JP6354391B2

JP6354391B2 - Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法

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Publication number: JP6354391B2
Application number: JP2014137720A
Authority: JP
Inventors: 喬園畠; 翔一郎矢野
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-07-03
Also published as: JP2016013570A

Description

本発明は、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の棒状の鋳塊を連続的に製造するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法に関するものである。

上述のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、各種部品の素材として広く使用されている。例えば特許文献１には、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒材及び線材を用いた海水用網状構造物が開示されている。この海水用網状構造物は、例えば、魚類用の養殖網、発電設備や淡水化設備の海水取水口に設置される海水ストレーナ、船舶用エンジンの海水ストレーナ等、海水に浸漬又は接触した状態で使用される。

このような海水用網状構造物においては、海水による腐食及び浸蝕や、貝類や藻類等の海洋生物が付着することによる性能低下が問題となっていた。
ここで、上述のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒材又は線材は、Ｓｎを含有していることから耐蝕性（耐海水性）に優れており、さらにＣｕイオンが海水中に溶出することによって海洋生物の付着を抑制できるため、上述の海水用網状構造物を構成する素材として特に適している。

ところで、上述のような棒材や線材を製造する場合、通常、大型の鋳塊を熱間で押出加工又は圧延加工することにより棒材とし、この棒材に対して、抽伸加工等の塑性加工を行うことによって製造されている。しかし、押出加工又は圧延加工を行って棒材を製造する場合には、大型の鋳塊を製造する鋳造工程と、鋳塊を加熱する加熱工程と、加熱した鋳塊を押し出す押出工程又は圧延工程と、多くの工程を行う必要があり、多大な製造コスト及び製造時間を要するものであった。

そこで、金属の棒材又は線材を低コストで効率良く製造する方法として、例えば特許文献２に開示されているように、金属の溶湯が貯留された鋳造炉に鋳型を設置し、棒状の鋳塊を連続的に鋳造する連続鋳造法が提供されている。なお、上述の鋳型においては、通常、グラファイトのように自己潤滑性を有するモールドが用いられている。

ところで、棒状の鋳塊を連続的に鋳造する場合には、特許文献３、４に示すように、鋳塊を一定の速度で連続的に引き抜くことなく、引抜工程と停止工程と押戻し工程とを繰り返し行う間欠引抜サイクルを繰り返すことが一般的である。このように間欠引抜サイクルを実施した場合には、引抜時に凝固した固相（凝固シェル）を移動させ、移動後の空間に液相が流れ込む。そして、停止時にその空間で新たに固相が形成される。このように凝固シェルが断続的に形成されるために、鋳塊の表面には、間欠引抜サイクルの周期に同調したオシレーションマークと呼ばれる模様が形成される。

このオシレーションマークは、鋳型内で断続的に形成される凝固シェルの湯境に相当することになるが、製造条件によっては、オシレーションマークの部分にクラックが生じたり、深い凹凸が生じたりして、表面欠陥を伴うことがある。
ここで、特許文献３、４においては、上述のオシレーションマークにおける欠陥発生を抑制するために、間欠引抜サイクルのパターンを規定している。

特許第４８１４１８３号公報特開２０１０−２０１５０５号公報特開平０５−１６９１９７号公報特開平０８−１６８８５２号公報

ところで、特許文献１に開示されたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金においては、Ｚｎが鋳型の内壁に付着することにより、グラファイトモールドの自己潤滑性が阻害され、凝固シェルの焼き付きが発生しやすい傾向にある。ここで、特許文献２、３のように、引抜工程時間に対して停止工程時間及び押戻し工程時間を長く設定すると、凝固シェルの焼き付きが発生し、オシレーションマークの部分に深いクラックが生じるおそれがあった。

また、特許文献１に開示されたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金においては、固相と液相とが混在する温度幅が広いため、モールド内において固液共存域が幅広く存在し、凝固シェルの強度が不足する傾向にある。このため、間欠引抜サイクルを実施する際に、凝固シェルが破断しやすく、上述のオシレーションマークにおける欠陥が深くなってしまうといった問題があった。

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊を連続して鋳造した場合であっても、欠陥の深さを十分に低減でき、高品質な鋳塊を安定して製造することが可能なＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法を提供することを目的としている。

