JP2021142543A - Apparatus and method for producing roughly drawn wire - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、鋳造により荒引線を製造する荒引線製造装置および荒引線製造方法に関する。 The present disclosure relates to a rough wire manufacturing apparatus and a rough wire manufacturing method for manufacturing a rough wire by casting.
金属部材を鋳造する鋳造装置では、金属溶湯を鋳型に注湯し、鋳型内の金属を冷却することにより、金属部材が鋳造される。
特許文献1には、先端が鋳型内部の金属溶湯に浸かった状態で、金属溶湯を注湯する浸漬ノズルを注湯ノズルに用いた鋳造装置が記載されている。また、特許文献2には、金属溶湯を注湯する注湯ノズルの先端を金属溶湯に浸漬しない鋳造装置が記載されている。
In a casting apparatus for casting a metal member, the metal member is cast by pouring molten metal into a mold and cooling the metal in the mold.
Patent Document 1 describes a casting apparatus using a dipping nozzle for pouring a molten metal in a state where the tip is immersed in the molten metal inside the mold. Further,
浸漬ノズルを用いない鋳造装置の場合、すなわち、鋳型の金属溶湯に注湯ノズルの先端が浸漬しない状態で金属溶湯を鋳型に注湯する鋳造装置の場合、金属溶湯が注湯されることにより気泡が発生する。そして、発生した気泡が注湯される金属溶湯の流れに沿って鋳型内の金属溶湯の内部に進入する。進入した気泡が、固体化した金属の内部に取り込まれると、いわゆるブローホール欠陥となる。 In the case of a casting device that does not use a dipping nozzle, that is, in the case of a casting device that pours a molten metal into a mold without the tip of the pouring nozzle being immersed in the molten metal of the mold, bubbles are generated by pouring the molten metal into the mold. Occurs. Then, the generated bubbles enter the inside of the molten metal in the mold along the flow of the molten metal into which the molten metal is poured. When the bubbles that have entered are taken into the solidified metal, a so-called blowhole defect occurs.
本開示の一局面は、ブローホール欠陥の発生を抑制する荒引線製造装置および荒引線製造方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present disclosure is an object of the present invention to provide a rough drawn wire manufacturing apparatus and a rough drawn wire manufacturing method for suppressing the occurrence of blowhole defects.
本開示の一態様は、荒引線製造方法であって、溶湯供給工程と、鋳造工程と、誘導工程と、を備える。溶湯供給工程では、金属溶湯をノズルから鋳型に供給する。鋳造工程では、溶湯供給工程により鋳型に供給された金属溶湯を固体化して鋳造材を生成する。誘導工程では、溶湯供給工程と鋳造工程との間の工程であって、鋳型に供給された金属溶湯の湯面において、ノズルから供給された金属溶湯の一部を、金属溶湯が固体化する固体化領域に向かう方向とは異なる誘導方向に誘導する。 One aspect of the present disclosure is a rough drawn wire manufacturing method, which includes a molten metal supply step, a casting step, and an induction step. In the molten metal supply process, the molten metal is supplied from the nozzle to the mold. In the casting process, the molten metal supplied to the mold by the molten metal supply process is solidified to produce a casting material. The induction process is a process between the molten metal supply process and the casting process, and is a solid in which a part of the metal molten metal supplied from the nozzle is solidified on the surface of the metal molten metal supplied to the mold. It guides in a direction different from the direction toward the chemical region.
本開示の一態様は、荒引線製造装置であって、溶湯供給部と、鋳造部と、誘導部と、を備える。溶湯供給部は、金属溶湯を鋳型に供給するノズルを有する。鋳造部は、溶湯供給部により鋳型に供給された金属溶湯を固体化して鋳造材を生成する。誘導部は、溶湯供給部と鋳造部との間の部分であって、鋳型に供給された金属溶湯の湯面において、ノズルから供給された金属溶湯の一部を、金属溶湯が固体化する固体化領域に向かう方向とは異なる誘導方向に誘導する。 One aspect of the present disclosure is a rough drawn wire manufacturing apparatus, which includes a molten metal supply unit, a casting unit, and an induction unit. The molten metal supply unit has a nozzle for supplying the molten metal to the mold. The casting unit solidifies the molten metal supplied to the mold by the molten metal supply unit to produce a casting material. The induction part is a part between the molten metal supply part and the casting part, and is a solid in which a part of the metal molten metal supplied from the nozzle is solidified on the surface of the metal molten metal supplied to the mold. It guides in a direction different from the direction toward the chemical region.
このような構成によれば、ノズルから供給される金属溶湯の一部が、鋳型に供給された金属溶湯の湯面において、金属溶湯が固体化領域に向かう方向とは異なる誘導方向に誘導される。これにより、金属溶湯が固体化領域まで、気泡が進入することを抑制することができる。 According to such a configuration, a part of the molten metal supplied from the nozzle is guided in an induction direction different from the direction in which the molten metal is directed toward the solidification region on the surface of the molten metal supplied to the mold. .. As a result, it is possible to prevent bubbles from entering the molten metal into the solidified region.
つまり、進入した気泡に起因したブローホール欠陥の発生を抑制することができる。 That is, it is possible to suppress the occurrence of blowhole defects caused by the bubbles that have entered.
