JP5863675B2

JP5863675B2 - 銅又は銅合金の連続鋳造方法

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Publication number: JP5863675B2
Application number: JP2012552715A
Authority: JP
Inventors: 司高澤; 吉田　浩一; 浩一吉田; 俊郎阿部; 修司富松
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: TWI556888B; WO2012096238A1; TW201233465A; JPWO2012096238A1

Description

本発明は、銅線材または自動車用ワイヤーハーネスやロボット用ケーブルやその他の信号用線などとして使用する銅合金線材の製造方法に関し、特に、そのような線材用途に好適な銅または銅合金をベルト＆ホイール法で連続鋳造する方法に関する。

一般に鋳型として使用される合金は高温強度と高熱伝導度が要求される。現在ベルト＆ホイール法に使用されている鋳造リングの材質は、高導電率（ＥＣ）（８０〜９５％ＩＡＣＳ）銅合金のＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金やＣｕ−Ａｇ合金が中心である。一般に導電率は熱伝導率と比例するため、高導電率の材料は熱伝導が良く、鋳塊の冷却能力に優れ、高い生産能力を発揮することができる（特許文献１参照）。
また、ベルト＆ホイール鋳造機が開発された初期においては、導電率６０％ＩＡＣＳ以上の純銅系合金の鋳造を鉄製の鋳造リングを使用して行っていた。鉄製の鋳造リングは導電率が１７％ＩＡＣＳであり、銅製の鋳造リングと比較して熱伝達率が小さいために冷却能力が弱く、鋳造速度を上げることが困難であった。また、鉄の脆性によってリング表面に割れ欠陥が発生し、長時間の鋳造作業を行うことはできなかった。

また、一般的に鋳造リング内面に焼付き防止のために離型材を塗布しているが、この離型材は熱抵抗が大きいため、厚さにバラつきがあると凝固が不均一になり鋳塊欠陥が発生する。この離型材のバラつきの影響を抑制するため、鋳造リングに８０％ＩＡＣＳ以下の導電率の材料を使用することが提案されている（特許文献２）。
さらに、Ｃｕ−Ｍｇ合金の製造においては鋳塊温度が低下しやすく圧延負荷が高くなり機械トラブルや加工割れを招く。そこで奪熱量を低下させて鋳塊温度を高くさせるために鋳型導電率が２０〜５０％ＩＡＣＳの導電率の低い鋳造リングを使用している（特許文献３参照）。

特開２００８−１７３６６２号公報特開２００８−２６６７６４号公報特開２０１０−１８８３６２号公報

ところで、銅又は銅合金材料を細径線、極細線まで伸線する場合、微細な表面欠陥や内部欠陥が断線を引き起こすことがあるため、より高品質な荒引線が要求される。一般的に鋳塊表面で発生した割れは、後工程で圧延しても圧着されず残ってしまう。この原因は、鋳塊表面に酸化被膜が形成されてしまうためであり、その対策として皮ムキ工程を途中に入れるが、表面品質の悪い荒引線は皮ムキ量を多くする必要があり、歩留を大きく低下させてしまう。また、鋳塊内部に発生したシュリンケージは軽微なものであれば圧延工程によって圧着され問題ないが、大きなものになると圧着することができず、特に極細線まで伸線する場合に断線を招くおそれがある。このように細径線まで伸線したり、高歩留を達成したり、線表面の品質を上げたりするためには鋳塊の表面、内部品質を良好とする必要がある。
一般にＣｕ−Ａｇ合金（ＥＣ：９２％ＩＡＣＳ）やＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金（ＥＣ：８０％ＩＡＣＳ）を用いた銅合金製鋳造リングは、溶湯が鋳型に接触した直後は熱伝導が良いため強冷されることにより、凝固初期スキンが凝固収縮することによるエアーギャップで冷却が阻害されてしまう。そのため凝固開始後の冷却が不均一になり凝固シェルの厚さにバラつきが生じ、脆弱な箇所で割れが発生する。特に導電率が低く熱伝導が悪い合金を鋳造する場合には凝固シェル内で温度勾配が生じやすく、凝固時の冷却条件によって鋳塊品質が大きく影響を受ける。
また、特許文献２や特許文献３のように低導電率の鋳造リングを使用して奪熱量を大きく低減した場合、エアーギャップの生成は抑制できるが鋳造リングが大きな熱抵抗となってしまう。そのため、奪熱量が小さすぎると凝固シェルが薄く脆弱な時間帯が長くなるため、凝固割れを発生しやすくなるという問題点がある。この微細割れは圧延工程を経て荒引線となったときに表面欠陥として現れ、伸線工程で断線する等深刻な問題を引き起こす原因となる。また、この表面欠陥部分を除去するために圧延後に皮ムキすることで歩留も低下してしまう。さらに奪熱量が小さいと鋳塊中央部にシュリンケージが残存しやすく、圧延により圧着できなかった場合には伸線工程で断線を招くことがある。特に、熱伝導が悪い合金は冷却されにくいために凝固が遅れ凝固割れやシュリンケージが発生しやすい。シュリンケージが発生しないようにするために鋳造速度を低下させることが考えられるが、生産性が著しく低下してしまう。
このように極細線まで伸線可能な高歩留の線材を製造するためには鋳塊の表面、内部品質を向上させる必要があり、そのためには合金の熱伝導に適した冷却条件で鋳造することが重要である。特に熱伝導が悪い合金では冷却条件の影響を受けやすい。ここで言及している鋳造合金の熱伝導とは凝固直後の状態のものを示しており、例えば析出型合金であれば固溶状態の熱伝導のことである。
本発明は、鋳塊品質に優れ、かつ高い冷却能力を持ち生産性に優れた銅又は銅合金の連続鋳造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題の達成のため、さまざまな導電率の鋳造リングを作成し、鋳塊と荒引線の表面、内部品質と生産性を両立する条件について鋭意検討を行い、所定の導電率の鋳造リングを見出した。本発明は、この知見に基づいて完成するに至ったものである。
すなわち本発明は、以下の解決手段を提供するものである。

