EA039285B1 - Method for producing metal ingot - Google Patents

Method for producing metal ingot Download PDF

Info

Publication number
EA039285B1
EA039285B1 EA201992437A EA201992437A EA039285B1 EA 039285 B1 EA039285 B1 EA 039285B1 EA 201992437 A EA201992437 A EA 201992437A EA 201992437 A EA201992437 A EA 201992437A EA 039285 B1 EA039285 B1 EA 039285B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
molten metal
irradiation line
bath
electron beam
metal
Prior art date
Application number
EA201992437A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201992437A1 (en
Inventor
Хитоси Фунагане
Кендзи Хамаоги
Original Assignee
Ниппон Стил Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниппон Стил Корпорейшн filed Critical Ниппон Стил Корпорейшн
Priority claimed from PCT/JP2018/015555 external-priority patent/WO2018190424A1/en
Publication of EA201992437A1 publication Critical patent/EA201992437A1/en
Publication of EA039285B1 publication Critical patent/EA039285B1/en

Links

Abstract

A method for producing a metal ingot by using an electron-beam melting furnace including an electron gun capable of controlling a radiation position of an electron beam, and a hearth that accumulates a molten metal of a metal raw material, in which, in a downstream region between an upstream region in which the metal raw material is supplied onto the surface of the molten metal and a first side wall, an irradiation line is disposed so as to block a lip portion and so that two end portions are positioned in the vicinity of the side wall of the hearth. A first electron beam is radiated onto the surface of the molten metal along the irradiation line, and the first electron beam is radiated along the irradiation line. By this means, the surface temperature (T2) of the molten metal along the irradiation line is made higher than the average surface temperature (T0) of the entire surface of the molten metal in the hearth, and a molten metal flow from the irradiation line toward upstream that is a direction toward the opposite side to the first side wall is formed in an outer layer of the molten metal.

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к способу производства металлического слитка, в котором металлическое сырье плавится с помощью процесса плавления электронным лучом.The present invention relates to a method for producing a metal ingot in which a metal raw material is melted using an electron beam melting process.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for the creation of the invention

Слиток технически чистого титана или титанового сплава и т.п. производится путем плавления титанового сырья, такого как титановая губка или отходы. Примеры способов плавления металлического сырья (далее просто сырья), такого как титановое сырье, включают в себя процесс вакуумно-дугового переплава, процесс плазменно-дугового плавления и процесс электронно-лучевого плавления. В процессе электронно-лучевого плавления сырье плавится путем направления электронного луча на твердое сырье в электронно-лучевой плавильной печи (далее также упоминаемой как ЭЛ-печь). Для того чтобы предотвратить рассеяние энергии электронного луча, плавление сырья облучением электронным лучом в ЭЛ-печи выполняется в вакуумной камере. Расплавленный титан (далее также упоминаемый как расплавленный металл), который является расплавленным сырьем, очищается в ванне печи, а затем затвердевает в литейной форме для того, чтобы сформировать слиток титана. В соответствии с процессом электронно-лучевого плавления, поскольку положением облучения электронным лучом, который является источником тепла, можно точно управлять с помощью электромагнитной силы, тепло может также в достаточной степени подаваться к расплавленному металлу около литейной формы. Следовательно, возможно производить слиток без ухудшения качества его поверхности.Ingot of commercially pure titanium or titanium alloy, etc. produced by melting titanium raw materials such as titanium sponge or waste. Examples of methods for melting metal raw materials (hereinafter simply raw materials) such as titanium raw materials include a vacuum arc remelting process, a plasma arc melting process, and an electron beam melting process. In the electron beam melting process, a raw material is melted by directing an electron beam onto a solid raw material in an electron beam melting furnace (hereinafter also referred to as an EB furnace). In order to prevent scattering of electron beam energy, the melting of raw materials by electron beam irradiation in an EL furnace is performed in a vacuum chamber. Molten titanium (hereinafter also referred to as molten metal), which is a molten raw material, is refined in a furnace bath and then solidified in a mold to form a titanium ingot. According to the electron beam melting process, since the irradiation position of the electron beam, which is the heat source, can be precisely controlled by electromagnetic force, heat can also be sufficiently supplied to the molten metal near the mold. Therefore, it is possible to produce an ingot without degrading its surface quality.

ЭЛ-печь обычно включает в себя часть подачи сырья, которая подает сырье, такое как титановая губка, одну или множество электронных пушек для плавления подаваемого сырья, ванну (например, охлаждаемую водой медную ванну) для накопления расплавленного сырья, и литейную форму для формирования слитка путем охлаждения расплавленного титана, выливаемого в нее из ванны. ЭЛ-печи грубо классифицируются на два типа в соответствии с различиями в конфигурациях ванн. В частности, ЭЛпечь 1А, которая включает в себя плавильную ванну 31 и ванну 33 очистки, как проиллюстрировано на фиг. 1, и ЭЛ-печь 1В, которая включает в себя только ванну 30 очистки, как проиллюстрировано на фиг. 2, представляют собой два разных типа ЭЛ-печи.An EL furnace typically includes a raw material supply portion that supplies raw materials such as a titanium sponge, one or a plurality of electron guns for melting the supplied raw material, a bath (for example, a water-cooled copper bath) for accumulating the molten raw material, and a mold for forming an ingot. by cooling the molten titanium poured into it from the bath. EL furnaces are roughly classified into two types according to differences in bath configurations. In particular, the EL furnace 1A, which includes a melting bath 31 and a cleaning bath 33, as illustrated in FIG. 1 and an EL furnace 1B that only includes a cleaning bath 30 as illustrated in FIG. 2 are two different types of EL furnace.

ЭЛ-печь 1А, проиллюстрированная на фиг. 1, включает в себя часть 10 подачи сырья, электронные пушки 20а-20е, плавильную ванну 31 и ванну 33 очистки, а также литейную форму 40. Твердое сырье 5, которое вводится в плавильную ванну 31 из части 10 подачи сырья, облучается электронными пушками 20а и 20b, чтобы тем самым расплавить сырье и получить расплавленный металл 5с. Расплавленное сырье (расплавленный металл 5с) в плавильной ванне 31 течет в ванну 33 очистки, которая сообщается с плавильной ванной 31. В ванне 33 очистки температура расплавленного металла 5с поддерживается или увеличивается с помощью облучения расплавленного металла 5с электронными пушками 20с и 20d. Посредством этого примеси, содержащиеся в расплавленном металле 5с, удаляются и т.п., и расплавленный металл 5с очищается. После этого очищенный расплавленный металл 5с течет в литейную форму 40 из части 33а сливного носка, предусмотренной на концевой части ванны 33 очистки. Расплавленный металл 5с затвердевает в литейной форме 40, производя тем самым слиток 50. Ванна, состоящая из плавильной ванны 31 и ванны 33 очистки, как показано на фиг. 1, также упоминается как длинная ванна.EL furnace 1A illustrated in FIG. 1 includes a raw material supply portion 10, electron guns 20a to 20e, a melting bath 31 and a cleaning bath 33, and a casting mold 40. The solid raw material 5 that is introduced into the melting bath 31 from the raw material supply portion 10 is irradiated by the electron guns 20a and 20b to thereby melt the raw material and obtain molten metal 5c. The molten raw material (molten metal 5c) in the melting bath 31 flows into a purification bath 33 which communicates with the melting bath 31. In the purification bath 33, the temperature of the molten metal 5c is maintained or increased by irradiating the molten metal 5c with electron guns 20c and 20d. Through this, impurities contained in the molten metal 5c are removed and the like, and the molten metal 5c is purified. Thereafter, the purified molten metal 5c flows into the mold 40 from the spout portion 33a provided at the end portion of the purification bath 33 . The molten metal 5c solidifies in the mold 40, thereby producing an ingot 50. A bath consisting of a melting bath 31 and a cleaning bath 33, as shown in FIG. 1 is also referred to as a long bath.

