JPH01319653A - 銅合金材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高強度銅合金、耐熱性銅合金及び耐屈曲性銅合
金等の線材又は染料の製造用素材として使用される銅合
金材の製造に好適の銅合金４１の製造方法に関する。

［従来の技術］ 高強度銅合金線、耐熱性銅合金線及び耐熱性銅合金線等
並ひにこれらの条材は電気及び電子利−］− 料の分野で広く使用されている。従来、これらの銅合金
線又はりｕ合金条材は、通常、第５図に示す横型連続ダ
ｊ遣装置により製造された調合金棒を伸線加工すること
により製造されている。

つまり、第５図に示すように、銅合金の溶湯２は鋼板等
の外壁３により機械的に補強された耐火物製るつぼ１内
に貯留されるようになっており、このるつは１の開「１
部１ａから連続鋳造用水冷〃ｊ型４内に連続的に注入さ
れる。

この水冷鋳型４においては、黒Ｓ（）製のスリーブ４ａ
かるつは１の開口部］ａ内に挿入されて水平に設置され
ており、るつい］から外側に出たスリーブ４ａの部分を
囲むようにして水冷シャケラ）−４ｂが配設されＣいる
。このノ１り冷シャケツ１〜４．　ｂには、るつぼ１か
ら遠い位置に冷却水供給口４Ｃが設けられており、冷却
水流出口／１ｄかるつは１寄りの位置に設けられていて
、冷却水か水冷シャケラＩ−４ｂ内をるつは１側に向（
−）て通流し、こｔ７）間にスリーブ４ａを水冷するよ
うになっている。

溶湯２は水冷ａｊ型４内でスリーブ４ａにより冷却され
て凝固し、側合金棒のＳＩｊ造材５か得られる。

この銅合金林ｙｊ造利５はビンヂロール６により引抜き
駆動される。

このような横型連続鋳造装置においては、るー）は１内
の溶湯２はバーナー又は電気的加熱」段により加熱され
て一定の温度に保持されており、この溶湯２が外面を水
冷されたスリーフ４ａ内に注入されると、スリー７４ａ
により冷却されて溶湯２か凝固し、離型性か優れたスリ
ー７４２４から鋳造イ」５が間欠的に引き出される、。

なお、冷却水を水冷シャケラＩ−４，Ｉ：＋内において
鋳造材５の引出方向と逆方向に通流させるのは以下の理
由による。スリーフ４ａ内のるりは１に近い方の部分て
冷却を受けるのは凝固初期の鋳塊であるところ、このよ
うな凝固初期に、より低温であって溶湯との温度差か大
きい冷却水により冷却されると、溶湯か凝固したときの
黒鉛スリーン４ａと銅合金ダｊ造材５との間の間隙が大
きくなってしまう。そうすると、鋳造利５は以後スリー
ン４２ｔと接触しなくなり、その冷却効率が著しく低下
してし７まい、凝固力何１１滑に進行しなくなる２、こ
のような理由て、冷却水をるりは］から遠い方の位置か
らるりは１Ｍ）′の位置に向１．−＋てシ、〜・ゲラＩ
−４，Ｌ＋内を通流さぜることに」、す、溶湯熱により
昇温し７た比較的温度が高い冷却水により凝固初期の肋
間を冷却することにしである。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、ｖ１造作業自体は円滑になされたとして
も、上述の横型連続鋳造装置においては、スリーフ４ａ
内に注入された溶湯２か凝固した後、この凝固区間をス
リー７４ａから引き出し、また次の区間が凝固した後こ
の区間を引き出すという間欠的な引き出し操作になるた
め、ｌ　３ｉ！；、物の周囲にこの引き出し区間の間隔
に応したリンク状のシマ模様（＠Ｊ’ｙ青リンク）か発
生ずる。そして、このｙｊ造リンクの部分ては凝固の遅
速に起因する偏析か生じやすい。

第６図はＣｕ−０，５重量％Ｃｒ−０，３重量％Ｓ］台
金釘ｊ造（・（の１（１ｒ断血にお（つる金属組織の顕
微鏡−り”真である。本願発明者等によるＸ線マイクロ
アナライザ（Ｅ　Ｐ　Ｍ　Ａ、　）の分析結果によると
、この第６図において金属組織内で黒く見える部分かＣ
ｒ及びＳｌの偏析部分である。

