JP2018158344A - Copper casting material manufacturing method and copper rough drawing wire manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電線やケーブル等の導体として利用される銅鋳造材の製造方法、並びに銅荒引線の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a copper casting material used as a conductor such as an electric wire or cable, and a method for producing a copper rough wire.
鉄道車両等に配線される電線やケーブル、自動車等に搭載されるモータ用コイルを構成するエナメル線などでは、導体として銅線が使用されている。この銅線の多くは、無酸素銅やタフピッチ銅などからなる銅荒引線を連続鋳造圧延法によって製造し、次いで得られた銅荒引線に対して冷間伸線加工や熱処理(焼き鈍し処理)などを施すことによって得られる。 Copper wires are used as conductors in electric wires and cables wired to railway vehicles and the like, enameled wires that constitute motor coils mounted in automobiles and the like. Many of these copper wires are manufactured by continuously casting and rolling copper rough wires made of oxygen-free copper, tough pitch copper, etc., and then cold drawing and heat treatment (annealing treatment) of the obtained copper rough wires Is obtained by applying
銅荒引線を製造する際には、電気銅等の原料銅を溶解炉で溶解して得られた溶銅を移送樋、保持炉等を経由してベルト&ホイール方式の連続鋳造機に供給し、供給された溶銅を連続鋳造することによって銅鋳造材が得られる。そして、得られた銅鋳造材をさらに熱間圧延して冷却することにより、所定の外径を有する銅荒引線が製造される。なお、銅荒引線を製造する際には、原料銅の溶解、連続鋳造、熱間圧延の各工程が連続している連続鋳造圧延法が用いられている(例えば特許文献1参照)。 When manufacturing copper roughing wire, molten copper obtained by melting raw copper such as electric copper in a melting furnace is supplied to a belt and wheel continuous casting machine via a transfer rod and holding furnace. A cast copper material is obtained by continuously casting the supplied molten copper. And the copper roughing wire which has a predetermined | prescribed outer diameter is manufactured by further hot-rolling and cooling the obtained copper cast material. In addition, when manufacturing a copper rough wire, the continuous casting rolling method in which each process of melt | dissolution of raw material copper, continuous casting, and hot rolling is continued is used (for example, refer patent document 1).
銅鋳造材を連続鋳造によって製造する場合、溶融された状態で鋳型内に供給された溶銅は、水冷式鋳型によって冷却される。これにより、鋳型内の溶銅は、鋳型との接触面で凝固して凝固層(以下、凝固シェルともいう)が生成される。この凝固シェルから内部にかけては、鋳型の上流側において未凝固の溶銅が存在するが、この未凝固の溶銅は、鋳型の下流側に供給されながら冷却されることによって凝固する。このようにして鋳型に供給された溶銅が完全に凝固することによって鋳造材が製造される。 When manufacturing a copper casting material by continuous casting, the molten copper supplied in the mold in the molten state is cooled by a water-cooled mold. As a result, the molten copper in the mold is solidified at the contact surface with the mold to produce a solidified layer (hereinafter also referred to as a solidified shell). From this solidified shell to the inside, there is unsolidified molten copper on the upstream side of the mold, but this unsolidified molten copper is solidified by being cooled while being supplied to the downstream side of the mold. In this way, the molten copper supplied to the mold is completely solidified to produce a cast material.
このとき、鋳型内における溶銅の冷却が不均一になると、凝固シェルの厚みが不均一となる。凝固シェルには、冷却の際に凝固シェルに生じる収縮や変形に起因する応力が作用する。凝固シェルの凝固初期においては、この応力が凝固シェルの厚みの薄い部分に集中する。そして、この応力によって凝固シェルの厚みの薄い部分の表面には、割れが発生する。 At this time, if the molten copper is not uniformly cooled in the mold, the thickness of the solidified shell is not uniform. The solidified shell is subjected to stress due to shrinkage and deformation generated in the solidified shell during cooling. In the initial stage of solidification of the solidified shell, this stress is concentrated on the thinned portion of the solidified shell. Due to this stress, cracks occur on the surface of the thinned portion of the solidified shell.
この凝固シェルの表面の割れは、連続鋳造工程におけるその後の熱応力や連続鋳造機の曲げ応力及び矯正応力などの外力によって拡大し、銅鋳造材の表面に大きな割れが発生する。銅鋳造材に存在する割れは、次工程の熱間圧延工程において表面欠陥となり、銅荒引線の表面に傷や割れ等の欠陥が生じることになる。このため、銅鋳造材を製造する段階において、銅鋳造材の表面に割れが生じないようにすることが必要となる。 The cracks on the surface of the solidified shell expand due to external forces such as subsequent thermal stress in the continuous casting process, bending stress and straightening stress of the continuous casting machine, and large cracks are generated on the surface of the copper cast material. The crack existing in the copper casting material becomes a surface defect in the next hot rolling step, and defects such as scratches and cracks are generated on the surface of the copper rough drawing wire. For this reason, it is necessary to prevent the surface of the copper casting material from being cracked at the stage of producing the copper casting material.
