特許 5765115 Ｃｒ含有銅合金線材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5765115

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】Ｃｒ含有銅合金線材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C22C 1/02 20060101AFI20150730BHJP

   C22C 9/00 20060101ALI20150730BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20150730BHJP

   C22F 1/08 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/00 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/047 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/041 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/045 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/04 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/10 20060101ALI20150730BHJP

   B22D 11/117 20060101ALI20150730BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20150730BHJP

【ＦＩ】

   C22C1/02 503B

   C22C9/00

   H01B13/00 501D

   C22F1/08 C

   B22D11/00 F

   B22D11/047

   B22D11/041 B

   B22D11/045

   B22D11/04 114

   B22D11/10 360Z

   B22D11/117

   !C22F1/00 625

   !C22F1/00 611

   !C22F1/00 630A

   !C22F1/00 661A

   !C22F1/00 681

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 694A

   !C22F1/00 692A

   !C22F1/00 602

   !C22F1/00 604

   !C22F1/00 694B

   !C22F1/00 685Z

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-163088(P2011-163088)

(22)【出願日】2011年7月26日

(65)【公開番号】特開2013-23765(P2013-23765A)

(43)【公開日】2013年2月4日

【審査請求日】2014年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006264

【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100129403

【弁理士】

【氏名又は名称】増井 裕士

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(72)【発明者】

【氏名】矢野 翔一郎

(72)【発明者】

【氏名】園畠 喬

(72)【発明者】

【氏名】北原 伸寛

(72)【発明者】

【氏名】高木 賢一

(72)【発明者】

【氏名】矢島 健児

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 志信

【審査官】 蛭田 敦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１５７６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２６４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２５７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２３４３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２３７４２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ １／０２

Ｃ２２Ｃ ９／００ 〜 ９／１０

Ｃ２２Ｆ １／００ 〜 １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材の製造方法であって、
前記銅合金は、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金、または、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｍｇ合金からなり、
銅原料を溶解してＣｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金溶湯を生成する銅合金溶湯生成工程と、この銅合金溶湯を鋳型に導入して鋳造素線を連続的に製出する鋳造工程と、前記鋳造素線に対して伸線加工及び圧延加工のいずれか一方又は両方を実施する加工工程と、を有し、
前記鋳造工程では、３０秒以内に１１００℃以上から４００℃以下にまで冷却してＣｒを母相中に固溶させることにより、前記鋳造素線の導電率を６０％ＩＡＣＳ以下とすることを特徴とするＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項2】

前記鋳造工程では、前記鋳造素線の延在方向に直交する断面内における導電率の最大値と最小値との差を５％ＩＡＣＳ以下とすることを特徴とする請求項１に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項3】

前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉を有し、前記鋳型は、前記鋳造炉に断熱部材を介して接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項4】

前記断熱部材を通過する前記銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされ、前記鋳型から製出される前記鋳造素線の温度が４００℃以下とされていることを特徴とする請求項３に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項5】

前記鋳造素線は、断面円形とされており、その直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項6】

前記Ｃｒ含有銅合金線材は、Ｚｒを０．０１質量％以上０．３質量％以下の範囲で含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項7】

前記銅合金溶湯に対して不活性ガスによるバブリングを実施することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項8】

前記鋳型は、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉の底部に接続されており、
前記鋳造素線は、前記鋳型から鉛直方向下方に向けて引き抜かれることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【請求項9】

前記鋳型は、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉の側壁部に接続されており、
前記鋳造素線は前記鋳型から水平方向に向けて引き抜かれることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のＣｒ含有銅合金線材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば、トロリー線、溶接用チップ、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等に使用される銅合金線材であって、Ｃｒを含有する銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、上述したトロリー線、溶接用チップ、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等を製造するための素材として、強度が高く、かつ、電気伝導性が良好な銅合金からなる銅合金線材が提供されている。
ここで、強度が高く、かつ、電気伝導性が良好な銅合金として、Ｃｒを含有するＣｒ含有銅合金が挙げられる。Ｃｒ含有銅合金においては、適切な熱処理を行うことによって銅の母相中に析出物粒子が分散されることになり、強度の向上と電気伝導性の確保を図ることが可能となる。

