JP2020203317A - Copper-cast material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電線やケーブル等の導体として利用される銅鋳造材に関するものである。 The present invention relates to a copper casting material used as a conductor of an electric wire, a cable, or the like.
鉄道車両等に配線される電線やケーブル、自動車等に搭載されるモータ用コイルを構成するエナメル線などでは、導体として銅線が使用されている。この銅線の多くは、無酸素銅やタフピッチ銅などからなる銅荒引線を連続鋳造圧延法によって製造し、次いで得られた銅荒引線に対して冷間伸線加工や熱処理（焼き鈍し処理）などを施すことによって得られる。 Copper wires are used as conductors in electric wires and cables wired to railway vehicles and the like, and enamel wires constituting motor coils mounted in automobiles and the like. Most of these copper wires are made by continuously casting and rolling copper rough drawn wires made of oxygen-free copper, tough pitch copper, etc., and then cold wire drawing or heat treatment (annealing) is performed on the obtained copper rough drawn wires. It is obtained by applying.
銅荒引線を製造する際には、電気銅等の原料銅を溶解炉で溶解して得られた溶銅を移送樋、保持炉等を経由してベルト＆ホイール方式の連続鋳造機に供給し、供給された溶銅を連続鋳造することによって銅鋳造材が得られる。そして、得られた銅鋳造材をさらに熱間圧延して冷却することにより、所定の外径を有する銅荒引線が製造される。なお、銅荒引線を製造する際には、原料銅の溶解、連続鋳造、熱間圧延の各工程が連続している連続鋳造圧延法が用いられている（例えば特許文献１参照）。 When manufacturing copper roughing wire, the molten copper obtained by melting raw copper such as electrolytic copper in a melting furnace is supplied to a belt and wheel type continuous casting machine via a transfer trough, holding furnace, etc. , A copper casting material is obtained by continuously casting the supplied molten copper. Then, the obtained copper casting material is further hot-rolled and cooled to produce a copper rough drawn wire having a predetermined outer diameter. When producing the rough copper wire, a continuous casting and rolling method in which each step of melting, continuous casting, and hot rolling of raw copper is continuous is used (see, for example, Patent Document 1).
銅鋳造材を連続鋳造によって製造する場合、溶融された状態で鋳型内に供給された溶銅は、水冷式鋳型によって冷却される。これにより、鋳型内の溶銅は、鋳型との接触面で凝固して凝固層（以下、凝固シェルともいう）が生成される。この凝固シェルから内部にかけては、鋳型の上流側において未凝固の溶銅が存在するが、この未凝固の溶銅は、鋳型の下流側に供給されながら冷却されることによって凝固する。このようにして鋳型に供給された溶銅が完全に凝固することによって鋳造材が製造される。 When the copper casting material is manufactured by continuous casting, the molten copper supplied into the mold in a molten state is cooled by the water-cooled mold. As a result, the molten copper in the mold solidifies on the contact surface with the mold to form a solidified layer (hereinafter, also referred to as a solidified shell). From this solidified shell to the inside, unsolidified molten copper exists on the upstream side of the mold, and this unsolidified molten copper solidifies by being cooled while being supplied to the downstream side of the mold. The molten copper supplied to the mold is completely solidified in this way to produce a cast material.
このとき、鋳型内における溶銅の冷却が不均一になると、凝固シェルの厚みが不均一となる。凝固シェルには、冷却の際に凝固シェルに生じる収縮や変形に起因する応力が作用する。凝固シェルの凝固初期においては、この応力が凝固シェルの厚みの薄い部分に集中する。そして、この応力によって凝固シェルの厚みの薄い部分の表面には、割れが発生する。 At this time, if the cooling of the molten copper in the mold becomes non-uniform, the thickness of the solidified shell becomes non-uniform. Stress due to shrinkage and deformation that occurs in the solidified shell during cooling acts on the solidified shell. In the initial stage of solidification of the solidified shell, this stress is concentrated on the thin portion of the solidified shell. Then, this stress causes cracks to occur on the surface of the thin portion of the solidified shell.
この凝固シェルの表面の割れは、連続鋳造工程におけるその後の熱応力や連続鋳造機の曲げ応力及び矯正応力などの外力によって拡大し、銅鋳造材の表面に大きな割れが発生する。銅鋳造材に存在する割れは、次工程の熱間圧延工程において表面欠陥となり、銅荒引線の表面に傷や割れ等の欠陥が生じることになる。このため、銅鋳造材を製造する段階において、銅鋳造材の表面に割れが生じないようにすることが必要となる。 The cracks on the surface of the solidified shell are expanded by external forces such as subsequent thermal stress in the continuous casting process, bending stress and straightening stress of the continuous casting machine, and large cracks are generated on the surface of the copper casting material. The cracks existing in the copper casting material become surface defects in the hot rolling process of the next step, and defects such as scratches and cracks occur on the surface of the copper rough drawn wire. Therefore, in the stage of manufacturing the copper casting material, it is necessary to prevent the surface of the copper casting material from being cracked.
