JP4817693B2 - Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof - Google Patents

Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP4817693B2
JP4817693B2 JP2005092113A JP2005092113A JP4817693B2 JP 4817693 B2 JP4817693 B2 JP 4817693B2 JP 2005092113 A JP2005092113 A JP 2005092113A JP 2005092113 A JP2005092113 A JP 2005092113A JP 4817693 B2 JP4817693 B2 JP 4817693B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
mass
copper alloy
less
grooved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005092113A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006274313A (en
Inventor
崇 白井
雅人 渡辺
主税 佐伯
Original Assignee
株式会社コベルコ マテリアル銅管
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社コベルコ マテリアル銅管 filed Critical 株式会社コベルコ マテリアル銅管
Priority to JP2005092113A priority Critical patent/JP4817693B2/en
Publication of JP2006274313A publication Critical patent/JP2006274313A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4817693B2 publication Critical patent/JP4817693B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、エアコン及び大型空調機等の熱交換器に使用する銅合金管の製造方法に関し、特に、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の0.2%耐力及び疲労強度が優れた熱交換器用銅合金管及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a copper alloy tube used in a heat exchanger such as an air conditioner and a large air conditioner, and in particular, heat exchange with excellent 0.2% proof stress and fatigue strength before and after brazing heating. The present invention relates to a copper alloy tube for use in a machine and a manufacturing method thereof.

例えば、エアコンの熱交換器は、ヘアピン状に曲げ加工したU字形銅管(以下、銅管という場合は銅合金管も含む)をアルミニウムフィンの貫通孔に通し、前記銅管を治具により拡管することにより銅管とアルミニウムフィンとを密着させ、更に、銅管の開放端を2次拡管及び3次拡管し、この拡管部にU字形に曲げ加工した銅管(リターンベンド管)を挿入し、りん銅ろうにより銅管を拡管部にろう付けすることにより製造されている。   For example, a heat exchanger of an air conditioner passes a U-shaped copper tube bent into a hairpin shape (hereinafter referred to as a copper tube also includes a copper alloy tube) through an aluminum fin through-hole and expands the copper tube with a jig. In this way, the copper pipe and the aluminum fin are brought into close contact with each other, and the open end of the copper pipe is subjected to secondary expansion and tertiary expansion, and a copper pipe (return bend pipe) bent into a U-shape is inserted into the expansion section. It is manufactured by brazing a copper tube to the expanded portion with phosphor copper brazing.

このため、熱交換器に使用される銅管には、曲げ加工性及びろう付け性が良好であることが要求される。従って、これらの特性が良好であり、更に熱伝導率が良く、適切な強度を有するりん脱酸銅が広く使用されている。   For this reason, it is requested | required that the copper pipe | tube used for a heat exchanger should have favorable bending workability and brazing property. Accordingly, phosphorous deoxidized copper having good characteristics, good thermal conductivity, and appropriate strength is widely used.

上述のような熱交換器の組立に使用されるりん銅ろう(BCuP−2:Cu−0.68〜0.75質量%P)の融点は805℃(液相線温度)であり、ろう付け部は800℃以上の温度に数秒乃至数十秒間加熱される。このため、ろう付け部及びその近傍のりん脱酸銅管はその他の部分に比べて結晶粒が粗大化し、軟化により強度が低下した状態となってしまう。   Phosphor copper brazing (BCuP-2: Cu-0.68 to 0.75 mass% P) used for assembling the heat exchanger as described above has a melting point of 805 ° C. (liquidus temperature), and brazing The part is heated to a temperature of 800 ° C. or higher for several seconds to several tens of seconds. For this reason, the brazed part and the phosphorous deoxidized copper pipe in the vicinity thereof are in a state in which the crystal grains become coarser than the other parts, and the strength is reduced due to softening.

ところで、エアコンなどの熱交換器に使用する熱媒体(冷媒)には、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)系フロンが広く使用されてきた。しかしながら、フロンによるオゾン層破壊の懸念よりHCFC系フロンの代替冷媒としてHFC(ハイドロフルオロカーボン)系フロンが使用されるようになってきた。R407C等のHFC系フロンを冷媒に使用した熱交換器において、HCFC系フロンを使用した場合と同じ伝熱性能を維持するには、運転時の凝縮圧力をHCFC系フロンの1.5倍以上に大きくする必要がある。   By the way, HCFC (hydrochlorofluorocarbon) chlorofluorocarbon has been widely used as a heat medium (refrigerant) used in a heat exchanger such as an air conditioner. However, HFC (hydrofluorocarbon) -based chlorofluorocarbon has been used as an alternative refrigerant for HCFC-based chlorofluorocarbon because of the concern about the destruction of the ozone layer by chlorofluorocarbon. To maintain the same heat transfer performance as when HCFC-based fluorocarbons are used in heat exchangers that use HFC-based fluorocarbons such as R407C, the condensing pressure during operation should be 1.5 times that of HCFC-based fluorocarbons. It needs to be bigger.

また、エアコンの製造コストを低減するために、伝熱管である銅管に対しては質量低減の要求が強まり、銅管の薄肉化が進んでいる。この銅管の薄肉化に伴い、従来から使用されているりん脱酸銅管については、疲れ強さが低いことが問題となっている。また、このような熱交換器の機内配管には更に大きな圧力が作用するため、機内配管に使用される銅管には、強度及び疲れ強さに対する要求が更に厳しいものとなっている。   Moreover, in order to reduce the manufacturing cost of an air conditioner, the request | requirement of mass reduction is increasing with respect to the copper pipe which is a heat exchanger tube, and the thinning of a copper pipe is progressing. Along with the thinning of the copper pipe, the phosphorus deoxidized copper pipe that has been used conventionally has a problem of low fatigue strength. In addition, since a larger pressure acts on the in-machine piping of such a heat exchanger, the copper pipes used for the in-machine piping are more demanding for strength and fatigue strength.

このような要求に応えるべく、0.2%耐力と疲れ強さが優れた銅合金管として、例えば、Co:0.02乃至0.2質量%、P:0.01乃至0.05質量%、C:1乃至20ppmを含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなり、不純物の酸素が50ppm以下である熱交換器用電縫溶接銅合金管が提案されている(特許文献1)。また、Fe:0.005乃至0.8質量%、P:0.01乃至0.026質量%、Zr:0.005乃至0.3質量%及びO:3乃至30ppmを含有し、残部はCu及び不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用継目無銅合金管も提案されている(特許文献2)。   In order to meet such demands, for example, Co: 0.02 to 0.2 mass%, P: 0.01 to 0.05 mass%, as a copper alloy tube having excellent 0.2% proof stress and fatigue strength , C: 1 to 20 ppm, the remainder is made of Cu and inevitable impurities, and the oxygen of the impurities is 50 ppm or less, and an electric resistance welded copper alloy tube for heat exchanger has been proposed (Patent Document 1). Further, Fe: 0.005 to 0.8 mass%, P: 0.01 to 0.026 mass%, Zr: 0.005 to 0.3 mass%, and O: 3 to 30 ppm, with the balance being Cu. In addition, a seamless copper alloy tube for a heat exchanger having a composition composed of inevitable impurities has also been proposed (Patent Document 2).

一方、銅合金の素管の製造方法としては、溶解鋳造により円柱型のインゴットを製造し、所定の長さに切断した後、熱間押出加工する方法が広く採用されている。この熱間押出加工の前には、ビレットを所定の温度まで加熱し、押出後には、水中押出又は水冷押出により、素管が冷却される。そして、押出素管は、圧延工程、抽伸工程、焼鈍工程(必要に応じて)を経て、更に必要に応じて、内面溝付加工工程を経て、熱交換器用銅合金管となる。   On the other hand, as a method for manufacturing a copper alloy base tube, a method in which a cylindrical ingot is manufactured by melt casting, cut into a predetermined length, and then hot extruded is widely used. Prior to this hot extrusion, the billet is heated to a predetermined temperature, and after extrusion, the blank tube is cooled by underwater extrusion or water-cooled extrusion. And an extrusion element pipe becomes a copper alloy pipe for heat exchangers through a rolling process, a drawing process, an annealing process (if needed), and also through an inner surface grooving process as needed.

しかしながら、前述の従来の銅合金管は、Coのりん化物又はZr等が析出することにより、強度と疲れ強さを向上させている。このような析出型銅合金に、所望の強度と疲れ強さを持たせるためには、銅合金管の製造工程において、焼入れ、加熱温度及び加熱速度等の熱処理条件を狭い範囲で制御することが必要になり、前述の製造条件のばらつきは製造される銅合金管の特性の不安定さに繋がるため、加熱温度及び加熱速度のばらつきが発生しないように、生産設備の改造及び新設等に新たな投資が必要になるという問題点がある。   However, the above-described conventional copper alloy tube has improved strength and fatigue strength due to precipitation of Co phosphide or Zr. In order to give such a precipitation-type copper alloy the desired strength and fatigue strength, it is possible to control the heat treatment conditions such as quenching, heating temperature and heating rate within a narrow range in the copper alloy tube manufacturing process. As the above-mentioned variations in manufacturing conditions lead to instability in the characteristics of the copper alloy tubes to be manufactured, new production facilities have been remodeled and newly installed so that variations in heating temperature and heating speed will not occur. There is a problem that investment is required.

また、前記析出型銅合金においては、600℃程度までの加熱では優れた耐熱性を有するが、ろう付けの高温加熱条件では析出物が固溶してしまい、結晶粒が急成長するため、耐力及び疲れ強さの低下は固溶型の銅合金よりむしろ大きくなる場合がある。このため、組立てた熱交換器においては、目標とする耐力及び疲れ強さを保持できなくなってしまう。   In addition, the precipitation type copper alloy has excellent heat resistance when heated to about 600 ° C., but the precipitates dissolve in high temperature under brazing conditions, and the crystal grains grow rapidly. In addition, the decrease in fatigue strength may be larger than in a solid solution type copper alloy. For this reason, in the assembled heat exchanger, the target yield strength and fatigue strength cannot be maintained.

更に、銅合金管の製造方法において、押出の加熱条件及び冷却条件が不安定であると、押出素管の結晶粒の粗大化及び酸化物等の巻き込みの原因となる。   Furthermore, in the method for producing a copper alloy tube, if the heating and cooling conditions for extrusion are unstable, it causes coarsening of crystal grains of the extruded raw tube and entrapment of oxides and the like.

そこで、本願発明者等が、このような従前の銅合金管の欠点を解消する銅合金管及びその製造方法を既に提案した(特許文献3,特許文献4)   Therefore, the inventors of the present application have already proposed a copper alloy tube and a method for manufacturing the copper alloy tube that eliminate such drawbacks of the conventional copper alloy tube (Patent Document 3 and Patent Document 4).

特開2000−199023号公報JP 2000-199023 A 特公昭58−39900号公報Japanese Patent Publication No.58-39900 特開2003−268467JP 2003-268467 A 特開2004−292917JP 2004-292917 A

しかしながら、この特許文献3及び4に記載の銅合金管及びその製造方法においては、その所期の目的は達成できたものの、近時の耐力及び強度の更に一層の向上の要求には応えられていない。   However, in the copper alloy pipe and the manufacturing method thereof described in Patent Documents 3 and 4, although the intended purpose has been achieved, the recent demand for further improvement in the proof stress and strength has been met. Absent.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、ろう付け性、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の耐力及び疲労強度が優れた熱交換器用銅合金管を提供すること、及びこの銅合金管を、酸化物等の巻き込み、割れ又は破断の発生が生じることなく、また結晶粒の粗大化が生じることなく、製造することができる熱交換器用銅合金管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 such problems, and provides a copper alloy tube for a heat exchanger excellent in brazability, proof stress before brazing heating and after brazing heating, and fatigue strength, and the copper. To provide a method for producing a copper alloy tube for a heat exchanger capable of producing an alloy tube without causing the occurrence of entrapment, cracking or breakage of an oxide or the like and without causing coarsening of crystal grains. Objective.

