專(zhuān)利名稱：含活性元素的銅合金線材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由含有Cr、Zr、Si等的銅合金構(gòu)成，電車(chē)用滑接導(dǎo)線等中使用的高強(qiáng)度的銅合金線材的制造方法。本申請(qǐng)基于2010年I月26日在日本申請(qǐng)的日本特愿2010-14397號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。
背景技術(shù)：
以往，作為電車(chē)用滑接導(dǎo)線等的原材料，廣泛使用純銅或者含有Sn的銅合金等的銅線材。這些銅線材例如使用專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的連續(xù)鑄造機(jī)來(lái)制造。專(zhuān)利文 獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的連續(xù)鑄造機(jī)中，鑄造爐與鑄型直接連接，在鑄型內(nèi)凝固得到的鑄錠向水平方向、鉛直方向上方或鉛直方向下方拉出。在這種連續(xù)鑄造機(jī)中，由于可以連續(xù)地制出較小直徑的鑄錠，因此特別適于制出線材。近年來(lái)，作為新干線等高速鐵路用的滑接導(dǎo)線，要求由與以往相比強(qiáng)度更高且導(dǎo)電性良好的銅合金構(gòu)成的線材。其中，作為強(qiáng)度高且導(dǎo)電性良好的銅合金，可以舉出例如含有Cr、Zr、Si等的銅合金。含有這些元素的銅合金中，通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，析出物粒子分散在銅的母相中，能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)度的提高和導(dǎo)電性的確保。這種含有Cr、Zr、Si等的銅合金的線材以往如下制造制出稱為餅或坯段的截面積大的鑄錠，對(duì)該鑄錠進(jìn)行熱加工、冷加工，由此制造銅合金的線材。然而，在制出截面積大的鑄錠、接著進(jìn)行熱加工或冷加工來(lái)制出線材時(shí)，所得到的線材的長(zhǎng)度受鑄錠尺寸的限制，因此不能得到長(zhǎng)的線材。此外，存在生產(chǎn)效率差的問(wèn)題。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了將含有Cr、Zr等的銅合金的線材在水平方向、鉛直方向上方或鉛直方向下方拉出，從而連續(xù)地制出小直徑的線材的技術(shù)思想。即，提出了通過(guò)如專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2所示的連續(xù)鑄造機(jī)對(duì)含有Cr、Zr等的銅合金的線材進(jìn)行鑄造。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了通過(guò)使用加熱鑄型的臥式連續(xù)鑄造機(jī)制出含有Cr、Zr的銅合金的線材的技術(shù)。然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2表示的連續(xù)鑄造機(jī)中，通常鑄型由固體潤(rùn)滑性優(yōu)異的石墨(graphite)構(gòu)成，由該石墨構(gòu)成的鑄型與鑄造爐內(nèi)的熔融金屬直接接觸。其中，Cr、Zr、Si等元素為與石墨的反應(yīng)性高的活性元素。因此，鑄型與熔融銅中的Cr、Zr、Si等元素(活性元素)反應(yīng)生成碳化物，被鑄造的鑄錠與鑄型粘接或者鑄型提前損耗，從而不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2記載的臥式連續(xù)鑄造機(jī)中，由于在大致水平方向上拉出鑄錠，因此在鑄型內(nèi)凝固時(shí)會(huì)受到重力的影響。