【0003】

このようなＣｒ含有銅合金からなる銅合金線材は、従来、ケークやビレットと呼ばれる断面積の大きな鋳塊を製出し、熱間加工、冷間加工することによって製造されていた。また、溶体化処理、時効処理といった熱処理を実施し、析出物粒子のサイズ、分散状態を制御していた。
しかしながら、断面積の大きな鋳塊を製出した後に熱間加工や冷間加工を行って線材を製出する場合、鋳塊のサイズによって得られる線材の長さが制限されることになり、長尺の線材を得ることができなかった。また、生産効率が悪いといった問題があった。

【0004】

そこで、特許文献１には、Ｃｒ，Ｚｒ等を含有する銅合金の線材を、水平方向、鉛直方向上方または鉛直方向下方に引き抜いて、小径の線材を連続的に製出する技術思想が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１３８０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、Ｃｒ含有銅合金の鋳塊においては、銅の母相中にＣｒが偏析しており、例えば、１〜１０μｍ程度の粗大なＣｒ粒子が存在することがある。この鋳塊をそのまま加工して時効処理をした場合には、粗大なＣｒ粒子がさらに成長することになり、微細なＣｒ粒子が析出せず、強度を向上させることができない。
そこで、Ｃｒ含有銅合金の鋳塊においては、バッチ式の熱処理炉を用いて、例えば、９００℃以上で１時間以上の条件で熱処理し、Ｃｒを銅の母相中に固溶させる溶体化処理を行う必要がある。

【0007】

特に、特許文献１に記載されているように、棒状の鋳塊を連続的に製出する場合には、溶湯を保持する鋳造炉に鋳型が接続されているため、鋳造炉内の溶湯の温度が鋳型へと伝達されることから、銅の母相中に１〜１０μｍ程度の粗大なＣｒ粒子が存在しやすい。このため、製出された鋳塊に対して上述の溶体化処理を実施する必要があった。
このように、Ｃｒ含有銅合金線材を製造する際には、鋳塊に対してバッチ式熱処理炉を用いて溶体化処理を行う必要があるため、Ｃｒ含有銅合金線材を効率的に製造することができないといった問題があった。

【0008】

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、Ｃｒを含有する銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することが可能なＣｒ含有銅合金線材の製造方法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】

【0009】

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のＣｒ含有銅合金線材の製造方法は、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材の製造方法であって、前記銅合金は、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金、または、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｍｇ合金からなり、銅原料を溶解してＣｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金溶湯を生成する銅合金溶湯生成工程と、この銅合金溶湯を鋳型に導入して鋳造素線を連続的に製出する鋳造工程と、前記鋳造素線に対して伸線加工及び圧延加工のいずれか一方又は両方を実施する加工工程と、を有し、前記鋳造工程では、３０秒以内に１１００℃以上から４００℃以下にまで冷却してＣｒを母相中に固溶させることにより、前記鋳造素線の導電率を６０％ＩＡＣＳ以下とすることを特徴としている。

【0010】

このような構成とされた本発明のＣｒ含有銅合金線材の製造方法においては、鋳造素線の導電率が６０％ＩＡＣＳ以下とされているので、鋳造素線の段階で十分にＣｒが銅の母相中に固溶していることになり、十分、急冷できていることとなる。よって、バッチ式熱処理炉を用いた溶体化処理を省略することが可能となり、Ｃｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することができる。
また、前記鋳造素線に対して伸線加工及び圧延加工のいずれか一方又は両方を実施する加工工程を備えているので、Ｃｒ含有銅合金線材において、鋳造組織が残存せず、結晶粒の微細化及びＣｒ濃度の均一化を図ることができる。
さらに、前記Ｃｒ含有銅合金線材は、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含んでいる。Ｃｒは、適切な熱処理を行うことによって銅の母相中に析出物粒子を生成させ、強度の向上と電気伝導性の確保を図ることが可能となる。そのため、析出物粒子を均一に分散させることが銅合金線の特性を向上させるうえで重要となる。銅合金線の導電率の観点からＣｒを０．２５質量％以上１．０質量％以下の範囲で含んでいることがより好ましい。

【0011】

ここで、前記鋳造工程では、前記鋳造素線の延在方向に直交する断面内における導電率の最大値と最小値との差を５％ＩＡＣＳ以下とすることが好ましい。
この場合、鋳造素線内部でのＣｒの偏析が抑えられていることになる。よって、バッチ式熱処理炉を用いた溶体化処理を省略することが可能となり、Ｃｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することができる。

