JP2013023765A - METHOD FOR PRODUCING Cr-CONTAINING COPPER ALLOY WIRE ROD - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、トロリー線、溶接用チップ、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等に使用される銅合金線材であって、Ｃｒを含有する銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a copper alloy wire used for, for example, a trolley wire, a welding tip, a robot wire and an aircraft wire, and relates to a method for producing a Cr-containing copper alloy wire made of a copper alloy containing Cr. It is.
一般に、上述したトロリー線、溶接用チップ、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等を製造するための素材として、強度が高く、かつ、電気伝導性が良好な銅合金からなる銅合金線材が提供されている。
ここで、強度が高く、かつ、電気伝導性が良好な銅合金として、Ｃｒを含有するＣｒ含有銅合金が挙げられる。Ｃｒ含有銅合金においては、適切な熱処理を行うことによって銅の母相中に析出物粒子が分散されることになり、強度の向上と電気伝導性の確保を図ることが可能となる。
Generally, as a material for manufacturing the above-described trolley wire, welding tip, robot wire, aircraft wire, and the like, a copper alloy wire made of a copper alloy having high strength and good electrical conductivity is provided. Yes.
Here, a Cr-containing copper alloy containing Cr is given as a copper alloy having high strength and good electrical conductivity. In the Cr-containing copper alloy, the precipitate particles are dispersed in the copper matrix by performing an appropriate heat treatment, so that it is possible to improve the strength and ensure electrical conductivity.
このようなＣｒ含有銅合金からなる銅合金線材は、従来、ケークやビレットと呼ばれる断面積の大きな鋳塊を製出し、熱間加工、冷間加工することによって製造されていた。また、溶体化処理、時効処理といった熱処理を実施し、析出物粒子のサイズ、分散状態を制御していた。
しかしながら、断面積の大きな鋳塊を製出した後に熱間加工や冷間加工を行って線材を製出する場合、鋳塊のサイズによって得られる線材の長さが制限されることになり、長尺の線材を得ることができなかった。また、生産効率が悪いといった問題があった。
Conventionally, a copper alloy wire made of such a Cr-containing copper alloy has been manufactured by producing an ingot having a large cross-sectional area called a cake or billet, and hot working or cold working. In addition, heat treatment such as solution treatment and aging treatment was performed to control the size and dispersion state of the precipitate particles.
However, when producing an ingot with a large cross-sectional area and then producing a wire by hot working or cold working, the length of the obtained wire is limited by the size of the ingot. A scale wire could not be obtained. There was also a problem that production efficiency was poor.
そこで、特許文献１には、Ｃｒ，Ｚｒ等を含有する銅合金の線材を、水平方向、鉛直方向上方または鉛直方向下方に引き抜いて、小径の線材を連続的に製出する技術思想が開示されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses a technical idea of continuously producing a small-diameter wire by drawing a copper alloy wire containing Cr, Zr or the like horizontally, vertically upward or vertically downward. ing.
ここで、Ｃｒ含有銅合金の鋳塊においては、銅の母相中にＣｒが偏析しており、例えば、１〜１０μｍ程度の粗大なＣｒ粒子が存在することがある。この鋳塊をそのまま加工して時効処理をした場合には、粗大なＣｒ粒子がさらに成長することになり、微細なＣｒ粒子が析出せず、強度を向上させることができない。
そこで、Ｃｒ含有銅合金の鋳塊においては、バッチ式の熱処理炉を用いて、例えば、９００℃以上で１時間以上の条件で熱処理し、Ｃｒを銅の母相中に固溶させる溶体化処理を行う必要がある。
Here, in the ingot of the Cr-containing copper alloy, Cr is segregated in the copper matrix, and coarse Cr particles of, for example, about 1 to 10 μm may exist. When this ingot is processed as it is and subjected to an aging treatment, coarse Cr particles further grow, fine Cr particles do not precipitate, and the strength cannot be improved.
Therefore, in the ingot of Cr-containing copper alloy, using a batch-type heat treatment furnace, for example, heat treatment is performed at a temperature of 900 ° C. or more for 1 hour or more, and solution treatment is performed in which Cr is solid-solved in the copper matrix. Need to do.
特に、特許文献１に記載されているように、棒状の鋳塊を連続的に製出する場合には、溶湯を保持する鋳造炉に鋳型が接続されているため、鋳造炉内の溶湯の温度が鋳型へと伝達されることから、銅の母相中に１〜１０μｍ程度の粗大なＣｒ粒子が存在しやすい。このため、製出された鋳塊に対して上述の溶体化処理を実施する必要があった。
このように、Ｃｒ含有銅合金線材を製造する際には、鋳塊に対してバッチ式熱処理炉を用いて溶体化処理を行う必要があるため、Ｃｒ含有銅合金線材を効率的に製造することができないといった問題があった。
In particular, as described in Patent Document 1, when a bar-shaped ingot is continuously produced, the mold is connected to a casting furnace that holds the molten metal, so the temperature of the molten metal in the casting furnace. Therefore, coarse Cr particles of about 1 to 10 μm are likely to be present in the copper matrix. For this reason, it was necessary to carry out the above-mentioned solution treatment on the produced ingot.
Thus, when producing a Cr-containing copper alloy wire, it is necessary to perform a solution treatment on the ingot using a batch-type heat treatment furnace. There was a problem that could not.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、Ｃｒを含有する銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することが可能なＣｒ含有銅合金線材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 the above-described circumstances, and is a Cr-containing copper capable of efficiently and stably producing a Cr-containing copper alloy wire made of a copper alloy containing Cr. It aims at providing the manufacturing method of an alloy wire.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のＣｒ含有銅合金線材の製造方法は、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材の製造方法であって、銅原料を溶解してＣｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金溶湯を生成する銅合金溶湯生成工程と、この銅合金溶湯を鋳型に導入して鋳造素線を連続的に製出する鋳造工程と、前記鋳造素線に対して伸線加工及び圧延加工のいずれか一方又は両方を実施する加工工程と、を有し、前記鋳造工程では、前記鋳造素線の導電率を６０％ＩＡＣＳ以下とすることを特徴としている。 In order to solve such problems and achieve the above object, a method for producing a Cr-containing copper alloy wire according to the present invention includes a copper alloy containing Cr in a range of 0.2 mass% to 1.5 mass%. A method for producing a Cr-containing copper alloy wire comprising: a copper alloy melt producing step for producing a copper alloy melt comprising melting a copper raw material and containing Cr in a range of 0.2% by mass to 1.5% by mass; A casting process in which this copper alloy molten metal is introduced into a mold to continuously produce a cast wire, and a processing process in which one or both of wire drawing and rolling are performed on the cast wire; In the casting step, the cast wire has a conductivity of 60% IACS or less.
このような構成とされた本発明のＣｒ含有銅合金線材の製造方法においては、鋳造素線の導電率が６０％ＩＡＣＳ以下とされているので、鋳造素線の段階で十分にＣｒが銅の母相中に固溶していることになり、十分、急冷できていることとなる。よって、バッチ式熱処理炉を用いた溶体化処理を省略することが可能となり、Ｃｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することができる。
また、前記鋳造素線に対して伸線加工及び圧延加工のいずれか一方又は両方を実施する加工工程を備えているので、Ｃｒ含有銅合金線材において、鋳造組織が残存せず、結晶粒の微細化及びＣｒ濃度の均一化を図ることができる。
さらに、前記Ｃｒ含有銅合金線材は、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含んでいる。Ｃｒは、適切な熱処理を行うことによって銅の母相中に析出物粒子を生成させ、強度の向上と電気伝導性の確保を図ることが可能となる。そのため、析出物粒子を均一に分散させることが銅合金線の特性を向上させるうえで重要となる。銅合金線の導電率の観点からＣｒを０．２５質量％以上１．０質量％以下の範囲で含んでいることがより好ましい。
In the method for producing a Cr-containing copper alloy wire according to the present invention having such a configuration, the conductivity of the cast wire is 60% IACS or less, so that the Cr is sufficiently copper at the cast wire stage. It will be dissolved in the matrix, and it will be sufficiently cooled rapidly. Therefore, the solution treatment using a batch heat treatment furnace can be omitted, and the Cr-containing copper alloy wire can be produced efficiently and stably.