[1.構成]
本実施形態での荒引線を製造する連続鋳造装置である荒引線製造装置1について図1を用いて説明する。
[1. composition]
The rough drawn wire manufacturing apparatus 1 which is a continuous casting apparatus for producing the rough drawn wire in the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態における荒引線製造装置1は、銅合金材の荒引線を連続鋳造するように構成されている。
荒引線製造装置1は、溶解炉2と、上樋4と、保持炉6と、下樋8と、タンディッシュ10と、鋳造機16と、連続圧延装置18と、コイラー20と、を備える。
The rough drawn wire manufacturing apparatus 1 in the present embodiment is configured to continuously cast rough drawn wires of a copper alloy material.
The roughing wire manufacturing apparatus 1 includes a
溶解炉2は、原料である銅を加熱して溶解させ、溶銅110を生成するように構成されている。溶解炉2は、例えば、炉本体とバーナーとを有していてもよい。溶解炉2は、原料である銅が炉本体に投入され、バーナーで加熱されることにより、溶銅110を連続的に生成するように構成されている。
The
上樋4は、溶解炉2で生成された溶銅110を下流側の保持炉6に移送するように構成されている。上樋4は、溶解炉2の下流側に設けられる。すなわち、上樋4は溶解炉2から溶銅110が流出する位置に配置される。上樋4は、溶解炉2と保持炉6との間を連結するように構成されている。上樋4は、例えば、溶解炉2から保持炉6に向かって、溶銅110が流れるように下方向に傾斜してもよい。
The upper gutter 4 is configured to transfer the
保持炉6は上樋4から移送される溶銅110を所定の温度で加熱し、一時的に貯留するように構成されている。また、保持炉6は、溶銅110を所定の温度に保持し、所定量の溶銅110を下樋8に移送するように構成されている。保持炉6は、上樋4の下流側に設けられる。溶銅110に添加される金属元素(合金元素)としては、例えば、スズ(Sn)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ベリリウム(Be)、ジルコニウム(Zr)、セリウム(Ce)、マンガン(Mn)、シリコン(Si)またはイットリウム(Y)などが挙げられる。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。
The holding furnace 6 is configured to heat the
下樋8は、保持炉6から移送される溶銅110を下流側のタンディッシュ10に移送するように構成されている。下樋8は、保持炉6の下流側に設けられる。
なお、上樋4からタンディッシュ10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(合金元素)を連続的に添加するように構成されてもよい。
The lower gutter 8 is configured to transfer the
The devices from the upper gutter 4 to the tundish 10 may be configured to continuously add a predetermined metal element (alloy element) to the supplied
タンディッシュ10は、溶銅110を一時的に貯留し、貯留した溶銅110を所定量ずつ鋳造機16に供給する。タンディッシュ10は、下樋8の下流側に設けられる。タンディッシュ10は、ポット12と注湯ノズル14とを備える。ポット12は、下樋8から移送される溶銅110を一時的に貯留するように構成されている。注湯ノズル14は、ポット12の下流側に備えられる。注湯ノズル14は、その先端が鋳造機16に供給された金属溶湯の湯面(すなわち、金属溶湯の液面)110aに浸漬していない状態で配置されている。注湯ノズル14は、ポット12に一時的に貯留された溶銅110を鋳造機16に対して所定量ずつ連続的に供給するように開口を有する。注湯ノズル14の開口の大きさは例えば、13mmx30mmの大きさに形成されてもよい。注湯ノズル14は、例えば、セラミックにより形成される。具体的には、注湯ノズル14はケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物などの耐熱性を有する材料で形成されている。注湯ノズル14の開口近傍には、注湯ノズル14を介して鋳造機16へ注湯される溶銅110の供給量を調整するための調整部材が設けられてもよい。
The tundish 10 temporarily stores the
鋳造機16は、いわゆるベルト&ホイール方式の連続鋳造機である。鋳造機16は、ホイール162とベルト164とを備える。なお、ホイール162は、リングとも称する。
ホイール162は、円環状に形成される。ホイール162は、円環状に形成された外周に所定の断面形状を有する溝部を有する。溝部の形状は、例えば、断面形状がU字形状であってもよい。言い換えると、溝部は、ホイール162の円環状の中心に対して外側からホイール162の中心に向かって深くなるように形成されてもよい。
The
The
ベルト164は、ホイール162の外周面の一部に接触しながらホイール162の周面を周回移動するように形成されている。
ホイール162に形成された溝部とベルト164との間に形成される空間は、タンディッシュ10から注湯された溶銅110が進入するように構成される。
The
The space formed between the groove formed in the
また、ホイール162とベルト164とは、溶銅110の温度より低い温度に冷却されるように構成されている。ホイール162とベルト164とを冷却する構成は、例えば、ホイール162とベルト164との内部を冷却水が循環する冷却機構であってもよい。冷却機構による冷却により、ホイール162の溝部とベルト164との間に注湯された溶銅110は凝固される。溶銅110が凝固した結果、ホイール162の溝部とベルト164との形状に応じた断面形状の銅鋳造材120が連続的に鋳造される。鋳造された銅鋳造材120は、連続圧延装置18に移送される。
Further, the