したがって、本発明の目的は、銅荒引線の表面に割れ等の欠陥が生じにくい銅鋳造材の製造方法、並びに銅荒引線の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a copper casting material in which defects such as cracks are unlikely to occur on the surface of the copper rough wire, and a method for producing a copper rough wire.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]〜[3]の銅鋳造材の製造方法、並びに下記[4]〜[5]の銅荒引線の製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a method for producing a copper casting material according to the following [1] to [3] and a method for producing a copper rough wire according to the following [4] to [5]. .
[1]原料銅を溶解炉で溶解して溶銅を得る溶解工程と、前記溶銅を連続鋳造することによって銅鋳造材を得る連続鋳造工程と、を含み、前記連続鋳造工程では、前記溶銅を温度T(℃)で連続鋳造するときに得られる前記銅鋳造材の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1と前記銅鋳造材の幅方向に形成される柱状晶の長さL2との比L1/L2が下記(1)式を満たすように連続鋳造されることを特徴とする銅鋳造材の製造方法。
L1/L2≦(1580−T)/300 …(1)
[1] A melting step of melting raw material copper in a melting furnace to obtain molten copper, and a continuous casting step of obtaining a copper casting material by continuously casting the molten copper. In the continuous casting step, The average length L 1 of columnar crystals formed in the thickness direction of the copper cast material obtained when continuously casting copper at a temperature T (° C.) and the columnar crystals formed in the width direction of the copper cast material A method for producing a cast copper material, characterized in that continuous casting is performed so that a ratio L 1 / L 2 to a length L 2 of the above satisfies the following formula (1):
L 1 / L 2 ≦ (1580−T) / 300 (1)
[2]前記長さL1と前記長さL2との比L1/L2は、1.0以上1.6以下である、上記[1]に記載の銅鋳造材の製造方法。 [2] The method for producing a copper cast material according to [1], wherein a ratio L 1 / L 2 between the length L 1 and the length L 2 is 1.0 or more and 1.6 or less.
[3]前記溶銅の温度Tは、1090℃以上1200℃以下である、上記[1]又は[2]のいずれか1項に記載の銅鋳造材の製造方法。 [3] The method for producing a copper casting material according to any one of the above [1] or [2], wherein the temperature T of the molten copper is 1090 ° C. or more and 1200 ° C. or less.
[4]原料銅を溶解炉で溶解して溶銅を得る溶解工程と、前記溶銅を連続鋳造することによって銅鋳造材を得る連続鋳造工程と、前記銅鋳造材を熱間圧延する熱間圧延工程と、を含み、前記連続鋳造工程では、前記溶銅を温度T(℃)で連続鋳造するときに得られる前記銅鋳造材の厚さ方向に形成される柱状晶の長さL1と前記銅鋳造材の幅方向に形成される柱状晶の長さL2との比L1/L2が下記(1)式を満たすように、前記銅鋳造材が連続鋳造されることを特徴とする銅荒引線の製造方法。
L1/L2≦(1580−T)/300 …(1)
[4] A melting step of melting raw material copper in a melting furnace to obtain molten copper, a continuous casting step of continuously casting the molten copper to obtain a copper cast material, and hot hot rolling of the copper cast material wherein the rolling step, the said at continuous casting process, the molten copper to said length L 1 of the columnar crystal which is formed in the thickness direction of the copper cast material obtained when continuous casting at a temperature T (° C.) The copper cast material is continuously cast so that the ratio L 1 / L 2 with the length L 2 of the columnar crystals formed in the width direction of the copper cast material satisfies the following expression (1): The manufacturing method of the copper rough drawing wire.
L 1 / L 2 ≦ (1580−T) / 300 (1)
[5]前記熱間圧延工程は、前記鋳造材を450℃以上950℃以下の温度で熱間圧延する、上記[4]に記載の銅荒引線の製造方法。 [5] The method for producing a copper rough wire according to the above [4], wherein the hot rolling step hot-rolls the cast material at a temperature of 450 ° C. or higher and 950 ° C. or lower.
本発明によれば、銅荒引線の表面に割れ等の欠陥が生じにくい銅鋳造材の製造方法、並びに銅荒引線の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the copper casting material which hardly produces defects, such as a crack, in the surface of a copper rough drawing wire, and the manufacturing method of a copper rough drawing wire can be provided.