In addition, since it includes a processing step of performing either one or both of wire drawing and rolling on the cast wire, the cast structure does not remain in the Cr-containing copper alloy wire, and the crystal grains are fine. And making the Cr concentration uniform.
Furthermore, the Cr-containing copper alloy wire contains Cr in a range of 0.2 mass% to 1.5 mass%. Cr can generate precipitate particles in the parent phase of copper by performing an appropriate heat treatment, thereby improving strength and ensuring electrical conductivity. Therefore, in order to improve the properties of the copper alloy wire, it is important to uniformly disperse the precipitate particles. From the viewpoint of the electrical conductivity of the copper alloy wire, it is more preferable that Cr is contained in the range of 0.25 mass% to 1.0 mass%.
ここで、前記鋳造工程では、前記鋳造素線の延在方向に直交する断面内における導電率の最大値と最小値との差を５％ＩＡＣＳ以下とすることが好ましい。
この場合、鋳造素線内部でのＣｒの偏析が抑えられていることになる。よって、バッチ式熱処理炉を用いた溶体化処理を省略することが可能となり、Ｃｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することができる。
Here, in the casting step, it is preferable that the difference between the maximum value and the minimum value of the conductivity in a cross section perpendicular to the extending direction of the cast wire is 5% IACS or less.
In this case, the segregation of Cr inside the casting wire is suppressed. Therefore, the solution treatment using a batch heat treatment furnace can be omitted, and the Cr-containing copper alloy wire can be produced efficiently and stably.
また、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉を有し、前記鋳型は、前記鋳造炉に断熱部材を介して接続されていることが好ましい。
この場合、鋳型と鋳造炉との間に断熱部材が配設されているので、鋳造炉の熱が鋳型へと伝達することが抑制され、鋳型温度の上昇が抑えられる。よって、鋳型内で銅合金溶湯を急冷することができ、Ｃｒの溶体化を促進することが可能となる。また、鋳型の温度を低く抑えても、鋳造炉内の鋳型近傍の銅合金溶湯の温度が高く維持されることになり、鋳造を安定して行うことができる。
Moreover, it has a casting furnace which hold | maintains the said copper alloy molten metal, It is preferable that the said casting_mold | template is connected to the said casting furnace via the heat insulation member.
In this case, since the heat insulating member is disposed between the mold and the casting furnace, the heat of the casting furnace is suppressed from being transferred to the mold, and the rise in the mold temperature is suppressed. Therefore, the molten copper alloy can be rapidly cooled in the mold, and the solution of Cr can be promoted. Even if the temperature of the mold is kept low, the temperature of the molten copper alloy in the vicinity of the mold in the casting furnace is maintained high, and casting can be performed stably.
また、前述のように、鋳型が前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉に断熱部材を介して接続されている場合には、前記断熱部材を通過する前記銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされ、前記鋳型から製出される前記鋳造素線の温度が４００℃以下とされていることが好ましい。
この場合、鋳型の入側温度が１１００℃となり、鋳型の出側温度が４００℃となる。よって、鋳型内で１１００℃から４００℃まで急冷されることになり、Ｃｒを銅の母相中に固溶させることが可能となる。
In addition, as described above, when the mold is connected to the casting furnace holding the molten copper alloy via a heat insulating member, the temperature of the molten copper alloy passing through the heat insulating member is set to 1100 ° C. or higher. The temperature of the casting wire produced from the mold is preferably 400 ° C. or lower.
In this case, the mold entrance temperature is 1100 ° C. and the mold exit temperature is 400 ° C. Therefore, it is rapidly cooled from 1100 ° C. to 400 ° C. in the mold, and Cr can be dissolved in the copper matrix.
前記鋳造素線は、断面円形とされており、その直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされていることが好ましい。
この場合、鋳造素線の直径が５０ｍｍ以下とされているので、鋳造素線の内部まで急冷することができ、Ｃｒを銅の母相中に固溶させることが可能となる。また、鋳造素線の直径が５ｍｍ以上とされているので、鋳造を安定して実施することができる。
The cast strand has a circular cross section, and preferably has a diameter of 5 mm to 50 mm.
In this case, since the diameter of the casting wire is 50 mm or less, it can be rapidly cooled to the inside of the casting wire, and Cr can be dissolved in the copper matrix. Moreover, since the diameter of the casting wire is 5 mm or more, casting can be stably performed.
前記Ｃｒ含有銅合金線材は、Ｚｒを０．０１質量％以上０．３質量％以下の範囲で含むことが好ましい。
この場合、Ｚｒを含有することによって、さらなる高強度化を図ることができる。なお、ＺｒはＣｒに比べて、銅に固溶した際の導電率への影響が少ないことから、鋳造素線の導電率を６０％ＩＡＣＳ以下とすることで、鋳造素線の段階で十分にＣｒ及びＺｒが銅の母相中に固溶していることになる。
The Cr-containing copper alloy wire preferably contains Zr in a range of 0.01% by mass to 0.3% by mass.
In this case, further strengthening can be achieved by containing Zr. Since Zr has less influence on the electrical conductivity when dissolved in copper than Cr, by setting the conductivity of the cast wire to 60% IACS or less, it is sufficient at the stage of the cast wire. Cr and Zr are dissolved in the copper matrix.
さらに、前記銅合金溶湯に対して不活性ガスによるバブリングを実施することが好ましい。
この場合、銅合金溶湯内におけるＣｒ等の元素の偏在を抑制することができ、鋳造素線における偏析の発生を抑制することができる。
Furthermore, it is preferable to perform bubbling with an inert gas on the molten copper alloy.
In this case, the uneven distribution of elements such as Cr in the molten copper alloy can be suppressed, and the occurrence of segregation in the casting wire can be suppressed.
また、前記鋳型は、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉の底部に接続されており、前記鋳造素線は、前記鋳型から鉛直方向下方に向けて引き抜かれる構成としてもよい。
この場合、鋳型が鋳造炉の底部に接続されているので、鋳造炉内の銅合金溶湯の水頭圧が鋳型へと作用することになり、鋳型内に向けて銅合金溶湯を確実に供給することができ、鋳造を安定して行うことができる。また、ミクロ空孔の発生を抑制でき、高品質な鋳造素線を製出することができる。
The casting mold may be connected to a bottom portion of a casting furnace that holds the molten copper alloy, and the casting wire may be pulled out downward from the casting mold in the vertical direction.
In this case, since the mold is connected to the bottom of the casting furnace, the head pressure of the molten copper alloy in the casting furnace acts on the mold, and the molten copper alloy is surely supplied into the mold. And casting can be performed stably. Moreover, generation | occurrence | production of a micro void | hole can be suppressed and a high quality casting strand can be produced.
あるいは、前記鋳型は、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉の側壁部に接続されており、前記鋳造素線は前記鋳型から水平方向に向けて引き抜かれる構成としてもよい。
この場合、鋳造設備を簡素化することができ、Ｃｒ含有銅合金線材を製造する際の初期コストを低減することができる。
Alternatively, the mold may be connected to a side wall portion of a casting furnace that holds the molten copper alloy, and the casting wire may be pulled out from the mold in a horizontal direction.
