JPH01224141A - Method and apparatus for continuous casting - Google Patents

Method and apparatus for continuous casting

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JPH01224141A
JPH01224141A JP4876888A JP4876888A JPH01224141A JP H01224141 A JPH01224141 A JP H01224141A JP 4876888 A JP4876888 A JP 4876888A JP 4876888 A JP4876888 A JP 4876888A JP H01224141 A JPH01224141 A JP H01224141A
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JP
Japan
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vessel
molten metal
mold
copper
molten
Prior art date
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Application number
JP4876888A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Kato
正憲 加藤
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mining Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Mining Co Ltd filed Critical Nippon Mining Co Ltd
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Publication of JPH01224141A publication Critical patent/JPH01224141A/en
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  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain long metal product having single crystal structure by continuously casting molten metal by passing through a mold projecting in the molten metal in a first vessel at one end thereof and cooling at the other end after refining by sucking the molten metal stored in the first vessel into a second vessel. CONSTITUTION:Pure copper rod is inserted into the graphite-mold 3 fitted to the bottom part of the graphite-made first vessel 1 under partially projecting state so that the one end of copper rod exists to a little inside from molten metal supplying side. In a cooling construction body 12 setting to opposite side to the molten metal supplying side, cooling water is flowed, and the solidified position of the pure copper is set to the molten metal supplying side in the mold. The high pure electrolytic copper M is melted in the vessel 1, and the molten copper is introduced by reducing the pressure in the alumina-made second vessel 2 to introduce the molten copper, and after that, by changing a valve 10, insert gas is blown and operation, which the molten copper is returned back into the first vessel 1, is repeated at the prescribed times. N2 gas is introduced into a mold 3 from a passage 15 and injected into the molten metal. The solidified rod R is pulsatively drawn with pinch rolls 17.

Description

【発明の詳細な説明】 星1−J1月引立■ 本発明は、高純度の、銅、銀、アルミニウムその他の金
属の連続鋳造方法及び装置に関するものである0本発明
は特に、超電導用線材、箔材、管材等や音響及び画像用
線材、箔材等更には半導体デバイス材料の製造に有用で
ある0本発明は、−方向凝固或は単結晶材料の連続的製
造を可能ならしめる。
Detailed Description of the Invention Star 1 - J January Feature ■ The present invention relates to a method and apparatus for continuous casting of high purity copper, silver, aluminum and other metals. , foil materials, tubing materials, etc., audio and imaging wires, foil materials, etc., and also in the production of semiconductor device materials.The present invention enables -directional solidification or continuous production of single-crystal materials.

U鵠と1量 近年、高度先端技術の急激な進展に伴い、用いられる金
属材料への要求は益々厳しいものとなっている。例えば
、コンパクトディスクやレーザディスクのような光を使
用してデジタル方式で記録及び再生を行なうオーディオ
及びビジュアル設備機器の普及に伴ない設備コンポーネ
ントを結ぶ伝送ケーブルやコンポーネント内部の信号伝
送回路用材料として、介在物の極めて少ない、内部欠陥
を極力排除した、しかも結晶粒の大きな材料が強く要望
されている。これは、不純物、内部欠陥及び粒界が音及
び画像信号の伝送に障害となり、雑音や歪を付与して音
質や画質を劣化させることが判明したためである。こう
した要望に答えて、6N (99,9999%)以上の
純度の銅線材が実用化されている。また、プリント基板
用又はTAB用の銅箔としては、電流の流れる方向に対
して介在物や粒界の少ないことが電気信号の伝送効率を
向上するのに良いことも判明している。超電導線材は、
超電導材料を銅管内に充填し、それを伸延し、伸延した
鋼管を100本程束ねそしてそれらを銅色被材で取り巻
くことにより製造されているが、高純度の銅線や銅箔や
鋼管が必要とされている。
In recent years, with the rapid development of advanced cutting-edge technology, the requirements for the metal materials used have become increasingly strict. For example, with the spread of audio and visual equipment such as compact discs and laser discs that use light to perform digital recording and playback, materials for transmission cables that connect equipment components and signal transmission circuits inside the components are used. There is a strong demand for materials that have extremely few inclusions, eliminate internal defects as much as possible, and have large crystal grains. This is because it has been found that impurities, internal defects, and grain boundaries impede the transmission of sound and image signals, impart noise and distortion, and deteriorate sound and image quality. In response to these demands, copper wire materials with a purity of 6N (99,9999%) or higher have been put into practical use. It has also been found that for copper foils for printed circuit boards or TABs, having fewer inclusions and grain boundaries in the direction of current flow is good for improving electrical signal transmission efficiency. Superconducting wire is
It is manufactured by filling a copper tube with superconducting material, elongating it, bundling about 100 elongated steel tubes, and surrounding them with a copper-colored coating. is needed.

金属材料を効率的に生産する方法の一つは連続鋳造であ
るが、従来からの方式ではこうした高品質金属材料を得
ることはなかなか困難である。。
Continuous casting is one method for efficiently producing metal materials, but it is difficult to obtain such high-quality metal materials using conventional methods. .

の   ど。  、 金属の連続鋳造においては、従来法によれば樹枝上組織
が同方向に成長して得られる柱状晶が鋳型側壁より鋳物
中央方向に成長し、中央部に等軸晶が成長する場合が多
い、鋳物の中心部に巣や不純物の偏析等の内部欠陥が生
じ易い、このため塑性加工時に柱状晶成長方向に圧縮さ
れた場合に粒界割れを生じ易い。
Throat. In continuous casting of metals, according to the conventional method, the dendritic structure grows in the same direction, resulting in columnar crystals growing from the side walls of the mold toward the center of the casting, and equiaxed crystals often grow in the center. Internal defects such as cavities and segregation of impurities are likely to occur in the center of the casting, and therefore grain boundary cracks are likely to occur when compressed in the direction of columnar crystal growth during plastic working.