本発明者らは、連続鋳造する際の溶銅温度が高いほど得られる銅鋳造材の表面の結晶粒が粗大化し、銅鋳造材の表面に割れが生じやすいことを確認した。そして、本発明者らは、連続鋳造する際の溶銅温度と、これによって得られる銅鋳造材に形成される柱状晶の長さとの関係に着目すると、均一な凝固シェルが形成されて銅鋳造材の表面の割れの発生が抑制される範囲があることを見出した。本発明は、この知見に基づいて成されたものであり、以下のとおりである。 The inventors of the present invention have confirmed that the higher the molten copper temperature during continuous casting, the larger the crystal grains on the surface of the obtained copper cast material, and the easier it is for the surface of the copper cast material to crack. Then, the present inventors pay attention to the relationship between the molten copper temperature during continuous casting and the length of the columnar crystals formed in the resulting copper casting material, and a uniform solidified shell is formed and the copper casting is performed. It has been found that there is a range where the occurrence of cracks on the surface of the material is suppressed. The present invention has been made based on this finding and is as follows.
〔銅鋳造材、銅荒引線の製造装置〕
本発明の一実施形態にかかる銅鋳造材および銅荒引線の製造装置について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る銅鋳造材および銅荒引線の製造装置を示す概略構成図である。
[Copper cast material, copper roughing wire manufacturing equipment]
A copper casting material and a copper roughing wire manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a copper casting material and a copper roughing wire manufacturing apparatus according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る銅荒引線の製造装置10は、銅合金材を連続鋳造圧延するための、いわゆるベルト&ホイール式の連続鋳造圧延装置として構成され、例えば、溶解炉210と、上樋220と、保持炉230と、下樋260と、タンディッシュ300と、注湯ノズル320と、連続鋳造機500と、連続圧延装置620と、コイラー640と、を有している。 As shown in FIG. 1, a copper roughing wire manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment is configured as a so-called belt-and-wheel continuous casting and rolling apparatus for continuously casting and rolling a copper alloy material. For example, a melting furnace 210, upper iron 220, holding furnace 230, lower iron 260, tundish 300, pouring nozzle 320, continuous casting machine 500, continuous rolling device 620, and coiler 640. .
溶解炉210は、原料銅を加熱して溶解させ、溶銅110を生成するよう構成され、例えば、炉本体と、炉本体の下部に設けられるバーナーと、を有している。原料銅が炉本体に投入され、バーナーで加熱されることで、溶銅110が連続的に生成される。原料銅の材料としては、例えば、タフピッチ銅、無酸素銅、高純度銅などの純銅からなる電気銅等を用いることができる。 The melting furnace 210 is configured to heat and melt the raw material copper to generate the molten copper 110, and includes, for example, a furnace body and a burner provided at a lower portion of the furnace body. The raw copper is put into the furnace body and heated by a burner, whereby molten copper 110 is continuously generated. As the material of the raw material copper, for example, electrolytic copper made of pure copper such as tough pitch copper, oxygen-free copper, and high-purity copper can be used.
上樋220は、溶解炉210の下流側に設けられ、溶解炉210と保持炉230との間を連結し、溶解炉210で生成された溶銅110を下流側の保持炉230に移送するよう構成されている。 The upper iron 220 is provided on the downstream side of the melting furnace 210, connects the melting furnace 210 and the holding furnace 230, and transfers the molten copper 110 generated in the melting furnace 210 to the holding furnace 230 on the downstream side. It is configured.
保持炉230は、上樋220の下流側に設けられ、上樋220から移送される溶銅110を所定の温度で加熱して一時的に貯留するよう構成されている。また、保持炉230は、溶銅110を所定の温度に保持したまま、所定量の溶銅110を下樋260に移送するよう構成されている。 The holding furnace 230 is provided on the downstream side of the upper iron 220, and is configured to heat and store the molten copper 110 transferred from the upper iron 220 at a predetermined temperature. The holding furnace 230 is configured to transfer a predetermined amount of the molten copper 110 to the lower iron 260 while maintaining the molten copper 110 at a predetermined temperature.
下樋260は、保持炉230の下流側に設けられ、保持炉230から移送される溶銅110を下流側のタンディッシュ300に移送するよう構成されている。 The lower iron 260 is provided on the downstream side of the holding furnace 230 and is configured to transfer the molten copper 110 transferred from the holding furnace 230 to the tundish 300 on the downstream side.
なお、上樋220からタンディッシュ300までの装置では、供給される溶銅110に対して所定の金属元素を連続的に添加するよう構成されていてもよい。溶銅110に添加される金属元素としては、例えば、錫(Sn)、チタン(Ti)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)等が挙げられる。つまり、好ましくは、これらの金属元素のうち少なくとも1つが、溶銅110に添加される。これらの金属元素は、例えば0.02質量%以上10質量%以下の濃度で溶銅中に含有されるように添加される。金属元素を添加する方法としては、特に限定されないが、例えば、金属元素からなるワイヤを溶銅110中に投入するワイヤインジェクションを用いることができる。 In addition, the apparatus from the upper iron 220 to the tundish 300 may be configured to continuously add a predetermined metal element to the molten copper 110 to be supplied. Examples of the metal element added to the molten copper 110 include tin (Sn), titanium (Ti), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), and manganese (Mn). That is, preferably, at least one of these metal elements is added to the molten copper 110. These metal elements are added, for example so that it may be contained in molten copper at the density | concentration of 0.02 mass% or more and 10 mass% or less. The method for adding the metal element is not particularly limited, and for example, wire injection in which a wire made of a metal element is put into the molten copper 110 can be used.
