JP4738115B2 - 線材、その製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属又は合金からなる線材の製造装置、前記線材の製造方法、及び前記製造装置又は前記製造方法により製造された線材に関する。

銅又は銅合金からなる極細線は、その直径が通常８ｍｍである荒引線と呼ばれる線材を伸線加工することにより作製される。従来、荒引線の製造方法には、主として以下の３方式があった。

（１）ＳＣＲ方式
ＳＣＲ方式とは、米国のサウスワイヤ社により開発された連続圧延方式であり、電気銅をシャフト炉で溶解し、保持炉で保持し、鋳造輪及びスチールベルトにより構成される鋳型で鋳造する方式である。作製された鋳造バーはそのまま圧延機に連続的に供給され、最終的に直径が８ｍｍの荒引線に加工される。

（２）ＤＩＰ方式
ＤＩＰ方式とは、米国のゼネラルエレクトリック社により開発された方式であり、芯となる銅線を溶銅中に浸漬通過させ、銅線の周囲に溶銅を付着凝固させて銅線を太らせる方式である。太らせた銅線は、ＳＣＲ方式と同様に、連続的に圧延機に供給され、最終的に直径が８ｍｍの荒引線に加工される。ＤＩＰ方式においては、銅線を無酸化雰囲気で圧延加工することから、酸素量が１０ｐｐｍ以下の無酸素銅からなる銅線を作製することができる。

（３）横型連続鋳造方式
横型連続鋳造方式とは、溶解炉（保持炉）に直接鋳型を取り付け、この鋳型内で溶銅を線材の形状に凝固させながら、凝固した線材を水平方向に連続的に引き出す方式である（例えば、特許文献１及び２参照。）。横型連続鋳造方式によれば、比較的製品サイズに近い寸法で鋳造することができるため、高価な熱間加工設備を必要としない。また、洋白及びりん青銅といった熱間加工が困難な合金を製造することができる。

特開昭６２−１０１３５４号公報 特開昭６２−２１４８５１号公報

しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。荒引線を極細線に伸線加工する際の加工性、即ち、極細伸線性には、種々の因子が複雑に影響するが、荒引線内に存在する異物により加工中の線材が断線する異物断線が大きな問題となっている。一般に、線材中にこの線材の直径の４割以上の大きさを持つ異物が存在していると、断線に到ると考えられている。断線が頻発すると、極細線を伸線加工する際の生産性が著しく低下してしまう。従って、金属又は合金からなる極細線を作製するためには、その元材である荒引線の極細伸線性が良好であることが必要であり、荒引線の極細伸線性を向上させるためには、荒引線の清浄度を高めることが必要である。

しかしながら、ＳＣＲ方式及びＤＩＰ方式においては、溶銅の経路に必ずＳｉＯ_２又はＡｌ_２Ｏ_３等を含む耐火物が存在するため、溶銅に不可避的にＳｉＯ_２又はＡｌ_２Ｏ_３等の酸化物が混入してしまい、異物となる。また、ＳＣＲ方式及びＤＩＰ方式においては、鋳造バーを作製した後、連続圧延を行っているため、溶銅に合金元素を添加して各種の銅合金からなる荒引線を作製しようとすると、被圧延材の強度が増大してしまい、連続圧延が困難になる。このため、例えばＳＣＲ方式においては、高濃度の添加元素を加えた銅合金材の製造は行われていない。

一方、横型連続鋳造方式においても、比較的大型のるつぼが用いられており、通常、このるつぼは、クレイグラファイトと呼ばれる酸化物粘土とグラファイトとの混合焼結体により形成されている。このため、るつぼの損耗に伴って、るつぼを形成する酸化物成分が荒引線に混入してしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、合金化が可能であり、極細伸線性が良好な線材、その製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る線材の製造装置は、底部、外筒部及びこの外筒部の内部に配置された内筒部からなる二重るつぼと、前記内筒部を貫通し前記内筒部の内面側の端部が外面側の端部よりも低い位置にある孔と、前記底部における前記内筒部に囲まれた部分に連通し前記底部の下方に配置された鋳型ノズルと、を有し、
前記外筒部と前記内筒部との間の領域が、原料が供給されてこの原料を溶解させる第１部分であり、
前記内筒部の内部の領域が、前記第１部分で溶解した原料が前記孔を介して流入する第２部分であり、
前記内筒部が前記二重るつぼ内を前記第１部分と前記第２部分とに区画する隔壁であり、
前記鋳型ノズルは、前記第２部分から供給された溶解原料を線材の形状に凝固させ、
前記鋳型ノズルの下端部から凝固した線材を引き出すことを特徴とする。