このように、この＠造すンクの部分ては合金元素の偏析
が発生ずる。これは、５〜２０重量％のＺｎを含有する
銅合金（所謂、丹銅）及び］重量％のＮｉを含有する銅
合金においても同様である。

そして、これらの側合金棒を直径か約１　ｍのコイルに
巻き取ると、合金元素の偏析部分においてクラックか生
しやすく、品質士有害な欠陥となる。

また、クラックか生しなかっなとしても、その後の伸線
加工及び熱処理において偏析部分て矢疵状のクラックか
発生ずる等の問題点かある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものてあって、
合金元素の偏析部分がなく、クラックの発生等が防止さ
れた銅合金材の製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段」 本発明に係る銅合金材の製造方法は、冷却されている鋳
型内に溶湯容器から銅合金の溶湯を連続５−一 的に注入して凝固させる上程と、凝固し′／Ｓ銅合金鋳
造材を前記鋳型から間欠的に引き出す工程と、前記夕ｊ
型から引き出されている鋳造（劇を加熱して合金元素を
溶体化処理する工程と、溶体化処理後の多量合金ｖｊ造
４１を冷却する工程とを有することを特徴とする。

１作用］ 本発明においては、Ｉｉ型から引き出されている銅合金
の鋳造材に対し、高周波誘導加熱等により所定時間加熱
する。これにより、銅合金材の鋳造材中に存在していた
偏析部の合金元素が銅合金中に再固溶して溶体化処理さ
れる。

従って、この銅合金ｖｊ造利を急冷して得られた多量合
金材中には鋳造時の偏析か消失しており、後工程の伸線
加工等て偏析に起因してクラックが発生ずることはない
、。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。

第１図及び第２図は本発明の実施例方法を示す連続稍造
装置の縦断面図である。

第１図及び第２図において、第５図と同一物には同一符
号を付して説明を省略する。本実施例方法に使用する製
造装置か第５図に示す従来方法の装置と異なる点は水冷
鋳型４とビンチロール６との間の鋳造［糸の銅合金鋳造
材５の移動域に誘導加熱袋ｒｆ、８及び冷却装置７を配
設した点にＪ）る３誘導加熱装置８は、誘導加熱コイル
８ａを有し、このコイル８ａはスリーブ４ａから引き出
された棒状の銅合金鋳造材５に嵌合されて配設されてい
る。このコイル８ａには適宜の高周波電源（図示せず）
から高周波電力か供給され、これによりコイル８ａに囲
まれた部分の鋳造材５を所定の溶体化温度に加熱するよ
うになっている。コイル８ａは適宜の駆動手段（図示せ
ず）により、水冷ＵＩ型４とビンチロール６との間で鋳
造材５の長手方向に沿−）て往復移動するようになって
いる。。

また、冷却装置７は、コイル８ａと同様に鋳造材５を嵌
合するように配設された筒状の本体７ａグ〕内側に複数
個のスプレイノスル（図示せず）を設置したものであり
、この冷却装置７の本体７ａに囲まれた部分のｂＭ　３
ｍ材５に冷却水を噴射してこの鋳造利５を急冷するよう
になっている。この冷却装置７の本体７ａも適宜の駆動
手段〈図示せず）により、高周波誘導加熱コ、イル８ａ
と同一の移動域において、往復移動するようになってい
る。これらの高周波誘導加熱コイル８ａ及び冷却装置本
１水７ａは、鋳造材５の引出方向（図中、矢印ａにて示
す）には、図中、矢印１〕にて示すように、鋳造利５と
実質的に同一の移動速度て移動し、引出方向と逆方向に
は、図中、矢印Ｃにて示すように、瞬間的に移動する。

本実施例方法においては、水冷ｖｊ型４の水冷シャゲラ
Ｉ−４，１）内に冷却水を供給ｒ１４ｃから排出口４ｄ
に向（Ｊて通流さＵることによって黒鉛製スリーブ４ｂ
を水冷しつつ、るつは１内の溶湯２を開口部１　ａを介
してスリーブ４日内に注入すると、この溶湯２はスリー
ブ／１２１に接触して冷却され、凝固して棒状の鋳造材
５か得られる。この鋳造材５はビンチロール６により矢
印ａ方向に引出駆動される。

