(57)【要約】【課題】ろう付け性、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の耐力及び疲労強度が優れた銅合金管を、酸化物等の巻き込み、割れ又は破断の発生が生じることなく、また結晶粒の粗大化が生じることなく、製造することができる熱交換器用銅合金平滑管の製造方法及び熱交換器用銅合金内面溝付管の製造方法を提供する。【解決手段】Ｓｎ：０．１乃至１．０質量％、Ｐ：０．００５乃至０．１質量％、Ｏ：０．００５質量％以下及びＨ：０．０００２質量％以下を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有するビレットを、７８０乃至９００℃に加熱して熱間押出加工した後、７５０℃以上の温度から水冷することにより、１００℃までの平均冷却速度が１．５℃／秒以上となるように冷却し、その後、加工率９２％以下の圧延加工及び加工率４０％以下の抽伸加工を順次行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ：０．１乃至１．０質量％、Ｐ：０．００５乃至０．１質量％、Ｏ：０．００５質量％以下及びＨ：０．０００２質量％以下を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有するビレットを、７８０乃至９００℃に加熱して熱間押出加工した後、７５０℃以上の温度から水冷することにより、１００℃までの平均冷却速度が１．５℃／秒以上となるように冷却し、その後、加工率９２％以下の圧延加工及び加工率４０％以下の抽伸加工を順次行うことを特徴とする熱交換器用銅合金平滑管の製造方法。
【請求項２】
前記ビレットは、更に、Ｚｎ：０．０１乃至１．０質量％を含有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用銅合金平滑管の製造方法。
【請求項３】
前記抽伸加工後に、０．２％耐力が５０乃至３８０Ｎ／ｍｍ２となるように焼鈍することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器用銅合金平滑管の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２のいずれかに記載の方法で製作した平滑管を縮径すると共にその内面に溝加工を施す内面溝付管の製造方法において、前記平滑管を素管とし、この素管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して前記連結軸を中心として回転可能に連結された少なくとも１個の溝付プラグとを配置すると共に、前記フローティングプラグを縮径ダイスに係合させて前記溝付プラグを少なくとも１組の圧延ロールの配設位置に位置させる工程と、前記圧延ロールにより前記素管を前記溝付プラグに押圧して縮径ダイス及び圧延ロールにより順次縮径加工すると共に、前記素管の内面に溝形状を転写する工程と、内面に前記溝形状が転写された前記素管を、前記圧延ロールの後方に配置した仕上げダイスにより順次縮径加工する工程と、を有することを特徴とする熱交換器用銅合金内面溝付管の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２のいずれかに記載の方法で製作した平滑管を縮径すると共にその内面に溝加工を施す内面溝付管の製造方法において、前記平滑管を素管とし、この素管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して前記連結軸を中心として回転可能に連結された溝付プラグとを配置すると共に、前記フローティングプラグを縮径ダイスに係合させて前記溝付プラグを管周方向に沿って複数個配置された転造ボールの配設位置に位置させる工程と、前記転造ボールにより前記素管を前記溝付プラグに押圧して縮径ダイス及び転造ボールにより順次縮径加工すると共に、前記素管の内面に溝形状を転写する工程と、を有することを特徴とする熱交換器用銅合金内面溝付管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコン及び大型空調機等の熱交換器に使用する銅合金管の製造方法に関し、特に、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の０．２％耐力及び疲労強度が優れた熱交換器用銅合金平滑管の製造方法及び内面溝付管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エアコンの熱交換器は、ヘアピン状に曲げ加工したＵ字形銅管（以下、銅管という場合は銅合金管も含む）をアルミニウムフィンの貫通孔に通し、前記銅管を治具により拡管することにより銅管とアルミニウムフィンとを密着させ、更に、銅管の開放端を２次拡管及び３次拡管し、この拡管部にＵ字形に曲げ加工した銅管（リターンベンド管）を挿入し、りん銅ろうにより銅管を拡管部にろう付けすることにより製造されている。
【０００３】
このため、熱交換器に使用される銅管には、曲げ加工性及びろう付け性が良好であることが要求される。従って、これらの特性が良好であり、更に熱伝導率が良く、適切な強度を有するりん脱酸銅が広く使用されている。
【０００４】
上述のような熱交換器の組立に使用されるりん銅ろう（ＢＣｕＰ−２：Ｃｕ−０．６８〜０．７５質量％Ｐ）の融点は８０５℃（液相線温度）であり、ろう付け部は８００℃以上の温度に数秒乃至数十秒間加熱される。このため、ろう付け部及びその近傍のりん脱酸銅管はその他の部分に比べて結晶粒が粗大化し、軟化により強度が低下した状態となってしまう。
【０００５】
ところで、エアコンなどの熱交換器に使用する熱媒体（冷媒）には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）系フロンが広く使用されてきた。しかしながら、フロンによるオゾン層破壊の懸念よりＨＣＦＣ系フロンの代替冷媒としてＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系フロンが使用されるようになってきた。Ｒ４０７Ｃ等のＨＦＣ系フロンを冷媒に使用した熱交換器において、ＨＣＦＣ系フロンを使用した場合と同じ伝熱性能を維持するには、運転時の凝縮圧力をＨＣＦＣ系フロンの１．５倍以上に大きくする必要がある。
【０００６】
また、エアコンの製造コストを低減するために、伝熱管である銅管に対しては質量低減の要求が強まり、銅管の薄肉化が進んでいる。この銅管の薄肉化に伴い、従来から使用されているりん脱酸銅管については、疲れ強さが低いことが問題となっている。また、このような熱交換器の機内配管には更に大きな圧力が作用するため、機内配管に使用される銅管には、強度及び疲れ強さに対する要求が更に厳しいものとなっている。
