JPS596736B2 - 低酸素銅線の連続製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明をもタフピッチ銅から無酸素銅までの低酸素銅線
の連続製造法に関する。

低酸素銅の代表的なものとして、タフピッチ銅と無酸素
銅があげられる。

無酸素銅は、水素ぜい性がないほかタフピッチ銅と比べ
て導電性及び耐屈曲性にすぐれた特性をもち、電子管用
部品や電線用材料として非常に需要が多い。

そしてこのような無酸素銅は、タフピッチ銅と比べて非
常に厳格な製造管理のもとで製造される。

一般に無醗素銅の製造は、銅に対する溶解から鋳造にい
たるまでの全過程を完全に無酸素保護零囲気に保持する
とともに還元処理の安定制御のために設備全体を体系的
に制御、管理して行う。

このため無酸素銅の製造にあたっては、きわめて高価な
設備を要するとともにタフピッチ銅と比べて一段高い技
術的配慮が必要である。

さて、このような無酸素銅線の製造については、現在工
業化されているものとしてつぎの二つの方法がある。

一つは、前記した制御、管理法のもとで無酸素銅のイン
ゴットを鋳造し、このインゴットを圧延ラインに移して
圧延して線に製造する方法である。

この方法は最も一般的に行われている方法である。

もう一つは、一般にテイツプフオーミング法（以下デイ
ツプ法）と呼ばれる方法で、銅の種線を溶融金属槽を通
過させて両者の熱容量の差をオリ用して種線の外周に溶
融金属を付着凝固させて鋳造ロンドを成型し、これを圧
延して線に製造する方法である。

前者の方法は特別に高価な設備を要し、また生産ライン
が鋳造ラインと圧延ラインに分かれるので溶鋼から無酸
素銅線を一貫した生産ラインで連続製造することができ
ない。

これに対して後者のチップ法によれば、溶鋼から無酸素
銅線を一貫した生産ラインで連続製造することができる
が、製造原理的な面から大量生産には向いていない。

またこのデイツプ法は、溶鋼とは別に種線を必要とする
とともに溶融金属槽中の溶鋼に対してインゴット鋳造法
と同様装置全体を体系的に制御、管埋しなければならず
、この点高価な設備を要する。

いっぽうタフピッチ銅の製造については、酸素含有量が
高いためにさほど厳格に制御、管理しなくてもよいので
その製造設備は無酸素銅の場合と比べると比較的簡単で
安いものを使用することができる。

保護雰囲気の保持及び還元処理についてもあまりやかま
しくなく、還元処理については一定量の還元剤を溶鋼中
に単純に供給することによって比較的容易に所望の特性
を得ることができる．このため、タフピッチ銅について
はベルトキャスタ一方式の連続鋳造機を用いて銅線を高
速連続製造することが可能であり、実用化もされている
，ベルトキャスタ一方式の連続鋳造機というのは、移動
可能な無端ベルトと鋳造輪によって構成された鋳造機Ｃ
ＳＣＲ方式、プロペルチ方式等）、または一対の無端ベ
ルトと一対の鋳造枠によって構成された鋳造機（ヘズレ
一方式等）のことをいう３この鋳造機の特長は、反射炉
、シャフト炉など犬型の溶解炉と連続させるとともに、
さらに圧延機と連結させることによって、溶解炉でつく
られた溶鋼を、連続鋳造圧延して銅線を一貫した生産ラ
インで高速で製造することができる点にある。

したがってこうした方法は非常に生産性が高く大量生産
によって、この種銅線のコストを著しく下げることがで
きる。

さらにこの種の連続鋳造機によれば、均一な品質を保障
することができる。

これらのことから、タフピッチ銅線についていえばベル
トキャスタ一方式の鋳造機を用いた方法は、今までの製
造法のなかで最も有利な方法であるとされている。

しかしながら従来ベルトキャスタ一方式の鋳造機を用い
て無酸素銅線を製造することについては、無酸素銅のイ
ンゴットを製造する場合のように特別のそして高価な設
備を用いて厳格に制御、管理するものでない限り、不可
能であるとされていた，その理由は、一つは溶解炉と鋳
造機の設備構造的な面から溶解炉と鋳造機との間に溶鋼
に対するかなり長い移送距離を設けなければならないと
いうことと、それに加えて溶解炉から出された溶鋼の温
度が鋳造に必要な温度と比較してかなり低くなる場合が
あり、かかる溶鋼を移送の途中で昇温しなげればならな
いということもある。