連続圧延装置18は、銅鋳造材120を圧延することにより所定の外形を有する銅荒引線130に成形加工するように構成される。連続圧延装置18は、例えば、鋳造機16から移送される銅鋳造材120を連続的に熱間圧延するように構成されている。連続圧延装置18は、鋳造機16の下流側に設けられる。ここでいう鋳造機16の下流側とは、鋳造機16から銅鋳造材120が排出される側である。
The
コイラー20は、連続圧延装置18の下流側に設けられる。ここでいう、連続圧延装置18の下流側とは、連続圧延装置18から銅荒引線130が排出される側をいう。コイラー20は、連続圧延装置18から移送される銅荒引線130を巻き取るように構成される。
The
ここで、鋳造機16のホイール162の溝部およびベルト164により形成される空間と溶銅110を注湯するタンディッシュ10の注湯ノズル14を含む領域の詳細は以下の通りである。
Here, the details of the space formed by the groove portion of the
図2は、本実施形態における荒引線製造装置において、立体物が配置されている状態での溶銅の注湯を表した断面模式図である。
図2に示すように鋳造機16のホイール162の溝部(すなわち、鋳型)とベルト164との間にできた空間には、立体物70が配置される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing pouring of molten copper in a state where a three-dimensional object is arranged in the rough drawn wire manufacturing apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the three-
なお、タンディッシュ10の注湯ノズル14から注湯される溶銅110は、ホイール162の溝部とベルト164との間の空間に注湯される。ここで、注湯ノズル14の先端は、鋳造機16において、ホイール162の溝部とベルト164に注湯された溶銅110の湯面110aの位置よりも上側に配置される。
The
立体物70としては、セラミックボールが用いられる例に適用して説明する。
具体的には、立体物70の外形は、例えば球形状や楕円形状等に形成される。すなわち、立体物70は、その外面(表面)が外方に向かって湾曲している外形からなる。立体物70の材質は、セラミックが用いられる。すなわち、立体物70としては、溶銅110に対して浮遊する材料が用いられることが望ましい。具体的には、溶銅110の密度以下の密度を有する材料が用いられることが望ましい。例えば、1立方センチメートル当たり3g以下の密度を有する材料であることが望ましい。なお、立体物70は注湯ノズル14と同じ材料が用いられてもよい。
The three-
Specifically, the outer shape of the three-
また、立体物70としては、耐熱性を有する材料が用いられる。具体的には、銅の融点よりも融点が高い材料が用いられることが望ましい。すなわち、溶銅110をホイール162の溝部およびベルト164の間に注湯した際に、立体物70は、注湯した溶銅110と接触しても、溶融又は変形が生じないことが望ましい。具体的には、銅の融点1085℃であっても溶融又は変形が生じないことが望ましい。さらに、溶銅110の温度が銅の融点よりも高い温度となる場合には、当該溶銅110の温度よりも高いことが望ましい。立体物70の融点は、例えば1500℃以上であることが望ましい。
Further, as the three-
立体物70の大きさは、ホイール162の溝部およびベルト164により形成された空間に入る大きさであって、立体物70とホイール162の溝部およびベルト164の壁面との間に溶銅110が流れ込む隙間を有する大きさに形成されることが望ましい。例えば、ホイール162の溝部およびベルト164の壁面の間の距離が44mm程度である場合、40mm程度であることが望ましい。また、立体物70の大きさは、注湯ノズル14の開口の大きさ以上の大きさに形成されることが望ましい。
The size of the three-
例えば、注湯ノズル14の開口の大きさが13mmx30mmである場合、立体物70の直径は、例えば30mm以上に形成されることが望ましい。
[2.作用]
図1に示したように、荒引線製造装置1による銅荒引線130の製造工程は、一連の工程として連続的に行われる。ここでいう、銅荒引線130の一連の工程は、例えば、溶融工程、タンディッシュ貯留工程、溶湯供給工程、鋳造工程、連続圧延工程を有している。
For example, when the size of the opening of the pouring
[2. Action]
As shown in FIG. 1, the manufacturing process of the
溶融工程は銅を溶融することにより溶銅110を生成する工程である。
具体的には、溶融工程では、溶解炉2の炉本体に、原料である銅が投入される。投入された銅は、加熱された溶解炉2に備えられたバーナーにより炉本体を加熱する。これにより連続的に溶銅110が生成される。
The melting step is a step of producing
Specifically, in the melting step, copper as a raw material is charged into the furnace body of the
溶融工程により生成された溶銅110は、上樋4を介して、あらかじめ決められた温度に保持された状態で、保持炉6に移送される。
次にタンディッシュ貯留工程で、溶融工程により生成された溶銅110がタンディッシュ10に貯留される。
The
Next, in the tundish storage step, the
保持炉6に移送された溶銅110は、下樋8を介してタンディッシュ10に移送される。下樋8を介してタンディッシュ10に移送された溶銅110は、タンディッシュ10に一時的に貯留される。
The
なお、上樋4からタンディッシュ10までの間の溶銅110に対して例えばスズなどの金属元素が添加されてもよい。溶銅110に添加される金属元素(合金元素)としては、例えば、スズ(Sn)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ベリリウム(Be)、ジルコニウム(Zr)、セリウム(Ce)、マンガン(Mn)、シリコン(Si)またはイットリウム(Y)などが挙げられる。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。