【０００７】
このような要求に応えるべく、０．２％耐力と疲れ強さが優れた銅合金管として、例えば、Ｃｏ：０．０２乃至０．２質量％、Ｐ：０．０１乃至０．０５質量％、Ｃ：１乃至２０ｐｐｍを含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなり、不純物の酸素が５０ｐｐｍ以下である熱交換器用電縫溶接銅合金管（特開２０００−１９９０２３号公報）が提案されている。また、Ｆｅ：０．００５乃至０．８質量％、Ｐ：０．０１乃至０．０２６質量％、Ｚｒ：０．００５乃至０．３質量％及びＯ：３乃至３０ｐｐｍを含有し、残部はＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用継目無銅合金管（特公昭５８−３９９００号公報）も提案されている。
【０００８】
一方、銅合金の素管の製造方法としては、溶解鋳造により円柱型のインゴットを製造し、所定の長さに切断した後、熱間押出加工する方法が広く採用されている。この熱間押出加工の前には、ビレットを所定の温度まで加熱し、押出後には、水中押出又は水冷押出により、素管が冷却される。そして、押出素管は、圧延工程、抽伸工程、焼鈍工程（必要に応じて）を経て、更に必要に応じて、内面溝付加工工程を経て、熱交換器用銅合金管となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１９９０２３号公報
【特許文献２】特公昭５８−３９９００号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の銅合金管は、Ｃｏのりん化物又はＺｒ等が析出することにより、強度と疲れ強さを向上させている。このような析出型銅合金に、所望の強度と疲れ強さを持たせるためには、銅合金管の製造工程において、焼入れ、加熱温度及び加熱速度等の熱処理条件を狭い範囲で制御することが必要になり、前述の製造条件のばらつきは製造される銅合金管の特性の不安定さに繋がるため、加熱温度及び加熱速度のばらつきが発生しないように、生産設備の改造及び新設等に新たな投資が必要になるという問題点がある。
【００１１】
また、前記析出型銅合金においては、６００℃程度までの加熱では優れた耐熱性を有するが、ろう付けの高温加熱条件では析出物が固溶してしまい、結晶粒が急成長するため、耐力及び疲れ強さの低下は固溶型の銅合金よりむしろ大きくなる場合がある。このため、組立てた熱交換器においては、目標とする耐力及び疲れ強さを保持できなくなってしまう。
【００１２】
また、銅合金管の製造方法において、押出の加熱条件及び冷却条件が不安定であると、押出素管の結晶粒の粗大化及び酸化物等の巻き込みの原因となる。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、ろう付け性、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の耐力及び疲労強度が優れた銅合金管を、酸化物等の巻き込み、割れ又は破断の発生が生じることなく、また結晶粒の粗大化が生じることなく、製造することができる熱交換器用銅合金平滑管の製造方法及び熱交換器用銅合金内面溝付管の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る平滑管の製造方法は、Ｓｎ：０．１乃至１．０質量％、Ｐ：０．００５乃至０．１質量％、Ｏ：０．００５質量％以下及びＨ：０．０００２質量％以下を含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物からなる組成を有するビレットを、７８０乃至９００℃に加熱して熱間押出加工した後、７５０℃以上の温度から水冷することにより、１００℃までの平均冷却速度が１．５℃／秒以上となるように冷却し、その後、加工率９２％以下の圧延加工及び加工率４０％以下の抽伸加工を順次行うことを特徴とする。
【００１５】
この場合に、前記ビレットは、更に、Ｚｎ：０．０１乃至１．０質量％を含有することができる。そして、前記抽伸加工後に、０．２％耐力が５０乃至３８０Ｎ／ｍｍ２となるように焼鈍することが好ましい。
【００１６】
本発明に係る熱交換器用銅合金内面溝付管の製造方法は、前記平滑管を縮径すると共にその内面に溝加工を施す内面溝付管の製造方法において、前記平滑管を素管とし、この素管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して前記連結軸を中心として回転可能に連結された少なくとも１個の溝付プラグとを配置すると共に、前記フローティングプラグを縮径ダイスに係合させて前記溝付プラグを少なくとも１組の圧延ロールの配設位置に位置させる工程と、前記圧延ロールにより前記素管を前記溝付プラグに押圧して縮径ダイス及び圧延ロールにより順次縮径加工すると共に、前記素管の内面に溝形状を転写する工程と、内面に前記溝形状が転写された前記素管を、前記圧延ロールの後方に配置した仕上げダイスにより順次縮径加工する工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る他の熱交換器用銅合金内面溝付管の製造方法は、前記平滑管を縮径すると共にその内面に溝加工を施す内面溝付管の製造方法において、前記平滑管を素管とし、この素管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して前記連結軸を中心として回転可能に連結された溝付プラグとを配置すると共に、前記フローティングプラグを縮径ダイスに係合させて前記溝付プラグを管周方向に沿って複数個配置された転造ボールの配設位置に位置させる工程と、前記転造ボールにより前記素管を前記溝付プラグに押圧して縮径ダイス及び転造ボールにより順次縮径加工すると共に、前記素管の内面に溝形状を転写する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明者等がろう付け性、ろう付け加熱後の耐力及び疲れ強さが優れた熱交換器用銅合金管を開発すべく種々実験研究した結果、銅合金管のＳｎ含有量、Ｐ含有量、酸素含有量、水素含有量、平均結晶粒径を適切に規定することにより、ろう付け性、ろう付け加熱後の耐力及び疲れ強さが優れた銅合金管を得ることができることを見出した。
【００１９】
以下、本発明の銅合金管の組成の数値限定理由について説明する。
【００２０】
Ｓｎ（錫）：０．１乃至１．０質量％
