JPH1192837A - Refinement of copper alloy - Google Patents

Refinement of copper alloy

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Publication number
JPH1192837A
JPH1192837A JP25518497A JP25518497A JPH1192837A JP H1192837 A JPH1192837 A JP H1192837A JP 25518497 A JP25518497 A JP 25518497A JP 25518497 A JP25518497 A JP 25518497A JP H1192837 A JPH1192837 A JP H1192837A
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JP
Japan
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copper
copper alloy
molten copper
refining
molten
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Withdrawn
Application number
JP25518497A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Osumi
研治 大隅
Shigenobu Yasunaga
繁信 安永
Yoji Miyagawa
洋二 宮川
Hirofumi Okada
裕文 岡田
Eiji Yoshida
栄次 吉田
Yoshiaki Narushige
芳昭 成重
Kazuhiro Oe
和宏 大江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Shinko Metal Products Co Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Shinko Metal Products Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refining method which can simultaneously remove high contents of oxygen, hydrogen, and desirably, inclusion in molten copper alloy, at the time of melting and casting the copper alloy in an induction furnace. SOLUTION: In the method for refinement of molten copper in a shifting trough 3, at the time of melting the copper alloy in the induction furnace 2 and supplying the molten copper alloy into a mold 4 through the shifting trough 3, the molten copper alloy surface flowing down the shifting trough 3 is covered with a carbon-base solid reducing agent 8. Further, a nozzle 5 having a rotary blade 6 at the tip part is inserted into the molten copper alloy and fine bubbles 7 of an inert gas is blown into the bottom part of the molten copper alloy flowing down the shifting trough 3 to execute the deoxidation and dehydrogenation, and the oxygen and the hydrogen contained in the copper alloy cast block are reduced to <=20 ppm and <=0.5 ppm, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、銅合金の精錬方法
に関し、特に、溶解炉から鋳型(鋳造機)の間に設けら
れた移湯樋において銅合金の溶銅を精錬する方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for refining copper alloys, and more particularly to a method for refining molten copper of copper alloys in a hot water trough provided between a melting furnace and a mold (casting machine). is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】銅および銅合金は、その優れた電気およ
び熱伝導性、加工性などの特性を生かして、板や条材、
管や棒材などの製品に加工されて、電子、電気、あるい
は熱交換などの分野で多用されている。この内、特にリ
ードフレームなどの電子材料用銅合金の前記板や条材、
あるいは熱交換器用管材などの塑性加工乃至成形加工製
品は、図1 に示す通り、電気 (精錬) 銅や銅スクラップ
などの主原料1 を誘導炉2 により溶解し、誘導炉2 にお
いて溶銅中の酸素、水素、介在物の除去を行うととも
に、Cu-Fe 系、Cu-Sn 系、Cu-Mn 系、Cu-Mg 系、Cu-Ni
系、Cu-Cr 系などの銅合金に成分調整した後に、この溶
銅を移湯樋3 を通じて鋳造機の鋳型4 に注湯し鋳塊 (鋳
片) とする。そしてこの鋳塊をソーキング炉において均
質化熱処理を施したのち、熱間圧延などの熱間加工およ
び冷間圧延や冷間引き抜きなどの冷間加工を行って、前
記所望製品形状に加工し、調質のための熱処理や、耐食
性やハンダ付け性向上目的などの表面処理を行い、各銅
合金製品とする。
2. Description of the Related Art Copper and copper alloys make use of their excellent properties such as electric and thermal conductivity and workability to make plates and strips,
It is processed into products such as pipes and rods, and is widely used in fields such as electronics, electricity, and heat exchange. Among them, especially the above-mentioned plate or strip of a copper alloy for electronic materials such as a lead frame,
Alternatively, as shown in Fig. 1, for plastic processed or formed products such as heat exchanger tubes, main raw materials 1 such as electric (refined) copper and copper scrap are melted in an induction furnace 2 and the molten copper in the induction furnace 2 is melted. Removes oxygen, hydrogen, and inclusions, and removes Cu-Fe, Cu-Sn, Cu-Mn, Cu-Mg, Cu-Ni
After the components are adjusted to a copper alloy such as a copper alloy or a Cu-Cr alloy, the molten copper is poured into a mold 4 of a casting machine through a hot water gutter 3 to form an ingot (slab). Then, after subjecting the ingot to a homogenizing heat treatment in a soaking furnace, the ingot is subjected to hot working such as hot rolling and cold working such as cold rolling and cold drawing to be processed into the desired product shape and adjusted. Heat treatment for quality and surface treatment such as improvement of corrosion resistance and solderability are performed to make each copper alloy product.

【0003】本発明が対象とする銅合金の場合は、添加
合金元素の成分調整をする必要が有り、かつ、その添加
合金元素やその量が異なるため、各銅合金系の溶解を行
う際には、直前のロッドの銅合金残渣の洗浄を含めてバ
ッチで行う必要がある。このため、銅合金の溶解には図
1 に示す誘導炉 (高周波誘導溶解炉)2が用いられる。こ
れに対し、純銅の場合は、添加合金元素の成分調整をす
る必要が無いので、前記誘導炉2 に代えて、連続的な溶
解が可能なシャフト炉が用いられるとともに、溶銅を移
湯樋を通じて一端保持炉に移湯し、該保持炉において酸
素、水素、介在物の除去を行った後に、更に移湯樋を通
じて鋳型に注湯し鋳塊とされる。
[0003] In the case of a copper alloy to which the present invention is applied, it is necessary to adjust the components of the added alloy elements, and the added alloy elements and the amounts thereof are different. Must be performed in batches, including cleaning of the copper alloy residue of the rod immediately before. Therefore, the melting of copper alloy
The induction furnace (high-frequency induction melting furnace) 2 shown in FIG. 1 is used. On the other hand, in the case of pure copper, there is no need to adjust the components of the added alloy elements. Therefore, instead of the induction furnace 2, a shaft furnace capable of continuous melting is used, and the molten copper is transferred to a hot water gutter. After the oxygen, hydrogen and inclusions are removed in the holding furnace, the molten metal is further poured into a mold through a hot water gutter to form an ingot.

【0004】このような銅合金製品の品質を決定する大
きな因子のうちの一つは、銅合金溶湯の品質であり、こ
の溶湯の品質の中でも不純物量の制御が大きな比重を占
める。そして、この不純物の中でも、酸素、水素等のガ
スおよび介在物の管理が重要となる。
[0004] One of the major factors that determine the quality of such copper alloy products is the quality of the molten copper alloy, and the control of the amount of impurities occupies a large part of the quality of the molten metal. Among these impurities, it is important to control gases such as oxygen and hydrogen and inclusions.

【0005】これら不純物のうち、まず、酸素は銅合金
製品の機械的性質や加工性、更には導電性などに悪影響
を及ぼし、できるだけ低減することが望ましい。特にリ
ードフレームなどの厚みが1mm 以下の電子材料用薄肉銅
合金では、酸素は、前記所定形状への銅合金の加工中や
製品としての使用中に、銅合金に割れや表面欠陥を発生
させる問題を引き起こすため、20ppm 以下、望ましくは
10ppm 以下の低い含有量レベルにすることが必要であ
る。
[0005] Among these impurities, first, oxygen adversely affects the mechanical properties and workability of the copper alloy product, and furthermore, the conductivity, and it is desirable that oxygen be reduced as much as possible. Particularly, in a thin copper alloy for electronic materials having a thickness of 1 mm or less such as a lead frame, oxygen may cause cracks and surface defects in the copper alloy during the processing of the copper alloy into the predetermined shape or during use as a product. 20ppm or less, desirably
Low content levels below 10 ppm are required.

【0006】また、水素は前記所定形状への銅合金の加
工中や製品としての使用中に、銅合金製品にふくれを生
じさせ表面の平滑性やめっき処理性を阻害し、また水素
脆化の原因となるので、できるだけ低減することが望ま
しい。特に、Cu-0.1Fe-0.03P、Cu-1.8Ni-0.4Si-1.0Zn、
Cu-3.2Ni-0.7Si-1.25Sn-0.3Zn 、Cu-2.3Fe-0.03P-0.1Z
n、Cu-3.2Ni-0.7Si-1.0Znからなる組成の種々のリード
フレーム材など、厚みが1mm 以下の電子材料用薄肉銅合
金では、水素は0.5ppm以下、望ましくは0.2ppm以下の低
い含有量レベルにすることが必要である。
[0006] Hydrogen also causes blisters in the copper alloy product during processing of the copper alloy into the predetermined shape or during use as a product, impairing the smoothness of the surface and the plating processability, and causing hydrogen embrittlement. Therefore, it is desirable to reduce as much as possible. In particular, Cu-0.1Fe-0.03P, Cu-1.8Ni-0.4Si-1.0Zn,
Cu-3.2Ni-0.7Si-1.25Sn-0.3Zn, Cu-2.3Fe-0.03P-0.1Z
In thin copper alloys for electronic materials with a thickness of 1 mm or less, such as various lead frame materials with a composition of n, Cu-3.2Ni-0.7Si-1.0Zn, the hydrogen content is as low as 0.5 ppm or less, preferably 0.2 ppm or less. It is necessary to be at the volume level.

【0007】更に、前記溶銅中の酸素量によって決まる
酸化物、あるいは炭化物などの介在物は銅合金製品の表
面欠陥の原因となり、表面の均一性が要求される用途に
対しては致命的な問題となるため、できるだけ低減する
ことが望ましい。特にリードフレーム材などの厚みが1m
m 以下の電子材料用薄肉銅合金材では、前記問題から特
に酸化物を、酸素量に換算して、20ppm 以下、望ましく
は10ppm 以下の低い含有量レベルにすることが好まし
い。
Further, inclusions such as oxides or carbides determined by the amount of oxygen in the molten copper cause surface defects of the copper alloy product, which is fatal for applications requiring a uniform surface. Therefore, it is desirable to reduce as much as possible. Especially the thickness of the lead frame material etc. is 1m
In the case of a thin copper alloy material for electronic materials of m or less, it is preferable to set the content of oxide to a low content level of 20 ppm or less, preferably 10 ppm or less, in terms of oxygen content, particularly from the above problem.