本発明においては、溶解した原料が、るつぼの第１部分から第２部分に移動する際に隔壁に形成された孔を通過するため、この隔壁がフィルターの役割を果たし、孔よりも大きな異物を原料中から除去することができる。また、孔の第２部分側の端部が第１部分側の端部よりも低い位置にあるため、孔は原料の流通方向に関して下向きである。このため、孔よりも小さい異物であっても、その比重が溶解した原料の比重よりも小さい異物には浮力が生じるため、孔を通過することができず、原料中から除去することができる。この結果、第２部分には異物が除去された原料を供給することができ、この原料を鋳型ノズルに供給することができる。これにより、異物の含有量が少なく、極細伸線性が良好な線材を製造することができる。また、線材の製造に際して圧延を行わないため、原料として合金を使用することも可能である。

また、るつぼの構造を外筒部及び内筒部からなる二重構造とすることにより、るつぼ全体をコンパクトにすることができると共に、第１部分に供給された原料を効率良く加熱することができる。また、鋳型ノズルの上端部から液体状の原料を流入し、この原料を鋳型ノズル内で凝固させて、凝固した固体状の線材を鋳型ノズルの下端部から引き出すことにより、原料を連続的に凝固させることができる。

更に、前記孔の中心軸が水平線に対して１０乃至８０°傾斜していることが好ましい。これにより、原料よりも比重が小さい異物を効率的に除去できると共に、隔壁に孔を容易に形成することができる。

更にまた、前記孔の内径は、０．５ｍｍ以上であり、且つ前記隔壁の厚さ以下であることが好ましい。これにより、原料から異物を効率的に除去することができる。更にまた、前記孔の個数が８であってもよい。

更にまた、前記隔壁の下端から前記孔の前記第１部分側の端部までの距離が、前記隔壁の高さの１０分の１以下であることが好ましい。これにより、鋳造終了後に第１部分に残留する原料の量が少なくなり、残留した原料が凝固する際に隔壁を損傷することを防止できる。

更にまた、前記るつぼ、前記隔壁及び前記鋳型ノズルがカーボンにより形成されていることが好ましい。これにより、るつぼ、隔壁及び鋳型ノズルから原料中に酸化物が混入することを防止できる。

本発明に係る線材の製造方法は、底部、外筒部及びこの外筒部の内部に配置された内筒部からなる二重るつぼと、前記内筒部を貫通し前記内筒部の内面側の端部が外面側の端部よりも低い位置にある孔と、前記底部における前記内筒部に囲まれた部分に連通し前記底部の下方に配置された鋳型ノズルと、を有する線材の製造装置を使用し、
前記外筒部と前記内筒部との間の第１部分に、原料を供給してこの原料を溶解させる工程と、
前記内筒部を隔壁として前記内筒部の内部に区画された第２部分に、前記第１部分で溶解した原料を前記孔を介して流入させる工程と、
前記鋳型ノズルにより、前記第２部分から供給された溶解原料を線材の形状に凝固させ、
前記鋳型ノズルの下端部から凝固した線材を引き出す工程と、
を有することを特徴とする。

本発明においては、溶解した原料がるつぼの第１部分から第２部分に流入する際に隔壁に形成された下向きの孔を通過するため、原料中から異物を除去することができる。また、圧延工程がないため、原料として合金を使用することも可能である。

本発明に係る線材は、前記製造装置又は前記製造方法により製造されたことを特徴とする。

本発明によれば、原料から異物を除去することができるため、極細伸線性が良好な線材を得ることができる。また、圧延工程を介さないため、合金により線材を形成することができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る小型縦型鋳造機を示す模式的断面図であり、図２は、図１に示す小型縦型鋳造機の二重るつぼ及び鋳型ノズルを示す分解斜視図であり、図３は、図２に示するつぼの内筒の一部を示す一部拡大断面図である。なお、図２及び図３においては、二重るつぼ及び鋳型ノズルの各部の寸法を示す数値が記載されているが、この数値は一例であり、本発明はこれに限定されない。