こうしたことから移送過程の溶鋼に対する通常の気密性
たとえば移送樋にカバーを設けるとかこれに類似した方
法では、酸素の混入を十分に防ぎきれないという思慮に
よるものである。

もう一つは、とくにベルトキャスタ一方式の鋳造機の入
口部が動く部材で構成されていること、および鋳造機自
体非常に動ぎが速く、若干の振動をともなうために溶解
炉からの移送過程の最終段階を構成する部材との気密な
連結が難しく、いうしたことからも酸素の混入を十分防
ぎきれないという思慮によるものである。

また下この鋳造機の場合、断面積の小さいところへ一定
流量の溶鋼を高速で安定供給しなげればならないために
、途中で溶鋼に対する流量制御を行なわなければならな
いということも、気密保持が難しく無酸素銅線の製造が
不可能であるとされていた理由の一つであった。

実際問題として例えば、電気銅を投入してなる普通のシ
ャフト炉から出された溶鋼の酸素含有量は通常その時点
ですでに１０〜２０ｐｐｍ であり、さらに移送の途中
で還元処理するとしても銅線での酸素含有量をｌＯｐｐ
ｍ以下までもっていくことは以上の理由も考えると非常
に難かしいことである。

なおベルトキャスタ一方式の鋳造機に、インゴット鋳造
法における鋳造以前の特別な設備を組み合せて用いれば
、確かに無酸素銅線を製造することは可能であると予測
されるが、価格的にメリットがなく、したがってその実
用例は全くない。

したがって従来の技術では、ベルトキャスタ一方式の鋳
造機を用いて無酸素銅線を製造することは工業的に不可
能であり、この方式の適用範囲はタフピッチ銅が限界で
あり、そして溶鋼から無酸素銅線を一貫して製造する方
法はゲップ法しかないとされていた。

本発明者らは、ベルトキャスタ一方式の連続鋳造機を用
いて無酸素銅線を製造することかでぎた場合の有利性に
かんがみ、その実現をめざしてあえて挑戦したものであ
る。

本発明者らはそれにあたってまず従来技術の整理をした
結果、発明の成否は溶鋼の移送過程の気密保持、適当な
保護雰囲気の確保および還元処理の安定制御の三点にあ
ると考えた。

そしてこの三点を解決さえすれば、ベルトキャスタ一方
式の鋳造機を用いて無酸素銅線を製造することが可能で
あると確信した。

本発明が多くの実験と苦労を重ねたのちにその成功をみ
たものであることはいうまでもない。

本発明は、その目的としてまずベルトキャスタ一方式の
連続鋳造機を用いて無酸素銅線を製造することを可能に
し、ついでタフピッチ銅から無酸素銅までの低酸素銅線
の製造を自由にコントロールして製造することかでぎる
方法を提供することにある。

本発明の要旨は、溶解炉でつくられた溶鋼をベルトキャ
スタ一方式の連続鋳造機に供給し、この鋳造機から連続
導出された棒状鋼材を圧延して銅線を連続的に製造する
方法において、溶解炉から鋳造機にいたるまでの溶鋼の
移送過程を気密に保持するとともに少なくともこの移送
過程の最終段階を還元性または不活性ガスによってガス
シールし、かつ前記移送過程において還元剤を用いて溶
鋼の還元処理を行い、この還元処理を前記移送過程もし
くは鋳造機入口における溶鋼中の酸素含有量の測定値に
もとづいて制御することを特徴とする低酸素銅線の連続
製造法にある。

なお、ベルトキャスタ一方式の連続鋳造機については従
来技術のところで説明したとおりである。

移送過程の気密保持については完全であることを要しｆ
ｘ，い。

たとえば限定はしないが移送樋にカバーを設ける程度で
足りる。

移送過程の最終段階に相当する部位には鋳造機入口部を
含むものである。

本発明の特徴は、移送過程の溶鋼に対するいくつかの制
御、管理法にあるが、それらは互いに助け合って目的を
達成するために総合的に機能するものであり、当然のこ
とながら一つでも欠けることがあってはならない。

なお、本発明を実際に行なうにあたっては、通常溶解炉
から鋳造機までの移送過程において溶鋼の昇温と貯蔵の
ために中間炉を設ける必要があるが、この中間炉を利用
して溶鋼に対する還元処理を行えば、中間炉における昇
温能力とあいまって還元処理を最も安定かつ効果的に行
うことができる。