A metal element such as tin may be added to the
次に、溶湯供給工程において、注湯ノズル14はポット12に一時的に貯留された溶銅110からなる溶湯を鋳造機16に注湯し、供給する。具体的には、タンディッシュ10から注湯ノズル14を介して流出させた溶銅110を、鋳造機16におけるホイール162の溝部とベルト164との間に形成される空間に注湯する。
Next, in the molten metal supply step, the molten
次に、溶銅供給工程により鋳造機16に注湯された溶銅110は、誘導工程において、鋳造機16におけるホイール162の溝部とベルト164との間に形成される空間において後述するあらかじめ決められた方向である誘導方向Dgに誘導される。
Next, the
次に、鋳造工程において、鋳造機16は、ベルト164をホイール162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162およびベルト164を冷却水により冷却する。冷却水によりホイール162およびベルト164が冷却されることにより、図2に示すように、溶銅110が徐々に凝固して固体化された層である固体層220が形成される。そして、固体層220が銅鋳造材120として連続的に鋳造される。ここで、ホイール162の溝部およびベルト164との間の空間により溶銅110が固体化する領域を、以下では、固体化領域Asともいう。
Next, in the casting step, the casting
次に、連続圧延工程において、連続圧延装置18は、鋳造機16から移送される銅鋳造材120を所定の温度範囲に保ちながら、連続的に圧延する。これにより、所定の外径を有する銅荒引線130が成形される。成形された銅荒引線130は、コイラー20により巻き取られる。以上の工程により銅荒引線130が製造される。
Next, in the continuous rolling step, the
なお、製造された銅荒引線130は、さらに芯線加工や圧延加工を施して外径を細くし、更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導線として成形加工されてもよい。
The manufactured copper rough drawn
なお、以上示した銅荒引線130の一連の工程を構成する、溶融工程、タンディッシュ貯留工程、溶湯供給工程、鋳造工程および連続圧延工程は、上記実施形態に限定されるものではない。
The melting step, the tundish storage step, the molten metal supply step, the casting step, and the continuous rolling step, which constitute the series of steps of the
<誘導工程の詳細>
ここで、誘導工程の詳細は、以下の通りである。
図2に示すように、ホイール162の溝部とベルト164との間に溶銅110は注湯される。注湯ノズル14から立体物70に向かって注湯された溶銅110は、注湯された溶銅110の湯面110a付近において、立体物70に衝突する。ここで、注湯ノズル14から溶銅110が立体物70に注湯された位置、例えば、立体物70に衝突した領域を注湯領域Apともいう。なお、注湯領域Apは厳密な意味で、注湯ノズル14から注湯された溶銅110が立体物70に衝突した領域に限定されるものではない。例えば、注湯領域Apは、注湯ノズル14から注湯された溶銅110が立体物70に衝突した位置付近の領域が含まれてもよい。また、注湯領域Apには、厳密な意味で、注湯された溶銅110が衝突することを要するものではない。
<Details of induction process>
Here, the details of the induction process are as follows.
As shown in FIG. 2, the
立体物70の注湯領域Apに注湯された溶銅110の少なくとも一部は、誘導方向Dgに向かって流れるように誘導される。誘導方向Dgは、溶銅110の固体化領域Asに向かう方向とは異なる方向である。言い換えると、注湯ノズル14から立体物70に向かって注湯された溶銅110は、少なくともその一部が、立体物70により、溶銅110が固体化領域Asに向かう方向とは異なる方向である誘導方向Dgに誘導される。
At least a part of the
具体的には、立体物70の注湯領域Apに注湯された溶銅110の少なくとも一部は、立体物70の表面を流れる。立体物70の表面を流れる溶銅110は、コアンダ効果によって、立体物70の表面に沿って流れる。すなわち、誘導方向Dgとは、例えば、このコアンダ効果によって溶銅110が流れる、立体物70の表面に沿った方向である。また、誘導方向Dgは、例えば、溶銅110の溶湯が立体物70に注湯された位置である接点における立体物70の接線方向に向かって、立体物70の表面に沿って流れる向きであってもよい。すなわち、溶銅110の溶湯は、当該接点から立体物70の中心へと向かう方向とは異なる方向へと誘導される。言い換えると、立体物70は、注湯ノズル14から溶銅110の溶湯が注湯される位置と、固体化領域Asとの間に位置する。このため、接点から立体物70の中心へと向かう方向側、すなわち、固体化領域As側とは異なる方向に溶銅110の溶湯を誘導する。
Specifically, at least a part of the
また、立体物70に向かって注湯された溶銅110の流れは、立体物70の注湯領域Apに衝突することにより、互いに異なる複数の誘導方向Dgに向かう流れが生じる。そして、互いに反対側を向く誘導方向Dgである第1誘導方向Dg1および第2誘導方向Dg2に向かって流れる溶銅110は、互いに衝突領域Acで衝突する。ここでいう衝突領域Acは、例えば、立体物70の中心に対して注湯領域Apと反対側の位置付近の領域であってもよい。なお、衝突領域Acは、図2に示されるように、立体物70の中心に対して厳密な意味で注湯領域Apと反対側であることを要しない。
Further, the flow of the
つまり、注湯された溶銅110の湯面110a付近である注湯領域Apにおいて、溶銅110が立体物70と衝突することにより、溶銅110は注湯する方向への勢いが弱められる。また、溶銅110が立体物70と衝突することにより、注湯ノズル14から立体物70に向かって溶銅110を注湯した方向とは異なる方向である誘導方向Dgに誘導される。さらに、互いに異なる誘導方向Dgである第1誘導方向Dg1および第2誘導方向Dg2に流れた溶銅110の流れは、立体物70の表面において、注湯領域Apとは立体物70の中心に対して反対側の衝突領域Acで互いに衝突する。これにより、立体物70の表面に沿って流れた溶銅110の勢いが相殺され、弱められる。
