(57)【要約】【課題】無酸素銅などを効率良く製造できる溶銅の連続脱酸方法およびその装置を提供する。【解決手段】固体還元剤３を配した脱酸槽１内に溶銅２を通流させて溶銅２中の酸素を除去する溶銅２の連続脱酸方法において、脱酸槽１に上下可動蓋６を設け、溶銅２中の固体還元剤３の酸化消耗に応じて上下可動蓋６を降下させ、固体還元剤３を脱酸槽１の底部にまで沈めて溶銅２中に充満させるので、固体還元剤３の存在しないフリーゾーン４が生じ難く、溶銅２が固体還元剤３と良好に接触し、溶銅２の脱酸が効率良くなされる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体還元剤を配した脱酸槽内に溶銅を通流させて前記溶銅中の酸素を除去する溶銅の連続脱酸方法において、前記固体還元剤を前記脱酸槽内の溶銅中に充満させることを特徴とする溶銅の連続脱酸方法。
【請求項２】
前記脱酸槽に上下可動蓋を設け、前記溶銅中の固体還元剤の酸化消耗に応じて、前記上下可動蓋を降下させ、前記固体還元剤を前記脱酸槽内の溶銅中に充満させることを特徴とする請求項１記載の溶銅の連続脱酸方法。
【請求項３】
前記脱酸槽内の溶銅入側と出側に多孔質板を設けて前記固体還元剤の流出を防止することを特徴とする請求項１または２記載の溶銅の連続脱酸方法。
【請求項４】
前記脱酸槽内を多孔質板により溶銅通流方向に複数の室に仕切り、各室に上下可動蓋を設けることを特徴とする請求項２または３記載の溶銅の連続脱酸方法。
【請求項５】
前記脱酸槽内の固体還元剤の酸化消耗量を、前記固体還元剤の下側に浮板を配し、前記浮板の上下位置を、前記浮板の面上に垂直に設けた垂直棒を前記脱酸槽から突出させて検知し、前記検知結果に応じて前記上下可動蓋を降下させることを特徴とする請求項１乃至４記載の溶銅の連続脱酸方法。
【請求項６】
前記脱酸槽内の溶銅に不活性ガスまたは還元性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の溶銅の連続脱酸方法。
【請求項７】
溶銅を固体還元剤により脱酸するための脱酸槽、前記溶銅中に浮遊する固体還元剤を前記脱酸槽底部にまで充満させるための上下可動蓋、固体還元剤の流出を防止するための多孔質板、不活性ガスまたは還元性ガスを吹き込むためのガス吹き込みノズルを主要部とすることを特徴とする溶銅の連続脱酸装置。
【請求項８】
前記脱酸槽に、溶銅中の固体還元剤が存在しないフリーゾーンの高さを検知するための検知器が設けられていることを特徴とする請求項７記載の溶銅の連続脱酸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無酸素銅などを効率良く製造できる溶銅の連続脱酸方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト＆ホイール式連続鋳造圧延（ＳＣＲ）法では、溶解炉から出湯する溶銅は、保持炉、タンディッシュを経てベルトとホイールで形成される移動鋳型内に注入され凝固して棒状鋳塊として連続的に製出され、引き続き荒引線に熱間圧延される。
【０００３】
そして、前記ＳＣＲ法によりタフピッチ銅（酸素量３００ｐｐｍ程度の純銅）を製造する場合、溶銅が溶解炉からタンディッシュへと樋を介して移動する間に、保温用バーナーの還元炎により所望の酸素量に調整（脱酸）される。
【０００４】
一方、酸素量が１０ｐｐｍ以下の無酸素銅を製造する場合は、バーナーの還元炎だけでは十分に脱酸できないためタンディッシュの手前に、図８（イ）に示す固体還元剤３を入れた脱酸槽１を配し、そこに溶銅２を通流させて、溶銅２中の酸素やＣｕＯなどを前記固体還元剤３と反応させてＣＯガスやＣＯ２  ガスとして除去する脱酸方法が採られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−９９２３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記脱酸方法では、固体還元剤３が経時的に酸化消耗し、小径化して浮上し、図８（ロ）に示すように、脱酸槽１底部に固体還元剤３が存在しない領域（フリーゾーン）４が生じる。前記フリーゾーン４は流動抵抗が小さいため溶銅２はそこを優先的に通流し、固体還元剤３による脱酸効果が得られなくなるという問題がある。図８（イ）、（ロ）で９は保温用バーナー、９ａは還元炎、１２は固定蓋である。
