JPS6048266B2 - 銅線製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は銅線材を作る新規な方法及び該方法により得ら
れる新しい製品に関するものである。

「線材」という表現の下ては６ｗｒｍ乃至ｍ−の直径で
あり線引ミルの原材料として使用される熱間圧延線材と
理解されている。この種の技術のスペシヤリストは線引
きされる線材の容積は、もし線材の内因性酸化物がより
微細に分割されより均一に分配されると改善されること
を知つている。銅線材の公知の方法ては最初の材料はワ
イヤバーを呼ばれる梯形断面の単独捧である。

公知の方法によるとワイヤバーは熱間圧延温度に加熱さ
れ引抜により線材に変えられる。その方法はワイヤバー
から線材に十分に熱変換するためにワイヤバーの形に鋳
造される溶融銅に含まれる熱を使用することがないとい
う欠点をもつ。その方法の他の欠点は線材の周面付近に
酸化銅を沢山含むことであり、酸化銅包含はワイヤバー
の周面に酸化物が強く集中する結果であり、酸化物の集
中は線材のゝ不連続鋳造及び圧延前の鋳造に続いて行な
われる加熱に帰因する。これ等の欠点は当業者にはよく
知られている。銅線材の他に知られた製造方法では鋳造
輪の曲線状鋳造溝が用いられ連続的に曲線状銅棒が鋳造
フされ、曲線状銅棒は後に真直にされ、圧延機の方へ導
かれ、そこで直ちに線材に圧延される。

基礎組織の粒子が粗くなるため高温時には鋳造銅は非常
にもろいので曲線状棒を圧延機に導入する前に直線状に
すること及び又直線状にした棒の第１圧延間の変形は多
くのクラックを生ずることになり、該クラックを通して
空気が銅の中に入り込み、直ちに多くの酸化物のすじを
形成する。後に酸化したクラックは圧延により再び閉じ
られるが酸化物のすじは圧延の間銅棒に閉じ込められ再
び線材の中で見出される。鋳造工程前及び鋳造工程中に
銅内に導入された酸素による内因性と呼ばれる酸化物に
対して鋳造工程の後に銅の中に導入されたこのような酸
化物は外因性酸化物とこの道の専門家により呼ばれてい
る。鋳造輪を用いる工程の上記の欠点を避けるためにす
でに溶融銅を鋳造輪の型空間に強烈なジェットの形で投
射し、溶融物を型空間の中で強い攪流とし、斯くして高
温のとき基礎の銅よりもろくない粒状の微細な同軸状組
織をもつ鋳造棒を作り、同時に鋳造棒の内側に鋳造部を
溶融金属が激しく離れることにより生ずる空気泡の発出
を避けるため酸素大気で溶融銅のジェットを囲むように
することが提案された。

このような方法は鋳造工程を複雑にし、更に好ましくな
い酸素の含有の多い鋳造銅を生する。更にこのような方
法は産業に適用されるとは思われない。又連続銅棒を直
線状型空間をもつ鋳造機械で鋳造し、鋳造棒を直線ライ
ンで鋳造型空間と線材引抜ミルとの共通軸に沿つて線材
引抜ミルに導入することが提案された。

提案された鋳造装置は型空間を水平にして作業すること
ができないので、こ−のような方法を実際に実現する上
で包含されている困難性が容易に理解される。特に第１
圧延ロールスタンドの構成据付の困難性が理解される。
更にこの方法は第１圧延ロールを通過中に銅棒にクラッ
クを生ずるのを防ぐ手段が設けられていなか一つた。本
発明は今までに知られていた方法の欠点を避けることを
許容する。

本発明方法によると溶融銅は連続的に銅棒を作るための
傾斜した直線状型空間をもつ連続鋳造機４械で鋳造され
、鋳造された棒は鋳造機械を離れるとき曲線路に沿つて
公知の水平圧延ロール機械の方へ案内され、棒は圧延ロ
ール機械て線材に変えられ、その際捧の最大曲率は高温
時に棒にクラックを生ずるのを防ぐため０．２５ｍ−”
以下である。