図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る線材の製造装置である小型縦型鋳造機１においては、円筒形の石英管２が設けられている。石英管２は、側板２ａ、底板２ｂ及び天板２ｃから構成され、内部は気密的に封止されている。底板２ｂの中央部には、円形の開口部２ｄが形成されている。また、天板２ｃの周辺部における相互に離隔した位置には、２ヶ所の材料挿入口２ｅ及び２ｆが設けられている。

石英管２の内部には、二重るつぼ３が設けられている。二重るつぼ３は例えばカーボンにより形成されている。二重るつぼ３においては、円筒形の外筒４が設けられており、外筒４の内部には、円筒形の内筒５が設けられている。外筒４及び内筒５は同心円状に配置されており、その中心軸は垂直方向に延びている。外筒４及び内筒５の底部は、底板６によって封止されており、外筒４及び内筒５の上部は開口している。

例えば、底板６の直径は１００ｍｍであり、厚さは１５ｍｍである。また、外筒４の高さは２２５ｍｍであり、外径は１００ｍｍであり、内径は８４ｍｍであり、従って、側壁の厚さは８ｍｍである。また、内筒５の高さは２２５ｍｍであり、外径は４０ｍｍであり、内径は２８ｍｍであり、従って、側壁の厚さは６ｍｍである。更に、二重るつぼ３全体の高さは２４０ｍｍであり、外径は１００ｍｍである。底板６の中央部には円形の開口部６ａが形成されており、内筒５の内部と連通している。開口部６ａの直径は例えば２２ｍｍである。

内筒５の側壁には、円周方向に沿って等間隔に例えば８個の孔７が形成されている。孔７の直径は例えば１ｍｍである。孔７は内筒５の側壁を貫通しており、その外面側の端部よりも内面側の端部の方が低い位置にある。孔７の内筒５の外面側の端部と内筒５の下端との間の距離は、内筒５の高さ（２２５ｍｍ）の１０分の１以下であり、例えば１５ｍｍである。そして、孔７の中心軸は、水平線に対して１０乃至８０°、例えば４５°傾斜している。図２に示す点Ａは、孔７の外面側の端部から内筒５の半径方向に水平に延ばした仮想上の直線（図示せず）と外筒４の外面との交点を示している。

二重るつぼ３の下方には、鋳型ノズル８が設けられている。鋳型ノズル８はカーボンからなり、その形状は円筒形であり、その中心軸は垂直方向に延びている。鋳型ノズル８の外径は上端部から下端部に向かって連続的に小さくなっており、例えば、上端部で２２ｍｍであり、下端部で２０ｍｍである。また、鋳型ノズル８の内径は８ｍｍであり、高さは１３０ｍｍである。鋳型ノズル８の上端部は、石英管２の底板２ｂに形成された穴２ｄを挿通して、二重るつぼ３の底板６に形成された開口部６ａに嵌合している。これにより、鋳型ノズル８の内部は、底板６の開口部６ａを介して内筒５の内部に連通している。

一方、石英管２の周囲には、誘導加熱炉１１が設けられている。誘導加熱炉１１は石英管２越しに二重るつぼ３を加熱するものである。また、ロータリーポンプ１２が設けられており、このロータリーポンプ１２の排気口は石英管２の内部に連通している。更に、石英管２には、石英管２の内部に不活性ガスを導入するためのバルブ１３が設けられている。更にまた、鋳型ノズル８の下部側略半分の周囲には、水冷ジャケット１４が設けられている。水冷ジャケット１４は鋳型ノズル８の外面に接しており、鋳型ノズル８の下部を冷却するものである。そして、鋳型ノズル８及び水冷ジャケット１４の下方には、１対のピンチロール１５が設けられている。ピンチロール１５は、鋳型ノズル８内で凝固した線材を挟持して鋳型ノズル８の下端部から引き抜くものである。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る線材の製造装置の動作、即ち、本実施形態に係る線材の製造方法について、図１乃至図３を参照して説明する。先ず、ロータリーポンプ１２により石英管２の内部を排気して真空とし、その後バルブ１３を介して石英管２内にアルゴンガス又は窒素ガス等の不活性ガスを導入する。これにより、石英管２の内部を不活性雰囲気とする。

