JPH0113951B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属線材の連続鋳造法の一種である
デイツプフオーミング法に使用される装置に関
し、特に中心部が純銅で表面層が銅合金層となつ
ている複合導電線材を得るためのデイツプフオー
ミング装置に関するものである。

最近に至り上述のような複合導電線材を製造す
る方法として、従来銅荒引線等の製造に適用され
ていたデイツプフオーミング法を応用した方法が
提案されている。この方法は、純銅からなる種線
を、銀、錫等の合金元素を含む銅合金溶湯に連続
的に浸漬して引上げ、これにより純銅種線の周囲
に銅合金を附着凝固させて、中心部が純銅で外周
部が銅合金層となつている複合導電線材を得るも
のである。このような複合導電線材製造用のデイ
ツプフオーミング法の具体的方法としては、本発
明者が既に次のような方法を提案している。すな
わち、第１図に示すように黒鉛等の耐熱材料から
なる有底筒状のるつぼ１の底部中央に純銅の種線
２を挿入するための種線挿入孔３を形成し、かつ
るつぼ１の周壁部には外部から純銅溶湯４を供給
するための溶湯供給口５を形成するとともに外部
から線状もしくは粒状の錫または銀等の合金元素
６を添加するための合金元素添加口７を形成し、
さらにるつぼ１内には黒鉛等からなる中空筒状の
障壁筒８をその内側の空間が前記挿線挿入孔３の
上方に位置するようるつぼ１に対しほぼ同心状に
配設して、この障壁筒８によつてるつぼ１内の空
間を障壁筒８の外側の合金溶湯生成室１Ａと障壁
筒８の内側の種線走行室１Ｂとに区分し、かつ障
壁筒８の下端部に、その内側の種線走行室１Ｂと
外側の合金溶湯生成室１Ａとの間を連通するため
の複数の連通孔９を周方向に間隔を置いて形成
し、さらにるつぼ１の上方には内部に冷却ノズル
１１を設けた冷却筒１２を配設しておき、適宜の
溶解炉もしくは保持炉等から純銅溶湯４を合金溶
湯生成室１Ａ内に供給すると同時に錫または銀等
の合金元素６を所定の添加速度で合金溶湯生成室
１Ａ内の溶湯に溶かし込み、これによつて所定濃
度の合金元素を含有する銅合金溶湯１０を生成さ
せてその銅合金溶湯１０を前記連通孔９から種線
走行室１Ｂ内に導入し、かつその種線走行室１Ｂ
内においてはその下部の種線挿入孔３を通して純
銅種線２を垂直上方へ連続的に走行させて、その
種線２が銅合金溶湯１０の湯面から上方へ引上げ
られる際に銅合金溶湯を附着凝固させ、得られた
鋳造ロツド２′に対し冷却筒１２内で水冷ノズル
１１により冷却水をスプレーして次の熱間圧延工
程等に適した温度まで冷却する方法である。

上述の方法によれば、外部から添加された合金
元素６は障壁筒８の外側の合金溶湯生成室１Ａに
おいて純銅溶湯に添加混合されてから下部の連通
孔９を介して種線走行室１Ｂに流れ込むため、種
線走行室１Ｂ内においては銅合金溶湯の組成がほ
ぼ均一化され、したがつて種線２に銅合金溶湯１
０が附着凝固する際に組成が種線の長手方向等に
ばらついたりすることが防止され、均一な組成の
表面合金層を有する鋳造ロツド複合線材が得られ
る。また本発明者等は第１図の仮想線で示すよう
に前記障壁筒８の外面に適当な突起１３を形成し
ておき、この突起１３により合金溶湯生成室１Ａ
内における溶湯の流れを変化させ、添加合金元素
の混合・均一化を促進して種線に附着凝固される
銅合金の組成をより一層均一化することも提案し
ている。