【0012】

また、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉を有し、前記鋳型は、前記鋳造炉に断熱部材を介して接続されていることが好ましい。
この場合、鋳型と鋳造炉との間に断熱部材が配設されているので、鋳造炉の熱が鋳型へと伝達することが抑制され、鋳型温度の上昇が抑えられる。よって、鋳型内で銅合金溶湯を急冷することができ、Ｃｒの溶体化を促進することが可能となる。また、鋳型の温度を低く抑えても、鋳造炉内の鋳型近傍の銅合金溶湯の温度が高く維持されることになり、鋳造を安定して行うことができる。

【0013】

また、前述のように、鋳型が前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉に断熱部材を介して接続されている場合には、前記断熱部材を通過する前記銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされ、前記鋳型から製出される前記鋳造素線の温度が４００℃以下とされていることが好ましい。
この場合、鋳型の入側温度が１１００℃となり、鋳型の出側温度が４００℃となる。よって、鋳型内で１１００℃から４００℃まで急冷されることになり、Ｃｒを銅の母相中に固溶させることが可能となる。

【0014】

前記鋳造素線は、断面円形とされており、その直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされていることが好ましい。
この場合、鋳造素線の直径が５０ｍｍ以下とされているので、鋳造素線の内部まで急冷することができ、Ｃｒを銅の母相中に固溶させることが可能となる。また、鋳造素線の直径が５ｍｍ以上とされているので、鋳造を安定して実施することができる。

【0015】

前記Ｃｒ含有銅合金線材は、Ｚｒを０．０１質量％以上０．３質量％以下の範囲で含むことが好ましい。
この場合、Ｚｒを含有することによって、さらなる高強度化を図ることができる。なお、ＺｒはＣｒに比べて、銅に固溶した際の導電率への影響が少ないことから、鋳造素線の導電率を６０％ＩＡＣＳ以下とすることで、鋳造素線の段階で十分にＣｒ及びＺｒが銅の母相中に固溶していることになる。

【0016】

さらに、前記銅合金溶湯に対して不活性ガスによるバブリングを実施することが好ましい。
この場合、銅合金溶湯内におけるＣｒ等の元素の偏在を抑制することができ、鋳造素線における偏析の発生を抑制することができる。

【0017】

また、前記鋳型は、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉の底部に接続されており、前記鋳造素線は、前記鋳型から鉛直方向下方に向けて引き抜かれる構成としてもよい。
この場合、鋳型が鋳造炉の底部に接続されているので、鋳造炉内の銅合金溶湯の水頭圧が鋳型へと作用することになり、鋳型内に向けて銅合金溶湯を確実に供給することができ、鋳造を安定して行うことができる。また、ミクロ空孔の発生を抑制でき、高品質な鋳造素線を製出することができる。

【0018】

あるいは、前記鋳型は、前記銅合金溶湯を保持する鋳造炉の側壁部に接続されており、前記鋳造素線は前記鋳型から水平方向に向けて引き抜かれる構成としてもよい。
この場合、鋳造設備を簡素化することができ、Ｃｒ含有銅合金線材を製造する際の初期コストを低減することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、Ｃｒを含有する銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することが可能なＣｒ含有銅合金線材の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に用いられる連続鋳造装置の概略説明図である。

【図2】図１に示す連続鋳造装置に備えられた鋳造炉の説明図である。

【図3】鋳造炉と鋳型との接続部分の拡大説明図である。

【図4】本発明の一実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法のフロー図である。

【図5】鋳造素線の断面説明図である。

【図6】本発明の他の実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法のフロー図である。

【図7】本発明の他の実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に用いられる連続鋳造装置を示す図である。

【図8】本発明の他の実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に用いられる連続鋳造装置を示す図である。

【図9】従来例の組織写真である。

【図10】本発明例の組織写真である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明の実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法について、添付した図を参照して説明する。
本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材は、例えば、トロリー線、溶接用チップ、ロボット用ワイヤ及び航空機用ワイヤ等の素材として用いられるものである。本実施形態に係るＣｒ含有銅合金線材は、例えば断面積が１１０mm^２とされたトロリー線の素材として使用されるものである。

【0022】

本実施形態に係るＣｒ含有銅合金線材は、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下、Ｚｒを０．０１質量％以上０．１５質量％以下、Ｓｉを０．０１質量％以上０．０５質量％以下、残部がＣｕと不可避不純物とされたＣｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ合金からなるものとされている。
Ｃｒ含有銅合金線材の線径（直径）は、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とされており、本実施形態では１２ｍｍとされている。