したがって、本発明の目的は、銅荒引線の表面に割れ等の欠陥が生じにくい銅鋳造材を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a copper casting material in which defects such as cracks are unlikely to occur on the surface of the rough drawn copper wire.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］の銅鋳造材を提供する。 One aspect of the present invention provides the following copper casting material [1] in order to achieve the above object.
［１］断面形状が四辺形であり、前記四辺形の厚さ方向および幅方向のそれぞれに沿って伸びる柱状晶のみで形成された鋳造組織を有し、前記鋳造組織において、前記厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1（Ｌ1＝（Ｌ1A＋Ｌ1B）／２）と、前記幅方向に形成される柱状晶が前記厚さ方向に形成される柱状晶にぶつかり合うことで形成される境界の交点から前記四辺形の側面までの長さＬ2と、の比Ｌ1／Ｌ2が１．０以上１．６以下（ただし、１．２以下を除く）であり、前記長さＬ1が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、銅鋳造材。 [1] The cross-sectional shape is a quadrilateral, and the quadrilateral has a cast structure formed only of columnar crystals extending along the thickness direction and the width direction of the quadrilateral, respectively, and in the cast structure, in the thickness direction. The average length L 1 (L 1 = (L 1A + L 1B ) / 2) of the columnar crystals formed collides with the columnar crystals formed in the width direction and the columnar crystals formed in the thickness direction. The ratio L 1 / L 2 of the length L 2 from the intersection of the boundaries formed by the above to the side surface of the quadrilateral is 1.0 or more and 1.6 or less (excluding 1.2 or less). , A copper casting material having a length L 1 of 15 mm or more and 50 mm or less.
本発明によれば、銅荒引線の表面に割れ等の欠陥が生じにくい銅鋳造材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a copper casting material in which defects such as cracks are unlikely to occur on the surface of the copper rough drawn wire.
本発明者らは、連続鋳造する際の溶銅温度が高いほど得られる銅鋳造材の表面の結晶粒が粗大化し、銅鋳造材の表面に割れが生じやすいことを確認した。そして、本発明者らは、連続鋳造する際の溶銅温度と、これによって得られる銅鋳造材に形成される柱状晶の長さとの関係に着目すると、均一な凝固シェルが形成されて銅鋳造材の表面の割れの発生が抑制される範囲があることを見出した。本発明は、この知見に基づいて成されたものであり、以下のとおりである。 The present inventors have confirmed that the higher the molten copper temperature during continuous casting, the coarser the crystal grains on the surface of the obtained copper casting material, and the more likely the surface of the copper casting material is to crack. Then, when the present inventors pay attention to the relationship between the molten copper temperature during continuous casting and the length of columnar crystals formed in the copper casting material obtained thereby, a uniform solidified shell is formed and copper casting is performed. It was found that there is a range in which the occurrence of cracks on the surface of the material is suppressed. The present invention has been made based on this finding, and is as follows.
〔銅鋳造材、銅荒引線の製造装置〕
本発明の一実施形態にかかる銅鋳造材および銅荒引線の製造装置について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る銅鋳造材および銅荒引線の製造装置を示す概略構成図である。
[Copper casting material, copper rough wire manufacturing equipment]
A copper casting material and a copper roughing wire manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a copper casting material and a copper roughing wire manufacturing apparatus according to the present embodiment.
図１に示すように、本実施形態に係る銅荒引線の製造装置１０は、銅合金材を連続鋳造圧延するための、いわゆるベルト＆ホイール式の連続鋳造圧延装置として構成され、例えば、溶解炉２１０と、上樋２２０と、保持炉２３０と、下樋２６０と、タンディッシュ３００と、注湯ノズル３２０と、連続鋳造機５００と、連続圧延装置６２０と、コイラー６４０と、を有している。 As shown in FIG. 1, the copper roughing wire manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment is configured as a so-called belt-and-wheel type continuous casting and rolling apparatus for continuously casting and rolling a copper alloy material, for example, a melting furnace. It has 210, an upper gutter 220, a holding furnace 230, a lower gutter 260, a tundish 300, a pouring nozzle 320, a continuous casting machine 500, a continuous rolling apparatus 620, and a coiler 640. ..
