(57)【要約】【課題】鋳造組成が均一化し、引け巣・ボイドも低減でき、機械的特性のバラツキ抑制、断線低減の効果を有する伸線用インゴット製造装置を提供する。【解決手段】溶融金属を注ぎ込むことにより伸線用インゴットを製造するインゴット製造用鋳型２であって、前記溶融金属を溜める横長の溝４に、その上方を開放状態とした溶融金属注入口５が前記溝４の長さ方向に沿って形成されるとともに、前記溝４の長さ方向と直交する方向に沿う横断面が円形に形成され、かつ前記溝４の端部壁面４ｂは半球状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を注ぎ込むことにより伸線用インゴットを製造するインゴット製造用鋳型であって、
前記溶融金属を溜める横長の溝に、その上方を開放状態とした溶融金属注入口が前記溝の長さ方向に沿って形成されるとともに、前記溝の長さ方向と直交する方向に沿う横断面が円形に形成され、かつ前記溝の端部壁面は半球状に形成されていることを特徴とするインゴット製造用鋳型。
【請求項２】
請求項１記載のインゴット製造用鋳型と、該インゴット製造用鋳型の前記溶融金属注入口に着脱自在に設けられるタンディッシュとを備えた伸線用インゴット製造装置であって、
前記タンディッシュは、前記溶融金属注入口に沿う横長に形成されるとともに、溶融金属を注ぎ込むための注入孔が、長さ方向に間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする伸線用インゴット製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤ等の線材の原料となるインゴットを製造するためのインゴット製造用鋳型及び伸線用インゴット製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボンディングワイヤ等の線材は、その原料となるインゴットを棒状に形成しておき、これを圧延することにより形成される。その原料となる伸線用インゴットを製造する場合、筒状の鋳型に溶融金属を流し込んで凝固させる技術や、特許文献１及び特許文献２に示される一方向凝固による技術がある。
筒状の鋳型に溶融金属を流し込んでインゴットを製造する技術は、鋳型を垂直に配置し、その上部開口から溶融金属を流し込み、鋳型内で凝固させるものである。
【０００３】
一方、特許文献１に示される技術は、縦長に形成された円筒状の鋳型と、この円筒状鋳型の周囲に配置された高周波加熱コイルとを具備するものであって、高周波加熱コイルによって円筒状鋳型内で原料の金属を溶融した後、高周波加熱コイルを上方に移動させることによって、溶融金属を円筒状鋳型の下端から上端に向けて凝固させるものである。
また、特許文献２に示される技術は、鋳型に設けられた横長の溝内で原料の金属を溶融し、この鋳型を高周波加熱コイル内を挿通させるように移動させ、これによって鋳型内の溶融金属を溝の一端から他端に向けて一方向に凝固させるものである。
【特許文献１】特開平９−６４０８２号公報
【特許文献２】特開２００３−４８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、筒状の鋳型に溶融金属を流し込んでインゴットを製造する技術では、その鋳型が縦長となるため、上部と下部の温度勾配が大きく、特に上端部が最後に凝固することになるために、インゴット上端部表面の中央部に深い穴のいわゆる引け巣が形成され易い。また溶融金属を注入する際に雰囲気ガスを巻き込み易いとともに、上部の口が狭いため溶融金属の対流が不十分となり易く、鋳型の壁面にボイドが残留するおそれがある。また、対流が十分でないことから、インゴットの添加元素の割合がインゴットの上下部位で不均一となる問題がある。このため、インゴットを伸線したときに組成が不均一で機械的特性のバラツキや、断線が発生する傾向にある。
一方、特許文献１や特許文献２に示される鋳型では、鋳型の中で金属を溶融するため、雰囲気ガスの巻き込み等は生じ難いが、高周波加熱コイルと鋳型の移動装置とを備えた大型の製造装置となる欠点がある。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、溶融金属に効率良く対流を発生させることによって組成を均一化するとともに、ボイド等の欠陥を低減し得る簡易な構成のインゴット製造用鋳型及び伸線用インゴット製造装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のインゴット製造用鋳型は、溶融金属を注ぎ込むことにより伸線用インゴットを製造するインゴット製造用鋳型であって、前記溶融金属を溜める横長の溝に、その上方を開放状態とした溶融金属注入口が前記溝の長さ方向に沿って形成されるとともに、前記溝の長さ方向と直交する方向に沿う断面が円形に形成され、かつ前記溝の端部壁面は半球状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
