JP2010188362A - Cu−Mg系荒引線の製造方法及びCu−Mg系荒引線の製造装置 - Google Patents
Cu−Mg系荒引線の製造方法及びCu−Mg系荒引線の製造装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】Mg;0.01質量%以上0.70質量%以下を含有するCu−Mg系荒引線の製造方法であって、銅原料を溶解して銅溶湯を生成する銅溶湯生成工程S1と、前記銅溶湯の酸素含有量を10ppm以下とする脱酸工程S2と、脱酸処理された前記銅溶湯にMgを添加するMg添加工程S3と、Mgが添加された前記銅溶湯をベルトホイール式連続鋳造機に供給し、鋳造銅材を連続的に得る連続鋳造工程S4と、前記鋳造銅材を連続的に圧延する連続圧延工程S5と、を備えており、連続鋳造工程S4における冷却状態を制御することで、前記ベルトホイール式連続鋳造機から製出される鋳造銅材の温度を720℃以上とする。
【選択図】図2
Description
従来、前述のCu−Mg系荒引線は、バッチ式の溶解炉で原料を溶解し、銅溶湯の成分を調整した上で、円柱状の鋳造銅材を製出し、この鋳造銅材を押出加工することによって製造されていた。
このベルトホイール式連続鋳造機は、その主要部が、周回移動する無端ベルトと、この無端ベルトに円周の一部を接触させて回転する鋳造輪とにより構成される。この連続鋳造機は、シャフト炉などの大型の溶解炉と連続され、さらに圧延機と連結されることによって、溶解炉からの溶銅を連続鋳造圧延して銅線を一連の生産ラインで高速に製造することができるものである。
しかしながら、銅溶湯にMgを添加した場合、製出される鋳造銅材の温度が低下する傾向にあるため、鋳造銅材を圧延する際の負荷が高くなりすぎて圧延ができなくなるおそれがある。特に、連続鋳造圧延では、圧延工程がトラブル等で停止すると鋳造工程、溶解工程にまで影響を与えてしまうことになるため、圧延工程を安定して行うことが強く求められる。
また、連続圧延工程において、比較的高温で圧延することが可能となり、製出されたCu−Mg系荒引線に圧延加工組織が残存することが防止される。よって、その後の伸線加工において割れ等が発生しない高品質のCu−Mg系荒引線を製出することができる。また、製出されたCu−Mg系荒引線が必要以上に加工硬化していないので、コイラー等で円滑に巻き取ることができ、取扱い性が向上することになる。
また、ベルトホイール式連続鋳造機によって鋳造銅材を連続的に得る連続鋳造工程と、前記鋳造銅材を連続的に圧延する連続圧延工程とを備えているので、接合することなく、長尺のCu−Mg系荒引線を得ることができる。
この場合、最終圧延時の銅線温度が400℃以上に保持されていることから、圧延が冷間加工領域で行われておらず、製出されたCu−Mg系荒引線に圧延加工組織が残存することがなく、加工硬化も抑制される。よって、高品質で取扱いが容易なCu−Mg系荒引線を確実に製出することができる。
通常、ベルトホイール式連続鋳造機に用いられる鋳型は、導電率が80〜100%IACSのものが使用されている。ここで、本発明では、鋳型の導電率を50%IACS以下としているので、ベルトホイール式連続鋳造機の鋳型における冷却(抜熱)が抑えられ、製出される鋳造銅材の温度を720℃以上とすることができる。一方、鋳型の導電率を20%IACS以上としているので、銅溶湯を確実に冷却して鋳造銅材を得ることができる。
また、ベルトホイール式連続鋳造機に用いられる鋳型の導電率が50%IACS以下とされているので、鋳型における冷却(抜熱)が抑えられ、製出される鋳造銅材の温度を720℃以上とすることができる。よって、鋳造銅材を圧延する際の負荷を低く抑えることができ、圧延時のトラブルの発生を抑制することができる。さらに、連続圧延機において比較的高温で圧延することができ、高品質、かつ、取扱い性が容易なCu−Mg系荒引線を製出することができる。一方、鋳型の導電率が20%IACS以上とされているので、銅溶湯を確実に冷却して鋳造銅材を連続的に製出することができる。