（１）ベルト＆ホイール法で製造する銅又は銅合金荒引線の表面欠陥の深さｄ（ｍｍ）が下記の式（Ｉ）を満たし、固溶状態の導電率が６０％ＩＡＣＳ以下の銅合金のベルト＆ホイール法での鋳造において、鋳造リングとして、鋳造される銅合金の導電率ａ２（％ＩＡＣＳ）に対し下記の式（ＩＩ−２）を満足する導電率ｂ（％ＩＡＣＳ）を有する材料を使用する銅又は銅合金の連続鋳造方法。
ｄ≦ｒ×０．１（Ｉ）
ｄ：荒引線表面欠陥の深さ（ｍｍ）
ｒ：荒引線の半径（ｍｍ）
０．２５×ａ２＋１５≦ｂ＜０．２５×ａ２＋３５（ＩＩ−２）
ａ２：鋳造される銅合金の導電率（％ＩＡＣＳ）
ｂ：鋳造リングの導電率（％ＩＡＣＳ）
（２）前記ベルト＆ホイール法が、タンディッシュ内の溶湯を注湯ノズルから、ターンロールにより回動するベルトとホイールにより構成されたベルト＆ホイール鋳造機内に注入し、冷却凝固させて鋳塊とし、該鋳塊を前記鋳型から連続的に引き出す鋳造方法であり、前記ホイールを構成する鋳造リングとして、鋳造される銅合金に対して前記の式（ＩＩ−２）の関係の導電率を有する鋳造リングを用いることを特徴とする（１）に記載の連続鋳造方法。

本発明の連続鋳造方法によれば、鋳塊表面と内部品質に優れた鋳塊を鋳造することができ、この鋳塊を用いることにより極細線まで伸線可能である高品質な銅又は銅合金荒引線の生産性を高めることができる。

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。

図１は、本発明のベルト＆ホイール法での連続鋳造方法の一実施態様で、線材を製造する工程を示す概略説明図である。図２は、本発明の連続鋳造方法で使用するベルト＆ホイール鋳造機の好ましい実施形態を模式的に示す断面図である。図３は、図２に示した鋳造機のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の拡大断面図である。図４は、鋳造する合金の導電率と鋳造リングの導電率との関係を示すグラフである。図５は、鋳造リングの導電率が高い場合の奪熱を模式的にあらわす説明図である。図６は、鋳造リングの導電率が低い場合の奪熱を模式的にあらわす説明図である。図７は、鋳造リングの導電率が本発明の範囲内である場合の奪熱を模式的にあらわす説明図である。

