP method, since a copper wire is rolled in an oxygen-free atmosphere, a copper wire made of oxygen-free copper having an oxygen content of 10 ppm or less can be produced.
(3)横型連続鋳造方式
横型連続鋳造方式とは、溶解炉(保持炉)に直接鋳型を取り付け、この鋳型内で溶銅を線材の形状に凝固させながら、凝固した線材を水平方向に連続的に引き出す方式である(例えば、特許文献1及び2参照。)。横型連続鋳造方式によれば、比較的製品サイズに近い寸法で鋳造することができるため、高価な熱間加工設備を必要としない。また、洋白及びりん青銅といった熱間加工が困難な合金を製造することができる。
(3) Horizontal continuous casting method With horizontal continuous casting method, a mold is directly attached to the melting furnace (holding furnace), and the solidified wire is continuously horizontal in the mold while solidifying the molten copper into the shape of the wire. (See, for example,
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。荒引線を極細線に伸線加工する際の加工性、即ち、極細伸線性には、種々の因子が複雑に影響するが、荒引線内に存在する異物により加工中の線材が断線する異物断線が大きな問題となっている。一般に、線材中にこの線材の直径の4割以上の大きさを持つ異物が存在していると、断線に到ると考えられている。断線が頻発すると、極細線を伸線加工する際の生産性が著しく低下してしまう。従って、金属又は合金からなる極細線を作製するためには、その元材である荒引線の極細伸線性が良好であることが必要であり、荒引線の極細伸線性を向上させるためには、荒引線の清浄度を高めることが必要である。 However, the conventional techniques described above have the following problems. Various factors affect the workability at the time of drawing a rough drawn wire into an extra fine wire, that is, the extra fine wire drawability, but the foreign material breakage in which the wire being processed is broken by the foreign matter present in the rough drawn wire. Is a big problem. Generally, it is considered that a wire breakage occurs when a foreign material having a diameter of 40% or more of the diameter of the wire is present in the wire. If disconnection occurs frequently, the productivity at the time of drawing a very fine wire will be significantly reduced. Therefore, in order to produce an ultrafine wire made of a metal or an alloy, it is necessary that the fine wire drawing property of the rough drawing wire that is the original material is good, and in order to improve the ultra fine wire drawing property of the rough drawing wire, It is necessary to increase the cleanliness of the rough wire.
しかしながら、SCR方式及びDIP方式においては、溶銅の経路に必ずSiO2又はAl2O3等を含む耐火物が存在するため、溶銅に不可避的にSiO2又はAl2O3等の酸化物が混入してしまい、異物となる。また、SCR方式及びDIP方式においては、鋳造バーを作製した後、連続圧延を行っているため、溶銅に合金元素を添加して各種の銅合金からなる荒引線を作製しようとすると、被圧延材の強度が増大してしまい、連続圧延が困難になる。このため、例えばSCR方式においては、高濃度の添加元素を加えた銅合金材の製造は行われていない。 However, in the SCR method and the DIP method, since there is always a refractory containing SiO 2 or Al 2 O 3 or the like in the route of the molten copper, an oxide such as SiO 2 or Al 2 O 3 is unavoidable in the molten copper. Is mixed and becomes a foreign object. In addition, in the SCR method and the DIP method, since continuous rolling is performed after a cast bar is produced, an attempt is made to produce a rough drawn wire made of various copper alloys by adding an alloy element to molten copper. The strength of the material increases and continuous rolling becomes difficult. For this reason, for example, in the SCR system, a copper alloy material to which a high concentration of additive elements is added is not manufactured.
一方、横型連続鋳造方式においても、比較的大型のるつぼが用いられており、通常、このるつぼは、クレイグラファイトと呼ばれる酸化物粘土とグラファイトとの混合焼結体により形成されている。このため、るつぼの損耗に伴って、るつぼを形成する酸化物成分が荒引線に混入してしまう。 On the other hand, a relatively large crucible is also used in the horizontal continuous casting method, and this crucible is usually formed of a mixed sintered body of oxide clay called graphite and graphite. For this reason, the oxide component which forms a crucible will mix in a rough drawing line with wear of a crucible.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、合金化が可能であり、極細伸線性が良好な線材、その製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a wire that can be alloyed and has excellent ultrafine wire drawing, a manufacturing apparatus thereof, and a manufacturing method thereof.
本発明に係る線材の製造装置は、るつぼと、このるつぼの内部を原料が供給されこの原料を溶解させる第1部分とこの第1部分から溶解した前記原料が流入する第2部分とに区画する隔壁と、この隔壁を貫通し前記第2部分側の端部が前記第1部分側の端部よりも低い位置にある孔と、その内部が前記第2部分に連通しており前記溶解した原料を線材の形状に凝固させる鋳型ノズルと、を有することを特徴とする。 The wire rod manufacturing apparatus according to the present invention divides a crucible into a crucible, a first portion in which the raw material is supplied and dissolves the raw material, and a second portion into which the raw material dissolved from the first portion flows. A partition wall, a hole penetrating the partition wall and having an end on the second part side located at a lower position than the end part on the first part side, and the inside thereof communicating with the second part and the dissolved raw material And a mold nozzle for solidifying the wire into the shape of a wire.