【0008】一方、銅合金の溶解に用いる前記誘導炉
は、密閉し易く還元性雰囲気にしやすい筒状のシャフト
炉と違って、密閉しにくいルツボ型であり、銅合金の溶
解は基本的に大気雰囲気下で行われることになる。この
ため、溶解工程における大気雰囲気から、酸素が溶銅中
に吸収されやすく、また、銅原料( 原料中あるいは原料
に付着している水分など) に含まれる酸素も、溶銅中へ
の酸素混入源となる。また、水素は、前記酸素と同様
に、銅原料( 原料中あるいは原料に付着している水分な
ど) に含まれる分と、前記溶解工程における大気雰囲気
から溶銅中に吸収される水分が混入源となる。
On the other hand, the induction furnace used for melting a copper alloy is a crucible type that is difficult to seal unlike a cylindrical shaft furnace which is easy to seal and is likely to be in a reducing atmosphere. It will be done under atmosphere. For this reason, oxygen is easily absorbed into the molten copper from the atmosphere in the melting process, and oxygen contained in the copper raw material (such as water in the raw material or attached to the raw material) is mixed with oxygen in the molten copper. Source. In addition, hydrogen is contained in the copper raw material (such as water adhering to the raw material or attached to the raw material) and water absorbed from the air atmosphere into the molten copper in the melting step, similarly to the oxygen. Becomes

【0009】更に、溶銅を誘導炉から移湯樋3 に移湯す
る際、図3 に示す通り、誘導炉2 の溶湯口と移湯樋3 に
は落差があり、この落差を流下して溶銅は移湯樋3 に移
湯される。したがって、この移湯の際の大気の巻き込み
により、前記溶解中の大気雰囲気からの吸収と合わせ、
合金銅の場合には、前記純銅に比して、溶銅中の酸素、
水素の量および酸化物系介在物の量が必然的に多くな
る。そして、前記銅合金の溶解において、通常は、木炭
などの固体還元剤で溶銅表面をカバーし、溶解工程にお
ける大気雰囲気からの酸素の溶銅中への吸収を防止する
方法が採用されているが、この方法は酸素の抑制には効
果があるものの、前記固体還元剤が必然的に含む水素
が、逆に溶銅中に吸収されて、溶銅中の水素量を高める
結果となっている。しかも銅合金系は、前記Fe、Sn、M
n、Mg、Ni、Crなどの、純銅系に比して酸化しやすい合
金元素を含んでおり、その分、溶銅中の酸素量も比較的
多くなる。したがって、前記銅合金の通常の溶解・鋳造
工程における、鋳造直前の移湯樋での溶銅中の不純物量
は、酸素50〜500ppm、水素5ppm、酸化物200 〜300ppm(
但し、酸素量に換算して) 程度の高い量となる。
Further, when the molten copper is transferred from the induction furnace to the hot water trough 3, as shown in FIG. 3, there is a head drop between the molten metal outlet of the induction furnace 2 and the hot water trough 3, and the head falls down. The molten copper is transferred to a hot water trough 3. Therefore, due to the entrainment of the atmosphere during the hot water transfer, the absorption from the atmospheric atmosphere during the melting is combined,
In the case of alloy copper, compared to the pure copper, oxygen in the molten copper,
The amount of hydrogen and the amount of oxide-based inclusions inevitably increase. In dissolving the copper alloy, usually, a method of covering the surface of the molten copper with a solid reducing agent such as charcoal to prevent absorption of oxygen from the atmospheric atmosphere into the molten copper in the melting step is adopted. However, although this method is effective in suppressing oxygen, hydrogen inevitably contained in the solid reducing agent is conversely absorbed into the molten copper, resulting in an increase in the amount of hydrogen in the molten copper. . Moreover, the copper alloys are based on the Fe, Sn, M
The alloy contains alloying elements such as n, Mg, Ni, and Cr that are more easily oxidized than pure copper, and accordingly, the amount of oxygen in the molten copper is relatively large. Therefore, in the ordinary melting and casting process of the copper alloy, the amount of impurities in the molten copper in the hot water gutter immediately before casting is oxygen 50 to 500 ppm, hydrogen 5 ppm, oxide 200 to 300 ppm (
However, it is a high amount (in terms of oxygen amount).

【0010】従来から、これら銅乃至銅合金の不純物の
低減のための精錬が、前記溶解炉である誘導炉を中心に
行われている。このうち、酸素の低減手段としては、前
記した通り、通常は、木炭などの固体還元剤で溶銅表面
をカバーし、溶解工程における大気雰囲気からの酸素の
溶銅中への吸収を防止する方法が採用されている。
Hitherto, refining for reducing impurities in copper or copper alloys has been performed mainly in the induction furnace as the melting furnace. Among these, as a means for reducing oxygen, as described above, usually, a method of covering the surface of the molten copper with a solid reducing agent such as charcoal and preventing absorption of oxygen from the atmospheric atmosphere into the molten copper in the melting step. Has been adopted.

【0011】また水素の低減手段として、通常は、溶銅
中の酸素量を例えば250 〜500ppmに制御 (上昇) させ
て、この酸素により、水素を酸化、揮発、あるいはスラ
グ中に取り込む方法、あるいは前記溶解を真空中で行
い、水素を揮発させる方法などがある。
[0011] As a means for reducing hydrogen, a method is usually used in which the amount of oxygen in molten copper is controlled (increased) to, for example, 250 to 500 ppm, and this oxygen is used to oxidize, volatilize, or incorporate hydrogen into slag. There is a method of performing the dissolution in a vacuum to volatilize hydrogen.

【0012】また、介在物は、主として、前記移湯樋に
設けたセラミック製の耐熱性の多孔質フィルターにより
溶銅を濾過して除去を行う。
The inclusions are mainly removed by filtering the molten copper through a ceramic heat-resistant porous filter provided in the hot water trough.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
技術には各々問題がある。まず、酸素の低減手段として
の木炭などの固体還元剤で溶銅表面をカバーする方法
は、溶解工程における大気雰囲気からの酸素の溶銅中へ
の吸収防止効果はあるものの、溶銅中に既に存在する酸
素の積極的な脱酸乃至低減効果は小さいし、前記したよ
うに、逆に水素の溶銅への吸収を促進する問題もある。
However, each of these prior arts has its own problems. First, the method of covering the surface of molten copper with a solid reducing agent such as charcoal as a means of reducing oxygen has the effect of preventing absorption of oxygen from the air atmosphere into the molten copper in the melting step, but has already been carried out in the molten copper. The effect of actively deoxidizing or reducing existing oxygen is small, and as described above, there is also a problem of promoting the absorption of hydrogen into molten copper.

【0014】このため、溶銅中の脱酸を促進するために
特開平5 −25559 号や、特許第2561986 号、或いは特許
第2561987 号などの公報では、誘導炉などの溶解炉内の
溶銅表面を木炭などにより被覆するとともに、不活性ガ
スを吹き込み、CO2 +C →2CO なるブードワ反応を促進
させ、脱酸を行うことが開示されている。しかし、同公
報のように不活性ガスを吹き込んでも、誘導炉内の溶銅
全体は、基本的に静止した状態であるので、前記ブード
ワ反応の反応速度は遅く、溶銅全体に十分な脱酸効果を
得るためには20〜30分程度の処理時間が必要となる。言
い換えると、これらの精錬方法は、十分に精錬処理のた
めの時間をとれる溶解炉で行うのに適した方法と言え
る。
For this reason, in order to promote deoxidation in molten copper, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-25559, 2561986, and 2561987 disclose molten copper in a melting furnace such as an induction furnace. It is disclosed that the surface is coated with charcoal or the like, and an inert gas is blown therein to promote a Boudouard reaction of CO 2 + C → 2CO to perform deoxidation. However, even if an inert gas is blown in as in the publication, the entire molten copper in the induction furnace is basically in a stationary state, so that the reaction speed of the Boudoir reaction is slow, and sufficient deoxidation is performed on the entire molten copper. To achieve the effect, a processing time of about 20 to 30 minutes is required. In other words, these refining methods can be said to be methods suitable for performing in a melting furnace that can take a sufficient time for the refining process.

【0015】次に、水素の低減手段として、前記溶銅中
の酸素量を上昇する方法は、水素の低減効果はあるもの
の、その分溶銅中の酸素量を上昇させることになる。ま
た、前記溶解を真空中で行い水素を揮発させる方法も、
生産性が悪くなるととともに真空保持のための設備費や
溶解コストが高くなるなどの問題がある。
Next, the method of increasing the amount of oxygen in the molten copper as a means for reducing hydrogen has the effect of reducing hydrogen, but increases the amount of oxygen in the molten copper by that amount. Also, a method of performing the dissolution in a vacuum to volatilize hydrogen,
There are problems such as a decrease in productivity and an increase in equipment costs for melting the vacuum and melting costs.

【0016】更に、介在物を、前記移湯樋に設けた多孔
質セラミックなどの耐熱性のフィルターにより溶銅を濾
過して除去する方法も、介在物の除去効率を上げるため
には、フィルターの孔乃至メッシュを細かくする必要が
あるが、反面フィルターが目詰まりし易い。したがっ
て、フィルターの交換などにより溶解・鋳造の生産性が
阻害されたり、溶解コストが高くなるなどの問題があ
る。
Further, a method for removing the inclusions by filtering the molten copper with a heat-resistant filter such as a porous ceramic provided in the hot water gutter is also used. Although it is necessary to make the holes or the mesh fine, the filter tends to be clogged. Therefore, there is a problem that the productivity of melting and casting is hindered due to replacement of the filter and the melting cost is increased.

【0017】従って、これら従来の精錬技術では、溶銅
中の酸素、水素、介在物の除去を行う場合、低減できる
不純物量に限界があるとともに、各々新たな弊害を生む
可能性が避けられない。このため、従来の精錬技術で
は、銅合金溶銅中の不純物を、前記高いレベルから、酸
素を20ppm 以下および水素を0.5ppm以下、酸化物を20pp
m 以下に低減することはできず、鋳造される溶銅中に
は、不純物が前記レベル程度含まれることが多い。した
がって、従来の精錬技術では、これら不純物の含有によ
る前記製品不良発生が避けがたかったのが実情である。
Therefore, these conventional refining techniques have limitations in the amount of impurities that can be reduced when removing oxygen, hydrogen, and inclusions in molten copper, and inevitably have the potential to cause new adverse effects. . For this reason, in the conventional refining technology, impurities in the copper alloy molten copper are reduced from the above-mentioned high level to oxygen of 20 ppm or less, hydrogen of 0.5 ppm or less, and oxide of 20 pp or less.
m or less, and the molten copper to be cast often contains the above-described level of impurities. Therefore, in the conventional refining technology, it is difficult to avoid the occurrence of the above-mentioned product failure due to the inclusion of these impurities.