上述のように既に提案されている方法によれ
ば、外周部の銅合金層の組成の均一化については
ほぼ満足し得る結果が得られているが、さらに実
験を進めたところ、従来の方法においては他の面
において問題があることが判明した。すなわち上
述の方法により得られた複合導電線材の鋳造ロツ
ドに対し熱間圧延加工を施した場合に、表面の銅
合金層に微細な割れがしばしば発生することが判
明し、さらに調査を進めたところ、鋳造ロツドす
なわち銅合金が附着凝固された状態の未加工の線
材の表面層に微細な凹凸が生じることがあり、そ
の凹凸が熱間圧延加工によつて割れを発生させる
ことが判明した。このような欠陥は特に合金濃度
が高い場合に顕著に発生することが認められた。
そこで前記鋳造ロツドにおける表面層の凹凸発生
原因について鋭意調査検討を行つたところ、種線
が銅合金溶湯から引上げられてその周囲に附着し
た銅合金溶湯が凝固を開始した直後、水冷ノズル
によつて冷却されるまでの間において周囲からの
熱によつて局部的に再溶融されるためであること
が知見された。このような再溶融が生じる理由は
次のように考えられる。すなわち一般に錫、銀等
と銅との合金においてはその状態図を参照すれば
明らかなように銅100％側近傍で液相と固相との
共存領域が存在し、その固液共存領域の上限の液
相線と下限の固相線との間の温度差は銅に対する
錫等の合金元素量が増加するに伴つて急激に拡大
し、しかもその固液共存領域は、純銅の融点
（1083℃）から低温側へ展開されることが多い。
このような場合に、合金溶湯中から引上げられた
種線表面の銅合金がその液相線以下の温度となつ
て部分的に固相の晶出を開始しても、るつぼ中の
銅合金溶湯からの輻射熱や対流熱により銅の融点
に近い温度の熱が加われば固相が局部的に再溶融
され、特にこの場合固液共存状態で晶出した固相
は液相に接しているため若干の温度上昇でもすみ
やかに再溶融が開始され易く、その結果凝固が均
一に進行せずに凹凸が生じるものと考えられる。

以上のような知見および考察から、本発明者等
は銅合金溶湯から引上げられた線材（鋳造ロツ
ド）にそのるつぼ中の湯面に近い位置で非酸化性
ガスを吹付けて、その表面の銅合金層を急速に凝
固冷却させることにより鋳造ロツド表面の凹凸の
発生を防止し、ひいては熱間圧延による微細な割
れの発生を防止し得ることを新規に見出し、この
発明をなすに至つたのである。

したがつてこの発明は、中心部が純銅で外周部
が銅合金層となつている複合導電線材をデイツプ
フオーミング法により連続的に製造するための装
置として、銅合金溶湯から引上げられた複合導電
線材の鋳造ロツド表面に凹凸が発生することを防
止し、これにより熱間圧延時に微細な割れが発生
することを防止し得るようにしたデイツプフオー
ミング装置を提供することを目的とするものであ
る。

具体的には、この発明は、純銅からなる種線を
るつぼ内に銅合金溶湯に連続的に浸漬して引上
げ、これにより種線周囲に銅合金を付着凝固させ
て、中心部が純銅で外周部が銅合金層の線材を連
続的に製造するためのデイツプフオーミング装置
において、下底面に種線挿入孔が形成されるとと
もに周壁部に溶湯供給口および合金元素添加口が
形成されたるつぼ内に、全体として中空筒状をな
しかつ下端部に連通孔が形成された障壁筒を前記
種線挿入孔の上方を取囲むように配設して、るつ
ぼ内を前記障壁筒によつて種線挿入孔上方の種線
走行室と溶湯供給口および合金元素添加口側の合
金溶湯生成室とに区分し、さらに前記障壁筒の上
部にはその障壁筒内側の湯面よりやや上方の位置
に外部から非酸化性ガスを導入するガス導入口を
形成したことを特徴とするものであり、このよう
に障壁筒の上部にガス導入口を設けておいて銅合
金溶湯中から引上げられた直後の線材表面に非酸
化性ガスを吹付けることにより、表面の銅合金層
を急速に凝固冷却させることができる。

以下この発明をより詳細に説明する。

第２図はこの発明のデイツプフオーミング装置
の一例を示すものであり、この図において第１図
に示される要素と同一の要素については同一の符
号を附し、その説明を省略する。第２図におい
て、るつぼ１の上端部には外部の図示しないガス
供給源から室温程度の比較的低温のArガス、N₂
ガス等の不活性ガスもしくはCOガス等の還元ガ
ス等、非酸化性ガスをるつぼ内へ供給するための
ガス供給管１４が接続されており、また障壁筒８
の上部すなわち銅合金溶湯の湯面よりもやや高い
位置には、その障壁筒８内へ前記非酸化性ガスを
導入するための複数のガス導入口１５が形成され
ている。