こうした欠点を解決する方法の一つとして、特公昭55
−46265号は、鋳型を加熱し鋳型出口部で凝固を行
なわせる方式を提唱した。これは鋳造組織の改善に効果
的であったが、凝固殻の形成が鋳型出口近くで起こるた
めブレークアウトを起こし易く、操業上の危険があると
いう重大な欠点を呈した。また鋳型自体を加熱するため
ヒータを鋳型内に内蔵させるものであり、構造的に好ま
しいものでなかった。
One of the ways to solve these shortcomings is to
No. 46265 proposed a method in which the mold is heated and solidification is performed at the exit of the mold. Although this method was effective in improving the casting structure, it had the serious drawback that breakout was likely to occur because the formation of a solidified shell occurred near the mold outlet, creating operational hazards. Furthermore, a heater is built into the mold to heat the mold itself, which is not structurally preferable.

一方で、高純度化が計れる真空溶解法が注目を浴びてい
る。しかし、これまで真空溶解法はバッチ式のため、溶
解後、インゴットに鋳造せざるをえず、鋳造、圧延等の
後主程で汚染を生じ高純度化に不適とされていた。こう
した中で、非酸化性雰囲気下で銅合金素材の溶解と鋳造
を連続的に行なうことが出来、しかも長尺の鋳造材を得
ることの出来る連続鋳造炉が、特開昭62−15125
3号に開示された。この連続鋳造炉は、真空チャンバー
内にその内部を各排気手段と通気手段とに接続する第1
の室と第2の室とに区画する仕切りを設置し、第1の室
には溶解炉を設置しそして第2の室には鋳造炉を設置し
、一端を鋳造炉に接続し他端を第2室外部に開放したノ
ズルを設けそして上記溶解炉内の溶湯を上記仕切りを通
って上記鋳造炉に送る移動機構を設置したものである。
On the other hand, the vacuum melting method, which can achieve high purity, is attracting attention. However, since the vacuum melting method has been a batch method, it has been necessary to cast the material into an ingot after melting, which has caused contamination during the main steps such as casting and rolling, making it unsuitable for achieving high purity. Under these circumstances, a continuous casting furnace capable of continuously melting and casting copper alloy materials in a non-oxidizing atmosphere and producing long casting materials was developed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-15125.
It was disclosed in No. 3. This continuous casting furnace includes a first tube in a vacuum chamber whose interior is connected to respective exhaust means and ventilation means.
A partition is installed to divide the chamber into a chamber and a second chamber, a melting furnace is installed in the first chamber, and a casting furnace is installed in the second chamber, one end of which is connected to the casting furnace and the other end of which is connected to the casting furnace. A nozzle open to the outside of the second chamber is provided, and a moving mechanism is installed to send the molten metal in the melting furnace to the casting furnace through the partition.

鋳造材はノズル外端からピンチローラによって上方に引
き上げられる。
The casting material is pulled upward from the outer end of the nozzle by pinch rollers.

しかしながら、この設備では、必ずしも所期の充分の精
製効果は得られず、前述したような今後の高品質金属材
料に充分には対応出来ない、S、0、H等のガス成分を
充分には除去しえない場合もあり、ピンホールや介在物
を排除出来ない。
However, this equipment does not necessarily provide the desired sufficient purification effect, and cannot sufficiently remove gas components such as S, 0, and H, which cannot be used for future high-quality metal materials as mentioned above. In some cases, pinholes and inclusions cannot be removed.

が ゛しよ と る 機器内電線等前述した用途向は材料を製造する際に要求
される材質の要件である、 1、高純度であること、 2、異物、ピンホール等の内部欠陥が極めて少ないこと
、 3、長尺物で均一な品質を持つもので、偏析の少ないこ
と、 4、一方向凝固組織、所望に応じて単結晶組織であるこ
と を満たす製品をブレークアウト等の危険なく安全に製造
することの出来る連続鋳造方法が要望されている。特に
、S、0、H等のガス成分を徹底排除し得る連続鋳造法
が待望されている。
For the above-mentioned applications such as electric wires inside equipment, the material must have the following requirements: 1. It must be of high purity; 2. It must be extremely free from internal defects such as foreign objects and pinholes. 3. It is a long product with uniform quality and has little segregation. 4. It has a unidirectionally solidified structure and, if desired, a single crystal structure, making it safe without the risk of breakout. There is a need for a continuous casting method that can produce In particular, a continuous casting method that can completely eliminate gas components such as S, 0, and H is eagerly awaited.

l豆塁盟1 本発明者等は、検討の結果、真空吸上げ乃至は循環方式
による脱ガス方式の採用が高純度材料の脱ガスには殊の
他好適であり、これと一端を溶融金属中に突出し他端を
冷却構造体に接した構造の鋳型による鋳造方式と組合わ
せることにより上記要件を満たす連続鋳造が実現し得る
との知見を得た。これにより、S%0%H等のガス成分
を徹底排除することが出来、それによりピンホールや介
在物を極力低減出来ると同時に、一方向凝固組織、所望
に応じて単結晶組織である鋳造物を製造することが出来
る。
As a result of study, the present inventors found that a degassing method using vacuum suction or a circulation method is particularly suitable for degassing high-purity materials. It has been found that continuous casting that satisfies the above requirements can be realized by combining a casting method using a mold with a structure that protrudes inward and has the other end in contact with the cooling structure. This makes it possible to thoroughly eliminate gas components such as S%0%H, thereby reducing pinholes and inclusions as much as possible. can be manufactured.