タンディッシュ300は、下樋260の下流側に設けられ、下樋260から移送される溶銅110を一時的に貯留し、連続鋳造機500に対して所定量の溶銅110を連続的に供給するよう構成されている。 The tundish 300 is provided on the downstream side of the lower iron 260, temporarily stores the molten copper 110 transferred from the lower iron 260, and continuously supplies a predetermined amount of molten copper 110 to the continuous casting machine 500. It is configured to
タンディッシュ300の下流側には、貯留する溶銅110を連続鋳造機500に供給させるための注湯ノズル320が接続されている。注湯ノズル320は、例えば、ケイ素酸化物、ケイ素炭化物、ケイ素窒化物等の耐火物で形成されている。タンディッシュ300に溜まった溶銅110は、注湯ノズル320を介して、連続鋳造機500へと供給される。注湯ノズル320の開口部近傍には、注湯ノズル320を介して連続鋳造機500へ供給される溶銅110の供給量を調整するための調整部材が設けられていてもよい。 A pouring nozzle 320 for supplying the molten copper 110 to be stored to the continuous casting machine 500 is connected to the downstream side of the tundish 300. The pouring nozzle 320 is made of a refractory material such as silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride or the like. The molten copper 110 accumulated in the tundish 300 is supplied to the continuous casting machine 500 through the pouring nozzle 320. An adjusting member for adjusting the supply amount of the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 via the pouring nozzle 320 may be provided in the vicinity of the opening of the pouring nozzle 320.
連続鋳造機500は、いわゆるベルト&ホイール式の連続鋳造を行うよう構成され、例えば、ホイール(またはリング)510と、ベルト520と、を有している。円筒状のホイール510は、外周に所定の断面形状を有する溝部(例えば断面形状が四辺形からなる溝部)を有している。また、ベルト520は、ホイール510の外周面の一部に接触しながらホイール510の周囲を周回移動するよう構成されている。ホイール510の溝部とベルト520との間に形成される空間に、タンディッシュ300の下流側に接続された注湯ノズル320から流出される溶銅110が注入される。また、ホイール510およびベルト520は、例えば冷却水により冷却されている。この冷却水による冷却により、ホイール510の溝部とベルト520との間に形成される空間に注入される溶銅110が冷却・固化(凝固)されて、鋳造方向からみたときの断面形状が四辺形からなる棒状の銅鋳造材120が連続的に鋳造される。 The continuous casting machine 500 is configured to perform a so-called belt and wheel type continuous casting, and includes, for example, a wheel (or ring) 510 and a belt 520. Cylindrical wheel 510 has a groove having a predetermined cross-sectional shape on the outer periphery (for example, a groove having a quadrilateral cross-sectional shape). Further, the belt 520 is configured to move around the wheel 510 while contacting a part of the outer peripheral surface of the wheel 510. In the space formed between the groove portion of the wheel 510 and the belt 520, the molten copper 110 flowing out from the pouring nozzle 320 connected to the downstream side of the tundish 300 is injected. Further, the wheel 510 and the belt 520 are cooled by, for example, cooling water. By this cooling water, the molten copper 110 injected into the space formed between the groove portion of the wheel 510 and the belt 520 is cooled and solidified (solidified), and the cross-sectional shape when viewed from the casting direction is a quadrilateral. A rod-shaped copper casting material 120 made of is continuously cast.
タンディッシュ300から連続鋳造機500へ供給される溶銅110から銅鋳造材120が製造される際、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材120は、連続鋳造機500へ供給される溶銅110が温度T(℃)を有して連続鋳造されるときに得られる銅鋳造材120の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1と銅鋳造材120の幅方向に形成される柱状晶の長さL2との比L1/L2が下記(1)式を満たすように、連続的に鋳造される。
L1/L2≦(1580−T)/300 …(1)
When the copper casting material 120 is manufactured from the molten copper 110 supplied from the tundish 300 to the continuous casting machine 500, the copper casting material 120 having a quadrilateral cross-sectional shape is the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500. Is formed in the width direction of the copper casting material 120 and the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting material 120 obtained when continuously cast at a temperature T (° C.). It is continuously cast so that the ratio L 1 / L 2 to the columnar crystal length L 2 satisfies the following formula (1).
