JP5157889B2 - 銅合金鋳塊の製造方法、及び活性元素の添加方法 - Google Patents
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図1は、本実施の形態に係る銅合金鋳塊の製造の流れの一例を示す。
本実施の形態に係る銅合金鋳塊の製造方法によれば、活性元素の添加を第1の活性元素添加工程と第2の活性元素添加工程との2段階方式にすると共に、第1の活性元素添加工程で投入する活性元素の量を第2の活性元素添加工程で投入する活性元素の量よりも少なくしたので、製造すべき銅合金鋳塊が含む活性元素の全量を溶解炉に投入する場合に比べて溶解炉から鋳型にまで溶湯が流れる間に酸化する活性元素の量を低減させることができる。したがって、活性元素の酸化物の生成を低減できることにより、溶湯の湯流れ性を向上させることができ、鋳塊中に酸化物が巻き込まれることに起因する鋳造欠陥を低減することができる。結果として、溶解炉に活性元素の全量を添加する場合に比べて、鋳塊の品質、及び鋳造性を維持できる。更に、活性元素を段階的に添加するので、例えば、タンディッシュで溶湯に活性元素を初めて投入する場合に比べて、鋳塊の鋳造初期の部分に活性元素の濃度の立ち上がりが生じることを抑制でき、製品歩留りを向上させることができる。
比較例1に係る銅合金鋳塊は、Ni、Si、Mg、及びFeを含有すると共に、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金鋳塊ケーク(サイズ:180mm×490mm×6000mm)である。比較例1に係る銅合金鋳塊ケークの目標組成は、Ni:2.3質量%、Si:0.5質量%、Mg:0.1質量%、Fe:0.02質量%とした。具体的には、比較例1に係る銅合金鋳塊を製造することを目的として、まず、銅合金リサイクル材、電気銅、ニッケル原料、シリコン原料、及び鉄原料を主原料として準備した。
比較例2に係る銅合金鋳塊は、Ni、Si、Mg、及びFeを含有すると共に、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金鋳塊ケーク(サイズ:180mm×490mm×6000mm)である。比較例1に係る銅合金鋳塊ケークの目標組成は、比較例1と同一である。具体的には、比較例1に係る銅合金鋳塊を製造することを目的として、まず、銅合金リサイクル材、電気銅、ニッケル原料、シリコン原料、及び鉄原料を主原料として準備した。
比較例3に係る銅合金鋳塊は、Ni、Si、Mg、及びFeを含有すると共に、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金鋳塊ケーク(サイズ:180mm×490mm×6000mm)である。比較例3に係る銅合金鋳塊ケークの目標組成は、比較例1と同一である。具体的には、比較例3に係る銅合金鋳塊を製造することを目的として、まず、銅合金リサイクル材、電気銅、ニッケル原料、シリコン原料、及び鉄原料を主原料として準備した。
比較例4に係る銅合金鋳塊は、Ni、Si、Zn、P、及びMgを含有すると共に、残部がCu及び不可避的不純物からなる銅合金鋳塊ケーク(サイズ:180mm×490mm×6000mm)である。比較例4に係る銅合金鋳塊ケークの目標組成は、Ni:2.3質量%、Si:0.4質量%、Zn:2.0質量%、P:0.017質量%、Mg:0.01質量%とした。具体的には、比較例4に係る銅合金鋳塊を製造することを目的として、まず、銅合金リサイクル材、電気銅、ニッケル原料、シリコン原料、亜鉛原料、及びリン原料を主原料として準備した。