【0023】

次に、本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法に用いられる連続鋳造装置１０について説明する。図１は、Ｃｒ含有銅合金線材の素材となる鋳造素線Ｗを製出する連続鋳造装置１０を示している。
この連続鋳造装置１０は、溶解炉１１と、保持炉１３と、移送樋１５と、鋳造炉２０と、鋳型３０と、鋳型３０から製出される鋳造素線Ｗを引き抜くピンチロール１７と、を備えている。

【0024】

溶解炉１１は、銅原料を加熱溶解して銅溶湯を生成するものであり、銅原料が投入される原料投入口１１Ａと、生成した銅溶湯を排出する銅溶湯排出口１１Ｂと、を備えている。
また、この溶解炉１１の後段側に保持炉１３が配設されており、溶解炉１１と保持炉１３とは連結樋１２によって接続されている。

【0025】

保持炉１３は、溶解炉１１から供給された銅溶湯を一時的に保持して保温するものである。この保持炉１３には、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素を添加する添加手段（図示なし）が設けられている。また、この保持炉１３内は、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化を防止するために、不活性ガス雰囲気とされている。

【0026】

移送樋１５は、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素が添加されて成分調整された銅合金溶湯を、後段の鋳造炉２０へと移送するものである。本実施形態では、移送樋１５の内部が不活性雰囲気とされている。

【0027】

鋳造炉２０は、保持炉１３から移送された銅合金溶湯を貯留するものである。この鋳造炉２０は、図２に示すように、チャンバ２１と、炉本体２３と、加熱手段２４と、を備えており、チャンバ２１の内部は不活性ガス雰囲気とされている。また、加熱手段２４は、貯留した銅合金溶湯の温度を調整するために設けられており、本実施形態では輻射ヒータとされている。

【0028】

さらに、図３に示すように、炉本体２３及びチャンバ２１の底面部分には、注湯孔２６が穿設されている。
この鋳造炉２０のうち銅合金溶湯が貯留される炉本体２３内部の水平方向に沿った断面の断面積Ｓｆは、２００００ｍｍ^２≦Ｓｆ≦３４６００ｍｍ^２の範囲内に設定されている。さらに、この鋳造炉２０には、炉本体２３内部に貯留された銅合金溶湯の湯面位置を検知するためのレベルセンサ（図示なし）が配設されている。また、鋳造炉２０には、不活性ガスを噴出して鋳造炉２０内の銅合金溶湯を撹拌する不活性ガスバブリング装置（図示なし）が設けられている。

【0029】

鋳型３０は、図３に示すように、軸方向に貫通した鋳造孔３６を有した筒状をなしており、鋳造孔３６の内周面を構成する黒鉛スリーブ３１と、この黒鉛スリーブ３１の外周側に位置する冷却ジャケット３２と、を備えている。冷却ジャケット３２の内部には、冷却水を流通させるための水路３３が設けられており、黒鉛スリーブ３１を冷却する構成とされている。
この鋳型３０は、鋳造炉２０の鉛直方向下方側に接続されており、図２及び図３に示すように、鋳造炉２０の注湯孔２６と鋳型３０の鋳造孔３６が連通するように配設されている。また、この鋳型３０の鋳造孔３６の直径は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されており、本実施形態では３０ｍｍとされている。さらに、鋳型３０の引抜方向長さは、１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とされており、本実施形態では２５０ｍｍとされている。

【0030】

そして、鋳型３０の水平方向の断面積Ｓｃと、鋳造炉２０の水平方向の断面積Ｓｆとの断面積比Ｓｆ／Ｓｃは、Ｓｆ／Ｓｃ≧５に設定されており、より好ましくは、Ｓｆ／Ｓｃ≧１０に設定されている。

【0031】

そして、鋳型３０の黒鉛スリーブ３１と、鋳造炉２０の炉本体２３との間には、断熱部材４０が配設されており、本実施形態では、チャンバ２１の底面外側と炉本体２３の底面外側との間に配置されている。また、この断熱部材４０は貫通孔４６を有する筒状をなしており、貫通孔４６の内周面が、鋳型３０の鋳造孔３６及び鋳造炉２０の注湯孔２６の内周面に連なるように配置されている。
断熱部材４０は、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等のセラミックスで構成されており、その熱伝導率が、常温で４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とされ、厚さが５ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定されている。