［鋳造方法・鋳造装置］
図１は本発明の連続鋳造法によって得る鋳塊を得、これをさらに線材とする全工程の一例を示す説明図である。この銅（又は銅合金）線材の製造方法において、例えば図１に示すように、電気銅の地金等を、シャフト炉１を用いて還元性雰囲気で溶解して溶銅を得て、該溶銅を樋２を経てタンディッシュ３内に連続的に導く。該タンディッシュ３内の溶湯５を注湯ノズル（スパウト）４から、ターンロールにより回動するベルト６とホイール７により構成されたベルト＆ホイール鋳造機８内に注入し、冷却凝固させて鋳塊９とし、鋳塊９を前記鋳型から連続的に引き出す。同図で区別して示していないが、前記ホイール７は鋳造リングとホイール本体とからなる。この凝固した鋳塊９の温度をできるだけ低下させない状態（好ましくは８００℃以上）で、連続圧延機１０（２方ロール方式、又は３方ロール方式）で所定の線径まで圧延を行い、荒引線材１１とする。その荒引線材１１はそのまま巻き取られるか、または図１に示される伸線圧延機１２で更に圧延し、伸線材１３としパレット１４上に巻き取られる。図１において、伸線圧延機１２の設置は任意である。

次に、本発明に係るベルト＆ホイール法で利用するベルト＆ホイール鋳造機の好ましい実施形態について、その縦断面図を図２に示す。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面の拡大断面図である。
移動鋳型式であるベルト＆ホイール鋳造機は、ホイール本体２１、駆動ロール２４で可動する冷却作用をもつ鋳造ベルト２２およびホイール本体２１の外周に設けられた鋳造リング２３を有する。上記ベルト２２は炭素鋼またはステンレスが適用されている。ホイール本体２１には炭素鋼またはステンレスが適用されている。鋳造リング２３には後述する特定の導電率を有する材料が適用されている。注湯ノズル２５から金属溶湯（銅又は銅合金の溶湯、以下単に金属溶湯とも言う。）２６をホイール２１の外周の鋳造リング２３へ注湯する。注湯された金属溶湯２６は回転移動する鋳造リング内で冷却し、徐々に凝固し鋳塊２７を形成する。図２では溶湯が凝固し、鋳塊を形成する様子を模式的に示している。鋳造速度は、好ましくは、通常の操業において実用化されている６〜１５ｍ／分（１００〜２５０ｍｍ／秒、あるいは、１０〜５０ｔｏｎ／時）であり、鋳塊断面積は好ましくは１９３０ｍｍ^２〜６４５０ｍｍ^２である。

［表面欠陥の深さ］
本発明の方法においては、ベルト＆ホイール法で製造される銅又は銅合金荒引線の表面欠陥の深さが下記（Ｉ）式を満たすようにするのが好ましい。
ｄ≦ｒ×０．１（Ｉ）
ｄ：荒引線表面欠陥の深さ（ｍｍ）
ｒ：荒引線の半径（ｍｍ）
この式を満たすことにより、鋳塊または／および荒引線の表面欠陥に起因する伸線工程での断線を低減することができ、極細線まで伸線可能な高歩留の線材を製造できる。荒引線の半径ｒは特に制限はないが、通常２〜１２ｍｍとする。ｄの測定方法は荒引線を渦流探傷器で走査し、渦流探傷器の出力とダミー欠陥の深さとの相関から算出した。
ｄが大きすぎると、伸線工程において断線が発生しやすくなり、欠陥部分を除去するために皮ムキを多く行わなければならなくなり生産性が著しく低下してしまう。
この様な銅又は銅合金荒引線とする製造方法を以下に説明する。