本発明に係る熱交換器用銅合金管は、Sn:0.1乃至1.0質量%、P:0.005乃至0.1質量%、Fe:0.035乃至0.1質量%、O:0.005質量%以下及びH:0.0002質量%以下を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成を有し、平均結晶粒径が30μm以下であり、0.2%耐力が95乃至200N/mmであることを特徴とする。 The copper alloy tube for a heat exchanger according to the present invention has Sn: 0.1 to 1.0 mass%, P: 0.005 to 0.1 mass%, Fe: 0.035 to 0.1 mass%, O: 0.005% by mass or less and H: 0.0002% by mass or less, with the balance being composed of Cu and inevitable impurities, an average crystal grain size of 30 μm or less, and a 0.2% proof stress of 95 Or 200 N / mm 2 .

この場合に、前記熱交換器用銅合金管は、更に、Zn:0.01乃至1.0質量%を含有することができる。また、前記熱交換器用銅合金管は、例えば、管の内面の複数の螺旋溝及び隣接する前記螺旋溝間に形成された複数のフィンを有する内面溝付管であることそして、本発明の熱交換器用銅合金管は、850℃で30秒間加熱した後の平均結晶粒径が100μm以下、0.2%耐力が40N/mm以上、疲れ試験において繰り返し応力を92MPaとしたとき、繰り返し数n=107回で破断しない疲労強度を有することが好ましい。 In this case, the copper alloy tube for a heat exchanger can further contain Zn: 0.01 to 1.0% by mass. Further, the copper alloy tube for a heat exchanger is, for example, an internally grooved tube having a plurality of spiral grooves formed on the inner surface of the tube and a plurality of fins formed between the adjacent spiral grooves. The copper alloy tube for an exchanger has an average crystal grain size of 100 μm or less after heating at 850 ° C. for 30 seconds, a 0.2% proof stress of 40 N / mm 2 or more, and a repeated stress n of 92 MPa in a fatigue test. = 10 7 It is preferable to have a fatigue strength that does not break after 7 times.

本発明に係る熱交換器用銅合金管の製造方法は、Sn:0.1乃至1.0質量%、P:0.005乃至0.1質量%、Fe:0.035乃至0.1質量%、O:0.005質量%以下及びH:0.0002質量%以下を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成を有するビレットを、750乃至1000℃に加熱して熱間押出加工した後、750℃以上の温度から水冷することにより、100℃までの平均冷却速度が1.5℃/秒以上となるように冷却し、その後、加工率92%以下の圧延加工及び1回の抽伸加工における加工率が40%以下の抽伸加工を少なくとも1回行い、その後、450乃至700℃の温度に5乃至20分間加熱して焼鈍処理することにより、0.2%耐力が95乃至200N/mm の銅合金管を得ることを特徴とする。 The method for producing a copper alloy tube for a heat exchanger according to the present invention includes Sn: 0.1 to 1.0% by mass, P: 0.005 to 0.1% by mass, Fe: 0.035 to 0.1% by mass. , O: 0.005% by mass or less and H: 0.0002% by mass or less, and the billet having a composition composed of Cu and inevitable impurities is heated to 750 to 1000 ° C. and hot extruded. Then, by cooling with water from a temperature of 750 ° C. or higher, cooling is performed so that the average cooling rate up to 100 ° C. is 1.5 ° C./second or more. Thereafter, rolling with a processing rate of 92% or less and one drawing There at least once rows drawing processing working ratio is less 40% in the processing, then, by heated 5 to 20 minutes at a temperature of 450 to 700 ° C. for annealing, 0.2% proof stress of 95 to 200 N / obtaining a copper alloy tube of mm 2 And wherein the door.

前記ビレットは、更に、Zn:0.01乃至1.0質量%を含有することができる The billet may further contain Zn: 0.01 to 1.0% by mass .

また、上述の熱交換器用銅合金管の製造方法は、例えば前記抽伸加工と前記焼鈍処理との間に、前記抽伸加工後の銅合金管の内面に溝加工を施して内面溝付管を得る工程を有し、前記溝加工工程は、管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して連結され前記連結軸を中心として回転可能の溝付プラグとを配置すると共に、前記フローティングプラグを縮径ダイスに係合させて前記溝付プラグを管周方向に沿って少なくとも1個配置された転造ボールの配設位置に位置させる工程と、前記転造ボールにより前記素管を前記溝付プラグに押圧して縮径ダイス及び転造ボールにより順次縮径加工すると共に、前記素管の内面に溝形状を転写する工程と、整形ダイスにより前記内面に溝が転写された素管を縮径加工する工程とを有する。 A method of manufacturing a copper alloy tube for a heat exchanger of the above, for example, between the drawing process and the annealing process, the drawing processing after inner grooved tube by facilities grooving the inner surface of the copper alloy tube of The grooving step includes arranging a floating plug in the pipe and a grooved plug connected to the floating plug via a connecting shaft and rotatable about the connecting shaft, and Engaging the reduced-diameter die with the grooved plug positioned at a position where at least one rolled ball is disposed along the circumferential direction of the tube; The process of pressing the plug into the diameter reducing die and the rolled ball sequentially reduces the diameter of the element pipe, and transferring the groove shape to the inner surface of the element pipe, and reducing the diameter of the element tube having the groove transferred to the inner surface by the shaping die. To process That having a and extent.

なお、平均結晶粒径は、銅合金管の軸方向に平行の断面について、JISH0501に定められた切断法により、肉厚方向の平均結晶粒径を測定し、これを管軸方向に任意の10箇所で測定してそれらの平均を平均結晶粒径とした。0.2%耐力は、JISZ2241に準拠して求めた。疲れ強さは、JISZ2273に準拠した疲れ試験方法を使用して求めた。   In addition, the average crystal grain size is determined by measuring the average crystal grain size in the thickness direction with respect to a cross section parallel to the axial direction of the copper alloy tube by a cutting method defined in JISH0501, and measuring the average crystal grain size in the tube axis direction. The average was measured as the average crystal grain size. The 0.2% proof stress was determined according to JISZ2241. The fatigue strength was determined using a fatigue test method based on JISZ2273.

本発明によれば、ろう付け性、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の耐力及び疲労強度が優れた銅合金管が得られる。また、本発明の製造方法により、酸化物等の巻き込み、割れ又は破断の発生が生じることなく、また結晶粒の粗大化が生じることなく、銅合金管を製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the copper alloy pipe | tube excellent in brazing property, the proof stress before brazing heating, and the proof stress and fatigue strength after brazing heating is obtained. In addition, according to the production method of the present invention, it is possible to produce a copper alloy tube without occurrence of entrainment of oxides, cracks or breakage, and without occurrence of coarsening of crystal grains.

以下、本発明について詳細に説明する。本発明者等がろう付け性、ろう付け加熱後の耐力及び疲れ強さが優れた熱交換器用銅合金管を開発すべく種々実験研究した結果、銅合金管のSn含有量、P含有量、Fe含有量、酸素含有量、水素含有量、平均結晶粒径を適切に規定することにより、ろう付け性、ろう付け加熱後の耐力及び疲れ強さが優れた銅合金管を得ることができることを見出した。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. As a result of various experimental studies by the present inventors to develop a copper alloy tube for heat exchangers with excellent brazeability, yield strength after brazing heating and fatigue strength, the Sn content, the P content, By appropriately specifying the Fe content, oxygen content, hydrogen content, and average crystal grain size, it is possible to obtain a copper alloy tube having excellent brazeability, yield strength after brazing heating and fatigue strength. I found it.

以下、本発明の銅合金管の組成及び含有量の限定理由について説明する。   Hereinafter, the reasons for limiting the composition and content of the copper alloy tube of the present invention will be described.

Sn(錫):0.1乃至1.0質量%
Snが1.0質量%より多く含まれると、鋳塊における凝固偏析が激しくなると共に、押出時の変形抵抗も大きくなる。この鋳塊における偏析は、製品においても十分に解消されず、製品管の組織が不均一になり、この組織不均一により、機械的性質の低下及び耐食性の低下が生じやすい。凝固偏析を解消し、更に押出時の変形抵抗を低減できる押出条件にするためには、請求項に記載の熱間押出条件では不十分であり、熱間押出前の加熱温度及び/又は加熱時間を増加させる必要があって、生産コストを増大させてしまう。また、Snの含有量が1.0質量%より多いと、ろうの濡れ拡がり性も低下する。従って、Snの含有量は1.0質量%以下とする。
Sn (tin): 0.1 to 1.0% by mass
If Sn is contained in an amount of more than 1.0% by mass, solidification segregation in the ingot becomes severe and deformation resistance during extrusion increases. This segregation in the ingot is not sufficiently eliminated even in the product, and the structure of the product pipe becomes non-uniform. Due to this non-uniform structure, mechanical properties and corrosion resistance are liable to occur. In order to eliminate the solidification segregation and to make the extrusion conditions capable of reducing the deformation resistance at the time of extrusion, the hot extrusion conditions according to claim 5 are insufficient, and the heating temperature and / or heating before the hot extrusion. It is necessary to increase the time, which increases the production cost. Moreover, when there is more content of Sn than 1.0 mass%, the wet-spreading property of wax will also fall. Therefore, the Sn content is 1.0% by mass or less.

一方、Snが0.1質量%未満であると、ろう付け加熱後の0.2%耐力及び疲れ強度が不十分となる。このため、Snは0.1質量%以上含有させる。よって、Snの含有量は0.1乃至1.0質量%とする。   On the other hand, if Sn is less than 0.1% by mass, the 0.2% proof stress and fatigue strength after brazing heating will be insufficient. For this reason, Sn is contained by 0.1 mass% or more. Therefore, the Sn content is 0.1 to 1.0 mass%.

P(リン):0.005乃至0.1質量%
脱酸を主目的として添加するPは、0.1質量%より多く含まれると、熱間押出時に割れが発生しやすくなると共に、応力腐食割れ感受性が高くなり、熱交換器としての信頼性を低下させる。一方、Pが0.005質量%未満の場合は、脱酸不足によりSnの酸化物が大量に発生し、鋳塊の健全性を低下させ、熱間押出時の巻き込みの原因となったり、熱間押出自体を困難にする。従って、Pの含有量は0.005乃至0.1質量%とする。
P (phosphorus): 0.005 to 0.1% by mass
When P added for the main purpose of deoxidation is contained in an amount of more than 0.1% by mass, cracking is likely to occur during hot extrusion, and the susceptibility to stress corrosion cracking is increased, thereby improving the reliability as a heat exchanger. Reduce. On the other hand, when P is less than 0.005% by mass, a large amount of Sn oxide is generated due to insufficient deoxidation, which reduces the soundness of the ingot and causes entrainment during hot extrusion, Inter-extrusion itself becomes difficult. Therefore, the P content is set to 0.005 to 0.1 mass%.