Mgは、活性な元素であることから、他の元素と反応して高融点化合物が生成されるため、この高融点化合物が堆積して注湯ノズルが閉塞してしまうおそれがある。そこで、注湯ノズルを加熱する加熱手段を設けることにより、注湯ノズルが閉塞を防止し、Cu−Mg系荒引線の製出を安定して行うことができる。
図1に示すCu―Mg系荒引線の製造装置10は、溶解炉11と、保持炉12と、鋳造樋13と、ベルトホイール式連続鋳造機30と、連続圧延装置15と、コイラー18とを有している。
ここで、本実施形態においては、注湯ノズル22を加熱する加熱手段としてヒータ23が設けられている。また、本実施形態では、注湯ノズル22はカーボンセラミックスで構成されている。
ここで、鋳造輪31は、導電率 20%IACS以上50%IACS以下の素材で構成されている。なお、本実施形態では、鋳造輪31は、Cu−Cr−Zr−Al合金で構成されており、その導電率が35%IACS〜45%IACSとされている。
連続圧延装置15から製出されたCu−Mg系荒引線50は、洗浄冷却装置16および探傷器17を介してコイラー18に巻き取られる。
また、探傷器17は、洗浄冷却装置16から送られたCu−Mg系荒引線50の傷を探知するものである。
まず、溶解炉11に、4N(純度99.99%)の電気銅を投入して溶解し、銅溶湯を得る(銅溶湯生成工程S1)。この銅溶湯生成工程S1では、シャフト炉の複数のバーナの空燃比を調整して溶解炉11の内部を還元雰囲気とすることにより、銅溶湯の酸素含有量を20ppm以下とする。
ここで、不活性ガス又は還元性ガスでシールされた鋳造樋13を通過する銅溶湯は、前述の脱ガス手段によって攪拌されることによって、銅溶湯と不活性ガス又は還元性ガスとの反応が促進され、酸素含有量は10ppm以下にまで、より好ましくは5ppm以下にまで低下することになる(脱酸工程S2)。
ここで、この連続鋳造工程S4においては、ベルトホイール式連続鋳造機30から製出される鋳造銅材40の温度が720℃以上になるように、冷却状態が制御される。なお、本実施形態では、前述のように、鋳造輪31の導電率を20%IACS〜50%IACSとするとともに、鋳造輪31に流通される冷却水の圧力を1MPa以下に設定している。
そして、このCu―Mg系荒引線50が洗浄冷却装置16によって洗浄・冷却され(洗浄工程S6)、探傷器17によって外傷の有無が検査される(検査工程S7)。
以上のようにして、Cu―Mg系荒引線50が製出される。
また、ベルトホイール式連続鋳造機30から製出される鋳造銅材40の温度を720℃以上としているので、この鋳造銅材40を圧延する際の負荷が高くなることを抑えることができる。よって、圧延時のトラブルの発生を抑制することができ、溶解炉11、ベルトホイール式連続鋳造機30及び連続圧延装置15を用いてCu−Mg系荒引線50を、安定して、かつ、効率的に製出することが可能となる。
さらに、本実施形態では、鋳造輪31に流通される冷却水の圧力を1MPa以下に設定しているので、冷却(抜熱)がさらに低く抑えられ、製出される鋳造銅材40の温度を確実に720℃以上とすることができる。
また、本実施形態においては、タンディッシュ20からベルトホイール式連続鋳造機30に向けて銅溶湯を供給する注湯ノズル22を加熱するヒータ23を備えているので、注湯ノズル22の閉塞を防止することができ、Cu−Mg系荒引線50の製造を安定して行うことができる。しかも、本実施形態では、注湯ノズル22をカーボンセラミックス製としていることから、Mgと注湯ノズル22との反応を防止して、注湯ノズル22の詰まりの発生を抑制することができる。
例えば、本実施形態では、溶解炉をシャフト炉としたもので説明したが、これに限定されることはなく、低周波誘導炉等の溶解炉であってもよい。