【0032】

次に、前述した連続鋳造装置１０を用いた本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法について説明する。
このＣｒ含有銅合金線材の製造方法は、図４に示すように、銅原料を溶解して得られた銅溶湯にＣｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素を添加して、所定の組成の銅合金溶湯を生成する銅溶湯生成工程Ｓ０１と、保持炉１３から鋳造炉２０への銅合金溶湯を移送する溶湯移送工程Ｓ０２と、銅合金溶湯を鋳造炉２０内に保持する溶湯保持工程Ｓ０３と、この鋳造炉２０に接続された鋳型３０によって鋳造素線Ｗを連続的に製出する鋳造工程Ｓ０４と、得られた鋳造素線Ｗに対して冷間加工を行う冷間加工工程Ｓ０５と、を有している。

【0033】

（銅合金溶湯生成工程Ｓ０１）
まず、銅原料として、純度が９９．９９質量％以上９９．９９９質量％未満の純銅（４ＮＣｕ）のカソードを準備する。この４ＮＣｕカソードを、原料投入口１１Ａから溶解炉１１内に投入し、溶解炉１１で加熱溶解して銅溶湯を製出する。そして、得られた銅溶湯は、銅溶湯排出口１１Ｂから連結樋１２を介して保持炉１３へと供給される。
保持炉１３では、供給された銅溶湯を一時保持するとともに、ヒータや誘導加熱コイル等の加熱手段（図示なし）によって、銅溶湯の温度を例えば１１００〜１４００℃に制御する。そして、保持炉１３内の銅溶湯中に、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素を添加し、銅溶湯の成分を調整し、銅合金溶湯を生成する。このとき、保持炉１３内は不活性ガス雰囲気とされており、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化が抑制されている。

【0034】

（溶湯移送工程Ｓ０２）
保持炉１３において生成された銅合金溶湯は、移送樋１５を介して鋳造炉２０へと供給される。この移送樋１５の内部は、前述のように、不活性ガス雰囲気とされており、銅合金溶湯及びＣｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化が防止されている。

【0035】

（溶湯保持工程Ｓ０３）
鋳造炉２０では、銅合金溶湯を保持し、加熱手段２４（輻射ヒータ）によって、銅合金溶湯の温度を例えば１１００〜１４００℃に制御する。なお、この鋳造炉２０の炉本体２３内に貯留された銅合金溶湯の湯面位置はレベルセンサによって検知されており、湯面位置が一定となるように、保持炉１３からの銅合金溶湯の移送量が調整される。
また、本実施形態においては、鋳造炉２０に設けられた不活性ガスバブリング装置により、銅合金溶湯が撹拌されている。

【0036】

（鋳造工程Ｓ０４）
そして、鋳造炉２０内に貯留された銅合金溶湯は、注湯孔２６を介して鋳型３０の鋳造孔３６内へと供給される。鋳型３０内に供給された銅合金溶湯は、冷却ジャケット３２にて冷却された黒鉛スリーブ３１部分で凝固し、鋳造孔３６の下端側から鋳造素線Ｗが製出されることになる。なお、鋳造素線Ｗの引抜速度は、ピンチロール１７によって制御されており、本実施形態では、間欠的に鋳造素線Ｗを引き抜くように構成されている。

【0037】

ここで、鋳造素線Ｗの導電率が６０％ＩＡＣＳ以下となるように急冷させる必要がある。好ましくは４５％ＩＡＣＳ以下となるように急冷する。また、鋳造素線Ｗの延在方向に直交する断面内における導電率の上限値と下限値との差が５％ＩＡＣＳ以下となるように均一に凝固させる。より望ましくは、導電率の上限値と下限値との差が３％ＩＡＣＳ以下とされている。
また、本実施形態では、１０ｍ毎に鋳造素線Ｗの外周面の導電率を測定しておき、長さ５０ｍの領域内における導電率の上限値と下限値との差が５％ＩＡＣＳ以下とされており、好ましくは３％ＩＡＣＳ以下とされている。
本実施形態では、鋳造工程０４における鋳造素線Ｗの引抜速度は、２００ｍｍ／ｍｉｎ以上６００ｍｍ／ｍｉｎ以下とされており、より具体的には、５００ｍｍ／ｍｉｎとされている。また、鋳造炉２０への銅合金溶湯の供給速度は、０．５ｔ／時間以上１０ｔ／時間以下とされている。

【0038】

また、この鋳造工程Ｓ０４においては、鋳造炉２０の炉本体２３内に貯留されている銅合金溶湯の水頭圧が鋳型３０内に作用するように構成されており、本実施形態では、鋳型３０の上端からの炉本体２３内の銅合金溶湯の水頭が１００ｍｍ以上となるように、炉本体２３内の銅合金溶湯の湯面高さが制御されている。