本発明においては、溶解した原料が、るつぼの第1部分から第2部分に移動する際に隔壁に形成された孔を通過するため、この隔壁がフィルターの役割を果たし、孔よりも大きな異物を原料中から除去することができる。また、孔の第2部分側の端部が第1部分側の端部よりも低い位置にあるため、孔は原料の流通方向に関して下向きである。このため、孔よりも小さい異物であっても、その比重が溶解した原料の比重よりも小さい異物には浮力が生じるため、孔を通過することができず、原料中から除去することができる。この結果、第2部分には異物が除去された原料を供給することができ、この原料を鋳型ノズルに供給することができる。これにより、異物の含有量が少なく、極細伸線性が良好な線材を製造することができる。また、線材の製造に際して圧延を行わないため、原料として合金を使用することも可能である。 In the present invention, since the melted raw material passes through the holes formed in the partition when moving from the first part to the second part of the crucible, the partition serves as a filter, and foreign substances larger than the holes are removed. It can be removed from the raw material. Moreover, since the edge part of the 2nd part side of a hole exists in a position lower than the edge part of the 1st part side, a hole is downward with respect to the distribution direction of a raw material. For this reason, even if it is a foreign material smaller than a hole, since the buoyancy arises in the foreign material whose specific gravity is smaller than the specific gravity of the melt | dissolved raw material, it cannot pass through a hole and can be removed from a raw material. As a result, the raw material from which foreign matters are removed can be supplied to the second portion, and this raw material can be supplied to the mold nozzle. As a result, it is possible to manufacture a wire with a small amount of foreign matter and excellent fine wire drawing. In addition, since rolling is not performed when manufacturing the wire, an alloy can be used as a raw material.
また、前記るつぼが外筒であり、前記隔壁が前記外筒の内部に配置された内筒であり、前記第1部分が前記外筒と前記内筒との間の部分であり、前記第2部分が前記内筒の内部であり、前記鋳型ノズルが前記るつぼの下方に配置されておりその上端部から前記溶解した原料が流入しその下端部から凝固した線材が引き出されるものであってもよい。るつぼの構造を外筒及び内筒からなる二重構造とすることにより、るつぼ全体をコンパクトにすることができると共に、第1部分に供給された原料を効率良く加熱することができる。また、鋳型ノズルの上端部から液体状の原料を流入し、この原料を鋳型ノズル内で凝固させて、凝固した固体状の線材を鋳型ノズルの下端部から引き出すことにより、原料を連続的に凝固させることができる。 Further, the crucible is an outer cylinder, the partition is an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, the first portion is a portion between the outer cylinder and the inner cylinder, and the second The portion may be the inside of the inner cylinder, the mold nozzle may be disposed below the crucible, the melted raw material may flow from the upper end portion thereof, and the solidified wire may be drawn from the lower end portion thereof. . By making the structure of the crucible into a double structure comprising an outer cylinder and an inner cylinder, the entire crucible can be made compact and the raw material supplied to the first portion can be efficiently heated. Also, liquid raw material flows in from the upper end of the mold nozzle, this raw material is solidified in the mold nozzle, and the solidified solid wire is drawn out from the lower end of the mold nozzle, thereby continuously solidifying the raw material. Can be made.
更に、前記孔の中心軸が水平線に対して10乃至80°傾斜していることが好ましい。これにより、原料よりも比重が小さい異物を効率的に除去できると共に、隔壁に孔を容易に形成することができる。 Furthermore, it is preferable that the central axis of the hole is inclined by 10 to 80 ° with respect to the horizontal line. As a result, foreign substances having a specific gravity smaller than that of the raw material can be efficiently removed, and holes can be easily formed in the partition walls.
更にまた、前記孔の内径は、0.5mm以上であり、且つ前記隔壁の厚さ以下であることが好ましい。これにより、原料から異物を効率的に除去することができる。更にまた、前記孔の個数が8であってもよい。 Furthermore, the inner diameter of the hole is preferably 0.5 mm or more and less than the thickness of the partition wall. Thereby, a foreign material can be efficiently removed from a raw material. Furthermore, the number of the holes may be eight.
更にまた、前記隔壁の下端から前記孔の前記第1部分側の端部までの距離が、前記隔壁の高さの10分の1以下であることが好ましい。これにより、鋳造終了後に第1部分に残留する原料の量が少なくなり、残留した原料が凝固する際に隔壁を損傷することを防止できる。 Furthermore, it is preferable that the distance from the lower end of the partition to the end of the hole on the first part side is 1/10 or less of the height of the partition. As a result, the amount of the raw material remaining in the first portion after the end of casting is reduced, and it is possible to prevent the partition wall from being damaged when the remaining raw material solidifies.
更にまた、前記るつぼ、前記隔壁及び前記鋳型ノズルがカーボンにより形成されていることが好ましい。これにより、るつぼ、隔壁及び鋳型ノズルから原料中に酸化物が混入することを防止できる。 Furthermore, it is preferable that the crucible, the partition and the mold nozzle are formed of carbon. Thereby, it can prevent that an oxide mixes in a raw material from a crucible, a partition, and a casting_mold | template nozzle.