さらに、注湯ノズルをカーボンセラミックス製のものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の耐火物で構成されていてもよい。また、注湯ノズルの加熱手段を備えたものとして説明したが、これに限定されることはない。
比較例として、ベルトホイール式連続鋳造機の鋳造輪(鋳型)を導電率85%IACSのCu−Cr−Zr合金で構成されたものを用いて直径18mmCu−Mg系荒引線を製出し、ベルトホイール式連続鋳造機から製出される鋳造銅材の温度を720℃未満とした。
本発明例として、ベルトホイール式連続鋳造機の鋳造輪(鋳型)を導電率40%IACSのCu−Cr−Zr−Al合金で構成されたものを用いて直径18mmのCu−Mg系荒引線を製出し、ベルトホイール式連続鋳造機から製出される鋳造銅材の温度を720℃以上とした。
そして、比較例、本発明例について、Cu−Mg系荒引線の製造状況を評価した。評価結果を表1に示す。
一方、本発明例においては、ベルトホイール式連続鋳造機から製出される鋳造銅材の温度が800℃とされており、その後の連続圧延機において円滑に圧延加工を行うことができ、直径18mmのCu−Mg系荒引線を安定して製出することができた。
また、従来の押出法によっては、接合なしで得られるCu−Mg系荒引線の重量が200kgであるのに対して、本発明例においては、接合なしで重量5tの長尺のCu−Mg系荒引線を得ることができた。
11 溶解炉
15 連続圧延機
20 タンディッシュ
21 Mg添加手段
22 注湯ノズル
23 ヒータ(加熱手段)
30 ベルトホイール式連続鋳造機
31 鋳造輪(鋳型)
40 鋳造銅材
50 Cu−Mg系荒引線
Claims (5)
- Mg;0.01質量%以上0.70質量%以下を含有するCu−Mg系荒引線の製造方法であって、
銅原料を溶解して銅溶湯を生成する銅溶湯生成工程と、前記銅溶湯の酸素含有量を10ppm以下とする脱酸工程と、脱酸処理された前記銅溶湯にMgを添加するMg添加工程と、Mgが添加された前記銅溶湯をベルトホイール式連続鋳造機に供給し、鋳造銅材を連続的に得る連続鋳造工程と、前記鋳造銅材を連続的に圧延する連続圧延工程と、を備えており、
前記連続鋳造工程における冷却状態を制御することで、前記ベルトホイール式連続鋳造機から製出される前記鋳造銅材の温度を720℃以上とすることを特徴とするCu−Mg系荒引線の製造方法。 - 前記連続圧延工程において、最終圧延時の銅線温度が400℃以上とされていることを特徴とする請求項1に記載のCu−Mg系荒引線の製造方法。
- 前記連続鋳造工程で用いられる鋳型の導電率が、20%IACS以上50%IACS以下とされていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のCu−Mg系荒引線の製造方法。
- Mg;0.01質量%以上0.70質量%以下を含有するCu−Mg系荒引線を製造する際に用いられるCu−Mg系荒引線の製造装置であって、
銅原料を溶解して銅溶湯を生成する溶解炉と、前記銅溶湯の酸素含有量を10ppm以下とする脱酸手段と、前記銅溶湯にMgを添加するMg添加手段と、前記銅溶湯が保持されるタンディッシュと、このタンディッシュから供給された前記銅溶湯を冷却して鋳造銅材を得るベルトホイール式連続鋳造機と、前記鋳造銅材を連続して圧延する連続圧延機と、を備えており、
前記ベルトホイール式連続鋳造機に用いられる鋳型の導電率が20%IACS以上50%IACS以下とされていることを特徴とするCu−Mg系荒引線の製造装置。 - 前記タンディッシュから前記ベルトホイール式連続鋳造機に向けて前記銅溶湯を供給する注湯ノズルを加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のCu−Mg系荒引線の製造装置。
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