溶解炉２１０は、原料銅を加熱して溶解させ、溶銅１１０を生成するよう構成され、例えば、炉本体と、炉本体の下部に設けられるバーナーと、を有している。原料銅が炉本体に投入され、バーナーで加熱されることで、溶銅１１０が連続的に生成される。原料銅の材料としては、例えば、タフピッチ銅、無酸素銅、高純度銅などの純銅からなる電気銅等を用いることができる。 The melting furnace 210 is configured to heat and melt the raw material copper to produce the molten copper 110, and has, for example, a furnace main body and a burner provided in the lower part of the furnace main body. The raw copper is charged into the furnace body and heated by a burner to continuously generate molten copper 110. As the material of the raw material copper, for example, electrolytic copper made of pure copper such as tough pitch copper, oxygen-free copper, and high-purity copper can be used.
上樋２２０は、溶解炉２１０の下流側に設けられ、溶解炉２１０と保持炉２３０との間を連結し、溶解炉２１０で生成された溶銅１１０を下流側の保持炉２３０に移送するよう構成されている。 The upper gutter 220 is provided on the downstream side of the melting furnace 210, connects between the melting furnace 210 and the holding furnace 230, and transfers the molten copper 110 produced in the melting furnace 210 to the holding furnace 230 on the downstream side. It is configured.
保持炉２３０は、上樋２２０の下流側に設けられ、上樋２２０から移送される溶銅１１０を所定の温度で加熱して一時的に貯留するよう構成されている。また、保持炉２３０は、溶銅１１０を所定の温度に保持したまま、所定量の溶銅１１０を下樋２６０に移送するよう構成されている。 The holding furnace 230 is provided on the downstream side of the upper gutter 220, and is configured to heat the molten copper 110 transferred from the upper gutter 220 at a predetermined temperature and temporarily store it. Further, the holding furnace 230 is configured to transfer a predetermined amount of the molten copper 110 to the lower gutter 260 while keeping the molten copper 110 at a predetermined temperature.
下樋２６０は、保持炉２３０の下流側に設けられ、保持炉２３０から移送される溶銅１１０を下流側のタンディッシュ３００に移送するよう構成されている。 The lower gutter 260 is provided on the downstream side of the holding furnace 230, and is configured to transfer the molten copper 110 transferred from the holding furnace 230 to the tundish 300 on the downstream side.
なお、上樋２２０からタンディッシュ３００までの装置では、供給される溶銅１１０に対して所定の金属元素を連続的に添加するよう構成されていてもよい。溶銅１１０に添加される金属元素としては、例えば、錫（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）等が挙げられる。つまり、好ましくは、これらの金属元素のうち少なくとも１つが、溶銅１１０に添加される。これらの金属元素は、例えば０．０２質量％以上１０質量％以下の濃度で溶銅中に含有されるように添加される。金属元素を添加する方法としては、特に限定されないが、例えば、金属元素からなるワイヤを溶銅１１０中に投入するワイヤインジェクションを用いることができる。 The apparatus from the upper gutter 220 to the tundish 300 may be configured to continuously add a predetermined metal element to the supplied molten copper 110. Examples of the metal element added to the molten copper 110 include tin (Sn), titanium (Ti), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), manganese (Mn) and the like. That is, preferably, at least one of these metal elements is added to the molten copper 110. These metal elements are added so as to be contained in the molten copper at a concentration of, for example, 0.02% by mass or more and 10% by mass or less. The method of adding the metal element is not particularly limited, but for example, wire injection in which a wire made of the metal element is thrown into the molten copper 110 can be used.
タンディッシュ３００は、下樋２６０の下流側に設けられ、下樋２６０から移送される溶銅１１０を一時的に貯留し、連続鋳造機５００に対して所定量の溶銅１１０を連続的に供給するよう構成されている。 The tundish 300 is provided on the downstream side of the lower gutter 260, temporarily stores the molten copper 110 transferred from the lower gutter 260, and continuously supplies a predetermined amount of the molten copper 110 to the continuous casting machine 500. It is configured to do.
タンディッシュ３００の下流側には、貯留する溶銅１１０を連続鋳造機５００に供給させるための注湯ノズル３２０が接続されている。注湯ノズル３２０は、例えば、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物等の耐火物で形成されている。タンディッシュ３００に溜まった溶銅１１０は、注湯ノズル３２０を介して、連続鋳造機５００へと供給される。注湯ノズル３２０の開口部近傍には、注湯ノズル３２０を介して連続鋳造機５００へ供給される溶銅１１０の供給量を調整するための調整部材が設けられていてもよい。 A pouring nozzle 320 for supplying the molten copper 110 to be stored to the continuous casting machine 500 is connected to the downstream side of the tundish 300. The pouring nozzle 320 is formed of, for example, a refractory material such as silicon oxide, silicon carbide, or silicon nitride. The molten copper 110 accumulated in the tundish 300 is supplied to the continuous casting machine 500 via the pouring nozzle 320. An adjusting member for adjusting the supply amount of the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 via the pouring nozzle 320 may be provided in the vicinity of the opening of the pouring nozzle 320.