本発明の方法では圧延ロール機で作業中に得られる線材
の横断面の７晧の断面をもつ棒か好ましく鋳造される。
本発明の別の特徴によると、底辺が高さ１．５倍以上の
矩形断面をもつ型空間が用いられ、型空間の２個の大き
な壁を得るため２個の平行な金属バンドを用いられ、該
金属バンドは鋳造棒と同じ方向に公知の方法で進められ
、かつ鋳造銅を急速にｊ凝固するために集中的に水冷さ
れ、溶融銅は１１３０℃以下の温度で型空間に導入され
十分に流れて８ｍ／Ｍｉｎ以上の速度て鋳造棒を作り出
し、それにより微細でかつ表面状態も良好な粒状の実質
的同軸状鋳造組織を作り出すのである。

上記の方法で得られた銅線材は内因性銅酸化物の均一な
分配及び外因性銅酸化物のすじが完全に欠如することを
特徴とし、この特徴を考慮するとこの線材を前もつて削
ることなしに細い線に引抜くことが可能である。

このような線材は本出願人に係る会社において産業的に
製造され商標「ＣＯｎｔｉｒｅｄ」をもつて販売される
。

本発明の特別の特徴及び利点は添付の図面に基いて実施
例について以後詳細に説明して明らかにする。本発明の
方法を実施する一例によると、溶融銅は供給装置１（第
１図）を通つて直線状型空間３をもつ連続鋳造機械２に
導入され、該型空間３はドラム５のまわりを回転する２
個のエンドレス金属バンド４と２個の側部堰（図示せす
）とにより形成され、側部堰は前記バンドを分離する。

金属バンドの連続鋳造のために長く使われてきた此の種
の鋳造機械はこの業界の専門家にはよく知られている。
この例では型空間３の長さは４．５ｍであり横断面は５
−×１１（ｙ！Ｔｌｍ（バンド間の距離×側部堰間距離
）である。

鋳造装置２を離れる銅棒６は高温のときにはそれ自体公
知で図示されない温度調整手段トリム装置及び（又は）
クリーニング装置を経て水圧圧延ロールミル７の方へ僅
かに曲つた通路に沿つて案内され、曲つた通路の最大曲
率は０．０９ｒＴ）−゛である（曲線の最大曲率は曲線
の最も曲げられた部分の半径の逆数である）。

普通の形式のＨ基ある圧延ロールミル７で鋳造棒６は約
８００℃で直径８ＴＷＬの線材８に変換される。

再び鋳造工程について考える。

溶融銅は約１１２０゜Ｃの温度で、約３２トン／時間の
割合で鋳造機械２に導入され、斯くして約１２ｍ／Ｍｉ
ｎの速度で第２・図に示されるような横断面の鋳造棒が
造られ、該鋳造棒はほとんど共軸状の微細な粒子の組織
を示し、該組織は心迄急速に凝固された鋳造金属の代表
的なものである。壁の大部分が熱の急速除去を確実にす
る薄いバンドで形成されている型を使用．することによ
り溶融銅をこのように心迄急速に凝固することは単に鋳
造温度のみが作用することにより可能となつた。このこ
とは型の壁の大部分が車の溝により形成されている従来
の工程で使用される鋳造輪では不可能であつた。比較の
為第３図に第２図に示す場合と同様の鋳造速度で行なつ
た１１４０゜Ｃの温度の溶融銅で始まり同じ鋳造機械２
で作つた銅棒の基礎組織（この欠点は前に述べた）を示
す。第４図及至第７図に示すように本発明に係る工程は
鋳造輪を用いる公知の工程により内因酸化物の含有物の
均一な分布により及び外因酸化物のすじの完全な欠如に
より、鋳造輪を用いた公知の工程により得られた線材と
は違つた銅線材を作り出す。