С другой стороны, ЭЛ-печь 1В, показанная на фиг. 2, включает в себя части 10А и 10В подачи сырья, электронные пушки 2OA-2OD, ванну 30 очистки и литейную форму 40. Ванна, которая состоит только из ванны 30 очистки, также упоминается как короткая ванна в отличие от длинной ванны, показанной на фиг. 1. В ЭЛ-печи 1В, которая использует короткую ванну, твердое сырье 5, которое размещено на частях 10А и 10В подачи сырья, плавится электронными лучами, которые излучаются из электронных пушек 20А и 20В, и расплавленное сырье 5 капает в расплавленный металл 5с, находящийся в ванне 30 очистки, с частей 10А и 10В подачи сырья. Таким образом, плавильная ванна 31, проиллюстрированная на фиг. 1, может быть устранена из ЭЛ-печи 1В, проиллюстрированной на фиг. 2. В дополнение к этому, в ванне 30 очистки температура расплавленного металла 5с поддерживается или увеличивается с помощью излучения электронных лучей из электронной пушки 20С в широких пределах на всю поверхность расплавленного металла 5с. Посредством этого примеси, содержащиеся в расплавленном металле 5с, удаляются и т.п., и таким образом расплавленный металл 5с очищается. После этого очищенный расплавленный металл 5с течет в литейную форму 40 из части 36 сливного носка, предусмотренной на концевой части ванны 30 очистки, и производится слиток 50.On the other hand, the EL furnace 1B shown in FIG. 2 includes raw material supply portions 10A and 10B, electron guns 2OA-2OD, a cleaning bath 30, and a mold 40. A bath that only consists of a cleaning bath 30 is also referred to as a short bath, in contrast to the long bath shown in FIG. . 1. In the EL furnace 1B, which uses a short bath, the solid raw material 5, which is placed on the raw material supply portions 10A and 10B, is melted by electron beams that are emitted from the electron guns 20A and 20B, and the molten raw material 5 is dripped into the molten metal 5c, located in the cleaning bath 30, from the raw material supply parts 10A and 10B. Thus, the melt bath 31 illustrated in FIG. 1 can be removed from the EL furnace 1B illustrated in FIG. 2. In addition, in the cleaning bath 30, the temperature of the molten metal 5c is maintained or increased by irradiating electron beams from the electron gun 20C over a wide range over the entire surface of the molten metal 5c. Through this, impurities contained in the molten metal 5c are removed and the like, and thus the molten metal 5c is purified. Thereafter, the purified molten metal 5c flows into the mold 40 from the spout portion 36 provided at the end portion of the purification bath 30, and an ingot 50 is produced.

В случае производства слитка с использованием ванны и литейной формы посредством процесса электронно-лучевого плавления, как было описано выше, если примеси попадут в слиток, они станут причиной трещин в слитке. Следовательно, имеется потребность в разработке технологии электроннолучевого плавления, которая могла бы гарантировать непопадание примесей в расплавленный металл, который течет в литейную форму из ванны. Примеси происходят главным образом из сырья и классифицируются на два вида, а именно, ВВП (включения высокой плотности) и ВНП (включения низкой плотности). ВВП представляет собой, например, примесь, в которой главным компонентом является вольфрам, и плотность ВВП больше плотности расплавленного титана. С другой стороны, ВНП представляет собой примесь, в которой главным компонентом является азотированный титан и т.п. Внутренняя часть ВНП находится в пористом состоянии, поэтому плотность ВНП меньше плотности расплавленного титана.In the case of producing an ingot using a bath and a mold through an electron beam melting process as described above, if impurities enter the ingot, they will cause cracks in the ingot. Therefore, there is a need to develop an electron beam melting technology that can ensure that impurities do not enter the molten metal that flows into the mold from the bath. The impurities originate mainly from raw materials and are classified into two types, namely, HRP (high density inclusions) and GNP (low density inclusions). GDP is, for example, an impurity in which tungsten is the main component, and the density of GDP is greater than that of molten titanium. On the other hand, GNP is an impurity in which nitrided titanium and the like are the main component. The internal part of the GNP is in a porous state, so the density of the GNP is less than the density of molten titanium.

- 1 039285- 1 039285

На внутренней поверхности охлаждаемой водой медной ванны формируется отвержденный слой, представляющий собой расплавленный титан, затвердевший от соприкосновения с поверхностью ванны. Этот отвержденный слой известен как гарнисаж. Среди вышеупомянутых примесей, поскольку ВВП имеют высокую относительную плотность, они оседают в расплавленном металле (расплавленном титане) в ванне и прилипают к поверхности гарнисажа и тем самым улавливаются, и, следовательно, вероятность попадания ВВП в слиток становится низкой. С другой стороны, поскольку плотность ВНП меньше плотности расплавленного титана, основная часть ВНП всплывает на поверхность расплавленного металла внутри ванны. В то время как ВНП всплывают на поверхность расплавленного металла, азот диффундирует в расплавленный металл и растворяется в нем. В случае использования длинной ванны, показанной на фиг. 1, поскольку время пребывания расплавленного металла в длинной ванне может быть увеличено, становится легче заставить примеси, такие как ВНП, растворяться в расплавленном металле по сравнению со случаем использования короткой ванны. С другой стороны, в случае использования короткой ванны, как показано на фиг. 2, поскольку время пребывания расплавленного металла в короткой ванне меньше по сравнению с длинной ванной, вероятность того, что примеси не будут растворяться в расплавленном металле, является высокой по сравнению с использованием длинной ванны. Кроме того, в случае ВНП, которые имеют высокое содержание азота, поскольку температура их растворения является высокой, вероятность того, что ВНП растворятся в расплавленном металле за время пребывания при нормальной работе, является чрезвычайно низкой.On the inner surface of the water-cooled copper bath, a hardened layer is formed, which is molten titanium, solidified from contact with the bath surface. This cured layer is known as the scull. Among the aforementioned impurities, since the HPFs have a high relative density, they are deposited in the molten metal (molten titanium) in the bath and adhere to the surface of the scull and thereby are trapped, and therefore the probability of the HPFs entering the ingot becomes low. On the other hand, since the density of the GNP is less than the density of the molten titanium, the main part of the GNP floats to the surface of the molten metal inside the bath. While the GNP float to the surface of the molten metal, nitrogen diffuses into the molten metal and dissolves in it. In the case of using the long tub shown in FIG. 1, since the residence time of the molten metal in the long bath can be increased, it becomes easier to cause impurities such as GNP to dissolve in the molten metal compared to the case of using a short bath. On the other hand, in the case of using a short bath, as shown in FIG. 2, since the residence time of the molten metal in a short bath is shorter compared to a long bath, the probability that impurities will not be dissolved in the molten metal is high compared to using a long bath. In addition, in the case of GNPs that have a high nitrogen content, since their dissolution temperature is high, the probability that the GNPs are dissolved in the molten metal during the residence time in normal operation is extremely low.

Поэтому, например, патентный документ 1 раскрывает способ электронно-лучевого плавления металлического титана, в котором поверхность расплавленного металла в ванне сканируется электронным лучом в направлении, противоположном направлению, в котором расплавленный металл течет в литейную форму, и средняя температура расплавленного металла в области, смежной с выпускным отверстием для расплавленного металла в ванне, поддерживается равной или выше, чем температура плавления примесей. В соответствии с методикой, раскрытой в патентном документе 1, путем сканирования электронным лучом зигзагообразным образом в направлении, противоположном направлению потока расплавленного металла, предпринимается попытка оттолкнуть обратно примеси, которые всплывают на поверхность расплавленного металла, чтобы они не попадали в литейную форму.Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a titanium metal electron beam melting method in which the surface of the molten metal in the bath is scanned with an electron beam in a direction opposite to the direction in which the molten metal flows into the mold, and the average temperature of the molten metal in a region adjacent with an outlet for molten metal in the bath, maintained equal to or higher than the melting point of impurities. According to the technique disclosed in Patent Document 1, by scanning the electron beam in a zigzag manner in the opposite direction of the molten metal flow, an attempt is made to push back impurities that float on the surface of the molten metal so that they do not enter the mold.

Список документовList of documents

Предшествующего уровня техники патентные документыPrior Art Patent Documents

Патентный документ 1: JP2004-232066A.Patent Document 1: JP2004-232066A.

Непатентный документnon-patent document

Непатентный документ 1: Tao Meng, Factors influencing the fluid flow and heat transfer in electron beam melting of Ti-6A1-4V, (2009).Non-Patent Document 1: Tao Meng, Factors influencing the fluid flow and heat transfer in electron beam melting of Ti-6A1-4V, (2009).

Сущность изобретения Техническая проблемаSummary of the Invention Technical Problem

Однако в соответствии со способом, раскрытым в вышеупомянутом патентном документе 1, поскольку сканирование электронного луча осуществляется в направлении, противоположном направлению потока расплавленного металла, существует вероятность того, что примеси, находящиеся дальше по потоку расплавленного металла относительно положения облучения электронным лучом, попадут в литейную форму. В дополнение к этому дальше по потоку расплавленного металла относительно положения облучения электронным лучом поток расплавленного металла ускоряется к литейной форме, и таким образом время пребывания расплавленного металла в ванне уменьшается, и существует вероятность того, что коэффициент удаления примесей уменьшится. Кроме того, когда примеси присутствуют дальше по потоку расплавленного металла относительно положения облучения электронным лучом, риск их попадания с потоком расплавленного металла в литейную форму увеличивается. По этим причинам существует вероятность того, что примеси, содержащиеся в расплавленном металле внутри ванны, в частности ВНП, всплывающие на поверхность расплавленного металла 5с, будут вытекать в литейную форму из ванны и окажутся в слитке, который формируется в литейной форме. Следовательно, существует потребность в способе производства металлического слитка, который путем предотвращения вытекания из ванны в литейную форму примесей, таких как ВНП, мог бы предотвращать попадание примесей в слиток.However, according to the method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, since the electron beam is scanned in the opposite direction of the molten metal flow, there is a possibility that impurities further downstream of the molten metal from the electron beam irradiation position will enter the mold. . In addition, further downstream of the molten metal relative to the electron beam irradiation position, the molten metal flow accelerates towards the mold, and thus the residence time of the molten metal in the bath is reduced, and there is a possibility that the impurity removal rate will decrease. In addition, when impurities are present further downstream of the molten metal from the electron beam irradiation position, the risk of them entering the mold with the molten metal stream is increased. For these reasons, there is a possibility that the impurities contained in the molten metal inside the bath, in particular the GNP floating on the surface of the molten metal 5c, will flow into the mold from the bath and end up in the ingot which is formed in the mold. Therefore, there is a need for a method for producing a metal ingot, which, by preventing impurities such as GNR from flowing out of the bath into the mold, can prevent impurities from entering the ingot.

