JPH09141401A - 導電用耐熱アルミニウム合金の製造方法 - Google Patents

導電用耐熱アルミニウム合金の製造方法

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JPH09141401A
JPH09141401A JP29981195A JP29981195A JPH09141401A JP H09141401 A JPH09141401 A JP H09141401A JP 29981195 A JP29981195 A JP 29981195A JP 29981195 A JP29981195 A JP 29981195A JP H09141401 A JPH09141401 A JP H09141401A
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JP
Japan
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spout
heat
aluminum alloy
resistant
resistant aluminum
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JP29981195A
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English (en)
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Katsutoshi Wakana
勝敏 若菜
Kinya Ogawa
欽也 小川
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質、高性能の導電用耐熱Al合金を効率
良く製造する。 【解決手段】 少なくとも、0.15wt%以上のZrを含有
する導電用耐熱Al合金溶湯をベルトホイール式連続鋳
造法により鋳造し、製出鋳塊を連続圧延する導電用耐熱
Al合金の製造方法において、注湯用のスパウトにセラ
ミックス系耐熱材を内張りしたスパウト10を用い、スパ
ウト10を 400℃以上に予熱し、溶湯のスパウト10への供
給温度を 750℃以上にする。 【効果】 Al3 Zr晶出物の堆積に起因する鋳塊割れ
や伸線加工中の断線が防止され、生産性が向上する。A
3 Zrの晶出物が少ない為、微細なAl3 Zrが多量
に析出し、得られる耐熱アルミニウム合金は耐熱性、強
度、導電率等に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高品質、高性能の
導電用耐熱アルミニウム合金を効率良く製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ベルトホイール式連続鋳造法は、生産性
に優れる為、電線材料等の製造に多用されている。以下
に、ベルトホイール式連続鋳造法の工程を図2を参照し
て説明する。回転ホイール40の外周面に形成された溝41
の一部に金属製のエンドレスベルト42を接動させて鋳型
43を形成し、この鋳型43の一方の開口端44から溶湯50を
鉄製スパウト11を介して注入し、溶湯50を鋳型43内で凝
固させて鋳塊51とし、この鋳塊51を前記鋳型43の他方の
開口端45から連続的に引出す鋳造法である。ここで、ス
パウト11の形状は、筒状体で、出湯口13を下に向け、中
心軸を斜めにして配される。尚、図で46はテンションホ
イールである。図3は他のベルトホイール式連続鋳造法
の工程説明図である。この鋳造法では、鋳型43の一方の
開口端44を回転ホイール40の頂部に位置させ、スパウト
12は開口端44部分の回転ホイール40の内面に密着させ中
心軸を水平にして配される。スパウト12は鉄製の筒状体
又は上面が開放された樋状体であり、回転ホイール40の
内面と接する外面には、耐磨耗性セラミックス材が貼着
されて湯漏れが防止される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、送電容量の増大
に伴い、大電流を通電して電線温度が上昇しても軟化し
難い耐熱アルミニウム合金が開発された。この耐熱アル
ミニウム合金には、一般に、Zrが多量(0.15wt%以
上)に含有されたアルミニウム合金が用いられ、この耐
熱アルミニウム合金は、通常、前記ベルトホイール式連
続鋳造法により鋳造し、これを連続圧延して荒引線と