In this case, the casting equipment can be simplified, and the initial cost for producing the Cr-containing copper alloy wire can be reduced.
本発明によれば、Ｃｒを含有する銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することが可能なＣｒ含有銅合金線材の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the Cr containing copper alloy wire which can produce the Cr containing copper alloy wire which consists of a copper alloy containing Cr efficiently and stably can be provided. .
以下に、本発明の実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法について、添付した図を参照して説明する。
本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材は、例えば、トロリー線、溶接用チップ、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等の素材として用いられるものである。本実施形態に係るＣｒ含有銅合金線材は、例えば断面積が１１０mm２とされたトロリー線の素材として使用されるものである。
Below, the manufacturing method of the Cr containing copper alloy wire which is embodiment of this invention is demonstrated with reference to the attached figure.
The Cr-containing copper alloy wire according to the present embodiment is used as a material such as a trolley wire, a welding tip, a robot wire, and an aircraft wire. The Cr-containing copper alloy wire according to the present embodiment is used as a material for a trolley wire having a cross-sectional area of 110 mm 2 , for example.
本実施形態に係るＣｒ含有銅合金線材は、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下、Ｚｒを０．０１質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｉを０．０１質量％以上０．０５質量％以下、残部がＣｕと不可避不純物とされたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ合金からなるものとされている。
Ｃｒ含有銅合金線材の線径（直径）は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とされており、本実施形態では１２ｍｍとされている。
In the Cr-containing copper alloy wire according to the present embodiment, Cr is 0.2% by mass or more and 1.5% by mass or less, Zr is 0.01% by mass or more and 0.15% by mass or less, and Si is 0.01% by mass or more. It is supposed to be made of a Cu-Cr-Zr-Si alloy with 0.05% by mass or less and the balance being Cu and inevitable impurities.
The wire diameter (diameter) of the Cr-containing copper alloy wire is 5 mm or more and 30 mm or less, and is 12 mm in this embodiment.
次に、本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に用いられる連続鋳造装置１０について説明する。図１は、Ｃｒ含有銅合金線材の素材となる鋳造素線Ｗを製出する連続鋳造装置１０を示している。
この連続鋳造装置１０は、溶解炉１１と、保持炉１３と、移送樋１５と、鋳造炉２０と、鋳型３０と、鋳型３０から製出される鋳造素線Ｗを引き抜くピンチロール１７と、を備えている。
Next, the continuous casting apparatus 10 used for the manufacturing method of the Cr containing copper alloy wire which is this embodiment is demonstrated. FIG. 1 shows a continuous casting apparatus 10 that produces a casting wire W that is a material of a Cr-containing copper alloy wire.
The continuous casting apparatus 10 includes a melting furnace 11, a holding furnace 13, a transfer rod 15, a casting furnace 20, a mold 30, and a pinch roll 17 that pulls out a casting wire W produced from the mold 30. ing.
溶解炉１１は、銅原料を加熱溶解して銅溶湯を生成するものであり、銅原料が投入される原料投入口１１Ａと、生成した銅溶湯を排出する銅溶湯排出口１１Ｂと、を備えている。
また、この溶解炉１１の後段側に保持炉１３が配設されており、溶解炉１１と保持炉１３とは連結樋１２によって接続されている。
The melting furnace 11 heats and melts a copper raw material to generate a molten copper, and includes a raw material inlet 11A through which the copper raw material is charged and a molten copper outlet 11B through which the generated copper molten metal is discharged. Yes.
In addition, a holding furnace 13 is disposed on the rear side of the melting furnace 11, and the melting furnace 11 and the holding furnace 13 are connected by a connecting rod 12.
保持炉１３は、溶解炉１１から供給された銅溶湯を一時的に保持して保温するものである。この保持炉１３には、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素を添加する添加手段（図示なし）が設けられている。また、この保持炉１３内は、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化を防止するために、不活性ガス雰囲気とされている。 The holding furnace 13 temporarily holds the molten copper supplied from the melting furnace 11 to keep it warm. The holding furnace 13 is provided with an adding means (not shown) for adding elements such as Cr, Zr, and Si. In addition, the inside of the holding furnace 13 is an inert gas atmosphere in order to prevent oxidation of elements such as Cr, Zr, and Si.
移送樋１５は、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素が添加されて成分調整された銅合金溶湯を、後段の鋳造炉２０へと移送するものである。本実施形態では、移送樋１５の内部が不活性雰囲気とされている。 The transfer rod 15 is for transferring the copper alloy molten metal whose components are adjusted by adding elements such as Cr, Zr, and Si, to the casting furnace 20 at the subsequent stage. In the present embodiment, the inside of the transfer rod 15 is an inert atmosphere.
鋳造炉２０は、保持炉１３から移送された銅合金溶湯を貯留するものである。この鋳造炉２０は、図２に示すように、チャンバ２１と、炉本体２３と、加熱手段２４と、を備えており、チャンバ２１の内部は不活性ガス雰囲気とされている。また、加熱手段２４は、貯留した銅合金溶湯の温度を調整するために設けられており、本実施形態では輻射ヒータとされている。 The casting furnace 20 stores the molten copper alloy transferred from the holding furnace 13. As shown in FIG. 2, the casting furnace 20 includes a chamber 21, a furnace body 23, and a heating means 24, and the inside of the chamber 21 is an inert gas atmosphere. Moreover, the heating means 24 is provided in order to adjust the temperature of the stored copper alloy molten metal, and is a radiant heater in this embodiment.
さらに、図３に示すように、炉本体２３及びチャンバ２１の底面部分には、注湯孔２６が穿設されている。
この鋳造炉２０のうち銅合金溶湯が貯留される炉本体２３内部の水平方向に沿った断面の断面積Ｓｆは、２００００ｍｍ２≦Ｓｆ≦３４６００ｍｍ２の範囲内に設定されている。さらに、この鋳造炉２０には、炉本体２３内部に貯留された銅合金溶湯の湯面位置を検知するためのレベルセンサ（図示なし）が配設されている。また、鋳造炉２０には、不活性ガスを噴出して鋳造炉２０内の銅合金溶湯を撹拌する不活性ガスバブリング装置（図示なし）が設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, a pouring hole 26 is formed in the bottom surface portions of the furnace body 23 and the chamber 21.
Sectional area Sf of a cross section molten copper alloy is along the horizontal direction of the inner furnace body 23 to be stored out of the casting furnace 20 is set in the range of 20000mm 2 ≦ Sf ≦ 34600mm 2. Further, the casting furnace 20 is provided with a level sensor (not shown) for detecting the surface position of the molten copper alloy stored in the furnace body 23. Further, the casting furnace 20 is provided with an inert gas bubbling device (not shown) for injecting an inert gas and stirring the molten copper alloy in the casting furnace 20.
鋳型３０は、図３に示すように、軸方向に貫通した鋳造孔３６を有した筒状をなしており、鋳造孔３６の内周面を構成する黒鉛スリーブ３１と、この黒鉛スリーブ３１の外周側に位置する冷却ジャケット３２と、を備えている。冷却ジャケット３２の内部には、冷却水を流通させるための水路３３が設けられており、黒鉛スリーブ３１を冷却する構成とされている。
この鋳型３０は、鋳造炉２０の鉛直方向下方側に接続されており、図２及び図３に示すように、鋳造炉２０の注湯孔２６と鋳型３０の鋳造孔３６が連通するように配設されている。また、この鋳型３０の鋳造孔３６の直径は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されており、本実施形態では３０ｍｍとされている。さらに、鋳型３０の引抜方向長さは、１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とされており、本実施形態では２５０ｍｍとされている。
As shown in FIG. 3, the mold 30 has a cylindrical shape having a casting hole 36 penetrating in the axial direction, and a graphite sleeve 31 constituting an inner peripheral surface of the casting hole 36, and an outer periphery of the graphite sleeve 31. And a cooling jacket 32 located on the side. Inside the cooling jacket 32, a water channel 33 for circulating cooling water is provided, and the graphite sleeve 31 is cooled.