第４図乃至第７図は本発明に係る工程により得られた線
材から抽出したサンプルの顕微鏡写真と鋳造輪を用いる
公知の工程により得られた線材から抽出したサンプルの
顕微鏡写真であり、両ケースにおいて出発材料として使
われる溶融銅は同じ化学成分てある。

顕微鏡写真をとる前にサンプルはエメリー紙により研磨
され、ついでダイヤモンドペーストにより研磨され、最
後にマグネシアにより研磨されている。第４図は第１図
の線材８の断面の一部を５００倍 ιに拡大して得られ
た顕微鏡写真であり、その拡大部分は棒の外周に隣接し
ている。

第５図は鋳造輪を用いる公知の工程により得られた線材
の断面の周部の第４図の部分と同じ方法で得られた顕微
鏡写真である。

第５図は外因銅酸 （化物のすじを１０で示す。第５図
にその一部を示す従来公知の工程て得られたこの線材の
横断面は、外因酸化物のすじが１４個あることを示して
いる。この線材にあつては規則的間隔で作られた１組７
個の横断中で、すじの長さが８０ミクロンに達する８嘲
のすじを数えることは可能であつた。しカルながら本発
明の線材８の同様の試験では如何なる外因酸化物のすじ
も示されなかつた。これらの酸化物のすじが鋳造輪を経
て得られる線材の中に存在することは、もしその線材の
酸化物含有近傍部を前もつて削り取つていなければ本発
明により得られる線材８に比較し線材の引抜過適におい
て容易に破壊されてしまうおそれがある。第６図は第１
図の線材６の縦断面図の一部の２０晧の拡大て得られる
顕微鏡写真であり、その拡大部分は線材の中央に隣接し
ている。

第１図は第６図と同様に得られた第５図の線材の縦断面
図の中央部の拡大頭微鏡写真である。第６図と第７図で
は黒点は内因酸化物の含有を示す。第６図と第７図を比
較して酸化物含有物は鋳造輪を経て得られた線材より本
発明の線材６内の方がより均一に分布されていることが
明らかである。この相違は５５００７ｎ１ｔの横断面を
もつ鋳造棒６（第１図）を圧延することにより得られた
線材８のより完全な作業に依存しており、しかるに鋳造
輪により得られる棒の横断面はほんの２８００−であつ
た更に鋳造棒６は微細粒子とほとんど同軸状の鋳造組織
をもち、その組織は鋳造輪を経て線材の製造に使用され
る基本的に粗大な粒子をもつ鋳造棒の組織より良好な酸
化物の分布を示す。線材８と鋳造輪を経て得られる線材
との間の内因性酸化物含有物の分布に関する相違により
、鋳造輪により得られる線材は線材８より引抜の過程で
より急速に破壊すフる。以上の如く本発明は特に良好な
銅線棒の製造方法てあり、該方法は横断面が長方形なる
直線状型空間を具備し、該空間の上壁と下壁が２つの平
行な金属バンドにより形成され該バンドが鋳造棒と５同
じ方向に進行し強烈に水冷される連続鋳造機械で溶融銅
が鋳造され、鋳造棒が水平圧延機に向けて案内され該圧
延機内て線棒に変形される銅線棒の製造方法において、
型空間の横断面が製造されるべき線棒の横断面の７０倍
以上の大きさであり、ク溶融銅が型空間の中に１１３０
’Ｃ以下の温度で８ｍ／分以上の速さで鋳造棒を製造す
るに十分な流れで導入され、型空間が傾斜されており、
鋳造棒が最大曲率が０．２５ｍ−”以下の曲線路に沿つ
て圧延機に向つて案内されていることによつて行なわれ
るものである。