【0018】そしてまた、これら従来技術の致命的な問
題は、これら技術によって溶解炉出側の溶銅中の不純物
量をある程度低減しえたとしても、その後の前記移湯時
の大気巻き込みによる不純物量の増加分を抑制しえない
ことである。したがって、銅合金鋳造直前の移湯樋にお
ける溶銅中の高い不純物量(酸素50〜500ppm、水素5pp
m、酸化物200 〜300ppm)を、酸素10ppm 以下および水
素0.3ppm以下、酸化物20ppm 以下の極めて低いレベルに
低減するためには、どうしても移湯樋において、鋳造直
前の溶銅を精錬し不純物を低減する必要が生じる。そし
て、移湯樋における限られた時間では、前記特開平5 −
25559 号や、特許第2561986 号、或いは特許第2561987
号などの公報に開示された処理時間のかかる精錬方法を
移湯樋の精錬方法に適用したとしても、移湯樋における
溶銅中の高い不純物量を、前記極めて低いレベルに低減
することは到底できない。
The fatal problem of these prior arts is that even if these techniques can reduce the amount of impurities in the molten copper on the exit side of the melting furnace to some extent, the amount of impurities caused by entrapment in the atmosphere during the subsequent hot water transfer will be described. Cannot suppress the increase in Therefore, a high impurity content (50-500ppm of oxygen, 5ppp of hydrogen)
m, oxides of 200 to 300 ppm) to extremely low levels of less than 10 ppm of oxygen, less than 0.3 ppm of hydrogen, and less than 20 ppm of oxides. There is a need to reduce it. Then, in the limited time in the hot water gutter, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open
No. 25559, Patent No. 2561986, or Patent No. 2561987
Even if the time-consuming refining method disclosed in the official gazette is applied to the refining method of the hot water gutter, the high impurity amount in the molten copper in the hot water gutter is hardly reduced to the extremely low level. Can not.

【0019】この移湯樋において、溶銅を精錬し不純物
を低減する方法として特開平6 −212300号公報がある。
同公報には、純銅系のP 含有低酸素銅を、密閉し易く還
元性雰囲気にしやすいシャフト炉により溶解し、次いで
該溶銅を保持炉、移湯樋を通じて連続的に鋳型に供給す
る際、移湯樋において溶銅を精錬する方法が開示されて
いる。そして、この移湯樋における精錬内容は、移湯樋
を流下する溶銅表面をカーボン系固体還元剤にて被覆す
るとともに、先端に回転羽根を有するノズルを溶銅中に
装入して、移湯樋を流下する溶銅に不活性ガスの微細気
泡を吹き込んで行い、溶銅中に含まれる酸素を10ppm 以
下および水素を0.3ppm以下にそれぞれ低減する技術であ
る。
As a method for refining molten copper and reducing impurities in this hot water gutter, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-212300.
According to the same publication, pure copper-based low-oxygen copper is melted in a shaft furnace that is easily sealed and easily reduced, and then the molten copper is continuously supplied to a mold through a holding furnace and a hot water gutter. A method for refining molten copper in a hot water gutter is disclosed. The refining contents of the hot water gutter are covered by coating the surface of the molten copper flowing down the hot water gutter with a carbon-based solid reducing agent and charging a nozzle having a rotating blade at the tip into the molten copper. This is a technique in which fine bubbles of inert gas are blown into molten copper flowing down a hot water gutter to reduce oxygen and hydrogen contained in the molten copper to 10 ppm or less and hydrogen to 0.3 ppm or less, respectively.

【0020】しかし、同公報の技術は前記した通り、純
銅系を対象とし、大気からの酸素吸収量や水素吸収量の
少ない、還元性雰囲気にて連続的な溶解が可能なシャフ
ト炉−保持炉−移湯樋による鋳造を対象としている。し
かもこの技術が対象とする純銅系は、前記した通り、銅
合金に比して酸化しやすい元素を含んでおらず、その
分、溶銅中の酸素量も比較的少ない。したがって、鋳造
直前の移湯樋での溶銅中の不純物量は、せいぜい酸素30
〜40 ppm、水素2 〜3ppm、酸化物50〜100ppm程度の量で
あり、この溶銅から、これら不純物を前記低いレベルま
で低減することは、比較的容易に行うことができる。
However, as described above, the technique disclosed in the publication is directed to a pure copper system, and has a small amount of oxygen and hydrogen absorbed from the atmosphere and is capable of continuous melting in a reducing atmosphere. -For casting with hot water gutters. Moreover, as described above, the pure copper system targeted by this technique does not contain an element that is easily oxidized as compared with the copper alloy, and accordingly, the amount of oxygen in the molten copper is relatively small. Therefore, the amount of impurities in the molten copper in the hot water gutter immediately before casting is at most 30% oxygen.
-40 ppm, hydrogen 2-3 ppm, and oxide 50-50 ppm, and it is relatively easy to reduce these impurities from the molten copper to the low level.

【0021】これに対し、本発明が対象とする銅合金の
場合には、前記した通り、溶銅中に不純物が含まれ易い
工程により製造されている。そして銅合金の場合は、F
e、Sn、Mn、Mg、Ni、Crなどの、純銅系に比して酸化し
やすい元素を含んでいる。したがって、鋳造直前の移湯
樋における溶銅中の不純物量は、前記した通り、同公報
よりも数段高いレベルとなっている。したがって、本発
明者らが知見したところによれば、前記特開平6 −2123
00号公報の移湯樋における純銅系の精錬技術では、高い
レベルの不純物を含む銅合金溶銅を、溶銅が流下する移
湯樋中の時間的乃至容量的に限られた中で、溶銅全体を
均一に、しかも、特にリードフレーム等の電子材料用に
溶銅中の不純物量を前記したレベルにより低減すること
には限界がある。
On the other hand, in the case of the copper alloy targeted by the present invention, as described above, the copper alloy is manufactured by a process in which impurities are easily contained in the molten copper. And for copper alloys, F
e, Sn, Mn, Mg, Ni, Cr, and other elements that are more easily oxidized than pure copper. Therefore, as described above, the amount of impurities in the molten copper in the hot water gutter immediately before casting is at a level several steps higher than in the publication. Therefore, according to the findings of the present inventors, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the refining technology of pure copper in a hot water gutter disclosed in Japanese Patent Publication No. 00, molten copper alloy containing a high level of impurities is melted within a limited time or volume in the hot water gutter where the molten copper flows down. There is a limit to reducing the amount of impurities in the molten copper to the above-mentioned level uniformly for the entire copper, and particularly for electronic materials such as lead frames.

【0022】本発明はこれら従来技術の問題点に鑑み、
銅合金を誘導炉にて溶解・鋳造する際、銅合金溶銅中の
高いレベルの酸素、水素、好ましくは酸化物系介在物を
同時に除去しうる、より具体的には、精錬後の銅合金鋳
塊中に含まれる酸素量を20ppm 以下、好ましくは10ppm
以下、水素量を0.5 ppm 以下、好ましくは0.2 ppm 以下
としうる精錬方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of these problems of the prior art,
When melting and casting a copper alloy in an induction furnace, high levels of oxygen, hydrogen, and preferably oxide inclusions in the copper alloy molten copper can be removed at the same time, more specifically, the copper alloy after refining 20 ppm or less of oxygen contained in the ingot, preferably 10 ppm
Hereinafter, an object of the present invention is to provide a refining method capable of reducing the amount of hydrogen to 0.5 ppm or less, preferably 0.2 ppm or less.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る銅合金の精錬方法は、銅合金を誘導
炉により溶解し、溶銅を移湯樋を通じて鋳型に供給する
際、移湯樋において溶銅を精錬する方法であって、移湯
樋を流下する溶銅表面をカーボン系固体還元剤にて被覆
するとともに、先端に回転羽根を有するノズルを溶銅中
に装入して、移湯樋を流下する溶銅の底部に不活性ガス
の微細気泡を吹き込み脱酸および脱水素を行い、銅合金
鋳塊中に含まれる酸素を20ppm 以下、好ましくは10 ppm
以下、および水素を0.5ppm以下、好ましくは0.2 ppm 以
下、そして好ましくは介在物としての酸化物量を20ppm
以下( 但し、酸素量に換算して) にそれぞれ低減するこ
とを要旨とする。
In order to achieve the above object, a method for refining a copper alloy according to the present invention comprises melting a copper alloy in an induction furnace and supplying molten copper to a mold through a hot water gutter. A method of refining molten copper in a hot water gutter, in which the surface of the molten copper flowing down the hot water gutter is coated with a carbon-based solid reducing agent, and a nozzle having a rotating blade at the tip is inserted into the molten copper. Then, fine bubbles of an inert gas are blown into the bottom of the molten copper flowing down the hot water trough to perform deoxidation and dehydrogenation, thereby reducing the oxygen contained in the copper alloy ingot to 20 ppm or less, preferably 10 ppm.
Or less, and 0.5 ppm or less of hydrogen, preferably 0.2 ppm or less, and preferably 20 ppm of oxides as inclusions.
The gist is to reduce the amount to the following (however, converted to the amount of oxygen).

【0024】本発明の基本的原理は、移湯樋を流下する
溶銅表面を固体還元剤にて被覆することにより、大気雰
囲気からの酸素や水素の溶銅中への吸収を防止した上
で、溶銅中の酸素と前記固体還元剤との接触反応を、不
活性ガスの微細気泡のバブリング乃至攪拌と移湯樋を流
下する溶銅の流動によって促進し、溶銅中の酸素を低減
(脱酸) する。また、不活性ガスの微細気泡のバブリン
グにより、この微細気泡と溶銅中の水素との接触反応を
促進して、微細気泡中に水素を取り込み、溶銅中の水素
を低減する。更に、前記溶銅中の脱酸により、還元可能
な特にCu2Oなどの酸化物系介在物が還元分解され、介在
物が低減される。
The basic principle of the present invention is to prevent the absorption of oxygen and hydrogen from the atmosphere into the molten copper by coating the surface of the molten copper flowing down the hot water gutter with a solid reducing agent. The contact reaction between the oxygen in the molten copper and the solid reducing agent is promoted by bubbling or stirring of fine bubbles of inert gas and the flow of the molten copper flowing down the hot water trough to reduce oxygen in the molten copper.
(Deacidification). In addition, bubbling of the inert gas microbubbles promotes the contact reaction between the microbubbles and hydrogen in the molten copper, thereby incorporating hydrogen into the microbubbles and reducing the hydrogen in the molten copper. Furthermore, the deoxidation in the molten copper reduces and decomposes oxide-based inclusions such as Cu 2 O that can be reduced, thereby reducing the inclusions.