此外，由于凝固收縮而在鑄型與鑄錠之間產(chǎn)生稱為空氣隙的間隙，在臥式連續(xù)鑄造機(jī)中，在鑄錠的上方側(cè)與下方側(cè)空氣隙量不同。因此，在鑄錠的上方側(cè)與下方側(cè)冷卻速度不同，由含有Cr、Zr、Si等的銅合金構(gòu)成的鑄錠的品質(zhì)有可能不穩(wěn)定。此外，如上所述，由于產(chǎn)生鑄錠與鑄型的粘接或者鑄型的提前損耗，鑄錠的表面品質(zhì)變差或者從鑄型的拉出變得困難，從而不能穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，公開(kāi)了將含有Cr、Zr等的銅合金的線材在水平方向、鉛直方向上方或鉛直方向下方拉出，從而連續(xù)地制出小直徑的線材的思想。然而，如上所述，在以往的連續(xù)鑄造方法中，不能連續(xù)地制出含有Cr、Zr、Si等的銅合金的線材。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，公開(kāi)了通過(guò)使用加熱鑄型，抑制石墨與Cr、Zr等活性元素的反應(yīng)，通過(guò)臥式連續(xù)鑄造機(jī)連續(xù)地制出含有Cr、Zr等的銅合金的線材。然而，由于石墨鑄型本身與高溫的熔融銅接觸，氧化損耗變得厲害。此外，使用加熱鑄型時(shí)，由于不易增加鑄錠的拉出速度，因此存在不能提高生產(chǎn)效率的問(wèn)題。進(jìn)一步地，在該專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，由于在大致水平方向拉出鑄錠，因此也存在受到重力的影響、品質(zhì)不穩(wěn)定的問(wèn)題。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平06-226406號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)昭61-209757號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2006-138015號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :日本特公平08-000956號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供能夠有效且穩(wěn)定地制出由含有Cr、Zr、Si等活性金屬的銅合金構(gòu)成的銅合金線材的含活性元素的銅合金線材的制造方法。為了解決這種課題、達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一方案具有以下必要條件。本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法，具有將銅原料熔解而生成熔融銅的熔融銅生成工序；向所述熔融銅中添加活性元素的活性元素添加工序；將所述熔融銅保持在鑄造爐內(nèi)的保持工序；和通過(guò)與所述鑄造爐連接的鑄型連續(xù)地制出鑄錠的鑄造工序，所述鑄型通過(guò)絕熱部件與所述鑄造爐的鉛直方向下方側(cè)連接，在所述鑄造工序中，向所述鑄型內(nèi)施加壓力而將所述熔融銅供給到所述鑄型內(nèi)，在所述鑄型中使所述熔融銅冷卻、凝固。所述含活性元素的銅合金線材由含有活性元素的銅合金構(gòu)成。在本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法中，還可以將所述鑄型的溫度保持在450°C以下。所述絕熱部件部分的所述熔融銅的溫度還可以設(shè)定為高于所述熔融銅的熔點(diǎn)。在所述鑄造工序中，還可以使距離所述鑄型的上端的鑄造爐內(nèi)熔融銅的水頭為10Omm以上。所述鑄型的水平方向的截面積Sc與所述鑄造爐的水平方向的截面積Sf的截面積比Sf/Sc還可以為5以上。還可以在所述鑄造爐的前段設(shè)置連續(xù)熔解爐和保持爐，將在所述熔融銅生成工序中生成的所述熔融銅連續(xù)地供給到所述鑄造爐內(nèi)。在本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法中，由于在鑄型與鑄造爐之間配設(shè)絕熱部件，因此能夠防止鑄型被加熱至與鑄造爐內(nèi)部的熔融銅同等的溫度。因此，可以抑制鑄型與Cr、Zr、Si等活性元素的反應(yīng)。此外，即使將鑄型的溫度抑制得較低，也能將鑄造爐內(nèi)的鑄型附近的熔融銅的溫度維持得高，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。