本発明は、無酸素銅などを効率良く製造できる溶銅の連続脱酸方法およびその装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載発明は、固体還元剤を配した脱酸槽内に溶銅を通流させて前記溶銅中の酸素を除去する溶銅の連続脱酸方法において、前記固体還元剤を前記脱酸槽内の溶銅中に充満させることを特徴とする溶銅の連続脱酸方法である。
【０００８】
請求項２記載発明は、前記脱酸槽に上下可動蓋を設け、前記溶銅中の固体還元剤の酸化消耗に応じて、前記上下可動蓋を降下させ、前記固体還元剤を前記脱酸槽内の溶銅中に充満させることを特徴とする請求項１記載の溶銅の連続脱酸方法である。
【０００９】
請求項３記載発明は、前記脱酸槽内の溶銅入側と出側に多孔質板を設けて前記固体還元剤の流出を防止することを特徴とする請求項１または２記載の溶銅の連続脱酸方法である。
【００１０】
請求項４記載発明は、前記脱酸槽内を多孔質板により溶銅通流方向に複数の室に仕切り、各室に上下可動蓋を設けることを特徴とする請求項２または３記載の溶銅の連続脱酸方法である。
【００１１】
請求項５記載発明は、前記脱酸槽内の固体還元剤の酸化消耗量を、前記固体還元剤の下側に浮板を配し、前記浮板の上下位置を、前記浮板の面上に垂直に設けた垂直棒を前記脱酸槽から突出させて検知し、前記検知結果に応じて前記上下可動蓋を降下させることを特徴とする請求項１乃至４記載の溶銅の連続脱酸方法である。
【００１２】
請求項６記載発明は、前記脱酸槽内の溶銅に不活性ガスまたは還元性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の溶銅の連続脱酸方法である。
【００１３】
請求項７記載発明は、溶銅を固体還元剤により脱酸するための脱酸槽、前記溶銅中に浮遊する固体還元剤を前記脱酸槽底部にまで充満させるための上下可動蓋、固体還元剤の流出を防止するための多孔質板、不活性ガスまたは還元性ガスを吹き込むためのガス吹き込みノズルを主要部とすることを特徴とする溶銅の連続脱酸装置である。
【００１４】
請求項８記載発明は、前記脱酸槽に、溶銅中の固体還元剤が存在しないフリーゾーンの高さを検知するための検知器が設けられていることを特徴とする請求項７記載の溶銅の連続脱酸装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図を参照して具体的に説明する。
図１（イ）〜（ハ）は本発明の第１の実施形態を示す縦断面説明図である。
脱酸槽１内を通流する溶銅２中に固体還元剤３が充満しており、溶銅２中の酸素は固体還元剤３により効率良く脱酸される（図１（イ））。
脱酸槽１内の固体還元剤３は経時的に酸化消耗し、小径化して浮上し、脱酸槽１底部に固体還元剤３が存在しないフリーゾーン４が生じる（図１（ロ））。
フリーゾーン４の高さを検知器５により検知し、その高さがある値に達したら加圧棒６ａに圧力を付与して上下可動蓋６を降下させて固体還元剤３を脱酸槽１内の溶銅２中に充満させる（図１（ハ））。フリーゾーン４は固体還元剤３が溶銅２の流動や振動によって浮上したときも生じるので、このときも上下可動蓋６を降下させてフリーゾーン４を消滅させる。
【００１６】
前記検知器５は、固体還元剤３の下側に配する浮板５ａと、浮板５ａの面上に垂直にたてた垂直棒５ｂからなり、前記垂直棒５ｂを脱酸槽１から突出させ、垂直棒５ｂの頂部に取り付けた矢印部５ｃが指す目盛り板７の目盛りからフリーゾーン４の高さｈを検知するものである。
【００１７】
図１（イ）で、８は溶銅を通し、かつ固体還元剤の流出を防止する多孔質板、９は保温用バーナーであり、その火炎９ａは還元性に制御される。加圧棒６ａはモーターなどに連結され、検知されるフリーゾーン４の高さｈに応じて上下する。１０は保温蓋である。
【００１８】
図２は本発明の第２の実施形態を示す縦断面説明図である。
この実施形態では、脱酸槽１内を、多孔質板８により、溶銅通流方向に溶銅の上流室１ａと下流室１ｂに仕切り、各室１ａ、１ｂにフリーゾーン高さ検知器５と上下可動蓋６ａを設け、各室１ａ、１ｂごとに酸素量を制御する。
この脱酸槽１では、例えば、上下可動蓋６の降下回数を、溶銅２中酸素量が比較的多い上流室１ａで多くし、前記酸素量が比較的少ない下流室１ｂで少なくすることにより、フリーゾーン４を脱酸槽１全体にわたって均等に消滅させることができる。
【００１９】