【0025】そして本発明では、この精錬の際、先端に
回転羽根を有するノズルを溶銅中に装入して、移湯樋を
流下する溶銅の底部に不活性ガスの微細気泡を比較的多
量に吹き込み、不活性ガスの微細気泡の溶銅底部から溶
銅表面に抜ける放散量を大きくして、前記不活性ガスの
微細気泡を比較的多量吹き込みと相まって、溶銅中にお
ける物質移動を促進して、脱酸と脱水素の反応速度を加
速・促進することが特徴である。この脱酸と脱水素の反
応速度を加速・促進させるためには、不活性ガスの微細
気泡を、可能な限り、移湯樋を流下する溶銅の底部にお
いて吹き込むことが必要である。前記特開平6 −212300
号公報は、前記本発明の基本的原理は共通であるもの
の、この不活性ガスの微細気泡を溶銅の底部に吹き込む
技術思想の開示はなくその図や実施例からすると移湯樋
の溶銅の上部乃至中部から不活性ガスの微細気泡を吹き
込んでいる。
According to the present invention, during the refining, a nozzle having a rotating blade at the tip is inserted into the molten copper, and fine bubbles of an inert gas are relatively formed at the bottom of the molten copper flowing down the hot water gutter. A large amount of gas is blown into the molten copper surface to increase the amount of inert gas microbubbles that escape from the bottom of the molten copper to the surface of the molten copper. Then, the reaction rate of deoxidation and dehydrogenation is accelerated and accelerated. In order to accelerate and accelerate the reaction rate of the deoxidation and dehydrogenation, it is necessary to blow fine bubbles of an inert gas as much as possible at the bottom of the molten copper flowing down the hot water trough. JP-A-6-212300
Although the gazette of the present invention shares the basic principle of the present invention, it does not disclose the technical idea of injecting fine bubbles of this inert gas into the bottom of the molten copper. Fine gas bubbles of an inert gas are blown from the upper part to the middle part.

【0026】本発明者らが検討した結果、通常の銅合金
の溶解・鋳造に用いられる移湯樋の深さの範囲と溶銅深
さの範囲では、本発明における溶銅底部とは、移湯樋を
流下する溶銅流れの底部である。不活性ガス吹き込み位
置は、溶銅流れに対し深いほど溶銅の脱酸と脱水素の効
果が大きい。因みに、この不活性ガス吹き込み位置の上
限は、移湯樋の底部 (移湯樋の溶銅と接触する底部面)
から溶銅深さの1/3 の高さまでの部分であり、これを越
える溶銅上部への吹き込みでは、不活性ガス吹き込み位
置より下部における溶銅中の不活性ガスの微細気泡量が
少なくなり、この溶銅下部乃至底部の脱酸と脱水素の反
応速度を加速・促進することができず、溶銅全体の均一
でかつ所望の不純物低減効果が無くなる。また、不活性
ガス吹き込み位置の下限は、前記回転羽根が、移湯樋の
底部に接触しない位置までである。これ以上深くなる
と、前記回転羽根 (インペラー) が、移湯樋の底部に衝
突乃至接触してしまう。
As a result of investigations by the present inventors, the range of the depth of the hot water gutter used for melting and casting of ordinary copper alloys and the range of the molten copper depth differ from the molten copper bottom in the present invention. This is the bottom of the molten copper flow down the hot water gutter. The effect of deoxidation and dehydrogenation of molten copper is greater as the inert gas blowing position is deeper in the molten copper flow. Incidentally, the upper limit of the inert gas injection position is the bottom of the hot water gutter (the bottom surface of the hot water gutter that comes into contact with the molten copper).
From the depth of the molten copper to the height of 1/3 of the depth of the molten copper.When blowing into the upper part of the molten copper beyond this, the amount of fine bubbles of inert gas in the molten copper in the lower part of the molten gas blowing position decreases. However, the reaction rate of deoxidation and dehydrogenation of the lower part or the lower part of the molten copper cannot be accelerated or accelerated, and the effect of uniform and desired impurity reduction of the entire molten copper is lost. Further, the lower limit of the inert gas blowing position is a position where the rotating blade does not contact the bottom of the hot water gutter. If the depth is greater than this, the rotating blades (impellers) will collide with or come into contact with the bottom of the hot water gutter.

【0027】更に、前記吹き込み不活性ガスの効果を発
揮させるためには、できるだけ微細な、具体的には気泡
径が1mm 以下の微細気泡とすることが好ましい。この微
細気泡化のため、溶銅中に装入したノズル先端に設けた
回転羽根を用い、この回転羽根の剪断力により微細気泡
とすることが好ましい。この回転羽根を用いることによ
り、不活性ガスによる溶銅のバブリング乃至流動化効果
も増し、溶銅中の酸素と前記固体還元剤との接触反応効
率も高くなる。また、不活性ガスの水素分圧ができるだ
け低い方が、水素の吸収率が高くなる。
Further, in order to exert the effect of the blown-in inert gas, it is preferable to use fine bubbles as fine as possible, specifically, a bubble diameter of 1 mm or less. In order to form the fine bubbles, it is preferable to use a rotary blade provided at the tip of the nozzle charged in the molten copper and to generate fine bubbles by the shearing force of the rotary blade. By using the rotating blades, the effect of bubbling or fluidizing the molten copper by the inert gas is increased, and the efficiency of the contact reaction between oxygen in the molten copper and the solid reducing agent is also increased. Further, the lower the hydrogen partial pressure of the inert gas is, the higher the hydrogen absorption rate is.

【0028】本発明の溶銅中の酸素とカーボン系固体還
元剤との接触反応による脱酸のメカニズムは、カーボ
ンと溶銅中の酸素との反応による二酸化炭素の生成:2O
+C→CO2 と、生成二酸化炭素とカーボンとの反応に
よる一酸化炭素の生成:CO2+C →2CO (ブードワ反
応、生成COは溶銅外へ放散される) の2 段階の反応によ
り、脱酸が進行する。このうち、のブードワ反応は前
記した通り、溶解炉での精錬における溶銅が静止した状
態では、不活性ガスなどによりバブリング乃至攪拌した
としても、CO2 は溶銅中に溶解度が高く溶存して残り、
反応速度が遅い。これに対して、本発明では、前記と
の溶銅中の酸素と固体還元剤との接触反応を、不活性
ガスの溶銅底部からの微細気泡のバブリング乃至攪拌と
移湯樋を流下する溶銅の流動によって促進しているた
め、後述する通り、のブードワ反応および脱酸の速度
は飛躍的に速くなる。
The mechanism of deoxidation by the contact reaction between oxygen in the molten copper and the carbon-based solid reducing agent of the present invention is as follows: production of carbon dioxide by the reaction between carbon and oxygen in the molten copper: 2O
Generation of carbon monoxide by the reaction of + C → CO 2 and generated carbon dioxide and carbon: Deoxidation by a two-stage reaction of CO 2 + C → 2CO (Boudoir reaction, generated CO is diffused out of molten copper) Progresses. Of these, as described above, in the Baudou reaction, when the molten copper in the refining in the melting furnace is stationary, even if bubbling or stirring with an inert gas or the like, CO 2 has a high solubility in the molten copper and is dissolved. remaining,
The reaction speed is slow. On the other hand, in the present invention, the contact reaction between the oxygen in the molten copper and the solid reducing agent is carried out by bubbling or stirring fine bubbles from the molten copper bottom of the inert gas and flowing the molten gas down the hot water gutter. Since the flow is promoted by copper, the rate of the Boudouis reaction and deoxidation is remarkably increased as described later.

【0029】次に、本発明の脱水素のメカニズムは、前
記脱酸のための不活性ガスの微細気泡のバブリングによ
り、この微細気泡と溶銅中の水素との接触反応を促進し
て、不活性ガス微細気泡中の水素の分圧差を利用して、
不活性ガス微細気泡中に水素を取り込み、この水素を取
り込んだ不活性ガスを大気中若しくは雰囲気中に放出し
て、溶銅中の水素を低減する。この本発明の脱水素のメ
カニズムは、前記脱酸と同様に、移湯樋の溶銅の底部に
不活性ガスの微細気泡を吹き込むことにより、飛躍的に
促進される。
The mechanism of the dehydrogenation of the present invention is as follows. The bubbling of the microbubbles of the inert gas for deoxidation promotes the contact reaction between these microbubbles and hydrogen in the molten copper. Utilizing the partial pressure difference of hydrogen in active gas microbubbles,
Hydrogen is incorporated into the inert gas microbubbles, and the inert gas incorporating the hydrogen is released into the atmosphere or atmosphere to reduce hydrogen in the molten copper. The mechanism of the dehydrogenation of the present invention is drastically promoted by blowing fine bubbles of an inert gas into the bottom of the molten copper of the hot water gutter, similarly to the deoxidation.

【0030】なお、この不活性ガス微細気泡中の水素の
分圧差を利用して、溶湯中の水素を低減する方法は、ア
ルミニウム合金溶湯中の水素を低減する方法として、既
に実施されている。ただ、銅合金の場合、アルミニウム
合金よりも比重が大きく、溶銅の密度も8 g/m3であり、
アルミニウム合金溶湯の2g/m3 に対して、3 〜4 倍の密
度であり、その分だけ不活性ガスの溶銅中での浮上速度
が大きくなる。この不活性ガス微細気泡の浮上速度が大
きいと、不活性ガス微細気泡と溶銅中の水素との接触反
応時間が短くなるため、この接触反応効率を高めるため
には、不活性ガスの気泡をできるだけ微細な、具体的に
は気泡径が1mm 以下の微細気泡とすることが好ましい
し、溶銅の攪拌乃至流動を促進することが好ましい。そ
して、この微細気泡化のため、溶銅中に装入した回転羽
根 (インペラー) を用い、溶銅の攪拌乃至流動を促進す
るとともに、この回転羽根の剪断力により不活性ガス微
細気泡とすることが必要である。
The method of reducing the hydrogen in the molten metal by utilizing the partial pressure difference of the hydrogen in the inert gas microbubbles has already been implemented as a method of reducing the hydrogen in the molten aluminum alloy. However, when the copper alloy, large specific gravity than aluminum alloys, it is also 8 g / m 3 density of molten copper,
The density is 3 to 4 times that of 2 g / m 3 of the molten aluminum alloy, and the floating speed of the inert gas in the molten copper increases accordingly. If the floating speed of the inert gas microbubbles is high, the contact reaction time between the inert gas microbubbles and hydrogen in the molten copper is shortened. It is preferable to make the bubbles as fine as possible, specifically, fine bubbles having a bubble diameter of 1 mm or less, and it is preferable to promote stirring or flow of the molten copper. In order to form the fine bubbles, the stirring or the flow of the molten copper is promoted by using a rotating blade (impeller) inserted into the molten copper, and the inert gas fine bubbles are formed by the shearing force of the rotating blade. is necessary.