連続鋳造機５００は、いわゆるベルト＆ホイール式の連続鋳造を行うよう構成され、例えば、ホイール（またはリング）５１０と、ベルト５２０と、を有している。円筒状のホイール５１０は、外周に所定の断面形状を有する溝部（例えば断面形状が四辺形からなる溝部）を有している。また、ベルト５２０は、ホイール５１０の外周面の一部に接触しながらホイール５１０の周囲を周回移動するよう構成されている。ホイール５１０の溝部とベルト５２０との間に形成される空間に、タンディッシュ３００の下流側に接続された注湯ノズル３２０から流出される溶銅１１０が注入される。また、ホイール５１０およびベルト５２０は、例えば冷却水により冷却されている。この冷却水による冷却により、ホイール５１０の溝部とベルト５２０との間に形成される空間に注入される溶銅１１０が冷却・固化（凝固）されて、鋳造方向からみたときの断面形状が四辺形からなる棒状の銅鋳造材１２０が連続的に鋳造される。 The continuous casting machine 500 is configured to perform so-called belt-and-wheel type continuous casting, and includes, for example, a wheel (or ring) 510 and a belt 520. The cylindrical wheel 510 has a groove portion having a predetermined cross-sectional shape (for example, a groove portion having a quadrilateral cross-sectional shape) on the outer periphery thereof. Further, the belt 520 is configured to orbit around the wheel 510 while contacting a part of the outer peripheral surface of the wheel 510. The molten copper 110 flowing out from the pouring nozzle 320 connected to the downstream side of the tundish 300 is injected into the space formed between the groove of the wheel 510 and the belt 520. Further, the wheel 510 and the belt 520 are cooled by, for example, cooling water. By cooling with this cooling water, the molten copper 110 injected into the space formed between the groove of the wheel 510 and the belt 520 is cooled and solidified (solidified), and the cross-sectional shape when viewed from the casting direction is quadrilateral. A rod-shaped copper casting material 120 made of the above material is continuously cast.
タンディッシュ３００から連続鋳造機５００へ供給される溶銅１１０から銅鋳造材１２０が製造される際、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材１２０は、連続鋳造機５００へ供給される溶銅１１０が温度Ｔ（℃）を有して連続鋳造されるときに得られる銅鋳造材１２０の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1と銅鋳造材１２０の幅方向に形成される柱状晶の長さＬ2との比Ｌ1／Ｌ2が下記（１）式を満たすように、連続的に鋳造される。
Ｌ1／Ｌ2≦（１５８０−Ｔ）／３００ …（１）
When the copper casting material 120 is manufactured from the molten copper 110 supplied from the tundish 300 to the continuous casting machine 500, the copper casting material 120 having a quadrilateral cross section is supplied to the continuous casting machine 500. Is formed in the width direction of the copper casting 120 and the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting 120 obtained when is continuously cast at a temperature T (° C.). The columnar crystals are continuously cast so that the ratio L 1 / L 2 to the length L 2 satisfies the following equation (1).
L 1 / L 2 ≤ (1580-T) / 300 ... (1)
このとき、銅鋳造材１２０に形成される柱状晶の長さの比Ｌ1／Ｌ2は、１．０以上１．６以下であることが好ましく、１．２以上１．５以下がより好ましく、さらに好ましくは１．２以上１．４以下である。銅鋳造材１２０に形成される柱状晶の長さの比Ｌ1／Ｌ2をこのような範囲とすることにより、鋳型内において形成される凝固シェルの厚さを不均一になりにくくすることができる。そのため、連続鋳造して得られる銅鋳造材１２０は、その表面の割れの発生が抑制されたものとなる。また、Ｌ1は、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに連続鋳造機５００へ供給される溶銅１１０の温度Ｔは、１０９０℃以上１２００℃以下であることが好ましく、１１２０℃以上１１６０℃以下がより好ましい。 At this time, the ratio L 1 / L 2 of the lengths of the columnar crystals formed on the copper casting material 120 is preferably 1.0 or more and 1.6 or less, and more preferably 1.2 or more and 1.5 or less. , More preferably 1.2 or more and 1.4 or less. By setting the ratio L 1 / L 2 of the lengths of the columnar crystals formed on the copper casting material 120 to such a range, it is possible to prevent the thickness of the solidified shell formed in the mold from becoming non-uniform. it can. Therefore, the copper casting material 120 obtained by continuous casting suppresses the occurrence of cracks on the surface thereof. Further, L 1 is preferably 15 mm or more and 50 mm or less. Further, the temperature T of the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 is preferably 1090 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, and more preferably 1120 ° C. or higher and 1160 ° C. or lower.