本発明に係る線材の製造方法は、るつぼ内の第1部分で原料を溶解させる工程と、溶解した前記原料を隔壁に形成された下向きの孔内を流通させて前記第1部分から前記隔壁により区画された第2部分に流入させる工程と、前記第2部分に流入した原料を線材の形状に凝固させる工程と、を有することを特徴とする。 The method of manufacturing a wire according to the present invention includes a step of dissolving a raw material in a first part in a crucible, and circulating the dissolved raw material in a downward hole formed in the partition wall from the first part by the partition wall. The method includes a step of flowing into the partitioned second portion and a step of solidifying the raw material flowing into the second portion into the shape of a wire.
本発明においては、溶解した原料がるつぼの第1部分から第2部分に流入する際に隔壁に形成された下向きの孔を通過するため、原料中から異物を除去することができる。また、圧延工程がないため、原料として合金を使用することも可能である。 In the present invention, when the melted raw material flows from the first part of the crucible into the second part, it passes through the downward hole formed in the partition wall, so that foreign substances can be removed from the raw material. Moreover, since there is no rolling process, it is also possible to use an alloy as a raw material.
また、前記るつぼが外筒であり、前記隔壁が前記外筒の内部に配置された内筒であり、前記第1部分が前記外筒と前記内筒との間の部分であり、前記第2部分が前記内筒の内部であり、前記凝固させる工程は、前記第2部分から前記るつぼの下方に配置された鋳型ノズル内にこの鋳型ノズルの上端部から前記溶解した原料を流入させる工程と、この流入した原料を前記鋳型ノズル内で凝固させる工程と、凝固した前記線材をこの鋳型ノズルの下端部から引き出す工程と、を有していてもよい。 Further, the crucible is an outer cylinder, the partition is an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, the first portion is a portion between the outer cylinder and the inner cylinder, and the second The portion is inside the inner cylinder, and the solidifying step flows the melted raw material from the upper end portion of the mold nozzle into the mold nozzle disposed below the crucible from the second portion; The inflowing raw material may be solidified in the mold nozzle, and the solidified wire may be drawn out from the lower end of the mold nozzle.
本発明に係る線材は、前記製造装置又は前記製造方法により製造されたことを特徴とする。 The wire according to the present invention is manufactured by the manufacturing apparatus or the manufacturing method.
本発明によれば、原料から異物を除去することができるため、極細伸線性が良好な線材を得ることができる。また、圧延工程を介さないため、合金により線材を形成することができる。 According to the present invention, a foreign material can be removed from a raw material, so that a wire with excellent fine wire drawing can be obtained. Moreover, since no rolling process is involved, the wire can be formed from an alloy.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は、本実施形態に係る小型縦型鋳造機を示す模式的断面図であり、図2は、図1に示す小型縦型鋳造機の二重るつぼ及び鋳型ノズルを示す分解斜視図であり、図3は、図2に示するつぼの内筒の一部を示す一部拡大断面図である。なお、図2及び図3においては、二重るつぼ及び鋳型ノズルの各部の寸法を示す数値が記載されているが、この数値は一例であり、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a small vertical casting machine according to the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing a double crucible and a mold nozzle of the small vertical casting machine shown in FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing a part of the inner cylinder of the crucible shown in FIG. 2 and 3, numerical values indicating the dimensions of the respective parts of the double crucible and the mold nozzle are described. However, these numerical values are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
図1乃至図3に示すように、本実施形態に係る線材の製造装置である小型縦型鋳造機1においては、円筒形の石英管2が設けられている。石英管2は、側板2a、底板2b及び天板2cから構成され、内部は気密的に封止されている。底板2bの中央部には、円形の開口部2dが形成されている。また、天板2cの周辺部における相互に離隔した位置には、2ヶ所の材料挿入口2e及び2fが設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, in a small
石英管2の内部には、二重るつぼ3が設けられている。二重るつぼ3は例えばカーボンにより形成されている。二重るつぼ3においては、円筒形の外筒4が設けられており、外筒4の内部には、円筒形の内筒5が設けられている。外筒4及び内筒5は同心円状に配置されており、その中心軸は垂直方向に延びている。外筒4及び内筒5の底部は、底板6によって封止されており、外筒4及び内筒5の上部は開口している。