そして、原料としての銅線材２１を、材料挿入口２ｅを介して、外筒４と内筒５との間に供給する。なお、このとき、原料を銅合金、例えば、銅−銀合金とする場合は、材料挿入口２ｅから銅線材２１を供給すると共に、材料挿入口２ｆから合金元素からなる線材、例えば、銀線材２２を外筒４と内筒５との間に連続的に供給する。一方、誘導加熱炉１１により、外筒４と内筒５との間に供給された銅線材２１を溶解させる。これにより、外筒４と内筒５との間に、溶銅２３が蓄積していく。

溶銅２３の上面が、孔７における内筒５の外面側の端部の高さに達すると、溶銅２３が、内筒５に形成された孔７を通過して、内筒５の内部に流入する。このとき、内筒５がフィルターの役割を果たし、孔７の直径よりも大きな異物は孔７を通過できずに、外筒４と内筒５との間に残される。また、酸化物からなる異物のように、その比重が溶銅２３の比重よりも小さい異物は、溶銅２３中においては浮力が働くため、下向きの孔７を通過することができない。このため、このような比重が小さい異物も外筒４と内筒５との間に残される。この結果、内筒５の内部には、孔７の直径よりも大きな異物及び溶銅２３よりも比重が小さい異物が除去された清浄な溶銅２４が供給される。

そして、この内筒５の内部に供給された清浄な溶銅２４が、底板６の開口部６ａを介して鋳型ノズル８の上端部から鋳型ノズル８の内部に流入する。流入した溶銅２４は、水冷ジャケット１４によって冷却されて、鋳型ノズル８の内部で凝固し、直径が例えば８ｍｍの線材となる。そして、ピンチロール１５が、鋳型ノズル８の下端部（先端部）からこの線材を引き抜く。これにより、本実施形態に係る銅線材２５を作製することができる。銅線材２５は、極細線に成形されるために伸線加工に供される荒引線である。

以下、本発明の各構成要件における数値限定理由について説明する。

孔の中心軸が水平線に対して傾斜する角度：１０乃至８０°
前記角度を１０°以上とすれば、孔の両端部間において十分な落差を形成し、比重が原料よりも小さい異物を、原料の流入速度に抗して確実に浮上させることができる。一方、前記角度を８０°以下とすれば、隔壁（内筒）に孔を形成するときにドリリングする距離が短くてすみ、隔壁（内筒）を破損する可能性が小さくなる。従って、孔の中心軸が水平線に対して傾斜する角度は、１０乃至８０°とすることが好ましい。

孔の内径：０．５ｍｍ以上、隔壁（内筒）の厚さ以下
孔の内径を０．５ｍｍ以上とすることにより、異物により孔が詰まることを確実に防止できる。孔の内径が０．５ｍｍ未満だと、原料を溶解させる工程の初期段階において、異物が孔を塞いでしまい、以後の工程において生産性が低下する可能性がある。一方、孔の内径を隔壁の厚さ以下とすることにより、孔内の傾斜面によって異物を効率良く遮ることができる。従って、孔の内径は、０．５ｍｍ以上、且つ隔壁の厚さ以下とすることが好ましい。

隔壁（内筒）の下端から孔の外面側の端部までの距離：隔壁の高さの１０分の１以下
外筒と内筒との間の空間における孔よりも低い部分には、鋳造終了後に溶湯が残留する。この残留溶湯が多いと、冷却に伴う残留溶湯の熱収縮により、内筒が破損することがある。隔壁の下端から孔の外面側の端部までの距離を隔壁の高さの１０分の１以下とすることにより、残留溶湯の量が少なくなり、内筒が破損することを防止することができる。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、溶銅２３が二重るつぼ３の外筒４と内筒５との間から内筒５の内部に移動する際に、孔７を通過する。これにより、孔７よりも大きな異物を溶銅２３中から除去することができる。また、孔７は、内筒５の内面側の端部が外面側の端部よりも低い位置にあるため、溶銅２３の流通方向に関して下向きとなっている。このため、酸化物からなる異物のように、その比重が溶銅２３の比重よりも小さい異物は、孔７よりも小さい異物であっても孔７を通過することができず、溶銅２３中から除去することができる。この結果、内筒５の内部には、溶銅２３から異物が除去された清浄な溶銅２４を供給することができ、鋳型ノズル８内でこの清浄な溶銅２４を凝固させて、銅線材２５を形成することができる。これにより、異物の含有量が少なく、極細伸線性が良好な銅線材２５を製造することができる。

