(57)【要約】【課題】荒引き線に含まれる酸素の濃度を低くした場合であっても、表面の割れを抑制する。【解決手段】外周面に溝部が設けられるホイールとホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルトとの間に形成される空間に銅溶湯を連続的に供給して、銅溶湯を冷却しつつ、ホイールおよびベルトの回転により、空間から鋳造材を連続的に送出して荒引き線を製造する製造方法であって、ホイールおよびベルトが銅溶湯に接触していない位置において、ホイールおよびベルトのそれぞれに対して、銅溶湯が空間に供給されたときに銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する工程と、ホイールおよびベルトに残留する離型剤を除去して離型剤を任意の厚さに調整する除去工程と、を有する、荒引き線の製造方法が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に溝部が設けられるホイールと前記ホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルトとの間に形成される空間に銅溶湯を連続的に供給して、前記銅溶湯を冷却しつつ、前記ホイールおよび前記ベルトの回転により、前記空間から鋳造材を連続的に送出して荒引き線を製造する製造方法であって、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置において、
前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに対して、前記銅溶湯が前記空間に供給されたときに前記銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する工程と、
前記ホイールおよび前記ベルトに残留する前記離型剤を除去して前記離型剤を任意の厚さに調整する除去工程と、を有する、
荒引き線の製造方法。
【請求項２】
前記除去工程では、洗浄、機械研磨およびブラスト研磨の少なくとも１つの方法により前記離型剤を除去する、
請求項１に記載の荒引き線の製造方法。
【請求項３】
前記銅溶湯は酸素を含み、酸素濃度が５０ｐｐｍ以下である、
請求項１又は２に記載の荒引き線の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法により得られる荒引き線。
【請求項５】
銅溶湯を貯留するタンディッシュと、
前記タンディッシュに接続され、前記銅溶湯を流出させるための注湯ノズルと、
外周面に溝部が設けられたホイール、前記ホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルト、および、前記ホイールと前記ベルトとの間に形成されて前記銅溶湯が供給される空間を有する鋳造部と、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置に設けられ、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに対して前記銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する塗布部と、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置に設けられ、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに残留する前記離型剤を除去する除去部と、を備え、
前記空間に前記銅溶湯を連続的に供給して、前記銅溶湯を冷却しつつ、前記ホイールおよび前記ベルトの回転により、前記空間から鋳造材を連続的に送出し、
前記除去部により、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに残留する前記離型剤を任意の厚さに調整する、
荒引き線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荒引き線の製造方法、荒引き線、および荒引き線の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荒引き線は、例えば冷間伸線などの加工を施すことで、電線に使用される導体に加工される。
【０００３】
荒引き線を製造する方法として、例えば連続鋳造圧延法が知られている。この方法では、まず、銅材料を溶融させて銅溶湯を形成する。次に、銅溶湯をタンディッシュに移送し、タンディッシュに接続される注湯ノズルから鋳造機に流出させる。次に、鋳造機により、銅溶湯を冷却・固化して鋳造材を形成し、この鋳造材を圧延し、さらに圧延後の圧延材表面を、酸洗浄、あるいはアルコールで還元洗浄することにより荒引き線を製造する（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１１２２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、荒引き線の製造過程では、銅溶湯を鋳造したときに鋳造材の表面に割れ（いわゆるバー割れ）が生じることがあり、荒引き線やそれを加工して得られる線材の品質が低下することがある。本発明者らの検討によると、特に、銅溶湯に含まれる酸素の濃度を低くするほど、鋳造材の表面での割れがより顕著に発生することが確認された。
