JPH02251338A

JPH02251338A - 塑性加工用金属の鋳造方法

Info

Publication number: JPH02251338A
Application number: JP7286689A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nakai; 由弘中井; Kazuo Sawada; 澤田　和夫
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-03-24
Filing date: 1989-03-24
Publication date: 1990-10-09
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2949715B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、後工程で塑性加工される金属の鋳造方法、
特に、電子機器、計測機器、医療機器、情報通信機器等
に用いられる銅合金細線用の鋳造材やその他の塑性加工
用合金鋳造材を製造する場合に顕著な効果を発揮する鋳
造方法に関する。

〔従来の技術〕

首記した如き用途の銅合金細線は、例えば、冷却鋳型を
用いた横型（水平）の間歇引き出し方式の連続鋳造設備
を利用して先ず原材料となる銅合金の鋳造材を作り、次
いで、これを伸線していく過程である線径になったら再
加熱、焼入れの溶体化処理を行い、その後、熱処理→伸
線加工を何回か繰り返して所望の線径の製品に仕上げる
と言う手順で製造されている。

このプロセスの初頭に挙げた横型の連続鋳造設備は、る
つぼ（鋳造炉）の下部に直接、自己潤滑性と熱伝導性に
優れる水冷黒鉛鋳型を取付け、るつぼ内の金属溶湯をそ
の鋳型に鋳込んで水平方向に鋳塊を引き出すものである
。

なお、鋳造材をるつぼの下方に引き抜く竪型の連鋳設備
もあるが、鋳型を冷却して鋳込み金属を鋳型内で凝固さ
せる点は横型、竪型とも同じである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の鋳造方法では、鋳込み開始と同時に冷却鋳型によ
る冷却が始まるため、鋳造材が内部に多量の共晶を生じ
るなどして安定な固溶体となり難い、そのため、鋳造後
の溶体化処理が不可欠になる。

ところが、この後工程での溶体化処理時の冷却は一般に
厳密な速度管理がなされておらず、安定性に欠ける。従
って、これが原因で溶体化処理特性がばらつき、結果と
して製品特性がばらつくと言う問題がある。

また、鋳込み金属を鋳型内で凝固させると、凝固殻と鋳
型との間にＦＪ擦が起こり、鋳造材の表面に疵やクラッ
タなどの欠陥が生じ易い。特に、上記の摩擦が竪型の連
鋳設備よりも大きくなる横型連鋳設備の場合、その傾向
が強く、この表面欠陥と溶体化処理時に生じる表面の酸
化膜が細線への伸線加工、テープ等への圧延加工と云っ
た塑性加工を困難にする。

このほか、鋳造後に溶体化処理を行うと再加熱によるエ
ネルギーロスが発生し、製品コストに影響する。

この発明の課題は、か−る問題点を無くした塑性加工用
金属の鋳造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段〕上記の問題点を無くすため、この発明の方法においては
、るつぼから一連の鋳型に流し込む溶融金属を、その金
属の溶体化処理温度以上の温度に加熱保持した鋳型内で
上記溶体化処理温度以上の温度に保持すると共に、鋳型
通過後、鋳型の出口のすぐ近くに設置した冷却装置に通
して冷却し、さらにその鋳込み金属の凝固部と未凝固部
の固液界面を既凝固部からの熱伝導による冷却ではｚＨ
−定位置に保ちながら後工程で塑性加工する鋳造材を一
定速度で連続的に鋳造する。

なお、この方法において、鋳型を鋳込み金属の融点以上
の温度に加熱保持して上記固液界面を鋳型の出口近くに
保持すること、鋳造径をｄ（閤］、鋳造速度をＶ（ｍ／
■ｉｎ）、鋳型出口部から冷却部までの距離をＬ（ａｍ
）としたときの鋳造制御を、■ 行うこと、或いは、鋳型と冷却装置との間で鋳造材を不
活性雰囲気下におくことは、いずれも好ましいことであ
る。

〔作用〕

この発明の方法における鋳型内での鋳込み金属の温度状
態は、例えば、第３図に示す３つのケースが考えられる
。

ケース１は、るつぼで溶解させた金属が融点（Ｔ＋１）
を越える温度で鋳型２に進入し、鋳型の出口直前までＴ
ｍ以上の温度が保たれる場合で、鋳型をＴ−以上に加熱
保持することによってその状態を作り得る。この場合、
鋳込み金属の固液界面はＴ−ラインとの交点部、つまり
鋳型の出口部（図のａ点）にある。

ケース２はＴ−を越える温度で流入した金属が鋳型の途
中でＴｍを下回る温度となり、溶体化処理温度（Ｔｓ）
又はそれを上回る温度で鋳型から出てくる場合で、この
ときの固液界面は鋳型の途中（図のｂ点）にある。