L 1 / L 2 ≦ (1580−T) / 300 (1)
このとき、銅鋳造材120に形成される柱状晶の長さの比L1/L2は、1.0以上1.6以下であることが好ましく、1.2以上1.5以下がより好ましく、さらに好ましくは1.2以上1.4以下である。銅鋳造材120に形成される柱状晶の長さの比L1/L2をこのような範囲とすることにより、鋳型内において形成される凝固シェルの厚さを不均一になりにくくすることができる。そのため、連続鋳造して得られる銅鋳造材120は、その表面の割れの発生が抑制されたものとなる。また、L1は、15mm以上50mm以下であることが好ましい。さらに連続鋳造機500へ供給される溶銅110の温度Tは、1090℃以上1200℃以下であることが好ましく、1120℃以上1160℃以下がより好ましい。 At this time, the length ratio L 1 / L 2 of the columnar crystals formed on the copper casting 120 is preferably 1.0 or more and 1.6 or less, more preferably 1.2 or more and 1.5 or less. More preferably, it is 1.2 or more and 1.4 or less. By making the ratio L 1 / L 2 of the lengths of columnar crystals formed in the copper casting 120 within such a range, the thickness of the solidified shell formed in the mold can be made less likely to be uneven. it can. Therefore, the copper casting material 120 obtained by continuous casting is one in which the occurrence of cracks on the surface is suppressed. L 1 is preferably 15 mm or more and 50 mm or less. Furthermore, the temperature T of the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 is preferably 1090 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, and more preferably 1120 ° C. or higher and 1160 ° C. or lower.
図2は、本発明の一実施形態に係る銅鋳造材120を鋳造方向から観察したときの断面写真である。銅鋳造材120の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1とは、図2に示されるように、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材120において、その断面の厚さ方向に沿って形成される柱状晶同士がぶつかり合うことで形成される境界の位置(境界121a)から厚さ方向に配置される対辺の各辺122の位置までの柱状晶の長さL1AおよびL1Bを平均した長さ(L1=(L1A+L1B)/2)であることを示す。また、銅鋳造材120の幅方向に形成される柱状晶の長さL2とは、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材120において、その断面の厚さ方向に沿って形成される柱状晶と幅方向に沿って形成される柱状晶とがぶつかり合うことで形成される境界の位置(境界121b)であって、かつ境界121aと交差する位置(交点123)から幅方向に配置される対辺の各辺122bの位置までの鋳造晶の長さであることを示す。なお、銅鋳造材120の断面の各長さ(L1A、L1B、L2)は、得られた銅鋳造材120の断面に対して研磨およびエッチングを施すことによって断面の鋳造組織を出した後、直接スケールを当て測定することにより求めることが出来る。また、マイクロスコープで断面の写真を撮影し、測長機能を使って測定しても良い。 FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the copper casting 120 according to an embodiment of the present invention when observed from the casting direction. The average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper cast material 120 is the thickness of the cross section of the copper cast material 120 having a quadrilateral cross section as shown in FIG. The length L 1A of the columnar crystals from the position of the boundary (boundary 121a) formed by colliding columnar crystals formed along the direction to the position of each side 122 of the opposite side arranged in the thickness direction, and It shows that L 1B is an average length (L 1 = (L 1A + L 1B ) / 2). The length L 2 of the columnar crystals formed in the width direction of the copper casting 120 is a columnar crystal formed along the thickness direction of the cross section in the copper casting 120 having a quadrilateral cross-sectional shape. Is the position of the boundary (boundary 121b) formed by the collision of the columnar crystals formed along the width direction and the opposite side disposed in the width direction from the position (intersection 123) intersecting the boundary 121a The length of the cast crystal up to the position of each side 122b. In addition, each length (L 1A , L 1B , L 2 ) of the cross section of the copper cast material 120 was obtained by polishing and etching the cross section of the obtained copper cast material 120. Later, it can be obtained by directly applying a scale. Alternatively, a cross-sectional photograph may be taken with a microscope and measured using a length measurement function.
連続圧延装置620は、連続鋳造機500の下流側(鋳造材排出側)に設けられ、連続鋳造機500から移送される銅鋳造材120を例えば450℃以上950℃以下の温度で連続的に熱間圧延するよう構成されている。銅鋳造材120が圧延されることで、所定の外径を有する銅荒引線130が成形加工される。 The continuous rolling device 620 is provided on the downstream side (casting material discharge side) of the continuous casting machine 500 and continuously heats the copper casting material 120 transferred from the continuous casting machine 500 at a temperature of, for example, 450 ° C. or more and 950 ° C. or less. It is configured to be hot rolled. By rolling the copper casting 120, a rough copper wire 130 having a predetermined outer diameter is formed.
コイラー640は、連続圧延装置620の下流側(銅荒引線の排出側)に設けられ、連続圧延装置620から移送される銅荒引線130を巻き取るよう構成されている。 The coiler 640 is provided on the downstream side (copper rough drawing wire discharge side) of the continuous rolling device 620 and is configured to wind up the copper rough drawing wire 130 transferred from the continuous rolling device 620.