［鋳造リング］
（導電率）
図５から図７に、鋳造リングの導電率と鋳塊からの奪熱との関係の模式図を示す。鋳造リングの導電率が高い場合を図５に、低い場合を図６に、本発明の範囲内である場合を図７にそれぞれ示す。矢印が大きいほうが、奪熱速度が大きいことを示す。従来のベルト＆ホイール法での連続鋳造では、周知のＤＣ鋳造や水平横型連続鋳造方式に比較して圧倒的に鋳造速度が速いために、固液共存領域は鋳造方向に長く存在し、銅や銅合金において最終凝固部位にも凝固シェルの厚さのバラつきが発生しやすくなる。そして、高導電率の鋳造リングは溶湯がリングに接触した直後は熱伝導が良いため強冷されることにより、すぐに凝固収縮によるエアーギャップが発生し冷却が阻害され、冷却が不均一となり、凝固シェルの厚さが一定しないことが分かった。特に、熱伝導が悪い合金では熱伝導が良い銅又は銅合金と比較して凝固シェル内の温度分布が生じやすく、凝固シェルの厚さの不均一や凝固収縮と熱収縮による局所的な応力集中が発生し鋳塊表面において凝固割れが起きる。
また、鋳造リングの導電率が低すぎる場合はエアーギャップの生成は抑制することができるが、鋳造リングが熱抵抗となってしまうため全体的な冷却能力は小さくなる。そのため、凝固シェルの成長が遅くなりシェルの強度が脆弱な時間帯が長くなってしまうために凝固割れが発生しやすくなる。また、凝固が遅れて最終凝固部が注湯部の高さに近づくと押し湯の効果が弱くなりシュリンケージが発生する。熱伝導が悪い合金では特に冷却しにくいためにより顕著に悪影響が現れる。これらの原因により鋳塊の表面と内部欠陥が発生し、荒引線の欠陥となり伸線での断線を招くものとなる。

そこで発明者らは、安定した条件での凝固シェルの成長を実現させるための冷却条件を検討するため、処理される銅または銅合金の導電率と鋳造リングの導電率との関係を調べた。
導電率の異なる各種の純銅又は銅合金を用いて検討した結果、鋳造リングの導電率（％ＩＡＣＳ）は、鋳造されて得られるものが純銅であるのかあるいは銅合金であるのかに応じて、下記（ＩＩ−１）式又は下記（ＩＩ−２）式の範囲に設定することが好ましいことが明らかとなった。この関係を図４に示す。
０．２５×ａ１＋１５≦ｂ＜０．２５×ａ１＋３５（ＩＩ−１）
ａ１：鋳造される銅又は銅合金の導電率（％ＩＡＣＳ）
ｂ：鋳造リングの導電率（％ＩＡＣＳ）
０．２５×ａ２＋１５≦ｂ＜０．２５×ａ２＋３５（ＩＩ−２）
ａ２：鋳造される銅合金の導電率（％ＩＡＣＳ）
ｂ：鋳造リングの導電率（％ＩＡＣＳ）
すなわち本発明の好ましい実施態様では、特定の導電率の銅合金製鋳造リングを使用することで注湯直後のエアーギャップの生成を極めて効果的に抑制することができる。そのため凝固初期のエアーギャップによる熱伝達の阻害が緩和され安定した冷却をすることができ、その結果脆弱な箇所のない性質の均一な安定した凝固シェルを形成することができる。エアーギャップを抑制し、さらに一定値以上の導電率の鋳造リングで冷却することで十分な冷却速度を得ることができ、シュリンケージの発生も防ぐことができる。また、過冷却が大きくなることで核生成頻度が高くなり、鋳塊表面近傍の鋳塊組織を微細化することができる。これらの効果により鋳塊の表面品質を向上させることができ、鋳塊表面の割れを抑制することができる。さらに、鋳塊品質の改善によって荒引線の表面欠陥を抑制することができ、荒引線の高品質化とともに歩留向上を実現することができる。
リング表面に塗布する離型材の量によっても鋳塊と鋳造リング間の熱伝達を変えることができるが、細かな制御が難しく安定した操業には不向きであり、鋳造リングの導電率でコントロールする方が簡単かつ安定した鋳造が可能である。

上記（ＩＩ−１）式又は（ＩＩ−２）式において、上記下限値以上であることにより、冷却効率を十分に確保することができ鋳塊内部及び表面品質を良好にすることができ好ましい。上記上限値以下であることにより、鋳塊表面の品質を良好に維持することができ好ましい。なお、本発明において導電率は特に断らない限り実施例で採用した測定方法により測定した値を言う。
特に熱伝導が悪い導電率の低い合金を製造する場合は冷却条件が品質に大きく影響を及ぼすため本発明方法による効果は顕著である。