進(jìn)一步地，在鑄造工序中，向鑄型內(nèi)施加壓力而將熔融銅供給到鑄型內(nèi)，使熔融銅在鑄型中冷卻、凝固。因此，如上所述，即使在鑄造爐與鑄型之間夾有絕熱部件，也可以由鑄造爐向鑄型切實(shí)地供給熔融銅，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。此外，由于鑄型配設(shè)在鑄造爐的鉛直方向下方側(cè)，利用保持在鑄造爐內(nèi)的熔融銅的水頭可以切實(shí)地對(duì)鑄型內(nèi)施加壓力。其中，優(yōu)選鑄型的溫度、即鑄型中最高溫度部位的溫度保持在450°C以下。此時(shí)，通過(guò)冷卻鑄型、將形成鑄型中最高溫度部位的溫度保持在450°C以下，可以抑制鑄型的提前損耗，并且可以抑制與Cr、Zr、Si等活性元素的反應(yīng)。特別是鑄型的一部分由石墨構(gòu)成時(shí)，可以切實(shí)地抑制鑄型的氧化損耗。此外，鑄型與鑄造爐通過(guò)絕熱部件連接，因此即使將鑄型保持在450°C以下，也可以防止鑄造爐內(nèi)熔融銅的溫度降低，可以穩(wěn)定地進(jìn)打鑄造。

所述絕熱部件部分的所述熔融銅的溫度優(yōu)選設(shè)定為高于所述熔融銅的熔點(diǎn)。此時(shí)，能保持絕熱部件部分中的熔融銅的流動(dòng)性，通過(guò)鑄造爐內(nèi)的熔融銅的水頭壓力，可以切實(shí)地向鑄型內(nèi)供給熔融銅。此外，鑄型與鑄造爐通過(guò)絕熱部件連接，因此即使將通過(guò)絕熱部件內(nèi)部的熔融銅的溫度設(shè)定為高于熔融銅的熔點(diǎn)，鑄型也不會(huì)暴露在高溫下。因此，可以抑制鑄型的提前損耗和與活性元素的反應(yīng)。在所述鑄造工序中，優(yōu)選距離所述鑄型的上端的鑄造爐內(nèi)熔融銅的水頭為IOOmm以上。此時(shí)，可以向鑄型內(nèi)切實(shí)地供給熔融銅，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。此外，可以抑制微小孔隙的廣生，可以制出聞品質(zhì)的鑄淀。鑄型的水平方向的截面積Sc與鑄造爐的水平方向的截面積Sf的截面積比Sf/Sc優(yōu)選為5以上。此時(shí)，可以將從鑄型拉出鑄錠時(shí)的鑄造爐內(nèi)熔融銅的液面變動(dòng)抑制得較小。因此，熔融銅的水頭壓力穩(wěn)定，可以制出高品質(zhì)的鑄錠。優(yōu)選在鑄造爐的前段設(shè)置連續(xù)熔解爐和保持爐，將在熔融銅生成工序中生成的熔融銅連續(xù)地供給到鑄造爐內(nèi)。此時(shí)，由于熔融銅被連續(xù)地供給到鑄造爐內(nèi)，因此可以制出長(zhǎng)的鑄錠。此外，可以有效地制造成為線材原材料的鑄錠。根據(jù)本發(fā)明的一方案，可以有效且穩(wěn)定地制出由含有Cr、Zr、Si等活性金屬的銅合金構(gòu)成的銅合金線材。