【０００６】
本発明は、荒引き線に含まれる酸素の濃度を低くした場合であっても、表面の割れを抑制する技術を提供することを一目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、
外周面に溝部が設けられるホイールと前記ホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルトとの間に形成される空間に銅溶湯を連続的に供給して、前記銅溶湯を冷却しつつ、前記ホイールおよび前記ベルトの回転により、前記空間から鋳造材を連続的に送出して荒引き線を製造する製造方法であって、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置において、
前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに対して、前記銅溶湯が前記空間に供給されたときに前記銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する工程と、
前記ホイールおよび前記ベルトに残留する前記離型剤を除去して前記離型剤を任意の厚さに調整する除去工程と、を有する、
荒引き線の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、
上記態様の製造方法により得られる荒引き線が提供される。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、
銅溶湯を貯留するタンディッシュと、
前記タンディッシュに接続され、前記銅溶湯を流出させるための注湯ノズルと、
外周面に溝部が設けられたホイール、前記ホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルト、および、前記ホイールと前記ベルトとの間に形成されて前記銅溶湯が供給される空間を有する鋳造部と、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置に設けられ、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに対して前記銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する塗布部と、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置に設けられ、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに残留する前記離型剤を除去する除去部と、を備え、
前記空間に前記銅溶湯を連続的に供給して、前記銅溶湯を冷却しつつ、前記ホイールおよび前記ベルトの回転により、前記空間から鋳造材を連続的に送出し、
前記除去部により、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに残留する前記離型剤を任意の厚さに調整する、
荒引き線の製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、荒引き線に含まれる酸素の濃度を低くした場合であっても、表面の割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る荒引き線の製造装置を示す概略構成図である。
【図２】ホイールとベルトとの間に形成される空間を説明する図である。
【図３】離型剤の堆積ムラによる銅溶湯の凝固の違いを説明する図である。
【図４】本実施形態にかかる鋳造材を側面から見たときの拡大写真である。
【図５】比較施形態にかかる鋳造材を側面から見たときの拡大写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、荒引き線における表面割れについて検討したところ、表面割れは、荒引き線の製造過程で使用される離型剤に起因することを見出した。
【００１３】
離型剤は、鋳造機の鋳型において銅溶湯が接触する面に塗布して使用される。荒引き線の連続鋳造では、離型剤として、例えば、アセチレンガスを不完全燃焼により発生させた煤状黒鉛（以下、単にスートともいう）が使用される。
【００１４】
これまで、スートは、鋳型に銅溶湯を供給したときに、銅溶湯に含まれる酸素と反応して消費されたり、鋳型を洗浄したときに除去されたりすることで、鋳型に残留しにくいものと考えられていた。しかし、本発明者らの検討によると、荒引き線（銅溶湯）に含まれる酸素の濃度を低くするほど、スートが消費されにくくなり、洗浄で除去されにくくなる。そのため、荒引き線を連続鋳造する場合、スートが鋳型に徐々に蓄積し、その堆積厚が大きくなりやすい。
【００１５】
堆積したスートは、鋳型で銅溶湯を冷却する際に熱抵抗となり、抜熱の妨げとなる。そのため、堆積厚が不均一であると、堆積厚が薄い箇所では銅溶湯の凝固が進みやすい一方で、堆積厚が厚い箇所では凝固が遅くなる。凝固が遅い箇所は、凝固収縮の影響により、表面割れの発生個所となる傾向がある。
【００１６】