この知見に基すいて、本発明は、l)第1ベッセルに溜
められた溶融金属を、第2ベッセル内に吸引して精製し
た後、一端を該第1ベッセル内の溶融金属洛中に突出し
且つ他端を冷却した鋳型を通して連続鋳造することを特
徴とする連続鋳造方法及び2)雰囲気制御可能な、溶融
金属を溜める第1ベッセルと、該第1ベッセル内の溶融
金属中に浸漬される導通管を具備する第2ベッセルと、
該第2ベッセルを減圧及び加圧する手段と、一端を該第
1ベッセル内の溶融金属浴中に突出し且つ他端を冷却構
造体に接する鋳型とを具備する連続鋳造装置を提供する
Based on this knowledge, the present invention provides: l) After suctioning and refining the molten metal stored in the first vessel into the second vessel, one end is protruded into the molten metal in the first vessel, and A continuous casting method characterized in that continuous casting is carried out through a mold whose other end is cooled; and 2) a first vessel for storing molten metal whose atmosphere can be controlled; and a conduit tube immersed in the molten metal in the first vessel. a second vessel comprising;
A continuous casting apparatus is provided, comprising means for depressurizing and pressurizing the second vessel, and a mold having one end protruding into a molten metal bath in the first vessel and the other end contacting a cooling structure.

好ましい態様において、 1)第1ベッセルは、N2、Ar等の不活性ガス及びC
o、H□等の還元性ガスにより雰囲気制御される。
In a preferred embodiment, 1) the first vessel contains an inert gas such as N2, Ar, etc.
The atmosphere is controlled by reducing gases such as O and H□.

2)第2ベッセルにおいて原料純度と目標品質に応じて
減圧及び加圧が繰り返される。
2) Depressurization and pressurization are repeated in the second vessel depending on raw material purity and target quality.

3)導通管が吸上げと降下を兼ねる単管方式である。3) It is a single pipe system in which the conduction pipe serves both as suction and descent.

4)導通管が吸上げと降下を別々に行なう循環式複管方
式である。
4) It is a circulating double-pipe system in which the conducting pipe performs suction and descent separately.

5)第1ベッセルに於て吸上げ管と降下管との間に隔壁
が設けられる。
5) A partition is provided between the suction pipe and the downcomer pipe in the first vessel.

6)導通管にN雪、Ar等の不活性ガス及びC01H2
等の還元性ガス吹き込みが為される。
6) N snow, inert gas such as Ar, and C01H2 in the conduction pipe.
A reducing gas such as the following is injected.

7)第1ベッセル溶融金属中にN3、Ar等の不活性ガ
ス及びC01H2等の還元性ガス吹き込みが為される。
7) Inert gas such as N3 and Ar and reducing gas such as C01H2 are blown into the molten metal of the first vessel.

8)鋳型にN3、Ar等の不活性ガス若しくはC0やH
8等の還元性ガス吹き込みが為される。
8) Fill the mold with an inert gas such as N3, Ar, or C0 or H.
A reducing gas such as No. 8 is injected.

9)第2ベッセルに酸素吹きが行なわれる。9) Oxygen is blown into the second vessel.

10)鋳型から鋳造物が水平若しくは下方に引き出され
る。
10) The casting is pulled out horizontally or downwardly from the mold.

l豆立且止煎且旦 本発明を高純度鋼の連続鋳造と関連して説明するが、本
発明は、銀、アルミニウムその他の非鉄金属に適用しう
ることは明らかである、。
Although the present invention will be described in connection with the continuous casting of high purity steel, it will be appreciated that the invention may be applied to silver, aluminum and other non-ferrous metals.

通常的な銅電解精製では、純度98〜99%前後にまで
精製した粗銅を鋳造して陽擾となしそして圧延銅板等か
ら作製した種板を用いて、銅濃度40〜50g/lそし
て遊離硫酸濃度90〜220 g/lの電解液中にて液
温50〜70℃及び陰極電流密度1〜3 a/dm2の
条件下で電解を行なうことにより電気鋼を製造している
。得られる電気鋼は、4N (99,99%)程度の純
度であり、lOppmに至るO、S、 Ag、 Fe等
の不純物を含有している。
In normal copper electrolytic refining, blister copper refined to around 98 to 99% purity is cast and used as a positive slurry, and a seed plate made from a rolled copper plate is used to reach a copper concentration of 40 to 50 g/l and free sulfuric acid. Electrical steel is produced by electrolyzing in an electrolytic solution having a concentration of 90 to 220 g/l under conditions of a liquid temperature of 50 to 70°C and a cathode current density of 1 to 3 a/dm2. The resulting electrical steel has a purity of about 4N (99.99%) and contains impurities such as O, S, Ag, and Fe up to 10ppm.