圖I為在本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法的實(shí)施方式中使用的連續(xù)鑄造裝置的一例的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。圖2為圖I所示的連續(xù)鑄造裝置具備的鑄造爐的說(shuō)明圖。圖3為鑄造爐與鑄型的連接部分的放大說(shuō)明圖。圖4為本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法的實(shí)施方式的流程圖。圖5為表示在本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法的實(shí)施方式中使用的連續(xù)鑄造裝置的另一例的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一方案涉及的含活性元素的銅合金線材的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式的制造方法中制造的含活性元素的銅合金線材含有作為與構(gòu)成后述石墨套筒31的石墨(graphite)的反應(yīng)性高的活性元素的Cr、Zr、Si等。而且，與石墨(graphite)的反應(yīng)性高的元素指的是,碳化物標(biāo)準(zhǔn)生成自由能低、與元素單質(zhì)相比生成碳化物后的物質(zhì)更穩(wěn)定的元素。在本實(shí)施方式中，含活性元素的銅合金線材由含有Cr :0. 25質(zhì)量％以上O. 45質(zhì)量％以下、Zr :0. 05質(zhì)量％以上O. 15 質(zhì)量％以下、Si :0. 01質(zhì)量％以上O. 05質(zhì)量％以下，剩余部分含有Cu和不可避免的雜質(zhì)的Cu-Cr-Zr-Si合金構(gòu)成。此外，含活性元素的銅合金線材的線徑(直徑)為IOmm以上40mm以下，在本實(shí)施方式中為30mm。接著，對(duì)本實(shí)施方式的含活性元素的銅合金線材的制造方法中使用的連續(xù)鑄造裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖I表示制出成為含活性元素的銅合金線材的原材料的鑄錠W的連續(xù)鑄造裝置10。該連續(xù)鑄造裝置10具備熔解爐11、保持爐13、輸送流槽15、鑄造爐20、鑄型30和拉出所制出的鑄錠W的夾送輥17。熔解爐11為加熱熔解銅原料而制出熔融銅的爐，具備投入銅原料的原料投入口IlA和將制出了的熔融銅排出的熔融銅排出口 11B。此外，在該熔解爐11的后段側(cè)配設(shè)有保持爐13，熔解爐11與保持爐13通過(guò)連接流槽12連接。保持爐13為將由熔解爐11供給的熔融銅暫時(shí)性保持并保溫的爐。在該保持爐13設(shè)置有添加Cr、Zr、Si等活性元素的添加設(shè)備(添加裝置)(未圖示)。此外，為了防止活性元素的氧化，該保持爐13內(nèi)為惰性氣體氣氛。輸送流槽15是將添加Cr、Zr、Si等活性元素并進(jìn)行成分調(diào)整的熔融銅輸送到后段的鑄造爐20中的裝置。在本實(shí)施方式中，輸送流槽I 5的內(nèi)部為惰性氣氛。鑄造爐20為貯留從保持爐13輸送的熔融銅的爐。如圖2所示，該鑄造爐20具備腔21、爐主體23和加熱設(shè)備(加熱裝置)24。腔21的內(nèi)部為惰性氣體氣氛。此外，加熱設(shè)備24為了調(diào)整貯留的熔融銅溫度而設(shè)置，在本實(shí)施方式中設(shè)置有輻射加熱器。進(jìn)一步地，在爐主體23及腔2 I的底面部分穿設(shè)有澆注孔26。該鑄造爐20中，沿著貯留熔融銅的爐主體23內(nèi)部的水平方向的截面的截面積Sf被設(shè)定在20000mm2 ^ Sf ^ 34600mm2的范圍內(nèi)。進(jìn)一步地，在該鑄造爐20中，配設(shè)有用于檢測(cè)貯留在爐主體23內(nèi)部的熔融銅的液面位置的物位傳感器(未圖示)。如圖3所示，鑄型30具有具備在軸方向上貫通的鑄造孔36的筒狀形狀。鑄型30具備設(shè)置在鑄造孔36的內(nèi)周面上的石墨套筒31和位于該石墨套筒31的外周側(cè)的冷卻水套32。在冷卻水套32的內(nèi)部設(shè)置有用于流通冷卻水的水道33，以冷卻石墨套筒31。該鑄型30與鑄造爐20的鉛直方向下方側(cè)連接，如圖2和圖3所示，配設(shè)成鑄造爐20的澆注孔26與鑄型30的鑄造孔3 6連通。鑄型30的鑄造孔36的直徑被設(shè)定為50mm以下、優(yōu)選IOmm以上40mm以下。