（合金）
上記のような点を考慮すると、鋳造リングを構成する合金材料としては、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金、りん青銅、コルソン合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金などの銅合金が好ましい。それぞれの銅合金について代表的な成分組成の好ましいものを下記に記載する。
・Ｃｕ−Ｃｒ（−Ｚｒ−Ａｌ）合金
Ｃｒ０．２質量％〜２．０質量％（好ましくは０．３質量％〜１．５質量％、より好ましくは０．５質量％〜１．５質量％）
Ｚｒ０質量％〜０．５質量％（好ましくは０．０８質量％〜０．３０質量％）
Ａｌ０質量％〜３．０質量％（好ましくは０．３質量％〜２．０質量％）
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｂｅ合金
Ｂｅ０．３質量％〜３．０質量％（好ましくは０．５質量％〜２．０質量％）
Ｃｏ０．１質量％〜１．０質量％（好ましくは０．２質量％〜０．６質量％）
残部銅及び不可避不純物
・りん青銅
Ｓｎ１質量％〜８質量％（好ましくは１質量％〜６質量％）
Ｐ０．０３質量％〜０．４質量％（好ましくは０．０３質量％〜０．１質量％）
残部銅及び不可避不純物
・コルソン合金
Ｎｉ１質量％〜５質量％（好ましくは１．１質量％〜５質量％）
Ｓｉ０．２質量％〜１．３質量％（好ましくは０．３質量％〜１．３質量％）
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｚｎ合金
Ｚｎ１０質量％〜５０質量％（好ましくは２０質量％〜４５質量％）
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金
Ｎｉ０．１質量％〜５質量％（好ましくは１質量％〜２質量％）
Ｓｎ０．１質量％〜１質量％（好ましくは０．３質量％〜０．５質量％）
残部銅及び不可避不純物

［鋳造される純銅系材料］
上記のようなベルト＆ホイール法における特性及びその鋳造時の現象を考慮し、本発明の鋳造リングを適用した鋳造方法においては、下記のような純銅、例えばタフピッチ銅若しくは無酸素銅を鋳造することが好ましい。
・銀含有タフピッチ銅若しくは無酸素銅
Ａｇ０．０３〜０．２０質量％
・スズ含有タフピッチ銅若しくは無酸素銅
Ｓｎ０．０５〜０．７０質量％

［鋳造される銅合金］
上記のようなベルト＆ホイール法における特性及びその鋳造時の現象を考慮し、本発明の鋳造リングを適用した鋳造方法においては、下記のような組成の銅合金を鋳造することが特に効果的であり好ましい。
・Ｃｕ−Ｓｎ合金
Ｓｎ０．２質量％〜８質量％
残部銅及び不可避不純物
・コルソン合金
Ｎｉ１．０質量％〜５．０質量％
Ｓｉ０．２質量％〜１．３質量％
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｃｒ合金
Ｃｒ０．１質量％〜１．５質量％
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金
Ｃｒ０．１質量％〜１．５質量％
Ｚｒ０．０１質量％〜０．５質量％
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｃｒ−Ｓｎ合金
Ｃｒ０．１質量％〜１．５質量％
Ｓｎ０．０１質量％〜０．５質量％
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｚｒ合金
Ｚｒ０．０１質量％〜２．０質量％
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ合金
Ｆｅ０．１質量％〜１．５質量％
Ｐ０．０１質量％〜０．５質量％
残部銅及び不可避不純物
・Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金
Ｎｉ０．２質量％〜２．５質量％
Ｓｎ０．０１質量％〜１．０質量％
残部銅及び不可避不純物

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、たとえばサンプルおよびその作製条件などは具体的一例にすぎず、本発明はこれに制限されるものではない。なお以下の説明中、特に断らない限り組成を示す％は質量％を示す。
［実施例１］
表１〜９に示すように、各１５〜８０％ＩＡＣＳの導電率を有する鋳塊断面積３２２０ｍｍ^２の鋳造リングを使用した。この鋳造リングを構成する合金材の成分組成は以下の実施例・比較例と併せ最後にまとめて記載する。鋳造速度２０ｔｏｎ／時でΦ８ｍｍの０．０３％Ａｇ含有のタフピッチ銅（ＴＰＣ）（表１参照）、０．１５％Ｓｎ含有のタフピッチ銅（表２参照）、０．３％Ｓｎ含有のタフピッチ銅（表３参照）、０．７％Ｓｎ含有のタフピッチ銅（表４参照）、Ｃｕ−０．３％Ｃｒ−０．３％Ｓｎ（表５参照）、Ｃｕ−０．５％Ｃｒ合金（表６参照）、Ｃｕ−１．５％Ｎｉ−１．０％Ｓｎ（表７参照）、Ｃｕ−２．５％Ｎｉ−０．６％Ｓｉコルソン合金（表８参照）およびＣｕ−１．０％Ｆｅ−０．３％Ｐ（表９参照）の銅又は銅合金荒引線をＳＣＲ法で製造し、Φ０．１ｍｍまで伸線を行った。表１〜９に、荒引線製造時の渦流探傷器の検出結果と鋳塊縦断面を観察した時のポロシティ量、荒引線皮ムキしての伸線した時の断線の有無により製品の良否判定を行った結果を示す。