The mold 30 is connected to the lower side in the vertical direction of the casting furnace 20, and is arranged so that the pouring hole 26 of the casting furnace 20 and the casting hole 36 of the mold 30 communicate with each other as shown in FIGS. It is installed. Moreover, the diameter of the casting hole 36 of this casting_mold | template 30 is set to 5 mm or more and 50 mm or less, and is 30 mm in this embodiment. Further, the length of the mold 30 in the drawing direction is 100 mm or more and 1000 mm or less, and in this embodiment, it is 250 mm.
そして、鋳型３０の水平方向の断面積Ｓｃと、鋳造炉２０の水平方向の断面積Ｓｆとの断面積比Ｓｆ／Ｓｃは、Ｓｆ／Ｓｃ≧５に設定されており、より好ましくは、Ｓｆ／Ｓｃ≧１０に設定されている。 The cross-sectional area ratio Sf / Sc between the horizontal cross-sectional area Sc of the mold 30 and the horizontal cross-sectional area Sf of the casting furnace 20 is set to Sf / Sc ≧ 5, and more preferably Sf / Sc ≧ 10 is set.
そして、鋳型３０の黒鉛スリーブ３１と、鋳造炉２０の炉本体２３との間には、断熱部材４０が配設されており、本実施形態では、チャンバ２１の底面外側と炉本体２３の底面外側との間に配置されている。また、この断熱部材４０は貫通孔４６を有する筒状をなしており、貫通孔４６の内周面が、鋳型３０の鋳造孔３６及び鋳造炉２０の注湯孔２６の内周面に連なるように配置されている。
断熱部材４０は、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等のセラミックスで構成されており、その熱伝導率が、常温で４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされ、厚さが５ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定されている。
A heat insulating member 40 is disposed between the graphite sleeve 31 of the mold 30 and the furnace body 23 of the casting furnace 20. In this embodiment, the bottom surface outside of the chamber 21 and the bottom surface outside of the furnace body 23 are disposed. It is arranged between. The heat insulating member 40 has a cylindrical shape having a through hole 46, and the inner peripheral surface of the through hole 46 is continuous with the inner peripheral surface of the casting hole 36 of the mold 30 and the pouring hole 26 of the casting furnace 20. Is arranged.
The heat insulating member 40 is made of, for example, ceramics such as Al 2 O 3 and SiO 2 , and its thermal conductivity is set to 40 W / (m · K) or less at room temperature, and the thickness is set to 5 mm or more and 60 mm or less. Has been.
次に、前述した連続鋳造装置１０を用いた本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法について説明する。
このＣｒ含有銅合金線材の製造方法は、図４に示すように、銅原料を溶解して得られた銅溶湯にＣｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素を添加して、所定の組成の銅合金溶湯を生成する銅溶湯生成工程Ｓ０１と、保持炉１３から鋳造炉２０への銅合金溶湯を移送する溶湯移送工程Ｓ０２と、銅合金溶湯を鋳造炉２０内に保持する溶湯保持工程Ｓ０３と、この鋳造炉２０に接続された鋳型３０によって鋳造素線Ｗを連続的に製出する鋳造工程Ｓ０４と、得られた鋳造素線Ｗに対して冷間加工を行う冷間加工工程Ｓ０５と、を有している。
Next, the manufacturing method of the Cr containing copper alloy wire which is this embodiment using the continuous casting apparatus 10 mentioned above is demonstrated.
As shown in FIG. 4, this method for producing a Cr-containing copper alloy wire includes adding an element such as Cr, Zr, Si, etc. to a molten copper obtained by melting a copper raw material to obtain a molten copper alloy having a predetermined composition. A molten copper production step S01 for producing a molten metal, a molten metal transfer step S02 for transferring a molten copper alloy from the holding furnace 13 to the casting furnace 20, a molten metal holding step S03 for holding the molten copper alloy in the casting furnace 20, and this casting A casting step S04 for continuously producing the casting wire W by the mold 30 connected to the furnace 20, and a cold working step S05 for performing cold working on the obtained casting wire W. ing.
（銅合金溶湯生成工程Ｓ０１）
まず、銅原料として、純度が９９．９９質量％以上９９．９９９質量％未満の純銅（４ＮＣｕ）のカソードを準備する。この４ＮＣｕカソードを、原料投入口１１Ａから溶解炉１１内に投入し、溶解炉１１で加熱溶解して銅溶湯を製出する。そして、得られた銅溶湯は、銅溶湯排出口１１Ｂから連結樋１２を介して保持炉１３へと供給される。
保持炉１３では、供給された銅溶湯を一時保持するとともに、ヒータや誘導加熱コイル等の加熱手段（図示なし）によって、銅溶湯の温度を例えば１１００〜１４００℃に制御する。そして、保持炉１３内の銅溶湯中に、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素を添加し、銅溶湯の成分を調整し、銅合金溶湯を生成する。このとき、保持炉１３内は不活性ガス雰囲気とされており、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化が抑制されている。
(Copper alloy melt production process S01)
First, a pure copper (4NCu) cathode having a purity of 99.99 mass% or more and less than 99.999 mass% is prepared as a copper raw material. This 4NCu cathode is charged into the melting furnace 11 from the raw material charging port 11A and heated and melted in the melting furnace 11 to produce a molten copper. And the obtained copper melt is supplied to the holding furnace 13 through the connecting rod 12 from the copper melt discharge port 11B.
The holding furnace 13 temporarily holds the supplied molten copper and controls the temperature of the molten copper to, for example, 1100 to 1400 ° C. by heating means (not shown) such as a heater and an induction heating coil. And elements, such as Cr, Zr, Si, are added in the molten copper in the holding furnace 13, the component of a molten copper is adjusted, and a molten copper alloy is produced | generated. At this time, the inside of the holding furnace 13 is an inert gas atmosphere, and oxidation of elements such as Cr, Zr, and Si is suppressed.
（溶湯移送工程Ｓ０２）
保持炉１３において生成された銅合金溶湯は、移送樋１５を介して鋳造炉２０へと供給される。この移送樋１５の内部は、前述のように、不活性ガス雰囲気とされており、銅合金溶湯及びＣｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化が防止されている。
(Molten metal transfer step S02)
The molten copper alloy generated in the holding furnace 13 is supplied to the casting furnace 20 via the transfer rod 15. As described above, the inside of the transfer rod 15 is an inert gas atmosphere, which prevents the molten copper alloy and elements such as Cr, Zr, and Si from being oxidized.
（溶湯保持工程Ｓ０３）
鋳造炉２０では、銅合金溶湯を保持し、加熱手段２４（輻射ヒータ）によって、銅合金溶湯の温度を例えば１１００〜１４００℃に制御する。なお、この鋳造炉２０の炉本体２３内に貯留された銅合金溶湯の湯面位置はレベルセンサによって検知されており、湯面位置が一定となるように、保持炉１３からの銅合金溶湯の移送量が調整される。
また、本実施形態においては、鋳造炉２０に設けられた不活性ガスバブリング装置により、銅合金溶湯が撹拌されている。
(Melt holding step S03)
In the casting furnace 20, the molten copper alloy is held, and the temperature of the molten copper alloy is controlled to, for example, 1100 to 1400 ° C. by the heating means 24 (radiant heater). In addition, the molten metal surface position of the molten copper alloy stored in the furnace body 23 of the casting furnace 20 is detected by a level sensor, and the molten copper alloy from the holding furnace 13 is kept constant so that the molten metal surface position is constant. The transfer amount is adjusted.