在本實(shí)施方式中，鑄造孔36的直徑被設(shè)定為30mm。 鑄型30的水平方向的截面積Sc與鑄造爐20的水平方向的截面積Sf的截面積比Sf/Sc被設(shè)定為5以上(Sf/Sc彡5)。該截面積比Sf/Sc優(yōu)選為10以上(Sf/Sc彡10)。而且，在鑄型30的石墨套筒31與鑄造爐20的爐主體23之間配設(shè)有絕熱部件40，在本實(shí)施方式中，絕熱部件40被配置在腔21的底面外側(cè)與爐主體23的底面外側(cè)之間。此夕卜，該絕熱部件40形成為具有貫通孔46的筒狀，貫通孔46的內(nèi)周面被配置成與鑄型30的鑄造孔36及鑄造爐20的澆注孔26的內(nèi)周面相連。絕熱部件40例如由A1203、SiO2等陶瓷構(gòu)成，其導(dǎo)熱系數(shù)在常溫下為40W/ Cm · K)以下，厚度被設(shè)定為5mm以上60mm以下。接著，對(duì)使用上述連續(xù)鑄造裝置10的本實(shí)施方式的含活性元素的銅合金線材的 制造方法進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示，該含活性元素的銅合金線材的制造方法具有將銅原料熔解而生成熔融銅的熔融銅生成工序SOl ；向所得到的熔融銅中添加活性元素的活性元素添加工序S02 ;將熔融銅從保持爐13輸送到鑄造爐20的熔融銅輸送工序S03 ;將添加有活性元素的熔融銅保持在鑄造爐20內(nèi)的保持工序S04 ;和通過(guò)與該鑄造爐20連接的鑄型30連續(xù)地制出鑄錠W的鑄造工序S05。(熔融銅生成工序S01)首先，作為銅原料，準(zhǔn)備純度為99. 99質(zhì)量％以上且小于99. 999質(zhì)量％的純銅(4NCu)的陰極。將該4NCu陰極從原料投入口 IIA投入到熔解爐11內(nèi)，在熔解爐11進(jìn)行加熱熔解而制出熔融銅。然后，所得到的熔融銅從熔融銅排出口 IlB通過(guò)連接流槽12供給到保持爐13。(活性元素添加工序S02)在保持爐13中，暫時(shí)保持被供給的熔融銅的同時(shí)，通過(guò)加熱器或感應(yīng)加熱線圈等加熱設(shè)備(加熱裝置)(未圖示)將熔融銅的溫度控制在例如1100 1400°C。然后，向保持爐13內(nèi)的熔融銅中添加Cr、Zr、Si等活性元素，調(diào)整熔融銅的成分。此時(shí)，保持爐13內(nèi)為惰性氣體氣氛，抑制Cr、Zr、Si等活性元素的氧化。(熔融銅輸送工序S03)將在保持爐13中添加有Cr、Zr、Si等活性元素的熔融銅通過(guò)輸送流槽15供給到鑄造爐20。如上所述，該輸送流槽15的內(nèi)部為惰性氣體氣氛，防止熔融銅及活性元素的氧化。(保持工序S04)在該鑄造爐20中，保持添加有Cr、Zr、Si等活性元素的熔融銅，并通過(guò)輻射加熱器等加熱設(shè)備(加熱裝置)24將熔融銅的溫度控制在例如1100 1400°C。而且，貯留在該鑄造爐20的爐主體23內(nèi)的熔融銅的液面位置能通過(guò)物位傳感器檢測(cè)，以液面位置保持一定的方式對(duì)來(lái)自保持爐13的熔融銅的輸送量進(jìn)行調(diào)整。(鑄造工序S05)然后，將貯留在鑄造爐20內(nèi)的熔融銅通過(guò)澆注孔26供給到鑄型30的鑄造孔36內(nèi)。供給到鑄型30內(nèi)的熔融銅在通過(guò)冷卻水套32冷卻的石墨套筒31部分凝固，由鑄造孔36的下端側(cè)制出鑄錠W。而且，鑄錠W的拉出速度能通過(guò)夾送輥17進(jìn)行控制，在本實(shí)施方式中，斷續(xù)地拉出鑄錠W。鑄造エ序S05中的鑄錠W的拉出速度被調(diào)整為200mm/min以上600mm/min以下。此外，熔融銅向鑄造爐20的供給速度被調(diào)整為O. 5t/小時(shí)以上IOt/小時(shí)以下。此外，在該鑄造エ序S05中，貯留在鑄造爐20的爐主體23內(nèi)的熔融銅的水頭壓カ作用于鑄型30內(nèi)，在本實(shí)施方式中，對(duì)爐主體23內(nèi)的熔融銅的液面 高度進(jìn)行控制以使距離鑄型30的上端30a的爐主體23內(nèi)的熔融銅的水頭為IOOmm以上。