Задача настоящего изобретения, которое было создано с учетом вышеупомянутой проблемы, состоит в том, чтобы предложить новый и улучшенный способ производства металлического слитка, который позволял бы ингибировать попадание в слиток примесей, содержащихся в расплавленном металле в ванне печи.The object of the present invention, which has been made in view of the above problem, is to provide a new and improved method for producing a metal ingot, which can inhibit the ingress of impurities contained in the molten metal in the furnace bath into the ingot.

Решение проблемыSolution

Для того чтобы решить вышеупомянутую проблему, в соответствии с определенной точкой зрения настоящего изобретения предлагается способ производства металлического слитка путем использования электронно-лучевой печи, имеющей электронную пушку, способную управлять положением облучения электронным лучом, и ванну, которая накапливает расплавленный металл из металлического сырья, причем металлический слиток содержит в сумме 50 мас.% или больше по меньшей мере одного металлического элемента, выбираемого из группы, состоящей из титана, тантала, ниобия, ванадия, молибдена иIn order to solve the above problem, according to a certain point of view of the present invention, there is provided a method for producing a metal ingot by using an electron beam furnace having an electron gun capable of controlling an electron beam irradiation position and a bath that accumulates molten metal from a metal raw material, the metal ingot contains a total of 50 wt.% or more of at least one metal element selected from the group consisting of titanium, tantalum, niobium, vanadium, molybdenum and

- 2 039285 циркония, в котором среди множества боковых стенок ванны, которая накапливает расплавленный металл из металлического сырья, первая боковая стенка представляет собой боковую стенку, снабженную частью сливного носка для вытекания расплавленного металла из ванны в литейную форму; линия облучения располагается в последующей по течению области между предшествующей по течению областью, в которой металлическое сырье подается на поверхность расплавленного металла, и первой боковой стенкой, так что линия облучения блокирует часть сливного носка, и две концевые части линии облучения располагаются в непосредственной близости от боковой стенки ванны; первый электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла вдоль линии облучения; и излучение первого электронного луча вдоль линии облучения увеличивает температуру поверхности (Т2) расплавленного металла на линии облучения выше средней температуры поверхности (Т0) всей поверхности расплавленного металла в ванне, и образует в наружном слое расплавленного металла обратный поток расплавленного металла, направленный в противоположную первой боковой стенке сторону от линии облучения.- 2 039285 zirconium, in which, among the plurality of side walls of the bath, which accumulates molten metal from metal raw materials, the first side wall is a side wall provided with a part of the drain toe for flowing molten metal from the bath into the mold; the irradiation line is located in the downstream region between the upstream region in which the metal raw material is supplied to the surface of the molten metal and the first side wall, so that the irradiation line blocks a part of the drain spout, and the two end parts of the irradiation line are located in close proximity to the side bath walls; the first electron beam is radiated to the surface of the molten metal along the irradiation line; and the radiation of the first electron beam along the irradiation line increases the surface temperature (T2) of the molten metal on the irradiation line above the average surface temperature (T0) of the entire surface of the molten metal in the bath, and forms a reverse flow of molten metal in the outer layer of the molten metal, directed in the opposite direction to the first side wall away from the irradiation line.

В соответствии с настоящим изобретением за счет излучения электронного луча вдоль линии облучения, как было описано выше, на поверхность расплавленного металла в ванне вытекание примесей из ванны в литейную форму предотвращается, и можно предотвратить попадание примесей в слиток.According to the present invention, by emitting an electron beam along the irradiation line, as described above, on the surface of the molten metal in the bath, impurities from the bath are prevented from flowing into the mold, and impurities can be prevented from entering the ingot.

Две концевые части линии облучения располагаются около первой боковой стенки.The two end parts of the irradiation line are located near the first side wall.

Две концевые части линии облучения располагаются у внутренней поверхности боковой стенки или в области, отстоящей от внутренней поверхности боковой стенки на 5 мм или меньше.The two end parts of the irradiation line are located at the inner surface of the side wall or in the area separated from the inner surface of the side wall by 5 mm or less.

Поток расплавленного металла может быть потоком от линии облучения, который доходит до боковой стенки, которая проходит, по существу, перпендикулярно к первой боковой стенке.The flow of molten metal may be the flow from the irradiation line, which reaches the side wall, which runs essentially perpendicular to the first side wall.

Линия облучения может иметь выпуклую форму, которая выступает от части сливного носка в обратную сторону.The irradiation line may have a convex shape that protrudes from the part of the drain sock in the opposite direction.

Линия облучения может иметь V-образную форму или форму дуги окружности, имеющей диаметр, который равен или больше чем ширина выходного отверстия части сливного носка.The irradiation line may have a V-shape or a circular arc shape having a diameter equal to or greater than the width of the outlet of the spout portion.

Линия облучения может иметь Т-образную форму, которая включает в себя первую прямолинейную часть вдоль первой боковой стенки между этими двумя концевыми частями, и вторую прямолинейную часть, которая проходит, по существу, перпендикулярно к первой прямолинейной части в сторону от первой боковой стенки.The irradiation line may have a T-shape that includes a first straight portion along the first side wall between the two end portions and a second straight portion that extends substantially perpendicular to the first straight portion away from the first side wall.

Линия облучения может иметь форму прямой линии вдоль первой боковой стенки между двумя концевыми частями.The irradiation line may be in the form of a straight line along the first side wall between the two end portions.

Поток расплавленного металла может быть обратным потоком от линии облучения, который направлен к центру от пары боковых стенок, которые обращены друг к другу и проходят, по существу, перпендикулярно к первой боковой стенке ванны.The flow of molten metal may be a reverse flow from the irradiation line that is directed centrally from a pair of side walls that face each other and extend substantially perpendicular to the first side wall of the bath.

Линия облучения может иметь выпуклую форму, которая выступает в направлении к части сливного носка.The irradiation line may have a convex shape that protrudes towards the spout part.

Линия облучения может иметь U-образную форму, которая включает в себя первую прямолинейную часть вдоль первой боковой стенки между двумя концевыми частями, а также вторую прямолинейную часть и третью прямолинейную часть от двух концевых частей первой прямолинейной части, которые проходят, соответственно, вдоль боковых стенок, которые обращены друг к другу и проходят, по существу, перпендикулярно к первой боковой стенке ванны.The irradiation line may be U-shaped, which includes the first straight part along the first side wall between the two end parts, as well as the second straight part and the third straight part from the two end parts of the first straight part, which extend respectively along the side walls. which face each other and extend substantially perpendicular to the first side wall of the tub.

Второй электронный луч может излучаться на положение застоя потока расплавленного металла, который возникает благодаря излучению первого электронного луча вдоль линии облучения.The second electron beam may be radiated to a stagnation position of the molten metal flow that results from the emission of the first electron beam along the irradiation line.

Множество первых электронных лучей может излучаться вдоль линии облучения с использованием множества электронных пушек так, чтобы пути первых электронных лучей пересекались или перекрывались на поверхности расплавленного металла.A plurality of first electron beams may be emitted along an irradiation line using a plurality of electron guns such that the paths of the first electron beams intersect or overlap at the surface of the molten metal.

Ванна может конфигурироваться так, чтобы она включала в себя одну только ванну очистки, в которой металлическое сырье плавится в части подачи сырья, капает из части подачи сырья в ванну, и металлическое сырье очищается в расплавленном металле внутри ванны очистки.The bath may be configured to include only a cleaning bath in which the metal raw material is melted in the raw material supply part, drips from the raw material supply part into the bath, and the metal raw material is cleaned in the molten metal inside the cleaning bath.

Ванна может быть многоступенчатой ванной, в которой множество разделенных ванн объединены и расположены последовательно, причем в каждой из разделенных ванн первый электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла вдоль линии облучения, которая расположена таким образом, что линия облучения блокирует часть сливного носка в области ниже по течению, а две концевые части линии облучения располагаются в непосредственной близости от боковой стенки разделенной ванны.The bath may be a multi-stage bath in which a plurality of divided baths are combined and arranged in series, wherein in each of the divided baths a first electron beam is irradiated onto the surface of the molten metal along an irradiation line which is positioned such that the irradiation line blocks a portion of the spout in the downstream region. flow, and the two end parts of the irradiation line are located in close proximity to the side wall of the divided bath.