In this embodiment, the molten copper alloy is stirred by an inert gas bubbling device provided in the casting furnace 20.
（鋳造工程Ｓ０４）
そして、鋳造炉２０内に貯留された銅合金溶湯は、注湯孔２６を介して鋳型３０の鋳造孔３６内へと供給される。鋳型３０内に供給された銅合金溶湯は、冷却ジャケット３２にて冷却された黒鉛スリーブ３１部分で凝固し、鋳造孔３６の下端側から鋳造素線Ｗが製出されることになる。なお、鋳造素線Ｗの引抜速度は、ピンチロール１７によって制御されており、本実施形態では、間欠的に鋳造素線Ｗを引き抜くように構成されている。
(Casting process S04)
Then, the molten copper alloy stored in the casting furnace 20 is supplied into the casting hole 36 of the mold 30 through the pouring hole 26. The molten copper alloy supplied into the mold 30 is solidified at the portion of the graphite sleeve 31 cooled by the cooling jacket 32, and the casting wire W is produced from the lower end side of the casting hole 36. It should be noted that the drawing speed of the casting wire W is controlled by the pinch roll 17, and in the present embodiment, the casting wire W is intermittently drawn.
ここで、鋳造素線Ｗの導電率が６０％ＩＡＣＳ以下となるように急冷させる必要がある。好ましくは４５％ＩＡＣＳ以下となるように急冷する。また、鋳造素線Ｗの延在方向に直交する断面内における導電率の上限値と下限値との差が５％ＩＡＣＳ以下となるように均一に凝固させる。より望ましくは、導電率の上限値と下限値との差が３％ＩＡＣＳ以下とされている。
また、本実施形態では、１０ｍ毎に鋳造素線Ｗの外周面の導電率を測定しておき、長さ５０ｍの領域内における導電率の上限値と下限値との差が５％ＩＡＣＳ以下とされており、好ましくは３％ＩＡＣＳ以下とされている。
本実施形態では、鋳造工程０４における鋳造素線Ｗの引抜速度は、２００ｍｍ／ｍｉｎ以上６００ｍｍ／ｍｉｎ以下とされており、より具体的には、５００ｍｍ／ｍｉｎとされている。また、鋳造炉２０への銅合金溶湯の供給速度は、０．５ｔ／時間以上１０ｔ／時間以下とされている。
Here, it is necessary to rapidly cool the casting wire W so that the electrical conductivity of the casting wire W is 60% IACS or less. Preferably, it is rapidly cooled to 45% IACS or less. Moreover, it is solidified uniformly so that the difference between the upper limit value and the lower limit value of the conductivity in the cross section perpendicular to the extending direction of the casting wire W is 5% IACS or less. More desirably, the difference between the upper limit value and the lower limit value of the conductivity is 3% IACS or less.
Moreover, in this embodiment, the electrical conductivity of the outer peripheral surface of the casting strand W is measured every 10 m, and the difference between the upper limit value and the lower limit value of the conductivity in the region of 50 m in length is 5% IACS or less. Preferably 3% IACS or less.
In this embodiment, the drawing speed of the casting wire W in the casting step 04 is set to 200 mm / min or more and 600 mm / min or less, and more specifically, 500 mm / min. Moreover, the supply rate of the copper alloy molten metal to the casting furnace 20 is set to 0.5 t / hour or more and 10 t / hour or less.
また、この鋳造工程Ｓ０４においては、鋳造炉２０の炉本体２３内に貯留されている銅合金溶湯の水頭圧が鋳型３０内に作用するように構成されており、本実施形態では、鋳型３０の上端からの炉本体２３内の銅合金溶湯の水頭が１００ｍｍ以上となるように、炉本体２３内の銅合金溶湯の湯面高さが制御されている。 Moreover, in this casting process S04, it is comprised so that the water head pressure of the copper alloy molten metal stored in the furnace main body 23 of the casting furnace 20 may act in the casting_mold | template 30, and in this embodiment, the casting_mold | template 30 of FIG. The height of the molten copper alloy in the furnace body 23 is controlled so that the head of the molten copper alloy in the furnace body 23 from the upper end becomes 100 mm or more.
さらに、この鋳造工程Ｓ０４では、断熱部材４０を通過する銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされている。また、鋳型３０から製出された鋳造素線Ｗの温度は４００℃以下とされている。すなわち、鋳型３０の入側部分の温度が１１００℃以上とされ、鋳型３０の出側温度が４００℃以下とされているのである。
また、本実施形態では、鋳造素線Ｗの引抜速度が５００ｍｍ／ｍｉｎとされ、鋳型３０の引抜方向長さが２５０ｍｍとされていることから、鋳型３０内を３０秒以内に通過することになる。
このようにして得られた鋳造素線Ｗは、冷却手段（図示なし）によって冷却されてコイル状に巻き取られる。
Furthermore, in this casting step S04, the temperature of the molten copper alloy passing through the heat insulating member 40 is set to 1100 ° C. or higher. The temperature of the casting wire W produced from the mold 30 is 400 ° C. or less. That is, the temperature of the inlet side portion of the mold 30 is set to 1100 ° C. or higher, and the temperature of the outlet side of the mold 30 is set to 400 ° C. or lower.
Moreover, in this embodiment, since the drawing speed of the casting wire W is 500 mm / min and the length of the mold 30 in the drawing direction is 250 mm, the mold 30 passes through the mold 30 within 30 seconds. .
The casting wire W thus obtained is cooled by a cooling means (not shown) and wound up in a coil shape.
ここで、鋳造工程Ｓ０４において得られる鋳造素線Ｗは、断面円形とされており、その直径ｄが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされ、本実施形態では、鋳造素線Ｗの直径ｄが３０ｍｍとされている。 Here, the casting strand W obtained in the casting step S04 has a circular cross section, and the diameter d is 5 mm or more and 50 mm or less. In the present embodiment, the diameter d of the casting strand W is 30 mm. Yes.
なお、鋳造素線Ｗの導電率は、例えば、フェルスター社製のシグマテスタ等の導電率測定装置を用いて測定される。本実施形態では、直径８ｍｍのプローブを用いて、図５に示すように、鋳造素線Ｗの断面の５点で導電率を測定している。 In addition, the electrical conductivity of the casting strand W is measured using electrical conductivity measuring apparatuses, such as a Sigma tester made from Forster, for example. In the present embodiment, the conductivity is measured at five points on the cross section of the casting wire W as shown in FIG.
（冷間加工工程Ｓ０５）
そして、常温まで冷却された鋳造素線Ｗは、冷間ロール圧延によって冷間加工が施される。ここで、冷間加工の加工率は７０％以上９０％以下とされている。本実施形態では、冷間ロール圧延にて１０パスで直径３０ｍｍから１２ｍｍまで加工を行っており、加工率は８４％とされている。
このようにして、本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材が製出されることになる。
(Cold processing step S05)
And the casting strand W cooled to normal temperature is cold-worked by cold roll rolling. Here, the processing rate of cold working is set to 70% or more and 90% or less. In this embodiment, processing is performed from 30 mm to 12 mm in diameter in 10 passes by cold roll rolling, and the processing rate is 84%.
Thus, the Cr containing copper alloy wire which is this embodiment is produced.