以上の点から、本発明者らは、荒引き線に含まれる酸素の濃度を低くした場合であっても表面割れを抑制する観点からは、鋳型に堆積するスートの堆積厚を均一に調整するとよいことを見出した。これにより、鋳型において冷却ムラを減らして銅溶湯を冷却させる速度を均一に調整することができ、鋳造材における表面割れを抑制することができる。本発明は、このような知見に基づいて成されたものである。
【００１７】
＜荒引き線の製造装置＞
まず、本発明の一実施形態に係る荒引き線の製造装置１について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る荒引き線の製造装置１を示す概略構成図である。図２は、ホイールとベルトとの間に形成される空間を説明する図であり、鋳造部をホイールの回転方向に垂直な方向から見た場合の断面を示す。
【００１８】
本実施形態の製造装置１は、荒引き線を連続鋳造圧延するための連続鋳造圧延装置として構成され、例えば、溶解炉（図示略）、タンディッシュ１１と、注湯ノズル１２と、ホイール２１とベルト２２を組み合わせた鋳造部２０と、塗布部３０と、除去部４０と、連続圧延部（図示略）と、コイラー（図示略）とを備えて構成される。
【００１９】
溶解炉は、例えば炉本体と炉本体の下部にバーナーとを備え、炉本体にて銅原料を加熱により溶融させ、銅溶湯２を生成するように構成される。
【００２０】
タンディッシュ１１は、溶解炉で生成した銅溶湯２を貯留し、鋳造部２０に対して所定量の銅溶湯２を連続的に供給するように構成されている。
【００２１】
タンディッシュ１１には、貯留する銅溶湯２を流出させるための注湯ノズル１２が接続されている。注湯ノズル１２は、例えば酸化ケイ素や炭化ケイ素、窒化ケイ素等の耐火物で形成されている。タンディッシュ１１に溜まった銅溶湯２は、注湯ノズル１２を介して、鋳造部２０へと供給される。なお、注湯ノズル１２の開口部には、銅溶湯２の流出量を調整するための流量調整ピン（図示略）が設けられている。
【００２２】
鋳造部２０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、ホイール２１と、ベルト２２と、を有している。
【００２３】
ホイール２１は、円筒状に構成され、外周面に溝部２３を有している。また、ベルト２２は、例えばホイール２１とガイドローラ５０とにかけ渡された環状の無端ベルトであり、ホイール２１の外周面の一部に接触しながら周回移動するよう構成されている。ホイール２１とベルト２２は、互いに接触する箇所において、図２に示すように、ホイール２１の溝部２３とベルト２２との間で空間２４を有し、鋳型を構成する。銅溶湯２は鋳造部２０の空間２４に供給されることになる。また、ホイール２１およびベルト２２は、例えば冷却水により冷却されている。鋳造部２０では、銅溶湯２が空間２４に供給された後に冷却・固化（凝固）されて棒状の鋳造材４が形成され、ホイール２１およびベルト２２の回転により、鋳造材４が連続的に鋳造されることになる。
【００２４】
ホイール２１およびベルト２２が銅溶湯２に接触していない位置には、煤状黒鉛（スート）を含む離型剤３１を塗布する塗布部３０が設けられている。図１では、鋳造部２０における銅溶湯２が供給される位置（空間２４の供給口２４ａ）よりも上流側に塗布部３０が設けられており、塗布部３０として、ホイール２１に対してスートを塗布するホイール２１用と、ベルト２２に対してスートを塗布するベルト２２用の２つが設けられている。各塗布部３０は、ホイール２１およびベルト２２のそれぞれに対して、銅溶湯２が接触する面に所定量のスートを塗布できるように構成される。
【００２５】
また、ホイール２１およびベルト２２が銅溶湯２に接触していない位置には、離型剤３１を除去するための除去部４０が設けられている。図１では、鋳造部２０における鋳造材４を送出する位置（空間２４の送出口２４ｂ）よりも下流側に除去部４０が設けられており、除去部４０として、ホイール２１の溝部２３に残留するスートを除去するホイール２１用と、ホイール２１の溝部２３に対向するベルト２２の面に残留するスートを除去するベルト２２用の２つが設けられている。各除去部４０は、上述したように、ホイール２１およびベルト２２のそれぞれに残留するスートを除去し、スートを任意の厚さに調整することで、その堆積厚を均一に調整できるように構成されている。なお、除去とは、スートが残留しないように全部を取り除く場合に限定されず、スートの堆積厚が大きな箇所のみを局所的に取り除き、その他の箇所と堆積厚が同じとなるように堆積厚を均す場合も含む。
【００２６】
除去部４０は、洗浄手段、機械研磨手段およびブラスト研磨手段の少なくとも１つを備えることが好ましい。洗浄手段としては、例えば、噴射ノズル４１を用いることができ、水を高圧で噴射するとよい。機械研磨手段としては、例えば、回転自在に支持されるブラシ（回転ブラシ４２）を用いることができ、回転ブラシ４２を回転するホイール２１およびベルト２２の表面に所定の押付け圧力となるように配置するとよい。ブラスト研磨手段としては、例えば、研磨材として砂もしくはドライアイスを吹き付けることでサンドブラストやドライアイスブラストを行うとよい。銅溶湯２への異物混入の抑制、および製造過程での安全性の観点からは、洗浄手段もしくは機械研磨手段が好ましい。
【００２７】