【0039】

さらに、この鋳造工程Ｓ０４では、断熱部材４０を通過する銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされている。また、鋳型３０から製出された鋳造素線Ｗの温度は４００℃以下とされている。すなわち、鋳型３０の入側部分の温度が１１００℃以上とされ、鋳型３０の出側温度が４００℃以下とされているのである。
また、本実施形態では、鋳造素線Ｗの引抜速度が５００ｍｍ／ｍｉｎとされ、鋳型３０の引抜方向長さが２５０ｍｍとされていることから、鋳型３０内を３０秒以内に通過することになる。
このようにして得られた鋳造素線Ｗは、冷却手段（図示なし）によって冷却されてコイル状に巻き取られる。

【0040】

ここで、鋳造工程Ｓ０４において得られる鋳造素線Ｗは、断面円形とされており、その直径ｄが５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされ、本実施形態では、鋳造素線Ｗの直径ｄが３０ｍｍとされている。

【0041】

なお、鋳造素線Ｗの導電率は、例えば、フェルスター社製のシグマテスタ等の導電率測定装置を用いて測定される。本実施形態では、直径８ｍｍのプローブを用いて、図５に示すように、鋳造素線Ｗの断面の５点で導電率を測定している。

【0042】

（冷間加工工程Ｓ０５）
そして、常温まで冷却された鋳造素線Ｗは、冷間ロール圧延によって冷間加工が施される。ここで、冷間加工の加工率は７０％以上９０％以下とされている。本実施形態では、冷間ロール圧延にて１０パスで直径３０ｍｍから１２ｍｍまで加工を行っており、加工率は８４％とされている。
このようにして、本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材が製出されることになる。

【0043】

このような構成とされた本実施形態であるＣｒ含有銅合金線材の製造方法によれば、鋳造工程Ｓ０４において製出される鋳造素線Ｗの導電率が６０％ＩＡＣＳ以下、具体的には４５％ＩＡＣＳ以下とされているので、鋳造素線Ｗの段階で十分にＣｒが銅の母相中に固溶していることになる。また、鋳造素線Ｗの延在方向に直交する断面内における導電率の上限値と下限値との差が５％ＩＡＣＳ以下、具体的には３％ＩＡＣＳ以下とされているので、鋳造素線ＷにおいてＣｒの偏析が抑えられていることになる。
よって、バッチ式熱処理炉を用いた溶体化処理を省略することが可能となり、Ｃｒ含有銅合金線材を、効率良く、かつ、安定して製出することができる。

【0044】

また、常温まで冷却された鋳造素線Ｗに対して冷間加工を実施する冷間加工工程Ｓ０５を備えているので、Ｃｒ含有銅合金線材において鋳造組織が残存しなくなり、結晶粒の微細化及びＣｒ濃度の均一化を図ることができる。
特に、冷間加工の加工率は７０％以上９０％以下とされており、具体的には加工率が８４％とされているので、確実に鋳造組織を破壊することができる。

【0045】

また、鋳型３０の黒鉛スリーブ３１と鋳造炉２０の炉本体２３との間に断熱部材４０が配設されているので、鋳型３０が鋳造炉２０内部の銅合金溶湯の温度（１１００℃以上）にまで加熱されることが防止される。よって、鋳型３０内で銅合金溶湯を急冷することができ、Ｃｒの溶体化を促進することが可能となる。また、鋳型３０の温度を低く抑えても、鋳造炉２０内の鋳型３０近傍の銅合金溶湯の温度を高く維持することができ、鋳造を安定して行うことができる。

【0046】

さらに、断熱部材４０によって、鋳型３０の黒鉛スリーブ３１が炉本体２３内の銅合金溶湯に接触することが防止され、黒鉛スリーブ３１とＣｒ，Ｚｒ、Ｓｉ等の元素との反応を抑制することができる。よって、黒鉛スリーブ３１と鋳造素線Ｗとの固着を防止することができ、黒鉛スリーブ３１の劣化を防止することができる。また、黒鉛スリーブ３１の酸化損耗が抑制され、鋳造を長期間安定して行うことができる。

【0047】

また、断熱部材４０を通過する銅合金溶湯の温度が１１００℃以上とされ、鋳型３０から製出される鋳造素線Ｗの温度が４００℃以下とされているので、鋳型３０内で１１００℃から４００℃まで急冷されることになり、Ｃｒを銅の母相中に固溶させることが可能となる。なお、本実施形態では、鋳造素線Ｗの引抜速度が５００ｍｍ／ｍｉｎとされ、鋳型３０の引抜方向長さが２５０ｍｍとされているので、３０秒間で１１００℃から４００℃まで冷却されることになる。