【0031】この微細気泡化を得るための回転羽根の回
転数は、回転数が早いほど吹き込み不活性ガスの気泡を
微細化できる。そして、移湯量が1 〜10トン/ hrの通常
の移湯樋の範囲では、吹き込み不活性ガスの気泡の実質
量を前記1mm 以下の微細気泡とするためには、回転羽根
の直径を100 〜400mm φとした場合に、後述する通り、
回転羽根の回転数を200 r.p.m 以上とすることが好まし
いし、更に吹き込み不活性ガスの気泡全量を前記1mm 以
下の微細気泡とするためには、400r.p.m以上とすること
が好ましい。因みに、アルミニウム合金溶湯の場合、前
記程度の微細気泡を得るための、回転羽根の必要回転数
は100 〜300r.p.m程度である。したがって、本発明にお
ける不活性ガスの気泡の微細化は、前記脱酸と脱水素の
両方の技術的課題から必要となっており、これは銅合金
溶銅特有の問題であることが分かる。なお、高温の溶銅
中の不活性ガス微細気泡径を実際に測定することは難し
いので、前記不活性ガス微細気泡径の測定は、溶銅の代
わりに水を用いた水モデルにより行った。より具体的に
は、本発明における不活性ガス微細気泡径の規定は、ま
ず、前記本発明の脱酸と脱水素の効果を達成できる (あ
るいは達成できない) 、溶銅中の回転羽根の回転数を、
実際の移湯樋中の溶銅の攪拌実験により求め、この回転
羽根の回転数を、移湯樋を模した実験設備による水モデ
ルで再現試験した時の不活性ガス気泡の状態を映像化
し、該映像より気泡径を測定することにより行ってい
る。この水モデルの結果は、実際の溶銅の場合から推測
される気泡径と良く対応している。
As for the rotation speed of the rotary blade for obtaining the fine bubbles, the higher the rotation speed, the finer the bubble of the blown inert gas can be made. Then, in the range of a normal hot water trough having a hot water transfer rate of 1 to 10 tons / hr, the diameter of the rotary blade is set to 100 to 100 mm in order to reduce the substantial amount of the bubble of the inert gas to be blown into the fine bubble of 1 mm or less. When 400 mm φ is used, as described later,
The rotation speed of the rotating blade is preferably 200 rpm or more. Further, in order to make the total amount of the bubble of the inert gas to be blown into the fine bubble of 1 mm or less, it is preferably 400 rpm or more. Incidentally, in the case of the molten aluminum alloy, the required number of rotations of the rotating blades is about 100 to 300 rpm in order to obtain the fine bubbles as described above. Therefore, the miniaturization of the bubble of the inert gas in the present invention is necessary from the technical problems of both the deoxidation and the dehydrogenation, and it is understood that this is a problem peculiar to the copper alloy molten copper. Since it is difficult to actually measure the diameter of the inert gas microbubbles in the molten copper at a high temperature, the measurement of the inert gas microbubble diameter was performed using a water model using water instead of the molten copper. More specifically, the definition of the inert gas microbubble diameter in the present invention is based on, first, the effect of the deoxidation and dehydrogenation of the present invention can be achieved (or not achieved), and the rotation speed of the rotating blades in the molten copper. To
Obtained by the stirring experiment of the molten copper in the actual hot water gutter, visualize the state of the inert gas bubbles when the rotation speed of this rotary blade was reproducibly tested with a water model by experimental equipment simulating the hot water gutter, The measurement is performed by measuring the bubble diameter from the image. The results of this water model correspond well with the bubble diameter estimated from the actual molten copper.

【0032】更に、本発明の脱介在物のメカニズムは、
前記溶銅の脱酸により、介在物の内の主として酸化物系
介在物を低減することである。通常溶銅中の酸素は、溶
存酸素の形態ではなく、このCu2Oなどの酸化物系介在物
の形態で存在する。したがって、前記溶銅の脱酸によ
り、Cu2O→Cu+O の反応に従って、酸化物系介在物が還
元分解し、溶銅中の酸化物系介在物が、酸素量換算で20
ppm以下に大幅に低減する。この結果、前記移湯樋に設
けたセラミック製フィルターにより溶銅を濾過して溶銅
中の介在物の除去する際には、フィルターの負荷が大幅
に軽減する。したがって、前記溶銅の脱酸によっても除
去されなかった炭化物系介在物や、未反応の酸化物系介
在物などのフィルターにおける除去効率も高くなる。ま
た、酸化物系介在物によるフィルターの負荷の絶対量が
大幅に軽減する結果、フィルターの目詰まりが軽減され
てフィルターの寿命が延長される。この結果、フィルタ
ーの交換などにより溶解・鋳造の生産性が阻害された
り、溶解コストが高くなるなどの前記問題が、大幅に改
善される。
Further, the mechanism of the deintercalation of the present invention is as follows:
Deoxidation of the molten copper is intended to reduce mainly oxide-based inclusions among the inclusions. Usually, oxygen in the molten copper does not exist in the form of dissolved oxygen but in the form of oxide-based inclusions such as Cu 2 O. Therefore, by the deoxidation of the molten copper, the oxide-based inclusions are reduced and decomposed according to the reaction of Cu 2 O → Cu + O, and the oxide-based inclusions in the molten copper are reduced to 20% in terms of oxygen amount.
Significantly reduced to below ppm. As a result, when filtering the molten copper by the ceramic filter provided in the hot water gutter to remove inclusions in the molten copper, the load on the filter is greatly reduced. Therefore, the removal efficiency of the carbide-based inclusions and the unreacted oxide-based inclusions that have not been removed by the deoxidation of the molten copper also increases. In addition, as a result of greatly reducing the absolute amount of load on the filter due to the oxide-based inclusions, clogging of the filter is reduced and the life of the filter is extended. As a result, the above-mentioned problems such as the dissolution / casting productivity being hindered due to the replacement of the filter and the increase in the melting cost are greatly improved.

【0033】なお、本発明の精錬によって、溶銅は、好
ましくは溶銅中に含まれる酸素量が20ppm 以下、好まし
くは10ppm 以下、水素量が0.5ppm以下、好ましくは0.2p
pm以下に清浄化されるため、移湯樋に設けたフィルター
により溶銅を濾過して溶銅中の酸化物系の介在物の除去
を行うことは、銅の品種若しくは製品要求特性によって
は不要となる。しかし、特に製品要求特性が厳しい、言
い換えると、溶銅の清浄化が要求される電子材料用など
の銅合金では、前記移湯樋における精錬後、移湯樋に設
けたセラミックフィルターにより、更に溶銅中の酸化物
系、或いは他の炭化物系や耐火物からの介在物の除去を
行うことが、品質保証上好ましい。なお、このセラミッ
クフィルターは、溶銅の温度や熱衝撃にも耐えられるよ
うな、耐熱性と強度を有する、例えば、アルミナ、ムラ
イト、炭化珪素等のセラミック製で、ヌードル乃至ハニ
カム状の多孔質体を用いることが好ましい。
By the refining of the present invention, the molten copper is preferably such that the amount of oxygen contained in the molten copper is 20 ppm or less, preferably 10 ppm or less, and the amount of hydrogen is 0.5 ppm or less, preferably 0.2 ppm or less.
pm or less, it is not necessary to remove oxide inclusions in the molten copper by filtering the molten copper with a filter installed in the hot water gutter, depending on the type of copper or the required characteristics of the product Becomes However, particularly in the case of copper alloys for electronic materials, etc., which have strict product requirements, in other words, for which it is required to purify molten copper, after refining in the hot water gutter, a ceramic filter provided in the hot water gutter further melts the molten copper. It is preferable in terms of quality assurance that oxides in copper, or inclusions from other carbides or refractories be removed. The ceramic filter is made of a ceramic such as alumina, mullite, silicon carbide or the like and has a heat resistance and a strength capable of withstanding the temperature and thermal shock of molten copper, and is made of a noodle or honeycomb-like porous body. It is preferable to use

【0034】以上説明した通り、本発明においては、溶
銅の二次汚染を生じやすいフラックスなどの化合物を用
いず、溶湯の二次汚染を生じないカーボン系固体還元剤
や不活性ガスを用いることも特徴の一つである。
As described above, in the present invention, the use of a carbon-based solid reducing agent or an inert gas which does not cause secondary contamination of molten metal without using a compound such as flux which easily causes secondary contamination of molten copper. Is also one of the features.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明精錬方法の実施態様を図1
乃至3 に示す。即ち、本発明精錬方法が実施されるの
は、誘導炉2 より鋳型4 に移湯する移湯樋3 においてで
あり、移湯樋3においても、本発明精錬方法の効果を発
揮できる処理時間乃至移湯樋長さを確保した上で、でき
るだけ鋳造直前( 移湯樋3 の下流側) に行うことが好ま
しい。本発明精錬方法に用いる不活性ガスは、移湯樋3
の上方から溶銅の底部に装入されたノズル5 およびノズ
ル5 の先端に設けられた回転羽根6 により、微細気泡7
として溶銅の底部に吹き込まれ、脱酸および脱水素を行
う。なお、図1 乃至3 ではノズル5 は1 本しか開示して
いないが、移湯樋3 の長手方向に渡って、複数本設けて
も良く、ノズルの配置本数や間隔などは、銅合金の量等
の条件に応じて適宜選択される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the refining method of the present invention is shown in FIG.
To 3 below. That is, the refining method of the present invention is performed in the hot water trough 3 for transferring the hot water from the induction furnace 2 to the mold 4, and also in the hot water trough 3, the processing time or the time at which the effect of the present refining method can be exhibited. It is preferable that the transfer is performed as soon as possible (downstream of the transfer gutter 3) as much as possible after ensuring the length of the transfer gutter. The inert gas used in the refining method of the present invention is
The nozzle 5 inserted into the bottom of the molten copper from above and the rotating blades 6 provided at the tip of the nozzle 5 cause fine bubbles 7
Is blown into the bottom of the molten copper to perform deoxidation and dehydrogenation. Although only one nozzle 5 is disclosed in FIGS. 1 to 3, a plurality of nozzles 5 may be provided along the longitudinal direction of the hot water gutter 3. Is appropriately selected according to conditions such as the above.