A
例えば、底板6の直径は100mmであり、厚さは15mmである。また、外筒4の高さは225mmであり、外径は100mmであり、内径は84mmであり、従って、側壁の厚さは8mmである。また、内筒5の高さは225mmであり、外径は40mmであり、内径は28mmであり、従って、側壁の厚さは6mmである。更に、二重るつぼ3全体の高さは240mmであり、外径は100mmである。底板6の中央部には円形の開口部6aが形成されており、内筒5の内部と連通している。開口部6aの直径は例えば22mmである。
For example, the
内筒5の側壁には、円周方向に沿って等間隔に例えば8個の孔7が形成されている。孔7の直径は例えば1mmである。孔7は内筒5の側壁を貫通しており、その外面側の端部よりも内面側の端部の方が低い位置にある。孔7の内筒5の外面側の端部と内筒5の下端との間の距離は、内筒5の高さ(225mm)の10分の1以下であり、例えば15mmである。そして、孔7の中心軸は、水平線に対して10乃至80°、例えば45°傾斜している。図2に示す点Aは、孔7の外面側の端部から内筒5の半径方向に水平に延ばした仮想上の直線(図示せず)と外筒4の外面との交点を示している。
For example, eight
二重るつぼ3の下方には、鋳型ノズル8が設けられている。鋳型ノズル8はカーボンからなり、その形状は円筒形であり、その中心軸は垂直方向に延びている。鋳型ノズル8の外径は上端部から下端部に向かって連続的に小さくなっており、例えば、上端部で22mmであり、下端部で20mmである。また、鋳型ノズル8の内径は8mmであり、高さは130mmである。鋳型ノズル8の上端部は、石英管2の底板2bに形成された穴2dを挿通して、二重るつぼ3の底板6に形成された開口部6aに嵌合している。これにより、鋳型ノズル8の内部は、底板6の開口部6aを介して内筒5の内部に連通している。
A
一方、石英管2の周囲には、誘導加熱炉11が設けられている。誘導加熱炉11は石英管2越しに二重るつぼ3を加熱するものである。また、ロータリーポンプ12が設けられており、このロータリーポンプ12の排気口は石英管2の内部に連通している。更に、石英管2には、石英管2の内部に不活性ガスを導入するためのバルブ13が設けられている。更にまた、鋳型ノズル8の下部側略半分の周囲には、水冷ジャケット14が設けられている。水冷ジャケット14は鋳型ノズル8の外面に接しており、鋳型ノズル8の下部を冷却するものである。そして、鋳型ノズル8及び水冷ジャケット14の下方には、1対のピンチロール15が設けられている。ピンチロール15は、鋳型ノズル8内で凝固した線材を挟持して鋳型ノズル8の下端部から引き抜くものである。
On the other hand, an
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る線材の製造装置の動作、即ち、本実施形態に係る線材の製造方法について、図1乃至図3を参照して説明する。先ず、ロータリーポンプ12により石英管2の内部を排気して真空とし、その後バルブ13を介して石英管2内にアルゴンガス又は窒素ガス等の不活性ガスを導入する。これにより、石英管2の内部を不活性雰囲気とする。
Next, the operation of the wire rod manufacturing apparatus according to the present embodiment configured as described above, that is, the wire rod manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the inside of the
そして、原料としての銅線材21を、材料挿入口2eを介して、外筒4と内筒5との間に供給する。なお、このとき、原料を銅合金、例えば、銅−銀合金とする場合は、材料挿入口2eから銅線材21を供給すると共に、材料挿入口2fから合金元素からなる線材、例えば、銀線材22を外筒4と内筒5との間に連続的に供給する。一方、誘導加熱炉11により、外筒4と内筒5との間に供給された銅線材21を溶解させる。これにより、外筒4と内筒5との間に、溶銅23が蓄積していく。
And the
溶銅23の上面が、孔7における内筒5の外面側の端部の高さに達すると、溶銅23が、内筒5に形成された孔7を通過して、内筒5の内部に流入する。このとき、内筒5がフィルターの役割を果たし、孔7の直径よりも大きな異物は孔7を通過できずに、外筒4と内筒5との間に残される。また、酸化物からなる異物のように、その比重が溶銅23の比重よりも小さい異物は、溶銅23中においては浮力が働くため、下向きの孔7を通過することができない。このため、このような比重が小さい異物も外筒4と内筒5との間に残される。この結果、内筒5の内部には、孔7の直径よりも大きな異物及び溶銅23よりも比重が小さい異物が除去された清浄な溶銅24が供給される。
When the upper surface of the
そして、この内筒5の内部に供給された清浄な溶銅24が、底板6の開口部6aを介して鋳型ノズル8の上端部から鋳型ノズル8の内部に流入する。流入した溶銅24は、水冷ジャケット14によって冷却されて、鋳型ノズル8の内部で凝固し、直径が例えば8mmの線材となる。そして、ピンチロール15が、鋳型ノズル8の下端部(先端部)からこの線材を引き抜く。これにより、本実施形態に係る銅線材25を作製することができる。銅線材25は、極細線に成形されるために伸線加工に供される荒引線である。
The clean
以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。 Hereinafter, the reason for the numerical limitation in each constituent requirement of the present invention will be described.
孔の中心軸が水平線に対して傾斜する角度:10乃至80°
前記角度を10°以上とすれば、孔の両端部間において十分な落差を形成し、比重が原料よりも小さい異物を、原料の流入速度に抗して確実に浮上させることができる。一方、前記角度を80°以下とすれば、隔壁(内筒)に孔を形成するときにドリリングする距離が短くてすみ、隔壁(内筒)を破損する可能性が小さくなる。従って、孔の中心軸が水平線に対して傾斜する角度は、10乃至80°とすることが好ましい。
Angle at which the central axis of the hole is inclined with respect to the horizontal line: 10 to 80 °
If the angle is 10 ° or more, a sufficient drop can be formed between both end portions of the hole, and foreign matter having a specific gravity smaller than that of the raw material can be reliably floated against the inflow speed of the raw material. On the other hand, if the angle is set to 80 ° or less, the drilling distance when forming a hole in the partition wall (inner cylinder) can be shortened, and the possibility of damaging the partition wall (inner cylinder) is reduced. Therefore, the angle at which the central axis of the hole is inclined with respect to the horizontal line is preferably 10 to 80 °.