特に、孔７の中心軸が水平線に対して１０乃至８０°、例えば４５°傾斜しているため、溶銅２３よりも比重が小さい異物を効率的に除去できると共に、内筒５に孔７を容易に形成することができる。

また、二重るつぼ３が外筒４及び内筒５を備えた二重構造となっているため、小型縦型鋳造機１全体をコンパクトにすることができる。また、外筒４の周囲に誘導加熱炉１１が配置されており、外筒４と内筒５との間に原料である銅線材２１が供給されるようになっているため、銅線材２１を効率良く加熱することができる。

更に、孔７の内径が例えば１ｍｍであり、０．５ｍｍ以上であり、且つ、内筒５の厚さ（６ｍｍ）以下であるため、孔７が目詰まりを起こすことなく、異物を効率的に且つ確実に除去することができる。

更にまた、内筒５の下端から孔７の外面側の端部までの距離が、内筒５の高さの１０分の１以下であるため、鋳造終了後に外筒４と内筒５との間に残留する溶銅２３の量が少なくなり、残留した溶銅２３が凝固する際に内筒５を損傷することを防止できる。

更にまた、二重るつぼ３及び鋳型ノズル８がカーボンにより形成されているため、二重るつぼ３及び鋳型ノズル８から溶銅中に酸化物が混入することがない。

更にまた、本実施形態によれば、鋳型ノズル８の内径を変更することにより、銅線材２５の直径を自在に変更することができる。このため、従来のＳＣＲ方式及びＤＩＰ方式のように、銅線材２５を製造するために圧延工程を設ける必要がない。従って、本実施形態によれば、比較的高濃度の添加元素を含んだ合金からなる線材の作製も容易である。また、圧延設備を設ける必要がないため、設備コストが低い。

なお、本実施形態においては、原料として純銅を使用して銅線材を製造する例を示したが、本発明はこれに限定されず、原料として他の金属又は合金を使用してもよい。例えば銅合金を原料として銅合金線材を製造してもよく、アルミニウム線材又はアルミニウム合金線材を製造してもよい。例えば、上述の如く、二重るつぼ３の外筒４と内筒５との間に、銅線材２１と共に銀線材２２を供給することにより、銅−銀合金からなる線材を製造することができる。また、石英管２に材料挿入口を３ヶ所以上設けて、３元系以上の合金からなる線材を製造してもよい。更に、孔７は内筒５に８個程度設けることが好ましいが、必ずしも８個に限定されない。

以下、本発明の実施例の効果について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。

（実施例１−１）
本実施例１−１においては、原料として銅（Ｃｕ）を使用し、図１乃至図３に示す小型縦型鋳造機１を使用して直径が８ｍｍの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。小型縦型鋳造機１においては、前述の本発明の実施形態と同様に、孔７の内径は１ｍｍ、孔の中心線と水平線とがなす角度は４５°、内筒５の厚さは６ｍｍとした。

以下、本実施例１−１に係る荒引線の製造方法について説明する。先ず、その組成が原料と同じ純銅であり、その外径が鋳型ノズル８の外径と等しいスターティングロッド（図示せず）を準備し、その先端部を研磨して新生面を出した後、このスターティングロッドを鋳型ノズル８内に下端部から挿入し、スターティングロッドの上端部の高さを鋳型ノズル８の上端部の高さと一致させた。また、二重るつぼ３の外筒４と内筒５との間に、原料である無酸素銅荒引線をセットした。

次に、ロータリーポンプ１２により石英管２の内部を排気し、石英管２の内部の圧力を２６．７Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）以下とした。そして、誘導加熱炉１１により、外筒４と内筒５との間にセットされた原料を加熱した。この原料が溶解した後、ロータリーポンプ１２を停止し、バルブ１３を介して石英管２の内部にアルゴンガスを導入して、石英管２の内部を不活性雰囲気とした。