Ｓｎが１．０質量％より多く含まれると、鋳塊における凝固偏析が激しくなると共に、押出時の変形抵抗も大きくなる。この鋳塊における偏析は、製品においても十分に解消されず、製品管の組織が不均一になり、この組織不均一により、機械的性質の低下及び耐食性の低下が生じやすい。凝固偏析を解消し、更に押出時の変形抵抗を低減できる押出条件にするためには、請求項１に記載の熱間押出条件では不十分であり、熱間押出前の加熱温度及び／又は加熱時間を増加させる必要があって、生産コストを増大させてしまう。また、Ｓｎの含有量が１．０質量％より多いと、ろうの濡れ拡がり性も低下する。従って、Ｓｎの含有量は１．０質量％以下とする。
【００２１】
一方、Ｓｎが０．１質量％未満であると、ろう付け加熱後の０．２％耐力及び疲れ強度が不十分となる。このため、Ｓｎは０．１質量％以上含有させる。よって、Ｓｎの含有量は０．１乃至１．０質量％とする。
【００２２】
Ｐ（リン）：０．００５乃至０．１質量％
脱酸を主目的として添加するＰは、０．１質量％より多く含まれると、熱間押出時に割れが発生しやすくなると共に、応力腐食割れ感受性が高くなり、熱交換器としての信頼性を低下させる。一方、Ｐが０．００５質量％未満の場合は、脱酸不足によりＳｎの酸化物が大量に発生し、鋳塊の健全性を低下させ、熱間押出時の巻き込みの原因となったり、熱間押出自体を困難にする。従って、Ｐの含有量は０．００５乃至０．１質量％とする。
【００２３】
酸素（Ｏ）：０．００５質量％以下
酸素が０．００５質量％より多く含まれると、形成されたＳｎ及びＣｕの酸化物が鋳塊に巻込まれ、鋳塊の健全性を低下させる。また、製造時の焼鈍工程において水素脆化を発生させやすくし、ろうの濡れ広がり性、０．２％耐力及び疲れ強さも低下させる。従って、酸素の含有量は０．００５質量％以下とする。
【００２４】
水素（Ｈ）：０．０００２質量％以下
水素が０．０００２質量％より多く含まれると、熱間押出時の割れ、焼鈍時の膨れが発生しやすくなり、製品歩留りが低下する。従って、水素の含有量は０．０００２質量％以下とする。
【００２５】
Ｚｎ：０．０１％乃至１．０質量％
Ｚｎを添加することにより、銅合金管の熱伝導率を大きく低下させることなく、強度、耐熱性及び疲れ強さを向上させることができる。また、Ｚｎの添加により、抽伸加工時及び転造加工時等の工具磨耗を低減させることができ、溝付きプラグの寿命を延命させる効果がある。Ｚｎの含有量が０．０１質量％以下では、上述の効果が十分でない。一方、Ｚｎが１．０質量％より多く含まれると、応力腐食割れ感受性が高くなり、応力腐食割れの可能性が懸念される。従って、Ｚｎを添加する場合は、Ｚｎの含有量は０．０１乃至１．０質量％とする。
【００２６】
その他、Ｃｕ、Ｓｎ及びＰの含有量の合計、又は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐ及びＺｎの含有量の合計が、９９．９５質量％以上であることが望ましい。特に、これらの合計が９９．９８質量％以上であることが更に望ましい。
【００２７】
また、本発明の銅合金管に含まれるＰと金属間化合物を形成して、母相中に析出するＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＡｇ等の元素の合計含有量は、これらの合計値が０．０３質量％以下であることが望ましく、更に、０．０２質量％以下であることがより望ましい。
【００２８】
なお、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓ、Ｌｉ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｃａ及びＩｎは、合計で０．０１質量％以下までなら、含有させても本発明の銅合金管の耐熱性、疲れ強さなどの特性を劣化させることはない。
【００２９】
次に、本発明の銅合金管の平均結晶粒径及び諸特性の限定理由について説明する。
【００３０】
平均結晶粒径
平均結晶粒径は、銅合金管の軸方向に平行の断面について、ＪＩＳＨ０５０１に定められた切断法により、肉厚方向の平均結晶粒径を測定し、これを管軸方向に任意の１０箇所で測定してそれらの平均を平均結晶粒径とした。
【００３１】
この平均結晶粒径が３０μｍを超えると、エアコン等の熱交換器の組立工程で銅合金管をヘアピン曲げ加工する際に、曲げ部に割れが発生しやすくなる。従って、平均結晶粒径は３０μｍ以下とすることが必要である。なお、この平均結晶粒径は２０μｍ以下であることがより望ましい。また、測定される１０箇所の結晶粒径は夫々平均値の±２０％以内であることが望ましい。
【００３２】
８５０℃に３０秒間加熱した後の平均結晶粒径
この８５０℃に３０秒間加熱したときの平均結晶粒径の測定法は、前述のとおりである。８５０℃に３０秒間加熱することは、ろう付け時の加熱条件を想定しており、この加熱により平均結晶粒径が１００μｍを超えると、熱交換器のろう付け部及びその近傍において疲れ強さが低下し、エアコン等の運転時に高い圧力が必要なＨＦＣ系フロンを冷媒に使用すると、使用中に銅合金管の破壊が発生しやすくなる。従って、８５０℃に３０秒間加熱した後の平均結晶粒径は１００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この平均結晶粒径は８０μｍ以下であることが更に望ましい。
【００３３】
８５０℃に３０秒間加熱した後の０．２％耐力
銅合金管を８５０℃に３０秒間加熱した後、ＪＩＳＺ２２４１に準拠した方法により引張り試験を行ない、オフセット法により０．２％耐力を算出する。８５０℃に３０秒間加熱した後の０．２％耐力が４０Ｎ／ｍｍ２未満であると、運転圧力が高いＨＦＣ系フロン系の冷媒を使用したときに、銅合金管に疲労破壊が起こりやすい。従って、８５０℃に３０秒間加熱した後の０．２％耐力が４０Ｎ／ｍｍ２以上であることが望ましい。
【００３４】
８５０℃に３０秒間加熱した後の疲れ強さ
銅合金管を８５０℃に３０秒間加熱した後、ＪＩＳＺ２２７３に定められた疲れ試験方法により疲れ強さを測定する。この試験材の銅合金管を８５０℃に３０秒間加熱した後、銅合金管の両管端を固定して９２ＭＰａの両振り応力を付与する。この場合に、繰り返し数１０７回未満で破断した場合は、運転時に高い圧力が必要なＨＦＣ系フロンを冷媒に使用する熱交換器では、その信頼性が低下する。従って、８５０℃に３０秒間加熱した後の疲れ強さとして、繰返し応力９２ＭＰａで疲労試験を行ったとき、繰り返し数が１０７回以上であることが望ましい。
【００３５】
以下、本発明の実施形態に係る銅合金管の製造方法について説明する。なお、この製造方法は、平滑管又は内面溝付管等の銅合金管を製造するものである。
【００３６】