孔の内径:0.5mm以上、隔壁(内筒)の厚さ以下
孔の内径を0.5mm以上とすることにより、異物により孔が詰まることを確実に防止できる。孔の内径が0.5mm未満だと、原料を溶解させる工程の初期段階において、異物が孔を塞いでしまい、以後の工程において生産性が低下する可能性がある。一方、孔の内径を隔壁の厚さ以下とすることにより、孔内の傾斜面によって異物を効率良く遮ることができる。従って、孔の内径は、0.5mm以上、且つ隔壁の厚さ以下とすることが好ましい。
By setting the inner diameter of the hole to 0.5 mm or more, it is possible to reliably prevent the hole from being clogged with foreign substances. When the inner diameter of the hole is less than 0.5 mm, foreign matter may block the hole in the initial stage of the process of dissolving the raw material, and productivity may be lowered in the subsequent processes. On the other hand, by setting the inner diameter of the hole to be equal to or less than the thickness of the partition wall, foreign substances can be efficiently blocked by the inclined surface in the hole. Therefore, the inner diameter of the hole is preferably 0.5 mm or more and not more than the thickness of the partition wall.
隔壁(内筒)の下端から孔の外面側の端部までの距離:隔壁の高さの10分の1以下
外筒と内筒との間の空間における孔よりも低い部分には、鋳造終了後に溶湯が残留する。この残留溶湯が多いと、冷却に伴う残留溶湯の熱収縮により、内筒が破損することがある。隔壁の下端から孔の外面側の端部までの距離を隔壁の高さの10分の1以下とすることにより、残留溶湯の量が少なくなり、内筒が破損することを防止することができる。
Distance from the lower end of the partition wall (inner cylinder) to the outer surface side end of the hole: 1/10 or less of the height of the partition wall The casting is finished at a portion lower than the hole in the space between the outer cylinder and the inner cylinder The molten metal remains later. When there is much this residual molten metal, an inner cylinder may be damaged by the thermal contraction of the residual molten metal accompanying cooling. By setting the distance from the lower end of the partition wall to the end on the outer surface side of the hole to be one tenth or less of the height of the partition wall, the amount of residual molten metal can be reduced and the inner cylinder can be prevented from being damaged. .
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、溶銅23が二重るつぼ3の外筒4と内筒5との間から内筒5の内部に移動する際に、孔7を通過する。これにより、孔7よりも大きな異物を溶銅23中から除去することができる。また、孔7は、内筒5の内面側の端部が外面側の端部よりも低い位置にあるため、溶銅23の流通方向に関して下向きとなっている。このため、酸化物からなる異物のように、その比重が溶銅23の比重よりも小さい異物は、孔7よりも小さい異物であっても孔7を通過することができず、溶銅23中から除去することができる。この結果、内筒5の内部には、溶銅23から異物が除去された清浄な溶銅24を供給することができ、鋳型ノズル8内でこの清浄な溶銅24を凝固させて、銅線材25を形成することができる。これにより、異物の含有量が少なく、極細伸線性が良好な銅線材25を製造することができる。
Next, the effect of this embodiment will be described. In this embodiment, the
特に、孔7の中心軸が水平線に対して10乃至80°、例えば45°傾斜しているため、溶銅23よりも比重が小さい異物を効率的に除去できると共に、内筒5に孔7を容易に形成することができる。
In particular, since the central axis of the
また、二重るつぼ3が外筒4及び内筒5を備えた二重構造となっているため、小型縦型鋳造機1全体をコンパクトにすることができる。また、外筒4の周囲に誘導加熱炉11が配置されており、外筒4と内筒5との間に原料である銅線材21が供給されるようになっているため、銅線材21を効率良く加熱することができる。
Further, since the
更に、孔7の内径が例えば1mmであり、0.5mm以上であり、且つ、内筒5の厚さ(6mm)以下であるため、孔7が目詰まりを起こすことなく、異物を効率的に且つ確実に除去することができる。
Furthermore, since the inner diameter of the
更にまた、内筒5の下端から孔7の外面側の端部までの距離が、内筒5の高さの10分の1以下であるため、鋳造終了後に外筒4と内筒5との間に残留する溶銅23の量が少なくなり、残留した溶銅23が凝固する際に内筒5を損傷することを防止できる。
Furthermore, since the distance from the lower end of the
更にまた、二重るつぼ3及び鋳型ノズル8がカーボンにより形成されているため、二重るつぼ3及び鋳型ノズル8から溶銅中に酸化物が混入することがない。
Furthermore, since the
更にまた、本実施形態によれば、鋳型ノズル8の内径を変更することにより、銅線材25の直径を自在に変更することができる。このため、従来のSCR方式及びDIP方式のように、銅線材25を製造するために圧延工程を設ける必要がない。従って、本実施形態によれば、比較的高濃度の添加元素を含んだ合金からなる線材の作製も容易である。また、圧延設備を設ける必要がないため、設備コストが低い。
Furthermore, according to this embodiment, the diameter of the
なお、本実施形態においては、原料として純銅を使用して銅線材を製造する例を示したが、本発明はこれに限定されず、原料として他の金属又は合金を使用してもよい。例えば銅合金を原料として銅合金線材を製造してもよく、アルミニウム線材又はアルミニウム合金線材を製造してもよい。例えば、上述の如く、二重るつぼ3の外筒4と内筒5との間に、銅線材21と共に銀線材22を供給することにより、銅−銀合金からなる線材を製造することができる。また、石英管2に材料挿入口を3ヶ所以上設けて、3元系以上の合金からなる線材を製造してもよい。更に、孔7は内筒5に8個程度設けることが好ましいが、必ずしも8個に限定されない。
In addition, in this embodiment, although the example which manufactures a copper wire using a pure copper as a raw material was shown, this invention is not limited to this, You may use another metal or alloy as a raw material. For example, a copper alloy wire may be produced using a copper alloy as a raw material, and an aluminum wire or an aluminum alloy wire may be produced. For example, as described above, by supplying the
以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。 Hereinafter, the effect of the embodiment of the present invention will be specifically described in comparison with a comparative example that deviates from the scope of the claims.