【0048】

また、鋳造素線Ｗが、断面円形とされ、その直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下とされており、本実施形態では３０ｍｍとされているので、鋳型内３０で鋳造素線Ｗの内部まで急冷することができるとともに、鋳造を安定して実施することができる。

【0049】

さらに、本実施形態では、鋳型３０が鋳造炉２０の鉛直方向下方側に配設されているので、鋳造工程Ｓ０４では鋳造炉２０の炉本体２３内に保持された銅合金溶湯の水頭圧を鋳型３０内に作用させながら鋳型３０において銅合金溶湯を冷却・凝固させることができる。よって、断熱部材４０を介在させても銅合金溶湯を鋳型３０の鋳造孔３６内に確実に供給することが可能となり、安定して鋳造を行うことができる。特に、本実施形態では、鋳造工程Ｓ０４において、鋳型３０の上端からの炉本体２３内の銅合金溶湯の水頭が１００ｍｍ以上とされていることから、鋳型３０内に向けて銅合金溶湯を確実に供給することができ、鋳造を安定して行うことができる。また、ミクロ空孔の発生を抑制でき、高品質な鋳造素線Ｗを製出することができる。

【0050】

また、冷間加工工程Ｓ０５を経たＣｒ含有銅合金線材に対して、４００〜６００℃、１時間から５時間の時効熱処理を行うことによって、最終的に析出物が均一分散したＣｒ含有銅合金線材を製出することができる。

【0051】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｓｉ合金からなるＣｒ含有銅合金線材を製造するものとして説明したが、これに限定されることはなく、Ｃｒを０．２質量％以上１．５質量％以下の範囲で含む銅合金からなるＣｒ含有銅合金線材であればよい。具体的には、Ｃｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｍｇ合金等からなるＣｒ含有銅合金線材であってもよい。

【0052】

また、本実施形態では、鋳造素線Ｗに対して冷間加工を実施するものとして説明したが、これに限定されることはなく、図６のフロー図に示すように、鋳造素線Ｗに対して熱間加工を実施するものであってもよい。図６に示すＣｒ含有銅合金線材の製造方法においては、銅合金溶湯生成工程Ｓ１１と、溶湯移送工程Ｓ１２と、溶湯保持工程Ｓ１３と、鋳造工程Ｓ１４と、熱間圧延工程Ｓ１５と、急冷工程Ｓ１６と、を備えている。熱間加工工程Ｓ１５においては、加工率が４０％以上６０％以下とされており、加工温度が６００℃以上１０５０℃以下とされている。また、急冷工程Ｓ１６では、冷却速度１４００℃／ｍｉｎで冷却を行う。この熱間加工工程Ｓ１５と急冷工程Ｓ１６によって、Ｃｒの溶体化がさらに促進されることになる。また、鋳造組織が破壊され、結晶粒の微細化及びＣｒ濃度の均一化を図ることができる。

【0053】

さらに、本実施形態においては、鋳型が鋳造炉の鉛直方向下方側に配設されており、鋳造素線Ｗを鉛直方向下方側に向けて引き抜くものとして説明したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、鋳型１３０が鋳造炉１２０の炉本体１２３の側壁部に接続されており、鋳造素線Ｗを鉛直方向下方側に向けて引き抜く構成としてもよい。

【0054】

また、溶解炉と保持炉と連結樋とを備えた連続鋳造装置を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、図８に示すように、バッチ式溶解炉１１１によって銅合金溶湯を生成し、移送樋１５を介して鋳造炉２０に銅合金溶湯を供給してもよい。この場合、バッチ式溶解炉において、成分調整を行うことができる。また、複数台のバッチ式溶解炉を鋳造炉に接続しておくことで、バッチ式溶解炉から鋳造炉へと交互に銅合金溶湯を供給することで、長尺の鋳造素線Ｗを製出することが可能となる。

【0055】

また、鋳型の鋳造孔の直径、すなわち鋳造素線Ｗの直径が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されたものとして説明したが、これに限定されることはない。
さらに、鋳造工程における鋳造素線Ｗの引抜速度や鋳造炉への銅合金溶湯の供給速度は、本実施形態に限定されることはない。
また、注湯孔及び鋳造孔がそれぞれ一つだけ形成されたものを図に示して説明したが、これに限定されることはなく、注湯孔及び鋳造孔が複数設けられていて、複数本の鋳塊を同時に製出する構成としてもよい。
さらに、鋳塊を間欠的に引き抜く構成として説明したが、これに限定されることはなく、鋳塊を連続して引き抜くように構成してもよい。