［導電率の測定］
鋳造リングの導電率はＧＥインスペクション・テクノロジーズ社製のＡｕｔｏＳｉｇｍａ３０００（商品名）を使用して鋳造リングの研磨面を測定した。

表１〜９に示す渦流探傷器の検出結果については、上記式（Ｉ）を満たす微小な欠陥を「ｓ」、式（Ｉ）を満たさない大きな欠陥を「ｌ」とし、１ｔｏｎ当りで検出されたそれぞれの個数をカウントした。また、検出・測定された表面欠陥のうち最も深いもの（最大欠陥深さ）を表面欠陥深さｄ（ｍｍ）とした。
センターポロシティは鋳塊を長さ１ｍ採取して中央部縦断面を観察し、幅０．５ｍｍ以上のポロシティの延べ長さを測定した。また、皮ムキ量と断線判定は、Φ８ｍｍ荒引線５０００ｋｇを表示のように片側０〜０．２ｍｍ厚さで皮ムキをしてΦ０．１ｍｍまで伸線した時、断線したものを「×（不可）」、断線しなかったものを「○（可）」と評価した。
表１〜９の最右欄の「評価」において、片側の皮ムキが０ｍｍのときに断線しなかったものを「◎（優）」、片側の皮ムキが０ｍｍのときに断線し、片側の皮ムキが０．１ｍｍのときに断線しなかったものを「○（良）」、片側の皮ムキが０．１ｍｍのときに断線し、片側の皮ムキが０．２ｍｍのときに断線しなかったものを「△（可）」、片側の皮ムキが０．２ｍｍのときに断線したものを「×（不可）」と評価した。

表１０に各銅又は銅合金の導電率と下記式（ＩＩ）で定める鋳型導電率の下限値と上限値を示す。ここで鋳造される銅又は銅合金の導電率とは固溶状態の導電率を指す。この式（ＩＩ）は前記式（ＩＩ−１）と式（ＩＩ−２）を併せて示したものであり、これらと同義である。
０．２５×ａ＋１５≦ｂ＜０．２５×ａ＋３５（ＩＩ）
ａ：鋳造される銅又は銅合金の導電率（％ＩＡＣＳ）
ｂ：鋳造リングの導電率（％ＩＡＣＳ）
いずれの合金も式（ＩＩ）（つまり式（ＩＩ−１）と式（ＩＩ−２））の条件を満たす鋳造リングを使ったとき最大欠陥深さが式（Ｉ）を満たし、探傷結果、断線判定ともに優れた結果となった。また、導電率が下限未満の鋳造リングを使った場合は冷却能力が不十分であったため鋳塊中心部への溶湯供給が足りず、これが大きなシュリンケージとなって断線不良の原因となった。導電率が上限を越えない鋳造リングでは、前述のように鋳塊表面に微細割れが発生し表面品質が悪化することが防がれるため好ましいことが分かる。また、式（ＩＩ）を満たさない領域に関して、鋳造合金の導電率が６０％ＩＡＣＳより高い合金は、鋳造リングの導電率が極端に低すぎることがなければ、皮ムキによって断線を免れることができたが、６０％ＩＡＣＳ以下の合金は片側０．２ｍｍの皮ムキでも断線しており、本発明は鋳造合金導電率が６０％ＩＡＣＳ以下の合金に対して特に有効であることが分かる。