更に高純度の銅を製造する一つの方法は、再電解である
。一般に、上記電気鋼を陽極として隔膜方式で再電解が
実施される。再電解における遊離硫酸濃度は90〜22
0g/lそして銅濃度は30〜50 g/lと通常の電
解と変わるところはない、電解液中の遊離硫酸濃度が9
0g/lより低いと、電着銅の表面の緻密性及び平滑性
が不良となって不純物を巻き込み易い、他方、遊離硫酸
濃度が220g/lを越えると、硫酸銅の溶解度が減少
して生産性を低下する。好ましい遊離硫酸濃度は90〜
150g/lである。
One method to produce even higher purity copper is re-electrolysis. Generally, re-electrolysis is carried out using a diaphragm method using the above electric steel as an anode. Free sulfuric acid concentration in re-electrolysis is 90-22
0 g/l and the copper concentration is 30 to 50 g/l, which is no different from normal electrolysis, and the free sulfuric acid concentration in the electrolyte is 9
If the free sulfuric acid concentration is lower than 0 g/l, the surface density and smoothness of the electrodeposited copper will be poor and impurities will be easily drawn in. On the other hand, if the free sulfuric acid concentration exceeds 220 g/l, the solubility of copper sulfate will decrease and production will be affected. decrease in sex. The preferred free sulfuric acid concentration is 90~
It is 150g/l.

電解液中の銅濃度は低い方が電着銅の表面の緻密性及び
平滑性の点で良いが、反面生産性を低下するので、これ
らを考慮して、30〜50 g/l、好ましくは40g
/1前後とされる。
The lower the copper concentration in the electrolytic solution, the better the density and smoothness of the surface of the electrodeposited copper, but on the other hand, the productivity will be reduced. 40g
It is said to be around /1.

再電解条件としては、30〜50℃の電解温度及び50
〜150A/がの陰極電流密度が一般に採用される。電
解温度は低めの方が電着銅表面の緻密性及び平滑性を良
好とするので、液温は50℃を上限とするのがよい、5
0℃を越えると、デンドライト状結晶も生成し易い、温
度が30℃未満では硫酸塩の溶解度が減少し、好適な電
解操業が行ない得ない、好ましい液温は35〜45℃、
特には40℃前後である。 Ag汚染防止上温度の管理
は重要である。陰極電流密度は、電着銅表面の緻密性及
び平滑性不良による不純物の巻込みと生産性を考慮して
50〜150A/m”好ましくは90〜150A/m”
で実施するのがよい。
The re-electrolysis conditions include an electrolysis temperature of 30 to 50°C and a temperature of 50°C.
Cathode current densities of ˜150 A/m are generally employed. A lower electrolysis temperature improves the density and smoothness of the electrodeposited copper surface, so the upper limit of the solution temperature is 50°C.
If the temperature exceeds 0°C, dendrite-like crystals are likely to form. If the temperature is lower than 30°C, the solubility of sulfate decreases and suitable electrolytic operation cannot be performed. The preferred liquid temperature is 35 to 45°C.
In particular, it is around 40°C. Temperature control is important to prevent Ag contamination. The cathode current density is 50 to 150 A/m, preferably 90 to 150 A/m, in consideration of the inclusion of impurities due to poor density and smoothness of the electrodeposited copper surface and productivity.
It is best to carry out the

隔膜は、電気鋼が溶解する際に発生する銅粉及び亜酸化
銅粉や不純物が電着銅に混入するのを防止するために設
けられる。隔膜は、イオン交換膜、炉布、セラミクス等
から成り、炉布の場合枠に張り渡したボックス状として
も良いし、袋状としても良い、デビロン、テフロン、テ
トロン等の耐酸性化繊か布の使用が好ましい。
The diaphragm is provided to prevent copper powder, cuprous oxide powder, and impurities generated when the electrical steel is melted from being mixed into the electrodeposited copper. The diaphragm is made of an ion exchange membrane, furnace cloth, ceramics, etc. In the case of furnace cloth, it may be in the form of a box stretched over a frame, or it may be in the form of a bag, or made of acid-resistant synthetic fibers such as Deviron, Teflon, Tetron, etc. Use is preferred.

電解液中にはニカワが電気銅トン当たり5〜20g添加
される。ニカワの添加により電着銅の表面は緻密となり
、不純物の巻き込みが有効に防止される。ニカワは硫黄
を含まないので、しかも添加量は少量に抑えであるので
、硫黄等の汚染の心配はない、ニカワ量が多すぎるとか
えってしわが生じたり、表面性状が悪化する。ニカワの
添加は不純物品位低減の安定化に大きく寄与する。
5 to 20 g of glue is added to the electrolytic solution per ton of electrolytic copper. The addition of glue makes the surface of electrodeposited copper dense and effectively prevents the inclusion of impurities. Since glue does not contain sulfur, and the amount added is kept to a small amount, there is no need to worry about contamination with sulfur, etc. If the amount of glue is too large, it may cause wrinkles or deteriorate the surface quality. Addition of glue greatly contributes to stabilizing the reduction of impurity quality.

電解操業は、電解槽において電気鋼としての陽極とボッ
クス型の隔膜内に配した陰極を対面状態で配置して実施
される。陰極としては、チタン板、ステンレス板、高純
度銅板が使用される。電解液は、電解槽から抜き出され
、循環槽に送られ、成分調整後、濾過器を通して隔膜内
に戻される。ニカワの補給も隔膜内に為される。隔膜内
に直接電解液の給液とニカワの補給を行なうことは、 1、電着面が常時清浄な電解液に曝され、不純物の巻き
込み防止効果が大きいこと、 2、ニカワが電着面によく作用し、ニカワ添加量が少な
くしうること、 3、電解液循環量を減少しうること の点で高純度化にきわめて有益である。
Electrolysis operation is carried out in an electrolytic cell by arranging an anode made of electrical steel and a cathode disposed within a box-shaped diaphragm in a facing state. A titanium plate, a stainless steel plate, or a high-purity copper plate is used as the cathode. The electrolytic solution is extracted from the electrolytic cell, sent to a circulation tank, and after its components are adjusted, it is returned to the diaphragm through a filter. Glue replenishment is also done within the diaphragm. Supplying electrolyte and replenishing glue directly into the diaphragm has the following advantages: 1. The electrodeposited surface is constantly exposed to clean electrolyte, which has a great effect on preventing impurities from being drawn in. 2. Glue does not touch the electrodeposited surface. It is extremely useful for achieving high purity because it works well, the amount of glue added can be reduced, and 3. the amount of electrolyte circulation can be reduced.