先ず、原料の電気銅を木炭被覆の元で溶解し、銅が溶解した後、Ｓｎ及び必要に応じてＺｎを所定量添加し、更に、脱酸を目的として１５質量％のＰを含有する銅合金を添加する。このように、成分調整が終了した後、半連続鋳造により所定の寸法のビレットを作製する。
【００３７】
熱間押出前のビレット加熱条件：７５０℃〜９００℃
得られたビレットを加熱炉で加熱し、熱間押出を行なう。この場合に、熱間押出前に、ビレットをビレットヒーター及び／又はインダクションヒーターにより７５０乃至９００℃に加熱する。このとき、７５０℃よりも低い温度の加熱では、鋳塊のＳｎの偏析が十分に解消されず、また押出時のビレットの変形抵抗も大きくなり、押出機の能力が不足したり、エネルギー使用の増大による原単位の増加及びコスト上昇につながる。また、熱間押出前のビレット加熱温度が９００℃よりも高い場合は、ビレット表面の酸化膜量が多くなり、巻き込みの原因となりやすい。
【００３８】
また、鋳塊の偏析解消のために、加熱時間は７５０℃以上の温度で１分以上保持される条件を選択することが望ましい。
【００３９】
なお、熱間押出し前の加熱されたビレット温度を測る際には、放射温度計又は接触式の温度計を使用することができる。
【００４０】
熱間押出し後の素管冷却条件「７５０℃以上の温度から１００℃まで、冷却速度１．５℃／秒以上で冷却する」
押出し後、７５０℃以上になった素管を、水中押出し又は押出し後の水冷により、表面温度が１００℃になるまでの平均冷却速度が１．５℃／秒以上となるように冷却を行なう。この冷却速度が１．５℃／秒以下であると、素管の結晶粒が粗大となり、最終製品の肌荒れ及び混粒によるヘアピン（Ｈ／Ｐ）曲げ加工時の割れの原因となる。
【００４１】
圧延加工：加工率９２％以下、抽伸加工：加工率４０％以下
押出しで得られた素管に、圧延加工及び抽伸加工を行ない、平滑管を製作する。このときの各加工率が、圧延加工の場合は９２％超、抽伸加工の場合は４０％超であると、圧延破断及び抽伸破断の原因となったり、寸法不良等の製品不良が多くなってしまう。
【００４２】
このようにして製作された平滑管はそのまま熱交換器用として使用したり、又は内面溝付管の素材とすることも可能である。その後、必要に応じて焼鈍を行ない、軟質焼鈍管とすることができる。焼鈍には高周波加熱による連続焼鈍、ローラーハース炉によるコイルでの焼鈍等によればよく、使用目的に合わせて焼鈍後の０．２％耐力が５０〜３８０Ｎｍｍ２となるように炉の運転条件を選択すれば良い。
【００４３】
次に、上述の如く製造された焼鈍していない平滑管を素材に使用して、内面溝付管を製造する方法について説明する。図１はシームレス内面溝付管の製造装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の製造装置においては、銅又は銅合金からなる管１の外面に接するようにダイス２が設けられ、ダイス２から見て管１の抽伸方向には２個のロール３が管１を挟んで対向するように設けられている。ロール３はその回転軸が管１の管軸方向に直交するように管１に転接しており、２個のロール３の回転軸は相互に平行になっている。ロール３の抽伸方向出側（下流側）には管１の外面に接するようにダイス４が設けられている。また、ダイス４の抽伸方向出側には２個のロール５が管１を挟んで対抗するように設けられている。ロール５はその回転軸が管１の管軸方向に直交するように管１に転接しており、２個のロール５の回転軸は相互に平行である。なお、図２においては、ロール５の回転軸はロール３の回転軸に対して直交するように描かれているが、実際には管１はロール３による圧延により捩れるため、この捩れの量に応じてロール５の位置を調節する必要がある。従って、ロール５の回転軸はロール３の回転軸に対して必ずしも直交するとは限らない。また、ロール５の出側にはダイス６が管１の外面に接するように設けられている。
【００４４】
ロール３及びロール５は駆動式であり、管１の抽伸速度よりも高速で自転することができる。例えば、ロール３及び５の周速度は、管１の抽伸速度の約２倍とすることができる。また、ロール３及び５は夫々バックアップロール（図示せず）により押圧されている。これにより、ロール３及び５の回転軸の変動を抑えることができる。１対のロール３及びロール３を押圧するバックアップロールにより圧延機が構成され、１対のロール５及びロール５を押圧するバックアップロールにより他の圧延機が構成される。また、ロール３及び５が管１を押圧する押付量は、ロール３及び５の押付荷重及びロールギャップを調整することにより制御することができる。
【００４５】
図２はロール３の構成を示す正面図である。図２に示すように、ロール３の外周面３ａには周方向に沿って延びる凹部３ｂが設けられている。外周面３ａにおける凹部３ｂ以外の領域が最外周面３ｃであり、ロール３の外周面３ａは凹部３ｂと最外周面３ｃとから構成されている。ロール３の最大外径は、ロール３に接する部分における管１の外径の２乃至２０倍程度であることが好ましい。ロール３の回転軸を含む断面において、凹部３ｂの形状は円弧状であり、この円弧の半径は溝付プラグ９の半径と管１の肉厚との和にほぼ等しくなっている。ロール３は超硬合金又はベアリング鋼から構成されている。なお、ベアリング鋼とはＪＩＳＧ０２０３乃至４５０３において規定されている鉄合金であり、転がり軸受の球、ころ、内輪及び外輪に使用される合金鋼である。ベアリング鋼には、高速で変動する繰り返し荷重に耐える必要性から高い疲れ強さと耐摩耗性とが要求されるため、ベアリング鋼は鋼の清浄度及び組織の均一性を重視して製造される。一般に高炭素低クロム鋼が代表的鋼種である。なお、ロール５についても、その構成は前述のロール３の構成と同一である。
【００４６】
一方、図１に示すように、管１の内部には、プラグ７がダイス２に係合するように配置されている。プラグ７は、管１の抽伸方向上流側に配置された円柱部７ａ及び円柱部７ａの抽伸方向下流側（出側）に連結された円錐台形部７ｂから構成されている。円柱部７ａの外径はダイス２を通過する前の管１の内径よりもわずかに小さく設定されている。また、円錐台形部７ｂの外径は、円柱部７ａに連結されている側においては円柱部７ａの外径と等しく、抽伸方向出側に向かうにつれて連続的に減少している。プラグ７においては、円錐台形部７ｂがダイス２に係合している。プラグ７は超硬合金により構成されており、この超硬合金としてはＪＩＳＶ１相当の合金が適している。プラグ７の抽伸方向出側には、プラグ軸８が連結されている。プラグ軸８はプラグ７に設けられた孔（図示せず）に嵌合されている。
【００４７】