That is, in the pouring region Ap near the
さらに、立体物70の中心位置が注湯ノズル14から注湯される溶銅110の位置からずれたとしても、球形状の立体物70から溶銅110の流れがずれた方向に向かって力が加わる。これにより立体物70は溶銅110の流れがずれた方向に追随するように移動する。
Further, even if the center position of the three-
なお、溶銅110が金属溶湯の一例に相当する。また、注湯ノズル14が溶湯供給部としての構成の一例に相当し、鋳造機16が鋳造部としての構成の一例に相当し、立体物70が誘導部および誘導部材としての構成の一例に相当する。
The
[3.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、銅荒引線130においてBH欠陥が形成されることを抑制しやすくなる。なお、ここでいうBHとはブローホールの略称であり、BH欠陥とはブローホール欠陥の略称である。また、ブローホール欠陥とは、銅荒引線130の長手方向に垂直な断面(横断面)に存在する線状の欠陥である。
[3. effect]
According to the embodiment described in detail above, the following effects are obtained.
(1) According to the present embodiment, it becomes easy to suppress the formation of BH defects in the copper rough drawn
図3は、荒引線製造装置において、立体物が配置されていない状態での溶銅の注湯を表した断面模式図である。また、図4は、荒引線の表面からBH欠陥の上端までの距離の平均値と、BH欠陥の総数との関係を表した図である。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing pouring of molten copper in a rough drawn wire manufacturing apparatus in a state where a three-dimensional object is not arranged. Further, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the average value of the distances from the surface of the rough line to the upper end of the BH defects and the total number of BH defects.
図3に示すように、溶湯供給工程において、ホイール162の溝部(すなわち、鋳型)とベルト164との間に立体物70が配置されていない状態では、ホイール162の溝部とベルト164との間に注湯された溶銅110に対して、新たに溶銅110が注湯されることにより、注湯された溶銅110の湯面110aで気泡Bが発生する。発生した気泡Bは、注湯される溶銅110の流れの勢いにより溶銅110が固体化する領域である固体化領域Asに気泡Bが進入する。固体化領域Asでは、溶銅110が徐々に凝固して固体層220が形成される。そして、固体層220が銅鋳造材120として連続的に鋳造される。このとき、固体化領域Asに気泡Bが進入すると固体化する溶銅110に気泡Bが取り込まれBH欠陥が生じる。
As shown in FIG. 3, in the molten metal supply process, when the three-
具体的には、溶湯供給工程において、ホイール162の溝部とベルト164との間に立体物70が配置されていない状態で、複数の銅荒引線130を製造し、複数の製造された銅荒引線130において、BH欠陥の総数(個)とBH欠陥の上端までの距離の平均値(μm)を測定した。なお、ここでいう、BH欠陥の上端までの距離の平均値とは、銅荒引線130の長手方向に垂直な断面(横断面)を観察したときに、その横断面に存在する1個以上のBH欠陥のそれぞれにおいて、銅荒引線130からBH欠陥の上端までの最短距離を測定し、該測定した最短距離を平均した値である。図4は、図3に示す荒引線製造装置を用いて製造した荒引線130の長手方向の異なる6つの横断面を観察したときに、各横断面のそれぞれにおいて、該横断面に存在するBH欠陥の個数の総和(BH欠陥の総数)と、該BH欠陥の上端までの距離の平均値との関係を示したものである。図4に示すように、図3に示す荒引線製造装置を用いた場合では、銅荒引線130の表面から銅荒引線130の中心方向に向かって、400μmよりも離れた位置にBH欠陥の上端が位置する。
Specifically, in the molten metal supply process, a plurality of copper rough drawn
すなわち、図3に示す荒引線製造装置を用いて得られる銅荒引線130では、注湯された溶銅110において、溶銅110の湯面110aに近い位置よりも溶銅110の主流が固体化領域Asに進入しやすいため、固体化領域Asに進入した気泡Bがブローホール欠陥となって銅荒引線130の内部に存在することになると考えられる。
That is, in the copper rough drawn
これに対して、本実施形態では、注湯ノズル14から供給される溶銅110の流れが、誘導方向Dgに向かって誘導される。ここで、誘導方向Dgは、注湯された溶銅110の湯面110a付近において、溶銅110が固体化する固体化領域Asに向かう方向とは異なる方向である。このような構成によれば、固体化領域Asの方向へ流れる溶銅110の勢いが軽減されるため、溶銅110が固体化する固体化領域Asまで、気泡Bが進入することを防止することができる。その結果、溶銅110に進入した気泡Bに起因したブローホール欠陥の発生を抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the flow of the
(2)また、本実施形態では、誘導方向Dgは、溶銅110が流れる立体物70の表面に沿った方向である。
このような構成によれば、誘導工程において、溶銅110を立体物70の表面に沿って流すことにより、溶銅110の流れをより確実に誘導方向Dgへ誘導できる。これにより、溶銅110が固体化する領域である固体化領域Asまで、気泡Bが進入することをより抑制しやすい。