し、この荒引線を伸線加工し、更に時効処理を施して製
造される。Zrは、Alマトリックス中にAl3 Zr等
として微細に析出して耐熱性向上に寄与する。
【0004】しかし、Zrを多量に含有する耐熱アルミ
ニウム合金は、溶湯温度を高温に保持しておかないと、
鋳造前にZrが溶湯中に晶出してしまう。つまり、溶湯
が、保持炉を出て、樋を通り、スパウトを経て鋳型内に
注入されるまでの間に、所定温度以下の温度に低下する
と、Al3 Zrの晶出核が生成し、これが成長してAl
3 Zrが晶出する。このAl3 Zrの晶出物はスパウト
の先端付近に堆積し、この堆積物がある大きさになると
溶湯流により遊離して鋳型内に混入し鋳塊割れの原因に
なり、又比較的小さい遊離堆積物は、伸線加工時の断線
の原因になる。この為、生産性が著しく阻害されるとい
う問題があった。又Al3 Zrの晶出量が多いと、後の
時効処理で析出するアルミマトリックス中のAl3 Zr
の析出物の量が減少して、得られる耐熱アルミニウム合
金の耐熱性が低下するという問題があった。
【0005】このようなことから、鋳造中、常時スパウ
トを加熱してスパウト内での溶湯温度の低下を防止する
方法が提案された(特開平2-20646 号)。しかしこの方
法では、スパウトを長時間加熱する為作業性が悪く、又
コスト的にも不利であった。このようなことから、本発
明者等はAl3 Zrの晶出を防止する方法について鋭意
研究を行い、セラミックス系耐熱材はアルミニウム溶湯
との濡れ性が悪い為Al3 Zrの晶出核が生成し難いこ
と、又スパウトを十分予熱し、且つスパウトへの溶湯の
供給温度を高温に保持すれば、晶出物の堆積を阻止し得
ることを知見し、更に研究を重ねて本発明を完成させる
に到った。本発明の目的は、Al3 Zr晶出物のスパウ
ト先端への堆積を、作業性を害さず、且つ低コストで防
止して、高品質、高性能の導電用耐熱アルミニウム合金
を効率良く製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
0.15wt%以上のZrを含有する導電用耐熱アルミニウム
合金溶湯をスパウトを介してベルトホイール式連続鋳造
機の鋳型内に注入して鋳造し、製出する鋳塊を連続圧延
する導電用耐熱アルミニウム合金の製造方法において、
前記スパウトにセラミックス系耐熱材を内張りしたスパ
ウトを用い、前記スパウトを 400℃以上の温度に予熱
し、前記スパウトへの溶湯の供給温度を 750℃以上にす
ることを特徴とする導電用耐熱アルミニウム合金の製造
方法である。
【0007】本発明は、Zrを0.15wt%以上含有する導
電用耐熱アルミニウム合金をベルトホイール式連続鋳造
法を用いて製造するにあたり、スパウトにアルミニウム
溶湯との濡れ性の悪いセラミックス系耐熱材を内張りし
てAl3 Zrの晶出核の生成を抑えることと、スパウト
の高温予熱と、スパウトへの溶湯の高温供給とにより、
スパウト内の溶湯温度の低下を抑制してAl3 Zrの晶
出核の成長を防止したものである。
【0008】本発明において、スパウトに内張りするセ
ラミックス系耐熱材には、アルミナ、ジルコニア、酸化
チタン、炭化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ムライト
等が挙げられる。中でも炭化珪素や窒化ホウ素は、アル
ミニウム溶湯との濡れ性が特に悪く、望ましいものであ
る。前記セラミックス系耐熱材をスパウトに内張する方
法は、前記セラミックス系耐熱材の粉末又は薄板を貼着
する方法等任意の方法が適用される。又前記セラミック
ス系耐熱材を内張するスパウトには、鉄系スパウト等任
意のスパウトが適用される。本発明では、炭化珪素、窒
化アルミ、窒化ホウ素等のセラミックス系耐熱材製のス
パウトを用いても差支えない。
【0009】本発明において、スパウトの予熱温度を 4
00℃以上に限定した理由は、 400℃未満では、スパウト
内でAl3 Zr等のAl−Zr系晶出物が晶出し、これ
がスパウトの先端部に堆積して鋳塊割れ等を惹起する為
である。本発明で、スパウトへの溶湯の供給温度を 750
℃以上に限定した理由は、 750℃未満では、スパウト内
でAl−Zr系晶出物が生成し、これがスパウトの先端
部分に堆積して鋳塊割れ等を惹起する為である。溶湯の
スパウトへの供給温度を余り高くすると、製造コスト
が増える、溶湯の酸化ロスが多くなる、溶湯の酸素
や水素のガス吸収量が増えて鋳塊内にブローホールが生