さらに、ケース３は溶融金属がＴｇ＋ぎりぎりの温度で
鋳型に流入し、鋳型出口まではＴｓ又はこれを上回る温
度が保たれる場合で、固液界面は鋳型の入口部の０点に
ある。

いずれにしても、このように、鋳込み金属を鋳型内でＴ
ｍ以上の温度に保持して鋳型を出た直後に急冷すると、
鋳造と同時に溶体化が行われ、溶体化のための再加熱が
不要になるばかりでなく、冷却鋳型を用いる場合に比べ
で鋳型と内部金属の摩擦が小さくなって摩擦に起因した
表面疵等が付き難くなる。

また、この際に、冷却条件、鋳造速度を安定させて鋳込
み金属の固液界面をほぼ一定位置に保つと、鋳造材の冷
却速度が一定し、溶体化処理状態が長手方向にも均一化
するため、製品特性のばらつきが非常に小さくなる。

さらに、鋳型の出口のすぐ近くに冷却装置があると、鋳
型を出た鋳造材が高温のま−で大気に触れる時間が掻く
僅かになるため、以後の塑性加工に悪影響を及ぼす表面
酸化が抑制される。

なお、表面の酸化防止効果は、鋳型と冷却装置の間を不
活性雰囲気にすれば更に高まる。

また、鋳型の加熱温度をＴｍ以上にして第３図のケース
１或いはこれに近い状態を作り出すと、鋳型と凝固殻の
摩擦が充分に小さくなって摩擦に起因した肌荒れや表面
疵等の表面欠陥がより有効に防止されるほか、更なる高
温からの冷却により第３図から明らかなように冷却速度
も一段と早まるため、従来法で望めなかった特性を得る
ことも可能になる。

■ このほか、鋳型側ｊ１を、Ｋ−□≧５Ｘ１０−”ＸＬの条件が満たされるように行うと、前述の銅合金の場合
には特に、優れた特性を示す導体が得られる。

なお、この発明で云う溶体化処理温度は、所期の溶体化
効果（同じ金属でも使用目的等によって要求度合が異な
る）を得るための温度であって、１点に特定されるもの
ではない。

（実施例）この発明の方法でＣｕ−３，０ｗｔ％Ｎｉ−０，６ｗｔ
％Ｓｉ合金材を試作した。この際に用いた鋳造装置の概
要を第１図と第２図に示す。これ等の装置は、いずれも
、るつぼ１の側部に黒鉛鋳型２を水平に取付けである。

また、るつぼ１と鋳型２には加熱用のヒータ３を取付け
、さらに、鋳型の出口前方に水等を冷却剤とする冷却装
置４と鋳造材７の引き抜きローラ５を配置しである。こ
のほか、第２図の装置は、鋳型の出口部から冷却装置ま
でをジャケット９で包囲して９の内部にＡｒガス等の不
活性ガス１０を導入するようにしである。６はるつぼ内
に収納された溶湯、８は鋳造材の固液界面を示す。

これ等の装置による鋳造は、鋳型をダミーパーで塞いで
おき、鋳造開始当初はそのダミーバーを５で引抜くよう
にすれば、鋳型２を最初から加熱しておくことができる
。

さて、試作試験では、先ず、第１図の装置を用いて、溶
湯温度＝１１３０°ｃ１鋳型温度−１ｏｏｏ’ｃ、鋳型
から冷却装置までの距離１　＝３０ｔｍ、鋳造速度Ｖ＝
　１２０ｍｌ１／ｓｉｎ、鋳造制御値に＝５Ｘ１０−’
の条件で８１１ＩＩＩｌφ、長さ１０ｍの上記組成の銅
合金線を作った。

この試料をＮａｌとする。

次に、第２図の装置を用いて、溶湯温度−１１３゜°Ｃ
１鋳型温度１１００’Ｃ，冷却装置まテノ距ｆｉＥ＝１
０鴫、鋳造速度Ｖ＝５０ｍｍ／ｗｉｎ、　Ｋ＝６　Ｘｌ
０−’でＮａ　１ど同一サイズ、組成の銅合金線を作っ
た。これを試料Ｎα２とする。

また、比較のため、水冷黒鉛鋳型を用いた従来の横型連
続鋳造機で、Ｎα１．Ｎ（１２の試料と同一サイズ、組
成の銅合金線を鋳型内で冷却、凝固して鋳造した。これ
をＮｏ、　３とする。