Кроме того, металлическое сырье может содержать 50 мас.% или больше элементарного титана.In addition, the metal raw material may contain 50 wt.% or more of elemental titanium.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

В соответствии с описанным выше настоящим изобретением попадание в слиток примесей, содержавшихся в расплавленном металле в ванне печи, может быть ингибировано.According to the present invention described above, impurities contained in the molten metal in the furnace bath can be inhibited from entering the ingot.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую электронно-лучевую печь, которая включает в себя длинную ванну.Fig. 1 is a schematic diagram illustrating an electron beam furnace that includes a long bath.

Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую электронно-лучевую печь,Fig. 2 is a schematic diagram illustrating an electron beam furnace,

- 3 039285 которая включает в себя короткую ванну.- 3 039285 which includes a short tub.

Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую электронно-лучевую печь (с короткой ванной), которая осуществляет способ производства металлического слитка согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 3 is a schematic diagram illustrating an electron beam furnace (short bath) which carries out the method for producing a metal ingot according to the first embodiment of the present invention.

Фиг. 4 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии облучения и подающих линий в ванне согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 4 is a plan view illustrating one example of an irradiation line and supply lines in a bath according to the first embodiment of the present invention.

Фиг. 5 представляет собой частичное поперечное сечение вдоль линии I-I, показанной на фиг. 4.Fig. 5 is a partial cross section along line I-I shown in FIG. four.

Фиг. 6 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример потока расплавленного металла, который формируется, когда электронный луч излучается вдоль линии облучения согласно способу производства металлического слитка первого варианта осуществления настоящего изобретения.Fig. 6 is a plan view illustrating one example of a molten metal flow that is generated when an electron beam is emitted along an irradiation line according to the method for manufacturing a metal ingot of the first embodiment of the present invention.

Фиг. 7 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии облучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 7 is a plan view illustrating one example of an irradiation line according to the first embodiment of the present invention.

Фиг. 8 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий другой пример линии облучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 8 is an explanatory drawing illustrating another example of an irradiation line according to the first embodiment of the present invention.

Фиг. 9 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример потока расплавленного металла, который формируется, когда электронный луч излучается вдоль линии облучения согласно способу производства металлического слитка второго варианта осуществления настоящего изобретения.Fig. 9 is a plan view illustrating one example of a molten metal flow that is generated when an electron beam is emitted along an irradiation line according to the method for producing a metal ingot of the second embodiment of the present invention.

Фиг. 10 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий форму линии облучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 10 is a plan view illustrating the shape of an irradiation line according to the second embodiment of the present invention.

Фиг. 11 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример потока расплавленного металла, который формируется, когда электронный луч излучается вдоль линии облучения согласно способу производства металлического слитка третьего варианта осуществления настоящего изобретения.Fig. 11 is a plan view illustrating one example of a molten metal flow that is generated when an electron beam is emitted along an irradiation line according to the method for manufacturing a metal ingot of the third embodiment of the present invention.

Фиг. 12 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии облучения и подающих линий в ванне согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 12 is a plan view illustrating one example of an irradiation line and supply lines in a bath according to a fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 13 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример потока расплавленного металла, который формируется, когда электронный луч излучается вдоль линии облучения согласно способу производства металлического слитка четвертого варианта осуществления настоящего изобретения.Fig. 13 is a plan view illustrating one example of a molten metal flow that is generated when an electron beam is emitted along an irradiation line according to the method for manufacturing a metal ingot of the fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 14 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии облучения согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 14 is a plan view illustrating one example of an irradiation line according to the fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 15 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии облучения согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 15 is a plan view illustrating one example of an irradiation line according to the fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 16 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий V-образный путь облучения, который является модификацией линии облучения согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 16 is a plan view illustrating a V-shaped irradiation path which is a modification of the irradiation line according to the fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 17 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий путь облучения в форме дуги окружности, который является модификацией линии облучения согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 17 is a plan view illustrating a circular arc-shaped irradiation path which is a modification of an irradiation line according to the fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 18 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий U-образный путь облучения, который является модификацией линии облучения согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 18 is a plan view illustrating a U-shaped irradiation path which is a modification of the irradiation line according to the fourth embodiment of the present invention.

Фиг. 19 представляет собой схематический вид сверху, иллюстрирующий один пример конфигурации многоступенчатой ванны.Fig. 19 is a schematic plan view illustrating one example of a multi-stage bath configuration.

Фиг. 20 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 1.Fig. 20 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 1.

Фиг. 21 представляет собой диаграмму линий потока, иллюстрирующую течение расплавленного металла согласно примеру 1.Fig. 21 is a flow line diagram illustrating the flow of molten metal according to Example 1.

Фиг. 22 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 2.Fig. 22 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 2.

Фиг. 23 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 3.Fig. 23 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 3.

Фиг. 24 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 4.Fig. 24 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 4.

Фиг. 25 объяснительный чертеж, иллюстрирующий линии облучения примера 5.Fig. 25 is an explanatory drawing illustrating the irradiation lines of Example 5.

Фиг. 26 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 5.Fig. 26 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 5.

Фиг. 27 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий линию облучения примера 6.Fig. 27 is an explanatory drawing illustrating the irradiation line of Example 6.

Фиг. 28 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 6.Fig. 28 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 6.

Фиг. 29 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий линию облучения примера 7.Fig. 29 is an explanatory drawing illustrating the irradiation line of Example 7.

Фиг. 30 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 7.Fig. 30 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 7.

Фиг. 31 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования соFig. 31 is an explanatory drawing illustrating the simulation result with

- 4 039285 гласно примеру 8.- 4 039285 according to example 8.

Фиг. 32 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 9.Fig. 32 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 9.

Фиг. 33 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 10.Fig. 33 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 10.

Фиг. 34 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 11.Fig. 34 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 11.

Фиг. 35 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 12.Fig. 35 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 12.

Фиг. 36 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно примеру 13.Fig. 36 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Example 13.

Фиг. 37 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно сравнительному примеру 1.Fig. 37 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Comparative Example 1.

Фиг. 38 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий линию облучения сравнительного примера 2.Fig. 38 is an explanatory drawing illustrating the irradiation line of Comparative Example 2.

Фиг. 39 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно сравнительному примеру 2.Fig. 39 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Comparative Example 2.

Фиг. 40 объяснительный чертеж, иллюстрирующий линии облучения сравнительного примера 3.Fig. 40 is an explanatory drawing illustrating the irradiation lines of Comparative Example 3.

Фиг. 41 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно сравнительному примеру 3.Fig. 41 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Comparative Example 3.

Фиг. 42 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий линию облучения сравнительного примера 4.Fig. 42 is an explanatory drawing illustrating the irradiation line of Comparative Example 4.

Фиг. 43 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат моделирования согласно сравнительному примеру 4.Fig. 43 is an explanatory drawing illustrating a simulation result according to Comparative Example 4.

Фиг. 44 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат проверки примера, относящегося к поведению потока расплавленного металла.Fig. 44 is an explanatory drawing illustrating the test result of an example relating to the behavior of a molten metal flow.

Фиг. 45 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий результат проверки примера электронного луча для ускорения растворения ВНП.Fig. 45 is an explanatory drawing illustrating the test result of an example of an electron beam for GNP dissolution acceleration.

Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments

Далее в настоящем документе предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что в настоящем описании и в сопроводительных чертежах составляющие элементы, имеющие, по существу, одинаковую функциональную конфигурацию, обозначаются одинаковыми ссылочными символами, и их повторное описание опускается.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the present description and the accompanying drawings, constituent members having essentially the same functional configuration are denoted by the same reference symbols, and their repeated description is omitted.

1. Первый вариант осуществления.1. First Embodiment.

Сначала будет описан способ производства металлического слитка согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.First, a method for producing a metal ingot according to the first embodiment of the present invention will be described.

1.1. Конфигурация электронно-лучевой плавильной печи.1.1. Configuration of an electron beam melting furnace.

Сначала со ссылкой на фиг. 3 будет описана конфигурация электронно-лучевой печи для осуществления способа производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фиг. 3 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую конфигурацию электронно-лучевой печи 1 (далее упоминаемой как ЭЛ-печь 1) в соответствии с настоящим вариантом осуществления.First with reference to FIG. 3, the configuration of the electron beam furnace for carrying out the metal ingot production method according to the present embodiment will be described. Fig. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of an electron beam furnace 1 (hereinafter referred to as an EB furnace 1) according to the present embodiment.