【0036】本発明におけるカーボン系固体還元剤とし
ては、木炭、コークスなどが例示される。これらカーボ
ン系固体還元剤は粉末である必要はなく、通常に使用さ
れる範囲での大きさの塊状で良い。一般に用いられる固
体還元剤としては、金属Ca、金属Mg、金属Al等がある
が、これらは前記した通り、固体還元剤の成分により溶
銅の二次汚染を生じやすいため、本発明では基本的に使
用しないが、この溶銅の二次汚染を生じない範囲で、カ
ーボン系固体還元剤の還元能力を向上させるために、補
助的に使用されることは許容される。図1 乃至3 に示す
通り、このカーボン系固体還元剤8 は、溶銅の再酸化や
水素の再吸収の防止と、溶銅の精錬効率向上のために、
移湯樋の溶銅の表面の全面を覆う形で添加される。
Examples of the carbon-based solid reducing agent in the present invention include charcoal and coke. These carbon-based solid reducing agents do not need to be powders, and may be in the form of a lump in a size generally used. Commonly used solid reducing agents include metal Ca, metal Mg, metal Al, and the like.As described above, these components are liable to cause secondary contamination of molten copper by the components of the solid reducing agent. However, it is permissible to use it supplementally in order to improve the reducing ability of the carbon-based solid reducing agent within a range that does not cause secondary contamination of the molten copper. As shown in FIGS. 1 to 3, the carbon-based solid reducing agent 8 is used to prevent reoxidation of molten copper and re-absorption of hydrogen and to improve the refining efficiency of molten copper.
It is added so as to cover the entire surface of the molten copper in the hot water gutter.

【0037】本発明精錬方法に用いる不活性ガス供給ノ
ズル5 の先端には、ノズル5 の先端部を下方から見た図
2(A)、およびノズル5 の先端部の縦断面図2(B)に示すよ
うに、十字状に設けられた回転羽根6(図1 では4 枚)
と、この回転羽根6 に設けられたスリットS が一体に設
けられている。そしてノズル5 の回転駆動(駆動源は図
示せず)による回転羽根6 の回転により、溶銅の攪拌力
が生じるとともに、前記ノズル5 とスリットS を通じて
溶銅中に吹き込まれた不活性ガスが、回転羽根6の回転
力によって剪断されて微細な気泡7 とされ、溶銅中を浮
上乃至移動するようになっている。前記した通り、この
不活性ガスの気泡の微細化、好ましくは1mm 以下の気泡
径に微細化するためには、回転羽根の剪断力が大きいほ
ど好ましい。この剪断力を増すためには、回転羽根の回
転数が多いほど好ましく、また回転羽根の回転数が多い
ほど、溶銅の攪拌力が増す。したがって、回転羽根の直
径を100 〜400mm φとした場合に、回転羽根の回転数は
最低でも200r.p.m以上が好ましいが、1400r.p.m を越え
ると移湯樋における溶銅の流れ自体を乱す可能性が生じ
る。したがって、回転羽根の回転数は好ましくは200 〜
1400r.p.m の範囲、より好ましくは400 〜800r.p.mの範
囲とする。また回転羽根の数も、前記剪断力を増し、気
泡径に微細化するためには多い方が良いが、十字状に4
枚設けることが強度や制作上好ましい。なお、このノズ
ルおよび回転羽根は、溶銅の温度や高速回転の熱衝撃に
も耐えられるように、耐熱性と強度を有する、例えば、
黒鉛、SiC 等のセラミック製乃至これらセラミックの混
合乃至複合材とする。
At the tip of the inert gas supply nozzle 5 used in the refining method of the present invention, the tip of the nozzle 5 is viewed from below.
As shown in FIG. 2 (A) and a longitudinal sectional view 2 (B) of the tip of the nozzle 5, the rotating blades 6 provided in a cross shape (four in FIG. 1)
And a slit S provided in the rotary blade 6 is integrally provided. The rotation of the rotary blades 6 by the rotational drive of the nozzle 5 (the drive source is not shown) generates a stirring force for the molten copper, and the inert gas blown into the molten copper through the nozzle 5 and the slit S is The bubbles are sheared by the rotating force of the rotating blades 6 to form fine bubbles 7 and float or move in the molten copper. As described above, in order to reduce the size of the bubble of the inert gas, preferably to the size of the bubble of 1 mm or less, it is preferable that the shearing force of the rotating blade is larger. In order to increase the shearing force, it is preferable that the rotation speed of the rotating blade is higher, and the stirring force of the molten copper is increased as the rotation speed of the rotating blade is higher. Therefore, when the diameter of the rotating blade is 100 to 400 mm φ, the rotating speed of the rotating blade is preferably at least 200 rpm, but if it exceeds 1400 rpm, the flow of molten copper in the hot water gutter may be disturbed. Nature occurs. Therefore, the rotation speed of the rotating blade is preferably 200 to
The range is 1400 rpm, more preferably 400 to 800 rpm. Also, the number of rotating blades is preferably large in order to increase the shearing force and reduce the bubble diameter,
It is preferable in terms of strength and production to provide a sheet. In addition, this nozzle and rotating blades have heat resistance and strength so as to withstand the temperature of molten copper and thermal shock of high-speed rotation, for example,
It is made of ceramics such as graphite and SiC or a mixture or composite of these ceramics.

【0038】本発明における不活性ガスとしては、窒素
(N2)、アルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO2) などが例示され
る。但し、窒素は銅合金溶銅に吸収され、銅合金の機械
的性質を劣化させる可能性があるので、この点から、使
用する不活性ガスはアルゴンが好ましい。不活性ガスの
吹き込み量は、前記本発明の精錬のメカニズムである、
移湯樋を流下する溶銅の底部に不活性ガスの微細気泡を
比較的多量に吹き込み、不活性ガスの微細気泡の溶銅底
部から溶銅表面に抜ける放散量を大きくして、溶銅中に
おける物質移動を促進して、脱酸と脱水素の反応速度を
加速・促進することからすると、できるだけ多い方が好
ましい。その具体的な量は、移湯樋を流下する溶銅量に
よって異なるが、移湯量が1 〜10トン/ hrの通常の移湯
樋の範囲では、20Nl/ 分以上とする。ただ、あまり多く
しても、移湯樋における溶銅の流れ自体を乱すので、上
限は100Nl/分までとすることが好ましい。
As the inert gas in the present invention, nitrogen is used.
(N 2 ), argon (Ar), carbon dioxide (CO 2 ) and the like. However, since nitrogen is absorbed by the copper alloy molten copper and may deteriorate the mechanical properties of the copper alloy, the inert gas used is preferably argon from this point. The blowing amount of the inert gas is the refining mechanism of the present invention,
A relatively large amount of fine gas of inert gas is blown into the bottom of the molten copper flowing down the hot water gutter to increase the amount of fine gas bubbles of inert gas that escape from the bottom of the molten copper to the surface of the molten copper, thereby increasing In view of accelerating and accelerating the reaction rates of deoxidation and dehydrogenation by promoting mass transfer in the above, it is preferable that the amount is as large as possible. The specific amount varies depending on the amount of molten copper flowing down the hot water gutter, but is set to 20 Nl / min or more in the range of a normal hot water gutter having a hot water flow of 1 to 10 ton / hr. However, an excessively large amount disturbs the flow of molten copper in the hot water gutter, so the upper limit is preferably set to 100 Nl / min.

【0039】更に、前記図3 に示した通り、誘導溶解炉
2 から移湯樋3 への移湯は、これらの炉を移湯樋に向け
て傾動させ、炉の移湯口から移湯樋に向けて、溶銅が落
差をつけて移湯される。そして、このような溶解炉から
鋳造機の間の溶銅を落差をつけて移湯する部分では、溶
銅が大気雰囲気中の酸素や水分などを巻き込み、吸収し
やすくなる。したがって、これによる溶銅中の酸素や水
素量の増加を防止するため、不活性ガスにより移湯中の
溶銅をシールすることが好ましい。そして溶銅をシール
するに際しては、図3 に示すように、炉の移湯口から移
湯樋の溶銅落下点までの雰囲気をカバー9 によって覆
い、カバー9 の導入口10からカバー内に不活性ガスを導
入して、この不活性ガスによって溶銅をシールし、大気
雰囲気中の酸素や水分の吸収を防止する態様が好まし
い。このシールにより、移湯樋に移湯された溶銅中の酸
素や水素量の増加を抑制することができ、移湯樋におけ
る本発明精錬方法の負荷を軽減することが可能となる。
Further, as shown in FIG.
In the transfer from 2 to the hot water gutter 3, these furnaces are tilted toward the hot water gutter, and the molten copper is transferred from the hot water outlet of the furnace toward the hot water gutter with a drop. Then, in a portion where the molten copper is transferred from the melting furnace to the casting machine with a drop, the molten copper entraps oxygen, moisture, and the like in the air atmosphere and is easily absorbed. Therefore, in order to prevent an increase in the amount of oxygen or hydrogen in the molten copper due to this, it is preferable to seal the molten copper during the hot water transfer with an inert gas. When sealing the molten copper, as shown in Fig. 3, the atmosphere from the furnace inlet to the molten metal dropping point of the hot water gutter is covered with the cover 9, and the cover 9 is inerted into the cover through the inlet 10 of the cover. A preferred embodiment is to introduce a gas, seal the molten copper with this inert gas, and prevent the absorption of oxygen and moisture in the air atmosphere. With this seal, an increase in the amount of oxygen or hydrogen in the molten copper transferred to the hot water gutter can be suppressed, and the load of the refining method of the present invention on the hot water gutter can be reduced.