図３は本発明の第３の実施形態を示す縦断面説明図である。
この実施形態は、脱酸槽１の底部にガス吹込用多孔質ノズル１１を設け、そこから不活性ガスまたは還元性ガスを溶銅２中に吹込むことで、横方向に通流する溶銅２に上下方向の流れを付加して、溶銅２と固体還元剤３との界面活性度を高めたもので、この実施形態によればより効率の良い脱酸効果が得られる。
図３で１１ａは気泡である。
【００２０】
本発明において、浮板５ａおよび垂直棒５ｂには、耐熱性に優れ、溶銅２を汚染せず、かつ溶銅２より比重の小さいＳｉＣなどのセラミックス材料が用いられる。浮板５ａの比重を固体還元剤３より大きくしておくと固体還元剤３が浮板５ａの下側に位置し難くなり、フリーゾーン４の高さｈをより的確に検知できる。
上下可動蓋６には耐熱性に優れ、溶銅２を汚染しない材料が使用される。
固体還元剤３には、木炭などが用いられる。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
連続溶解炉で溶解した溶銅を保持炉に移送して温度調整し、次いで脱酸槽に移送して図１（イ）〜（ハ）に示した工程に従って脱酸した。
脱酸槽１の容積（多孔質板８間の溶銅の容積）は約０．１ｍ３  、脱酸槽１内への木炭（固体還元剤）３の投入量は約６０ｋｇ、上下可動蓋６、浮板５ａ、垂直棒５ｂはＳｉＣ製とした。また上下可動蓋６の駆動源は圧縮空気とした。
保持炉および移送用樋の保温用バーナー９は還元炎９ａとし、溶銅２の脱酸槽１入側における酸素量を約５０ｐｐｍに調整した。脱酸槽１への溶銅２移送量は毎時１８トンとした。
【００２２】
脱酸槽１におけるフリーゾーン４の高さｈ（図１（ロ）参照）と脱酸槽１出側の溶銅２の酸素量を連続的に測定した。結果を図４に示す。
【００２３】
図４から明らかなように、当初、フリーゾーンの高さは０ｍｍ、脱酸槽１出側の溶銅２中酸素量は５ｐｐｍであったが、３時間後にはフリーゾーン４の高さｈは３ｍｍ、脱酸槽１出側の溶銅２中酸素量は６ｐｐｍに増加した。
そこで加圧棒６ａに圧力を加えて上下可動蓋６を降下させ、フリーゾーン４の高さを０ｍｍとした。その結果、脱酸槽１出側の溶銅２中の酸素量は４ｐｐｍに減少した。
その後、前記操作を３回繰り返した。この間フリーゾーンの高さは０〜２ｍｍの間で変化し、酸素量は４〜６ｐｐｍの間で変化した。
【００２４】
（比較例１）
上下可動蓋６に代えて固定蓋を用いた他は、実施例１と同じ脱酸処理を行い、実施例１と同じ測定を行った。結果を図９に示した。
【００２５】
図９から明らかなように、フリーゾーンの高さｈおよび脱酸槽１出側の溶銅２中酸素量は共に徐々に増加し、１３時間後には、フリーゾーンの高さが６ｍｍに達し、酸素量は無酸素銅の規格値上限（１０ｐｐｍ）を上回った。
これは、図８（イ）、（ロ）に示したように、脱酸槽１の蓋が固定蓋１２のため脱酸槽底部に木炭の存在しないフリーゾーン４が増加し続け、そこを溶銅２が優先的に通流したためである。
当初、溶銅２が脱酸槽１に満たされた直後、フリーゾーン４の高さｈが一気に２ｍｍに達したが、これは浮上した木炭３が溶銅２に揉まれてその充填密度を増したためである。
【００２６】
（実施例２）
図２に示した脱酸槽１を多孔質板８により溶銅２の通流方向に２室１ａ、１ｂに仕切り、各室１ａ、１ｂにそれぞれ上下可動蓋６を設けた他は、実施例１と同じ方法により無酸素溶銅を製造し、実施例１と同じ測定を行った。
結果を図５に示した。
【００２７】
図５から明らかなように、フリーゾーンの高さｈが３ｍｍに達したのは、上流室１ａでは５時間後、下流室１ｂでは７時間後であり、そのときの溶銅中酸素量はそれぞれ６ｐｐｍであった。各室１ａ、１ｂではこの時点でそれぞれ上下可動蓋６を降下させ、フリーゾーンの高さｈを０にした。その後は、各室１ａ、１ｂともフリーゾーンの高さｈが２ｍｍに達するごとに上下可動蓋６を降下させた。その結果、脱酸槽出口（下流室１ｂ出口）の溶銅２中酸素量は４〜６ｐｐｍに制御できた。
【００２８】
（実施例３）
図３に示したように脱酸槽１に不活性ガスを吹き込んだ他は、実施例１と同じ方法により無酸素溶銅を製造し、実施例１と同じ測定を行った。ここでは、脱酸槽１の底部に４個の多孔質ノズル１１を埋設し、各ノズル１１から毎分４０リットル（槽底面積１ｍ２  当たり１５０リットル）の窒素ガスをバブリングさせた。
【００２９】