Как показано на фиг. 3, ЭЛ-печь 1 включает в себя пару частей 10А и 10В подачи сырья (далее упоминаемых в целом как часть 10 подачи сырья), множество электронных пушек 20А-20Е (далее упоминаемых в целом как электронные пушки 20), ванну 30 очистки и литейную форму 40. Таким образом, ЭЛ-печь 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя одну только ванну 30 очистки в качестве ванны, и рассматриваемая структура ванны упоминается как короткая ванна. Следует отметить, что хотя способ производства металлического слитка по настоящему изобретению может предпочтительно применяться к ЭЛ-печи 1 с короткой ванной, как показано на фиг. 3, способ производства металлического слитка по настоящему изобретению также применим к ЭЛ-печи 1А, которая имеет длинную ванну, как показано на фиг. 1.As shown in FIG. 3, the EL furnace 1 includes a pair of raw material supply portions 10A and 10B (hereinafter referred to generally as raw material supply portion 10), a plurality of electron guns 20A to 20E (hereinafter collectively referred to as electron guns 20), a cleaning bath 30, and a foundry form 40. Thus, the EL furnace 1 according to the present embodiment includes only one cleaning bath 30 as a bath, and the bath structure in question is referred to as a short bath. It should be noted that although the method for producing a metal ingot of the present invention can be preferably applied to the short bath EV furnace 1 as shown in FIG. 3, the metal ingot production method of the present invention is also applicable to the EL furnace 1A, which has a long bath as shown in FIG. one.

Ванна 30 очистки (далее упоминаемая как ванна 30) является устройством для очистки расплавленного металла 5с из металлического сырья 5 (далее упоминаемого как сырье 5) и одновременно накопления расплавленного металла 5с, чтобы тем самым удалить примеси, содержавшиеся в расплавленном металле 5с. Ванна 30 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой, например, водоохлаждаемую медную ванну, имеющую прямоугольную форму. Часть 36 сливного носка предусматривается в боковой стенке на конце одной стороны в продольном направлении (направлении Y) ванны 30. Часть 36 сливного носка является выходным отверстием для вытекания расплавленного металла 5с из ванны 30 в литейную форму 40.The purification bath 30 (hereinafter referred to as bath 30) is a device for purifying molten metal 5c from metal raw material 5 (hereinafter referred to as raw material 5) and simultaneously accumulating molten metal 5c to thereby remove impurities contained in the molten metal 5c. The bath 30 according to the present embodiment is, for example, a water-cooled copper bath having a rectangular shape. A spout part 36 is provided in a side wall at the end of one side in the longitudinal direction (Y direction) of the vat 30. The spout part 36 is an outlet for flowing molten metal 5c from the vat 30 into the mold 40.

Литейная форма 40 является устройством для охлаждения и отверждения расплавленного металла 5с из сырья 5, чтобы тем самым произвести металлический слиток 50 (например, слиток титана или слиThe mold 40 is a device for cooling and solidifying molten metal 5c from raw material 5 to thereby produce a metal ingot 50 (for example, titanium ingot or

- 5 039285 ток титанового сплава). Литейная форма 40, например, представляет собой водоохлаждаемую медную литейную форму, имеющую прямоугольный трубчатый вид. Литейная форма 40 располагается под частью 36 сливного носка ванны 30 и охлаждает расплавленный металл 5с, выливающийся в нее из ванны 30, которая находится выше литейной формы 40. В результате расплавленный металл 5с внутри литейной формы 40 постепенно затвердевает в направлении к нижней части литейной формы 40, и формируется твердый слиток 50.- 5 039285 titanium alloy current). The mold 40, for example, is a water-cooled copper mold having a rectangular tubular appearance. The mold 40 is positioned under the spout 36 of the tub 30 and cools the molten metal 5c pouring into it from the tub 30 above the mold 40. As a result, the molten metal 5c within the mold 40 gradually solidifies towards the bottom of the mold 40 , and a solid ingot 50 is formed.

Часть 10 подачи сырья представляет собой устройство для подачи сырья 5 в ванну 30. Сырье 5 является, например, титановым сырьем, таким как титановая губка или отходы. В настоящем варианте осуществления, например, как проиллюстрировано на фиг. 3, пара частей 10А и 10В подачи сырья предусматривается выше пары длинных боковых стенок ванны 30. Твердое сырье 5, подаваемое снаружи, помещается в частях 10А и 10В подачи сырья, и электронные лучи из электронных пушек 20А и 20В излучаются на сырье 5.The raw material supply part 10 is a device for supplying the raw material 5 to the bath 30. The raw material 5 is, for example, titanium raw material such as titanium sponge or waste. In the present embodiment, for example, as illustrated in FIG. 3, a pair of feed portions 10A and 10B are provided above a pair of long side walls of the tub 30. The solid feed 5 supplied from outside is placed in the feed portions 10A and 10B, and electron beams from the electron guns 20A and 20B are emitted onto the feed 5.

Таким образом, в настоящем варианте осуществления для подачи сырья 5 в ванну 30 твердое сырье 5 плавится путем излучения электронных лучей на сырье 5 в части 10 подачи сырья, и расплавленное сырье 5 (расплавленный металл) капает в расплавленный металл 5с в ванне 30 с внутренних краев части 10 подачи сырья. Другими словами, сырье 5 подается в ванну 30 путем сначала предварительного плавления сырья 5 снаружи ванны 30, а затем позволения расплавленному металлу капать в расплавленный металл 5с в ванне 30. Линии стекания капель, которые представляют собой положения, в которых расплавленный металл стекает из части 10 подачи сырья на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30, соответствуют линиям 26 подачи, которые будут описаны позже (см. фиг. 4).Thus, in the present embodiment, to supply the raw material 5 to the bath 30, the solid raw material 5 is melted by emitting electron beams on the raw material 5 in the raw material supply portion 10, and the molten raw material 5 (molten metal) drips into the molten metal 5c in the bath 30 from the inner edges parts 10 supply of raw materials. In other words, the raw material 5 is fed into the bath 30 by first pre-melting the raw material 5 outside the bath 30 and then allowing the molten metal to drip into the molten metal 5c in the bath 30. supply of raw materials to the surface of the molten metal 5c in the bath 30, correspond to the supply lines 26, which will be described later (see Fig. 4).

Следует отметить, что способ для подачи сырья 5 не ограничивается капанием, описанным в вышеупомянутом примере. Например, твердое сырье 5 может сразу вводиться, как оно есть, в расплавленный металл 5с в ванне 30 из части 10 подачи сырья. Введенное твердое сырье 5 затем плавится в высокотемпературном расплавленном металле 5с и тем самым добавляется к расплавленному металлу 5с. В этом случае линии введения, которые представляют собой положения, в которых твердое сырье 5 вводится в расплавленный металл 5с в ванне 30, соответствуют линиям 26 подачи, которые будут описаны позже (см. фиг. 4).It should be noted that the method for supplying the raw material 5 is not limited to the dripping described in the above example. For example, the solid raw material 5 can be directly introduced, as it is, into the molten metal 5c in the bath 30 from the raw material supply portion 10. The introduced solid raw material 5 is then melted into the high temperature molten metal 5c, and thereby added to the molten metal 5c. In this case, the introduction lines, which are the positions at which the solid raw material 5 is introduced into the molten metal 5c in the bath 30, correspond to the supply lines 26, which will be described later (see FIG. 4).

Для осуществления процесса электронно-лучевого плавления электронные пушки 20 излучают электронные лучи на сырье 5 или расплавленный металл 5с. Как показано на фиг. 3, ЭЛ-печь 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя, например, электронные пушки 20А и 20В для плавления твердого сырья 5, которое было подано в часть 10 подачи сырья, электронную пушку 20С для поддержания температуры расплавленного металла 5с в ванне 30, электронную пушку 20D для нагревания расплавленного металла 5с в верхней части внутри литейной формы 40 и электронную пушку 20Е для предотвращения вытекания примесей из ванны 30. Каждая из электронных пушек 20А-20Е способна управлять положением облучения электронным лучом. Следовательно, электронные пушки 20С и 20Е способны излучать электронные лучи на желаемые положения на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30.To carry out the electron beam melting process, the electron guns 20 emit electron beams on the raw material 5 or the molten metal 5c. As shown in FIG. 3, the EL furnace 1 according to the present embodiment includes, for example, electron guns 20A and 20B for melting the solid raw material 5 that has been supplied to the raw material supply portion 10, the electron gun 20C for maintaining the temperature of the molten metal 5c in the bath 30 , an electron gun 20D for heating molten metal 5c at the top inside the mold 40, and an electron gun 20E for preventing impurities from flowing out of the bath 30. Each of the electron guns 20A to 20E is capable of controlling the electron beam irradiation position. Therefore, electron guns 20C and 20E are capable of projecting electron beams to desired positions on the surface of molten metal 5c in bath 30.