じる、等の問題がある。従って前記供給温度は 820℃以
下程度に抑えるのが望ましい。
【0010】本発明において、導電用耐熱アルミニウム
合金が、0.15〜0.40wt%のZr、0.08〜0.40wt%のF
e、0.05〜0.30wt%のSiを含有し、更に0.30wt%以下
のCu、0.05wt%以下のBeのうち1種又は2種を含有
し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなる場合
は、その耐熱性、導電率、強度等の特性が高度にバラン
スし、電線材料として特に望ましいものとなる。
【0011】前記導電用耐熱アルミニウム合金におい
て、Zrは耐熱性向上に寄与する。その含有量を0.15〜
0.40wt%に限定した理由は、0.15wt%未満では十分な耐
熱性が得られず、0.40wt%を超えては、導電率が低下し
て実用的でなくなる為である。Feは、強度を高める作
用を有する。その含有量を0.08〜0.40wt%に限定した理
由は、0.08wt%未満では十分な強度が得られず、0.40wt
%を超えては、導電率が低下して実用的でなくなる為で
ある。Siは、時効処理時のZrの析出を促進する。そ
の含有量を0.05〜0.30wt%に限定した理由は、0.05wt%
未満ではその効果が十分に得られず、0.30wt%を超えて
は導電率が低下して実用的でなくなる為である。Cuは
強度向上に寄与する。その含有量を0.30wt%以下に限定
した理由は、0.30wt%を超えると導電率が低下して実用
的でなくなる為である。Beは時効析出を促進させると
ともに、強度を向上させる。その含有量を0.05wt%以下
に限定した理由は、0.05wt%を超えて添加しても、その
効果が飽和することと、Beは高価な為原料コストが嵩
む為である。
【0012】本発明では、導電用耐熱アルミニウム合金
は、例えば、ベルトホイール式連続鋳造法により鋳造さ
れ、これを連続的に圧延して荒引線とし、更に伸線加工
により線材に加工される。荒引線、線材、又は伸線加工
途中の中間線材に時効処理を施してZr等の合金元素を
析出させ、耐熱性等の特性を向上させる。
【0013】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。表1に示す種々組成の導電用耐熱アルミニウム合金
を、図3に示したベルトホイール式連続鋳造法により鋳
造し、製出する鋳塊を熱間で連続圧延して 9.5mmφの荒
引線とし、この荒引線を伸線加工して 4.0mmφの電線を
製造した。尚、荒引線又は/及び電線に時効処理を施し
た。各条件毎に10トンづつ製造した。尚、スパウトに
は、図1に示すような、内面にセラミックス系耐熱材20
として窒化ホウ素の薄板を貼着し、外面に湯漏れ防止の
為にガラス繊維を巻回して被覆したスパウト10を用い
た。比較の為、内張しないスパウトも用いた。スパウト
の予熱温度は 300〜600 ℃の範囲で種々に変化させた。
鋳造開始後はスパウトは一切加熱しなかった。スパウト
への溶湯の供給温度は 720〜820 ℃の範囲で種々に変化
させた。前記鋳造時の鋳塊割れの回数と、伸線加工時の
断線回数を調べた。又得られた各々の電線について、導
電率、引張強さ、耐熱性を測定した。耐熱性は 400℃又
は 230℃で1時間加熱し、加熱後の引張強さを加熱前の
引張強さで除した引張強さ残存率で表した。結果を表2
に示す。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表2より明らかなように、本発明例 (No.1
〜5)では、鋳塊欠陥は殆ど発生せず伸線加工中の断線回
数も少なく、生産性に優れていた。又鋳造中スパウトを
加熱する必要がなく作業性に優れ製造コストも節減でき
た。更に得られた電線は導電率、引張強さ、耐熱性のい
ずれにも優れるものであった。他方、比較例のNo.6はス
パウトへの溶湯の供給温度が低かった為、No.7,9はスパ
ウトの予熱温度が低かった為、No.8はスパウトにセラミ
ックス系耐熱材を内張りしなかった為、No.10 はスパウ
トの予熱温度とスパウトへの溶湯の供給温度が低かった
為、いずれにも、Al3 Zr晶出物の堆積に起因する鋳
塊欠陥が発生した。荒引線は、鋳塊欠陥部分を除去して
コイル巻きする為、巻取作業に手間を要し、又巻量不足
のコイルが出た。又伸線加工中に断線が多発し、生産性
が低下した。又Zrが多量に晶出した為、Al3 Zrの
析出量が減少して耐熱性等の特性が低下した。