(実施例1−1)
本実施例1−1においては、原料として銅(Cu)を使用し、図1乃至図3に示す小型縦型鋳造機1を使用して直径が8mmの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。小型縦型鋳造機1においては、前述の本発明の実施形態と同様に、孔7の内径は1mm、孔の中心線と水平線とがなす角度は45°、内筒5の厚さは6mmとした。
(Example 1-1)
In Example 1-1, copper (Cu) is used as a raw material, and a rough drawn wire having a diameter of 8 mm is manufactured using the small
以下、本実施例1−1に係る荒引線の製造方法について説明する。先ず、その組成が原料と同じ純銅であり、その外径が鋳型ノズル8の外径と等しいスターティングロッド(図示せず)を準備し、その先端部を研磨して新生面を出した後、このスターティングロッドを鋳型ノズル8内に下端部から挿入し、スターティングロッドの上端部の高さを鋳型ノズル8の上端部の高さと一致させた。また、二重るつぼ3の外筒4と内筒5との間に、原料である無酸素銅荒引線をセットした。
Hereinafter, a method for manufacturing the rough drawn wire according to Example 1-1 will be described. First, a starting rod (not shown) whose composition is the same pure copper as that of the raw material and whose outer diameter is equal to the outer diameter of the
次に、ロータリーポンプ12により石英管2の内部を排気し、石英管2の内部の圧力を26.7Pa(0.2Torr)以下とした。そして、誘導加熱炉11により、外筒4と内筒5との間にセットされた原料を加熱した。この原料が溶解した後、ロータリーポンプ12を停止し、バルブ13を介して石英管2の内部にアルゴンガスを導入して、石英管2の内部を不活性雰囲気とした。
Next, the inside of the
そして、内筒5内に流入した溶銅24をスターティングロッドの上端面に凝固接合させた後、ピンチロール15によりスターティングロッドを引き抜くことにより、鋳造を開始した。以後の工程は、前述の実施形態と同様である。即ち、材料挿入口2eから銅線材21を外筒4と内筒5との間に供給しながら、この銅線材21を誘導加熱炉11により加熱して溶解し、溶解した原料を内筒5に形成された孔7を介して内筒5内に流入させながら、ピンチロール15により銅線材25を引き抜いた。このとき、銅線材25の最大引抜速度を10mm/秒とし、0.5秒間の引抜と2.5秒間の停止とを繰り返す間歇方式により、平均鋳造速度100mm/分で鋳造を行った。
Then, the
次に、このように作製した供試材(銅線材25)の評価方法について説明する。一般に、線材の伸線性は伸線後の線材の製出量で評価することができる。本試験例においては、供試材をG級伸線機により直径が2.6mmになるまで伸線し、M級伸線機により直径が1.2mmになるまで伸線し、コードサイズ伸線機により直径が0.18mmになるまで伸線し、極細伸線機により直径が0.04mmになるまで伸線した。そして、直径が0.04mmの線材の製出量によって、伸線性を評価した。製出量が多いほど伸線性がよいと判断できる。上述の伸線加工を同じ条件で3回行い、製出量の平均値を採用した。評価結果を表1に示す。 Next, an evaluation method of the specimen (copper wire 25) produced in this way will be described. Generally, the drawability of a wire can be evaluated by the amount of wire produced after drawing. In this test example, the test material was drawn to a diameter of 2.6 mm with a class G wire drawing machine, drawn to a diameter of 1.2 mm with a class M wire drawing machine, and the cord size wire drawing. The wire was drawn to a diameter of 0.18 mm using a machine, and the wire was drawn to a diameter of 0.04 mm using an ultrafine wire drawing machine. And wire drawing property was evaluated by the production amount of a wire with a diameter of 0.04 mm. It can be determined that the greater the yield, the better the drawability. The wire drawing process described above was performed three times under the same conditions, and the average value of the output was adopted. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例1−2)
本実施例1−2においては、原料として1.0質量%の銀を含有し残部が銅である銅−銀合金(Cu−1.0%Ag)を使用し、図1乃至図3に示す小型縦型鋳造機1を使用して、直径が8mmの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。即ち、原料として、銅線材21を材料挿入口2eを介して外筒4と内筒5との間に供給すると共に、銅線材21に対して一定の割合で、銀線材22を材料挿入口2fを介して外筒4と内筒5との間に供給した。また、スターティングロッドとして、原料と同じ銅−銀合金(Cu−1.0%Ag)からなるスターティングロッドを使用した。本実施例1−2における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例1−1と同様である。評価結果を表1に示す。
(Example 1-2)
In Example 1-2, a copper-silver alloy (Cu-1.0% Ag) containing 1.0% by mass of silver and the balance being copper is used as a raw material, as shown in FIGS. Using the small
(実施例1−3)
本実施例1−3においては、原料として0.7質量%の錫を含有し残部が銅である銅−錫合金(Cu−0.7%Sn)を使用し、図1乃至図3に示す小型縦型鋳造機1を使用して、直径が8mmの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。即ち、原料として、銅線材21を材料挿入口2eから外筒4と内筒5との間に供給すると共に、銅線材21に対して一定の割合で、錫線材(図示せず)を材料挿入口2fから外筒4と内筒5との間に供給した。また、スターティングロッドとして、原料と同じ銅−錫合金(Cu−0.7%Sn)からなるスターティングロッドを使用した。本実施例1−3における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例1−1と同様である。評価結果を表1に示す。