この課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、鋳塊の間欠引抜サイクルのパターンを適正化することにより、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金であっても、安定して鋳造することが可能であるとの知見を得た。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、本発明のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法は、Ｃｕの含有量が６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎの含有量が０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下とされたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊を間欠的に引き抜いて連続鋳造するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法であって、前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊は、断面円形とされ、外径が４ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲内とされており、前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の溶湯が貯留される鋳造炉と、この鋳造炉に連結された鋳型と、を有する連続鋳造機を用いて、引抜工程と押戻し工程と停止工程とからなる間欠引抜サイクルにより、前記鋳塊の引き抜きを行う構成とされ、引抜工程時間ｔ_１、押戻し工程時間ｔ_２、停止工程時間ｔ_３としたときに、
Ｒ_１＝（ｔ_２＋ｔ_３）／ｔ_１で定義される引抜時間比Ｒ_１が、Ｒ_１≧０．６とされ、
Ｒ_２＝ｔ_３／（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）で定義される停止時間比Ｒ_２が、Ｒ_２≧０．０２とされており、
さらに、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が
６０≦Ｓ≦６００−１０８×Ｒ_１
６０≦Ｓ≦６００−７９４×Ｒ_２
の範囲内とされていることを特徴としている。

この構成のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法においては、上述の引抜時間比Ｒ_１を０．６以上とし、上述の停止時間比Ｒ_２を０．０２以上としているので、鋳型内において鋳塊の引抜方向における凝固シェルの生成開始位置が安定することになり、凝固シェルの破断を抑制することができる。
また、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≦６００−１０８×Ｒ_１と、引抜時間比Ｒ_１が大きくなるにつれて間欠引抜サイクル数Ｓの上限が小さくなるように構成されているので、引抜工程時の加速度が必要以上に大きくなることがなく、凝固シェルの破断を抑制することができる。
さらに、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≦６００−７９４×Ｒ_２と、停止時間比Ｒ_２が大きくなるにつれて間欠引抜サイクル数Ｓの上限が小さくなるように構成されているので、引抜工程又は押戻し工程時の加速度が必要以上に大きくなることがなく凝固シェルの破断を抑制することができる。
また、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≧６０とされているので、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊を効率良く製造することができる。

さらに、本発明のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法においては、前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊は、断面円形とされ、外径が４ｍｍ以上４０ｍｍ以下と比較的断面積が小さくされているので、欠陥深さを浅くすることにより、製造歩留を大幅に向上することができる。また、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≧６０とされているので、比較的断面積が小さい棒状の鋳塊であっても、効率良く製造することができる。

ここで、本発明のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法においては、前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、Ｃｕ：６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ：０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下を含有するとともに、Ａｌ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＳｉ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．９ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物とされた成分組成とされていてもよい。

また、前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、さらに、Ａｓ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｓｂ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．２ｍａｓｓ％以下及びＰ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有していてもよい。
また、前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、さらに、Ｍｎ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＮｉ：０．００５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有していてもよい。

上述したＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金においては、耐蝕性（耐海水性）に優れるとともに、海洋生物の付着を抑制する抗菌性を備えていることから、海水用網状構造物を構成する素材として適したＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の棒材を、安定して製造することが可能となる。

本発明によれば、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊を連続して鋳造した場合であっても、欠陥の深さを十分に低減でき、高品質な鋳塊を安定して製造することが可能なＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法で用いられる連続鋳造装置の一例を示す説明図である。本発明の一実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法における間欠引抜サイクルのパターンを示す説明図である。本発明の実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法で用いられる他の連続鋳造装置の一例を示す説明図である。

以下に、本発明の一実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法について説明する。
本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法は、Ｃｕの含有量が６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下の範囲内とされ、Ｓｎの含有量が０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下の範囲内とされたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊１を連続的に鋳造するものである。

ここで、本実施形態では、Ｃｕ：６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ：０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下を含有するとともに、Ａｌ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＳｉ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．９ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物とされた成分組成を有するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ合金の鋳塊１としている。
また、Ａｓ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｓｂ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．２ｍａｓｓ％以下及びＰ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上をさらに含有していてもよい。
さらに、Ｍｎ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＮｉ：０．００５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上をさらに含有していてもよい。

また、本実施形態では、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の鋳塊１は、断面円形とされ、外径が４ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲内とされている。すなわち、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の鋳塊１の断面積が１２．５６ｍｍ^２以上１２５６ｍｍ^２以下の範囲内とされている。

次に、本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法に用いられる連続鋳造装置１０について図１を参照して説明する。
この連続鋳造装置１０は、鋳造炉１１と、鋳造炉１１に連結された連続鋳造用鋳型２０と、連続鋳造用鋳型２０から製出された鋳塊１を引き抜くピンチロール１７と、を備えている。