プラグ軸８の抽伸方向出側には溝付プラグ９が連結されている。溝付プラグ９にはプラグ軸８が嵌合する孔（図示せず）が設けられ、プラグ軸８に対して回転可能に連結されている。溝付プラグ９はプラグ軸８によってプラグ７から一定の距離だけ隔てられており、この結果、溝付プラグ９は管１の内部におけるロール３に整合する位置に配置され、ロール３と共に管１の内面の一部に溝を形成する。なお、溝付プラグ９の外径は、この部分における管１の内径よりもわずかに小さい値に設定されている。
【００４８】
また、溝付プラグ９の外面には溝９ａが形成されている。溝９ａは管１の管軸方向に対して一定のねじれ角（リード角）をもって傾斜しており、このリード角は、例えば、０乃至３０°である。なお、溝９ａは、そのリード角が０°、即ち、管軸方向に平行であってもよい。溝付プラグ９は超硬合金により構成されており、この超硬合金には例えばＪＩＳＶ３乃至Ｖ６が好適である。溝付プラグ９の抽伸方向出側には、プラグ軸１０が連結されている。プラグ軸１０は溝付プラグ９に設けられた孔（図示せず）に嵌合されている。
【００４９】
プラグ軸１０の抽伸方向出側には溝付プラグ１１が連結されている。溝付プラグ１１にはプラグ軸１０が嵌合する孔（図示せず）が設けられ、プラグ軸１０に対して回転可能に連結されている。溝付プラグ１１はプラグ軸１０によって溝付プラグ９から一定の距離だけ隔てられている。これにより、溝付プラグ１１は管１の内部におけるロール５に整合する位置に配置されている。溝付プラグ１１はロール５と共に管１の内面の一部に溝を形成するものである。溝付プラグ１１の外径は、この部分における管１の内径よりもわずかに小さい値に設定されている。溝付プラグ１１の外面には溝１１ａが形成されており、溝１１ａのリード角、溝深さ、溝１１ａ間のフィンの山頂角、ランド幅の範囲は、夫々溝付プラグ９の溝９ａと同じである。また、溝付プラグ１１は、溝付プラグ９と同様に超硬合金により構成されており、この超硬合金には例えばＪＩＳＶ３乃至Ｖ６が好適である。
【００５０】
上述のように、本実施例の製造装置においては、プラグ７、プラグ軸８、溝付プラグ９、プラグ軸１０及び溝付プラグ１１がこの順に１列に連結され、溝プラグセットを構成している。溝プラグセットは管１内に配置され、プラグ７がダイス２に係合することにより、一定の位置に配置されている。
【００５１】
次に、本装置を使用したシームレス内面溝付管の製造方法について説明する。先ず、金属又は合金からなり焼鈍されていない材料（Ｈ材）からなる管１がダイス２及びプラグ７により縮径される。このとき、管１の管軸直交断面形状は略真円形であり、内面に溝は形成されていない。次に、管１の外面が１対のロール３により溝付プラグ９に向けて押圧される。これにより、管１の内面の一部に溝付プラグ９の溝９ａが転写され、管１の内面の一部に溝１２が形成される。このとき、ロール３の押付量を調整することにより、溝１２の深さ及び形成領域の面積を制御することができる。この加工により、管１の断面形状はロール３により押圧された方向に扁平化する。
【００５２】
次に、ダイス４により管１にサイジング加工を施す。これにより、管１の管軸直交断面における形状は、略真円形になる。次に、１対のロール５が管１の外面を溝付プラグ１１に向けて押圧する。この結果、管１の内面の一部に溝付プラグ１１の溝１１ａが転写され、溝１３が形成される。このとき、ロール５の押付量を調整することにより、溝１３の深さ及び形成領域の面積を制御することができる。次に、管１をダイス６により縮径加工する。これにより、内面溝付管１４が形成される。
【００５３】
本実施例においては、夫々２対のロール３及びロール５によりロール加工を２回行うため、内面溝付管１４の管軸方向に延びる４領域において管軸方向又は管軸方向に螺旋状に延びる溝を形成することができる。また、この領域間に溝を有しない平坦帯を形成することができる。この平坦体を設けた場合は、本実施例の内面溝付管１４を伝熱管として使用すると、冷媒の圧力損失が低く蒸発性能が高い伝熱管を得ることができる。
【００５４】
更に、ロール加工により管１の内面に溝を形成するため、後述する転造ボールを使用する場合のように、磁気浮上式高速モータ等の高価な装置を使用する必要がなく、簡略で低コストな装置により内面溝付管を製造することができる。また、転造ボールを使用する方法と比較して、高速加工が可能となる。転造ボールを使用する方法と比較して、例えば２乃至４倍の抽伸速度で加工することが可能となり、例えば、１５０ｍ／分の加工速度で加工を行うことができる。更に、素管としてＨ材からなる管を使用することができるため、溝形成前に素管を焼鈍する必要がない。このため、製造コストを極めて低く抑えることができる。
【００５５】
なお、溝プラグは１個のみでもよく、その場合は圧延ロールも１組で良い。更に、その後方に前方の溝プラグと連結させた溝プラグ及び圧延ロールを設けても良い。この場合、後方の圧延ロールにより圧延される位置を変えることにより、前方の溝付位置と異なる部分に溝を形成することができる。また、前後の圧延ロールにより圧延される位置を同じ位置とし、前後の溝プラグの形状を変えることにより交差溝を形成することができる。このように複数の位置で溝付加工をする場合は前方の溝付加工終了後縮径ダイスを通過させて管の断面形状を円形に矯正した後、後方の位置で溝付加工を行うことが望ましい。
【００５６】
次に、本発明の他の実施形態に係る内面溝付管の製造方法について説明する。本実施形態は、転造ボールを使用したものである。図３はこの転造ボールを使用した内面溝付管の製造装置４１を示す断面図である。この内面溝付管の製造装置４１においては、縮径部６２、転造部４３及び整形部６４がこの順に一列に設けられている。そして、金属管５１を抽伸方向５２に沿って引抜くことにより、金属管５１が縮径部６２、転造部４３及び整形部６４をこの順に通過し、内面溝付管５３に加工されるようになっている。
【００５７】
縮径部６２においては、金属管５１の外面に潤滑油２１を供給する潤滑油供給装置６５が設けられており、潤滑油供給装置６５よりも抽伸方向５２下流側には、金属管５１の外面に接するように縮径ダイス６６が設けられている。縮径ダイス６６は円環状のストレートダイスであり、その開口部を金属管５１が通過するようになっている。また、縮径ダイス６６の開口部の内径は抽伸方向５２に沿って連続的に減少している。即ち、縮径ダイス６６の内面はテーパ状になっている。また、金属管５１の内部における縮径ダイス６６に相当する位置には、縮径プラグ６７が設けられ、金属管５１を介して縮径ダイス６６に係合している。縮径プラグ６７はストレートプラグであり、その外面は平滑である。縮径ダイス６６及び縮径プラグ６７は金属管５１を縮径加工するものである。
【００５８】