(Example 1-3)
In Example 1-3, a copper-tin alloy (Cu-0.7% Sn) containing 0.7% by mass of tin as a raw material and the balance being copper is used, and is shown in FIGS. Using the small
(比較例1−1)
図4は、本比較例において使用した小型縦型鋳造機のるつぼ及び鋳型ノズルを示す分解斜視図である。図4に示すように、本比較例で使用したるつぼ31は、図2に示す二重るつぼ3と比較して、内筒5(図2参照)が設けられていない点が異なっている。従って、外筒4内に供給され溶解された原料は、そのまま鋳型ノズル8内に流入するようになっている。図4に示す鋳型ノズル8の構成は、図2に示す鋳型ノズル8と同様である。
(Comparative Example 1-1)
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a crucible and a mold nozzle of a small vertical casting machine used in this comparative example. As shown in FIG. 4, the
本比較例1−1においては、原料として銅(Cu)を使用し、図4に示するつぼ31を備えた小型縦型鋳造機を使用して、直径が8mmの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。極細伸線性の評価においては、コードサイズ伸線機を使用して直径が0.18mmになるまで伸線した。本比較例1−1における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例1−1と同様である。評価結果を表1に示す。
In Comparative Example 1-1, copper (Cu) was used as a raw material, and a rough drawn wire having a diameter of 8 mm was manufactured using a small vertical casting machine having a
(比較例1−2)
本比較例1−2においては、原料として1.0質量%の銀を含有する銅−銀合金(Cu−1.0%Ag)を使用し、図4に示するつぼ31を備えた小型縦型鋳造機を使用して、直径が8mmの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。極細伸線性の評価においては、コードサイズ伸線機を使用して直径が0.18mmになるまで伸線した。本比較例1−2における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例1−2と同様である。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 1-2)
In this comparative example 1-2, the small vertical type | mold provided with the
(比較例1−3)
本比較例1−3においては、原料として0.7質量%の錫を含有する銅−錫合金(Cu−0.7%Sn)を使用し、図4に示するつぼ31を備えた小型縦型鋳造機を使用して、直径が8mmの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。極細伸線性の評価においては、コードサイズ伸線機を使用して直径が0.18mmになるまで伸線した。本比較例1−3における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例1−3と同様である。評価結果を表1に示す。なお、表1の「るつぼ」の列に記載した「二重」とは、図2に示すような二重るつぼ3を使用したことを示し、「通常」とは、図4に示すような従来の一重のるつぼ31を使用したことを示す。また、表1に示す「製出量」の値は、3回の測定値の平均値である。
(Comparative Example 1-3)
In this comparative example 1-3, the small vertical type | mold provided with the
表1に示すように、実施例1−1乃至1−3は、線材の製造装置として二重るつぼを備えた製造装置を使用したため、溶銅中から異物を効果的に除去することができた。この結果、直径が0.04mmの線材の製出量が24kg以上となり、極細伸線性が高かった。また、実施例1−1に示す原料として純銅を使用した場合だけでなく、実施例1−2及び1−3に示すように、原料として銅合金を使用した場合においても、良好な極細伸線性を得ることができた。 As shown in Table 1, since Examples 1-1 to 1-3 used a manufacturing apparatus equipped with a double crucible as a manufacturing apparatus for the wire, foreign substances could be effectively removed from the molten copper. . As a result, the production amount of the wire having a diameter of 0.04 mm was 24 kg or more, and the ultrafine wire drawing was high. Moreover, not only when using pure copper as a raw material shown in Example 1-1, but also when using a copper alloy as a raw material as shown in Examples 1-2 and 1-3, excellent ultrafine wire drawing properties Could get.
これに対して、表1に示す比較例1−1乃至1−3は、線材の製造装置として一重のるつぼを備えた従来の製造装置を使用したため、溶銅中から異物を除去することができず、直径が0.04mmの線材の製出量が1.0kg未満であり、極細伸線性が低かった。 On the other hand, Comparative Examples 1-1 to 1-3 shown in Table 1 can remove foreign matters from the molten copper because a conventional manufacturing apparatus including a single crucible is used as a manufacturing apparatus for the wire. The production amount of the wire having a diameter of 0.04 mm was less than 1.0 kg, and the ultrafine wire drawing property was low.