鋳造炉１１は、溶解原料を加熱溶解して所定の組成の銅溶湯を製出して保持するものであり、溶解原料及び銅溶湯が保持される坩堝１２と、この坩堝１２を加熱する加熱手段（図示なし）と、を備えている。鋳造炉１１の銅溶湯は、９５０℃から１１５０℃で保持される。
ピンチロール１７は、連続鋳造用鋳型２０から製出される鋳塊１を挟み込み、引抜方向Ｆへ引き抜くものである。本実施形態では、鋳塊１を間欠的に引き抜く構成とされている。

連続鋳造用鋳型２０は、供給された銅溶湯が注入される筒状のモールド２１と、モールド２１を冷却する冷却部２８と、を備えている。ここで、本実施形態では、図１に示すように、連続鋳造用鋳型２０は、鋳造炉１１内の銅溶湯上に耐火断熱材１５を介して配置されており、鋳塊１を上方へ引き抜く構成としている。

モールド２１は、概略筒状をなしており、一方側から他方側に向けて貫通する鋳造孔２４が設けられている。
冷却部２８は、図１に示すように、モールド２１の外周側に配設された水冷ジャケットとされており、冷却水を循環させることでモールド２１を冷却する構成とされている。

次に、上述した連続鋳造装置１０を用いた本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法について説明する。
まず、鋳造炉１１の原料投入口から坩堝１２内に溶解原料を投入する。原料としては、Ｃｕ単体、Ｚｎ単体およびＳｎ単体やＣｕ−Ｚｎ母合金およびＣｕ−Ｓｎ母合金等を用いることができる。また、ＺｎおよびＳｎを含む原料を銅原料とともに溶解してもよい。また、本合金のリサイクル材およびスクラップ材を用いてもよい。さらに、Ａｌ及びＳｉやその他の元素についても、金属単体や母合金等を原料として使用することができる。

次に、加熱手段によって坩堝１２内に装入された溶解原料を加熱して溶解し、上述した成分組成に調製された銅溶湯を製出する。
この銅溶湯は、坩堝１２内において所定の温度にまで加熱されて保持される。そして、この銅溶湯が、連続鋳造用鋳型２０へと供給される。

連続鋳造用鋳型２０内に供給された銅溶湯は、モールド２１内で冷却されて凝固して鋳塊１となる。この鋳塊１がピンチロール１７で間欠的に引き抜かれることによって、鋳塊１が連続的に製造される。
ここで、本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法においては、鋳塊１の間欠引抜サイクルのパターンに特徴を有している。

本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法においては、図２に示すように、モールド２１内で凝固した鋳塊１を引抜方向Ｆに移動させる引抜工程と、鋳塊１の移動を停止する停止工程と、鋳塊１を引抜方向Ｆとは反対側に向けて移動させる押戻し工程とからなる間欠引抜サイクルを繰り返し実施する構成とされている。

そして、引抜工程時間ｔ_１、押戻し工程時間ｔ_２、停止工程時間ｔ_３としたときに、
Ｒ_１＝（ｔ_２＋ｔ_３）／ｔ_１で定義される引抜時間比Ｒ_１が、Ｒ_１≧０．６とされ、Ｒ_２＝ｔ_３／（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）で定義される停止時間比Ｒ_２が、Ｒ_２≧０．０２とされている。

また、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が、下記の（１）式および（２）式を満足する範囲内とされている。
６０≦Ｓ≦６００−１０８×Ｒ_１・・・（１）
６０≦Ｓ≦６００−７９４×Ｒ_２・・・（２）

ここで、上述の引抜時間比Ｒ_１が０．６未満の場合には、間欠引抜サイクルにおける引抜工程時間ｔ_１の割合が大きくなりすぎて、凝固シェルの生成開始位置が不規則かつ歪になり、凝固シェルの破断が発生しやすくなる。このため、本実施形態では、引抜時間比Ｒ_１を０．６以上に設定している。
また、上述の停止時間比Ｒ_２が０．０２未満の場合には、間欠引抜サイクルにおける停止工程時間ｔ_３が短くなり、凝固シェルが十分に成長せず、凝固シェルの破断が発生しやすくなる。このため、本実施形態では、停止時間比Ｒ_２を０．０２以上に設定している。