〔銅鋳造材、銅荒引線の製造方法〕
次に、上述した銅鋳造材および銅荒引線の製造装置10を用いて銅鋳造材および銅荒引線を製造する方法について説明する。
[Copper casting material, copper roughing wire manufacturing method]
Next, a method for manufacturing a copper cast material and a copper rough wire using the above-described copper cast material and copper rough wire manufacturing apparatus 10 will be described.
本実施形態の銅鋳造材および銅荒引線の製造方法は、溶融工程、タンディッシュ貯留工程、溶銅流出工程、連続鋳造工程、連続圧延工程を有している。これらの工程は、個々に不連続に行われるのではなく、一連の工程として連続的に行われる。 The manufacturing method of the copper casting material and copper rough drawing wire of this embodiment has a melting process, a tundish storage process, a molten copper outflow process, a continuous casting process, and a continuous rolling process. These steps are not performed discretely but continuously as a series of steps.
(溶融工程)
まず、溶解炉210の炉本体に、原料銅を投入する。例えば、1100℃以上1320℃以下に加熱された溶解炉210に、原料銅として、タフピッチ銅、無酸素銅、高純度銅などの純銅からなる電気銅を投入する。そして、バーナーで炉本体を加熱する。これにより溶銅110を連続的に生成する。
(Melting process)
First, raw copper is put into the furnace body of the melting furnace 210. For example, electrolytic copper made of pure copper such as tough pitch copper, oxygen-free copper, and high-purity copper is charged as raw material copper into the melting furnace 210 heated to 1100 ° C. or higher and 1320 ° C. or lower. Then, the furnace body is heated with a burner. Thereby, the molten copper 110 is produced | generated continuously.
溶解炉210で生成された溶銅110を、上樋220を介して、所定温度に保持された保持炉230に移送させる。 The molten copper 110 generated in the melting furnace 210 is transferred to the holding furnace 230 held at a predetermined temperature via the upper iron 220.
(タンディッシュ貯留工程)
次に、溶銅110を、保持炉230から下樋260を介してタンディッシュ300に移送させる。これにより、タンディッシュ300に溶銅110を一時的に貯留させる。
(Tundish storage process)
Next, the molten copper 110 is transferred from the holding furnace 230 to the tundish 300 via the lower iron 260. Thereby, the molten copper 110 is temporarily stored in the tundish 300.
なお、上樋220からタンディッシュ300までの間の溶銅110に対して、例えば、錫(Sn)、チタン(Ti)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)等のうちの少なくとも1つ金属元素を連続的に添加してもよい。このとき、溶銅110中では金属元素(例えばチタン、マグネシウムなど)を含む介在物(例えばチタン、マグネシウムの酸化物、窒化物、炭化物、および、硫化物など)が生成される。なお、これらの金属元素は、例えば0.02質量%以上10質量%以下の濃度で溶銅中に含有されるように添加されることが好ましい。 For example, tin (Sn), titanium (Ti), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), manganese (Mn) with respect to the molten copper 110 between the upper iron 220 and the tundish 300. ) And the like may be continuously added. At this time, inclusions (eg, titanium, magnesium oxide, nitride, carbide, sulfide, etc.) containing metal elements (eg, titanium, magnesium, etc.) are generated in the molten copper 110. In addition, it is preferable that these metal elements are added so that it may be contained in molten copper with the density | concentration of 0.02 mass% or more and 10 mass% or less, for example.
(溶銅流出工程)
次に、タンディッシュ300から注湯ノズル320を介して連続鋳造機500に、溶銅110を流出させる。
(Mold copper outflow process)
Next, the molten copper 110 is caused to flow from the tundish 300 to the continuous casting machine 500 via the pouring nozzle 320.
(連続鋳造工程)
次に、タンディッシュ300から注湯ノズル320を介して流出させた溶銅110を、連続鋳造機500におけるホイール510の溝部(例えば断面形状が四辺形からなる溝部)とベルト520との間に形成される空間に注入する。そして、ベルト520を、ホイール510の外周面の一部と接触させながら周回移動させる。このとき、ホイール510およびベルト520を冷却水に冷却する。これにより、溶銅110を冷却・固化し、鋳造方向からみたときの断面形状が四辺形からなる棒状の銅鋳造材120を連続的に鋳造する。
(Continuous casting process)
Next, the molten copper 110 that has flowed out of the tundish 300 via the pouring nozzle 320 is formed between the groove portion of the wheel 510 (for example, the groove portion having a quadrilateral cross section) and the belt 520 in the continuous casting machine 500. Inject into the space to be. Then, the belt 520 is rotated while contacting a part of the outer peripheral surface of the wheel 510. At this time, the wheel 510 and the belt 520 are cooled to the cooling water. Thereby, the molten copper 110 is cooled and solidified, and the rod-shaped copper casting material 120 having a quadrilateral cross section when viewed from the casting direction is continuously cast.