この場合特に製造方法における各数値的特徴の根拠を実
験にて示すと以下のとおりである。

１ 実験ＮＯ．．ｌ：型空間（成形空間）の横断面（す
なわち鋳造棒の横断面）が製造されるべき線棒の横断面
の７晧以上 であることの意義。

第１図に示す装置により、溶融銅を直径８一（即ち横断
面５０．２７Ｔｎｉｔ）の線棒に変換させる。

鋳造機械の成形空間の横断面は７５０−（１２５×６０
ｗｍ）であり、圧延ロールミル（通路）をル基を有し、
第１１番目のロールミル通路の横断面は１３２一、第１
旙目のロールミル通路の横断面は１０４一とした。溶融
銅を温度１１２０゜Ｃにて鋳造機に導入する。

鋳造速度は４４トン／時間、即ち１２ｍ／分であり、圧
延温度は約８００℃である。圧延された銅をサンプルと
して第１１番目および第１旙目のロール基より取り出し
た。

サンプルＡ−第１１番目のロール基より得た圧延−銅。

これは１３２−の横断面を有し、したがつて型空間の横
断面と 線棒の横断面は７５００：１３２であ り、約５７倍となる。

サンプルＢ−第１幡目のロール基より得た圧延二棒。

これは１０４−の横断面を有し、したがつて型空間の横
断面と 線棒の横断面は７５００：１０４であ り、約７２倍となる。

サンプルＡおよびＢともにその軸にそつた長さ二方向切
断片を作成し、各切断片を紙ヤスリ、次いでダイヤモシ
ドペースト、最終にマグネシアで研摩し、顕微鏡写真に
付した。

第８図ＡはサンプルＡの切断片面の２０晧、Ｂはサンプ
ルＢの同様の２００倍の金属組織の顕微鏡ｓ写真てある
。

図中で黒点は内因性酸化物の内包を示す。

写真より明らかな如く、サンプルＢの方がサンプルＡよ
り内因性酸化物の内包が均一となつている。サンプルＡ
における不均一な酸化物の配布は、鋳造４棒の最初の鋳
造組織を示すものであり、全ての酸化物はその組織境界
線上に分布し、いまだに消失していないものである。こ
れに対しサンプルＢは均一な酸化物の配分が認められ、
これは最初の鋳造組織の消失を示しているものである。
以上の結果から判断すれは、鋳造棒の鋳造組織を破壊し
、良好な内因性酸化物の均一な配分を得るためには、型
空間の横断面が製造されるべき線棒の横断面の７０ｆｔ
１以上が必要であることが判明する。

２ 実験ＮＯ．．２：溶融銅が空空間に８ｍ／分以上の
速さで鋳造棒を製造するのに十分な流れで導入されるこ
との意義 第１図に示す装置により、溶融銅を成形空間の横断面７
５００ｗＡ（１２５×６Ｃｙｍ！ｎ）の鋳造棒へ変換さ
せる。

（１）第１の試験−１１２０℃の溶融銅で、２５トン／
時間、即ち７ｍ／分の割り合いで鋳造し、この鋳造棒を
サンプルＣとする。

（２）第２の試験一第１の試験と同様１１２０℃の溶融
銅にて３１トン／時間、即ち８．５ｍ／分の割り合いで
鋳造し、この鋳造棒をサンプルＤとする。

このサンプルＣおよびＤの表面の０．２賠の金属組織の
顕微鏡写真を第９図として示す。第９図より明らかな如
く、サンプルＣの表面は波打つているのに対し、サンプ
ルＤの表面はスムーズなものであり、これは当然に圧延
し線棒とするのにサンプルＤの方が良好なことを示して
いる。

以上の結果より判断すると、良好な銅線棒を得るために
は、溶融銅が型空間に８ｍ／分以上の速さで鋳造棒を製
造するのに十分な流れで導入される必要があることが判
明する。

３ 実験ＮＯ．．３：鋳造棒が最大曲率が０．２５ｍ−
”以下の曲線路に沿つて圧延機に向つて案内されること
の意義 第１図に示す装置により、溶融銅を成形空間の横断面７
５００−（１２５×６０７７！７７Ｅ）の鋳造棒へ変換
させる。