而して、水冷鋳を４のスリーブ４ａから出／２銅合金夕
ｊ造材５は、高周波誘導加熱装置８のニフイル８ａによ
り高周波誘導加熱され、所定の溶体化温度に加熱された
後、冷却装置７の本体７２１から冷却水を噴射されて急
冷される。これにより−ｆＪｉ造材５の内部に存在して
いた合金元素の偏析か消失する。

この場合に、鋳造材５は矢印ａ方向に間欠的にてはある
か、マクロ的に見れは一定の速度で移動しており、この
ような移動しつつある鋳造材５に対して十分な加熱時間
を確保して溶体化処理する必要かあることと、加熱処理
後直ちに急冷する必要かあることと、更に、急冷帯に近
接する領域を加熱しても溶体化処理効果かないこととを
考慮し、高周波誘導加熱コイル８ａ及び冷却装置本体７
２１の移動パターンは鋳造材５の移動に合わせて、例え
は、第３図に示すようなものになる。

この第３図に示す例は、鋳造材５の引出駆動か、例えは
、１０１１１［１１／秒の速度で１秒間移動させた後、
−９＝ ２秒間停止するというような間欠動作の場合のものであ
る。そして、ｖｊ造材５の品種等から決まる溶体化処理
のための所要加熱時間か約１分であるとする。

この１分間において、鋳造材５は前述の間欠引出駆動に
より２００　ｍｍ引き出される。そこて、コイル８ａに
高周波電力を印加したときの加熱帯１０及び冷却装置本
体７ａから噴射される冷却水による冷却帯１１の長さを
約２’１．Ｏｍｍに設定する。これは、前述のりｉ遺制
５α）１分間にお（つる移動距離２００　ｍｍを覆うと
共に、この１分間移動距離の両端の外側に夫々２０　ｍ
ｍのラップ部か設けられる長さである。また、第３図に
おいて、区間９ａ、９ｂ。

・は説明の便宜」１坊造材５か１分間に引出されてくる
長さ（２００＋＋ｕ＋＋　）毎に鋳造材５を概念上区切
って示したものである。

例えは、鋳造材５の区間９ａは基準時から１分経過した
時点ては引出方向に１区間進んだ位置まて移動しており
、２分間経過した時点ては更にまた１区間引出方向に進
んだ位置に存在する。つまリ、この区間９　ａ、　、　
９　ｂ　　１１７）移動速度は、前述の如く１秒進行・
２秒停止という間欠動作によりマクロ的に見れば２００
　ｍｍ／分の速度で移動する。

このような前提条件のもとて、コイル８ａ及び冷却装置
本体７ε１の移動パターンについて説明する。先ず、第
３図に示すように、ある基準時点（経過時間０分）でコ
イル８ａの加熱帯〕０か鋳造材５の区間９ａの部分を収
り囲んでいるとする５゜この状態は第２国に示す状態で
ある。

そして、この基準時点から時間の経過と共に、ｙｊ造（
」５か矢印２１にて示す引出方向に２００　ｎｕｎ　７
分の速度て移動すると、コイル８ａも第１図に示すよう
に、矢印１つ方向に鋳造材５の移動速度と実質的に同一
の速度て移動し、従ってコイル８ａは区間９ａ及びその
両側の夫々２０ｍｍの余裕部分からなる領域を加熱しつ
つ１分間に２００　ｍｍ移動する。このソＪ：め、経過
時間１分の直前の時点ては、コイル８ａは第１図に示す
位置にあり、第３図に」−５いては、引出方向の１つ隣
の区間にある。

次いて、経過時間が１分になると、コイル８ａは瞬時に
矢印Ｃ方向に後退移動する。そし５て、第３図に示すよ
うに、コイル８ａは、経過時間Ｏにて区間９ａの加熱を
開始した位置よりも更に引出方向と逆方向の１つ隣の区
間９ｃに位置する。つまり、コイル８　ａは区間９Ｉ）
を飛ひ越して区間９（・まで瞬時に移動する３゜ 一力、冷却装置本体７ａはこの経過時間か１分の時点て
第１図及び第３図に示すように、区間９２Ｉに整合する
位置にあり、コイル８　ｃｉか瞬時に移動した直線から
冷却水を夕ｊ造材５に向（−）て噴射し、コイル８ａに
より加２（ｔされていｌ：鋳造（・」５の区間９ａを中
心とする領域を急冷する。この冷却装置本体７ａも鋳造
材５と同一・の速度で矢印Ｌ）方向に移動しており、こ
の区間≦）　２１を中心とする領域を十分に冷却する。