生成電気銅は、緻密な表面性状を有し、Ag及びSとも
4.0ppm以下であり、モしてFeは0.05 pp
m水準である、5N (99,999%)品位のもので
ある。
The produced electrolytic copper has a dense surface texture, with Ag and S content of 4.0 ppm or less, and Fe content of 0.05 ppm.
It is of 5N (99,999%) quality, which is the m level.

以上が本発明の原料となり得る高純度銅の一例である。The above is an example of high purity copper that can be used as a raw material for the present invention.

もちろん、上記以外の方法で製造された高純度銅(例え
ば、6N (99,9999%)品位のもの)も本発明
で使用し得る。
Of course, high-purity copper (for example, 6N (99,9999%) grade) produced by methods other than those described above may also be used in the present invention.

こうして得られた高純度銅は、第1〜5図に示す連続鋳
造装置に溶解状態で搬入される。第1図を参照すると、
装置は基本的に、第1ベッセル1と、第2ベッセル2と
、鋳型3とから構成される。溶融金属Mは、第1ベッセ
ル1内に保持される。第1ベッセルlの周囲には、必要
ならヒータ7が設置される。第1ベッセルl直上に設置
される第2ベッセル2は、第1ベッセル1内に保持され
る溶融金属中に浸漬される導通管4を具備している。第
2ベッセル2の周囲にも、必要ならヒータ8が設置され
る。第2ベッセル2の上端は、弁1oを介して第2ベッ
セル内上部を排気するための真空系とそこを加圧するた
めの不活性がス系に切替え自在に接続される。ここでは
、導通管4は、溶融金属の吸上げと降下を兼ねる単管方
式であり、原料純度と目標品質に応じて弁10の操作に
より第2ベッセルの減圧及び加圧を繰り返すことにより
、溶融金属の精製がもたらされる0例えば、5〜30回
減圧と加圧が繰り返される。
The high-purity copper thus obtained is transported in a molten state to a continuous casting apparatus shown in FIGS. 1 to 5. Referring to Figure 1,
The apparatus basically consists of a first vessel 1, a second vessel 2 and a mold 3. Molten metal M is held within the first vessel 1. A heater 7 is installed around the first vessel l if necessary. The second vessel 2 installed directly above the first vessel l includes a conductive pipe 4 immersed in the molten metal held within the first vessel 1. A heater 8 is also installed around the second vessel 2, if necessary. The upper end of the second vessel 2 is switchably connected to a vacuum system for evacuating the upper part of the inside of the second vessel and an inert gas system for pressurizing it via a valve 1o. Here, the conduit pipe 4 is a single pipe type that serves both to suck up and lower the molten metal, and by repeatedly depressurizing and pressurizing the second vessel by operating the valve 10 according to the raw material purity and target quality, the molten metal is melted. The depressurization and pressurization are repeated, for example, 5 to 30 times, resulting in the purification of the metal.

所定の操作後、鋳型3を通して鋳造が実施される。鋳型
3には最初、純鋼棒がをその挿入端が溶融金属供給側よ
り僅かに引っ込むようにして挿入されている。鋳型3の
一端は第1ベッセル底部に形成された凹入部に嵌入され
、溶融金属及び第1ベッセル壁からの熱により加温され
ている。補助ヒータ9が追加的熱を与えるために設置さ
れる。
After the predetermined operation, casting is carried out through the mold 3. Initially, a pure steel rod is inserted into the mold 3 so that its insertion end is slightly retracted from the molten metal supply side. One end of the mold 3 is fitted into a recess formed in the bottom of the first vessel, and is heated by the molten metal and heat from the first vessel wall. An auxiliary heater 9 is installed to provide additional heat.

鋳型3の他端は、冷却構造体12により冷却される。鋳
型内部には、通路15を通してN3等の不活性ガスが注
入される。不活性ガスが溶融金属側にのみ放出されるよ
うガスシール16が設けられる。ピンチロール17によ
り鋳造ロッドRが引き抜かれる。
The other end of the mold 3 is cooled by a cooling structure 12 . An inert gas such as N3 is injected into the mold through the passage 15. A gas seal 16 is provided so that inert gas is released only to the molten metal side. The casting rod R is pulled out by the pinch rolls 17.

第1ベッセルは、Na、Ar等の不活性ガス及びCo、
Hl等の還元性ガスにより雰囲気制御される。導通管に
N2、Ar等の不活性ガス及びC01H2等の還元性ガ
ス吹き込みが為されつる。第1ベッセル溶融金属中にN
a、Ar等の不活性ガス及びCo、Hz等の還元性ガス
吹き込みが為されつる。
The first vessel contains an inert gas such as Na, Ar, etc. and Co,
The atmosphere is controlled by a reducing gas such as Hl. An inert gas such as N2 or Ar and a reducing gas such as C01H2 are blown into the conduit. N in the molten metal of the first vessel
Inert gas such as a, Ar, etc. and reducing gas such as Co, Hz, etc. are injected.