図２は、本発明の一実施形態に係る銅鋳造材１２０を鋳造方向から観察したときの断面写真である。銅鋳造材１２０の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1とは、図２に示されるように、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材１２０において、その断面の厚さ方向に沿って形成される柱状晶同士がぶつかり合うことで形成される境界の位置（境界１２１ａ）から厚さ方向に配置される対辺の各辺１２２の位置までの柱状晶の長さＬ1AおよびＬ1Bを平均した長さ（Ｌ1＝（Ｌ1A＋Ｌ1B）／２）であることを示す。また、銅鋳造材１２０の幅方向に形成される柱状晶の長さＬ2とは、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材１２０において、その断面の厚さ方向に沿って形成される柱状晶と幅方向に沿って形成される柱状晶とがぶつかり合うことで形成される境界の位置（境界１２１ｂ）であって、かつ境界１２１ａと交差する位置（交点１２３）から幅方向に配置される対辺の各辺１２２ｂの位置までの鋳造晶の長さであることを示す。なお、銅鋳造材１２０の断面の各長さ（Ｌ1A、Ｌ1B、Ｌ2）は、得られた銅鋳造材１２０の断面に対して研磨およびエッチングを施すことによって断面の鋳造組織を出した後、直接スケールを当て測定することにより求めることが出来る。また、マイクロスコープで断面の写真を撮影し、測長機能を使って測定しても良い。 FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the copper casting material 120 according to the embodiment of the present invention when observed from the casting direction. The average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting material 120 is, as shown in FIG. 2, the thickness of the cross section of the copper casting material 120 having a quadrilateral cross-sectional shape. The length L 1A of the columnar crystals from the position of the boundary formed by the collision of the columnar crystals formed along the direction (boundary 121a) to the position of each side 122 of the opposite side arranged in the thickness direction. It is shown that the average length of L 1B is (L 1 = (L 1A + L 1B ) / 2). Further, the length L 2 of the columnar crystals formed in the width direction of the copper casting material 120 is the columnar crystals formed along the thickness direction of the cross section of the copper casting material 120 having a quadrilateral cross section. It is the position of the boundary (boundary 121b) formed by the collision of the columnar crystals formed along the width direction with the columnar crystal, and the opposite side arranged in the width direction from the position intersecting the boundary 121a (intersection 123). It is shown that it is the length of the cast crystal up to the position of each side 122b of. The lengths (L 1A , L 1B , L 2 ) of the cross section of the copper casting material 120 were obtained by polishing and etching the cross section of the obtained copper casting material 120 to obtain a cast structure of the cross section. After that, it can be obtained by directly applying a scale and measuring. Alternatively, a photograph of the cross section may be taken with a microscope and the length measurement function may be used for measurement.
連続圧延装置６２０は、連続鋳造機５００の下流側（鋳造材排出側）に設けられ、連続鋳造機５００から移送される銅鋳造材１２０を例えば４５０℃以上９５０℃以下の温度で連続的に熱間圧延するよう構成されている。銅鋳造材１２０が圧延されることで、所定の外径を有する銅荒引線１３０が成形加工される。 The continuous rolling apparatus 620 is provided on the downstream side (cast material discharge side) of the continuous casting machine 500, and continuously heats the copper casting material 120 transferred from the continuous casting machine 500 at a temperature of, for example, 450 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. It is configured to be rolled between. By rolling the copper casting material 120, the copper rough drawn wire 130 having a predetermined outer diameter is formed.
コイラー６４０は、連続圧延装置６２０の下流側（銅荒引線の排出側）に設けられ、連続圧延装置６２０から移送される銅荒引線１３０を巻き取るよう構成されている。 The coiler 640 is provided on the downstream side of the continuous rolling apparatus 620 (the discharge side of the copper rough drawn wire), and is configured to wind up the copper rough drawn wire 130 transferred from the continuous rolling apparatus 620.