［実施例−２］
鋳造速度を変化させたときの実施例である。
Ｃｕ−２．５％Ｎｉ−０．６％Ｓｉのコルソン合金を鋳塊断面積３２２０ｍｍ^２で、表１１に示す導電率を有する各種の鋳造リング（鋳型）を使用し、鋳造速度を変更し、それ以外は実施例１と同様に鋳造した。
８０％ＩＡＣＳの鋳造リングで通常の鋳造速度Ｖ_０（２００ｍｍ／秒）を基準とし、実施した鋳造速度Ｖにより、相対速度である鋳造速度Ｖｒを評価した。Ｖｒ＝Ｖ／Ｖ_０である。
鋳造速度が冷却速度に対して速すぎると鋳塊温度が高くなりすぎて鋳塊強度が低下して割れが生じたり、鋳塊中心部に大きなシュリンケージが残存したりして断線の原因となる。そこで、実施結果の良否判定はΦ８ｍｍの荒引線５０００ｋｇを片側０．１ｍｍ皮ムキして伸線した時に断線しなかったものを「○（可）」、断線したものを「×（不可）」と評価した。
結果を表１１に示した。

本発明で規定する範囲の導電率を有する鋳造リングでは、エアーギャップの生成を抑制できることで、凝固初期段階では高導電率の鋳造リングよりもむしろ強力に冷却することができ、さらに鉄製鋳造リングより導電率が高いため、全体の冷却能力を高導電率リングより高くすることができた。各種導電率の鋳造リングを使った実験で式（ＩＩ）（つまり式（ＩＩ−１）と式（ＩＩ−２））を満たす領域で現状より最大１．２倍鋳造速度を上げることができた。

［実施例３］
各種の銅又は銅合金を導電率の異なる鋳造リングを使用して実施例１と同様に鋳造、圧延、伸線を行なった。鋳塊の結晶粒径（μｍ）を鋳塊表面から２ｍｍの場所の結晶粒の成長方向と垂直方向に交線法で測定した。また、実施例１と同様に評価を行った。なお、鋳造リングの式（ＩＩ）（つまり式（ＩＩ−１）と式（ＩＩ−２））の上限値は６０％ＩＡＣＳ、下限値は１６％ＩＡＣＳである。
得られた結果を表１２に示した。

導電率が高すぎる比較例に比べて、本発明で規定する範囲の導電率の鋳造リングを使用することで、鋳型近傍の過冷却が大きくなって核生成頻度が高くなり、鋳塊表面近傍の鋳塊組織が微細化し鋳塊表面品質を向上させることができるのが明らかになった。その結果、表面欠陥を軽減することができ、より少ない皮ムキ量でも断線することなく伸線することができた。

使用した各導電率の鋳造リングの成分を表１３に示す。

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２０１１年１月１１日に日本国で特許出願された特願２０１１−００３４５２に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

１シャフト炉
２樋
３タンディッシュ
４スパウト
５溶湯
６ベルト
７ホイール
８ベルト＆ホイール鋳造機
９鋳塊
１０連続圧延機
１１荒引線材
１２伸線圧延機
１３伸線材
１４パレット
２１ホイール
２２ベルト
２３鋳造リング
２４駆動ロール
２５注湯ノズル
２６溶湯
２７鋳塊

Claims

ベルト＆ホイール法で製造する銅又は銅合金荒引線の表面欠陥の深さｄ（ｍｍ）が下記の式（Ｉ）を満たし、固溶状態の導電率が６０％ＩＡＣＳ以下の銅合金のベルト＆ホイール法での鋳造において、鋳造リングとして、鋳造される銅合金の導電率ａ２（％ＩＡＣＳ）に対し下記の式（ＩＩ−２）を満足する導電率ｂ（％ＩＡＣＳ）を有する材料を使用する銅又は銅合金の連続鋳造方法。
ｄ≦ｒ×０．１（Ｉ）
ｄ：荒引線表面欠陥の深さ（ｍｍ）
ｒ：荒引線の半径（ｍｍ）
０．２５×ａ２＋１５≦ｂ＜０．２５×ａ２＋３５（ＩＩ−２）
ａ２：鋳造される銅合金の導電率（％ＩＡＣＳ）
ｂ：鋳造リングの導電率（％ＩＡＣＳ）
前記ベルト＆ホイール法が、タンディッシュ内の溶湯を注湯ノズルから、ターンロールにより回動するベルトとホイールにより構成されたベルト＆ホイール鋳造機内に注入し、冷却凝固させて鋳塊とし、該鋳塊を前記鋳型から連続的に引き出す鋳造方法であり、前記ホイールを構成する鋳造リングとして、鋳造される銅合金に対して前記の式（ＩＩ−２）の関係の導電率を有する鋳造リングを用いることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。