また通常還元剤を用いて還元処理を行う場合溶鋼の温度
変動をともなうが、相当量の溶鋼を貯蔵した中間炉にお
いてこれを行えば、かかる温度変動を小さく安定制御す
ることが容易である。

またこのように中間炉において還元剤を用いて還元処理
を行う方法では、他の移送過程の気密保持と構造簡単化
のうえで非常に都合がよい。

還元剤としては、たとえば木材、木炭類のほか水素、一
酸化炭素などのガスの還元剤を使用することができる。

溶鋼中の酸素含有量を意図的に連続測定し、この測定値
にもとづいて還元処理を制御することについては、この
ような連続測定法を採用することによってこそ、ベルト
キャスタ一方式鋳造機の速度についていくことができる
わけである。

かかる測定値によれば、溶鋼中の酸素含有量の時間的変
化に対して容易に追随することかでぎる。

移送過程の最終段階を還元性または不活性ガスによって
ガスシールすることについては、ベルトキャスタ一方式
鋳造機の構造との関係からこの部分に対しては通常の気
密法では十分に酸素の混入を防ぎきれず、シール方法と
してこの方法が最も簡単で効果的であるからである。

具体的にはたとえばブタンガス燃焼炎を吹付けることに
よって容易に目的を達成することができる。

このガスシールは限定はしないが移送過程の最終段階に
相尚する部位に施せば足り、移送過程全体に施すことを
要求するものではない。

移送過程の溶鋼に対するこのような制御、管理法は、従
来の無酸素銅インゴット鋳造法の場合と比べると設備構
造的に著しく簡単で経済的である。

そのうえ、設備全体を体系的に制御、゛管理する方法で
ないから、たとえばタフピッチ銅から無酸素銅の切換え
に対して非常に融通性がきくオ１点がある。

なお、タフピッチ銅線を製造する場合において、オーバ
ー還元がなされた場合は空気を入れることによって還元
の程度を制御することができる。

本発明においてベルトキャスタ一方式の連続鋳造機を用
いた低酸素銅線の連続製造法は、かかる制御、管理法を
用いた結果、総合効果としてはじめて実現されるものと
確信する。

つぎに添付図面第１図を参照して本発明方法を用いた生
産ラインの一例を説明すると、１はシャフト炉、２は中
間炉、３は移動可能な無端ベルト４と鋳造輪５によって
構成されたベルトキャスタ一方式のなかの一つの連続鋳
造機、６，７はそれぞれ溶鋼の移送桶にして、上面カバ
ーを設けて気密保持してなる。

８は移送樋７の最後に設けられたポットであり、これに
よって溶鋼の供給量を最終的に制御している。

溶鋼の移送過程の最終段階に相当する部位であるポット
８と鋳造機３０入口部は、周囲をブタンガス燃焼炎を吹
付けることによって厳格にガスシールしている。

シャフト炉１における銅の溶解および中間炉２における
溶銅の昇温は、ブタンガスを燃焼させて加熱することに
よって行っている。

ブタンガスの燃焼ガスは，、還元性の雰囲気ガスとして
移送樋６：７に流れて、移送過程における溶鋼の表面の
保護雰囲気形成に役立っている。

９，１０，１１はそれぞれ圧延機である。

シャフト炉１に投入する材料は、電気銅１２およびそれ
に相当するスクラップ類である。

このような高品質の材料を使用゛すれば、シャフト炉１
において溶解されたとき溶鋼の酸素含有量はｌＯ〜２０
ｐｐｍであり、この溶鋼は気密に保持された移送樋６を
通って中間炉２に導かれ、そこで昇温とともに木材等に
よって還元処理される。

この溶鋼は、ついで移送樋７及びポット８を通って鋳造
機３に供給される。

溶鋼は鋳造機３を出たところで、連続する棒状銅材１３
となり、９，１０１１に導かれて圧延されて銅線１４と
なる。

さて、移送過程のポット８の内部において、酸素含有量
連続測定器１５によって溶鋼中の酸素含有量を測定し、
この測定値をフィードバックさせて中間炉２における木
材投入量を決定し、溶鋼に対する還元処理を制御する。

この還元処理がタフピッチ銅と無酸素銅の場合では異な
ることはいうまでもない。

還元処理の制御については、たとえば無酸素銅の場合、
かかる測定値が１０ｐｐｍであれば、中間炉２において
は溶鋼の容量を計算に入れておよそ５０〜６０ｔの木材
を投入し、中間炉２における溶鋼の酸素含有量を６〜８
ｐｐｍに制御する。