また、転造部４３においては、金属管５１の外面に潤滑油４２を供給する潤滑油供給装置６８が設けられており、潤滑油供給装置８から見て抽伸方向５２の下流側には、加工ヘッド３９が設けられている。加工ヘッド３９はモータ（図示せず）に連結されており、金属管５１の周囲を回転するようになっている。加工ヘッド３９には複数の転造ボール７０が、金属管５１の外面に接するように設けられており、加工ヘッド３９が回転することにより、転造ボール７０は金属管５１の外面に転接しながら遊星回転するようになっている。また、金属管５１の内部には溝付プラグ７２が設けられている。溝付プラグ７２は縮径プラグ６７にプラグ軸７３を介して回転可能に連結されており、転造ボール７０に相当する位置に配置されている。そして、溝付プラグ７２の外面には螺旋状の溝が形成されている。転造ボール７０及び溝付プラグ７２は金属管５１の内面に溝を形成するものである。
【００５９】
更に、整形部６４においては、金属管５１の外面に潤滑油２３を供給する潤滑油供給装置７４が設けられており、潤滑油供給装置７４から見て抽伸方向５２の下流側には、整形ダイス７５が設けられている。整形ダイス７５の形状は円環状であり、その開口部を金属管５１が通過するようになっている。整形ダイス７５の内面はテーパ状になっており、開口部の内径は抽伸方向５２に沿って減少するようになっている。整形ダイス７５は金属管５１に整形加工を施すものである。
【００６０】
更にまた、縮径部６２から見て抽伸方向５２の上流側には、焼鈍された金属管５１がコイル状に巻き取られているバスケットから金属管５１を順次送り出す送出部（図示せず）が設けられており、整形部６４から見て抽伸方向５２の下流側には、金属管５１を抽伸方向５２に引抜く引抜装置（図示せず）及び製造された内面溝付管５３をバスケットに巻き取る巻取装置（図示せず）が設けられている。
【００６１】
次に、上述の装置を使用して内面溝付管を製造する方法について説明する。先ず、金属管５１を内面溝付管の製造装置４１に装入し、金属管５１の内部に、縮径プラグ６７、プラグ軸７３及び溝付プラグ７２が相互に連結されてなる工具を入れ、転造用の潤滑油を注入する。その後、引抜装置（図示せず）が金属管５１を抽伸方向５２に引抜く。これにより、金属管５１が送出装置（図示せず）から繰り出され、抽伸方向５２に沿って移動を開始する。そして、金属管５１が縮径部６２、転造部６３及び整形部６４を順次通過することにより、内面溝付管５３に加工される。以下、金属管５１のある部分が移動に伴って施される処理を順に説明する。
【００６２】
なお、以下に述べる縮径部、転造部及び整形部の加工において、金属管の外面に供給される潤滑油の役割は、摩擦・磨耗の低減、焼付きの抑制、冷却等であり、潤滑油にはこれらの機能の他に、加工後の金属管（内面溝付管）を焼鈍するときに残存しにくいこと及び発煙性が低いこと等が要求される。このような役割及び要求特性に基づいて、密度、動粘度等の特性を種々に変化させた鉱油をベースとする油性のもの、及び水溶性のもの等多くの種類の潤滑油が開発されており、要求される加工率及び加工速度の程度に合わせて、適当な潤滑油が選択される。
【００６３】
先ず、縮径部６２において、潤滑油供給装置６５が金属管５１の外面に潤滑油２１を供給する。このとき、潤滑油２１には、一般に鉱油をベースとして合成高分子化合物及び油性向上剤等を添加して潤滑性及び粘性を高めた潤滑油（以下、鉱油系潤滑油という）を使用する。次に、縮径ダイス６６及び縮径プラグ６７が金属管５１を縮径すると共に、金属管５１の外面から潤滑油２１を除去する。なお、この除去された潤滑油２１は回収され再利用される。
【００６４】
次に、転造部４３において、潤滑油供給装置６８が金属管５１の外面に潤滑油４２を供給する。潤滑油４２には、潤滑油２１と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。次に、加工ヘッド３９が金属管５１の周囲を回転することにより、転造ボール７０が金属管５１の周囲を遊星回転しながら、金属管５１を溝付プラグ７２に向けて押圧する。これにより、溝付プラグ７２の外面の溝が金属管５１の内面に転写され、金属管５１の内面に螺旋状の溝が形成される。このとき、潤滑油４２は金属管５１の移動に伴って、金属管５１の外面に付着したまま転造ボール７０が当接する位置を越えて、整形部６４に持ち出される。
【００６５】
次に、整形部６４において、潤滑油供給装置７４が潤滑油２３を金属管５１の外面に供給する。このとき、潤滑油２３には潤滑油２１及び４２と同じ種類の鉱油系潤滑油を使用する。そして、金属管５１の外面において、潤滑油４２と潤滑油２３とが混じり合う。次に、整形ダイス７５が金属管５１に整形加工を施すと共に、金属管５１の外面から潤滑油２３及び４２の混合油を除去する。これにより、内面溝付管５３が製造される。なお、この除去された潤滑油２３及び４２の混合油は回収され再利用される。
【００６６】
このように、焼鈍した軟質な平滑管を素材に用い、フローティングプラグとフローティングプラグと連結軸を介して連結軸軸周りに回転自在に連結された溝付プラグを管内に配置し、管の周方向に回転する転造ボールまたは転造ロールで溝付プラグの位置に相当する管の外側を押圧して内面溝付管を製造することができる。この場合、フローティングプラグは縮径ダイスに係合させて溝プラグを所定位置に保つ構成とする。また、素管は縮径ダイスを通過する際に縮径され、更に圧延ロールの後方の成型ダイスにより縮径され、且つその断面形状が円になるように整形される。このような転造方式により内面溝付管を加工する場合、軟質平滑管の０．２％耐力は５０〜１５０Ｎ／ｍｍ２であることが望ましい。
【００６７】
【実施例】
以下、本発明の実施例の平滑管又は内面溝付管について、その特性を、本発明範囲から外れる比較例と比較した結果について説明する。
【００６８】
なお、平均結晶粒径は、銅合金管の軸方向に平行の断面について、ＪＩＳＨ０５０１に定められた切断法により、肉厚方向の平均結晶粒径を測定し、これを管軸方向に任意の１０箇所で測定してそれらの平均を平均結晶粒径とした。０．２％耐力は、ＪＩＳＺ２２４１に準拠して求めた。疲れ強さは、ＪＩＳＺ２２７３に準拠した疲れ試験方法を使用して求めた。
【００６９】
第１の実施例（平滑管）
供試材を、以下の工程により作成した。
▲１▼電気銅を原料とし、溶湯中に所定のＳｎを添加し、更に必要に応じてＺｎを添加した後、Ｃｕ−Ｐ母合金を添加することにより、所定組成の溶湯を作製した。
▲２▼鋳造温度１２００℃で、直径３００×長さ３０００ｍｍの鋳塊を半連続鋳造した。
▲３▼鋳塊より長さ４７５ｍｍのビレットを切り出した。
▲４▼９００℃に保持されたビレットヒーターの中でビレットを加熱して、９００℃に到達した後、１．５時間保持し、均質化処理した。