そして、内筒５内に流入した溶銅２４をスターティングロッドの上端面に凝固接合させた後、ピンチロール１５によりスターティングロッドを引き抜くことにより、鋳造を開始した。以後の工程は、前述の実施形態と同様である。即ち、材料挿入口２ｅから銅線材２１を外筒４と内筒５との間に供給しながら、この銅線材２１を誘導加熱炉１１により加熱して溶解し、溶解した原料を内筒５に形成された孔７を介して内筒５内に流入させながら、ピンチロール１５により銅線材２５を引き抜いた。このとき、銅線材２５の最大引抜速度を１０ｍｍ／秒とし、０．５秒間の引抜と２．５秒間の停止とを繰り返す間歇方式により、平均鋳造速度１００ｍｍ／分で鋳造を行った。

次に、このように作製した供試材（銅線材２５）の評価方法について説明する。一般に、線材の伸線性は伸線後の線材の製出量で評価することができる。本試験例においては、供試材をＧ級伸線機により直径が２．６ｍｍになるまで伸線し、Ｍ級伸線機により直径が１．２ｍｍになるまで伸線し、コードサイズ伸線機により直径が０．１８ｍｍになるまで伸線し、極細伸線機により直径が０．０４ｍｍになるまで伸線した。そして、直径が０．０４ｍｍの線材の製出量によって、伸線性を評価した。製出量が多いほど伸線性がよいと判断できる。上述の伸線加工を同じ条件で３回行い、製出量の平均値を採用した。評価結果を表１に示す。

（実施例１−２）
本実施例１−２においては、原料として１．０質量％の銀を含有し残部が銅である銅−銀合金（Ｃｕ−１．０％Ａｇ）を使用し、図１乃至図３に示す小型縦型鋳造機１を使用して、直径が８ｍｍの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。即ち、原料として、銅線材２１を材料挿入口２ｅを介して外筒４と内筒５との間に供給すると共に、銅線材２１に対して一定の割合で、銀線材２２を材料挿入口２ｆを介して外筒４と内筒５との間に供給した。また、スターティングロッドとして、原料と同じ銅−銀合金（Ｃｕ−１．０％Ａｇ）からなるスターティングロッドを使用した。本実施例１−２における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例１−１と同様である。評価結果を表１に示す。

（実施例１−３）
本実施例１−３においては、原料として０．７質量％の錫を含有し残部が銅である銅−錫合金（Ｃｕ−０．７％Ｓｎ）を使用し、図１乃至図３に示す小型縦型鋳造機１を使用して、直径が８ｍｍの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。即ち、原料として、銅線材２１を材料挿入口２ｅから外筒４と内筒５との間に供給すると共に、銅線材２１に対して一定の割合で、錫線材（図示せず）を材料挿入口２ｆから外筒４と内筒５との間に供給した。また、スターティングロッドとして、原料と同じ銅−錫合金（Ｃｕ−０．７％Ｓｎ）からなるスターティングロッドを使用した。本実施例１−３における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例１−１と同様である。評価結果を表１に示す。

（比較例１−１）
図４は、本比較例において使用した小型縦型鋳造機のるつぼ及び鋳型ノズルを示す分解斜視図である。図４に示すように、本比較例で使用したるつぼ３１は、図２に示す二重るつぼ３と比較して、内筒５（図２参照）が設けられていない点が異なっている。従って、外筒４内に供給され溶解された原料は、そのまま鋳型ノズル８内に流入するようになっている。図４に示す鋳型ノズル８の構成は、図２に示す鋳型ノズル８と同様である。

本比較例１−１においては、原料として銅（Ｃｕ）を使用し、図４に示するつぼ３１を備えた小型縦型鋳造機を使用して、直径が８ｍｍの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。極細伸線性の評価においては、コードサイズ伸線機を使用して直径が０．１８ｍｍになるまで伸線した。本比較例１−１における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例１−１と同様である。評価結果を表１に示す。