進(jìn)ー步地，在該鑄造エ序S05中，鑄型30的石墨套筒31的上端部分31a的溫度被設(shè)定為450°C以下，絕熱部件40部分的熔融銅溫度被設(shè)定為高于熔融銅的熔點(diǎn)。如此得到的鑄錠W通過(guò)冷卻設(shè)備(未圖示)冷卻并被卷成線圈狀。在本實(shí)施方式中，通過(guò)冷卻設(shè)備例如將950°C以上的長(zhǎng)鑄錠W以50°C /min以上的冷卻速度冷卻至常溫，從而進(jìn)行鑄錠W的固溶處理。然后，通過(guò)對(duì)冷卻至常溫的鑄錠W實(shí)施熱處理、冷加工等，制出具有規(guī)定特性的含活性元素的銅合金線材。根據(jù)具有這種エ序的本實(shí)施方式的含活性元素的銅合金線材的制造方法，由于在鑄型30的石墨套筒31與鑄造爐20的爐主體23之間配設(shè)有絕熱部件40，因此能夠防止?fàn)t主體23內(nèi)的熔融銅與鑄型30的石墨套筒31直接接觸。因此，可以抑制石墨套筒31與Cr、Zr、Si等活性元素的反應(yīng)。由此，可以防止石墨套筒31與鑄錠W的粘接，可以防止石墨套筒31的劣化。此外，能夠抑制石墨套筒31的氧化損耗，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。而且，由于鑄型30配設(shè)在鑄造爐20的鉛直方向下方側(cè)，在鑄造エ序S05中，可以使保持在鑄造爐20的爐主體23內(nèi)的熔融銅的水頭壓力作用于鑄型30內(nèi)的同時(shí)在鑄型30內(nèi)使熔融銅冷卻、凝固，即使夾有絕熱部件40也能夠?qū)⑷廴阢~切實(shí)地供給到鑄型30的鋳造孔36內(nèi)，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。特別是在本實(shí)施方式中，在鑄造エ序S05中，距離鑄型30上端的爐主體23內(nèi)的熔融銅的水頭為IOOmm以上，因此可以切實(shí)地向鑄型30內(nèi)供給熔融銅，可以穩(wěn)定地進(jìn)行鑄造。此外，可以抑制微小孔隙的產(chǎn)生，可以制出高品質(zhì)的鑄錠W。此外，由于能將鋳型30的石墨套筒31的上端部分31a的溫度保持在450°C以下，可以抑制石墨套筒31的提前損耗的同時(shí)，可以抑制與Cr、Zr、Si等活性元素的反應(yīng)。此外，由于通過(guò)絕熱部件40將鑄型30的石墨套筒31與鑄造爐20的爐主體23連接，因此即使冷卻鋳型30以使鑄型30的溫度為450°C以下，也可以防止鑄造爐20內(nèi)的熔融銅的溫度降低。進(jìn)ー步地，由于絕熱部件40部分的熔融銅溫度被設(shè)定為高于熔融銅的熔點(diǎn)，因此能夠保持絕熱部件40部分中的熔融銅的流動(dòng)性，利用鑄造爐20內(nèi)的熔融銅的水頭壓カ，可以將熔融銅切實(shí)地供給到鑄型30內(nèi)。此外，通過(guò)絕熱部件40將鑄型30與鑄造爐20連接，因此即使將絕熱部件40部分的熔融銅溫度設(shè)定為高于熔融銅的熔點(diǎn)，鋳型30也不會(huì)暴露在高溫下，可以抑制鋳型30的提前損耗和與活性元素的反應(yīng)。特別是在本實(shí)施方式中，絕熱部件40的導(dǎo)熱系數(shù)在常溫下為40W/(m*K)以下，絕熱部件40的厚度被設(shè)定為5mm以上60mm以下，因此可以切實(shí)地抑制鑄型30的石墨套筒31與鑄造爐20的爐主體23之間的傳熱。鑄型30的鑄造孔36的水平方向的截面積Sc與鑄造爐20的水平方向的截面積Sf的截面積比Sf/Sc被設(shè)定為滿足Sf/Sc ^ 5、優(yōu)選Sf/Sc ^ 10。因此，在鑄造エ序S05中，可以將爐主體23內(nèi)的熔融銅的液面變動(dòng)抑制得較小，熔融銅的水頭壓カ變得穩(wěn)定。由此，可以制出聞品質(zhì)的鑄淀W。進(jìn)ー步地，在鑄造爐20的前段設(shè)置熔解爐11、保持爐13和連接流槽12，在熔融銅生成エ序SOl中生成的熔融銅連續(xù)地供給到鑄造爐20內(nèi)。