▲５▼その後、冷却したビレットをインダクションヒーターで加熱し、８３０℃に到達した後、３分間保持し、その後熱間押出しにより、外径９４ｍｍ、肉厚１０ｍｍの押出し素管を作製した。押出後は押出素管を水冷し、７５０℃以上の温度から１００℃まで、冷却速度が２．０℃／秒となるように冷却した。
▲６▼押出素管を圧延し、外径が３８ｍｍ、肉厚が２．１ｍｍの圧延素管を作製した。
▲７▼圧延素管を抽伸し、加工率４０％以下で、外径９．５２ｍｍ、肉厚０．３ｍｍまで抽伸した。
▲８▼焼鈍炉にて抽伸素管を焼鈍し、供試材とした。
▲９▼この供試材について、ろう付け加熱を想定し、供試材を８５０℃の塩浴炉に３０秒間保持した。
【００７０】
よって、本第１実施例において、熱間押出し加工に供するビレットの加熱温度は８３０℃であり、７５０℃以上の温度から水冷したときの１００℃までの冷却速度が２．０℃／秒であり、押出素管の圧延加工率は９１％、圧延素管の抽伸加工率は４０％であった。
【００７１】
試験項目は以下のとおりである。
▲１▼成分：供試材より所定量の試料を採取し、組成を分析した。
▲２▼平均結晶粒径：前述の方法により測定した。
▲３▼曲げ試験：供試材より長さ１０００ｍｍの管を１０本採取し、ピッチ２５ｍｍでヘアピン曲げ加工を行い、曲げ部の割れの有無を確認した。
▲４▼０．２％耐力：前述の方法により測定した。
▲５▼疲労試験：前述の方法により試験した。繰り返し数１０７回で割れが発生しない限界の曲げ応力と、９２ＭＰａの応力付加時の割れの有無を確認した。
▲６▼ろう付け試験：  長さ３００ｍｍの供試材の管を軸方向に半割にし、内面側に直径１．６ｍｍ、長さ１０ｍｍのりん銅ろう（ＢＣｕＰ−２）を載置し、窒素気流中で８５０℃に１０分間保持して、ろうの拡がり長さを測定した。なお、加熱前に測定した酸化膜の厚さはＣｕ２Ｏに換算して全て５００ｎｍ以下であった。
【００７２】
以上の試験結果を下記表１及び表２に示す。Ｎｏ．３乃至５及び１１は本発明の実施例であり、Ｎｏ．１，２、６乃至１０、１２乃至１４は比較例である。また、表１は、ろう付けを想定した加熱を行う前の特性であり、表２は、ろう付けを想定した８５０℃で３０秒の加熱を行った後の特性である。表中の下線が引いてある項目は、本発明の範囲外の数値であり、比較例であることを示す。
【００７３】
【表１】
2004292917.tif 000003
【００７４】
【表２】
2004292917.tif 000004
【００７５】
実施例Ｎｏ．３乃至５及び１１は、いずれも優れた曲げ加工性及びろうの広がり性を有し、且つ８５０℃に３０秒間加熱した後も結晶粒の粗大化が少なく、耐力の低下が小さいため、疲れ強さが優れている。
【００７６】
比較例Ｎｏ．１は、従来のりん脱酸銅管であるが、８５０℃に３０秒間の加熱により、疲れ強さが大きく低下した。
【００７７】
比較例Ｎｏ．２は、Ｓｎの含有量が０．１％より少ないため、８５０℃で３０秒の加熱により、疲れ強さが大きく低下した。
【００７８】
比較例Ｎｏ．６は、Ｓｎの含有量が１．０％より多いため、ろうの広がり性が低下した。
【００７９】
比較例Ｎｏ．７は、Ｐの含有量が０．００５％より少ないため、ろうの広がり性が低下した。
【００８０】
比較例Ｎｏ．８は、Ｐの含有量が０．１％より多いため、熱間押出時に微細な割れが発生し、供試材の製作を中止した（組成は押出素管で調査した）。
【００８１】
比較例Ｎｏ．９は、酸素の含有量が０．００５％より多いため、ろうの広がり性が低下した。
【００８２】
比較例Ｎｏ．１０は、水素の含有量が０．０００２％より多いため、熱間押出時に微細な割れが発生し、供試材の製作を中止した（組成は押出素管で調査した）。
【００８３】
比較例Ｎｏ．１２は、亜鉛の含有量が１．０％より多いため、ろうの広がり性が少し低下し、別に行った耐応力腐食割れ試験の結果、応力腐食割れに至る時間が実施例Ｎｏ．１と比較して５０％に低下した。
【００８４】
比較例Ｎｏ．１３及び１４は、共に平均結晶粒径が３０μｍより大きく，且つ混粒組織となったため曲げ試験で割れが発生した。これらについては疲労試験を行わなかった。
【００８５】
第２の実施例（内面溝付管）
表１の比較例Ｎｏ．１、実施例Ｎｏ．３、４及び１１の組成を有する圧延素管を使用し、以下に示す方法で内面溝付管を製造した。なお、▲１▼乃至▲６▼の工程は平滑管の場合と同様である。従って、平滑管の製造条件は第１実施例と同様である。
▲７▼圧延粗管を抽伸し、加工率４０％以下で、外径が１２．７ｍｍ、肉厚０．３４ｍｍの溝付転造用の素管を製作した。
▲８▼溝付転造用素管をインダクションヒーターにより中間焼鈍した。
▲９▼焼鈍した溝付転造用素管に転造ボールによる溝付転造加工を行い、外径が９．５２ｍｍ、底肉厚が０．２６ｍｍの内面溝付管を製作した。この内面溝は、内部フィン高さが０．２ｍｍ、リード角が１８°、内部フィン数：５５である。製作した内面溝付管を焼鈍、供試材とした。試験項目は、平滑管の場合と同様である、但し、ろう付け試験は行わなかった。
【００８６】
試験結果を下記表３及び表４に示す。なお、表３及び表４において、比較例Ｎｏ．１５は、表１及び表２の比較例Ｎｏ．１の組成であり、表３、４の実施例Ｎｏ．１６、１７、１８は夫々表１、２の実施例Ｎｏ．３、４、１１の組成である。また、表３は、ろう付けを想定した加熱を行う前の特性であり、表４は、ろう付けを想定した８５０℃で３０秒間の加熱を行った後の特性である。表中の下線が引いてある数値は、本発明の範囲外の数値であることを示す。
【００８７】
【表３】
2004292917.tif 000005
【００８８】
【表４】
2004292917.tif 000006
【００８９】
実施例Ｎｏ．１６乃至１８は本発明の銅合金管であり、いずれも優れた曲げ加工性及びろうの広がり性を有し、且つ８５０℃で３０秒加熱後も結晶粒の粗大化が少なく、耐力の低下が小さいため、疲れ強さが優れたものである。
【００９０】
これに対し、比較例Ｎｏ．１５は、従来のりん脱酸銅管であるため、８５０℃で３０秒の加熱により疲れ強さが大きく低下している。
【００９１】
第３の実施例（圧延溝付管）
表１の比較例Ｎｏ．１、実施例Ｎｏ．３、４及び１１の組成を有する圧延素管を使用し、以下に示す方法で圧延溝付管を製造した。なお、▲１▼乃至▲６▼の工程は平滑管の場合と同様である。従って、平滑管の製造条件は、第１実施例と同様である。
▲７▼圧延素管を加工率４０％以下で、外径１１ｍｍ、肉厚０．３２ｍｍに抽伸した抽伸素管に圧延溝付加工を行ない、外径は９．５２ｍｍ、底肉厚は０．３０ｍｍ、溝は４個の領域に成形され、各領域で最も深い溝深さは０．１０ｍｍ、各領域の溝のリードは右ネジで、リード角は３度、各領域の溝の山頂角は９０度の圧延溝付管を製作した。