一端を溶融金属浴中に突出せしめそして他端を冷却構造
体に接触せしめた構造を有する鋳型を用いることにより
、別個の鋳型専用の加熱手段を用いる必要性が無くなり
、用いるとしても補助的なヒータで足り、過剰加熱の恐
れなく、鋳型の入り口側近くで凝固面を保持することが
可能となる。
By using a mold with one end protruding into the molten metal bath and the other end in contact with a cooling structure, there is no need for a separate mold-specific heating means; This makes it possible to maintain the solidified surface near the entrance side of the mold without fear of overheating.

これは、ブレークアウトの危険性を排除する。これはま
た、一方向凝固または単結晶化を容易に可能とする。
This eliminates the risk of breakouts. This also easily allows unidirectional solidification or single crystallization.

鋳型は、例えば、チッ化ケイ素、炭化ケイ素、黒鉛等の
熱良導体の耐火物製とすることが好ましい。
The mold is preferably made of a refractory material that is a good thermal conductor, such as silicon nitride, silicon carbide, or graphite.

結晶粒の大きな鋳造体を安定して鋳造するためには、パ
ルス引き抜きが有用である。パルス引き抜きとは、一定
時間引き抜き停止を間に挟んで引き抜きを繰り返すもの
であり、例えば、2〜10秒引き抜きを停止しつつ0.
1−1秒引き抜きを繰り返す断続的引き抜き方法である
Pulse drawing is useful for stably casting cast bodies with large crystal grains. Pulse withdrawal is a process in which withdrawal is repeated after stopping the withdrawal for a certain period of time. For example, while stopping the withdrawal for 2 to 10 seconds, the pulse withdrawal is repeated.
This is an intermittent withdrawal method in which withdrawal is repeated for 1-1 seconds.

好適な鋳造速度は、5〜150 mm/分であるが、特
にはlO〜70 mm/分が好ましい、これは、粒界の
極めて少ない鋳造体の安定した鋳造を可能ならしめる。
Suitable casting speeds are 5 to 150 mm/min, particularly preferred are lO to 70 mm/min, which allows stable casting of cast bodies with very few grain boundaries.

鋳造速度とは、引き抜き長さを引き抜き時間で割った値
であり、パルス引き抜きを採用する場合には、停止時間
と引き抜き時間との合計時間で引き抜き長さを割った値
である。
The casting speed is the value obtained by dividing the drawing length by the drawing time, and when pulse drawing is employed, the casting speed is the value obtained by dividing the drawing length by the total time of the stop time and the drawing time.

不活性ガスなの凝固界面近傍に吹き込むことにより、界
面近傍の温度勾配を一層大きくすることが出来、一方向
凝固または単結晶化を一段と容易ならしめる。また、通
路15を通して鋳型の途中に不活性ガスを導入し、不活
性ガスにて鋳造物の表面を覆いながら不活性ガスを溶融
金属浴中に噴出させることにより、不活性ガスは溶融金
属浴を攪拌し、温度及び不純物成分のバラツキををなく
す作用を為す。
By blowing an inert gas near the solidification interface, the temperature gradient near the interface can be further increased, making unidirectional solidification or single crystallization easier. In addition, by introducing an inert gas into the mold through the passage 15 and blowing the inert gas into the molten metal bath while covering the surface of the casting with the inert gas, the inert gas flows into the molten metal bath. Stirring acts to eliminate variations in temperature and impurity components.

得られた鋳造ロッドは、管、シート等に必要に応じ更に
加工され得る。
The resulting cast rod can be further processed into tubes, sheets, etc., if desired.

別法としては、第2図に示すように、第1ベッセル底部
に水平方向に鋳型を設置することにより水平引き抜きを
行なうことも出来る。構成自体は第1図と同様である。
Alternatively, horizontal drawing can be performed by placing a mold horizontally at the bottom of the first vessel, as shown in FIG. The configuration itself is the same as that shown in FIG.

第3図は、また別の連続鋳造装置の例を示す。FIG. 3 shows another example of continuous casting equipment.

第1図と同一の要素には同一の参照番号を付しである。Elements that are the same as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

ここでは、第1図とは異なり、導通管が吸上げと降下を
別々に行なう循環式複管方式として示されている。導通
管4が吸上げ管であり、導通管5が降下管である。溶融
金属は、導通管4を通して吸上げられ、第2ベッセルに
て真空に曝された後導通管5を通して自重で降下する。
Here, unlike in FIG. 1, a circulating dual-pipe system is shown in which the conduit pipes perform suction and descent separately. Conduit pipe 4 is a suction pipe, and conduit pipe 5 is a downcomer pipe. The molten metal is sucked up through the conduction pipe 4, exposed to vacuum in the second vessel, and then descended by its own weight through the conduction pipe 5.

第2ベッセルには酸素吹き込み口20が示され、また導
通管4には、不活性ガス羽口21が設けである0番号2
3は添加剤投入口を示す。
An oxygen inlet 20 is shown in the second vessel, and an inert gas tuyere 21 is provided in the conduit 4.
3 indicates an additive inlet.

更に、この例では、鋳型3が第1ベッセル壁中に完全に
埋入され、その一端は溶融金属中に突入している。その
ため、鋳型は充分に加熱されるので、補助ヒータは不要
である。
Furthermore, in this example, the mold 3 is completely embedded in the first vessel wall, with one end protruding into the molten metal. Therefore, the mold is sufficiently heated, so no auxiliary heater is required.

第4図は、第3図の水平引き抜きの場合を示すものであ
り、説明は省略する。
FIG. 4 shows the case of horizontal drawing shown in FIG. 3, and the explanation thereof will be omitted.