Электронные пушки 20А и 20В излучают электронные лучи на твердое сырье 5, размещающееся на части 10 подачи сырья, чтобы тем самым нагреть и расплавить сырье 5. Электронная пушка 20С нагревает расплавленный металл 5с и поддерживает расплавленный металл 5с при предопределенной температуре путем излучения электронного луча в широком диапазоне на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30. Электронная пушка 20D излучает электронный луч на поверхность расплавленного металла 5с в литейной форме 40, чтобы тем самым нагреть расплавленный металл 5с в его верхней части и поддерживать расплавленный металл 5с, который находится в верхней части, при предопределенной температуре, так, чтобы расплавленный металл 5с в верхней части в литейной форме 40 не затвердел. Электронная пушка 20Е излучает электронный луч сфокусированным образом вдоль линии 25 облучения (см. фиг. 4) на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30 для того, чтобы предотвратить вытекание примесей из ванны 30 в литейную форму 40.The electron guns 20A and 20B emit electron beams on the solid raw material 5 placed on the raw material supply portion 10 to thereby heat and melt the raw material 5. The electron gun 20C heats the molten metal 5c and maintains the molten metal 5c at a predetermined temperature by emitting an electron beam in a wide range onto the surface of the molten metal 5c in the bath 30. The electron gun 20D emits an electron beam onto the surface of the molten metal 5c in the mold 40 to thereby heat the molten metal 5c at its top and maintain the molten metal 5c at the top while predetermined temperature so that the molten metal 5c at the top of the mold 40 does not solidify. The electron gun 20E emits an electron beam in a focused manner along the irradiation line 25 (see FIG. 4) on the surface of the molten metal 5c in the bath 30 in order to prevent impurities from flowing out of the bath 30 into the mold 40.

Таким образом, настоящий вариант осуществления характеризуется тем, что он предотвращает вытекание примесей за счет, например, излучения (линии излучения) электронного луча сфокусированным образом вдоль линии 25 облучения на поверхности расплавленного металла 5с с использованием электронной пушки 20Е. Эта характеристика будет подробно описана позже. Следует отметить, что в ЭЛпечи 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления электронная пушка 20Е для линии излучения, показанной на фиг. 3, обеспечивается отдельно от других электронных пушек 2OA-2OD. За счет этого при использовании других электронных пушек 20A-20D для плавления сырья 5 и поддержания температуры расплавленного металла 5с одновременно может продолжаться линейное облучение электронной пушкой 20Е, поэтому уменьшение температуры поверхности расплавленного металла 5с в положении линии облучения может быть предотвращено. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Например, электронный луч может излучаться вдоль линии 25 облучения с использованием одной или множества электронных пушек из существующих электронных пушек 20А и 20В для плавления сырья или электронных пушек 20С и 20D для поддержания температуры расплавленного металла, без дополнительной установки электронной пушки 20Е для линейного облучения. За счет этого количеThus, the present embodiment is characterized in that it prevents impurities from escaping by, for example, emitting (emission lines) an electron beam in a focused manner along the irradiation line 25 on the surface of the molten metal 5c using the electron gun 20E. This characteristic will be described in detail later. It should be noted that in the EL furnace 1 according to the present embodiment, the electron gun 20E for the emission line shown in FIG. 3 is provided separately from other 2OA-2OD electron guns. Due to this, when other electron guns 20A to 20D are used to melt the raw material 5 and maintain the temperature of the molten metal 5c, linear irradiation by the electron gun 20E can be continued at the same time, so that the surface temperature of the molten metal 5c at the irradiation line position can be prevented from decreasing. However, the present invention is not limited to this example. For example, the electron beam can be emitted along the irradiation line 25 using one or more of the existing electron guns 20A and 20B for melting raw materials or electron guns 20C and 20D for maintaining the temperature of the molten metal, without additional installation of the electron gun 20E for linear irradiation. Due to this quantity

- 6 039285 ство электронных пушек, устанавливаемых в ЭЛ-печи 1, может быть сокращено, стоимость оборудования может быть уменьшена, а существующие электронные пушки могут быть использованы эффективно.- 6 039285 The number of electron guns installed in the EL furnace 1 can be reduced, the cost of the equipment can be reduced, and the existing electron guns can be used efficiently.

1.2. Схема способа производства металлического слитка.1.2. Scheme of a method for the production of a metal ingot.

Далее со ссылкой на фиг. 3-6 будет описана схема способа производства металлического слитка с помощью процесса электронно-лучевого плавления согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 4 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии 25 облучения и линии 26 подачи в ванне 30 в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Фиг. 5 представляет собой частичное поперечное сечение вдоль линии I-I, показанной на фиг. 4. Фиг. 6 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример потока расплавленного металла, который формируется, когда электронный луч излучается вдоль линии облучения согласно способу производства металлического слитка настоящего варианта осуществления. Следует отметить, что, виды сверху фиг. 4 и 6 соответствуют ванне 30 электронно-лучевой печи 1, показанной на фиг. 3.Next, with reference to FIG. 3-6, a flowchart of a method for producing a metal ingot by an electron beam melting process according to the first embodiment of the present invention will be described. Fig. 4 is a plan view illustrating one example of an irradiation line 25 and a supply line 26 in a bath 30 according to the present embodiment. Fig. 5 is a partial cross section along line I-I shown in FIG. 4. FIG. 6 is a plan view illustrating one example of a molten metal flow that is generated when an electron beam is emitted along an irradiation line according to the metal ingot production method of the present embodiment. It should be noted that the top views of FIG. 4 and 6 correspond to the bath 30 of the electron beam furnace 1 shown in FIG. 3.

Цель способа производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления заключается в том, чтобы предотвратить вытекание примесей, содержащихся в расплавленном металле (в расплавленном металле 5с), получаемом путем плавления твердого сырья 5, в литейную форму 40 из ванны 30 при производстве металлического слитка 50 технически чистого титана или титанового сплава и т.п. В соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, в частности, титановое сырье как металлическое сырье берется в качестве объекта, и способ производства металлического слитка решает проблему предотвращения возникновения ситуации, в которой ВНП, которые среди всех примесей, содержащихся в титановом сырье, имеют плотность меньше, чем плотность расплавленного металлического титана (расплавленного титана), попадают в слиток 50 из титана или титанового сплава. Следует отметить, что хотя далее описывается случай, в котором используется электронно-лучевая печь 1 с короткой ванной, которая проиллюстрирована на фиг. 3, настоящее изобретение не ограничивается этим примером и может быть также применено к электронно-лучевой печи 1А с длинной ванной, которая проиллюстрирована на фиг. 1.The purpose of the metal ingot production method according to the present embodiment is to prevent the impurities contained in the molten metal (molten metal 5c) obtained by melting the solid raw material 5 from flowing out into the mold 40 from the bath 30 when producing the metal ingot 50 commercially pure titanium or titanium alloy, etc. According to the metal ingot production method of the present embodiment, specifically, a titanium raw material as a metal raw material is taken as an object, and the metal ingot production method solves the problem of preventing the occurrence of a situation in which the GNP, which among all the impurities contained in the titanium raw material, has density less than the density of molten titanium metal (molten titanium) fall into the titanium or titanium alloy ingot 50 . It should be noted that although the following describes the case in which the electron beam furnace 1 with a short bath, as illustrated in FIG. 3, the present invention is not limited to this example, and can also be applied to the long bath electron beam furnace 1A illustrated in FIG. one.

Для решения вышеупомянутой задачи в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 4, сырье 5 подается в расплавленный металл 5с внутри ванны 30 по линиям 26 подачи, которые находятся рядом с боковыми стенками 37А и 37В с длинных сторон ванны 30. Кроме того, электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, которая расположена так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка относительно поверхности расплавленного металла 5с, который находится в ванне 30.In order to solve the above problem, in the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 4, the raw material 5 is fed into the molten metal 5c inside the bath 30 through the supply lines 26, which are adjacent to the side walls 37A and 37B on the long sides of the bath 30. In addition, an electron beam is emitted along the irradiation line 25, which is positioned to block part 36 of the drain sock relative to the surface of the molten metal 5c, which is in the bath 30.

Линии 26 подачи являются воображаемыми линиями, представляющими положения, в которых сырье 5 подается снаружи ванны 30 в расплавленный металл 5с в ванне 30. Линии 26 подачи расположены на поверхности расплавленного металла 5с в положениях вдоль соответствующих внутренних поверхностей боковых стенок 37А и 37В ванны 30.The supply lines 26 are imaginary lines representing the positions at which the raw material 5 is supplied from outside the bath 30 to the molten metal 5c in the bath 30. The supply lines 26 are located on the surface of the molten metal 5c at positions along the respective inner surfaces of the side walls 37A and 37B of the bath 30.