▲８▼製作した圧延溝付管を焼鈍、供試材とした。
【００９２】
試験結果を下記表５及び表６に示す。なお、表５及び表６において、比較例Ｎｏ．１５は表１、２の比較例Ｎｏ．１の組成であり、表５、６の実施例Ｎｏ．１６、１７、１８は夫々表１、２の実施例Ｎｏ．３、４、１１の組成である。また、表５は、ろう付けを想定した加熱を行なう前の特性であり、表６は、ろう付けを想定した８５０℃で３０秒間の加熱を行なった後の特性である。表中の下線が引いてある数値は、本発明の範囲外の数値であることを示す。
【００９３】
【表５】
2004292917.tif 000007
【００９４】
【表６】
2004292917.tif 000008
【００９５】
実施例Ｎｏ．２０乃至２２は本発明の範囲に入る銅合金管であり、いずれも優れた曲げ加工性及びろうの広がり性を有し、且つ８５０℃で３０秒加熱後も結晶粒の粗大化が少なく、耐力の低下が小さいため、疲れ強さが優れたものである。
【００９６】
これに対し、比較例Ｎｏ．１５は、従来のりん脱酸銅管であるため、８５０℃で３０秒の加熱により疲れ強さが大きく低下している。
【００９７】
第４の実施例（製造条件）
以下、本発明の実施例の平滑管又は内面溝付管の製造方法において、その製造条件が本発明から外れる比較例と比較した結果について説明する。供試材を、以下の工程により作製し、下記表７に示す各工程における品質及び不具合点を調査した。
▲１▼電気銅を原料とし、溶湯中にＳｎを所定量添加した後、Ｃｕ−Ｐ母合金を添加することにより、Ｃｕ−０．６％Ｓｎ−０．０２５％Ｐなる組成の溶湯を作製した。
▲２▼鋳造温度１２００℃で、直径３００×長さ３０００ｍｍの鋳塊を半連続鋳造した。
▲３▼鋳塊より長さ４７５ｍｍのビレットを切り出した。
▲４▼表７記載の各押出し前の加熱温度になるまで、ビレットヒーターとインダクションヒーターを使用してビレットを加熱した。その後、熱間押出加工により、外径が９４ｍｍ、肉厚が１０ｍｍの押出素管を作製した。押出加工後は、押出素管を水冷し、７５０℃以上の温度から、１００℃まで冷却するのに、表７に記載の各冷却速度で冷却した。
▲５▼押出素管を、表７に記載の各圧延加工率で圧延加工し、圧延素管を作製した。
▲６▼この圧延素管を、表７に記載の抽伸加工率で抽伸加工し、外径９．５２ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの抽伸素管を作製した。
▲７▼焼鈍炉にて抽伸素管を０．２％耐力値が１１０±５Ｎ／ｍｍ２となるように焼鈍し、供試材とした。
▲８▼この供試材を使用して、前述と同様の曲げ試験を行ない、熱間圧延曲げ時の割れの有無を調べた。
【００９８】
試験項目は以下のとおりである。
▲１▼巻き込みの有無：
押出し素管を目視により検査し、巻き込み欠陥の有無を調べた。発生する場合は、素管の後端部分に多く発生する傾向があり、次工程に流す際、目視で確認できる範囲を切断除去した。
▲２▼押出し素管の結晶粒径：
前述の方法により測定した。
▲３▼圧延、抽伸破断の有無：
設定した工程で破断無く圧延、抽伸できるかを確認した。口付け部の破断も破断とした。
▲４▼曲げ試験：
前述の方法により確認した。
【００９９】
以上の試験結果を下記表７に示す。試験Ｎｏ．２３は本発明の実施例であり、試験Ｎｏ．２４〜２９は比較例である。表中の下線が引いてある項目は、本発明の範囲外の数値であることを示す。
【０１００】
【表７】
2004292917.tif 000009
【０１０１】
実施例２３は本発明方法の範囲に入る条件で製造した銅合金管についてのものであり、酸化物等の巻き込みが無く、押出素管の結晶粒も微細で、圧延・抽伸時の破断がなく、熱間圧延曲げ試験でも割れを生じなかった。
【０１０２】
これに対し、比較例２４は押出し前の加熱温度が９８０℃と高く、押出し前のビレット表面の酸化膜が厚くなったと予測され、酸化物の巻き込みが生じた。巻き込み部位は切断除去して次工程に流したが、目視で見えない巻き込み等の影響からか、抽伸時にも抽伸破断を起こしてしまった。切断除去した部分も多く、歩留低下によるコスト上昇につながってしまう。比較例２５は押出温度が高く、更に冷却速度も１．０℃／秒と遅いため、酸化物の巻き込みが生じた上、押出素管の結晶粒も０．７ｍｍと粗大なものになった。前述と同様、抽伸破断を起こし、更には最終製品の結晶粒も粗大なものとなり、熱間圧延曲げ試験で割れを生じた。比較例２６は押出温度が低く、鋳塊の変形抵抗と押出し機のプレス能力を算出したときに、押出し不可能となり、押し詰まりを懸念して、試験を断念した。比較例２７は冷却速度が１．０℃／秒と遅いため、前述と同様、押出し素管の結晶粒が粗大なものとなり、熱間圧延曲げ試験で割れを生じた。比較例２８は圧延時の加工率が９５％と高く、圧延時の口付け部で破断した。よって、圧延不可能となり、試験を終了した。比較例２９は抽伸時の加工率が４３％と高く、抽伸時に数回破断した。
【０１０３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、銅合金管のＳｎの含有量を０．１乃至１．０質量％、Ｐの含有量を０．００５乃至０．１質量％、酸素の含有量を０．００５質量％以下及び水素の含有量を０．０００２％以下とし、熱間押出開始温度を７８０乃至９００℃にし、７５０℃以上の温度から水冷し、１００℃までの平均冷却速度が１．５℃／秒以上となるように冷却し、圧延加工率を９２％以下、抽伸加工率を４０％以下としたので、ろう付け性、ろう付け加熱前及びろう付け加熱後の耐力及び疲労強度が優れた銅合金管を、酸化物等の巻き込み、割れ又は破断の発生が生じることなく、また結晶粒の粗大化が生じることなく、製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の内面溝付管を圧延ロールにより製造する装置を示す図である。
【図２】同じくその圧延ロールを示す図である。
【図３】本発明の実施形態の内面溝付管を転造ボールにより製造する装置を示す図である。
【符号の説明】
１；管
２、４、６；ダイス
３、５；ロール
３ａ；外周面
３ｂ；凹部
３ｃ；最外周面
７；プラグ
８、１０；プラグ軸
９、１１；溝付プラグ
９ａ、１１ａ；溝
１２、１３；溝
１４；内面溝付管
４１；製造装置
６２；縮径部
４３；転造部
６４；整形部
６５、６８、７４；潤滑油供給装置
６６；縮径ダイス
６７；縮径プラグ
７０；転造ボール
７２；溝付プラグ
７３；プラグ軸
７５；整形ダイス
【図１】
2004292917.tif 000010
【図２】
2004292917.tif 000011
【図３】
2004292917.tif 000012