第２図の装置において、ガス供給管１４を経て
るつぼ１内へ供給された非酸化性ガスは、ガス導
入口１５を介して障壁筒８内へ吹込まれ、湯面か
ら引上げられた直後の鋳造ロツド２′の表面に衝
接されてその鋳造ロツド２′を急激に冷却し、鋳
造ロツドの周囲の空間を通つて冷却筒１２内へ排
出される。したがつて銅合金溶湯１０から引上げ
られた直後に鋳造ロツド２′の表面層すなわち種
線２の表面に附着された銅合金が急速に凝固冷却
される。すなわち、合金濃度が高い場合でもすみ
やかに固相線以下の温度に達して完全な凝固状態
となり、しかもその後も連続的に非酸化性ガスが
吹付けられているため、両溶融されることが可及
的に防止され、これにより表面に凹凸が発生する
ことが防止される。したがつて熱間圧延後の複合
導電線材表面層の割れ発生も防止される。

なお第２図において障壁筒８の外面に設けられ
る突起１３の形状は任意であり、例えば連続螺旋
状としたり、あるいは非連続の突起とすれば良
い。

なおまた、第２図の例では非酸化性ガスを一旦
障壁筒８の外側の空間（合金溶湯生成室１Ａ）内
に導入してからされにガス導入口１５を介して障
壁筒８内へ導入する構成としているが、もちろん
外部から直接障壁筒８内へ導入しても良く、例え
ば第３図に示すようにガス供給管１４を直接障壁
筒８のガス導入口１５に接続しても良い。なお第
３図では図面に簡単化のためにガス導入口１５を
１個だけ形成したものとしたが実際には障壁筒８
の周方向に間隔を置いて複数個形成しておくこと
が望ましい。

次にこの発明の実施例および比較例を記す。

実施例 第２図に示される装置を用い、るつぼ１の溶湯
供給口５から1160℃の純銅溶湯を供給するととも
に、外径12.0mmの純銅種線を毎分50ｍの走行速度
で走行させ、かつ合金元素添加口７から粒状の錫
を合金溶湯目標成分が錫0.5％となるように連続
的に供給してデイツプフオーミングを行つた。初
期段階ではるつぼ内へのガス供給を停止しておい
たところ、熱間圧延後の銅合金表面層に微細な割
れが発生した。そこでN₂ガスを毎分10の流量
でるつぼ内に供給したところ、熱間圧延後の表面
層の割れが発生しなくなり、健全な複合導電線材
が得られることが確認された。

以上の説明で明らかなように、この発明のデイ
ツプフオーミング装置によれば、中心部が純銅で
外周部が銅合金層からなる複合導電線材を製造す
るにあたつて、銅合金溶湯から引上げられた直後
の線材に非酸化性ガスが吹付けられて、その表面
の銅合金層が急速に凝固冷却され、そのため銅合
金層の再溶融が生じることなく均一に凝固が進行
し、表面に凹凸が発生することが防止されるか
ら、熱間圧延後の複合導電線材表面の割れ発生も
防止され、表面状態が良好な複合導電線材を容易
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデイツプフオーミング法による
複合導電線材の製法を実施する装置の一例を示す
略解的な断面図、第２図はこの発明のデイツプフ
オーミング装置の一例を示す略解的な断面図、第
３図はこの発明のデイツプフオーミング装置の他
の例の要部を示す略解的な断面図である。 １……るつぼ、２……種線、２′……鋳造ロツ
ド（銅合金溶湯から引上げられた線材）、３……
種線挿入孔、４……純銅溶湯、５……溶湯供給
口、６……合金元素、７……合金元素添加室、８
……障壁筒、９……連通孔、１０……銅合金溶
湯、１５……ガス導入口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 純銅からなる種線をるつぼ内の銅合金溶湯に
   連続的に浸漬して引上げ、これにより種線周囲に
   銅合金を付着凝固させて、中心部が純銅で外周部
   が銅合金層の線材を連続的に製造するためのデイ
   ツプフオーミング装置において、 下底面に種線挿入孔が形成されるとともに周壁
   部に溶湯供給口および合金元素添加口が形成され
   たるつぼ内に、全体として中空筒状をなしかつ下
   端部に連通孔が形成された障壁筒を前記種線挿入
   孔の上方を取囲むように配設して、るつぼ内を前
   記障壁筒によつて種線挿入孔上方の種線走行室と
   溶湯供給口および合金元素添加口側の合金溶湯生
   成室とに区分し、さらに前記障壁筒の上部にはそ
   の障壁筒内側の湯面よりやや上方の位置に外部か
   ら非酸化性ガスを導入するガス導入口を形成した
   ことを特徴とするデイツプフオーミング装置。