このように、コイル８２ｔか区間９ｃを中心とする領域
を加熱し、冷却装置本体７　ａか区間９ａを中心とする
領域を冷却しつつ、経過時間か］分の時点から２分の時
点まで約１分経過すると、区間９ｃは区間９ｂかい／こ
位置まて移動してきており、区間９ａも１区間引出方向
に移動してきている。

そこて、経過時間か２分になった時点て、再度コイル８
ａか区間９ｅまで１区間飛ひ越して矢印Ｃ方向に瞬時に
後退し、冷却装置本体７ａも同様に区間９Ｃまて１区間
飛び越して矢印Ｃ方向に瞬時に後退移動する。そして、
コイル８ａは区間９ｅを中心とする領域の加熱を開始し
、冷却装置本体７ａは区間９Ｃのスプレィ水冷却を開始
する。これにより、区間９ｃはコイル８ａによる加熱後
直ちに本体７ａにより急冷され、合金元素が固溶して溶
体化処理される。このようにして、経過時間が３分にな
る迄は、区間９ａ、９ｃ、９ｅの３区間が加熱処理され
る。

次いて、経過時間か３分になると、コイル８ａ、つまり
加熱帯］−〇は引出方向に２区間飛ひ越し移動して、区
間９１）を中心とする領域の加熱を開始する。冷却装置
本体７ａは引出方向と逆方向に］区間飛び越し移動して
区間９ｅを中心とする領域の急冷を開始する。

その後、経過時間が４分になると、コイル８ａ（加熱帯
１０）は引出方向と逆方向に１区間飛ひ越し゛Ｃ区間９
ｄを中心とする領域の加熱を開始し、本体７８（冷却帯
］］）は引出方向に２区間飛ひ越して区間９ｂを中心と
する領域の急冷を開始する。

次いて、経過時間が５分になると、コイル８２１（加熱
帯］○）及び冷却装置本体７ａ（冷却帯１１）は引出方
向と逆方向にいずれも１区間飛ひ越して夫々区間９　ｆ
　、　９　ｒＨ７）加熱及び冷却を開始する。

このように、コイル８ａ及び本体７ａは１分経過後１区
間飛ひ越し移動という動作を５回繰り返した後、引出方
向に２区間飛ひ越し移動する。このように５分間周期の
パターンでコイル８ａ及び冷却装置本体７ａか移動する
。

この間に、先ず、区間９ａ、９ｃ、９ｅをこの１つ飛び
の順て溶体化処理し、次いて、残してきた区間を、区間
９１つ、９ｄ、９ｆ　、９ｈ、９ｊの順て溶体化処理し
、更に、区間９ｇ、　　・を溶体化処理する。このよう
に、マクロ的に見て一定の速度て移動している鋳造材５
に対し、コイル８ａ及び冷却装置本体７ａか１分毎の往
復移動を繰り返しつつ１０００ｍｍの距割を５分周期で
移動することにより、鋳造材５の全ての区間か必ず溶体
化処理される。、シかも、１分間はコイル８ａと５４造
材の各区間とか相対的に停止しているから、十分な溶体
化処理時間が設けられている。また、加熱処理と冷却処
理はその間に１区問おいな位置にてなされているから、
冷却中の区間の近隣で加熱するという１Ｎ態にならず、
十分に溶体化処理か可能である。

更に、加熱帯１０及び冷却帯１１の長さは各区間９８等
の両端よりも外側に２０　＋＋＋ｍの余裕部分か設けら
れる長さに設定しであるから、コイル３　ａ等の瞬時移
動時のタイムラフにより鋳造材５の各区間の境界で溶体
化処理されない部分か生じることもない。なお、各区間
の境界部では、上述の余裕部分のために２回漕体化処理
される部分かある。