以上のようにして鋳造した各試料のうち、Ｎａｌ、Ｎｏ
、２はそのま＼で、一方、Ｎα３は９６０°ＣＸ３時間
の熱処理→水焼入れをしζ、各試料ともｆａｕｎφまで
伸線加工した。また、この後、４５０’ＣＸ　３時間の
熱処理後０．２５ｈ＋ａφまで伸線加工、さらに４００
°ＣＸ３時間の熱処理後に０．０４ｍ１φまで伸線加工
、３００°ＣＸ３時間の熱処理を順次実施した。そして
、得られた線材について、約１０００１１１間隔で４０
箇所の導電率と引張強さを測定し、長手方向のバラツキ
を調査した。その結果を表１に示す。

また、各線材について、最終の４０１径になるまでの伸
線加工中の断線状況を調べたところ、Ｎα１材は１回、
ｋ２材は０回、Ｎｏ、３材は１２回の断線があった。

表１〔効果〕以上述べたように、この発明の方法によれば、鋳込み金
属を鋳型内で溶体化処理温度以上の温度、より好ましく
は鋳型の出口近くまでは融点を越す温度に保持して鋳型
を出た直後に急冷するので、鋳造と同時に溶体化が完了
し、後工程での溶体化処理が不要になる。

また、冷却速度が一定すること、溶体化処理状態が長手
方向の各部で均一化すること、鋳型内での保持温度を上
げることによってより高温からの急冷が可能なことによ
り、導電率、引張り強さ等の諸特性に優れ、しかも、そ
の特性が長手方向の各部で安定している鋳造材を得るこ
とができる。

さらに、鋳型の加熱温度が、融点を越えている場合は勿
論、融点以下でも金属と鋳型との摩擦が冷却鋳型を用い
る従来法よりも大巾に小さくなるため、疵や肌荒れ等の
表面欠陥が生じ難く、これに加えて冷却装置が近接して
いること、或いは冷却部までが不活性雰囲気におかれる
ことによる表面の酸化抑制効果が得られることから、細
線への伸線加工性、テープ箔等への圧延加工性が向上す
る。

このほか、鋳造から最終伸線までの連続一貫生産が容易
になり、溶体化のための再加熱が省かれることによる省
エネ効果もあるため、細径導線等の最終製品の生産性向
上、コスト削減にも寄与できる。

なお、この発明は、溶体化処理を積極的に行う合金、中
でも電気、電子機器に用いる種線導体用銅合金等の鋳造
に特に適するが、後工程での溶体化処理が不要なこと、
製品の諸特性を改善し得ること、塑性加工に影響する表
面欠陥が減少することを考えると、塑性加工される他の
金属の鋳造にも有効である。

また、実施例は、横型の鋳造装置を用いる場合について
述べたが、竪型の鋳造装置を用いて実施する場合にも、
その有効性が充分に発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、いずれも、この発明の方法の実施
に用いる鋳造装置の一例の概要を示す断面図、第３図は
鋳型内での温度状態を示す線図である。１・・・・・・るつぼ、　　　　２・・・・・・鋳型、
３・・・・・・ヒータ、　　　　４・・・・・・冷却装
置、５・・・・・・引き抜きローラ、６・・・・・・を
容湯、７・・・・・・鋳造材、　　　　８・・・・・・
固液界面、９・・・・・・ジャケット、　　　１０・・
・・・・不活性ガス。第１図第２図特許出願人　　住友電気工業株式会社同　代理人鎌田文

Claims

【特許請求の範囲】

（１）るつぼから一連の鋳型に流し込む溶融金属を、そ
の金属の溶体化処理温度以上の温度に加熱保持した鋳型
内で上記溶体化処理温度以上の温度に保持すると共に、
鋳型通過後、鋳型の出口のすぐ近くに設置した冷却装置
に通して冷却し、さらにその鋳込み金属の凝固部と未凝
固部の固液界面を既凝固部からの熱伝導による冷却でほ
ヾ一定位置に保ちながら後工程で塑性加工する鋳造材を
一定速度で連続的に鋳造することを特徴とする塑性加工
用金属の鋳造方法。
（２）上記鋳型の加熱温度を鋳込み金属の融点以上の温
度にして鋳込み金属の固液界面を鋳型の出口近くに保持
する請求項（１）に記載の塑性加工用金属の鋳造方法。
（３）鋳造径をｄ〔ｍｍ〕、鋳造速度をＶ〔ｍｍ／ｍｉ
ｎ〕、鋳型出口部から冷却部までの距離をＬ〔ｍｍ〕と
したときの鋳造制御を、Ｋ＝Ｖ／（ｄ×Ｌ）≧５×１０
＾−＾２の条件を満足するように行う請求項の（１）又
は（２）記載の塑性加工用金属の鋳造方法。
（４）鋳型と冷却装置との間で鋳造材を不活性雰囲気下
におく請求項の（１）乃至（３）のいずれかに記載の塑
性加工用金属の鋳造方法。