〔銅鋳造材、銅荒引線の製造方法〕
次に、上述した銅鋳造材および銅荒引線の製造装置１０を用いて銅鋳造材および銅荒引線を製造する方法について説明する。
[Manufacturing method of copper casting material and copper rough wire]
Next, a method of manufacturing the copper casting material and the copper roughing wire by using the above-mentioned copper casting material and the copper roughing wire manufacturing apparatus 10 will be described.
本実施形態の銅鋳造材および銅荒引線の製造方法は、溶融工程、タンディッシュ貯留工程、溶銅流出工程、連続鋳造工程、連続圧延工程を有している。これらの工程は、個々に不連続に行われるのではなく、一連の工程として連続的に行われる。 The method for producing a copper casting material and a copper rough drawn wire of the present embodiment includes a melting step, a tundish storage step, a molten copper outflow step, a continuous casting step, and a continuous rolling step. These steps are not individually performed discontinuously, but are continuously performed as a series of steps.
（溶融工程）
まず、溶解炉２１０の炉本体に、原料銅を投入する。例えば、１１００℃以上１３２０℃以下に加熱された溶解炉２１０に、原料銅として、タフピッチ銅、無酸素銅、高純度銅などの純銅からなる電気銅を投入する。そして、バーナーで炉本体を加熱する。これにより溶銅１１０を連続的に生成する。
(Melting process)
First, the raw material copper is charged into the furnace body of the melting furnace 210. For example, electrolytic copper made of pure copper such as tough pitch copper, oxygen-free copper, and high-purity copper is charged as raw material copper into a melting furnace 210 heated to 1100 ° C. or higher and 1320 ° C. or lower. Then, the furnace body is heated with a burner. As a result, molten copper 110 is continuously produced.
溶解炉２１０で生成された溶銅１１０を、上樋２２０を介して、所定温度に保持された保持炉２３０に移送させる。 The molten copper 110 produced in the melting furnace 210 is transferred to the holding furnace 230 held at a predetermined temperature via the upper gutter 220.
（タンディッシュ貯留工程）
次に、溶銅１１０を、保持炉２３０から下樋２６０を介してタンディッシュ３００に移送させる。これにより、タンディッシュ３００に溶銅１１０を一時的に貯留させる。
(Tandish storage process)
Next, the molten copper 110 is transferred from the holding furnace 230 to the tundish 300 via the lower gutter 260. As a result, the molten copper 110 is temporarily stored in the tundish 300.
なお、上樋２２０からタンディッシュ３００までの間の溶銅１１０に対して、例えば、錫（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）等のうちの少なくとも１つ金属元素を連続的に添加してもよい。このとき、溶銅１１０中では金属元素（例えばチタン、マグネシウムなど）を含む介在物（例えばチタン、マグネシウムの酸化物、窒化物、炭化物、および、硫化物など）が生成される。なお、これらの金属元素は、例えば０．０２質量％以上１０質量％以下の濃度で溶銅中に含有されるように添加されることが好ましい。 For the molten copper 110 between the upper trough 220 and the tundish 300, for example, tin (Sn), titanium (Ti), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), manganese (Mn). ) Etc., at least one metal element may be continuously added. At this time, inclusions containing metal elements (for example, titanium, magnesium, etc.) (for example, titanium, magnesium oxides, nitrides, carbides, sulfides, etc.) are generated in the molten copper 110. It is preferable that these metal elements are added so as to be contained in the molten copper at a concentration of, for example, 0.02% by mass or more and 10% by mass or less.
（溶銅流出工程）
次に、タンディッシュ３００から注湯ノズル３２０を介して連続鋳造機５００に、溶銅１１０を流出させる。
(Copper outflow process)
Next, the molten copper 110 is discharged from the tundish 300 to the continuous casting machine 500 via the pouring nozzle 320.
（連続鋳造工程）
次に、タンディッシュ３００から注湯ノズル３２０を介して流出させた溶銅１１０を、連続鋳造機５００におけるホイール５１０の溝部（例えば断面形状が四辺形からなる溝部）とベルト５２０との間に形成される空間に注入する。そして、ベルト５２０を、ホイール５１０の外周面の一部と接触させながら周回移動させる。このとき、ホイール５１０およびベルト５２０を冷却水に冷却する。これにより、溶銅１１０を冷却・固化し、鋳造方向からみたときの断面形状が四辺形からなる棒状の銅鋳造材１２０を連続的に鋳造する。
(Continuous casting process)
Next, the molten copper 110 flowed out from the tundish 300 via the pouring nozzle 320 is formed between the groove portion of the wheel 510 (for example, the groove portion having a quadrilateral cross section) in the continuous casting machine 500 and the belt 520. Inject into the space to be. Then, the belt 520 is circulated while being in contact with a part of the outer peripheral surface of the wheel 510. At this time, the wheel 510 and the belt 520 are cooled by the cooling water. As a result, the molten copper 110 is cooled and solidified, and a rod-shaped copper casting material 120 having a quadrilateral cross-sectional shape when viewed from the casting direction is continuously cast.