次に、本実施例方法により、調合金棒を製造した結果に
ついて説明する。るつは］内に１１５０’Ｃの温度に保
持された銅合金溶湯（Ｃｒ；０．５重量％、Ｓｉ；０．
３重量％）を内径か２５　ｍｍの黒鉛スリーフを有する
連続鋳造用ｙｊ型を使用して、１５＋ｎｎ＋／秒の引出
速度で］秒引出した後、２秒腸゛機するというパターン
で！Ｎｔ’ｌ　合金棒を引出しな。

−・方、高周波誘導加熱装置としては、出力が１．１０
ｋＷてあり、加熱帯の長さか］−６００ｍｍのもｏ′）
を１吏用し、鋳造材を１０００°Ｃまて加熱した。保持
時間（」昇温時間も含めて５分間であり、従って、第３
図に示す］分間毎の往復移動てはなく５分毎の往復移動
のパターンでコイル及び冷却装置を移動さぜｔコ。冷却
装置の冷却帯の長さは］、８００ｎ＋ｍである。

この加熱帯及び冷却帯の長さは、５分間に移動する釘ｊ
造材Ｊ〕長さか１５００ｍｍであるから、この領域を十
分に覆う長さである。

こめようにて得られた鋳造材の断面の金属組織を顕微鏡
観察した結果、第４図に示すように、第６図において見
られた黒色部分か著しく減少し、粒内及び粒界の双方に
おいてＣ、−及びＳｉの偏析の発生が回避された。この
ため、溶体化処理後の調合金棒を直径が１．　ｒｎのド
ラムに巻き取っても、調合金杯には何ら亀裂の発生は認
められなかった。

そして、この調合金棒に対し、伸線と焼鈍とを繰り返し
２つつ、０　、７８　ｍｍの直径に加工した銅合金線に
ついて、ヘッディング加工を施して頭部径か１．８ｍｍ
、長さが３　Ｏｎｏｎ　（７）タイオー１へ用り−１−
’ピンを製造しなか、実用上支障が生じる欠陥の発生は
皆無てあった。

なお、本発明は上記実施例に限定されないことは勿論で
ある。例えは、」１記実施例は横型連続鋳造装置につい
てのものであるか、所謂竪型の連続鋳造装置にも本発明
を適用することがてきることは勿論てあり、同様の効果
を奏する。またコイル及び冷却装置本体の移動パターン
は上記実施例のものに限らす、連続的に引き出されてく
る鋳造材に対し、溶体化加熱処理と急冷処理とを連続的
に行えるものであれはよい。

［発明の効果］ 本発明によれは、鋳型から間欠的に引き出されている鋳
造材に対し、加熱することによって合金元素を溶体化処
理すると共に、溶体化処理後の銅合金鋳造材を冷却する
から、鋳型にお（つる鋳造時に発生ずる合金元素の偏析
か消失する。

このため、鋳造材の巻取り時の亀裂の発生か防止される
。従って、長尺のｖｊ造材製品を得ることができる。ま
た、後工程の伸線加工においても、欠陥の発生か著しく
減少する。更に、鋳造及び溶体化処理を連続した一連の
工程で実施するから、工程が簡略化され、操業に必要な
人員を削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例方法を示す断面図、
第３図はこの実施例方法における加熱帯及び冷却帯の移
動パターンを示すタイツ＼チャー１〜図、第４図は本実
施例方法により製造された銅合金材の金属顕微鏡写真、
第５１’ｍｌは従来の製造方法を示す断面図、第６図は
こめ従来方法により製造された銅合金材の金属顕微鏡写
真である。 １；るつぼ、２．溶湯、４．水冷鋳型、５；鋳造材、７
．冷却装置、７ａ１本体、８；高周波誘導加熱装置、８
　ａ　：　Ｘ）イル、９ａ乃至９℃１区間、１０：加熱
帯、１１．冷却帯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷却されている鋳型内に溶湯容器から銅合金の溶
   湯を連続的に注入して凝固させる工程と、凝固した銅合
   金鋳造材を前記鋳型から間欠的に引き出す工程と、前記
   鋳型から引き出されている鋳造材を加熱して合金元素を
   溶体化処理する工程と、溶体化処理後の銅合金鋳造材を
   冷却する工程とを有することを特徴とする銅合金材の製
   造方法。