因此，可以有效地制造鑄錠W。此外，在本實(shí)施方式中，由于熔解爐11、保持爐13、輸送流槽15、鑄造爐20的內(nèi)部為惰性氣體氣氛，因此可以防止熔融銅以及Cr、Zr、Si等活性元素的氧化，可以制出高品質(zhì)的鑄錠W。以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，然而本發(fā)明并不限于此，在不脫離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以進(jìn)行適當(dāng)變更。例如，在本實(shí)施方式中，對(duì)將所得到的鑄錠W驟冷而進(jìn)行固溶處理的情況進(jìn)行了 說(shuō)明，然而不限于此。例如，還可以將鑄錠W冷卻，接著實(shí)施固溶處理，或者不實(shí)施固溶處理本身。此外，使用具備熔解爐11、保持爐13和連接流槽12的連續(xù)鑄造裝置10進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如如圖5所示，還可以通過(guò)間歇式熔解爐111生成熔融銅，通過(guò)輸送流槽15將熔融銅供給到鑄造爐20。此時(shí)，在間歇式熔解爐111中，可以進(jìn)行成分調(diào)整。即，可以同時(shí)進(jìn)行熔融銅生成エ序SOl和活性元素添加工序S02。此外，通過(guò)將多臺(tái)間歇式熔解爐111與鑄造爐20連接，由間歇式熔解爐111向鑄造爐20交替供給熔融銅，由此可以制出長(zhǎng)的鑄錠W。在本實(shí)施方式中，對(duì)制出含有Cr :0. 25質(zhì)量％以上O. 45質(zhì)量％以下、Zr :0. 05質(zhì)量％以上O. 15質(zhì)量％以下、Si :0. 01質(zhì)量％以上O. 05質(zhì)量％以下，剩余部分含有Cu和不可避免的雜質(zhì)的Cu-Cr-Zr-Si合金的銅合金線材的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如，銅合金線材可以含有Cr、Zr、Si中的任意ー種或者兩種以上的活性元素，還可以含有其它的元素。對(duì)鑄型30的鑄造孔36的直徑為50mm以下、優(yōu)選IOmm以上40mm以下的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。此外，鑄造エ序中的鑄錠W的拉出速度、熔融銅向鑄造爐20的供給速度在本實(shí)施方式中不做限定。對(duì)分別僅設(shè)置ー個(gè)澆注孔26和鑄造孔36的情況如圖所示進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如還可以設(shè)置多個(gè)澆注孔26和鑄造孔36，同時(shí)制出多塊鑄錠W。對(duì)斷續(xù)地拉出鑄錠W的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如還可以連續(xù)拉出鑄錠W。此外，對(duì)熔解爐11、保持爐13、輸送流槽15和鑄造爐20的內(nèi)部為惰性氣體氣氛的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如，還可以形成真空(減壓)狀態(tài)來(lái)防止熔融銅、活性金
屬的氧化。對(duì)鑄型30具備石墨套筒31的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如鋳型30還可以通過(guò)氮化硼(BN)等具有固體潤(rùn)滑性的其它材料構(gòu)成。對(duì)絕熱部件40的貫通孔46的內(nèi)周面配置成與鑄型30的鑄造孔36的內(nèi)周面相連的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而不限于此。例如，貫通孔46的內(nèi)周面還可以形成為與鑄造孔36的內(nèi)周面相比向直徑方向外方后退。