Fe(鉄):0.035乃至0.1質量%
Feは析出硬化により銅合金の耐力を向上させる。この耐力向上の効果を得るために、Fe含有量は、0.035質量%以上とする。一方、Feが0.1質量%を超えて添加されると、湯流れ、鋳肌及び芯割れ等の鋳造性が劣化すると共に、押出性が劣化する。即ち、Feを0.1質量%以下にすることにより、鋳造性及び押出性の劣化が防止されて、生産性が向上する。また、Feを0.1質量%以下とすることにより、ろう付け性の劣化も防止される。これらの作用効果は、管内面に溝を形成した内面溝付管及び外面にフィンを形成した外面フィン加工管のいずれにおいても同様に奏される。
Fe (iron): 0.035 to 0.1% by mass
Fe improves the yield strength of the copper alloy by precipitation hardening . In order to obtain the effect of improving the proof stress, the Fe content is set to 0.035 % by mass or more. On the other hand, when Fe is added in excess of 0.1% by mass, castability such as molten metal flow, cast skin and core cracking deteriorates and extrudability deteriorates. That is, by making Fe 0.1% by mass or less, deterioration of castability and extrudability is prevented, and productivity is improved. Moreover, deterioration of brazeability is also prevented by making Fe 0.1 mass% or less. These functions and effects are similarly achieved in both the inner surface grooved tube in which the groove is formed on the inner surface of the tube and the outer surface fin processed tube in which the fin is formed on the outer surface.

酸素(O):0.005質量%以下
酸素が0.005質量%より多く含まれると、形成されたSn及びCuの酸化物が鋳塊に巻込まれ、鋳塊の健全性を低下させる。また、製造時の焼鈍工程において水素脆化を発生させやすくし、ろうの濡れ広がり性、0.2%耐力及び疲れ強さも低下させる。従って、酸素の含有量は0.005質量%以下とする。
Oxygen (O): 0.005 mass% or less If oxygen is contained in an amount of more than 0.005 mass%, the formed Sn and Cu oxides are wound into the ingot, and the soundness of the ingot is reduced. In addition, hydrogen embrittlement is likely to occur in the annealing process during production, and the wettability of brazing, 0.2% proof stress and fatigue strength are also reduced. Accordingly, the oxygen content is set to 0.005 mass% or less.

水素(H):0.0002質量%以下
水素が0.0002質量%より多く含まれると、熱間押出時の割れ、焼鈍時の膨れが発生しやすくなり、製品歩留りが低下する。従って、水素の含有量は0.0002質量%以下とする。
Hydrogen (H): 0.0002 mass% or less If hydrogen is contained in an amount of more than 0.0002 mass%, cracking during hot extrusion and blistering during annealing are likely to occur, resulting in a decrease in product yield. Accordingly, the hydrogen content is set to 0.0002 mass% or less.

Zn:0.01%乃至1.0質量%
Znを添加することにより、銅合金管の熱伝導率を大きく低下させることなく、強度、耐熱性及び疲れ強さを向上させることができる。また、Znの添加により、抽伸加工時及び転造加工時等の工具磨耗を低減させることができ、溝付きプラグの寿命を延長させる効果がある。Znの含有量が0.01質量%以下では、上述の効果が十分でない。一方、Znが1.0質量%より多く含まれると、応力腐食割れ感受性が高くなり、応力腐食割れの可能性が懸念される。従って、Znを添加する場合は、Znの含有量は0.01乃至1.0質量%とする。
Zn: 0.01% to 1.0% by mass
By adding Zn, the strength, heat resistance and fatigue strength can be improved without greatly reducing the thermal conductivity of the copper alloy tube. In addition, the addition of Zn can reduce tool wear during drawing and rolling, and has the effect of extending the life of the grooved plug. When the Zn content is 0.01% by mass or less, the above-described effects are not sufficient. On the other hand, when Zn is contained more than 1.0 mass%, the stress corrosion cracking sensitivity becomes high, and there is a concern about the possibility of stress corrosion cracking. Therefore, when Zn is added, the Zn content is 0.01 to 1.0 mass%.

その他、Cu、Sn及びPの含有量の合計、又は、Cu、Sn、P及びZnの含有量の合計が、99.95質量%以上であることが望ましい。特に、これらの合計が99.98質量%以上であることが更に望ましい。   In addition, it is desirable that the total content of Cu, Sn and P or the total content of Cu, Sn, P and Zn is 99.95% by mass or more. In particular, the total of these is more preferably 99.98% by mass or more.

また、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Ti、Zr及びAg等の元素は本発明の銅合金管に含まれるPと金属間化合物を形成して、母相中に析出するが、Fe以外の燐化合物が多く形成されると、同一の条件で加工熱処理を行っても、組織及び機械的性質がばらつきやすくなるため、Feを除くこれらの元素の合計含有量は、これらの合計値が0.03質量%以下であることが望ましい。   Further, elements such as Fe, Ni, Co, Mn, Mg, Cr, Ti, Zr and Ag form an intermetallic compound with P contained in the copper alloy tube of the present invention, and precipitate in the matrix phase. If many phosphorus compounds other than Fe are formed, the structure and mechanical properties are likely to vary even when heat treatment is performed under the same conditions. Therefore, the total content of these elements excluding Fe is the total value of these elements. Is preferably 0.03% by mass or less.

なお、Al、Si、Pb、S、Li、Se、As、Ca及びInは、合計で0.01質量%以下までなら、含有させても本発明の銅合金管の耐熱性、疲れ強さなどの特性を劣化させることはない。   In addition, even if Al, Si, Pb, S, Li, Se, As, Ca, and In are added up to 0.01% by mass or less, the heat resistance, fatigue strength, etc. of the copper alloy tube of the present invention are included. It does not degrade the characteristics.

次に、本発明の銅合金管の平均結晶粒径及び諸特性の限定理由について説明する。   Next, the reasons for limiting the average crystal grain size and various characteristics of the copper alloy tube of the present invention will be described.

平均結晶粒径
平均結晶粒径は、銅合金管の軸方向に平行の断面について、JISH0501に定められた切断法により、肉厚方向の平均結晶粒径を測定し、これを管軸方向に任意の10箇所で測定してそれらの平均を平均結晶粒径とした。
Average crystal grain size The average crystal grain size is determined by measuring the average crystal grain size in the thickness direction of the cross section parallel to the axial direction of the copper alloy tube by the cutting method specified in JISH0501, and this is arbitrarily determined in the tube axis direction. The average of these was taken as the average crystal grain size.

この平均結晶粒径が30μmを超えると、エアコン等の熱交換器の組立工程で銅合金管をヘアピン曲げ加工する際に、曲げ部に割れが発生しやすくなる。従って、平均結晶粒径は30μm以下とすることが必要である。なお、この平均結晶粒径は20μm以下であることがより望ましい。また、測定される10箇所の結晶粒径は夫々平均値の±20%以内であることが望ましい。   When the average crystal grain size exceeds 30 μm, cracks are likely to occur in the bent portion when the copper alloy tube is subjected to hairpin bending in the assembly process of a heat exchanger such as an air conditioner. Therefore, the average crystal grain size needs to be 30 μm or less. The average crystal grain size is more preferably 20 μm or less. Further, it is desirable that the measured crystal grain sizes at 10 locations are within ± 20% of the average value.

0.2%耐力
上述の組成及び平均結晶粒径を有する銅合金管は、その0.2%耐力が95乃至200N/mmである。好ましくは、0.2%耐力は100乃至150N/mmである。本発明においては、Feを含有することにより、0.2%耐力を従来よりも高めることができる。そして、後述する焼鈍処理により、0.2%耐力のバラツキを抑制することができる。0.2%耐力が95N/mm 未満である場合、加工時に管の直進性が損なわれ、曲げ性等に不都合が生じる可能性があり、また疲労強度が低下する虞がある。一方、0.2%耐力が200N/mmを超えると、管が硬くなり、曲げ加工性及び拡管加工性が低下して、加工時に割れ及び座屈が発生する。
0.2% yield strength The copper alloy tube having the above-mentioned composition and average crystal grain size has a 0.2% yield strength of 95 to 200 N / mm 2 . Preferably, the 0.2% proof stress is 100 to 150 N / mm 2 . In the present invention, by containing Fe, the 0.2% proof stress can be increased as compared with the conventional case. And the variation of 0.2% yield strength can be suppressed by the annealing process mentioned later. When the 0.2% proof stress is less than 95 N / mm 2 , the straightness of the tube is impaired during processing, there is a possibility of inconvenience in bendability and the fatigue strength may be reduced. On the other hand, if the 0.2% proof stress exceeds 200 N / mm 2 , the tube becomes hard, bending workability and tube expansion workability are reduced, and cracking and buckling occur during processing.

850℃に30秒間加熱した後の平均結晶粒径
この850℃に30秒間加熱したときの平均結晶粒径の測定法は、前述のとおりである。850℃に30秒間加熱することは、ろう付け時の加熱条件を想定しており、この加熱により平均結晶粒径が100μmを超えると、熱交換器のろう付け部及びその近傍において疲れ強さが低下し、エアコン等の運転時に高い圧力が必要なHFC系フロンを冷媒に使用すると、使用中に銅合金管の破壊が発生しやすくなる。従って、850℃に30秒間加熱した後の平均結晶粒径は100μm以下とすることが望ましい。なお、この平均結晶粒径は80μm以下であることが更に望ましい。
Average crystal grain size after heating to 850 ° C. for 30 seconds The method for measuring the average crystal grain size when heated to 850 ° C. for 30 seconds is as described above. Heating to 850 ° C. for 30 seconds assumes the heating conditions at the time of brazing. If the average crystal grain size exceeds 100 μm due to this heating, the fatigue strength is increased at the brazed portion of the heat exchanger and in the vicinity thereof. If HFC-based chlorofluorocarbon, which requires a high pressure during operation of an air conditioner or the like, is used as a refrigerant, the copper alloy tube is likely to be broken during use. Accordingly, the average crystal grain size after heating at 850 ° C. for 30 seconds is desirably 100 μm or less. The average crystal grain size is more desirably 80 μm or less.

850℃に30秒間加熱した後の0.2%耐力
銅合金管を850℃に30秒間加熱した後、JISZ2241に準拠した方法により引張り試験を行ない、オフセット法により0.2%耐力を算出する。850℃に30秒間加熱した後の0.2%耐力が40N/mm未満であると、運転圧力が高いHFC系フロン系の冷媒を使用したときに、銅合金管に疲労破壊が起こりやすい。従って、850℃に30秒間加熱した後の0.2%耐力が40N/mm以上であることが望ましい。
A 0.2% yield strength copper alloy tube after heating to 850 ° C. for 30 seconds is heated to 850 ° C. for 30 seconds, and then a tensile test is performed by a method according to JISZ2241, and a 0.2% yield strength is calculated by an offset method. When the 0.2% proof stress after heating at 850 ° C. for 30 seconds is less than 40 N / mm 2 , fatigue failure tends to occur in the copper alloy tube when an HFC-based refrigerant having a high operating pressure is used. Therefore, it is desirable that the 0.2% yield strength after heating at 850 ° C. for 30 seconds is 40 N / mm 2 or more.

850℃に30秒間加熱した後の疲れ強さ
銅合金管を850℃に30秒間加熱した後、JISZ2273に定められた疲れ試験方法により疲れ強さを測定する。この試験材の銅合金管を850℃に30秒間加熱した後、銅合金管の両管端を固定して92MPaの両振り応力を付与する。この場合に、繰り返し数10回未満で破断した場合は、運転時に高い圧力が必要なHFC系フロンを冷媒に使用する熱交換器では、その信頼性が低下する。従って、850℃に30秒間加熱した後の疲れ強さとして、繰返し応力92MPaで疲労試験を行ったとき、繰り返し数が10回以上であることが望ましい。
Fatigue strength after heating to 850 ° C. for 30 seconds After the copper alloy tube is heated to 850 ° C. for 30 seconds, the fatigue strength is measured by the fatigue test method defined in JISZ2273. The copper alloy tube of this test material is heated to 850 ° C. for 30 seconds, and then both ends of the copper alloy tube are fixed and a swing stress of 92 MPa is applied. In this case, when the fracture occurs after the number of repetitions of less than 10 7 times, the reliability of the heat exchanger that uses HFC-based Freon, which requires a high pressure during operation, as the refrigerant is lowered. Accordingly, as the fatigue strength after heating at 850 ° C. for 30 seconds, when the fatigue test is performed with a repeated stress of 92 MPa, the number of repetitions is desirably 10 7 times or more.