【0040】なお、本発明精錬方法においては、前記溶
解炉における既存の精錬方法と組み合わせて行うことが
できる。前記した通り、本発明精錬方法では、溶銅の酸
素量を10ppm 以下、水素量を0.3ppm以下、好ましくは0.
2ppm以下、好ましくは介在物量を20ppm 以下にすること
ができ、基本的には、溶解炉や保持炉における既存の精
錬方法は銅の品種若しくは製品要求特性によっては不要
となる。しかし、特に製品要求特性が厳しい、言い換え
ると、より清浄化が要求される電子材料用などの銅合金
では、前記溶解炉や移湯樋における既存の精錬方法と組
み合わせた方が、品質保証上好ましいし、また、本発明
精錬方法に対する不純物負荷が減る点においても好まし
い。したがって、前記溶銅中の脱酸を促進するための特
開平5 −25559 号や、特許第2561986 号、或いは特許第
2561987 号公報などに開示された、誘導炉内の溶銅表面
を木炭などにより被覆するとともに、不活性ガスを吹き
込み、脱酸を行う方法や、移湯樋における本発明精錬
後、移湯樋に設けたフィルターにより溶銅を濾過して溶
銅中の介在物の除去を行う方法を適宜組み合わせておこ
なって良い。特に移湯樋に多孔質のセラミックフィルタ
ーを設けて溶銅中の介在物の除去を行う方法は、本発明
の脱酸によっても低減できない炭化物系介在物など非酸
化物系介在物の除去乃至低減に有効である。
The refining method of the present invention can be performed in combination with the existing refining method in the melting furnace. As described above, in the refining method of the present invention, the oxygen content of the molten copper is 10 ppm or less, and the hydrogen content is 0.3 ppm or less, preferably 0.
The content can be 2 ppm or less, preferably the amount of inclusions is 20 ppm or less. Basically, the existing refining method in the melting furnace or the holding furnace is not required depending on the type of copper or the required characteristics of the product. However, in particular, the required product characteristics are severe, in other words, for copper alloys for electronic materials and the like, where more purification is required, it is preferable to combine with the existing refining method in the melting furnace or hot water gutter for quality assurance. In addition, it is preferable in that the impurity load on the refining method of the present invention is reduced. Therefore, JP-A-5-25559, JP-A-2561986, or JP-A-5-256559 for promoting deoxidation in the molten copper.
The method disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2561987 discloses a method of coating a molten copper surface in an induction furnace with charcoal and blowing an inert gas to perform deoxidation. The method may be appropriately combined with a method of filtering the molten copper through a filter provided to remove inclusions in the molten copper. In particular, the method of removing inclusions in molten copper by providing a porous ceramic filter in a hot water gutter is a method of removing or reducing non-oxide-based inclusions such as carbide-based inclusions that cannot be reduced by the deoxidation of the present invention. It is effective for

【0041】[0041]

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。大気雰囲
気の9tの高周波誘導溶解炉を用い、Cu-Fe 系、Cu-Sn
系、Cu-Mn 系、Cu-Mg 系、Cu-Ni 系、Cu-Cr 系の各銅合
金を得るべく、溶解原料を各合金の融点+150 ℃の温度
(1200 〜1250℃) で溶解し、合金成分量の調整を行っ
た。なお、Cu-Fe 系はCu-0.1Fe-0.03P、Cu-Sn 系はCu-
3.2Ni-0.7Si-1.25Sn-0.3Zn 、 Cu-Ni系はCu-1.8Ni-0.4S
i-1.0Znのリードフレーム材用銅合金とし、他のCu-Mn
系、Cu-Mg 系、Cu-Cr 系は、Mn、Mg、Crを各々0.2〜1 %
含む銅合金とした。溶解工程は、いずれも溶銅表面全
面を木炭で被覆して行った。そしてこの溶解後、溶解炉
を傾動して移湯樋に各溶銅を移湯した。溶解炉と移湯樋
との落差は約1m、移湯樋の移湯速度 (溶湯速度)4.5t/h
r、移湯樋における溶銅流れの深さ100mm 、溶銅温度は1
150〜1200℃であった。
Next, embodiments of the present invention will be described. Cu-Fe, Cu-Sn
In order to obtain copper alloys of manganese, Cu-Mn, Cu-Mg, Cu-Ni, and Cu-Cr, the melting raw material is heated to the melting point of each alloy + 150 ° C.
(1200-1250 ° C), and the amount of alloy components was adjusted. The Cu-Fe system is Cu-0.1Fe-0.03P, and the Cu-Sn system is Cu-
3.2Ni-0.7Si-1.25Sn-0.3Zn, Cu-Ni system is Cu-1.8Ni-0.4S
i-1.0Zn copper alloy for lead frame material, other Cu-Mn
System, Cu-Mg system, Cu-Cr system, Mn, Mg, Cr 0.2 to 1% each
Containing copper alloy. The melting step was performed by coating the entire surface of the molten copper with charcoal. After the melting, the melting furnace was tilted to transfer each molten copper to a hot water trough. The drop between the melting furnace and the hot water gutter is about 1m, and the hot water flow speed of the hot water gutter (melt speed) 4.5t / h
r, depth of molten copper flow in hot water gutter 100mm, molten copper temperature is 1
150-1200 ° C.

【0042】これらの各溶銅の移湯樋における精錬条件
のうち、溶解炉と移湯樋との落差部の前記図3 に示した
シール使用条件 (アルゴン不活性ガスのシールの有り無
し)、移湯樋における不活性ガス吹き込み条件、不活性
ガス吹き込み後の溶銅濾過フィルター使用条件を種々変
えた上で、銅合金の鋳塊を製造した。なお、溶銅濾過フ
ィルターは、50mm厚みのアルミナ製ヌードル状の多孔質
板 (神戸製鋼所製、商品名アクトサーミック) を用い
た。また、溶銅精錬用の不活性ガス吹き込みは、アルゴ
ンを用い、図2 に示す、先端に十字状に4 枚の回転羽根
を設けたノズル半径100mm(回転羽根径300mm)のノズル一
本により行い、アルゴンガス吹き込み量は20 〜60Nl/
分、回転羽根の回転数は200 〜1000r.p.m までの範囲で
変えて実施した。更に、アルゴンガス吹き込みは、発明
例は移湯樋の底部から20mm上の溶銅底部 (移湯樋の底部
から1/3 溶銅深さ内) とし、比較例ではこの溶銅底部内
もしくは移湯樋の底部から50mm上の、移湯樋の底部から
1/3 溶銅深さ( 本発明の上限) を越える溶銅の上部内と
した。なお、表1 に、このノズル吹き込みによる気泡径
( 前記水モデルにより測定) を記載するが、気泡径大の
ものは、前記回転羽根を使用せず、通常のランス( 先端
に孔を設けたパイプ) によりアルゴンガスを吹き込んだ
ものである。そして、移湯樋における精錬前の溶銅と、
精錬後鋳型により鋳造した鋳片の酸素、水素を測定して
比較した。以上の銅合金の精錬条件と不純物量を表1 に
示す。
Among the refining conditions of these molten coppers in the hot water transfer gutter, the seal use conditions (with or without argon inert gas seal) shown in FIG. The ingot of the copper alloy was manufactured after variously changing the conditions for blowing the inert gas into the hot water gutter and the conditions for using the molten copper filtration filter after blowing the inert gas. In addition, as a molten copper filtration filter, a 50-mm-thick alumina noodle-shaped porous plate (manufactured by Kobe Steel, Actthermic) was used. The inert gas for molten copper refining was blown with a single nozzle with a nozzle radius of 100 mm (rotary blade diameter 300 mm) with four cross blades at the tip, as shown in Fig. 2, using argon. , Argon gas blowing rate is 20-60Nl /
The rotation speed of the rotary blade was changed within the range of 200 to 1000 rpm. In addition, the argon gas was blown to the bottom of the molten copper 20 mm above the bottom of the hot water gutter (in the depth of 1/3 molten copper from the bottom of the hot water gutter) in the invention example, and in the molten copper bottom or in the comparative example. 50 mm above the bottom of the hot water gutter, from the bottom of the hot water gutter
The upper part of the molten copper exceeded 1/3 molten copper depth (the upper limit of the present invention). Table 1 shows the bubble diameter due to this nozzle blowing.
(Measured by the water model) is described. In the case of a cell having a large bubble diameter, argon gas was blown with a normal lance (a pipe having a hole at the tip) without using the rotating blade. And the molten copper before refining in the hot water gutter,
After refining, oxygen and hydrogen of the slab cast by the mold were measured and compared. Table 1 shows the refining conditions and impurity amounts of the above copper alloys.

【0043】表1 から明らかな通り、発明例No.1〜10
は、銅合金鋳造直前の移湯樋における溶銅中の不純物量
が、酸素200 〜250ppm、水素3 〜5ppmと高いにも拘ら
ず、銅合金鋳片の酸素10ppm 以下および水素0.3ppm以下
の極めて低いレベルに低減されている。また酸化物系介
在物の量も、酸素量に換算すると前記酸素量と同じとな
るので、表1 の酸素量レベルからすると、20 ppm以下の
極めて低いレベルに低減されている。なお、溶解炉と移
湯樋との落差部を前記図3 に示したアルゴンガスのシー
ルを施さなかったNo.2、10は、シールを施した発明例に
比して銅合金鋳造直前の移湯樋における溶銅中の酸素、
水素の量が比較的高くなっており、アルゴンガスのシー
ル効果が表れている。更に、発明例の中でも、回転羽根
の回転数が200r.p.mと比較的少ないNo.1、アルゴンガス
の吹き込み量が20l/分と比較的少ないNo.6、アルゴンガ
スの気泡径が2mm と比較的大きいNo.8および移湯樋で精
錬後フィルターで介在物の除去を行わなかったNo.9で
は、各々鋳片の不純物量のレベルは本発明範囲内である
ものの、他の発明例に比して高くなっている。したがっ
て本発明精錬方法の各々の好ましい条件の優位性が分か
る。また、発明例の前記フィルターの寿命は、フィルタ
ーの目詰まり状態の観察からして、比較例のフィルター
の寿命の3 〜10倍の使用時間の延長が認められた。
As is clear from Table 1, Invention Examples Nos. 1 to 10
Although the amount of impurities in the molten copper in the hot water gutter immediately before copper alloy casting is as high as 200 to 250 ppm oxygen and 3 to 5 ppm hydrogen, the extremely low oxygen content of copper alloy slabs is 10 ppm or less and hydrogen is 0.3 ppm or less. It has been reduced to a lower level. Further, the amount of the oxide-based inclusions is the same as the oxygen amount when converted to the oxygen amount. Therefore, the oxygen amount level in Table 1 is reduced to an extremely low level of 20 ppm or less. In addition, Nos. 2 and 10 in which the head of the melting furnace and the hot water gutter were not sealed with the argon gas shown in FIG. Oxygen in molten copper in hot water gutter,
The amount of hydrogen is relatively high, indicating the sealing effect of argon gas. Furthermore, among the invention examples, the number of revolutions of the rotating blades is comparatively small as No. 1 at 200 rpm, the blowing amount of argon gas is comparatively small as 20 l / min as No. 6, and the bubble diameter of argon gas is 2 mm. In No. 8 which is relatively large and No. 9 in which inclusions were not removed by the filter after refining in the hot water gutter, the level of the amount of impurities in the cast slab was within the scope of the present invention, but compared to other invention examples. It is getting higher. Therefore, the superiority of each preferable condition of the refining method of the present invention can be understood. In addition, from the observation of the clogged state of the filter, the service life of the filter of the invention example was found to be 3 to 10 times longer than that of the filter of the comparative example.