この場合、さらに溶鋼が移送樋７、ポット８およびガス
シールされた鋳造機入口部を経て完全に鋳造機３内部に
供給されるまでの間に、微量の酸素が混入されることが
あることを考慮して還元処理を行う。

このような方法で銅線を製造すれば、銅線１４０種類と
してタフピンチ銅から無酸素銅までの低酸素銅線を自由
にコントロールして製造することができる。

つぎに第２図〜第５図は、本発明の実施例としてかかる
生産ラインのもとで製造された無酸素銅線の試験結果を
示すものである。

これらの図には、インゴット鋳造法により製造された無
酸素銅線およびテイツプ法により製造された無酸素銅線
の試験結果を併せて示す。

試験線としてはいずれも２．６ｍｍφの軟銅線を用いた
。

第２図の導電率については、ＪＩＳＣ３００２にもとづ
いて試験した。

第３図の捻回においては、ＢＳ １７４ に準拠して
試験した。

ＢＳ １７４ では硬銅線を用いているが、ここでは
軟銅線を用いて試験した。

第４図の屈曲については、曲率半径Ｒ：２５ｄ（ｄ：銅
線の径）状態のもとでＯ〜１８０度の範囲の屈曲回数を
測定した。

第５図の半軟化温度については、等温軟化特性にもとづ
さ５０％焼鈍値における温度を測定した。

無酸素銅の場合、半軟化温度が高いので、高温特性がよ
いといえる。

これらの図から、本発明方法によれば、インゴット鋳造
法、デイツプ法に劣らない優れた特性の無酸素銅線を製
造で診ることがわかる。

また、タフピッチ銅線とは異なる特性の低酸素銅線を製
造でぎることかわかる。

図には示さなかったが、タフピッチ銅線についても当然
製造できたものであり、通常のタフピッチ銅線について
の一例を下記表に示す。

また、第６図は無酸素銅線の製造の場合の、ポット内部
における溶鋼中の酸素含有量測定値とそれに対応する製
品の酸素含有量および木材投入量との関係を一例として
経時的に示したものである。

この図から、溶鋼中の酸素含有量測定値とそれに対応す
る製品の酸素含有量はほぼ＝致していることがわかる。

また酸素含有量は、初期の段階では高いが測定値にもと
づく還元剤の投入によって目標以下に制御でぎているこ
とがわかる。

以上説明してぎたところから明らかなように、本発明低
酸素銅線の連続製造法は、移送過程の溶鋼に対して特定
の管理、制御法を行うことにより確かにベルトキャスタ
一方式の連続鋳造機を用いて無酸素銅線を溶鋼から一貫
して高速製造することができ、また同一の設備によって
タフピッチ銅から無酸素銅までの低酸素銅線を自由にコ
ントロールして製造することができるものであり、その
工業的価値はぎわめて犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を用いた生産ラインの一例を示す説
明図、第２図は導電率試験成績図、第３図は捻回試験成
績図、第４図は屈曲試験成績図、第５図は半軟化温度試
験成績図、第６図は木材投入量と酸素含有量との関係を
示した一つの特性図である。 １・・・・・・シャフト炉、２・・・・・・中間炉、３
・・・・・・連続鋳造機、４・・・・・・無端ベルト、
５・・・・・・鋳造輪、６，７・・・・・・移送樋、８
・・・・・・ポット、９，１０，１１・・・・・・圧延
機、１２・・・・・・電気銅、１３・・・・・・棒状銅
材、１４・・・・・・銅線、１５・・・・・・酸素含有
量連続測定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶解炉でつ《られた溶鋼をベルトキャスタ一方式の
   連続鋳造機に供給し、この鋳造機から連続導出された棒
   状鋼材を圧延して銅線を連続的に製造する方法において
   、溶解炉から鋳造機にいたるまでの溶鋼の移送過程を気
   密に保持するとともに少な《ともこの移送過程の最終段
   階を還元性または不活性ガスによってガスシールし、か
   つ前記移送過程において還元剤を用いて溶鋼の還元処理
   を行い、この還元処理を前記移送過程もし《は鋳造機入
   口における溶鋼中の酸素含有量の測定値にもとづいて制
   御することが特徴とする低酸素銅線の連続製造法