以下、本発明の実施形態に係る銅合金管の製造方法について説明する。なお、この製造方法は、平滑管又は内面溝付管等の銅合金管を製造するものである。   Hereinafter, the manufacturing method of the copper alloy pipe concerning the embodiment of the present invention is explained. In addition, this manufacturing method manufactures copper alloy tubes, such as a smooth tube or an internally grooved tube.

先ず、原料の電気銅を木炭被覆の元で溶解し、銅が溶解した後、Sn、Fe及び必要に応じてZnを所定量添加し、更に、脱酸を目的として15質量%のPを含有する銅合金を添加する。このように、成分調整が終了した後、半連続鋳造により所定の寸法のビレットを作製する。   First, the raw electrolytic copper is dissolved under the charcoal coating. After the copper is dissolved, Sn, Fe and, if necessary, Zn are added in a predetermined amount, and further 15% by mass of P is contained for the purpose of deoxidation. Add copper alloy. In this way, after the component adjustment is completed, a billet having a predetermined size is produced by semi-continuous casting.

熱間押出前のビレット加熱条件:750℃〜1000℃
得られたビレットを加熱炉で加熱し、熱間押出を行なう。この場合に、熱間押出前に、ビレットをビレットヒーター及び/又はインダクションヒーターにより750乃至1000℃に加熱する。このとき、750℃よりも低い温度の加熱では、鋳塊のSnの偏析が十分に解消されず、また押出時のビレットの変形抵抗も大きくなり、押出機の能力が不足したり、エネルギー使用の増大による原単位の増加及びコスト上昇につながる。また、熱間押出前のビレット加熱温度が1000℃よりも高い場合は、ビレット表面の酸化膜量が多くなり、巻き込みの原因となりやすい。
Billet heating conditions before hot extrusion: 750 ° C to 1000 ° C
The obtained billet is heated in a heating furnace and subjected to hot extrusion. In this case, the billet is heated to 750 to 1000 ° C. by a billet heater and / or an induction heater before hot extrusion. At this time, when heating at a temperature lower than 750 ° C., the segregation of Sn in the ingot is not sufficiently eliminated, the deformation resistance of the billet during extrusion increases, the capacity of the extruder is insufficient, This leads to an increase in basic unit and cost increase. In addition, when the billet heating temperature before hot extrusion is higher than 1000 ° C., the amount of oxide film on the billet surface increases, which tends to cause entrainment.

また、鋳塊の偏析解消のために、加熱時間は750℃以上の温度で1分以上保持される条件を選択することが望ましい。   Further, in order to eliminate segregation of the ingot, it is desirable to select a condition in which the heating time is maintained at a temperature of 750 ° C. or higher for 1 minute or longer.

なお、熱間押出し前の加熱されたビレット温度を測る際には、放射温度計又は接触式の温度計を使用することができる。   In addition, when measuring the heated billet temperature before hot extrusion, a radiation thermometer or a contact-type thermometer can be used.

熱間押出し後の素管冷却条件:750℃以上の温度から100℃まで、冷却速度1.5℃/秒以上で冷却する
押出し後の素管を、750℃以上の温度から、水中押出し又は押出し後の水冷により、表面温度が100℃になるまでの平均冷却速度が1.5℃/秒以上となるように冷却を行う。この冷却速度が1.5℃/秒以下であると、素管の結晶粒が粗大となり、最終製品においても粗大結晶粒又は混粒組織になりやすく、最終製品の曲げ加工及びヘアピン(H/P)曲げ加工時に、肌荒れ及び割れの原因となる。
Raw tube cooling conditions after hot extrusion: The extruded raw tube cooled from a temperature of 750 ° C. or higher to 100 ° C. at a cooling rate of 1.5 ° C./second or higher is extruded or extruded from a temperature of 750 ° C. or higher in water. By subsequent water cooling, cooling is performed so that the average cooling rate until the surface temperature reaches 100 ° C. is 1.5 ° C./second or more. When the cooling rate is 1.5 ° C./second or less, the crystal grains of the raw tube become coarse, and the final product tends to be coarse crystal grains or a mixed grain structure. ) Causes rough skin and cracks during bending.

圧延加工:加工率92%以下、抽伸加工:加工率40%以下(1回の抽伸加工における値)
押出しで得られた素管に、圧延加工及び抽伸加工を行ない、平滑管を製作する。このときの各加工率が、圧延加工の場合は92%超、抽伸加工の場合は1回の抽伸加工における加工率が40%超であると、圧延破断及び抽伸破断の原因となったり、寸法不良等の製品不良が多くなってしまう。なお、圧延加工及び抽伸加工により管は外径と肉厚が減少し、長さが増加する。圧延加工率及び抽伸加工率は、[(加工前の管の断面積−加工後の管の断面積)/加工前の管の断面積]×100(%)により求めることができる。
Rolling: processing rate of 92% or less, drawing: processing rate of 40% or less (value in one drawing process)
The raw tube obtained by extrusion is subjected to rolling and drawing to produce a smooth tube. If each processing rate at this time exceeds 92% in the case of rolling, and if the processing rate in one drawing process exceeds 40% in the case of drawing, it may cause rolling breakage and drawing breakage, Product defects such as defects will increase. Note that the outer diameter and thickness of the pipe are reduced and the length is increased by rolling and drawing. The rolling processing rate and the drawing processing rate can be obtained by [(cross-sectional area of the tube before processing−cross-sectional area of the tube after processing) / cross-sectional area of the tube before processing] × 100 (%).

焼鈍処理条件「450乃至700℃の温度に5乃至20分間加熱する」
抽伸加工のまま、即ち硬質材では、引張強さ及び0.2%耐力が高く、かつ伸びが小さいため、曲げ加工等の加工性が低い。そこで、焼鈍処理により、均一な再結晶組織として、銅合金管を軟質化することにより、曲げ及び拡管等に高い加工性を付与することができる。このため、450乃至700℃の温度に5乃至20分間加熱して焼鈍処理することが好ましい。本発明の銅合金管を、この条件で焼鈍することにより、0.2%耐力が95乃至200N/mmの銅合金管を容易に得ることができる。また、この焼鈍処理により、製造工程の条件のバラツキによる銅合金管の特性のバラツキを抑制することができる。
Annealing conditions “heat to 450 to 700 ° C. for 5 to 20 minutes”
In the drawing process, that is, the hard material has high tensile strength and 0.2% proof stress and small elongation, so that workability such as bending is low. Therefore, high workability can be imparted to bending and pipe expansion by softening the copper alloy tube as a uniform recrystallized structure by annealing treatment. For this reason, it is preferable to perform annealing by heating to a temperature of 450 to 700 ° C. for 5 to 20 minutes. By annealing the copper alloy tube of the present invention under these conditions, a copper alloy tube having a 0.2% proof stress of 95 to 200 N / mm 2 can be easily obtained. In addition, the annealing treatment can suppress variations in the characteristics of the copper alloy tube due to variations in manufacturing process conditions.

焼鈍処理には高周波加熱による連続焼鈍、ローラーハース炉によるコイルでの焼鈍等によればよく、使用目的に合わせて焼鈍後の0.2%耐力が95〜200Nmmとなるように炉の運転条件を選択すれば良い。 For annealing treatment, continuous annealing by high-frequency heating, annealing in a coil by a roller hearth furnace, etc. may be used, and the operating conditions of the furnace so that the 0.2% proof stress after annealing is 95 to 200 Nmm 2 according to the purpose of use. Should be selected.

このようにして製作された平滑管はそのまま熱交換器用として使用したり、又は内面溝付管の素材とすることも可能である。この平滑管を内面溝付伝熱管の素材とする場合は、上記焼鈍処理を行なって軟質焼鈍管とした後、溝形成してもよいし、溝形成した後、焼鈍処理しても良い。   The smooth tube manufactured in this way can be used as it is for a heat exchanger, or can be used as a material for an internally grooved tube. When this smooth tube is used as the material for the internally grooved heat transfer tube, the annealing treatment may be performed to form a soft annealing tube, and then the groove may be formed, or the groove may be formed and then annealed.

次に、本発明の実施形態に係る内面溝付管の製造方法について説明する。本実施形態は、転造ボールを使用したものである。図1はこの転造ボールを使用した内面溝付管の製造装置41を示す断面図である。この内面溝付管の製造装置41においては、縮径部62、転造部43及び整形部64がこの順に一列に設けられている。そして、金属管51を抽伸方向52に沿って引抜くことにより、金属管51が縮径部62、転造部43及び整形部64をこの順に通過し、内面溝付管53に加工されるようになっている。   Next, the manufacturing method of the internally grooved tube according to the embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a rolled ball is used. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing apparatus 41 for an internally grooved tube using this rolled ball. In the inner surface grooved pipe manufacturing apparatus 41, the reduced diameter portion 62, the rolled portion 43, and the shaping portion 64 are provided in a line in this order. Then, by drawing the metal tube 51 along the drawing direction 52, the metal tube 51 passes through the reduced diameter portion 62, the rolling portion 43, and the shaping portion 64 in this order, and is processed into the inner grooved tube 53. It has become.

縮径部62においては、金属管51の外面に潤滑油21を供給する潤滑油供給装置65が設けられており、潤滑油供給装置65よりも抽伸方向52下流側には、金属管51の外面に接するように縮径ダイス66が設けられている。縮径ダイス66は円環状のストレートダイスであり、その開口部を金属管51が通過するようになっている。また、縮径ダイス66の開口部の内径は抽伸方向52に沿って連続的に減少している。即ち、縮径ダイス66の内面はテーパ状になっている。また、金属管51の内部における縮径ダイス66に相当する位置には、縮径プラグ67が設けられ、金属管51を介して縮径ダイス66に係合している。縮径プラグ67はストレートプラグであり、その外面は平滑である。縮径ダイス66及び縮径プラグ67は金属管51を縮径加工するものである。   In the reduced diameter portion 62, a lubricating oil supply device 65 that supplies the lubricating oil 21 to the outer surface of the metal tube 51 is provided, and the outer surface of the metal tube 51 is located downstream of the lubricating oil supply device 65 in the drawing direction 52. A diameter-reducing die 66 is provided so as to be in contact with. The reduced diameter die 66 is an annular straight die, through which the metal tube 51 passes. Further, the inner diameter of the opening of the reduced diameter die 66 continuously decreases along the drawing direction 52. That is, the inner surface of the reduced diameter die 66 is tapered. Further, a reduced diameter plug 67 is provided at a position corresponding to the reduced diameter die 66 inside the metal tube 51, and is engaged with the reduced diameter die 66 through the metal tube 51. The reduced diameter plug 67 is a straight plug, and its outer surface is smooth. The diameter reducing die 66 and the diameter reducing plug 67 are for reducing the diameter of the metal tube 51.