タンディッシュ３００から連続鋳造機５００へ供給される溶銅１１０から銅鋳造材１２０が製造される際、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材１２０は、連続鋳造機５００へ供給される溶銅１２０が温度Ｔ（℃）を有して連続鋳造されるときに得られる銅鋳造材１２０の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1と銅鋳造材１２０の幅方向に形成される柱状晶の長さＬ2との比Ｌ1／Ｌ2が下記（１）式を満たすように、連続的に鋳造される。
Ｌ1／Ｌ2≦（１５８０−Ｔ）／３００ …（１）
When the copper casting material 120 is manufactured from the molten copper 110 supplied from the tundish 300 to the continuous casting machine 500, the copper casting material 120 having a quadrilateral cross section is supplied to the continuous casting machine 500. Is formed in the width direction of the copper casting 120 and the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting 120 obtained when is continuously cast at a temperature T (° C.). The columnar crystals are continuously cast so that the ratio L 1 / L 2 to the length L 2 satisfies the following equation (1).
L 1 / L 2 ≤ (1580-T) / 300 ... (1)
このとき、銅鋳造材１２０の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1および銅鋳造材１２０の幅方向に形成される柱状晶の長さＬ2の比Ｌ1／Ｌ2は、１．０以上１．６以下であることが好ましく、１．２以上１．５以下がより好ましく、さらに好ましくは１．２以上１．４以下である。また、銅鋳造材１２０の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1は、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに連続鋳造機５００へ供給される溶銅１１０の温度Ｔは、１０９０℃以上１２００℃以下であることが好ましく、１１２０℃以上１１６０℃がより好ましい。 At this time, the ratio L 1 / L 2 of the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting material 120 and the length L 2 of the columnar crystals formed in the width direction of the copper casting material 120. Is preferably 1.0 or more and 1.6 or less, more preferably 1.2 or more and 1.5 or less, and further preferably 1.2 or more and 1.4 or less. Further, the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting material 120 is preferably 15 mm or more and 50 mm or less. Further, the temperature T of the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 is preferably 1090 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, and more preferably 1120 ° C. or higher and 1160 ° C.
図３は、銅鋳造材１２０を連続鋳造する際の溶銅温度Ｔと銅鋳造材が有する柱状晶の長さＬ1、Ｌ2の比との関係、および得られる銅鋳造材の表面の割れの有無を示す図である。 FIG. 3 shows the relationship between the molten copper temperature T when the copper casting material 120 is continuously cast and the ratio of the columnar crystal lengths L 1 and L 2 of the copper casting material, and the cracks on the surface of the obtained copper casting material. It is a figure which shows the presence or absence of.
この連続鋳造工程では、上記式（１）を満たすように銅鋳造材１２０が連続的に鋳造されることにより、鋳型内において形成される凝固シェルの厚さを不均一になりにくくすることができる。そのため、上記式（１）を満たすように連続鋳造して得られる銅鋳造材１２０では、図３に示すように、表面の割れの発生が抑制されたものとすることができる。より具体的には、連続鋳造機５００へ供給された溶銅１１０が冷却される際に、鋳型の側面との間に空間ギャップが生じる。この空間ギャップが生じることにより、鋳型内に存在する溶銅１１０の冷却が弱くなるおそれがある。そのため、鋳型の表面に塗布するカーボンスートの厚さを薄くするなどの調節を行い、銅鋳造材１２０の側面の冷却を強化することが好ましい。このようにして鋳型内に存在する溶銅１１０の冷却を強化することにより、鋳造される銅鋳造材１２０には上記式（１）に示す長さの比を満たすような柱状晶が形成される。そのため、得られた銅鋳造材１２０では、その表面に割れが発生しないことになる。特に、上記式（１）を満たすように連続的に鋳造される銅鋳造材１２０では、その断面の厚さ方向に有する表面に割れが生じることを防止できるだけでなく、幅方向に有する表面に割れが生じることも防止できる。その結果、後述する連続圧延工程を経て得られる銅荒引線１３０の表面には、銅鋳造材１２０の表面の割れに起因する割れや傷等の欠陥が生じにくくなる。 In this continuous casting step, the copper casting material 120 is continuously cast so as to satisfy the above formula (1), so that the thickness of the solidified shell formed in the mold can be prevented from becoming non-uniform. .. Therefore, in the copper casting material 120 obtained by continuous casting so as to satisfy the above formula (1), it can be assumed that the occurrence of cracks on the surface is suppressed as shown in FIG. More specifically, when the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 is cooled, a space gap is created between the molten copper 110 and the side surface of the mold. Due to the occurrence of this space gap, the cooling of the molten copper 110 existing in the mold may be weakened. Therefore, it is preferable to make adjustments such as reducing the thickness of the carbon soot applied to the surface of the mold to strengthen the cooling of the side surface of the copper casting material 120. By strengthening the cooling of the molten copper 110 existing in the mold in this way, columnar crystals that satisfy the length ratio shown in the above formula (1) are formed in the cast copper casting material 120. .. Therefore, in the obtained copper casting material 120, cracks do not occur on the surface thereof. In particular, in the copper casting material 120 that is continuously cast so as to satisfy the above formula (1), not only can the surface having the thickness direction of the cross section be prevented from cracking, but also the surface having the width direction is cracked. Can also be prevented. As a result, defects such as cracks and scratches due to cracks on the surface of the copper casting material 120 are less likely to occur on the surface of the copper rough drawn wire 130 obtained through the continuous rolling process described later.