溶融銅は１１２０゜Ｃで、鋳造速度は４４トン／時間、
即ち１２ｍ／分の割合いである。

鋳造棒より１ｍ長さのサンプルを取り、それぞれサンプ
ルＥおよびＦとした。

各サンプルはそれぞれ２つの横断Ｉ２５ｍ７７Ｉ×６０
ＴｒＵｒＬを有している。

サンプルＥ−８５０゜Ｃに加熱し、この温度で第１図の
圧延機へ案内するが、最大曲率０．２７ｍ−゛の曲線路
で案内する。

サンプルの一方の断面は型抜にブレスし、他方はそのま
まとする。放冷後ブレスしなかつた断面を０．６倍の金
属組織の頭微鏡写真にとつた。これを第１０図として示
す。サンプルＦ−同様８５０゜Ｃに加熱し、圧延機へ案
内するが、最大曲率は０．２３ｍ−”の曲線路である。

サンプルＥと同様に処理し、冷却後にブレスしなかつた
方の断面を０．６倍の金属組織の顕微鏡写真にとつた。
これを第１１図に示す。第１０図および第１１図から明
らかな如く、最大曲率０．２７ｍ−゛で案内したサンプ
ルＥには割れが認められるが、最大曲率０．２３−”の
サンプルＦには割れが認められなかつた。

以上の結果から判断すれば、鋳造棒が最大曲率が０．２
５ｍ−１以下の曲線路に沿つて圧延機に向つて案内され
ることが必要であることが判明する。

以上の実験ＮＯ．．ｌ〜ＮＯ．．３から明らかな如く、
本発明における数値限定はいずれもその臨界的意義が意
味あるものであり、良好な銅線が製造されることが判明
するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造機械とロールミルとを有する本発明の
工程を実施するに適した装置の説明図、第２図は本発明
に係る工程により得られ第１図に示す鋳造機械を離れる
銅棒の横断面図、第３図は本発明を実施するのに好まし
くない態様て得られ第１図による鋳造機械を離れる銅棒
の横断面図、第４図は本発明の工程により作られる線材
の横断面の線材の周囲に隣接している部分の顕微鏡写真
、第５図は鋳造輪を用いる公知の工程により作られる線
材の横断面の線材の周囲に隣接している為部分の顕微鏡
写真、第６図は第４図と同じ線材の中心に隣接する部分
の縦断面の顕微鏡写真、第７図は第５図と同じ線材の中
心に隣接する部分の縦断面の頴微鏡写真、第８図Ａおよ
びＢは実験ＮＯ．．ｌにおけるサンプルＡおよびＢの切
断面の各金属組；織の顕微鏡写真、第９図は実験ＮＯ．
．２のサンプルＣおよびＤの表面の金属組織の顕微鏡写
真、第１０図および第１１図は実験ＮＯ．．３のサンプ
ルＥおよびＦの断面の金属組織の顕微鏡写真である。 ２・・・・・・連続鋳造機械、３ ・・・・・・直線状
鋳造空間、フ６・・・・・・鋳造棒、７・・・・・・圧
延ロールミル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 横断面が長方形なる直線状型空間を具備し、該型空
   間の上壁と下壁が２つの平行な金属バンドにより形成さ
   れ該バンドが鋳造棒と同じ方向に進行し強烈に水冷され
   る連続鋳造機械で溶融銅が鋳造され、鋳造棒が水平圧延
   機に向けて案内され該圧延機内で線棒に変形される銅線
   棒の製造方法において、型空間の横断面が製造されるべ
   き線棒の横断面の７０倍以上の大きさであり、溶融銅が
   型空間の中に１１３０℃以下の温度で８ｍ／分以上の速
   さで鋳造棒を製造するに十分な流れで導入され、型空間
   が傾斜されており、鋳造棒が最大曲率が０．２５ｍ＾−
   ＾１以下の曲線路に沿つて圧延機に向つて案内されてい
   ることを特徴とする銅線棒の製造方法。