タンディッシュ300から連続鋳造機500へ供給される溶銅110から銅鋳造材120が製造される際、断面形状が四辺形からなる銅鋳造材120は、連続鋳造機500へ供給される溶銅120が温度T(℃)を有して連続鋳造されるときに得られる銅鋳造材120の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1と銅鋳造材120の幅方向に形成される柱状晶の長さL2との比L1/L2が下記(1)式を満たすように、連続的に鋳造される。
L1/L2≦(1580−T)/300 …(1)
When the copper casting 120 is manufactured from the molten copper 110 supplied from the tundish 300 to the continuous casting machine 500, the copper casting 120 having a quadrilateral cross-sectional shape is the molten copper 120 supplied to the continuous casting machine 500. Is formed in the width direction of the copper casting material 120 and the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper casting material 120 obtained when continuously cast at a temperature T (° C.). It is continuously cast so that the ratio L 1 / L 2 to the columnar crystal length L 2 satisfies the following formula (1).
L 1 / L 2 ≦ (1580−T) / 300 (1)
このとき、銅鋳造材120の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1および銅鋳造材120の幅方向に形成される柱状晶の長さL2の比L1/L2は、1.0以上1.6以下であることが好ましく、1.2以上1.5以下がより好ましく、さらに好ましくは1.2以上1.4以下である。また、銅鋳造材120の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1は、15mm以上50mm以下であることが好ましい。さらに連続鋳造機500へ供給される溶銅110の温度Tは、1090℃以上1200℃以下であることが好ましく、1120℃以上1160℃がより好ましい。 At this time, the ratio L 1 / L 2 between the average length L 1 of the columnar crystals formed in the thickness direction of the copper cast material 120 and the length L 2 of the columnar crystals formed in the width direction of the copper cast material 120. Is preferably 1.0 or more and 1.6 or less, more preferably 1.2 or more and 1.5 or less, and still more preferably 1.2 or more and 1.4 or less. Also, columnar average length L 1 of the crystals formed in the thickness direction of the copper cast material 120 is preferably 15mm or more 50mm or less. Furthermore, the temperature T of the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 is preferably 1090 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, more preferably 1120 ° C. or higher and 1160 ° C.
図3は、銅鋳造材120を連続鋳造する際の溶銅温度Tと銅鋳造材が有する柱状晶の長さL1、L2の比との関係、および得られる銅鋳造材の表面の割れの有無を示す図である。 FIG. 3 shows the relationship between the molten copper temperature T during continuous casting of the copper casting 120 and the ratio between the columnar crystal lengths L 1 and L 2 of the copper casting, and the cracks in the surface of the resulting copper casting. It is a figure which shows the presence or absence of.
この連続鋳造工程では、上記式(1)を満たすように銅鋳造材120が連続的に鋳造されることにより、鋳型内において形成される凝固シェルの厚さを不均一になりにくくすることができる。そのため、上記式(1)を満たすように連続鋳造して得られる銅鋳造材120では、図3に示すように、表面の割れの発生が抑制されたものとすることができる。より具体的には、連続鋳造機500へ供給された溶銅110が冷却される際に、鋳型の側面との間に空間ギャップが生じる。この空間ギャップが生じることにより、鋳型内に存在する溶銅110の冷却が弱くなるおそれがある。そのため、鋳型の表面に塗布するカーボンスートの厚さを薄くするなどの調節を行い、銅鋳造材120の側面の冷却を強化することが好ましい。このようにして鋳型内に存在する溶銅110の冷却を強化することにより、鋳造される銅鋳造材120には上記式(1)に示す長さの比を満たすような柱状晶が形成される。そのため、得られた銅鋳造材120では、その表面に割れが発生しないことになる。特に、上記式(1)を満たすように連続的に鋳造される銅鋳造材120では、その断面の厚さ方向に有する表面に割れが生じることを防止できるだけでなく、幅方向に有する表面に割れが生じることも防止できる。その結果、後述する連続圧延工程を経て得られる銅荒引線130の表面には、銅鋳造材120の表面の割れに起因する割れや傷等の欠陥が生じにくくなる。 In this continuous casting process, the copper casting 120 is continuously cast so as to satisfy the above formula (1), so that the thickness of the solidified shell formed in the mold can be made non-uniform. . Therefore, in the copper casting 120 obtained by continuous casting so as to satisfy the above formula (1), as shown in FIG. 3, the occurrence of surface cracks can be suppressed. More specifically, when the molten copper 110 supplied to the continuous casting machine 500 is cooled, a space gap is formed between the side surface of the mold. When this space gap is generated, cooling of the molten copper 110 existing in the mold may be weakened. Therefore, it is preferable to enhance the cooling of the side surface of the copper casting 120 by adjusting the thickness of the carbon soot applied to the surface of the mold. In this way, by strengthening the cooling of the molten copper 110 existing in the mold, columnar crystals are formed in the cast copper cast material 120 so as to satisfy the length ratio shown in the above formula (1). . Therefore, in the obtained copper casting material 120, the crack does not generate | occur | produce on the surface. In particular, in the copper casting 120 that is continuously cast so as to satisfy the above formula (1), it is possible not only to prevent the surface having the cross section in the thickness direction from being cracked, but also to crack the surface having the width direction. Can also be prevented. As a result, defects such as cracks and scratches due to cracks on the surface of the copper casting 120 are less likely to occur on the surface of the copper roughing wire 130 obtained through a continuous rolling process described later.