このような構成とされた本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法によれば、鋳造工程Ｓ０４において製出される鋳造素線Ｗの導電率が６０％ＩＡＣＳ以下、具体的には４５％ＩＡＣＳ以下とされているので、鋳造素線Ｗの段階で十分にＣｒが銅の母相中に固溶していることになる。また、鋳造素線Ｗの延在方向に直交する断面内における導電率の上限値と下限値との差が５％ＩＡＣＳ以下、具体的には３％ＩＡＣＳ以下とされているので、鋳造素線ＷにおいてＣｒの偏析が抑えられていることになる。
よって、バッチ式熱処理炉を用いた溶体化処理を省略することが可能となり、Ｃｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することができる。
According to the method for producing a Cr-containing copper alloy wire according to the present embodiment having such a configuration, the conductivity of the cast wire W produced in the casting step S04 is 60% IACS or less, specifically 45%. Since it is set to IACS or less, Cr is sufficiently dissolved in the copper matrix at the stage of the casting wire W. Further, since the difference between the upper limit value and the lower limit value of the conductivity in the cross section orthogonal to the extending direction of the casting wire W is 5% IACS or less, specifically 3% IACS or less, the casting strand In W, the segregation of Cr is suppressed.
Therefore, the solution treatment using a batch heat treatment furnace can be omitted, and the Cr-containing copper alloy wire can be produced efficiently and stably.
また、常温まで冷却された鋳造素線Ｗに対して冷間加工を実施する冷間加工工程Ｓ０５を備えているので、Ｃｒ含有銅合金線材において鋳造組織が残存しなくなり、結晶粒の微細化及びＣｒ濃度の均一化を図ることができる。
特に、冷間加工の加工率は７０％以上９０％以下とされており、具体的には加工率が８４％とされているので、確実に鋳造組織を破壊することができる。
In addition, since it includes a cold working step S05 for performing cold working on the casting wire W cooled to room temperature, no casting structure remains in the Cr-containing copper alloy wire, It is possible to make the Cr concentration uniform.
In particular, the working rate of cold working is set to 70% or more and 90% or less, and specifically, the working rate is set to 84%. Therefore, the cast structure can be reliably destroyed.
また、鋳型３０の黒鉛スリーブ３１と鋳造炉２０の炉本体２３との間に断熱部材４０が配設されているので、鋳型３０が鋳造炉２０内部の銅合金溶湯の温度（１１００℃以上）にまで加熱されることが防止される。よって、鋳型３０内で銅合金溶湯を急冷することができ、Ｃｒの溶体化を促進することが可能となる。また、鋳型３０の温度を低く抑えても、鋳造炉２０内の鋳型３０近傍の銅合金溶湯の温度を高く維持することができ、鋳造を安定して行うことができる。 Further, since the heat insulating member 40 is disposed between the graphite sleeve 31 of the mold 30 and the furnace main body 23 of the casting furnace 20, the mold 30 is brought to the temperature of the molten copper alloy (1100 ° C. or higher) inside the casting furnace 20. It is prevented from being heated up to. Therefore, it is possible to rapidly cool the molten copper alloy in the mold 30 and promote the solution of Cr. Even if the temperature of the mold 30 is kept low, the temperature of the molten copper alloy in the vicinity of the mold 30 in the casting furnace 20 can be maintained high, and casting can be performed stably.
さらに、断熱部材４０によって、鋳型３０の黒鉛スリーブ３１が炉本体２３内の銅合金溶湯に接触することが防止され、黒鉛スリーブ３１とＣｒ，Ｚｒ、Ｓｉ等の元素との反応を抑制することができる。よって、黒鉛スリーブ３１と鋳造素線Ｗとの固着を防止することができ、黒鉛スリーブ３１の劣化を防止することができる。また、黒鉛スリーブ３１の酸化損耗が抑制され、鋳造を長期間安定して行うことができる。 Further, the heat insulating member 40 prevents the graphite sleeve 31 of the mold 30 from coming into contact with the molten copper alloy in the furnace main body 23, thereby suppressing the reaction between the graphite sleeve 31 and elements such as Cr, Zr, and Si. it can. Therefore, adhesion between the graphite sleeve 31 and the casting wire W can be prevented, and deterioration of the graphite sleeve 31 can be prevented. Further, oxidation wear of the graphite sleeve 31 is suppressed, and casting can be performed stably for a long period of time.
また、断熱部材４０を通過する銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされ、鋳型３０から製出される鋳造素線Ｗの温度が４００℃以下とされているので、鋳型３０内で１１００℃から４００℃まで急冷されることになり、Ｃｒを銅の母相中に固溶させることが可能となる。なお、本実施形態では、鋳造素線Ｗの引抜速度が５００ｍｍ／ｍｉｎとされ、鋳型３０の引抜方向長さが２５０ｍｍとされているので、３０秒間で１１００℃から４００℃まで冷却されることになる。 Further, the temperature of the molten copper alloy passing through the heat insulating member 40 is set to 1100 ° C. or higher, and the temperature of the casting wire W produced from the mold 30 is set to 400 ° C. or lower. It will be rapidly cooled to 0 ° C., and Cr can be dissolved in the copper matrix. In this embodiment, since the drawing speed of the casting wire W is 500 mm / min and the length of the mold 30 in the drawing direction is 250 mm, the cooling is performed from 1100 ° C. to 400 ° C. in 30 seconds. Become.
また、鋳造素線Ｗが、断面円形とされ、その直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされており、本実施形態では３０ｍｍとされているので、鋳型内３０で鋳造素線Ｗの内部まで急冷することができるとともに、鋳造を安定して実施することができる。 Further, the casting wire W has a circular cross section, and the diameter thereof is 5 mm or more and 50 mm or less. In this embodiment, the casting wire W is 30 mm. In addition, casting can be performed stably.
さらに、本実施形態では、鋳型３０が鋳造炉２０の鉛直方向下方側に配設されているので、鋳造工程Ｓ０４では鋳造炉２０の炉本体２３内に保持された銅合金溶湯の水頭圧を鋳型３０内に作用させながら鋳型３０において銅合金溶湯を冷却・凝固させることができる。よって、断熱部材４０を介在させても銅合金溶湯を鋳型３０の鋳造孔３６内に確実に供給することが可能となり、安定して鋳造を行うことができる。特に、本実施形態では、鋳造工程Ｓ０４において、鋳型３０の上端からの炉本体２３内の銅合金溶湯の水頭が１００ｍｍ以上とされていることから、鋳型３０内に向けて銅合金溶湯を確実に供給することができ、鋳造を安定して行うことができる。また、ミクロ空孔の発生を抑制でき、高品質な鋳造素線Ｗを製出することができる。 Furthermore, in the present embodiment, since the mold 30 is disposed on the lower side in the vertical direction of the casting furnace 20, in the casting step S04, the head pressure of the molten copper alloy held in the furnace body 23 of the casting furnace 20 is used as the mold. The molten copper alloy can be cooled and solidified in the mold 30 while acting in the mold 30. Therefore, even if the heat insulating member 40 is interposed, it becomes possible to reliably supply the molten copper alloy into the casting hole 36 of the mold 30 and perform casting stably. In particular, in the present embodiment, in the casting step S04, since the head of the molten copper alloy in the furnace body 23 from the upper end of the mold 30 is 100 mm or more, the molten copper alloy is surely directed toward the mold 30. The casting can be performed stably. Moreover, generation | occurrence | production of a micro void | hole can be suppressed and the high quality casting strand W can be produced.