(2) Further, in the present embodiment, the induction direction Dg is a direction along the surface of the three-
According to such a configuration, by flowing the
また、誘導方向Dgは、例えば、溶銅110の溶湯が立体物70に注湯した位置である接点における立体物70の接線方向に向かって、立体物70の表面に沿って流れる向きである。このような構成によれば、当該接点から立体物70の中心に向かった位置とは異なる方向に溶銅110の溶湯が誘導されるため、接点からみて立体物70の中心側に位置する固体化領域Asに向かう方向とは異なる方向に溶銅110の溶湯を誘導することができる。
Further, the induction direction Dg is, for example, a direction in which the
(3)本実施形態では、誘導工程において、立体物70の表面を流れる溶銅110であって、互いに注湯領域Apにおいて反対側を向く誘導方向Dgである第1誘導方向Dg1および第2誘導方向Dg2に流れる溶銅110が立体物70の表面付近の衝突領域Acで衝突される。
(3) In the present embodiment, in the induction step, the first induction direction Dg1 and the second induction, which are the
このような構成によれば、互いに反対側を向く誘導方向Dgである第1誘導方向Dg1および第2誘導方向Dg2に向かって流れる溶銅110が、立体物70の表面に沿って流れ、立体物70の中心に対して、注湯領域Apとは反対側の表面付近の衝突領域Acで衝突させることができる。これにより、固体化領域Asへと進入する溶銅110の勢いを弱めることができる。よって、溶銅110が気泡Bを含んだ状態で固体化領域Asまで進入することを抑制しやすい。
According to such a configuration, the
(4)本実施形態では、立体物70には、密度が溶銅110よりも小さく、溶銅110を表面に沿って流すことにより、誘導方向Dgに誘導する立体物70が設けられる。
このような構成によれば、立体物70が鋳型の溶銅110の湯面110a付近に位置させやすくなる。
(4) In the present embodiment, the three-
According to such a configuration, the three-
(5)本実施形態では、立体物70の融点は、溶銅110の融点に比べて高い。
このような構成によれば、立体物70が変形および溶融することを抑制することができる。
(5) In the present embodiment, the melting point of the three-
According to such a configuration, it is possible to prevent the three-
(6)本実施形態では、立体物70は、溶銅110よりも密度が小さい。そのため、鋳造機16に供給された溶銅110の湯面110aに浮遊する。
このような構成によれば、浮遊により、立体物70を溶銅110の湯面110a付近に保持することができる。
(6) In the present embodiment, the three-
According to such a configuration, the three-
(7)本実施形態では、立体物70は、その外形が球形状である。
このような構成によれば、溶銅110が注湯される位置が立体物70の位置からずれたとしても、溶銅110が注湯される位置のずれに応じて、球形状の立体物70の位置が移動する。このため、立体物70を溶銅110が注湯される位置に保持しやすくなる。よって立体物70の位置を溶銅110が注湯される位置に保持する機構を立体物70とは別に設ける必要がない。
(7) In the present embodiment, the three-
According to such a configuration, even if the position where the
(8)本実施形態の荒引線製造装置1において、注湯ノズル14は、その先端が溶銅110の湯面110aに浸漬した状態で溶銅110を注湯する浸漬ノズルでなくても使用できる。このため、ホイール162の溝部とベルト164の間に入り込む必要がない。
(8) In the rough drawing wire manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the pouring
また、注湯ノズル14の先端部分を溶銅110の湯面110aから離間させることができる。このため、横方向、すなわち、鋳造機16のホイール162の回転軸に沿った方向から目視等により、確認することができる。これにより、目視等により注湯ノズル14の先端から溶銅110が注湯されているか否かなどの状況を確認することができ、荒引線製造装置1を操作する作業者等に安心感を与えることができる。
Further, the tip portion of the pouring
(9)本実施形態の荒引線製造装置1において、固体化領域Asにまで気泡Bが到達することが抑制される。ここで、無酸素銅、低酸素銅又はこれらに微量元素を添加した合金の鋳造の場合、通常の銅に比べ凝固がさらに早くなる。そのような場合であっても、固体化領域Asにまで、気泡Bが到達することを抑制することにより、BH欠陥の発生を抑制しやすくなる。 (9) In the rough drawn wire manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to prevent the bubbles B from reaching the solidified region As. Here, in the case of casting of oxygen-free copper, hypoxic copper or an alloy obtained by adding a trace element to these, solidification becomes even faster than that of ordinary copper. Even in such a case, by suppressing the arrival of the bubble B to the solidified region As, it becomes easy to suppress the occurrence of the BH defect.
