JPH0448039A

JPH0448039A - アーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼ

Info

Publication number: JPH0448039A
Application number: JP15571390A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Miyato; 宮藤　元久; Isao Hosokawa; 功細川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1992-02-18

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】［産業上の利用分野コ本発明はジルコニウム又はチタン等の材料をアーク溶解
炉により溶解する際の容器として使用するアーク溶解炉
用水冷式銅合金るつぼに関する。

［従来の技術］ジルコニウム又はチタン等の金属及びその合金は、耐食
性が高く、工業的に優れた特長を有しているため、反応
容器又は原子炉用部材等の材料として使用されている。

しかしながら、これらの金属及び合金は、溶解温度が高
いと共に、高温下にて種々のガス又は耐火物と反応しや
すいため、大気中での溶解が困難である。このため、こ
れらの金属及び合金を鋳造する場合、真空中又は不活性
ガス雰囲気中で溶解している。この場合、工業的な溶解
法としては、−船釣に、アーク溶解法が採用されている
。このアーク溶解法においては、ジルコニウム又はチタ
ン等の原料塊を装入した水冷式銅合金るつぼをアーク溶
解炉内に配置し、前記るつぼの外面を冷却水により冷却
しつつ、高真空中又は不活性雰囲気中で直流アークによ
ってジルコニウム又はチタン等を溶解する。そして、こ
の溶湯を層状に急速に９固させることにより造塊を行な
う。

従来、アーク溶解法において使用する水冷式銅合金るつ
ぼは、熱伝導性が優れたりん脱酸銅からなる板材を円筒
状に曲げ加工し、これを溶接して成形されている。また
、水冷式銅合金るつぼの他の構成材料としては、熱伝導
性及び耐熱性が優れたＣｕ−Ｃｒ系合金又はＣｕ−Ｃｒ
−Ｚｒ系合金等の析出硬化型合金がある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述した従来のアーク溶解炉用水冷式銅
合金るつぼにおいては、−船釣に、熱伝導性が優れた銅
及び銅合金では耐熱性及び高温強度が劣り、耐熱性及び
高温強度が優れた銅及び銅合金では熱伝導性が劣るとい
う問題点がある。

水冷式銅合金るつぼを使用して直流アークによりジルコ
ニウム又はチタン等を溶解する場合、銅合金るつぼはそ
の外面が冷却されているにも拘らず、その内面がアーク
による輻射熱により３００乃至４００°Ｃという高温に
加熱される。このとき、銅合金るつぼの内面と外面との
間の温度差が著しく大きくなるため、この温度差による
熱膨張差により応力が発生する。このため、熱伝導性が
優れているものの、強度及び耐熱性が低いりん脱酸銅か
らなる水冷式鋼合金るつぼは、加熱及び冷却を繰り返し
受けると、応力により変形しやすく、寿命が短い。また
、高熱伝導性を仔するりん脱酸銅板は溶接が困難である
ため、これを溶接して銅合金るつぼを得る場合は、予め
、りん脱酸銅板を約４００°Ｃに予熱する必要がある。

このため、強度が高い加工材を使用しても、既に、溶接
工程において、りん脱酸銅板の強度が低下してしまう。

また、水冷式鋼合金るつぼの材料として、Ｃｕ−Ｃｒ系
合金又はＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金等の析出げ化型合金を
使用した場合、この合金の特性上、溶接が極めて困難で
ある。そこで、所謂シームレス法により、溶接しないで
水冷式銅合金るつぼを製作しようとすると、大型の銅合
金るつぼを得ることが困難である。また、析出硬化型合
金は高価であるため、アーク溶解炉用水冷式銅合金るつ
ぼの製造コストが著しく高くなってしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
熱伝導性及び耐熱性が優れていると共に、強度が高いア
ーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼを提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係るアーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼは、０
．０２乃至０．１重量％のＡｇ及び０．０２乃至０．１
重毒％のＰを含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物か
らなる銅合金で成形されていることを特徴とする。