さらに、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が、６００−１０８×Ｒ_１を超える場合、すなわち、引抜時間比Ｒ_１に対して間欠引抜サイクル数Ｓを多くした場合には、引抜工程における鋳塊１の加速度が大きくなり、凝固シェルの破断が発生しやすくなる。
また、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が、６００−７９４×Ｒ_２を超える場合、すなわち、停止時間比Ｒ_２に対して間欠引抜サイクル数Ｓを多くした場合には、停止工程時間ｔ_３が占める割合が大きくなることで、相対的に引抜工程及び押戻し工程における鋳塊１の加速度が大きくなり、凝固シェルの破断が発生しやすくなる。
さらに、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が６０未満の場合には、鋳塊１を効率的に製造することができなくなる。特に、断面円形とされ、外径が４ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲内とされた比較的断面積が小さな鋳塊１においては、生産効率が大幅に低下してしまうことになる。
このため、本実施形態では、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）を、上述の（１）式、（２）式を満足する範囲内に設定している。

次に、上述のように間欠引抜サイクルをくり返し実施した場合のモールド２１内の凝固状況について説明する。
まず、引抜工程によって鋳塊１を引抜方向Ｆに移動させることにより、鋳造炉１１内の銅溶湯がモールド２１内に流れこむ。
次に、停止工程において、モールド２１内の銅溶湯が冷却されて凝固し、凝固シェルが形成される。また、押戻し工程により、凝固シェルとモールド２１との焼き付きが防止される。
モールド２１内において凝固シェルが十分な厚さで形成された後に、再度、引抜工程によって鋳塊１を引抜方向Ｆに移動させる。
このように間欠引抜サイクルを繰り返し行うことにより、棒状の鋳塊１が連続的に製出される。

以上のような構成とされた本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法によれば、上述の引抜時間比Ｒ_１を０．６以上とし、上述の停止時間比Ｒ_２を０．０２以上としているので、モールド２１内における凝固シェルの生成開始位置が安定することになり、凝固シェルの破断を抑制することができる。
また、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≦６００−１０８×Ｒ_１と、引抜時間比Ｒ_１が大きくなるにつれて間欠引抜サイクル数Ｓの上限が小さくなるように構成されているので、引抜工程時の加速度が必要以上に大きくなることがなく、凝固シェルの破断を抑制することができる。

さらに、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≦６００−７９４×Ｒ_２と、停止時間比Ｒ_２が大きくなるにつれて間欠引抜サイクル数Ｓの上限が小さくなるように構成されているので、引抜工程又は押戻し工程時の加速度が必要以上に大きくなることがなく、凝固シェルの破断を抑制することができる。
また、間欠引抜サイクル数Ｓが、Ｓ≧６０とされているので、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊１を効率良く製造することができる。

さらに、本実施形態では、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金がＣｕ：６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ：０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下を含有するとともに、Ａｌ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＳｉ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．９ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物とされた成分組成を有しており、さらにＡｓ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｓｂ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．２ｍａｓｓ％以下及びＰ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上、またＭｎ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＮｉ：０．００５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上をさらに含有しているので、製出される鋳塊１は、耐蝕性（耐海水性）に優れるとともに、海洋生物の付着を防止する抗菌性を備えることになり、海水用網状構造物を構成する棒材、線材として特に適したＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の棒材を、安定して製造することが可能となる。

また、本実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法によって製造されたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊１は、オシレーションマークにおける欠陥深さが浅く、表面品質に優れているので、下工程における表面研削量を低減することができ、製造歩留の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態であるＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法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、断面円形の棒状鋳塊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、断面多角形の棒状鋳塊であってもよいし、内周孔を有する管状鋳塊であってもよい。

また、上述の実施形態では、鋳塊を上方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、例えば図３に示す連続鋳造装置１１０のように、連続鋳造用鋳型１２０を鋳造炉１１１の坩堝１１２の側面に配置して鋳塊１をピンチロール１１７によって水平方向に引き抜く構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、Ｃｕ：６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ：０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下を含有するとともに、Ａｌ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＳｉ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．９ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物とされた成分組成を有するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ合金を対象と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、他の組成のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ合金を対象としてもよい。この場合であっても、本発明のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法を適用することにより、安定して鋳造を実施することが可能となる。

また、上述の本実施形態では、冷却ジャケットを備えた鋳型を使用するものとして説明したが、鋳型の構造に限定はなく、例えばモールド内に二重管からなる水冷プローブを挿入した鋳型であってもよい。
さらに、本実施形態では、モールド２１の材質をグラファイトとしたが、グラファイトと同様に自己潤滑性を有する窒化ホウ素としてもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
まず、Ｃｕ：６６．５ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．６５ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．５５ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．０４５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物とされた成分組成となるように、溶解原料を調製した。
調製された溶解原料を、図１に示す鋳造炉１１の坩堝内１２に５００ｋｇ装入して、加熱手段で加熱することにより溶解した。