また、転造部43においては、金属管51の外面に潤滑油42を供給する潤滑油供給装置68が設けられており、潤滑油供給装置8から見て抽伸方向52の下流側には、加工ヘッド39が設けられている。加工ヘッド39はモータ(図示せず)に連結されており、金属管51の周囲を回転するようになっている。加工ヘッド39には複数の転造ボール70が、金属管51の外面に接するように設けられており、加工ヘッド39が回転することにより、転造ボール70は金属管51の外面に転接しながら遊星回転するようになっている。また、金属管51の内部には溝付プラグ72が設けられている。溝付プラグ72は縮径プラグ67にプラグ軸73を介して回転可能に連結されており、転造ボール70に相当する位置に配置されている。そして、溝付プラグ72の外面には螺旋状の溝が形成されている。転造ボール70及び溝付プラグ72は金属管51の内面に溝を形成するものである。   Further, the rolling unit 43 is provided with a lubricating oil supply device 68 that supplies the lubricating oil 42 to the outer surface of the metal pipe 51, and the downstream side in the drawing direction 52 as viewed from the lubricating oil supply device 8 is processed. A head 39 is provided. The machining head 39 is connected to a motor (not shown) and rotates around the metal tube 51. A plurality of rolling balls 70 are provided on the processing head 39 so as to be in contact with the outer surface of the metal tube 51, and the rolling balls 70 are in rolling contact with the outer surface of the metal tube 51 as the processing head 39 rotates. It is designed to rotate around the planet. A grooved plug 72 is provided inside the metal tube 51. The grooved plug 72 is rotatably connected to the reduced-diameter plug 67 via a plug shaft 73 and is disposed at a position corresponding to the rolled ball 70. A spiral groove is formed on the outer surface of the grooved plug 72. The rolling ball 70 and the grooved plug 72 form a groove on the inner surface of the metal tube 51.

更に、整形部64においては、金属管51の外面に潤滑油23を供給する潤滑油供給装置74が設けられており、潤滑油供給装置74から見て抽伸方向52の下流側には、整形ダイス75が設けられている。整形ダイス75の形状は円環状であり、その開口部を金属管51が通過するようになっている。整形ダイス75の内面はテーパ状になっており、開口部の内径は抽伸方向52に沿って減少するようになっている。整形ダイス75は金属管51に整形加工を施すものである。   Further, the shaping unit 64 is provided with a lubricating oil supply device 74 that supplies the lubricating oil 23 to the outer surface of the metal pipe 51, and a shaping die is disposed downstream of the drawing direction 52 as viewed from the lubricating oil supply device 74. 75 is provided. The shape of the shaping die 75 is an annular shape, and the metal tube 51 passes through the opening. The inner surface of the shaping die 75 is tapered, and the inner diameter of the opening decreases along the drawing direction 52. The shaping die 75 is for shaping the metal tube 51.

更にまた、縮径部62から見て抽伸方向52の上流側には、焼鈍された金属管51がコイル状に巻き取られているバスケットから金属管51を順次送り出す送出部(図示せず)が設けられており、整形部64から見て抽伸方向52の下流側には、金属管51を抽伸方向52に引抜く引抜装置(図示せず)及び製造された内面溝付管53をバスケットに巻き取る巻取装置(図示せず)が設けられている。   Furthermore, on the upstream side in the drawing direction 52 as seen from the reduced diameter portion 62, there is a delivery portion (not shown) for sequentially feeding the metal tube 51 from a basket in which the annealed metal tube 51 is wound in a coil shape. A drawing device (not shown) for drawing the metal tube 51 in the drawing direction 52 and a manufactured inner grooved tube 53 are wound around the basket on the downstream side of the drawing direction 52 as viewed from the shaping portion 64. A take-up device (not shown) is provided.

次に、上述の装置を使用して内面溝付管を製造する方法について説明する。先ず、金属管51を内面溝付管の製造装置41に装入し、金属管51の内部に、縮径プラグ67、プラグ軸73及び溝付プラグ72が相互に連結されてなる工具を入れ、転造用の潤滑油を注入する。その後、引抜装置(図示せず)が金属管51を抽伸方向52に引抜く。これにより、金属管51が送出装置(図示せず)から繰り出され、抽伸方向52に沿って移動を開始する。そして、金属管51が縮径部62、転造部63及び整形部64を順次通過することにより、内面溝付管53に加工される。以下、金属管51のある部分が移動に伴って施される処理を順に説明する。   Next, a method for manufacturing an internally grooved tube using the above-described apparatus will be described. First, the metal tube 51 is inserted into the inner surface grooved tube manufacturing apparatus 41, and a tool in which the reduced diameter plug 67, the plug shaft 73 and the grooved plug 72 are connected to each other is placed inside the metal tube 51, Inject lubricating oil for rolling. Thereafter, a drawing device (not shown) pulls the metal tube 51 in the drawing direction 52. As a result, the metal pipe 51 is fed out from a delivery device (not shown) and starts moving along the drawing direction 52. Then, the metal tube 51 is processed into the inner grooved tube 53 by sequentially passing through the reduced diameter portion 62, the rolling portion 63 and the shaping portion 64. Hereinafter, the process which a certain part of the metal pipe 51 performs with a movement is demonstrated in order.

なお、以下に述べる縮径部、転造部及び整形部の加工において、金属管の外面に供給される潤滑油の役割は、摩擦・磨耗の低減、焼付きの抑制、冷却等であり、潤滑油にはこれらの機能の他に、加工後の金属管(内面溝付管)を焼鈍するときに残存しにくいこと及び発煙性が低いこと等が要求される。このような役割及び要求特性に基づいて、密度、動粘度等の特性を種々に変化させた鉱油をベースとする油性のもの、及び水溶性のもの等多くの種類の潤滑油が開発されており、要求される加工率及び加工速度の程度に合わせて、適当な潤滑油が選択される。   In the processing of the reduced diameter portion, rolled portion and shaping portion described below, the role of the lubricating oil supplied to the outer surface of the metal tube is to reduce friction and wear, to suppress seizure, to cool, etc. In addition to these functions, the oil is required not to remain when the processed metal tube (inner grooved tube) is annealed and to have a low fuming property. Based on these roles and required characteristics, many types of lubricating oils have been developed, such as oil-based oils based on mineral oil and water-soluble oils whose characteristics such as density and kinematic viscosity are variously changed. An appropriate lubricating oil is selected in accordance with the required processing rate and processing speed.

先ず、縮径部62において、潤滑油供給装置65が金属管51の外面に潤滑油21を供給する。このとき、潤滑油21には、一般に鉱油をベースとして合成高分子化合物及び油性向上剤等を添加して潤滑性及び粘性を高めた潤滑油(以下、鉱油系潤滑油という)を使用する。次に、縮径ダイス66及び縮径プラグ67が金属管51を縮径すると共に、金属管51の外面から潤滑油21を除去する。なお、この除去された潤滑油21は回収され再利用される。   First, in the reduced diameter portion 62, the lubricating oil supply device 65 supplies the lubricating oil 21 to the outer surface of the metal pipe 51. At this time, the lubricating oil 21 is generally a lubricating oil (hereinafter referred to as a mineral oil-based lubricating oil) having a synthetic polymer compound, an oiliness improver, etc. added to improve the lubricity and viscosity based on a mineral oil. Next, the diameter reducing die 66 and the diameter reducing plug 67 reduce the diameter of the metal pipe 51 and remove the lubricating oil 21 from the outer surface of the metal pipe 51. The removed lubricating oil 21 is recovered and reused.

次に、転造部43において、潤滑油供給装置68が金属管51の外面に潤滑油42を供給する。潤滑油42には、潤滑油21と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。次に、加工ヘッド39が金属管51の周囲を回転することにより、転造ボール70が金属管51の周囲を遊星回転しながら、金属管51を溝付プラグ72に向けて押圧する。これにより、溝付プラグ72の外面の溝が金属管51の内面に転写され、金属管51の内面に螺旋状の溝が形成される。このとき、潤滑油42は金属管51の移動に伴って、金属管51の外面に付着したまま転造ボール70が当接する位置を越えて、整形部64に持ち出される。   Next, in the rolling unit 43, the lubricating oil supply device 68 supplies the lubricating oil 42 to the outer surface of the metal pipe 51. As the lubricating oil 42, the same type of mineral oil as the lubricating oil 21 is used. Next, when the machining head 39 rotates around the metal tube 51, the rolling ball 70 presses the metal tube 51 toward the grooved plug 72 while rotating around the metal tube 51 as a planet. As a result, the groove on the outer surface of the grooved plug 72 is transferred to the inner surface of the metal tube 51, and a spiral groove is formed on the inner surface of the metal tube 51. At this time, as the metal tube 51 moves, the lubricating oil 42 is taken out to the shaping portion 64 beyond the position where the rolling ball 70 is in contact with the outer surface of the metal tube 51.

次に、整形部64において、潤滑油供給装置74が潤滑油23を金属管51の外面に供給する。このとき、潤滑油23には潤滑油21及び42と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。そして、金属管51の外面において、潤滑油42と潤滑油23とが混じり合う。次に、整形ダイス75が金属管51に整形加工を施すと共に、金属管51の外面から潤滑油23及び42の混合油を除去する。これにより、内面溝付管53が製造される。なお、この除去された潤滑油23及び42の混合油は回収され再利用される。   Next, in the shaping unit 64, the lubricating oil supply device 74 supplies the lubricating oil 23 to the outer surface of the metal pipe 51. At this time, the same kind of mineral oil as the lubricating oils 21 and 42 is used for the lubricating oil 23. Then, the lubricating oil 42 and the lubricating oil 23 are mixed on the outer surface of the metal pipe 51. Next, the shaping die 75 shapes the metal tube 51 and removes the mixed oil of the lubricating oils 23 and 42 from the outer surface of the metal tube 51. Thereby, the inner surface grooved tube 53 is manufactured. The removed mixed oil of the lubricating oils 23 and 42 is recovered and reused.

このように、焼鈍した軟質な平滑管を素材に用い、フローティングプラグと、このフローティングプラグに連結軸を介して連結されこの連結軸周りに回転自在である溝付プラグとを管内に配置し、管の周方向に回転する転造ボール又は転造ロールで溝付プラグの位置に相当する管の外側を押圧して内面溝付管を製造することができる。この場合、フローティングプラグは縮径ダイスに係合させて溝プラグを所定位置に保持される。また、素管は縮径ダイスを通過する際に縮径され、更に圧延ロールの後方の成型ダイスにより縮径され、且つその断面形状が円になるように整形される。このような転造方式により内面溝付管を加工する場合、軟質平滑管の0.2%耐力は50〜150N/mmであることが望ましい。 In this way, an annealed soft smooth tube is used as a material, and a floating plug and a grooved plug that is connected to the floating plug via a connecting shaft and is rotatable around the connecting shaft are arranged in the tube. The inner surface grooved tube can be manufactured by pressing the outer side of the tube corresponding to the position of the grooved plug with a rolling ball or a rolling roll rotating in the circumferential direction. In this case, the floating plug is engaged with the reduced diameter die to hold the groove plug in a predetermined position. Further, the raw tube is reduced in diameter when passing through the reduced diameter die, further reduced in diameter by a forming die behind the rolling roll, and shaped so that its cross-sectional shape becomes a circle. When processing an internally grooved tube by such a rolling method, it is desirable that the 0.2% proof stress of the soft smooth tube is 50 to 150 N / mm 2 .

上述の内面溝付管の製造方法においても、溝形成後、焼鈍処理することが好ましい。この焼鈍処理の条件は、前述の如く、450乃至700℃の温度に5乃至20分間加熱するものであり、Feの含有と焼鈍処理により、0.2%耐力が95乃至200N/mmの銅合金管を得ることができる。 Also in the manufacturing method of the above-mentioned inner surface grooved tube, it is preferable to perform an annealing treatment after the groove formation. As described above, the annealing process is performed by heating at a temperature of 450 to 700 ° C. for 5 to 20 minutes as described above. By including Fe and annealing, a 0.2% proof stress is 95 to 200 N / mm 2 of copper. An alloy tube can be obtained.