В настоящем варианте осуществления расплавленное сырье 5 капает в ванну 30 с внутренних краевых частей части 10 подачи сырья, расположенной в верхней части боковых стенок 37А и 37В с длинных сторон ванны 30, как проиллюстрировано на фиг. 3. Следовательно, соответствующие линии 26 подачи располагаются на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30 под внутренними краевыми частями части 10 подачи сырья и имеют форму линий, проходящих вдоль внутренней поверхности соответствующих боковых стенок 37А и 37В. Следует отметить, что линии 26 подачи не обязательно должны иметь строго прямолинейную форму вдоль внутренних поверхностей боковых стенок 37А, 37В и 37С ванны 30, и, например, они могут иметь форму пунктирной линии, форму точечной линии, криволинейную форму, форму волнистой линии, зигзагообразную форму, форму двойной линии, ленточную форму, форму многоугольной линии и т.п.In the present embodiment, the molten raw material 5 drips into the bath 30 from the inner edge portions of the raw material supply portion 10 located at the top of the side walls 37A and 37B on the long sides of the bath 30, as illustrated in FIG. 3. Therefore, the respective supply lines 26 are located on the surface of the molten metal 5c in the bath 30 under the inner edge portions of the raw material supply portion 10, and are in the form of lines along the inner surface of the respective side walls 37A and 37B. It should be noted that the supply lines 26 do not need to have a strictly straight shape along the inner surfaces of the side walls 37A, 37B and 37C of the bath 30, and, for example, they can be in the form of a dotted line, the shape of a dotted line, a curvilinear shape, a wavy line shape, a zigzag a shape, a double line shape, a ribbon shape, a polygonal line shape, and the like.

Линия 25 облучения (соответствует линии облучения настоящего изобретения) является воображаемой линией, которая представляет собой путь положений, в которых электронный луч (соответствует первому электронному лучу настоящего изобретения) излучается сфокусированным образом на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30. Линия 25 облучения располагается на поверхности расплавленного металла 5с так, чтобы она блокировала часть 36 сливного носка. Две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковой стенки 37А, 37В, 37С или 37D (далее могут упоминаться как боковая стенка (стенки) 37) ванны 30. Линия 25 облучения не обязана иметь строго прямолинейную форму, и, например, может иметь форму пунктирной линии, форму точечной линии, криволинейную форму, форму волнистой линии, зигзагообразную форму, форму двойной линии, ленточную форму, форму многоугольной линии и т.п.The irradiation line 25 (corresponding to the irradiation line of the present invention) is an imaginary line that is a path of positions at which an electron beam (corresponding to the first electron beam of the present invention) is emitted in a focused manner onto the surface of the molten metal 5c in the bath 30. The irradiation line 25 is located on the surface molten metal 5c so that it blocks the spout portion 36. The two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are located near the side wall 37A, 37B, 37C or 37D (hereinafter referred to as the side wall(s) 37) of the tub 30. The irradiation line 25 need not be strictly straight, and may, for example, have a dotted line shape, a dotted line shape, a curvilinear shape, a wavy line shape, a zigzag shape, a double line shape, a ribbon shape, a polygonal line shape, and the like.

Расположение линии 25 облучения и линии 26 подачи будет теперь описано более подробно. Как проиллюстрировано на фиг. 4, прямоугольная ванна 30 в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет четыре боковые стенки 37А, 37В, 37С и 37D. Пара боковых стенок 37А и 37В, которые обращены друг к другу в направлении X, составляют пару длинных сторон ванны 30 и являются параллельными продольному направлению (направлению Y) ванны 30. Другими словами, среди боковых стенок 37 боковые стенки 37А и 37В проходят, по существу, перпендикулярно от боковой стенки 37D, в которой предусмотрена часть 36 сливного носка. Кроме того, пара боковых стенок 37С и 37D, которыеThe location of the irradiation line 25 and the supply line 26 will now be described in more detail. As illustrated in FIG. 4, the rectangular tub 30 according to the present embodiment has four side walls 37A, 37B, 37C, and 37D. The pair of side walls 37A and 37B that face each other in the X direction constitute a pair of long sides of the tub 30 and are parallel to the longitudinal direction (Y direction) of the tub 30. In other words, among the side walls 37, the side walls 37A and 37B extend substantially , perpendicular to the side wall 37D, in which the spout portion 36 is provided. In addition, a pair of side walls 37C and 37D, which

- 7 039285 обращены друг к другу в направлении Y, составляют пару коротких сторон ванны 30, и являются параллельными направлению ширины (направлению X) ванны 30. Здесь термин по существу, перпендикулярно происходит от того факта, что ванна, которая обычно используется, является прямоугольной, и одна боковая стенка и другая боковая стенка, смежная с этой боковой стенкой, пересекаются, по существу, перпендикулярно. Другими словами, термин по существу, перпендикулярно не означает строго перпендикулярное состояние, и допускается погрешность в пределах диапазона, в котором использование в качестве ванны обычно возможно. Допустимое угловое отклонение от перпендикулярного состояния может находиться, например, внутри диапазона в 5°.- 7 039285 face each other in the Y direction, make up a pair of short sides of the tub 30, and are parallel to the width direction (X direction) of the tub 30. Here, the term essentially perpendicular comes from the fact that the tub that is commonly used is rectangular , and one side wall and another side wall adjacent to that side wall intersect substantially perpendicularly. In other words, the term substantially perpendicular does not mean a strictly perpendicular condition, and a margin of error is allowed within the range in which use as a bathtub is normally possible. The permissible angular deviation from the perpendicular state can be, for example, within a range of 5°.

Часть 36 сливного носка для вытекания расплавленного металла 5с из ванны 30 в литейную форму 40 предусматривается в боковой стенке 37D, которая является одной из коротких сторон. С другой стороны, часть 36 сливного носка не предусматривается в трех боковых стенках 37А, 37В и 37С, которые являются боковыми стенками, отличающимися от боковой стенки 37D. Следовательно, боковая стенка 37D соответствует первой боковой стенке, снабженной частью сливного носка, а боковые стенки 37А, 37В и 37С соответствуют боковым стенкам, в которых часть 36 сливного носка не предусматривается.A spout part 36 for flowing molten metal 5c from the pool 30 into the mold 40 is provided in a side wall 37D which is one of the short sides. On the other hand, the spout portion 36 is not provided in the three side walls 37A, 37B, and 37C, which are side walls different from the side wall 37D. Therefore, the side wall 37D corresponds to the first side wall provided with the spout portion, and the side walls 37A, 37B, and 37C correspond to the side walls in which the spout portion 36 is not provided.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 4, две прямолинейных линии 26 подачи расположены вдоль боковых стенок 37А и 37В на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30. В дополнение к этому линия 25 облучения располагается так, чтобы она блокировала часть 36 сливного носка ниже по потоку в продольном направлении (направлении Y) ванны 30 относительно линий 26 подачи. В настоящем изобретении та область в продольном направлении (направлении Y) ванны 30, которая включает в себя линии 26 подачи и не контактирует с частью 36 сливного носка, упоминается как предшествующая область S2. Кроме того, та область в продольном направлении (направлении Y) ванны 30, которая расположена между предшествующей областью S2 и боковой стенкой 37D, в которой предусмотрена часть 36 сливного носка, упоминается как последующая область S3. В следующем описании область внутри ванны 30 описывается таким образом, что она делится на предшествующую область S2 и последующую область S3 прямой линией, которая связывает конечные точки на двух линиях 26 подачи со стороны части 36 сливного носка.In the example illustrated in FIG. 4, two straight feed lines 26 are located along the side walls 37A and 37B on the surface of the molten metal 5c in the bath 30. In addition, the irradiation line 25 is positioned to block the downstream spout portion 36 in the longitudinal direction (Y direction). bath 30 relative to the lines 26 supply. In the present invention, that area in the longitudinal direction (Y direction) of the tub 30 which includes the supply lines 26 and does not contact the spout part 36 is referred to as the antecedent area S2. In addition, that region in the longitudinal direction (Y direction) of the tub 30 which is located between the preceding region S2 and the side wall 37D in which the spout portion 36 is provided is referred to as the subsequent region S3. In the following description, the area inside the bathtub 30 is described in such a way that it is divided into the previous area S2 and the next area S3 by a straight line that connects the end points on the two supply lines 26 from the part 36 of the drain sock.