残留するスートの堆積厚をより均一に調整する観点からは、図１に示すように、除去部４０は、上流側から順に、水を高圧で噴射する噴射ノズル４１と、回転自在に支持される回転ブラシ４２とを有することが好ましい。つまり、離型剤３１は洗浄の後に機械研磨を施すことにより除去することが好ましい。なお、回転ブラシ４２としては、例えば、ステンレスなどからなる金属製、もしくはナイロンなどからなる樹脂製のワイヤーブラシを用いることができる。ホイール２１やベルト２２の損耗を抑制する観点からは樹脂製が好ましい。また、ブラシの形状はカップ型やホイール２１型とするとよい。
【００２８】
なお、除去部４０は、ホイール２１およびベルト２２に対して洗浄や機械研磨を連続的に施してもよく、間欠的に施してもよい。間欠的に施す場合、一定間隔をおいて行うとよい。
【００２９】
鋳造部２０の下流側には、鋳造部２０から送出される鋳造材４を連続的に圧延するように構成される連続圧延部（図示略）が設けられている。鋳造材４を連続圧延部にて連続圧延することにより荒引き線が得られる。
【００３０】
連続圧延部の下流側には、連続圧延部から移送される荒引き線を巻き取るように構成されるコイラー（図示略）が設けられている。
【００３１】
＜荒引き線の製造方法＞
次に、上述した製造装置１を用いて荒引き線を製造する方法について説明する。
【００３２】
まず、鋳造部２０に銅溶湯２を供給する前に、ホイール２１およびベルト２２における銅溶湯２が接触する面に煤状黒鉛（スート）を含む離型剤３１を塗布する。具体的には、鋳造部２０において銅溶湯２が供給される位置（供給口２４ａ）よりも上流側で、塗布部３０により、図２に示すホイール２１の溝部２３の表面とその表面に対向するベルト２２の面のそれぞれにスートを塗布する。スートは、例えば、アセチレンガスを不完全燃焼により発生させて塗布するとよい。なお、スートは、堆積厚が均一となるように塗布すればよく、塗布量（堆積厚）は特に限定されない。
【００３３】
続いて、タンディッシュ１１に接続される注湯ノズル１２から、スートを塗布した空間２４へと、銅溶湯２を供給する。そして、ベルト２２をホイール２１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２１およびベルト２２を冷却水で冷却することで、銅溶湯２を冷却させて凝固させる。これにより、銅溶湯２は、ホイール２１やベルト２２との接触面側で凝固シェル３を形成して凝固し始め、空間２４内を進むごとに冷却されることで内部まで凝固することになる。最終的には、銅溶湯２を内部まで完全に凝固させて鋳造材４を形成し、鋳造材４を鋳造部２０の送出口２４ｂから送出する。
【００３４】
銅溶湯２としては、特に限定されないが、本実施形態では、後述するようにスートの堆積厚が均一となるように除去しているため、酸素濃度の低い銅溶湯２を用いることができる。具体的には、酸素濃度が５０ｐｐｍ以下である銅溶湯２を好適に使用することができる。
【００３５】
続いて、鋳造材４を送出した後、鋳造部２０において鋳造材４を送出させる位置（送出口２４ｂ）よりも下流側で、除去部４０により、ホイール２１およびベルト２２のそれぞれに残留するスートを除去する。具体的には、除去部４０として、噴射ノズル４１と回転ブラシ４２により、ホイール２１およびベルト２２のそれぞれに洗浄および機械研磨を施す。このとき、残留するスートの堆積厚を任意の厚さに調整して均一となるように、スートを除去する。なお、機械研磨により除去されたスートは、例えば吸引してホイール２１などに再付着しないようにするとよい。
【００３６】
続いて、堆積厚が任意の厚さで均一となるようにスートが除去されたホイール２１およびベルト２２のそれぞれにスートを所定量塗布する。そして、上述した銅溶湯２の供給、鋳造材４の形成、スートの除去を繰り返すことにより、鋳造材４を連続鋳造により形成する。
【００３７】
続いて、得られた鋳造材４を、連続圧延装置（図示略）などに導入して圧延加工を施し、さらに圧延加工後に酸洗浄、あるいはアルコールによる還元洗浄による表面清浄化処理を施すことにより、荒引き線に加工する。
【００３８】
以上により、荒引き線が得られる。
【００３９】
＜本実施形態に係る効果＞
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００４０】
比較形態として、スートの堆積厚を均一に調整せずに連続鋳造を行う場合、スートの残留により、例えば、図３に示すようにホイール２１とベルト２２で形成される空間２４において、スートの堆積厚にムラが生じることがある。この場合、スートの堆積厚が厚い箇所では、堆積厚が薄い箇所に比べて抜熱効率が低くなり、銅溶湯２の凝固が遅くなる。その結果、形成される鋳造材４において、堆積厚が厚い箇所に対応する位置で割れが生じやすくなる。具体的には、図５に示すように、比較形態の鋳造材を側面から見たときの拡大写真によれば、割れが生じることが確認された。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、ホイール２１およびベルト２２のそれぞれに残留するスートを除去部４０により除去し、その堆積厚が任意の厚さで均一となるに調整しながら連続鋳造を行っている。これにより、ホイール２１およびベルト２２により形成される空間２４において、長手方向および周方向のそれぞれで抜熱のムラを低減し、連続鋳造される鋳造材４において凝固収縮に伴う表面割れを抑制することができる。