以下、本発明の実施例の平滑管又は内面溝付管について、その特性を、本発明範囲から外れる比較例と比較した結果について説明する。   Hereinafter, the result of having compared the characteristic with the comparative example which remove | deviates from the range of this invention about the smooth tube of the Example of this invention or the inner surface grooved pipe is demonstrated.

なお、平均結晶粒径は、銅合金管の軸方向に平行の断面について、JISH0501に定められた切断法により、肉厚方向の平均結晶粒径を測定し、これを管軸方向に任意の10箇所で測定してそれらの平均を平均結晶粒径とした。0.2%耐力は、JISZ2241に準拠して求めた。疲れ強さは、JISZ2273に準拠した疲れ試験方法を使用して求めた。   In addition, the average crystal grain size is determined by measuring the average crystal grain size in the thickness direction with respect to a cross section parallel to the axial direction of the copper alloy tube by a cutting method defined in JISH0501, and measuring the average crystal grain size in the tube axis direction. The average was measured as the average crystal grain size. The 0.2% proof stress was determined according to JISZ2241. The fatigue strength was determined using a fatigue test method based on JISZ2273.

第1の実施例(平滑管)
供試材を、以下の工程により製作した。
(1)電気銅を原料とし、溶湯中に所定のSn及びFeを添加し、更に必要に応じてZnを添加した後、Cu−P母合金を添加することにより、所定組成の溶湯を作製した。
(2)鋳造温度1130℃で、直径300×長さ3000mmの鋳塊を半連続鋳造した。
(3)鋳塊より長さ480mmのビレットを切り出した。
(4)900℃に保持されたビレットヒーターの中でビレットを加熱して、900℃に到達した後、1.5時間保持し、均質化処理した。
(5)その後、冷却したビレットをインダクションヒーターで加熱し、960℃に到達した後、3分間保持し、その後熱間押出しにより、外径94mm、肉厚10mmの押出し素管を作製した。押出後は押出素管を水冷し、750℃以上の温度から100℃まで、平均冷却速度が3.5℃/秒となった。
(6)押出素管を圧延し、外径が43mm、肉厚が2.2mmの圧延素管を作製した。
(7)圧延素管を抽伸し、抽伸を5回行ない、1回当たり28〜33%の加工率で、外径9.52mm、肉厚0.80mmまで抽伸した。
(8)焼鈍炉にて抽伸素管をローラーハース炉で焼鈍し、供試材とした。
(9)上記供試材について、ろう付け加熱を想定し、供試材を850℃の塩浴炉に30秒間保持した。
First embodiment (smooth tube)
The sample material was manufactured by the following process.
(1) Using copper as a raw material, predetermined Sn and Fe were added to the molten metal, Zn was further added as required, and then a Cu-P master alloy was added to prepare a molten metal having a predetermined composition. .
(2) An ingot having a diameter of 300 × length of 3000 mm was semi-continuously cast at a casting temperature of 1130 ° C.
(3) A billet having a length of 480 mm was cut out from the ingot.
(4) The billet was heated in a billet heater maintained at 900 ° C., and after reaching 900 ° C., the billet was maintained for 1.5 hours and homogenized.
(5) Thereafter, the cooled billet was heated with an induction heater, and after reaching 960 ° C., the billet was held for 3 minutes, and then extruded to produce an extruded element tube having an outer diameter of 94 mm and a wall thickness of 10 mm. After extrusion, the extruded tube was cooled with water, and the average cooling rate was 3.5 ° C./second from a temperature of 750 ° C. to 100 ° C.
(6) The extruded element tube was rolled to produce a rolled element tube having an outer diameter of 43 mm and a wall thickness of 2.2 mm.
(7) The rolled blank was drawn and drawn five times, and was drawn to an outer diameter of 9.52 mm and a wall thickness of 0.80 mm at a processing rate of 28 to 33%.
(8) The drawing element tube was annealed in a roller hearth furnace in an annealing furnace to obtain a test material.
(9) About the said test material, brazing heating was assumed and the test material was hold | maintained for 30 seconds in the salt bath furnace of 850 degreeC.

よって、本第1実施例において、熱間押出し加工に供するビレットの加熱温度は960℃であり、750℃以上の温度から水冷したときの100℃までの冷却速度が3.5℃/秒であり、押出素管の圧延加工率は89%、圧延素管の抽伸加工率は複数回における各抽伸加工率が35%以下で抽伸加工でのトータルの加工率は約92%であった。   Therefore, in this first embodiment, the heating temperature of the billet used for the hot extrusion process is 960 ° C., and the cooling rate from 750 ° C. or higher to 100 ° C. is 3.5 ° C./second. The rolling rate of the extruded blank was 89%, the drawing rate of the rolled blank was 35% or less for each drawing in multiple times, and the total rate of drawing was about 92%.

試験項目は以下のとおりである。
(1)成分:供試材より所定量の試料を採取し、組成を分析した。
(2)平均結晶粒径:前述の方法により測定した。
(3)曲げ試験:供試材より長さ1000mmの管を10本採取し、ピッチ25mmでヘアピン曲げ加工を行い、曲げ部の割れの有無を確認した。
(4)0.2%耐力:前述の方法により測定した。
(5)疲労試験:前述の方法により試験した。繰り返し数10回で割れが発生しない限界の曲げ応力と、92MPaの応力付加時の割れの有無を確認した。
(6)ろう付け試験: 長さ300mmの供試材の管を軸方向に半割にし、内面側に直径1.6mm、長さ10mmのりん銅ろう(BCuP−2)を載置し、窒素気流中で850℃に10分間保持して、ろうの拡がり長さを測定した。なお、加熱前に測定した酸化膜の厚さはCuOに換算して全て500nm以下であった。
The test items are as follows.
(1) Component: A predetermined amount of a sample was taken from the test material, and the composition was analyzed.
(2) Average crystal grain size: measured by the method described above.
(3) Bending test: Ten tubes having a length of 1000 mm were sampled from the test material, subjected to hairpin bending at a pitch of 25 mm, and the presence or absence of cracks in the bent portion was confirmed.
(4) 0.2% yield strength: measured by the method described above.
(5) Fatigue test: Tested by the method described above. The bending stress at the limit at which cracks do not occur at the number of repetitions of 10 7 times and the presence or absence of cracks when a stress of 92 MPa was applied were confirmed.
(6) Brazing test: A 300 mm-long test material tube was halved in the axial direction, and a phosphor copper brazing (BCuP-2) having a diameter of 1.6 mm and a length of 10 mm was placed on the inner surface. Holding at 850 ° C. for 10 minutes in an air stream, the spreading length of the wax was measured. In addition, the thickness of the oxide film measured before heating was all 500 nm or less in terms of Cu 2 O.

以上の試験結果を下記表1及び表2に示す。実施例1乃至9は本発明の請求項1を満足する実施例であり、実施例10は本発明の請求項2を満足する実施例である。また、比較例11乃至14は請求項1の比較例、比較例15は請求項2の比較例である。なお、表1は、ろう付けを想定した加熱を行う前の焼鈍後の特性であり、表2は、ろう付けを想定した850℃で30秒の加熱を行った後の特性である。表中の下線が引いてある項目は、本発明の範囲外の数値であり、比較例であることを示す。なお、「ろう広がり長さ」欄の○は良好、△はやや不良を示す。   The above test results are shown in Tables 1 and 2 below. Examples 1 to 9 are examples that satisfy Claim 1 of the present invention, and Example 10 is an example that satisfies Claim 2 of the present invention. Comparative Examples 11 to 14 are Comparative Examples of Claim 1 and Comparative Example 15 is Comparative Example of Claim 2. Table 1 shows the characteristics after annealing before heating assuming brazing, and Table 2 shows the characteristics after heating for 30 seconds at 850 ° C. assuming brazing. Items underlined in the table are numerical values outside the scope of the present invention, indicating that they are comparative examples. In the “wax spreading length” column, ○ indicates good and Δ indicates slightly poor.

Figure 0004817693
Figure 0004817693

Figure 0004817693
Figure 0004817693

実施例1乃至10は、いずれも0.2%耐力が95〜200N/mmで、十分に高く、かつ実用的に加工できる範囲を満足している。また、実施例1乃至10は、優れた曲げ加工性及びろうの広がり性を有し、且つ、疲れ強さが優れている。また、実施例1乃至10は、850℃に30秒間加熱した後も結晶粒の粗大化が少なく、耐力の低下が小さい。 Examples 1 to 10 all have a 0.2% proof stress of 95 to 200 N / mm 2 , satisfying a sufficiently high range that can be practically processed. In addition, Examples 1 to 10 have excellent bending workability and wax spreadability, and excellent fatigue strength. In Examples 1 to 10, even after heating to 850 ° C. for 30 seconds, the coarsening of crystal grains is small and the decrease in yield strength is small.

これに対し、比較例11は、Feを含有しないSn銅合金であるが、実施例1乃至10の銅合金管に比べて、0.2%耐力が低い値を有している。また、比較例11は850℃に30秒間加熱した後の結晶粒の粗大化が大きく、0.2%耐力の低下が大きい。   On the other hand, Comparative Example 11 is a Sn copper alloy that does not contain Fe, but has a 0.2% lower proof stress than the copper alloy tubes of Examples 1 to 10. In Comparative Example 11, the coarsening of the crystal grains after heating at 850 ° C. for 30 seconds is large, and the 0.2% yield strength is greatly reduced.

比較例12は、Sn及びFeとも含有量が夫々本発明の上限値1.0%及び0.1%よりも大きいため、実用的な範囲よりも0.2%耐力が大きくなりすぎて、曲げ試験で割れが生じた。また、比較例12はSn及びFeの含有量が多いため、鋳造性及び押出性等が悪く、生産性の低下の原因となっている。更に、比較例12はろう広がり性も若干悪い。   In Comparative Example 12, the contents of both Sn and Fe are larger than the upper limit values of 1.0% and 0.1% of the present invention, respectively. Cracks occurred in the test. Moreover, since the comparative example 12 has much content of Sn and Fe, castability, extrudability, etc. are bad, and it is the cause of productivity fall. Furthermore, Comparative Example 12 has a slightly poor wax spreading property.

比較例13は、Feの含有量が0.03%より少ないため、十分な0.2%耐力値を確保できなかった。   In Comparative Example 13, since the Fe content was less than 0.03%, a sufficient 0.2% proof stress value could not be secured.

比較例14は、Snの含有量が0.1%より少ないため、所望の0.2%耐力を満足できなかった。   In Comparative Example 14, the Sn content was less than 0.1%, so the desired 0.2% proof stress could not be satisfied.

比較例15は、Znの含有量が1.0%より多いため、ろう広がり長さが若干低下した。   In Comparative Example 15, since the Zn content was more than 1.0%, the wax spreading length was slightly reduced.