（比較例１−２）
本比較例１−２においては、原料として１．０質量％の銀を含有する銅−銀合金（Ｃｕ−１．０％Ａｇ）を使用し、図４に示するつぼ３１を備えた小型縦型鋳造機を使用して、直径が８ｍｍの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。極細伸線性の評価においては、コードサイズ伸線機を使用して直径が０．１８ｍｍになるまで伸線した。本比較例１−２における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例１−２と同様である。評価結果を表１に示す。

（比較例１−３）
本比較例１−３においては、原料として０．７質量％の錫を含有する銅−錫合金（Ｃｕ−０．７％Ｓｎ）を使用し、図４に示するつぼ３１を備えた小型縦型鋳造機を使用して、直径が８ｍｍの荒引線を製造し、この荒引線の極細伸線性を評価した。極細伸線性の評価においては、コードサイズ伸線機を使用して直径が０．１８ｍｍになるまで伸線した。本比較例１−３における上記以外の製造方法及び評価方法は、前述の実施例１−３と同様である。評価結果を表１に示す。なお、表１の「るつぼ」の列に記載した「二重」とは、図２に示すような二重るつぼ３を使用したことを示し、「通常」とは、図４に示すような従来の一重のるつぼ３１を使用したことを示す。また、表１に示す「製出量」の値は、３回の測定値の平均値である。

表１に示すように、実施例１−１乃至１−３は、線材の製造装置として二重るつぼを備えた製造装置を使用したため、溶銅中から異物を効果的に除去することができた。この結果、直径が０．０４ｍｍの線材の製出量が２４ｋｇ以上となり、極細伸線性が高かった。また、実施例１−１に示す原料として純銅を使用した場合だけでなく、実施例１−２及び１−３に示すように、原料として銅合金を使用した場合においても、良好な極細伸線性を得ることができた。

これに対して、表１に示す比較例１−１乃至１−３は、線材の製造装置として一重のるつぼを備えた従来の製造装置を使用したため、溶銅中から異物を除去することができず、直径が０．０４ｍｍの線材の製出量が１．０ｋｇ未満であり、極細伸線性が低かった。

本実施例２においては、孔の角度が伸線性に及ぼす影響を調査した。孔の角度が相互に異なる複数の二重るつぼを作製し、この二重るつぼを使用して、上述の「実施例１」の（実施例１−１）と同様な方法により、荒引線を作製してその極細伸線性を評価した。評価結果を表２に示す。なお、表２に示す「製出量」とは、表１と同様に、荒引線を直径が０．０４ｍｍの線材に伸線加工したときの製出量であり、ｎ＝３の平均値である。

表２の実施例２−５乃至２−７に示すように、孔の角度、即ち、孔の中心線が水平線との間でなす角度が１０乃至８０°である二重るつぼを使用すると、製造された荒引線の製出量は２３乃至２５ｋｇであり、極細伸線性が良好であった。これに対して、孔の角度が５°である二重るつぼを使用した実施例２−４においては、製出量は１．２ｋｇであり、実施例２−５乃至２−７よりも小さかった。これは、孔の中心線が延びる方向が水平に近いため、大きさが孔よりも小さく比重が溶銅よりも小さい異物を十分に除去することができなかったものと考えられる。但し、実施例２−４は、表１に示す比較例１−１乃至１−３よりは製出量が多く、二重るつぼを用いたことによる一定の効果は認められた。また、実施例２−８においては、二重るつぼの内筒に角度が８２°である孔を形成しようとしたが、ドリリングする距離が極めて長くなってしまい、孔を形成する過程で内筒を破損してしまう可能性があったため、孔の形成を断念した。

本実施例３においては、孔の内径が伸線性に及ぼす影響を調査した。孔の内径が相互に異なる複数の二重るつぼを作製し、この二重るつぼを使用して、上述の「実施例１」の（実施例１−１）と同様な方法により、荒引線を作製してその極細伸線性を評価した。孔の角度は４５°とした。評価結果を表３に示す。表３に示す「製出量」とは、表１と同様に、荒引線を直径が０．０４ｍｍの線材に伸線加工したときの製出量であり、ｎ＝３の平均値である。