図６に結果を示す。この方法では脱酸槽１出口における溶銅２中酸素量は３〜５ｐｐｍであり、バブリングしない実施例１の４〜６ｐｐｍに較べて脱酸効率に優れた。これは横方向に通流する溶銅２がバブリングにより上下方向にも流動して、溶銅と木炭３の接触界面が活性化したためである。
【００３０】
この実施例３では、バブリングガス量が、脱酸槽１床面積１ｍ２  あたり６０リットル／分以上でバブリング効果が現れ、１１００リットル／分を超えるとバブリング効果が飽和した。
【００３１】
この実施例３では、溶銅２中の水素量を脱酸処理の前後で測定した。
その結果、脱酸処理前に１ｐｐｍあった水素量は、脱酸処理後には０．４ｐｐｍに減少していた。このことから、バブリングは水素除去にも有効であり、水素ガスによる欠陥の防止にも有効なことが分かった。
【００３２】
（実施例４）
実施例１では、図１（イ）〜（ハ）に示したように、フリーゾーン４の高さｈを検知し、その結果に応じて上下可動蓋６を降下させたが、実施例４では垂直棒５ｂの矢印部５ｃが指す目盛りから読みとったフリーゾーン４の高さｈを電気信号に変え、この電気信号によりエアシリンダの圧縮空気弁の開度を自動調整して前記電気信号に応じた変位量を加圧棒６ａに与え上下可動蓋６を所定距離降下させた。
フリーゾーン４の高さｈおよび脱酸槽１出側の溶銅２中酸素量の変化を図７に示す。
【００３３】
図７から明らかなように、フリーゾーン４の高さｈはほぼ０、溶銅２中酸素量は約４ｐｐｍで、いずれも変動は殆ど認められなかった。
【００３４】
実施例１〜４では、脱酸後の溶銅２をタンディッシュに導き、注湯部分を還元雰囲気としたベルト＆ホイール式連続鋳造法により鋳造し、引き続き熱間圧延して荒引線を製造した。荒引線の酸素量はいずれも１０ｐｐｍ以下となり無酸素銅の規格を満足した。
【００３５】
本発明において、フリーゾーンを消滅させる方法には、錘やエアー圧により上下可動蓋を常時押し下げる方法、木炭（固体還元剤）をスクリュウシャフトなどにより強制的に補充する方法なども適用できる。
【００３６】
本発明は、ベルト＆ホイール式連続鋳造圧延方法に限らず、通常の水冷鋳造法などにも、また無酸素銅に限らず、酸素含有量が３０ｐｐｍ程度の低酸素銅の製造などにも広く適用できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明では、固体還元剤を配した脱酸槽内に溶銅を通流させて前記溶銅中の酸素を除去する際、前記固体還元剤を前記脱酸槽内の溶銅中に充満させるので、溶銅を効率良く連続的に脱酸することができる。従って、無酸素銅荒引線などを安価に大量に製造することができ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）〜（ハ）は本発明の第１の実施形態を示す工程説明図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるフリーゾーンの高さと溶銅中酸素量の経時変化図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるフリーゾーンの高さと溶銅中酸素量の経時変化図である。
【図６】本発明の第３の実施形態におけるフリーゾーンの高さと溶銅中酸素量の経時変化図である。
【図７】本発明の第４の実施形態におけるフリーゾーンの高さと溶銅中酸素量の経時変化図である。
【図８】（イ）、（ロ）は従来の溶銅の連続脱酸方法の工程説明図である。
【図９】従来の溶銅の連続脱酸方法におけるフリーゾーンの高さと溶銅中酸素量の経時変化図である。
【符号の説明】
１  脱酸槽
１ａ脱酸槽の上流室
１ｂ脱酸槽の下流室
２  溶銅
３  固体還元剤（木炭）
４  フリーゾーン
５  フリーゾーンの高さ検知器
５ａフリーゾーンの高さ検知器の浮板
５ｂフリーゾーンの高さ検知器の垂直棒
５ｃフリーゾーンの高さ検知器の矢印部
６  上下可動蓋
６ａ加圧棒
７  目盛り板
８  多孔質板
９  保温用バーナー
９ａ還元炎
１０  保温蓋
１１  ガス吹き込み用多孔質ノズル
１１ａ気泡
１２  固定蓋
【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】
2004300525.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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