【0017】以上、表1に示した耐熱アルミニウム合金
を、図3に示した鋳造法により鋳造する方法について説
明したが、本発明は、Zrを0.15wt%以上含有する他の
耐熱アルミニウム合金を、図2に示した鋳造法等他のベ
ルトホイール式鋳造法により鋳造する場合に適用して
も、同様の効果が得られるものである。
【0018】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明方法では、
スパウトにアルミニウム溶湯との濡れ性の悪いセラミッ
クス系耐熱材が内張りしてあるのでAl3 Zrの晶出核
の生成が抑えられる。更にスパウトの高温予熱と、スパ
ウト内への溶湯の高温供給とにより、スパウト内の溶湯
温度の低下が抑制されAl3 Zrの晶出核の成長が防止
される。従ってAl3 Zr晶出物の堆積に起因する鋳塊
割れや、伸線加工中の断線が、スパウトを加熱したりせ
ずに、作業性良く低コストで防止される。Al3Zrの
晶出物が少ない為、時効処理で微細なAl3 Zrが多量
に析出し、得られる耐熱アルミニウム合金は耐熱性、強
度、導電率等に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ベルトホイール式連続鋳造方法の工程説明図で
ある。
【図2】ベルトホイール式連続鋳造方法の工程説明図で
ある。
【図3】本発明にて用いるスパウトの実施例を示す斜視
図である。
【符号の説明】
10………内張スパウト 11,12 …鉄製スパウト 13………スパウトの出湯口 20………セラミックス系耐熱材 30………耐磨耗性セラミックス材 40………回転ホイール 41………回転ホイールの外周溝 42………エンドレスベルト 43………鋳型 44………鋳型の一方の開口端 45………鋳型の他方の開口端 46………テンションホイール 50………溶湯 51………鋳塊
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 21/00 C22C 21/00 A // H01B 1/02 H01B 1/02 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、0.15wt%以上のZrを含有
    する導電用耐熱アルミニウム合金溶湯をスパウトを介し
    てベルトホイール式連続鋳造機の鋳型内に注入して鋳造
    し、製出する鋳塊を連続圧延する導電用耐熱アルミニウ
    ム合金の製造方法において、前記スパウトにセラミック
    ス系耐熱材を内張りしたスパウトを用い、前記スパウト
    を 400℃以上の温度に予熱し、前記スパウトへの溶湯の
    供給温度を 750℃以上にすることを特徴とする導電用耐
    熱アルミニウム合金の製造方法。
  2. 【請求項2】 導電用耐熱アルミニウム合金が、0.15〜
    0.40wt%のZr、0.08〜0.40wt%のFe、0.05〜0.30wt
    %のSiを含有し、更に0.30wt%以下のCu、0.05wt%
    以下のBeのうち1種又は2種を含有し、残部アルミニ
    ウム及び不可避的不純物からなる導電用耐熱アルミニウ
    ム合金であることを特徴とする請求項1記載の導電用耐
    熱アルミニウム合金の製造方法。
JP29981195A 1995-11-17 1995-11-17 導電用耐熱アルミニウム合金の製造方法 Pending JPH09141401A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000130959A (ja) * 1998-10-28 2000-05-12 Ariake Serako Kk 金属溶湯用樋及び金属溶湯用保持炉
JP2011511882A (ja) * 2007-11-19 2011-04-14 エス・エム・エス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト 鋳片の上に被覆するための装置を有する鋳造設備

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000130959A (ja) * 1998-10-28 2000-05-12 Ariake Serako Kk 金属溶湯用樋及び金属溶湯用保持炉
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