(10)また、銅鋳造材120を鋳造する際にホイール162の溝部表面に設けられる離型剤の厚さや、冷却水の温度などを調整し、冷却を緩和することにより、凝固を遅らせることも考えられる。しかし、凝固を遅らせたとしても、表面から凝固が始まると、気泡Bが銅鋳造材120に取り込まれてしまう。銅鋳造材120に取り込まれた気泡BによりBH欠陥が発生する。本実施形態の荒引線製造装置1によれば、表面からの凝固が始まった位置である固体化領域Asまで気泡Bを到達させないことにより、BH欠陥を抑制しやすくなる。
(10) Further, solidification can be delayed by adjusting the thickness of the release agent provided on the groove surface of the
[4.変形例]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[4. Modification example]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modifications.
(1)上記実施形態では、荒引線製造装置1の連続鋳造圧延装置の方式は、ベルト&ホイール方式であった。しかし、荒引線製造装置1の連続鋳造圧延装置の方式は、ベルト&ホイール方式に限定されるものではない。例えば、荒引線製造装置1の連続鋳造圧延装置の方式は、双ベルト方式など、種々の方式であってもよい。 (1) In the above embodiment, the method of the continuous casting and rolling apparatus of the roughing wire manufacturing apparatus 1 is a belt & wheel system. However, the method of the continuous casting and rolling apparatus of the rough drawing wire manufacturing apparatus 1 is not limited to the belt & wheel system. For example, the method of the continuous casting and rolling apparatus of the rough drawn wire manufacturing apparatus 1 may be various methods such as a double belt system.
(2)上記実施形態で用いられる銅の原料としては、タフピッチ銅、無酸素銅、高純度銅などの純銅により構成される電気銅等が用いられてもよい。また、上記実施形態では、荒引線製造装置1が製造する荒引線の原料が銅である例に適用して説明した。しかし、荒引線の原料は銅に限定されるものではなく、アルミニウムなど種々の金属であってもよい。すなわち、製造される荒引線は銅荒引線130に限定されるものではなく、種々の金属の荒引線であってもよい。すなわち、本実施形態における溶銅110の代わりに金属溶湯が用いられる構成であってもよい。
(2) As the raw material for copper used in the above embodiment, electrolytic copper composed of pure copper such as tough pitch copper, oxygen-free copper, and high-purity copper may be used. Further, in the above embodiment, it has been described by applying it to an example in which the raw material of the rough drawn wire manufactured by the rough drawn wire manufacturing apparatus 1 is copper. However, the raw material of the rough drawn wire is not limited to copper, and may be various metals such as aluminum. That is, the rough drawn wire to be manufactured is not limited to the copper rough drawn
(3)上記実施形態では、ホイール162の溝部とベルト164により形成される空間には、立体物70が配置される例を説明した。
しかしながら、ホイール162の溝部およびベルト164により形成される空間に配置される立体物70の形状は、楕円球、立方体や直方体などの種々の立体形状であってもよい。
(3) In the above embodiment, an example in which the three-
However, the shape of the three-
また、立体物70はセラミックにより形成されるものに限定されない。例えば、炭素で形成されたカーボンボールであってもよい。カーボンボールの場合、セラミックボールに比べて、熱衝撃に対して強い。すなわち、冷却や加熱をした場合に急激な温度変化に対してセラミックよりも炭素の方が壊れにくい。そのため、壊れた立体物70が銅荒引線130に混入することを抑制しやすくなる。また、カーボンボールの場合、立体物70を鋳造機16の内部の温度付近まで予熱してから配置する必要も無い。
Further, the three-
(4)上記実施形態では、立体物70の密度は、溶銅110の密度以下である。そのため、立体物70は溶銅110の湯面110aに浮遊する。また、立体物70が球形状に形成されるため、注湯される溶銅110のずれに応じて位置が追随する。これにより、立体物70は、溶銅110が注湯される位置付近に保持することができる。
(4) In the above embodiment, the density of the three-
しかしながら、立体物70を溶銅110の注湯される位置に保持する構成は、このような構成に限定されるものではない。例えば、注湯ノズル14と立体物70との間の位置を保持する保持部を有し、当該保持部により、立体物70の位置を保持するように構成されてもよい。
However, the configuration for holding the three-
(5)上記実施形態では、立体物70により、注湯される溶銅110の向きを誘導した。しかしながら、注湯される溶銅110を誘導するものであれば立体物70によるものに限定されるものではなく、注湯される溶銅110を、固体化領域Asに向かう方向とは異なる方向に網目等を有する部材などにより誘導してもよい。当該部材は、溶銅110が注湯される位置に保持されるように配置されてもよい。
(5) In the above embodiment, the direction of the
(6)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。 (6) A plurality of functions possessed by one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or one function possessed by one component may be realized by a plurality of components. .. Further, a plurality of functions possessed by the plurality of components may be realized by one component, or one function realized by the plurality of components may be realized by one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with the configuration of the other above embodiment.