第5及び6図は、連続式の真空精製連続鋳造装置を示す
、第3〜4図と同じく、導通管が吸上げと降下を別々に
行なう循環式複管方式であり、両者の間に隔壁24が設
けられている。吸上げ管としての導通管4は、3本から
構成される。供給口26から溶融金属は連続的に供給さ
れ、隔壁の手前で導通管4を通して吸上げられ、第2ベ
ッセルにて真空に曝された後導通管5を通して自重で隔
壁の背後に降下する。第2ベッセルには酸素吹き込み口
20が設けられ、また導通管4には、不活性ガス羽口2
1が設けである。更には、第1ベッセルの溶融金属浴中
に還元ガスを吹き込む羽口30も装備されている。
Figures 5 and 6 show a continuous type vacuum refining continuous casting equipment. Like Figures 3 and 4, it is a circulating double pipe system in which the conduction pipe performs suction and descent separately, and there is a partition between the two. 24 are provided. The conduction pipe 4 as a suction pipe is composed of three pipes. Molten metal is continuously supplied from the supply port 26, sucked up through the conduction pipe 4 before the partition wall, exposed to vacuum in the second vessel, and then lowered behind the partition wall by its own weight through the conduction pipe 5. The second vessel is provided with an oxygen blowing port 20, and the conduit pipe 4 is provided with an inert gas tuyere 20.
1 is provided. Furthermore, a tuyere 30 for blowing reducing gas into the molten metal bath of the first vessel is also provided.

こうした真空吸上げ乃至は循環方式による脱ガス方式と
一端を溶融金属中に突出し他端を冷却構造体に接した構
造の鋳型による鋳造方式と組合わせることにより高純度
で内部欠陥のない鋳造物が安全に且つ安定して得られる
By combining the degassing method using vacuum suction or circulation method with the casting method using a mold with one end protruding into the molten metal and the other end in contact with the cooling structure, high-purity castings with no internal defects can be produced. Obtained safely and stably.

K皿勇ユ 第1図に示した装置を用いて高純度電気鋼の溶解と鋳造
を実施した。グラファイト製第1ベッセルの底部に部分
突入状態で取り付けた11mm径の孔を有するグラフ゛
アイト鋳型に外径10.6mmの純銅棒なその単が溶融
金属供給側より1cm内側となるように挿入した。溶融
金属供給側とは反対側に、設置した冷却構造体には81
2/分の水を通じ、純銅の凝固位置を鋳型内の溶融金属
供給側に設定した。
Melting and casting of high-purity electrical steel was carried out using the apparatus shown in Figure 1. A pure copper rod with an outer diameter of 10.6 mm was inserted into a graphite mold having a hole with a diameter of 11 mm that was partially inserted into the bottom of the first graphite vessel so that it was 1 cm inside from the molten metal supply side. The cooling structure installed on the side opposite to the molten metal supply side has an 81
The solidification position of the pure copper was set on the molten metal supply side in the mold by passing water for 2 minutes.

第1ベッセルで20kgの高純度電気鋼を溶解し、直上
に設置されたアルミナ製第2ベッセル内を1mmHHに
減圧し、そこに溶鋼を導入し、その後弁を切り替え不活
性ガスを吹き込むことにより溶鋼を第1ベッセルに戻し
た。この操作を20回繰り返した。
20kg of high-purity electrical steel is melted in the first vessel, the pressure inside the second alumina vessel installed directly above is reduced to 1mmHH, molten steel is introduced there, and the molten steel is melted by switching the valve and blowing inert gas. was returned to the first vessel. This operation was repeated 20 times.

鋳型にはN2ガスを導入し、溶融金属中に噴出させた。N2 gas was introduced into the mold and jetted into the molten metal.

凝固したロッドを連続的に0.5秒で2mm引き抜き、
その後4.5秒停止するピンチロールによりパルス引抜
きを行なった。
The solidified rod was continuously pulled out by 2 mm in 0.5 seconds,
Thereafter, pulse extraction was performed using a pinch roll that was stopped for 4.5 seconds.

この結果得られた純銅は、一方向凝固組織のものであり
、結晶粒は極めて大きかった。
The pure copper obtained as a result had a unidirectional solidification structure, and the crystal grains were extremely large.

分析値は次の通りであった(単位ppm)。The analytical values were as follows (unit: ppm).

鋳造 u     ロット S        O,050,05 H1,Q<0.5 0       4.6          <1.0
に立廻ユ 5Nレベルの電気銅を溶解しその溶融鋼を第3図に示し
た装置に移行して、−高純度銅板の製造を行なった。第
1ベッセルの底部に取り付けた12mm厚X100mm
巾を有するグラファイト鋳型に純銅板を挿入し、その単
に溶融鋼が凝固するようにした。溶融金属供給側とは反
対側に、設置した冷却構造体には20β/分の水を通じ
、純銅の凝固位置を鋳型内の溶融金属供給側に設定した
Casting u Lot S O,050,05 H1,Q<0.5 0 4.6 <1.0
Electrolytic copper at a level of 5N was melted in a standing machine, and the molten steel was transferred to the apparatus shown in FIG. 3 to produce a high-purity copper plate. 12mm thick x 100mm attached to the bottom of the first vessel
A pure copper plate was inserted into a wide graphite mold, and the molten steel was simply allowed to solidify. Water was passed through the cooling structure at a rate of 20 β/min on the side opposite to the molten metal supply side, and the solidification position of the pure copper was set on the molten metal supply side in the mold.