【0044】一方、比較例No.11 〜14は、総じて、本発
明の銅合金鋳塊の酸素10ppm 以下および水素0.3ppm以下
の規定を上回り、不純物量が高くなっている。特に、比
較例No.11 、13は、前記特開平6 −212300号公報の移湯
樋精錬方法に対象銅を除いて相当するものであり、1mm
以下の微細気泡径を多量に吹き込んでいる等アルゴンガ
スの吹き込み位置を除いて発明条件内であるにも拘ら
ず、アルゴンガスの吹き込み位置が、本発明の溶銅底部
ではなく、溶銅の上部であり、不純物量が高めに本発明
範囲をはずれている。また、回転羽根を用いず、単にノ
ズルによりアルゴンガスを吹き込んだ比較例No.12 、14
も、気泡が粗大となるため、前記比較例No.11 、13より
も、不純物量が高くなっている。したがって、以上の結
果から、本発明の各要件の重要性が分かる。
On the other hand, in Comparative Examples Nos. 11 to 14, the copper alloy ingot of the present invention generally exceeded the specified oxygen content of 10 ppm or less and the content of hydrogen of 0.3 ppm or less, and had a high impurity content. In particular, Comparative Examples Nos. 11 and 13 correspond to the hot water gutter refining method of JP-A-6-212300, except for the target copper, and have a diameter of 1 mm.
Despite being within the invention conditions except for the blowing position of argon gas, such as blowing a large amount of the following fine bubble diameter, the blowing position of argon gas is not at the bottom of the molten copper of the present invention, but at the top of the molten copper. Therefore, the impurity amount is out of the range of the present invention. Further, Comparative Examples No. 12 and 14 in which argon gas was simply blown by a nozzle without using a rotating blade
Also, since the bubbles are coarse, the amount of impurities is higher than that of Comparative Examples Nos. 11 and 13. Therefore, the above results show the importance of each requirement of the present invention.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の銅合金の
精錬方法によれば、銅合金を誘導炉にて溶解・鋳造する
際、銅合金溶銅中の酸素、水素、酸化物系介在物を同時
に除去することができ、精錬後の銅合金鋳塊中に含まれ
る酸素量を20ppm 以下、水素量を0.5 ppm 以下、介在物
量を酸素量換算で20ppm 以下とすることができる。した
がって、特にリードフレームなどの電子材料用の銅合金
の品質を格段に高めることができ、銅合金の用途を拡大
することが可能となる。
As described above, according to the copper alloy refining method of the present invention, when the copper alloy is melted and cast in an induction furnace, oxygen, hydrogen and oxide-based intervening in the copper alloy molten copper. The amount of oxygen contained in the refined copper alloy ingot can be reduced to 20 ppm or less, the amount of hydrogen can be reduced to 0.5 ppm or less, and the amount of inclusions can be reduced to 20 ppm or less in terms of oxygen. Therefore, the quality of a copper alloy for an electronic material such as a lead frame can be significantly improved, and the use of the copper alloy can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施態様を示し、移湯樋における溶
銅の精錬方法を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of the present invention and showing a method of refining molten copper in a hot water gutter.

【図2】本発明に用いる不活性ガス吹き込みノズル構造
を示し、図2(A)はノズルの先端部を下方から見た図、図
2(B)はノズル5 の先端部の縦断面図である。
FIG. 2 shows an inert gas blowing nozzle structure used in the present invention, and FIG. 2 (A) is a view of the tip of the nozzle viewed from below,
2 (B) is a longitudinal sectional view of the tip of the nozzle 5. FIG.

【図3】本発明の他の実施態様を示し、溶湯落差部のシ
ールを含めた移湯樋における溶銅の精錬方法を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing another embodiment of the present invention and showing a method of refining molten copper in a hot water gutter including a seal at a molten metal drop portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:溶解原料 2:誘導溶解炉 3:移湯
樋 4:鋳造機 5:ノズル 6:回転
羽根 7:微細気泡 8:木炭 9:カバ
ー 10:不活性ガス導入口 S:スリット
1: melting raw material 2: induction melting furnace 3: hot water gutter 4: casting machine 5: nozzle 6: rotating blade 7: fine bubbles 8: charcoal 9: cover 10: inert gas inlet S: slit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安永 繁信 神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 宮川 洋二 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 岡田 裕文 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 吉田 栄次 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 成重 芳昭 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者 大江 和宏 山口県下関市長府港町14番1号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shigenobu Yasunaga 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe In Kobe Research Institute, Kobe Steel Co., Ltd. (72) Inventor Yoji Miyagawa 14 Nagafu Minatomachi, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture No. 1 Inside Kobe Steel's Chofu Works (72) Inventor Hirofumi Okada 14-1 Nagafu Minato-cho, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture Inside Kobe Steel's Chofu Works, (72) Inventor Eiji Yoshida 14 Nagafu Minato-cho, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture No. 1 Kobe Steel, Ltd. Chofu Works (72) Inventor Yoshiaki Narishige 14-1, Nagafu Minato-cho, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture Kobe Steel Co., Ltd., Chofu Works (72) Inventor Kazuhiro Oe, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture No. 14 No. 1 Kobe Steel, Ltd. Chofu Works

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅合金を誘導炉により溶解し、溶銅を移
湯樋を通じて鋳型に供給する際、移湯樋において溶銅を
精錬する方法であって、移湯樋を流下する溶銅表面をカ
ーボン系固体還元剤にて被覆するとともに、先端に回転
羽根を有するノズルを溶銅中に装入して、移湯樋を流下
する溶銅の底部において不活性ガスの微細気泡を吹き込
み脱酸および脱水素を行い、銅合金鋳塊中に含まれる酸
素を20ppm 以下および水素を0.5ppm以下にそれぞれ低減
することを特徴とする銅合金の精錬方法。
1. A method for refining molten copper in a hot-water trough when the copper alloy is melted in an induction furnace and the molten copper is supplied to a mold through a hot-water trough, the surface of the molten copper flowing down the hot-water trough. Is coated with a carbon-based solid reducing agent, and a nozzle having a rotating blade at the tip is inserted into the molten copper, and fine gas of inert gas is blown at the bottom of the molten copper flowing down the hot water gutter to deoxidize. A method for refining a copper alloy, comprising reducing oxygen and hydrogen contained in a copper alloy ingot to 20 ppm or less and hydrogen to 0.5 ppm or less, respectively, by performing dehydrogenation.
【請求項2】 前記不活性ガスの微細気泡吹き込み位置
の上限を、移湯樋の底部から溶銅深さの1/3 までの高さ
部分とする請求項1に記載の銅合金の精錬方法。
2. The method for refining a copper alloy according to claim 1, wherein the upper limit of the position at which the fine bubbles of the inert gas are blown is a height from the bottom of the hot water gutter to one third of the molten copper depth. .
【請求項3】 前記吹き込み不活性ガスを、前記溶銅中
に装入した回転羽根の剪断力により、気泡径が1mm 以下
の微細気泡とする請求項1または2に記載の銅合金の精
錬方法。
3. The method for refining a copper alloy according to claim 1, wherein the blown-in inert gas is formed into fine bubbles having a bubble diameter of 1 mm or less by a shearing force of a rotating blade charged in the molten copper. .
【請求項4】 前記銅合金鋳塊中に含まれる酸素を10pp
m 以下に低減する請求項1乃至3のいずれか1項に記載
の銅合金の精錬方法。
4. The oxygen contained in the copper alloy ingot is reduced to 10 pp.
The copper alloy refining method according to any one of claims 1 to 3, wherein the copper alloy is reduced to m or less.
【請求項5】 前記銅合金鋳塊中に含まれる水素を0.2p
pm以下に低減する請求項1乃至4のいずれか1項に記載
の銅合金の精錬方法。
5. The method according to claim 5, wherein hydrogen contained in said copper alloy ingot is 0.2 p.
The method for refining a copper alloy according to claim 1, wherein the copper alloy is reduced to pm or less.
【請求項6】 前記カーボン系固体還元剤を木炭および
/またはコークスとする請求項1乃至5のいずれか1項
に記載の銅合金の精錬方法。
6. The method for refining a copper alloy according to claim 1, wherein the carbon-based solid reducing agent is charcoal and / or coke.
【請求項7】 前記移湯樋における精錬を、鋳型の直前
で行う請求項1乃至6のいずれか1項に記載の銅合金の
精錬方法。
7. The refining method for a copper alloy according to claim 1, wherein the refining in the hot water gutter is performed immediately before a mold.
【請求項8】 前記移湯樋における精錬後、移湯樋に設
けたフィルターにより溶銅を濾過して溶銅中の介在物の
除去を行う請求項1乃至7のいずれか1項に記載の銅合
金の精錬方法。
8. The method according to claim 1, wherein after the refining in the hot water gutter, the molten copper is filtered by a filter provided in the hot water gutter to remove inclusions in the molten copper. Copper alloy refining method.
【請求項9】 前記誘導炉から移湯樋へ溶銅を落差をつ
けて移湯する部分において、不活性ガスにより移湯中の
溶銅をシールする請求項1乃至8のいずれか1項に記載
の銅合金の精錬方法。
9. The method according to claim 1, wherein the molten copper is sealed with an inert gas at a portion where the molten copper is dropped from the induction furnace to the hot water gutter. The refining method of the copper alloy described in the above.
【請求項10】 前記銅合金が電子材料用である請求項
1乃至9のいずれか1項に記載の銅合金の精錬方法。
10. The method for refining a copper alloy according to claim 1, wherein the copper alloy is for an electronic material.
【請求項11】 前記銅合金がリードフレーム用である
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の銅合金の精錬
方法。
11. The method for refining a copper alloy according to claim 1, wherein the copper alloy is used for a lead frame.
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