第2の実施例(内面溝付管)
下記表3に示す組成を有する圧延素管を使用し、以下に示す方法で内面溝付管を製造した。なお、(1)乃至(6)の工程は平滑管の場合と同様である。従って、平滑管までの製造条件は第1実施例と同様である。
(7)圧延粗管を抽伸し、加工率40%以下で、外径が12.7mm、肉厚0.34mmの素管を製作した。
(8)溝付転造用素管をインダクションヒーターにより中間焼鈍した。
(9)焼鈍した溝付転造用素管に転造ボールによる溝付転造加工を行い、外径が9.52mm、底肉厚が0.26mmの内面溝付管を製作した。この内面溝は、内部フィン高さが0.2mm、リード角が30°、内部フィン数:55である。製作した内面溝付管を焼鈍、供試材とした。試験項目は、平滑管の場合と同様である、但し、ろう付け試験は行わなかった。
Second embodiment (inner grooved tube)
Using a rolling blank having the composition shown in Table 3 below, an internally grooved tube was manufactured by the method shown below. The steps (1) to (6) are the same as in the case of the smooth tube. Therefore, the manufacturing conditions up to the smooth tube are the same as in the first embodiment.
(7) The rolled rough tube was drawn to produce a raw tube having a processing rate of 40% or less, an outer diameter of 12.7 mm, and a wall thickness of 0.34 mm.
(8) The grooved rolling element tube was subjected to intermediate annealing with an induction heater.
(9) The annealed grooved rolling element tube was subjected to grooved rolling with a rolling ball to produce an internally grooved tube having an outer diameter of 9.52 mm and a bottom wall thickness of 0.26 mm. This inner surface groove has an internal fin height of 0.2 mm, a lead angle of 30 °, and an internal fin number of 55. The manufactured internally grooved tube was annealed and used as a test material. The test items were the same as in the case of the smooth tube except that the brazing test was not performed.

以上の試験結果を下記表3及び表4に示す。実施例16乃至18は本発明の請求項1を満足する実施例であり、比較例19乃び20は請求項1から外れる比較例である。また、表3は、ろう付けを想定した加熱を行う前の焼鈍後の特性であり、表4は、ろう付けを想定した850℃で30秒の加熱を行った後の特性である。表中の下線が引いてある項目は、本発明の範囲外の数値であり、比較例であることを示す。   The above test results are shown in Tables 3 and 4 below. Examples 16 to 18 are examples that satisfy Claim 1 of the present invention, and Comparative Examples 19 and 20 are comparative examples that deviate from Claim 1. Table 3 shows the characteristics after annealing before heating assuming brazing, and Table 4 shows the characteristics after heating for 30 seconds at 850 ° C. assuming brazing. Items underlined in the table are numerical values outside the scope of the present invention, indicating that they are comparative examples.

Figure 0004817693
Figure 0004817693

Figure 0004817693
Figure 0004817693

実施例16乃至18は本発明の銅合金管であり、いずれも0.2%耐力が92〜200N/mmと高く、かつ実用的に加工できる範囲を満足している。また、実施例16乃至18は優れた曲げ加工性を有し、且つ、疲れ強さに優れている。更に、実施例16乃至18は、850℃に30秒間加熱した後も、結晶粒の粗大化が少なく、耐力の低下が小さい。 Examples 16 to 18 are the copper alloy tubes of the present invention, and all of them have a high 0.2% proof stress of 92 to 200 N / mm 2 and satisfy the practically workable range. In addition, Examples 16 to 18 have excellent bending workability and excellent fatigue strength. Further, in Examples 16 to 18, even after heating to 850 ° C. for 30 seconds, there is little coarsening of crystal grains and a decrease in yield strength is small.

これに対し、比較例19は、Feを含有しないSn銅合金管であるが、実施例16乃至18に比べて、0.2%耐力が低い。また、比較例19は850℃に30秒間加熱した後の結晶粒の粗大化が大きく、耐力の低下が大きい。   On the other hand, Comparative Example 19 is an Sn copper alloy tube that does not contain Fe, but has a 0.2% yield strength lower than those of Examples 16 to 18. In Comparative Example 19, the coarsening of the crystal grains after heating at 850 ° C. for 30 seconds is large, and the yield strength is greatly reduced.

また、比較例20は、Feの含有量が0.1%よりも多いため、0.2%耐力が実用的な範囲よりも大きくなりすぎて、曲げ試験で割れが発生した。また、Feの含有量が多いため、鋳造性及び押出性が悪く、生産性が低下した。   Further, in Comparative Example 20, since the Fe content was more than 0.1%, the 0.2% proof stress was too larger than the practical range, and cracking occurred in the bending test. Moreover, since there was much content of Fe, castability and extrudability were bad, and productivity fell.

第3の実施例(製造条件)
以下、本発明の製造条件を満たす実施例の平滑管又は内面溝付管の製造方法に対し、その製造条件が本発明から外れる比較例の製造方法と比較した結果について説明する。供試材を、以下の工程により作製し、下記表5に示す各工程における品質及び不具合点を調査した。
(1)電気銅を原料とし、溶湯中にSnおよびFeを所定量添加した後、Cu−P母合金を添加することにより、Cu−0.60%Sn−0.06%Fe−0.020%Pなる組成の溶湯を作製した。
(2)鋳造温度1130℃で、直径300×長さ3000mmの鋳塊を半連続鋳造した。
(3)鋳塊より長さ480mmのビレットを切り出した。このとき、鋳塊の鋳造方向に垂直の断面を組織観察すると、結晶粒が微細化され、等軸晶が支配的であった。
(4)下記表5に記載の各押出し前の加熱温度になるまで、ビレットヒーターとインダクションヒーターを使用してビレットを加熱した。その後、熱間押出加工により、外径が94mm、肉厚が10mmの押出素管を作製した。押出加工後は、押出素管を水冷し、750℃以上の温度から、100℃まで冷却するのに、表5に記載の各冷却速度で冷却した。
(5)押出素管を、下記表5に記載の各圧延加工率で圧延加工し、圧延素管を作製した。
(6)この圧延素管を、表7に記載の抽伸加工率で抽伸加工し、外径9.52mm、肉厚0.3mmの抽伸素管を作製した。
(7)焼鈍炉にて抽伸素管を0.2%耐力値が150±5N/mmとなるように焼鈍し、供試材とした。
(8)この供試材を使用して、前述と同様の曲げ試験を行ない、熱間圧延曲げ時の割れの有無を調べた。
Third embodiment (manufacturing conditions)
Hereinafter, the result of comparing the manufacturing method of the smooth tube or the inner surface grooved tube of the example satisfying the manufacturing condition of the present invention with the manufacturing method of the comparative example in which the manufacturing condition deviates from the present invention will be described. Sample materials were prepared by the following steps, and the quality and defects in each step shown in Table 5 below were investigated.
(1) Using copper as a raw material, a predetermined amount of Sn and Fe is added to the molten metal, and then a Cu-P master alloy is added to obtain Cu-0.60% Sn-0.06% Fe-0.020. A molten metal having a composition of% P was prepared.
(2) An ingot having a diameter of 300 × length of 3000 mm was semi-continuously cast at a casting temperature of 1130 ° C.
(3) A billet having a length of 480 mm was cut out from the ingot. At this time, when a structure perpendicular to the casting direction of the ingot was observed, the crystal grains were refined and the equiaxed crystals were dominant.
(4) The billet was heated using a billet heater and an induction heater until the heating temperature before extrusion described in Table 5 below was reached. Thereafter, an extruded element tube having an outer diameter of 94 mm and a wall thickness of 10 mm was produced by hot extrusion. After the extrusion process, the extruded element tube was water-cooled and cooled at a cooling rate shown in Table 5 to cool it from 750 ° C. or higher to 100 ° C.
(5) The extruded element tube was rolled at each rolling processing rate shown in Table 5 below to produce a rolled element tube.
(6) This rolled blank was drawn at the drawing rate shown in Table 7 to produce a drawn blank having an outer diameter of 9.52 mm and a wall thickness of 0.3 mm.
(7) The drawn element tube was annealed in an annealing furnace so that the 0.2% proof stress was 150 ± 5 N / mm 2 to obtain a test material.
(8) Using this specimen, the same bending test as described above was performed, and the presence or absence of cracks during hot rolling bending was examined.

試験項目は以下のとおりである。
(1)巻き込みの有無:
押出し素管を目視により検査し、巻き込み欠陥の有無を調べた。発生する場合は、素管の後端部分に多く発生する傾向があり、次工程に流す際、目視で確認できる範囲を切断除去した。
(2)押出し素管の結晶粒径:
前述の方法により測定した。
(3)圧延、抽伸破断の有無:
設定した工程で破断無く圧延、抽伸できるかを確認した。口付け部の破断も破断とした。
(4)曲げ試験:
前述の方法により確認した。
The test items are as follows.
(1) Presence / absence of entrainment:
The extruded element tube was visually inspected for the presence of entrainment defects. When it occurs, it tends to occur frequently at the rear end portion of the raw tube, and when flowing to the next process, the range that can be visually confirmed is cut and removed.
(2) Crystal grain size of extruded tube:
Measurement was performed by the method described above.
(3) Presence or absence of rolling and drawing fracture:
It was confirmed that rolling and drawing could be performed without breaking in the set process. The breakage of the mouthpiece was also taken as a break.
(4) Bending test:
This was confirmed by the method described above.

以上の試験結果を下記表5に併せて示す。実施例21は製造条件が本発明の範囲に入るものであり、比較例22乃至27は製造条件が本発明の範囲から外れるものである。表中の下線が引いてある項目は、本発明の範囲外の数値であることを示す。   The above test results are also shown in Table 5 below. In Example 21, manufacturing conditions fall within the scope of the present invention, and in Comparative Examples 22 to 27, manufacturing conditions fall outside the scope of the present invention. Items underlined in the table indicate numerical values outside the scope of the present invention.

Figure 0004817693
Figure 0004817693

実施例21は本発明方法の範囲に入る条件で製造した銅合金管についてのものであり、酸化物等の巻き込みが無く、押出素管の結晶粒も微細で、圧延・抽伸時の破断がなく、熱間圧延曲げ試験でも割れが生じなかった。   Example 21 relates to a copper alloy tube manufactured under conditions that fall within the scope of the method of the present invention. There is no entanglement of oxide or the like, the crystal grain of the extruded element tube is fine, and there is no breakage during rolling and drawing. In the hot rolling bending test, no cracks occurred.

これに対し、比較例22は押出し前の加熱温度が1050℃と高く、押出し前のビレット表面の酸化膜が厚くなったと予測され、酸化物の巻き込みが生じた。巻き込み部位は切断除去して次工程に供給したが、目視で見えない巻き込み等の影響からか、抽伸時にも抽伸破断を起こしてしまった。切断除去した部分も多く、歩留低下によるコスト上昇につながった。   On the other hand, in Comparative Example 22, the heating temperature before extrusion was as high as 1050 ° C., and it was predicted that the oxide film on the billet surface before extrusion became thick, and oxide entrainment occurred. The entrained part was cut and removed and supplied to the next process. However, due to the effect of entrainment that could not be seen with the naked eye, drawing breakage occurred even during drawing. Many parts were cut and removed, which led to an increase in cost due to a decrease in yield.

比較例23は押出温度が高く、更に冷却速度も1.0℃/秒と遅いため、酸化物の巻き込みが生じた上、押出素管の結晶粒も0.7mmと粗大なものになった。前述と同様に、抽伸破断を起こし、更には最終製品の結晶粒も粗大なものとなり、熱間圧延曲げ試験で割れが生じた。   In Comparative Example 23, the extrusion temperature was high, and the cooling rate was as low as 1.0 ° C./second. As a result, oxide was involved, and the crystal grain of the extruded element tube was as coarse as 0.7 mm. As described above, drawing fracture occurred, and the crystal grains of the final product became coarse, and cracking occurred in the hot rolling bending test.

比較例24は押出温度が低く、鋳塊の変形抵抗と押出し機のプレス能力を算出したときに、押出し不可能となり、押し詰まりを懸念して、試験を断念した。   In Comparative Example 24, the extrusion temperature was low, and when the deformation resistance of the ingot and the press capability of the extruder were calculated, the extrusion became impossible and the test was abandoned because of fear of clogging.