100kgの溶融鋼を第1ベッセルに装入し、直上に設
置されたRHタイプ第2ベッセルに02ガスを流しつつ
、第2ベッセル内部をlmmHgに保ち、吸い上げ用導
通管に設置された羽口よりN□ガスを204/分で吹き
込み30分間保持した。その後、02の流入を止め、3
0分間lmmHgに保持した。鋳型にはN2ガスを導入
し、溶融金属中に噴出させた。
100 kg of molten steel was charged into the first vessel, and while flowing 02 gas into the RH type second vessel installed directly above, the inside of the second vessel was maintained at lmmHg, and the molten steel was poured through the tuyere installed in the suction conduit. N□ gas was blown at a rate of 204/min and maintained for 30 minutes. After that, stop the inflow of 02, and
Hold at lmmHg for 0 minutes. N2 gas was introduced into the mold and jetted into the molten metal.

凝固した板を100mm/分でピンチロールによりパル
ス引抜きした。
The solidified plate was pulse drawn using pinch rolls at 100 mm/min.

分析値は次の通りであった(単位ppm)。The analytical values were as follows (unit: ppm).

−遣亘塁一   −晩1旦− 31,60,4 H1,0<0.5 0    8、2      2.5 に立勇ユ 通常の電気鋼を溶解し第5〜6図の装置を用いて、精製
鋳造した。実施条件は実施例2に準拠した。但し、第ベ
ッセル内の溶融金属中に羽口30から還元ガスを吹き込
んだ0分析値は次のとおりであった。
- Ruiichi Kenwa - One evening - 31,60,4 H1,0<0.5 0 8,2 2.5 Tachiyu Yu melted ordinary electric steel and used the equipment shown in Figures 5 and 6. , refined and cast. The implementation conditions were based on Example 2. However, the zero analysis values obtained when reducing gas was blown into the molten metal in the No. 1 vessel from the tuyere 30 were as follows.

1、ブレークアウトの危険がなく、一方向凝固乃至単結
晶組織の長尺金属島を得ることが出来る。
1. Long metal islands with unidirectional solidification or single crystal structure can be obtained without the risk of breakout.

2、異物の混入、ピンホールのない長尺金属島を得るこ
とが出来る。
2. It is possible to obtain long metal islands without foreign matter or pinholes.

3、偏析の少ない一方向凝固乃至単結晶組繊の長尺金属
島を得ることが出来る。
3. It is possible to obtain long metal islands of unidirectional solidification or single crystal fibers with little segregation.

4、鋳塊表面が撓めて滑らかである。4. The ingot surface is flexible and smooth.

5、一方向凝固のため加工性が極めて良い。5. Extremely good workability due to unidirectional solidification.

6、結晶粒が大きな或は単結晶の長尺金属島を得ること
が出来る。
6. Long metal islands with large crystal grains or single crystals can be obtained.

7、原料及び製品要求に応じて精製の程度を容易に調節
出来、融通性がある。
7. The degree of purification can be easily adjusted according to raw material and product requirements, providing flexibility.

8、板材が直接鋳造が出来る。8. Plate materials can be directly cast.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、単管方式の垂直抜出し型精製鋳造装置の概略
垂直断面図である。 第2図は、水平抜出し型に変更した第1図の装置の鋳型
部分の断面図である。 第3図は、複管循環方式の垂直抜出し型精製鋳造装置の
概略垂直断面図である。 第4図は、水平抜出し型に変更した第3図の装置の鋳型
部分の断面図である。 第5図は、連続方式の水平抜出し型精製鋳造装置の概略
垂直断面図である。 第6図は、第5図の第1ベッセルを通しての水平断面図
である。 1 :第1ベッセル 2 :第2ベッセル 3 :鋳型 4.5 :導通管 12 :冷却構造体 M :溶融金属 R:鋳造ロッド 、  1 )
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a single-tube type vertical extraction refining and casting apparatus. FIG. 2 is a cross-sectional view of the mold portion of the apparatus of FIG. 1, which has been changed to a horizontal extraction mold. FIG. 3 is a schematic vertical cross-sectional view of a double-tube circulation type vertical extraction type refining and casting apparatus. FIG. 4 is a sectional view of the mold portion of the apparatus of FIG. 3, which has been changed to a horizontal extraction mold. FIG. 5 is a schematic vertical sectional view of a continuous type horizontal extraction type refining and casting apparatus. 6 is a horizontal sectional view through the first vessel of FIG. 5. FIG. 1: First vessel 2: Second vessel 3: Mold 4.5: Conduction pipe 12: Cooling structure M: Molten metal R: Casting rod, 1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)第1ベッセルに溜められた溶融金属を、第2ベッセ
ル内に吸引して精製した後、一端を該第1ベッセル内の
溶融金属浴中に突出し且つ他端を冷却した鋳型を通して
連続鋳造することを特徴とする連続鋳造方法。 2)雰囲気制御可能な、溶融金属を溜める第1ベッセル
と、該第1ベッセル内の溶融金属中に浸漬される導通管
を具備する第2ベッセルと、該第2ベッセルを減圧及び
加圧する手段と、一端を該第1ベッセル内の溶融金属浴
中に突出し且つ他端を冷却構造体に接する鋳型とを具備
する連続鋳造装置。
[Claims] 1) After sucking the molten metal stored in the first vessel into the second vessel and refining it, one end is protruded into the molten metal bath in the first vessel and the other end is cooled. A continuous casting method characterized by continuous casting through a mold. 2) A first vessel for storing molten metal whose atmosphere can be controlled, a second vessel including a conductive pipe immersed in the molten metal in the first vessel, and means for depressurizing and pressurizing the second vessel. and a mold having one end protruding into a molten metal bath in the first vessel and the other end contacting a cooling structure.
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