また、冷間加工工程Ｓ０５を経たＣｒ含有銅合金線材に対して、４００〜６００℃、１時間から５時間の時効熱処理を行うことによって、最終的に析出物が均一分散したＣｒ含有銅合金線材を製出することができる。 Further, the Cr-containing copper alloy wire rod in which the precipitates are finally uniformly dispersed by subjecting the Cr-containing copper alloy wire rod subjected to the cold working step S05 to an aging heat treatment at 400 to 600 ° C. for 1 hour to 5 hours. Can be produced.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ合金からなるＣｒ含有銅合金線材を製造するものとして説明したが、これに限定されることはなく、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材であればよい。具体的には、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｍｇ合金等からなるＣｒ含有銅合金線材であってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, in this embodiment, although demonstrated as what manufactures the Cr containing copper alloy wire which consists of a Cu-Cr-Zr-Si alloy, it is not limited to this, Cr is 0.2 mass% or more. What is necessary is just the Cr containing copper alloy wire which consists of a copper alloy contained in 5 mass% or less. Specifically, a Cr-containing copper alloy wire made of a Cu—Cr alloy, a Cu—Cr—Zr alloy, a Cu—Cr—Zr—Mg alloy, or the like may be used.
また、本実施形態では、鋳造素線Ｗに対して冷間加工を実施するものとして説明したが、これに限定されることはなく、図６のフロー図に示すように、鋳造素線Ｗに対して熱間加工を実施するものであってもよい。図６に示すＣｒ含有銅合金線材の製造方法においては、銅合金溶湯生成工程Ｓ１１と、溶湯移送工程Ｓ１２と、溶湯保持工程Ｓ１３と、鋳造工程Ｓ１４と、熱間圧延工程Ｓ１５と、急冷工程Ｓ１６と、を備えている。熱間加工工程Ｓ１５においては、加工率が４０％以上６０％以下とされており、加工温度が６００℃以上１０５０℃以下とされている。また、急冷工程Ｓ１６では、冷却速度１４００℃／ｍｉｎで冷却を行う。この熱間加工工程Ｓ１５と急冷工程Ｓ１６によって、Ｃｒの溶体化がさらに促進されることになる。また、鋳造組織が破壊され、結晶粒の微細化及びＣｒ濃度の均一化を図ることができる。 Moreover, in this embodiment, although demonstrated as what cold-works with respect to the casting strand W, it is not limited to this, As shown to the flowchart of FIG. Alternatively, hot working may be performed. In the method for producing a Cr-containing copper alloy wire shown in FIG. 6, a molten copper alloy production step S11, a molten metal transfer step S12, a molten metal holding step S13, a casting step S14, a hot rolling step S15, and a rapid cooling step S16. And. In the hot working step S15, the working rate is 40% or more and 60% or less, and the working temperature is 600 ° C. or more and 1050 ° C. or less. In the rapid cooling step S16, cooling is performed at a cooling rate of 1400 ° C./min. The hot working step S15 and the rapid cooling step S16 further promote the solution of Cr. In addition, the cast structure is destroyed, so that the crystal grains can be refined and the Cr concentration can be made uniform.
さらに、本実施形態においては、鋳型が鋳造炉の鉛直方向下方側に配設されており、鋳造素線Ｗを鉛直方向下方側に向けて引き抜くものとして説明したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、鋳型１３０が鋳造炉１２０の炉本体１２３の側壁部に接続されており、鋳造素線Ｗを鉛直方向下方側に向けて引き抜く構成としてもよい。 Further, in the present embodiment, the mold is disposed on the lower side in the vertical direction of the casting furnace, and the casting wire W is drawn out toward the lower side in the vertical direction. However, the present invention is not limited to this. Instead, as shown in FIG. 7, the mold 130 may be connected to the side wall portion of the furnace body 123 of the casting furnace 120, and the casting wire W may be pulled out downward in the vertical direction.
また、溶解炉と保持炉と連結樋とを備えた連続鋳造装置を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、図８に示すように、バッチ式溶解炉１１１によって銅合金溶湯を生成し、移送樋１５を介して鋳造炉２０に銅合金溶湯を供給してもよい。この場合、バッチ式溶解炉において、成分調整を行うことができる。また、複数台のバッチ式溶解炉を鋳造炉に接続しておくことで、バッチ式溶解炉から鋳造炉へと交互に銅合金溶湯を供給することで、長尺の鋳造素線Ｗを製出することが可能となる。 Moreover, although demonstrated as what used the continuous casting apparatus provided with the melting furnace, the holding furnace, and the connecting rod, it is not limited to this, As shown in FIG. The molten metal may be generated, and the molten copper alloy may be supplied to the casting furnace 20 via the transfer rod 15. In this case, component adjustment can be performed in a batch melting furnace. In addition, by connecting multiple batch-type melting furnaces to the casting furnace, the copper alloy melt is alternately supplied from the batch-type melting furnace to the casting furnace, thereby producing a long casting wire W. It becomes possible to do.
また、鋳型の鋳造孔の直径、すなわち鋳造素線Ｗの直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されたものとして説明したが、これに限定されることはない。
さらに、鋳造工程における鋳造素線Ｗの引抜速度や鋳造炉への銅合金溶湯の供給速度は、本実施形態に限定されることはない。
また、注湯孔及び鋳造孔がそれぞれ一つだけ形成されたものを図に示して説明したが、これに限定されることはなく、注湯孔及び鋳造孔が複数設けられていて、複数本の鋳塊を同時に製出する構成としてもよい。
さらに、鋳塊を間欠的に引き抜く構成として説明したが、これに限定されることはなく、鋳塊を連続して引き抜くように構成してもよい。
Moreover, although the description has been given assuming that the diameter of the casting hole of the mold, that is, the diameter of the casting wire W is set to 5 mm or more and 50 mm or less, the present invention is not limited to this.
Furthermore, the drawing speed of the casting wire W in the casting process and the supply speed of the molten copper alloy to the casting furnace are not limited to this embodiment.
In addition, although only one pouring hole and one casting hole are illustrated and described in the drawings, the present invention is not limited to this, and a plurality of pouring holes and casting holes are provided. The ingot may be produced simultaneously.
Furthermore, although it demonstrated as a structure which pulls out an ingot intermittently, it is not limited to this, You may comprise so that an ingot may be pulled out continuously.
また、溶解炉、保持炉、移送樋、鋳造炉内を不活性ガス雰囲気として説明したが、これに限定されることはなく、真空（減圧）状態として、銅溶湯やＣｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化を防止する構成としてもよい。
さらに、鋳型が黒鉛スリーブを備えるものとして説明したが、これに限定されることはなく、窒化硼素（ＢＮ）等の固体潤滑性を有する他の材料で構成されていてもよい。
Moreover, although the inside of a melting furnace, a holding furnace, a transfer furnace, and a casting furnace was described as an inert gas atmosphere, it is not limited thereto, and a vacuum (depressurized) state can be used such as a molten copper, Cr, Zr, or Si. It is good also as a structure which prevents the oxidation of an element.
Furthermore, although the mold has been described as including a graphite sleeve, the present invention is not limited to this, and the mold may be made of another material having solid lubricity such as boron nitride (BN).
さらに、断熱部材の貫通孔の内周面が、鋳型の鋳造孔の内周面に連なるように配置したものとして説明したが、これに限定されることはなく、貫通孔の内周面が鋳造孔の内周面よりも径方向外方に後退していてもよい。
また、鋳型の構成は、本実施形態に限定されることはなく、冷却ジャケットの構造や水冷配管の配置等は適宜設計変更してもよい。
Furthermore, although it demonstrated as what was arrange | positioned so that the internal peripheral surface of the through-hole of a heat insulation member might be followed by the internal peripheral surface of the casting hole of a casting_mold | template, it is not limited to this, The internal peripheral surface of a through-hole is cast. The hole may recede radially outward from the inner peripheral surface of the hole.