本実施例2においては、孔の角度が伸線性に及ぼす影響を調査した。孔の角度が相互に異なる複数の二重るつぼを作製し、この二重るつぼを使用して、上述の「実施例1」の(実施例1−1)と同様な方法により、荒引線を作製してその極細伸線性を評価した。評価結果を表2に示す。なお、表2に示す「製出量」とは、表1と同様に、荒引線を直径が0.04mmの線材に伸線加工したときの製出量であり、n=3の平均値である。 In Example 2, the effect of the hole angle on the drawability was investigated. A plurality of double crucibles having different hole angles are produced, and a rough drawn wire is produced by using the double crucible in the same manner as in (Example 1-1) of "Example 1" described above. Then, the ultrafine wire drawing property was evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. Note that the “production amount” shown in Table 2 is the production amount when the rough drawn wire is drawn into a wire having a diameter of 0.04 mm, as in Table 1, and is an average value of n = 3. is there.
表2の実施例2−5乃至2−7に示すように、孔の角度、即ち、孔の中心線が水平線との間でなす角度が10乃至80°である二重るつぼを使用すると、製造された荒引線の製出量は23乃至25kgであり、極細伸線性が良好であった。これに対して、孔の角度が5°である二重るつぼを使用した実施例2−4においては、製出量は1.2kgであり、実施例2−5乃至2−7よりも小さかった。これは、孔の中心線が延びる方向が水平に近いため、大きさが孔よりも小さく比重が溶銅よりも小さい異物を十分に除去することができなかったものと考えられる。但し、実施例2−4は、表1に示す比較例1−1乃至1−3よりは製出量が多く、二重るつぼを用いたことによる一定の効果は認められた。また、実施例2−8においては、二重るつぼの内筒に角度が82°である孔を形成しようとしたが、ドリリングする距離が極めて長くなってしまい、孔を形成する過程で内筒を破損してしまう可能性があったため、孔の形成を断念した。 As shown in Examples 2-5 to 2-7 in Table 2, when a double crucible having an angle of the hole, that is, an angle between the center line of the hole and the horizontal line of 10 to 80 °, is used, The amount of the rough drawn wire produced was 23 to 25 kg, and the ultrafine wire drawing property was good. On the other hand, in Example 2-4 using a double crucible with a hole angle of 5 °, the output was 1.2 kg, which was smaller than Examples 2-5 to 2-7. . This is presumably because the direction in which the center line of the hole extends is nearly horizontal, and foreign matters having a size smaller than that of the hole and a specific gravity smaller than that of the molten copper could not be sufficiently removed. However, Example 2-4 produced a larger amount than Comparative Examples 1-1 to 1-3 shown in Table 1, and a certain effect by using a double crucible was recognized. Further, in Example 2-8, an attempt was made to form a hole with an angle of 82 ° in the inner cylinder of the double crucible, but the drilling distance became extremely long, and the inner cylinder was removed in the process of forming the hole. Since there was a possibility of breakage, the formation of holes was abandoned.
本実施例3においては、孔の内径が伸線性に及ぼす影響を調査した。孔の内径が相互に異なる複数の二重るつぼを作製し、この二重るつぼを使用して、上述の「実施例1」の(実施例1−1)と同様な方法により、荒引線を作製してその極細伸線性を評価した。孔の角度は45°とした。評価結果を表3に示す。表3に示す「製出量」とは、表1と同様に、荒引線を直径が0.04mmの線材に伸線加工したときの製出量であり、n=3の平均値である。 In Example 3, the influence of the inner diameter of the hole on the drawability was investigated. A plurality of double crucibles having different inner diameters of the holes are produced, and a rough drawn wire is produced by using the double crucible in the same manner as (Example 1-1) in the above-mentioned “Example 1”. Then, the ultrafine wire drawing property was evaluated. The hole angle was 45 °. The evaluation results are shown in Table 3. The “production amount” shown in Table 3 is the production amount when the rough drawn wire is drawn into a wire having a diameter of 0.04 mm as in Table 1, and is an average value of n = 3.
表3に示すように、孔の内径を0.3mmとした実施例3−9においては、溶解の初期段階で発生した異物により孔が詰まってしまい、生産性が低下した。孔の内径を0.5mmとした実施例3−10においては、製出量が25kgと良好な結果が得られた。孔の内径を8.0mmとした実施例3−11においては、製出量は1.0kgであり、表1に示す比較例1−1乃至1−3よりは良好であるものの、実施例3−10よりは劣る結果となった。これは、孔の内径が大き過ぎ、異物を十分に除去できなかったためと考えられる。 As shown in Table 3, in Example 3-9 in which the inner diameter of the hole was 0.3 mm, the hole was clogged with foreign matters generated at the initial stage of dissolution, and the productivity was lowered. In Example 3-10 in which the inner diameter of the hole was 0.5 mm, the production amount was 25 kg and a good result was obtained. In Example 3-11 in which the inner diameter of the hole was 8.0 mm, the output was 1.0 kg, which is better than Comparative Examples 1-1 to 1-3 shown in Table 1, but Example 3 The result was inferior to -10. This is thought to be because the inner diameter of the hole was too large and foreign matter could not be removed sufficiently.
1;小型縦型鋳造機
2;石英管
2a;側板
2b;底板
2c;天板
2d;開口部
2e、2f;材料挿入口
3;二重るつぼ
4;外筒
5;内筒
6;底板
6a;開口部
7;孔
8;鋳型ノズル
11;誘導加熱炉
12;ロータリーポンプ
13;バルブ
14;水冷ジャケット
15;ピンチロール
21;銅線材
22;銀線材
23、24;溶銅
25;銅線材
31;るつぼ
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