鋳型として、表１に示すように、外径８ｍｍの断面円形の鋳塊を製造するものと、外径１２ｍｍの断面円形の鋳塊を製造するものを準備した。
そして、表１に示す間欠引抜サイクルによって、鋳塊の引き抜きを行って１５０ｋｇの鋳造を行った。

得られた鋳塊を引抜方向に平行な面で切断して断面観察を行い、オシレーションマークにおける欠陥深さを測定した。そして、欠陥深さが１５０μｍ未満のものを◎、１５０μｍ以上３００μｍ未満のものを○、３００μｍ以上のものを×と評価した。また、鋳造時に鋳塊が破断したものを××として評価した。評価結果を表１に示す。

引抜時間比Ｒ_１が本発明の範囲外とされた比較例１２、及び停止時間比Ｒ_２が本発明の範囲外とされた比較例１３は、鋳造中に鋳塊が破断してしまった。
また、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が、上述の式（１）、式（２）の範囲外とされた比較例１、２では、欠陥深さが３００μｍ以上と深くなっていた。また、比較例１１では、鋳造中に鋳塊が破断してしまった。
また、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が、式（１）の範囲内であるが式（２）の範囲外とされた比較例３、比較例１４では、欠陥深さが３００μｍ以上と深くなっていた。

これに対して、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が、式（１）、式（２）の範囲内とされ、引抜時間比Ｒ_１が０．６以上、停止時間比Ｒ_２が０．０２以上とされた本発明例１、２、本発明例１２−１５においては、欠陥深さが１５０μｍ未満とされており、表面品質に優れた鋳塊を得ることができた。特に、本発明例２では、平均鋳造速度が３ｍ／ｍｉｎを超えており、表面品質に優れた鋳塊を効率良く製造することができた。

以上のことから、本発明のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法によれば、Ｃｕの含有量が６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎの含有量が０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下とされたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊を間欠的に引き抜いて連続鋳造する場合であっても、表面品質に優れた鋳塊を効率良く製造することが可能であることが確認された。

１鋳塊
１０連続鋳造装置
１１鋳造炉
２０連続鋳造用鋳型（鋳型）
２１モールド

Claims

Ｃｕの含有量が６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎの含有量が０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下とされたＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊を間欠的に引き抜いて連続鋳造するＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法であって、
前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金からなる棒状の鋳塊は、断面円形とされ、外径が４ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲内とされており、
前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の溶湯が貯留される鋳造炉と、この鋳造炉に連結された鋳型と、を有する連続鋳造機を用いて、引抜工程と押戻し工程と停止工程とからなる間欠引抜サイクルにより、前記鋳塊の引き抜きを行う構成とされ、引抜工程時間ｔ_１、押戻し工程時間ｔ_２、停止工程時間ｔ_３としたときに、
Ｒ_１＝（ｔ_２＋ｔ_３）／ｔ_１で定義される引抜時間比Ｒ_１が、Ｒ_１≧０．６とされ、
Ｒ_２＝ｔ_３／（ｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）で定義される停止時間比Ｒ_２が、Ｒ_２≧０．０２とされており、
さらに、間欠引抜サイクル数Ｓ（回／分）が
６０≦Ｓ≦６００−１０８×Ｒ_１
６０≦Ｓ≦６００−７９４×Ｒ_２
の範囲内とされていることを特徴とするＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法。
前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、Ｃｕ：６２ｍａｓｓ％以上９１ｍａｓｓ％以下、Ｓｎ：０．６ｍａｓｓ％以上３ｍａｓｓ％以下を含有するとともに、Ａｌ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＳｉ：０．０２ｍａｓｓ％以上１．９ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有し、残部がＺｎ及び不可避不純物とされた成分組成とされていることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法。
前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、さらに、Ａｓ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｓｂ：０．０２ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下、Ｍｇ：０．００１ｍａｓｓ％以上０．２ｍａｓｓ％以下及びＰ：０．０１ｍａｓｓ％以上０．２５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有していることを特徴とする請求項２に記載のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法。
前記Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金は、さらに、Ｍｎ：０．０５ｍａｓｓ％以上１．５ｍａｓｓ％以下及びＮｉ：０．００５ｍａｓｓ％以上０．５ｍａｓｓ％以下から選択される１種以上を含有していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金の連続鋳造方法。