このインゴット製造用鋳型は、その溝内に注ぎ込まれた溶融金属が、円形の横断面を有する溝の内側面、及びその溝の端部壁面に形成された半球状面に沿って対流し、これによって雰囲気（不活性）ガスの巻き込みによって生じる気泡も効率良く溶融金属から排出され、溶融金属の組成を均一化することができる。
この場合、溝が横長に形成されていることから、上下方向に対流する長さが短く、効率良く対流が行われ、この対流によって従来の縦長の鋳型のように縦方向の組成の不均一が生じ難く、溶融金属の成分が均一化する。
【０００８】
また、本発明の伸線用インゴット製造装置は、前記インゴット製造用鋳型と、該インゴット製造用鋳型の前記溶融金属注入口に着脱自在に設けられるタンディッシュとを備えた伸線用インゴット製造装置であって、前記タンディッシュは、前記溶融金属注入口に沿う横長に形成されるとともに、溶融金属を注ぎ込むための注入孔が、長さ方向に間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする。
この伸線用インゴット製造装置においては、溶融金属注入口に取り付けたタンディッシュの複数の注入孔を通じて鋳型内に溶融金属を注ぎ込むと、鋳型の溝が横長で浅いため、該溝内の各注入箇所において溶融金属を対流させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のインゴット製造用鋳型によれば、注ぎ込まれた溶融金属が横長の溝内で効率よく対流するので、インゴットの組成が均一となり、引け巣・ボイドが低減、機械的特性のバラツキが抑制され、伸線時の断線等の発生を防止できるインゴットを製造することができる。
また、その伸線用インゴット製造装置によれば、横長の溝内の複数箇所に溶融金属を注入して、各注入個所で対流を起させるので、確実にインゴットの組成を均一にすることができる。
しかも、鋳型に溶融金属を注ぎ込むだけでインゴットを製造することができ、高周波加熱コイル等を有しない簡単な構造であり、インゴットを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のインゴット製造用鋳型及び伸線用インゴット製造装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１から図３は、本発明の第１実施形態を示しており、この伸線用インゴット製造装置１は、インゴット製造用鋳型２と、この鋳型２に溶融金属を流し込むためのルツボ３とから構成されている。
【００１１】
前記鋳型２は、横長に形成されたものであって、溶融金属が注ぎ込まれる溝４が長さ方向に沿って形成されている。この溝４は鋳型２と同じように横長に形成されるとともに、図３に示すように、その長さ方向と直交する方向の溝４の内壁横断面４ａは円形に形成され、かつ図１及び図２に示すようにその溝４の端部壁面４ｂは半球状面に形成されている。
また、この鋳型２の溝４に溶融金属を注ぎ込むための注入口５は、図１及び図２に示すように該鋳型２の長さ方向に沿って横長に形成されて溝４の上方を開放状態としているとともに、その端部壁面は凹円弧面５ａに形成されている。なお、図２及び図３に示すように、鋳型２は長さ方向に沿う中央の接合面６で二分割される割り型であり、鋳型２内に注がれた溶融金属が凝固した後、接合面６を介して鋳型２が開かれるようになっている。また、この鋳型２はカーボン等により形成される。
【００１２】
一方、前記ルツボ３は、溶融金属を溜めて鋳型２の注入口５の上方から溝４内に注ぎ込むためのものであり、原料となる金属を入れて図示略の加熱装置によって加熱されることにより溶融金属とするものである。
【００１３】
このように構成した伸線用インゴット製造装置１において、図１に示されるようにルツボ３から注入口５を通じて鋳型２の溝４内に注がれた溶融金属は、図３の矢印ｂ及び矢印ｃに示すように溝４内において円形の内壁横断面４ａに沿って対流し、かつ図１の矢印ａ及び矢印ｂに示すように端部壁面４ｂに沿って対流し、これによりその成分が均一化される。
【００１４】
以上説明したように、本実施形態の伸線用インゴット製造装置１では、鋳型２の溝４が横長に形成されるとともに、その長さ方向と直交する方向に沿う溝４の横断面４ａが円形に形成され、かつその溝４の端部壁面４ｂが半球状面に形成されていることから、鋳型２の溝４内に注ぎ込まれたに溶融金属が、円形の横断面４ａ、及び半球状面の端部壁面４ｂに沿って対流し、これによって雰囲気（不活性）ガスの巻き込みによって生じる気泡も効率良く溶融金属から排出されるとともに、溶融金属の組成を均一化することができる。したがって、その後に凝固して形成されたインゴットの組成も均一となるとともに、ボイドが低減し、機械的特性のバラツキが抑制され、かつ断線低減に有効なインゴットを製造することができる。
【００１５】