1…荒引線製造装置、2…溶解炉、4…上樋、6…保持炉、8…下樋、10…タンディッシュ、12…ポット、14…注湯ノズル、16…鋳造機、18…連続圧延装置、20…コイラー、70…立体物、110…溶銅、110a…湯面、120…銅鋳造材、130…銅荒引線、162…ホイール、164…ベルト、220…固体層、Ac…衝突領域、Ap…注湯領域、As…固体化領域、B…気泡、Dg…誘導方向、Dg1…第1誘導方向、Dg2…第2誘導方向。 1 ... rough rolling wire manufacturing equipment, 2 ... melting furnace, 4 ... upper gutter, 6 ... holding furnace, 8 ... lower gutter, 10 ... tundish, 12 ... pot, 14 ... pouring nozzle, 16 ... casting machine, 18 ... continuous Rolling equipment, 20 ... coiler, 70 ... three-dimensional object, 110 ... molten copper, 110a ... hot water surface, 120 ... copper casting material, 130 ... copper roughing wire, 162 ... wheel, 164 ... belt, 220 ... solid layer, Ac ... collision Region, Ap ... pouring region, As ... solidification region, B ... bubble, Dg ... induction direction, Dg1 ... first induction direction, Dg2 ... second induction direction.
Claims (7)
前記溶湯供給工程により前記鋳型に供給された前記金属溶湯を固体化して鋳造材を生成する鋳造工程と、
前記溶湯供給工程と前記鋳造工程との間の工程であって、前記鋳型に供給された前記金属溶湯の湯面において、前記ノズルから供給された前記金属溶湯の一部を、前記金属溶湯が固体化する固体化領域に向かう方向とは異なる誘導方向に誘導する誘導工程と、
を備える、荒引線製造方法。 The molten metal supply process that supplies the molten metal from the nozzle to the mold,
A casting step of solidifying the molten metal supplied to the mold by the molten metal supply step to produce a casting material, and a casting step of producing a casting material.
A step between the molten metal supply step and the casting step, in which a part of the metal molten metal supplied from the nozzle is solidified on the surface of the metal molten metal supplied to the mold. A guidance process that guides in a direction different from the direction toward the solidification region that becomes solidified,
A rough drawing wire manufacturing method.
前記誘導工程では、前記湯面において、前記金属溶湯をコアンダ効果によって前記誘導方向に誘導する、荒引線製造方法。 The rough drawn wire manufacturing method according to claim 1.
In the guiding step, a rough drawing wire manufacturing method in which the molten metal is guided in the guiding direction by the Coanda effect on the molten metal surface.
前記誘導工程では、
前記金属溶湯を誘導部材の表面に沿って流すことにより、前記誘導方向に誘導する、荒引線製造方法。 The rough wire manufacturing method according to claim 1 or 2.
In the induction step,
A method for producing a rough drawn wire, in which the molten metal is guided in the guiding direction by flowing along the surface of the guiding member.
前記誘導工程では、
前記誘導部材の表面を流れる前記金属溶湯であって、互いに異なる方向に流れる前記金属溶湯を前記誘導部材の表面で衝突させる、荒引線製造方法。 The rough drawn wire manufacturing method according to claim 3.
In the induction step,
A method for producing a rough drawn wire, wherein the molten metal flowing on the surface of the guiding member collides with the molten metal flowing in different directions on the surface of the guiding member.
前記溶湯供給部により前記鋳型に供給された前記金属溶湯を固体化して鋳造材を生成する鋳造部と、
前記溶湯供給部と前記鋳造部との間の部分であって、前記鋳型に供給された前記金属溶湯の湯面において、前記ノズルから供給された前記金属溶湯の一部を、前記金属溶湯が固体化する固体化領域に向かう方向とは異なる誘導方向に誘導する誘導部と、
を備える、荒引線製造装置。 A molten metal supply unit having a nozzle for supplying molten metal to a mold,
A casting unit that solidifies the metal molten metal supplied to the mold by the molten metal supply unit to produce a casting material, and a casting unit.
On the surface of the molten metal supplied to the mold, which is a portion between the molten metal supply section and the casting section, a part of the molten metal supplied from the nozzle is solidified. An induction part that guides in a guidance direction different from the direction toward the solidification region that becomes solidified,
Roughing wire manufacturing equipment.
前記誘導部は、前記湯面において、前記金属溶湯をコアンダ効果によって前記誘導方向に誘導する、荒引線製造装置。 The rough drawn wire manufacturing apparatus according to claim 5.
The guiding portion is a rough drawing wire manufacturing apparatus that guides the molten metal in the guiding direction by the Coanda effect on the molten metal surface.
前記誘導部には、
密度が前記金属溶湯よりも小さく、前記金属溶湯を表面に沿って流すことにより、前記誘導方向に誘導する誘導部材が設けられている、荒引線製造装置。 The rough wire manufacturing apparatus according to claim 5 or 6.
In the guidance part,
A rough wire manufacturing apparatus having a density lower than that of the molten metal and provided with an guiding member that guides the molten metal in the guiding direction by flowing the molten metal along the surface.
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