［作用］本発明においては、アーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼ
は、所定量のＡｇ及びＰを含有する銅合金（所謂Ａｇ入
り脱酸銅）により成形されているため、熱伝導性及び耐
熱性が優れていると共に、高温における強度が高い。こ
のため、銅合金るつぼの溶接加工時又はアーク熱による
加熱時における強度の低下を回避することができる。更
に、本発明に係る水冷式銅合金るつぼは、耐熱性及び高
温での強度が優れているため、アーク溶解時にその外面
が冷却されると共にその内面が加熱される場合において
、熱膨張差による応力が発生しても変形しに＜＜、また
加熱及び冷却の繰り返しによる熱衝撃を受けても溶接部
に割れが発生することはない。

次に、本発明に係るアーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼ
の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。

ＬＡｇを添加すると、熱伝導率を低下させることなく、耐
熱性及び高温での強度を向上させることができる。しか
し、Ａｇ含有ｍが０．０２重量％未満の場合は、耐熱性
及び高温強度の向上効果が不十分である。一方、Ａｇを
０．１重量％を超えて添加しても、上述の作用効果はそ
れ以上増大せず、高価なＡｇが無駄に消費されてしまう
。従って、Ａｇの含有ｍは０．０２乃至０．１ｍｍ％と
する。

Ｐを添加すると、銅合金を大気中で溶解した後に造塊す
る場合、大気から溶湯中に混入する酸素が除去されて健
全な鋳塊を得ることができる。しかし、Ｐ含を量が０．
０２重量％未満の場合は大気中より混入する酸素の除去
効果が不十分である。

方、Ｐ含有量が０．１ｍｍ％を超えると、Ｃｕ３Ｐとい
う低融点化合物が生成しやすく、この低融点化合物が生
成すると、熱間加工性が劣化する。また、酸素の除去の
ためには、Ｐの含有量は０，１重量％以下で十分である
。従って、Ｐの含Ｗｉｔは０．０２乃至０，１型組％と
する。

［実施例コ次に、本発明の実施例について、その特許請求の範囲か
ら外れる比較例と比較して説明する。

先ず、下記第１表に示す成分組成の銅合金を大気溶解炉
で溶解した後、厚さが５０ｍ＋ａ、幅が８５５ｍ。

長さが２０ｈｍの鋳塊を製造した。そして、これらの鋳
塊を９００℃に加熱した後、厚さが１５ｍ＋ｅになるよ
うに熱間圧延処理を施して、熱間圧延材を得た。

第１表容量％）で酸洗して表面の酸化スケールを除去した後、
冷間圧延加工を施して、加工率が３５％の冷間圧延材を
得た。

このようにして得た実施例１乃至５及び比較例１に係る
各圧延材について、常温（２０℃）及び４００°Ｃにお
ける引張強さ及び伸びを測定し、更に常温における導電
率をＪＩＳ　ｌ（０５０５に基づいて測定した。なお、
試験片としては、圧延方向を長手方向とするＪＩＳ　１
３Ｂ号試験片を使用した。また、導電率（純銅焼鈍材の
導電率を１００とした場合のもの）と熱伝導性とは相関
関係を有している。その結果を下記第２表に示す。

この第２表から明らかなように、実施例１乃至５に係る
圧延材は、いずれも導電率が８２％ＩＡＣＳ以上と高く
熱伝導性が優れていると共に、比較例１のりん脱酸銅に
比して４００°Ｃにおける強度（引張強さ及び伸び）が
優れている。

次に、これらの熱間圧延材を硫酸水（濃度が２０第２表従って、本実施例に係る圧延材を使用してアーク溶解炉
用水冷式銅合金るつぼを製作すれば、るつぼの溶接加工
時における加熱又はアーク溶解の作業時における輻射熱
による強度の低下を防止することができ、水冷式銅合金
るつぼを長寿命化することができる。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明に係るアーク溶解炉用水冷
式銅合金るつぼは、所定ＭのＡｇ及びＰを含有する銅合
金により構成されるから、熱伝導性及び耐熱性が優れて
いると共に、高温における強度が高い。このため、高温
時に銅合金るつぼの強度が低下することを防止できると
共に、応力による変形及び溶接部の割れを防止すること
ができ、アーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼの寿命を延
長することができる。これにより、アーク溶解における
作業効率及び経済性を向上させることができるという効
果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．０２乃至０．１重量％のＡｇ及び０．０２乃
至０．１重量％のＰを含有し、残部がＣｕ及び不可避的
不純物からなる銅合金で成形されていることを特徴とす
るアーク溶解炉用水冷式銅合金るつぼ。