Further, the configuration of the mold is not limited to the present embodiment, and the design of the structure of the cooling jacket, the arrangement of the water cooling pipes, and the like may be changed as appropriate.
本発明の効果を確認すべく実施した比較実験の結果について説明する。
本発明例として、上述した本実施形態である連続鋳造装置１０を用いて、Ｃｒを０．３質量％、Ｚｒを０．０５質量％、Ｓｉを０．０３質量％含有するＣｕ−Ｃｒ―Ｚｒ−Ｓｉ合金からなる直径３０ｍｍの鋳造素線Ｗを製出した。このとき、断熱部材４０を通過する銅合金溶湯の温度を１１００℃とし、鋳型３０から製出される鋳造素線Ｗの温度を４００℃とした。この鋳造素線Ｗの導電率を測定し、図５に示すように、断面の５箇所を測定し、その平均値、最大値と最小値との差、を評価した。なお、導電率の測定は、フェルスター社製シグマテスタ（シグマテスト２．０６９）の直径８ｍｍのプローブを用いて実施した。導電率の算術平均値は、４５％ＩＡＣＳとなり、最大値と最小値との差は２％ＩＡＣＳであった。
一方、従来例として、断熱部材を備えていない連続鋳造装置を用いて、Ｃｒを０．３質量％、Ｚｒを０．０５質量％、Ｓｉを０．０３質量％含有するＣｕ−Ｃｒ―Ｚｒ−Ｓｉ合金からなる直径３０ｍｍの鋳造素線Ｗを製出した。このとき、鋳型から製出される鋳造素線Ｗの温度を８００℃とした。この従来例の鋳造素線Ｗの導電率を本発明例と同様な条件で測定したところ、導電率の算術平均値は６３％ＩＡＣＳ、最大値と最小値との差は７％ＩＡＣＳであった。
The results of comparative experiments conducted to confirm the effects of the present invention will be described.
As an example of the present invention, Cu—Cr—Zr containing 0.3% by mass of Cr, 0.05% by mass of Zr and 0.03% by mass of Si using the continuous casting apparatus 10 according to the present embodiment described above. A cast strand W having a diameter of 30 mm made of a Si alloy was produced. At this time, the temperature of the molten copper alloy passing through the heat insulating member 40 was 1100 ° C., and the temperature of the casting wire W produced from the mold 30 was 400 ° C. The electrical conductivity of this casting strand W was measured, and as shown in FIG. 5, five sections of the cross section were measured, and the average value and the difference between the maximum value and the minimum value were evaluated. In addition, the measurement of electrical conductivity was implemented using the 8 mm diameter probe of the Sigma Tester (Sigma Test 2.069) made from Forster. The arithmetic average value of conductivity was 45% IACS, and the difference between the maximum value and the minimum value was 2% IACS.
On the other hand, as a conventional example, Cu—Cr—Zr— containing 0.3% by mass of Cr, 0.05% by mass of Zr and 0.03% by mass of Si using a continuous casting apparatus not provided with a heat insulating member. A casting wire W made of Si alloy and having a diameter of 30 mm was produced. At this time, the temperature of the casting wire W produced from the mold was set to 800 ° C. When the conductivity of the casting wire W of this conventional example was measured under the same conditions as in the example of the present invention, the arithmetic average value of the conductivity was 63% IACS, and the difference between the maximum value and the minimum value was 7% IACS. .
次に、本発明例の鋳造素線及び従来例の鋳造素線を冷間ロール圧延にて１０パス通過させて、直径６ｍｍまで加工した。その後、５００℃、３時間の時効熱処理を施して、Ｃｒ含有銅合金線材を製出した。 Next, the casting strand of the example of the present invention and the casting strand of the conventional example were passed through 10 passes by cold roll rolling and processed to a diameter of 6 mm. Thereafter, an aging heat treatment was performed at 500 ° C. for 3 hours to produce a Cr-containing copper alloy wire.
（組織観察）
本発明例及び従来例の鋳造素線Ｗから製出したＣｒ含有銅合金線材に対して、それぞれ組織観察を行った。組織観察は、素線断面に湿式研磨を施し、表面エッチング後、光学顕微鏡観察に供した。組織観察の結果を図９、図１０に示す。
(Tissue observation)
Structure observation was performed on each of the Cr-containing copper alloy wires produced from the cast wire W of the present invention example and the conventional example. In the structure observation, the wire cross section was wet-polished, subjected to surface etching, and then subjected to optical microscope observation. The results of tissue observation are shown in FIGS.
時効処理後の組織観察を行った結果、従来例の鋳造素線Ｗから製出したＣｒ含有銅合金線材においては、粗大なＣｒ粒子が観察される。鋳造素線Ｗの段階で粗大なＣｒ粒子が析出しており、時効処理でこのＣｒ粒子が成長したものと考えられる。
一方、本発明例の鋳造素線Ｗから製出したＣｒ含有銅合金線材においては、粗大なＣｒ粒子は観察されておらず、微細なＣｒ粒子が均一に分散していることが確認される。
As a result of observing the structure after the aging treatment, coarse Cr particles are observed in the Cr-containing copper alloy wire produced from the casting wire W of the conventional example. Coarse Cr particles are precipitated at the stage of the casting wire W, and it is considered that the Cr particles grew by aging treatment.
On the other hand, in the Cr-containing copper alloy wire produced from the casting wire W of the example of the present invention, coarse Cr particles are not observed, and it is confirmed that fine Cr particles are uniformly dispersed.
２０ 鋳造炉
３０ 鋳型
４０ 断熱部材
Ｗ 鋳造素線
Ｓ０１、Ｓ１１ 銅合金溶湯生成工程
Ｓ０４、Ｓ１４ 鋳造工程
Ｓ０５ 冷間加工工程（加工工程）
Ｓ１５ 熱間加工工程（加工工程）
20 Casting furnace 30 Mold 40 Heat insulation member W Casting wire S01, S11 Copper alloy molten metal production | generation process S04, S14 Casting process S05 Cold working process (machining process)
S15 Hot working process (machining process)
Claims (9)
銅原料を溶解してＣｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金溶湯を生成する銅合金溶湯生成工程と、この銅合金溶湯を鋳型に導入して鋳造素線を連続的に製出する鋳造工程と、前記鋳造素線に対して伸線加工及び圧延加工のいずれか一方又は両方を実施する加工工程と、を有し、
前記鋳造工程では、前記鋳造素線の導電率を６０％ＩＡＣＳ以下とすることを特徴とするＣｒ含有銅合金線材の製造方法。 A method for producing a Cr-containing copper alloy wire made of a copper alloy containing Cr in a range of 0.2 mass% to 1.5 mass%,
A copper alloy melt generating step for melting a copper raw material to generate a copper alloy melt containing Cr in a range of 0.2 mass% to 1.5 mass%, and introducing the copper alloy melt into a mold to cast a strand A continuous casting process, and a process for performing either one or both of wire drawing and rolling on the cast wire,
In the casting step, a method for producing a Cr-containing copper alloy wire, wherein the conductivity of the cast wire is 60% IACS or less.
前記鋳造素線は、前記鋳型から鉛直方向下方に向けて引き抜かれることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。 The mold is connected to the bottom of a casting furnace that holds the molten copper alloy,
The method for producing a Cr-containing copper alloy wire according to any one of claims 1 to 7, wherein the casting wire is drawn from the mold downward in the vertical direction.
前記鋳造素線は前記鋳型から水平方向に向けて引き抜かれることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。 The mold is connected to a side wall of a casting furnace that holds the molten copper alloy,
The method for producing a Cr-containing copper alloy wire according to any one of claims 1 to 7, wherein the cast wire is drawn out from the mold in a horizontal direction.
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