比較例5に係る銅合金鋳塊ケークは、用いるMg−Cu−Ca合金線の直径を3mmにすると共に、溶解炉において投入するMg−Cu−Ca合金塊の量を、製造すべき銅合金鋳塊ケークに含まれるMgの量のうち、10%のMgが含まれる量とし、添加したMg−Cu−Ca合金線の量を、製造すべき銅合金鋳塊ケークに含まれるMgの量のうち、90%のMgが含まれる量とした点を除き、実施例1と同様にして製造した。よって、詳細な説明は省略する。なお、得られた比較例5に係る銅合金鋳塊のMg成分を、鋳造方向に0.5m間隔で測定することにより、鋳塊鋳造方向に沿ったMg成分の変化を計測した。
比較例6に係る銅合金鋳塊ケークは、用いるMg−Cu−Ca合金線の直径を3mmにすると共に、溶解炉において投入するMg−Cu−Ca合金塊の量を、製造すべき銅合金鋳塊ケークに含まれるMgの量のうち、50%のMgが含まれる量とし、添加したMg−Cu−Ca合金線の量を、製造すべき銅合金鋳塊ケークに含まれるMgの量のうち、50%のMgが含まれる量とした点を除き、実施例1と同様にして製造した。よって、詳細な説明は省略する。なお、得られた比較例6に係る銅合金鋳塊のMg成分を、鋳造方向に0.5m間隔で測定することにより、鋳塊鋳造方向に沿ったMg成分の変化を計測した。
Claims (7)
- 銅合金鋳塊の主原料の溶湯を大気中において有する溶解炉に、活性元素を含む第1の活性元素添加材を添加して、活性元素を含有する溶湯を形成する第1の活性元素添加工程と、
前記活性元素を含有する溶湯を前記溶解炉からタンディッシュへ出湯する出湯工程と、
前記タンディッシュに出湯された前記活性元素を含有する溶湯に、前記活性元素を含む第2の活性元素添加材を大気中で添加する第2の活性元素添加工程と
を備え、
前記第1の活性元素添加材、及び前記第2の活性元素添加材はそれぞれ、
前記活性元素単体の融点より前記第1の活性元素添加材及び前記第2の活性元素添加材の融点を低くする融点降下元素と、
前記活性元素の酸化を抑制する酸化抑制元素とを含む銅合金鋳塊の製造方法。 - 前記活性元素は、Mgであり、
前記融点降下元素は、Cuであり、
前記酸化抑制元素は、Caである請求項1に記載の銅合金鋳塊の製造方法。 - 前記第1の活性元素添加材、及び前記第2の活性元素添加材はそれぞれMg合金であり、
前記Mg合金は、15質量%以上50質量%以下のCuと、1質量%以上5質量%以下のCaと、残部がMg及び不可避的不純物とからなる請求項2に記載の銅合金鋳塊の製造方法。 - 製造する銅合金鋳塊に含まれる前記活性元素の量を目標量とした場合に、
前記第1の活性元素添加工程は、前記目標量を100%としたとき前記目標量に対してa%となる量の前記活性元素を含む前記第1の活性元素添加材を添加し、
前記第2の活性元素添加工程は、前記目標量に対してb%となる量の前記活性元素を含む前記第2の活性元素添加材を添加し、
前記aと前記bとは、b=100−a(但し、20≦a≦40)を満たす請求項3に記載の銅合金鋳塊の製造方法。 - 前記第1の活性元素添加材は、合金塊であり、
前記第2の活性元素添加材は、線材である請求項3又は4に記載の銅合金鋳塊の製造方法。 - 前記線材は、直径3.0mm以下の線径を有する請求項5に記載の銅合金鋳塊の製造方法。
- 銅合金鋳塊の主原料が溶解した主原料の溶湯を大気中において保持する溶解炉に、活性元素を含む第1の活性元素添加材を添加して、活性元素を含有する溶湯を形成する第1の活性元素添加工程と、
前記活性元素を含有する溶湯を前記溶解炉からタンディッシュへ出湯し、前記タンディッシュに出湯された前記活性元素を含有する溶湯に、前記活性元素を含む第2の活性元素添加材を大気中で添加する第2の活性元素添加工程と
を備え、
前記第1の活性元素添加材、及び前記第2の活性元素添加材はそれぞれ、
前記活性元素単体の融点より前記第1の活性元素添加材及び前記第2の活性元素添加材の融点を低くする融点降下元素と、
前記活性元素の酸化を抑制する酸化抑制元素とを含む活性元素の添加方法。
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