(連続圧延工程)
次に、連続圧延装置620により、連続鋳造機500から移送される銅鋳造材120を例えば450℃以上950℃以下の温度で連続的に圧延する。これにより、所定の外径(例えば30mm以下の外径)を有する銅荒引線130が成形される。そして、コイラー640により、連続圧延装置620から移送される銅荒引線130を巻き取る。これにより銅荒引線130が製造される。
(Continuous rolling process)
Next, the copper casting material 120 transferred from the continuous casting machine 500 is continuously rolled at a temperature of, for example, 450 ° C. or more and 950 ° C. or less by the continuous rolling device 620. Thereby, the copper roughing wire 130 having a predetermined outer diameter (for example, an outer diameter of 30 mm or less) is formed. Then, the copper roughing wire 130 transferred from the continuous rolling apparatus 620 is wound up by the coiler 640. Thereby, the copper rough wire 130 is manufactured.
なお、得られた銅荒引線130は、さらに伸線加工や圧延加工を施して外径を細くし、さらに必要に応じて熱処理を施すことにより、電線等の導体に適用するための銅線として成形加工してもよい。 In addition, the obtained copper rough drawing wire 130 is further subjected to wire drawing or rolling to reduce the outer diameter, and further subjected to heat treatment as necessary, as a copper wire for application to conductors such as electric wires. It may be molded.
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 The embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
10 銅荒引線の製造装置
110 溶銅
120 銅鋳造材
130 銅荒引線
210 溶解炉
220 上樋
230 保持炉
260 下樋
300 タンディッシュ
320 注湯ノズル
500 連続鋳造機
510 ホイール
520 ベルト
620 連続圧延装置
640 コイラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Copper roughing wire manufacturing apparatus 110 Molten copper 120 Copper casting material 130 Copper rough drawing wire 210 Melting furnace 220 Upper bar 230 Holding furnace 260 Lower bar 300 Tundish 320 Pouring nozzle 500 Continuous casting machine 510 Wheel 520 Belt 620 Continuous rolling apparatus 640 Coiler
Claims (5)
前記溶銅を連続鋳造することによって銅鋳造材を得る連続鋳造工程と、
を含み、
前記連続鋳造工程では、前記溶銅を温度T(℃)で連続鋳造するときに得られる前記銅鋳造材の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1と前記銅鋳造材の幅方向に形成される柱状晶の長さL2との比L1/L2が下記(1)式を満たすように連続鋳造されることを特徴とする銅鋳造材の製造方法。
L1/L2≦(1580−T)/300 …(1) A melting step of obtaining raw copper by melting raw copper in a melting furnace;
A continuous casting step of obtaining a copper casting by continuously casting the molten copper;
Including
In the continuous casting step, an average length L 1 of columnar crystals formed in the thickness direction of the copper cast material obtained when continuously casting the molten copper at a temperature T (° C.) and the copper cast material A method for producing a copper cast material, characterized by being continuously cast so that a ratio L 1 / L 2 to a length L 2 of columnar crystals formed in the width direction satisfies the following expression (1).
L 1 / L 2 ≦ (1580−T) / 300 (1)
前記溶銅を連続鋳造することによって銅鋳造材を得る連続鋳造工程と、
前記銅鋳造材を熱間圧延する熱間圧延工程と、
を含み、
前記連続鋳造工程では、前記溶銅を温度T(℃)で連続鋳造するときに得られる前記銅鋳造材の厚さ方向に形成される柱状晶の平均の長さL1と前記銅鋳造材の幅方向に形成される柱状晶の長さL2との比L1/L2が下記(1)式を満たすように、前記銅鋳造材が連続鋳造されることを特徴とする銅荒引線の製造方法。
L1/L2≦(1580−T)/300 …(1) A melting step of obtaining raw copper by melting raw copper in a melting furnace;
A continuous casting step of obtaining a copper casting by continuously casting the molten copper;
A hot rolling step of hot rolling the copper casting material;
Including
In the continuous casting step, an average length L 1 of columnar crystals formed in the thickness direction of the copper cast material obtained when continuously casting the molten copper at a temperature T (° C.) and the copper cast material The copper cast wire is characterized in that the copper cast material is continuously cast so that the ratio L 1 / L 2 to the length L 2 of the columnar crystals formed in the width direction satisfies the following formula (1): Production method.
L 1 / L 2 ≦ (1580−T) / 300 (1)
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