比較例25は冷却速度が1.0℃/秒と遅いため、前述と同様に、押出し素管の結晶粒が粗大なものとなり、熱間圧延曲げ試験で割れが発生した。   Since the cooling rate of Comparative Example 25 was as low as 1.0 ° C./second, the crystal grains of the extruded element tube were coarse as described above, and cracks occurred in the hot rolling bending test.

比較例26は圧延時の加工率が95%と高く、圧延時の口付け部で破断した。よって、圧延不可能となり、試験を終了した。   In Comparative Example 26, the processing rate at the time of rolling was as high as 95%, and it broke at the butt portion during rolling. Therefore, rolling became impossible and the test was completed.

比較例27は抽伸時の加工率が43%と高く、抽伸時に数回破断した。   In Comparative Example 27, the processing rate during drawing was as high as 43%, and fractured several times during drawing.

本発明の実施形態の内面溝付管を転造ボールにより製造する装置を示す図である。It is a figure which shows the apparatus which manufactures the inner surface grooved pipe of embodiment of this invention with a rolling ball.

符号の説明Explanation of symbols

41;製造装置
62;縮径部
43;転造部
64;整形部
65、68、74;潤滑油供給装置
66;縮径ダイス
67;縮径プラグ
70;転造ボール
72;溝付プラグ
73;プラグ軸
75;整形ダイス
41; Manufacturing apparatus 62; Reduced diameter part 43; Rolled part 64; Shaping part 65, 68, 74; Lubricating oil supply device 66; Reduced diameter die 67; Reduced diameter plug 70; Rolled ball 72; Plug shaft 75; shaping die

Claims (7)

Sn:0.1乃至1.0質量%、P:0.005乃至0.1質量%、Fe:0.035乃至0.1質量%、O:0.005質量%以下及びH:0.0002質量%以下を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成を有し、平均結晶粒径が30μm以下であり、0.2%耐力が95乃至200N/mmであることを特徴とする熱交換器用銅合金管。 Sn: 0.1 to 1.0 mass%, P: 0.005 to 0.1 mass%, Fe: 0.035 to 0.1 mass%, O: 0.005 mass% or less, and H: 0.0002 It has a composition comprising a mass% or less, the balance being Cu and inevitable impurities, an average crystal grain size of 30 μm or less, and a 0.2% proof stress of 95 to 200 N / mm 2. Copper alloy tube for heat exchanger. 更に、Zn:0.01乃至1.0質量%を含有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器用銅合金管。 Furthermore , it contains Zn: 0.01 thru | or 1.0 mass%, The copper alloy pipe for heat exchangers of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 管の内面の複数の螺旋溝及び隣接する前記螺旋溝間に形成された複数のフィンを有する内面溝付管であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換器用銅合金管。 The copper alloy tube for a heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the tube is an internally grooved tube having a plurality of spiral grooves on the inner surface of the tube and a plurality of fins formed between the adjacent spiral grooves. 850℃で30秒間加熱した後の平均結晶粒径が100μm以下、0.2%耐力が40N/mm以上、疲れ試験において繰り返し応力を92MPaとしたとき、繰り返し数n=10回で破断しない疲労強度を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱交換器用銅合金管。 When the average grain size after heating at 850 ° C. for 30 seconds is 100 μm or less, the 0.2% proof stress is 40 N / mm 2 or more, and the repetition stress is 92 MPa in the fatigue test, the number of repetitions is n = 10 7 times and no fracture occurs It has fatigue strength, The copper alloy pipe for heat exchangers of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Sn:0.1乃至1.0質量%、P:0.005乃至0.1質量%、Fe:0.035乃至0.1質量%、O:0.005質量%以下及びH:0.0002質量%以下を含有し、残部がCu及び不可避的不純物からなる組成を有するビレットを、750乃至1000℃に加熱して熱間押出加工した後、750℃以上の温度から水冷することにより、100℃までの平均冷却速度が1.5℃/秒以上となるように冷却し、その後、加工率92%以下の圧延加工及び1回の抽伸加工における加工率が40%以下の抽伸加工を少なくとも1回行い、その後、450乃至700℃の温度に5乃至20分間加熱して焼鈍処理することにより、0.2%耐力が95乃至200N/mm の銅合金管を得ることを特徴とする熱交換器用銅合金管の製造方法。 Sn: 0.1 to 1.0 mass%, P: 0.005 to 0.1 mass%, Fe: 0.035 to 0.1 mass%, O: 0.005 mass% or less, and H: 0.0002 A billet containing less than or equal to mass% and having the balance consisting of Cu and inevitable impurities is heated to 750 to 1000 ° C. and hot-extruded, and then water-cooled from a temperature of 750 ° C. or higher to obtain 100 ° C. Until the average cooling rate is 1.5 ° C./second or higher, and then at least one rolling process with a processing rate of 92% or less and a drawing process with a processing rate of 40% or less in one drawing process. row have, then, by annealing treatment by heating 5 to 20 minutes at a temperature of 450 to 700 ° C., the heat exchanger, characterized in that 0.2% proof stress obtained copper alloy tube of 95 to 200 N / mm 2 Method for producing copper alloy pipe 前記ビレットは、更に、Zn:0.01乃至1.0質量%を含有することを特徴とする請求項5に記載の熱交換器用銅合金管の製造方法。 The said billet contains Zn: 0.01 thru | or 1.0 mass% further, The manufacturing method of the copper alloy tube for heat exchangers of Claim 5 characterized by the above-mentioned. 前記抽伸加工と前記焼鈍処理との間に、前記抽伸加工後の銅合金管の内面に溝加工を施して内面溝付管を得る工程を有し、前記溝加工工程は、管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して連結され前記連結軸を中心として回転可能の溝付プラグとを配置すると共に、前記フローティングプラグを縮径ダイスに係合させて前記溝付プラグを管周方向に沿って少なくとも1個配置された転造ボールの配設位置に位置させる工程と、前記転造ボールにより前記素管を前記溝付プラグに押圧して縮径ダイス及び転造ボールにより順次縮径加工すると共に、前記素管の内面に溝形状を転写する工程と、整形ダイスにより前記内面に溝が転写された素管を縮径加工する工程とを有することを特徴とする請求項又はに記載の熱交換器用銅合金管の製造方法。 Between the drawing process and the annealing process, comprising the step of obtaining the inner grooved tube by facilities the groove on the inner surface of the copper alloy tube after the drawing process, the groove processing step, the floating plug in the tube And a grooved plug connected to the floating plug via a connecting shaft and rotatable about the connecting shaft, and the floating plug is engaged with a reduced diameter die to connect the grooved plug in the pipe circumferential direction. A step of positioning at least one rolling ball disposed along the groove, and pressing the raw tube against the grooved plug by the rolling ball and reducing the diameter successively by a diameter reducing die and the rolling ball. while processing and transferring the inner surface groove shape of the raw tube, groove on said inner surface by shaping the die is characterized in that chromatic and a step of diameter reduction of the raw pipe has been transferred according to claim 5 or 6 described in Method of manufacturing a copper alloy tube for a heat exchanger.
JP2005092113A 2005-03-28 2005-03-28 Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof Active JP4817693B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005092113A JP4817693B2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005092113A JP4817693B2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006274313A JP2006274313A (en) 2006-10-12
JP4817693B2 true JP4817693B2 (en) 2011-11-16

Family

ID=37209347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005092113A Active JP4817693B2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4817693B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103805800A (en) * 2012-11-09 2014-05-21 朱兴水 Beryllium copper alloy pipe and its manufacturing method

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5078368B2 (en) * 2007-01-17 2012-11-21 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Method for producing copper alloy tube for heat exchanger
JP4818179B2 (en) * 2007-03-29 2011-11-16 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube
JP5111922B2 (en) * 2007-03-30 2013-01-09 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube for heat exchanger
JP5078410B2 (en) * 2007-03-30 2012-11-21 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube
JP4630323B2 (en) 2007-10-23 2011-02-09 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube for heat exchangers with excellent fracture strength
JP4629080B2 (en) * 2007-11-05 2011-02-09 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube for heat exchanger
JP5107841B2 (en) * 2008-09-10 2012-12-26 株式会社神戸製鋼所 Copper alloy tube for heat exchangers with excellent bending workability
JP5336296B2 (en) * 2009-08-20 2013-11-06 株式会社神戸製鋼所 Copper alloy tube for heat exchangers with excellent workability
MY162510A (en) * 2009-11-25 2017-06-15 Luvata Franklin Inc Copper alloys and heat exchanger tubes
JP5638999B2 (en) * 2010-03-31 2014-12-10 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube
JP5639025B2 (en) * 2011-09-30 2014-12-10 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube
CN104428430A (en) * 2012-04-16 2015-03-18 株式会社Uacj Level wound coil, method for manufacturing level wound coil, cross fin tube type heat exchanger, and method for manufacturing cross fin tube type heat exchanger
JP5990496B2 (en) 2013-07-01 2016-09-14 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Phosphorus deoxidized copper pipe for heat exchanger

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58123098A (en) * 1982-01-14 1983-07-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Heat transfer pipe with grooves inside
JP3414294B2 (en) * 1999-01-07 2003-06-09 三菱マテリアル株式会社 ERW welded copper alloy tube for heat exchanger with excellent 0.2% proof stress and fatigue strength
JP3794971B2 (en) * 2002-03-18 2006-07-12 株式会社コベルコ マテリアル銅管 Copper alloy tube for heat exchanger
JP2004292917A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Kobe Steel Ltd Method of producing copper alloy smooth tube for heat exchanger, and method of producing copper alloy internally grooved tube for heat exchanger

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103805800A (en) * 2012-11-09 2014-05-21 朱兴水 Beryllium copper alloy pipe and its manufacturing method
CN103805800B (en) * 2012-11-09 2016-12-07 朱兴水 Beallon pipe and manufacture method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006274313A (en) 2006-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4817693B2 (en) Copper alloy tube for heat exchanger and manufacturing method thereof
JP4694527B2 (en) Copper alloy tube for heat-resistant and high-strength heat exchanger and method for producing the same
JP4629080B2 (en) Copper alloy tube for heat exchanger
JP3794971B2 (en) Copper alloy tube for heat exchanger
JP2004292917A (en) Method of producing copper alloy smooth tube for heat exchanger, and method of producing copper alloy internally grooved tube for heat exchanger
JP5464659B2 (en) Copper tube for heat exchanger with excellent fracture strength and bending workability
JP2009242837A (en) Tool-wearing reduced copper alloy cast billet and copper alloy tube
JP5111922B2 (en) Copper alloy tube for heat exchanger
JP4818179B2 (en) Copper alloy tube
JP5078368B2 (en) Method for producing copper alloy tube for heat exchanger
JP5078410B2 (en) Copper alloy tube
JP5107841B2 (en) Copper alloy tube for heat exchangers with excellent bending workability
JP6034727B2 (en) High strength copper alloy tube
JP5499300B2 (en) Copper alloy tube for heat exchanger
JP5638999B2 (en) Copper alloy tube
JP5602707B2 (en) High strength copper tube with excellent strength after brazing
JP5990496B2 (en) Phosphorus deoxidized copper pipe for heat exchanger
JP5639025B2 (en) Copper alloy tube
JP2017036468A (en) Copper alloy tube
JP6244213B2 (en) Copper tube for heat exchanger
JP5336296B2 (en) Copper alloy tube for heat exchangers with excellent workability
JP6402043B2 (en) High strength copper alloy tube
JP2013189664A (en) Copper alloy tube
JP6360363B2 (en) Copper alloy tube

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100817

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100831

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101029

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110830

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110830

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140909

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4817693

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250