表３に示すように、孔の内径を０．３ｍｍとした実施例３−９においては、溶解の初期段階で発生した異物により孔が詰まってしまい、生産性が低下した。孔の内径を０．５ｍｍとした実施例３−１０においては、製出量が２５ｋｇと良好な結果が得られた。孔の内径を８．０ｍｍとした実施例３−１１においては、製出量は１．０ｋｇであり、表１に示す比較例１−１乃至１−３よりは良好であるものの、実施例３−１０よりは劣る結果となった。これは、孔の内径が大き過ぎ、異物を十分に除去できなかったためと考えられる。

本発明の実施形態に係る小型縦型鋳造機を示す模式的断面図である。 図１に示す小型縦型鋳造機の二重るつぼ及び鋳型ノズルを示す分解斜視図である。 図２に示するつぼの内筒の一部を示す一部拡大断面図である。 比較例１−１乃至１−３において使用した小型縦型鋳造機のるつぼ及び鋳型ノズルを示す分解斜視図である。

符号の説明

１；小型縦型鋳造機
２；石英管
２ａ；側板
２ｂ；底板
２ｃ；天板
２ｄ；開口部
２ｅ、２ｆ；材料挿入口
３；二重るつぼ
４；外筒
５；内筒
６；底板
６ａ；開口部
７；孔
８；鋳型ノズル
１１；誘導加熱炉
１２；ロータリーポンプ
１３；バルブ
１４；水冷ジャケット
１５；ピンチロール
２１；銅線材
２２；銀線材
２３、２４；溶銅
２５；銅線材
３１；るつぼ

Claims (14)

1. 底部、外筒部及びこの外筒部の内部に配置された内筒部からなる二重るつぼと、前記内筒部を貫通し前記内筒部の内面側の端部が外面側の端部よりも低い位置にある孔と、前記底部における前記内筒部に囲まれた部分に連通し前記底部の下方に配置された鋳型ノズルと、を有し、
   前記外筒部と前記内筒部との間の領域が、原料が供給されてこの原料を溶解させる第１部分であり、
   前記内筒部の内部の領域が、前記第１部分で溶解した原料が前記孔を介して流入する第２部分であり、
   前記内筒部が前記二重るつぼ内を前記第１部分と前記第２部分とに区画する隔壁であり、
   前記鋳型ノズルは、前記第２部分から供給された溶解原料を線材の形状に凝固させ、
   前記鋳型ノズルの下端部から凝固した線材を引き出すことを特徴とする線材の製造装置。
2. 前記孔の中心軸が水平線に対して１０乃至８０°傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の線材の製造装置。
3. 前記孔の内径は、０．５ｍｍ以上であり、且つ前記隔壁の厚さ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の線材の製造装置。
4. 前記孔の個数が８であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
5. 前記隔壁の下端から前記孔の前記第１部分側の端部までの距離が、前記隔壁の高さの１０分の１以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
6. 前記二重るつぼ、前記隔壁及び前記鋳型ノズルがカーボンにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
7. 前記原料として銅又は銅合金を使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
8. 前記原料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
9. 底部、外筒部及びこの外筒部の内部に配置された内筒部からなる二重るつぼと、前記内筒部を貫通し前記内筒部の内面側の端部が外面側の端部よりも低い位置にある孔と、前記底部における前記内筒部に囲まれた部分に連通し前記底部の下方に配置された鋳型ノズルと、を有する線材の製造装置を使用し、
   前記外筒部と前記内筒部との間の第１部分に、原料を供給してこの原料を溶解させる工程と、
   前記内筒部を隔壁として前記内筒部の内部に区画された第２部分に、前記第１部分で溶解した原料を前記孔を介して流入させる工程と、
   前記鋳型ノズルにより、前記第２部分から供給された溶解原料を線材の形状に凝固させ、
   前記鋳型ノズルの下端部から凝固した線材を引き出す工程と、
   を有することを特徴とする線材の製造装置。
10. 前記孔の中心軸が水平線に対して１０乃至８０°傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の線材の製造方法。
11. 前記原料として銅又は銅合金を使用することを特徴とする請求項９又は１０に記載の線材の製造方法。
12. 前記原料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を使用することを特徴とする請求項９又は１０に記載の線材の製造方法。
13. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の製造装置により製造されたことを特徴とする線材。
14. 請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする線材。

Images