即，貫通孔46的直徑還可以大于鑄造孔36的直徑。此外，鋳型30的構(gòu)成部件在本實(shí)施方式中不被限定。例如，冷卻水套32的結(jié)構(gòu)、水冷配管(水道33)的配置等可以進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)變更。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明的一方案，可以有效且穩(wěn)定地制出由含有活性金屬的銅合金構(gòu)成的銅合金線材。含有活性金屬的銅合金線材由于強(qiáng)度高且導(dǎo)電性良好，例如可以用于高速鉄路用的滑接導(dǎo)線等。本發(fā)明的一方案可以適用于該銅合金線材的制造エ序。符號(hào)說(shuō)明W鑄錠、11熔解爐、13保持爐、20鑄造爐、30鑄型、30a 鑄型的上端、40絕熱部件、SOl熔融銅生成エ序、S02活性元素添加工序、S04保持エ序、S05鑄造エ序。
權(quán)利要求
1.一種含活性元素的銅合金線材的制造方法，其特征在于，具有 將銅原料熔解而生成熔融銅的熔融銅生成工序； 向所述熔融銅中添加活性元素的活性元素添加工序； 將所述溶融銅保持在鑄造爐內(nèi)的保持工序；和 通過(guò)與所述鑄造爐連接的鑄型連續(xù)地制出鑄錠的鑄造工序， 所述鑄型通過(guò)絕熱部件與所述鑄造爐的鉛直方向下方側(cè)連接， 在所述鑄造工序中，向所述鑄型內(nèi)施加壓力而將所述熔融銅供給到所述鑄型內(nèi)，在所述鑄型中使所述熔融銅冷卻、凝固。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含活性元素的銅合金線材的制造方法，其特征在于，所述鑄型的溫度保持在450°C以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的含活性元素的銅合金線材的制造方法，其特征在于，所述絕熱部件部分的所述熔融銅的溫度設(shè)定為高于所述熔融銅的熔點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中的任意一項(xiàng)所述的含活性元素的銅合金線材的制造方法，其特征在于，在所述鑄造工序中，距離所述鑄型的上端的鑄造爐內(nèi)熔融銅的水頭為IOOmm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中的任意一項(xiàng)所述的含活性元素的銅合金線材的制造方法，其特征在于，所述鑄型的水平方向的截面積Sc與所述鑄造爐的水平方向的截面積Sf的截面積比Sf/Sc為5以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任意一項(xiàng)所述的含活性元素的銅合金線材的制造方法，其特征在于，在所述鑄造爐的前段設(shè)置連續(xù)熔解爐和保持爐，將在所述熔融銅生成工序中生成的所述熔融銅連續(xù)地供給到所述鑄造爐內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含活性元素的銅合金線材的制造方法，該制造方法具有將銅原料熔解而生成熔融銅的熔融銅生成工序；向所述熔融銅中添加活性元素的活性元素添加工序；將所述熔融銅保持在鑄造爐內(nèi)的保持工序；和通過(guò)與所述鑄造爐連接的鑄型連續(xù)地制出鑄錠的鑄造工序，所述鑄型通過(guò)絕熱部件與所述鑄造爐的鉛直方向下方側(cè)連接，在所述鑄造工序中，向所述鑄型內(nèi)作用壓力，從而向所述鑄型內(nèi)供給所述熔融銅，在所述鑄型中使所述熔融銅冷卻、凝固。
文檔編號(hào)B22D11/041GK102686337SQ201180005192
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者大樂(lè)和之, 小出正登, 高木賢一 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社