【0056】

また、溶解炉、保持炉、移送樋、鋳造炉内を不活性ガス雰囲気として説明したが、これに限定されることはなく、真空（減圧）状態として、銅溶湯やＣｒ，Ｚｒ，Ｓｉ等の元素の酸化を防止する構成としてもよい。
さらに、鋳型が黒鉛スリーブを備えるものとして説明したが、これに限定されることはなく、窒化硼素（ＢＮ）等の固体潤滑性を有する他の材料で構成されていてもよい。

【0057】

さらに、断熱部材の貫通孔の内周面が、鋳型の鋳造孔の内周面に連なるように配置したものとして説明したが、これに限定されることはなく、貫通孔の内周面が鋳造孔の内周面よりも径方向外方に後退していてもよい。
また、鋳型の構成は、本実施形態に限定されることはなく、冷却ジャケットの構造や水冷配管の配置等は適宜設計変更してもよい。

【実施例】

【0058】

本発明の効果を確認すべく実施した比較実験の結果について説明する。
本発明例として、上述した本実施形態である連続鋳造装置１０を用いて、Ｃｒを０．３質量％、Ｚｒを０．０５質量％、Ｓｉを０．０３質量％含有するＣｕ−Ｃｒ―Ｚｒ−Ｓｉ合金からなる直径３０ｍｍの鋳造素線Ｗを製出した。このとき、断熱部材４０を通過する銅合金溶湯の温度を１１００℃とし、鋳型３０から製出される鋳造素線Ｗの温度を４００℃とした。この鋳造素線Ｗの導電率を測定し、図５に示すように、断面の５箇所を測定し、その平均値、最大値と最小値との差、を評価した。なお、導電率の測定は、フェルスター社製シグマテスタ（シグマテスト２．０６９）の直径８ｍｍのプローブを用いて実施した。導電率の算術平均値は、４５％ＩＡＣＳとなり、最大値と最小値との差は２％ＩＡＣＳであった。
一方、従来例として、断熱部材を備えていない連続鋳造装置を用いて、Ｃｒを０．３質量％、Ｚｒを０．０５質量％、Ｓｉを０．０３質量％含有するＣｕ−Ｃｒ―Ｚｒ−Ｓｉ合金からなる直径３０ｍｍの鋳造素線Ｗを製出した。このとき、鋳型から製出される鋳造素線Ｗの温度を８００℃とした。この従来例の鋳造素線Ｗの導電率を本発明例と同様な条件で測定したところ、導電率の算術平均値は６３％ＩＡＣＳ、最大値と最小値との差は７％ＩＡＣＳであった。

【0059】

次に、本発明例の鋳造素線及び従来例の鋳造素線を冷間ロール圧延にて１０パス通過させて、直径６ｍｍまで加工した。その後、５００℃、３時間の時効熱処理を施して、Ｃｒ含有銅合金線材を製出した。

【0060】

（組織観察）
本発明例及び従来例の鋳造素線Ｗから製出したＣｒ含有銅合金線材に対して、それぞれ組織観察を行った。組織観察は、素線断面に湿式研磨を施し、表面エッチング後、光学顕微鏡観察に供した。組織観察の結果を図９、図１０に示す。

【0061】

時効処理後の組織観察を行った結果、従来例の鋳造素線Ｗから製出したＣｒ含有銅合金線材においては、粗大なＣｒ粒子が観察される。鋳造素線Ｗの段階で粗大なＣｒ粒子が析出しており、時効処理でこのＣｒ粒子が成長したものと考えられる。
一方、本発明例の鋳造素線Ｗから製出したＣｒ含有銅合金線材においては、粗大なＣｒ粒子は観察されておらず、微細なＣｒ粒子が均一に分散していることが確認される。

【符号の説明】

【0062】

２０ 鋳造炉
３０ 鋳型
４０ 断熱部材
Ｗ 鋳造素線
Ｓ０１、Ｓ１１ 銅合金溶湯生成工程
Ｓ０４、Ｓ１４ 鋳造工程
Ｓ０５ 冷間加工工程（加工工程）
Ｓ１５ 熱間加工工程（加工工程）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】