また、上記の伸線用インゴット製造装置１では、鋳型２の溝４が横長に形成されていることから、上下方向に対流する長さが短く、効率良く対流が行われ、この対流によって、従来の伸線用インゴット製造装置のように縦方向に対して組成が不均一となることもなく溶湯の成分が均一化、その後、凝固して形成されるインゴットの組成も均一となる効果が得られる。
【００１６】
なお、上記鋳型２の溝４の横断面４ａを円形に形成し、溝４の端部壁面４ｂを半球状面に形成したが、このような形状では完全な真円でなくとも、滑らかな凹曲面となるのであれば楕円形状であってもよい。
【００１７】
図４から図７は本発明の第２実施形態を示しており、前記第1実施形態と同一要素には同一符号を付している。
前記第１実施形態に示される伸線用インゴット製造装置１では、ルツボ３から鋳型２の溝４内に直接、溶融金属を供給したが、図４に示される伸線用インゴット製造装置１１では、鋳型２の注入口５に、該注入口５の形状に応じたタンディッシュ１２を着脱自在に取り付け、このタンディッシュ１２を介して鋳型２の溝４内に溶融金属を供給している。
【００１８】
このタンディッシュ１２は、上面が凹状に形成されたタンディッシュ本体部１３と、タンディッシュ本体部１３の長さ方向に沿って間隔をおいて設けられた複数の注入孔１４と、該注入孔１４を開閉する栓１５とを有するものであって、これら注入孔１４は、ルツボ３からタンディッシュ本体部１３上に注がれた溶融金属を分配して鋳型２の溝４内に供給する。これら複数の注入孔１４を通じて溝４内に供給された溶融金属は、図４の矢印ｅ〜ｊで示されるように、注入孔１４の位置に応じて複数箇所で対流し、タンディッシュ１２を使用しない場合と比べて効率良く溶融金属の成分が均一化される。
【００１９】
図５から図７は、この溶融金属を溝４内に注入して凝固させる過程を順を追って示したものである。
注入初期の状態では、図５に示すように浅い溶融池２１内で小さな対流が生じ、図６に示すように溶融池２１が深くなるにしたがって対流も大きくなる。そして、溝４内に溶融金属を満たした後、注入栓１５によりタンディッシュ１２の注入孔１４を閉じることによって注入を停止すると、図７に示すように鋳型２の内壁面から徐々に凝固が始まり、その内壁面から徐々に中心部に拡大して、その後、全体が凝固する。この凝固が進展してくると、凝固部分の上面に引け巣が生じ易いので、完全凝固する前に、注入栓１５を抜いて再度注湯し（いわゆる「追いたし」）、図８に（イ）で示すように凝固部分の上面を新たな溶融金属で覆うようにして引け巣が生じないようにする。
【００２０】
以上のような伸線用インゴット製造装置１１では、鋳型２の注入口５に、該注入口５の長さ方向に間隔をおいた複数の注入孔１４を有するタンディッシュ１２が脱着自在に設けられているので、これら注入孔１４を通じて、鋳型２内の複数箇所に溶融金属を注ぎ込むことができる。その際、タンディッシュ１２の複数の注入孔１４を通じて、鋳型２内にそれぞれ注ぎ込まれた溶融金属は、鋳型２内の溝４の各注入箇所において対流し、これによって上述した溶融金属の組成の均一化をさらに効果的に行うことができ、ボイドの低減、機械的特性のバラツキ抑制、断線低減という効果を確実なものとすることができる。
上記の各実施形態において、鋳型２の溝４の内面に沿うように溶融金属の対流を効率良く行わせるために、溝４の大きさはなるべく小さくすることが好ましい。
【００２１】
なお、本発明は前記各実施形態の構造に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る伸線用インゴット製造装置の正断面図である。
【図２】図１に示される伸線用インゴット製造装置を矢印Ａ−Ａに沿う平面図である。
【図３】図１に示される伸線用インゴット製造装置の矢印Ｂ−Ｂに沿う横断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る伸線用インゴット製造装置の正断面図である。
【図５】図４における鋳型内の溶融金属の対流現象を示すモデル図であり、（ａ）が横断面図、（ｂ）が正断面図である。
【図６】図５に示す状態から溶融金属が増えた状態の対流現象を示すモデル図であり、（ａ）が横断面図、（ｂ）が正断面図である。
【図７】図６に示す状態からさらに溶融金属が増えた状態の対流現象を示すモデル図であり、（ａ）が横断面図、（ｂ）が正断面図である。
【図８】鋳型内の溶融金属の状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  伸線用インゴット製造装置
２  インゴット製造用鋳型
３  ルツボ
４  溝
４ａ  内壁横断面
４ｂ  端部壁面
５  注入口
５ａ  凹円弧面
６  接合面
１１  伸線用インゴット製造装置
１２  タンディッシュ
１３  タンディッシュ本体部
１４  注入孔
１５  注入栓
２１  溶融池
２２  凝固部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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