具体的には、図４に示すように、本実施形態にかかる鋳造材を側面から見たときの拡大写真によれば、鋳造材４の表面割れを抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、除去部４０にて、洗浄手段、機械研磨手段およびブラスト研磨手段の少なくとも１つによりスートを除去することが好ましく、洗浄の後に機械研磨を行うことがより好ましい。これにより、スートの堆積厚をより均一に調整することで、表面割れをより確実に抑制することができる。また、洗浄では、噴射ノズル４１により水を高圧で吹き付けることが好ましい。また、機械研磨では、回転自在に支持されるブラシ（回転ブラシ４２）をホイール２１の凹部とベルト２２に対して所定の押付け圧力となるように配置するとよい。
【００４３】
また、本実施形態では、銅溶湯２に含まれる酸素の濃度を低減した場合であっても、スートの堆積厚が均一となるように調整しているので、堆積厚のムラに伴う鋳造材４の表面割れを抑制することができる。例えば、酸素濃度が５０ｐｐｍ以下である低酸素濃度の荒引き線を形成することができる。
【００４４】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
【００４５】
［付記１］
本発明の一態様によれば、
外周面に溝部が設けられるホイールと前記ホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルトとの間に形成される空間に銅溶湯を連続的に供給して、前記銅溶湯を冷却しつつ、前記ホイールおよび前記ベルトの回転により、前記空間から鋳造材を連続的に送出して荒引き線を製造する製造方法であって、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置において、
前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに対して、前記銅溶湯が前記空間に供給されたときに前記銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する工程と、
前記ホイールおよび前記ベルトに残留する前記離型剤を除去して前記離型剤を任意の厚さに調整する除去工程と、を有する、
荒引き線の製造方法が提供される。
【００４６】
［付記２］
付記１の荒引き線の製造方法において、好ましくは、
前記除去工程では、洗浄、機械研磨およびブラスト研磨の少なくとも１つの方法により前記離型剤を除去する。
【００４７】
［付記３］
付記１又は２の荒引き線の製造方法において、好ましくは、
前記銅溶湯は酸素を含み、酸素濃度が５０ｐｐｍ以下である。
【００４８】
［付記４］
付記１〜３のいずれかの製造方法により得られる荒引き線が提供される。
【００４９】
［付記５］
本発明の他の態様によれば、
銅溶湯を貯留するタンディッシュと、
前記タンディッシュに接続され、前記銅溶湯を流出させるための注湯ノズルと、
外周面に溝部が設けられたホイール、前記ホイールの外周面の一部に接触して回転するように配置されるベルト、および、前記ホイールと前記ベルトとの間に形成されて前記銅溶湯が供給される空間を有する鋳造部と、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置に設けられ、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに対して前記銅溶湯が接触する面に煤状黒鉛を含む離型剤を塗布する塗布部と、
前記ホイールおよび前記ベルトが前記銅溶湯に接触していない位置に設けられ、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに残留する前記離型剤を除去する除去部と、を備え、
前記空間に前記銅溶湯を連続的に供給して、前記銅溶湯を冷却しつつ、前記ホイールおよび前記ベルトの回転により、前記空間から鋳造材を連続的に送出し、
前記除去部により、前記ホイールおよび前記ベルトのそれぞれに残留する前記離型剤を任意の厚さに調整する、
荒引き線の製造装置が提供される。
【００５０】
［付記６］
付記５の荒引き線の製造装置において、好ましくは、
前記除去部は、洗浄手段および機械研磨手段を備える。
【００５１】
［付記７］
付記６の荒引き線の製造装置において、好ましくは、
前記洗浄手段が水を噴射する噴射ノズルを有し、前記機械研磨手段が回転ブラシを有する。
【符号の説明】
【００５２】
１  製造装置
２  銅溶湯
３  凝固シェル
４  鋳造材
１１  タンディッシュ
１２  注湯ノズル
２０  鋳造部
２１  ホイール
２２  ベルト
２３  溝部
２４  空間
２４ａ  供給口
２４ｂ  送出口
３０  塗布部
３１  離型剤
４０  除去部
４１  噴射ノズル
４２  回転ブラシ
５０  ガイドローラ
【図１】
2019155384.tif 000003
【図２】
2019155384.tif 000004
【図３】
2019155384.tif 000005
【図４】
2019155384.tif 000006
【図５】
2019155384.tif 000007