（連続圧延工程）
次に、連続圧延装置６２０により、連続鋳造機５００から移送される銅鋳造材１２０を例えば４５０℃以上９５０℃以下の温度で連続的に圧延する。これにより、所定の外径（例えば３０ｍｍ以下の外径）を有する銅荒引線１３０が成形される。そして、コイラー６４０により、連続圧延装置６２０から移送される銅荒引線１３０を巻き取る。これにより銅荒引線１３０が製造される。
(Continuous rolling process)
Next, the continuous rolling apparatus 620 continuously rolls the copper casting material 120 transferred from the continuous casting machine 500 at a temperature of, for example, 450 ° C. or higher and 950 ° C. or lower. As a result, the copper rough drawn wire 130 having a predetermined outer diameter (for example, an outer diameter of 30 mm or less) is formed. Then, the coiler 640 winds up the copper rough drawn wire 130 transferred from the continuous rolling apparatus 620. As a result, the copper rough drawn wire 130 is manufactured.
なお、得られた銅荒引線１３０は、さらに伸線加工や圧延加工を施して外径を細くし、さらに必要に応じて熱処理を施すことにより、電線等の導体に適用するための銅線として成形加工してもよい。 The obtained copper rough drawn wire 130 is further subjected to wire drawing and rolling to reduce the outer diameter, and further subjected to heat treatment as necessary to serve as a copper wire to be applied to a conductor such as an electric wire. It may be molded.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実
施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Further, the embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are essential to the means for solving the problems of the invention.
１０ 銅荒引線の製造装置
１１０ 溶銅
１２０ 銅鋳造材
１３０ 銅荒引線
２１０ 溶解炉
２２０ 上樋
２３０ 保持炉
２６０ 下樋
３００ タンディッシュ
３２０ 注湯ノズル
５００ 連続鋳造機
５１０ ホイール
５２０ ベルト
６２０ 連続圧延装置
６４０ コイラー
10 Copper roughing wire manufacturing equipment 110 Copper molten copper 120 Copper casting material 130 Copper roughing wire 210 Melting furnace 220 Upper gutter 230 Holding furnace 260 Lower gutter 300 Tandish 320 Pouring nozzle 500 Continuous casting machine 510 Wheel 520 Belt 620 Continuous rolling equipment 640 Copper
Claims (1)
前記鋳造組織において、前記厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さＬ1（Ｌ1＝（Ｌ1A＋Ｌ1B）／２）と、前記幅方向に形成される柱状晶が前記厚さ方向に形成される柱状晶にぶつかり合うことで形成される境界の交点から前記四辺形の側面までの長さＬ2と、の比Ｌ1／Ｌ2が１．０以上１．６以下（ただし、１．２以下を除く）であり、前記長さＬ1が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、
銅鋳造材。 It has a quadrilateral cross-sectional shape and has a cast structure formed only of columnar crystals extending along each of the thickness and width directions of the quadrilateral.
In the cast structure, the average length L 1 (L 1 = (L 1A + L 1B ) / 2) of the columnar crystals formed in the thickness direction and the columnar crystals formed in the width direction are the thicknesses. The ratio L 1 / L 2 of the length L 2 from the intersection of the boundaries formed by colliding with the columnar crystals formed in the direction to the side surface of the quadrilateral is 1.0 or more and 1.6 or less (however). , 1.2 or less), and the length L 1 is 15 mm or more and 50 mm or less.
Copper casting material.
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