Линия 25 облучения располагается в последующей области S3. Две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковой стенки 37А, 37В, 37С или 37D ванны 30. В примере, проиллюстрированном на фиг. 4, концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37D. Использующаяся в настоящем документе фраза концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 означает, что концевые части e1 и е2 располагаются на внутренней поверхности боковой стенки 37 или в области, в которой расстояние х от внутренней поверхности боковой стенки 37 составляет не более 5 мм. Первый электронный луч излучается на соответствующую область. Следует отметить, что отвержденный слой, называемый гарнисажем 7, представляющий собой затвердевший расплавленный металл 5с, формируется на внутренней поверхности стенок 37 ванны 30 (см. фиг. 5 и 6). Формирование гарнисажа 7 около боковых стенок 37 не представляет проблемы, и первый электронный луч может излучаться на гарнисаж 7.The irradiation line 25 is located in the subsequent region S3. The two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are located near the side wall 37A, 37B, 37C or 37D of the bath 30. In the example illustrated in FIG. 4, the end portions e1 and e2 are located near the side wall 37D. As used herein, the phrase end parts e1 and e2 located near the side wall 37 means that the end parts e1 and e2 are located on the inner surface of the side wall 37 or in the region in which the distance x from the inner surface of the side wall 37 is not more than 5 mm. The first electron beam is emitted to the corresponding area. It should be noted that a hardened layer, called the skull 7, which is the solidified molten metal 5c, is formed on the inner surface of the walls 37 of the bath 30 (see Fig. 5 and 6). The formation of the ledge 7 near the side walls 37 is not a problem and the first electron beam can be radiated onto the ledge 7.

В настоящем варианте осуществления специальный температурный градиент формируется на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30 путем излучения электронного луча сфокусированным образом вдоль линии 25 облучения на поверхности расплавленного металла 5с, как было упомянуто выше, и тем самым осуществляется управление течением расплавленного металла 5с. Далее будет описано распределение температур на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30.In the present embodiment, a special temperature gradient is formed on the surface of the molten metal 5c in the bath 30 by emitting an electron beam in a focused manner along the irradiation line 25 on the surface of the molten metal 5c as mentioned above, and thereby controlling the flow of the molten metal 5c. Next, the temperature distribution on the surface of the molten metal 5c in the bath 30 will be described.

Как правило, в процессе электронно-лучевого плавления для предотвращения застывания расплавленного металла 5с в ванне 30 электронный луч равномерно излучается, например электронной пушкой 20С, на область 23 облучения для удержания тепла, которая занимает широкую площадь поверхности расплавленного металла 5с, чтобы тем самым поддерживать температуру расплавленного металла 5с в ванне 30. За счет выполнения такого излучения электронного луча для удержания тепла весь расплавленный металл 5с, накопленный в ванне 30, нагревается, и средняя температура поверхности Т0 (далее упоминаемая как температура поверхности расплавленного металла Т0) всей поверхности расплавленного металла 5с поддерживается на предопределенном уровне. Температура поверхности расплавленного металла Т0 находится, например, в диапазоне от 1923 К (точка плавления титанового сплава) до 2323 К и предпочтительно находится в диапазоне от 1973 до 2273 К.Generally, in the electron beam melting process, in order to prevent the molten metal 5c from solidifying in the bath 30, the electron beam is evenly irradiated, for example, by the electron gun 20C, to the heat-holding irradiation region 23, which occupies a wide surface area of the molten metal 5c, to thereby maintain the temperature. of the molten metal 5c in the bath 30. By performing such heat-holding electron beam emission, the entire molten metal 5c accumulated in the bath 30 is heated, and the average surface temperature T0 (hereinafter referred to as the molten metal surface temperature T0) of the entire surface of the molten metal 5c is maintained at a predetermined level. The surface temperature of the molten metal T0 is, for example, in the range from 1923 K (melting point of the titanium alloy) to 2323 K, and preferably is in the range from 1973 to 2273 K.

В настоящем варианте осуществления электронные лучи излучаются на твердое сырье 5 у вышеупомянутой части 10 подачи сырья электронными пушками 20А и 20В, чтобы расплавить сырье 5, и расплавленный металл с высокой температурой стекает на положения линий 26 подачи расплавленного металла 5с в ванне 30, чтобы тем самым подавать сырье 5 в ванну 30. Следовательно, среди всего расплавленного металла 5с в ванне 30 примеси, такие как ВНП, содержащиеся в сырье 5, присутствуют главным образом около линий 26 подачи. Кроме того, поскольку высокотемпературный расплавленный металл подается непрерывно или прерывисто к линиям 26 подачи, область высокой температуры (см. область S1 на фиг. 5), имеющая температуру поверхности Т1 более высокую, чем вышеупомянутая температура поверхности расплавленного металла Т0, формируется около линий 26 подачи. Температура поверхности Т1 (далее упоминаемая как температура подачи сырья Т1) расплавленного металла 5с на линиях 26In the present embodiment, electron beams are emitted onto the solid raw material 5 at the aforementioned raw material supply portion 10 by the electron guns 20A and 20B to melt the raw material 5, and the high temperature molten metal flows down to the positions of the molten metal supply lines 26 5c in the bath 30, to thereby supply the raw material 5 to the bath 30. Therefore, among all the molten metal 5c in the bath 30, impurities such as GNP contained in the raw material 5 are mainly present near the supply lines 26 . In addition, since high-temperature molten metal is supplied continuously or intermittently to the supply lines 26, a high temperature region (see region S1 in FIG. 5) having a surface temperature T1 higher than the above-mentioned molten metal surface temperature T0 is formed near the supply lines 26 . Surface temperature T1 (hereinafter referred to as feed temperature T1) of molten metal 5c on lines 26

- 8 039285 подачи является приблизительно той же самой, что и температура расплавленного металла, который капает из части 10 подачи сырья в ванну 30, и является более высокой, чем вышеупомянутая температура поверхности расплавленного металла Т0 (Т1>Т0). Температура подачи сырья Т1 находится, например, внутри диапазона 1923-2423 К и предпочтительно внутри диапазона 1973-2373 К.- 8 039285 supply is approximately the same as the temperature of the molten metal that drips from the raw material supply portion 10 into the bath 30, and is higher than the above-mentioned molten metal surface temperature T0 (T1>T0). The feed temperature T1 is, for example, within the range 1923-2423 K and preferably within the range 1973-2373 K.

В дополнение к этому в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления отдельно от излучения вышеупомянутого электронного луча для удержания тепла на область 23 облучения для удержания тепла расплавленного металла 5с электронный луч излучается сфокусированным образом электронной пушкой 20Е на расплавленный металл 5с вдоль линии 25 облучения. За счет такого концентрированного излучения электронного луча область высокой температуры, имеющая температуру поверхности Т2, которая является более высокой, чем вышеупомянутая температура поверхности расплавленного металла Т0, формируется в последующей по потоку области S3 и блокирует часть 36 сливного носка. Температура поверхности Т2 (далее упоминаемая как температура линии облучения Т2) расплавленного металла 5с на линии 25 облучения является более высокой, чем вышеупомянутая температура поверхности расплавленного металла Т0 (Т2>Т0). В дополнение к этому для того чтобы более надежно подавить вытекание примесей, температура линии облучения Т2 предпочтительно является более высокой, чем вышеупомянутая температура подачи сырья Т1 (Т2>Т1>Т0). Температура линии облучения Т2 находится, например, внутри диапазона от 1923 до 2473 К и предпочтительно находится внутри диапазона 1973-2423 К.In addition, according to the metal ingot production method of the present embodiment, apart from irradiating the above-mentioned heat holding electron beam to the molten metal 5c heat holding irradiation area 23, the electron beam is irradiated in a focused manner by the electron gun 20E to the molten metal 5c along the irradiation line 25. By such concentrated electron beam emission, a high temperature region having a surface temperature T2 that is higher than the aforementioned molten metal surface temperature T0 is formed in the downstream region S3 and blocks the spout portion 36. The surface temperature T2 (hereinafter referred to as the irradiation line temperature T2) of the molten metal 5c in the irradiation line 25 is higher than the above-mentioned molten metal surface temperature T0 (T2>T0). In addition, in order to more reliably suppress the leakage of impurities, the temperature of the irradiation line T2 is preferably higher than the above-mentioned feed temperature T1 (T2>T1>T0). The temperature of the irradiation line T2 is, for example, within the range of 1923 to 2473 K, and preferably is within the range of 1973-2423 K.

Таким образом, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления путем излучения электронного луча вдоль линии 25 облучения на поверхности расплавленного металла 5с область высокой температуры расплавленного металла 5с также формируется около линии 25 облучения, а не только вблизи линий 26 подачи. За счет этого, как проиллюстрировано на фиг. 6, в наружном слое расплавленного металла 5с поток 61 расплавленного металла (соответствует потоку расплавленного металла настоящего изобретения) может быть принудительно сформирован от линии 25 облучения в противоположном направлении (т.е. в направлении Y), которое является направлением от боковой стенки 37D. В частности, сформированный поток 61 расплавленного металла может постоянно поддерживаться путем поддержания температуры расплавленного металла 5с выше температуры Т0 в произвольных положениях линии 25 облучения.Thus, according to the method for manufacturing the metal ingot of the present embodiment by emitting an electron beam along the irradiation line 25 on the surface of the molten metal 5c, a high temperature region of the molten metal 5c is also formed near the irradiation line 25, not only near the supply lines 26. Due to this, as illustrated in FIG. 6, in the outer molten metal layer 5c, the molten metal flow 61 (corresponding to the molten metal flow of the present invention) can be forcibly generated from the irradiation line 25 in the opposite direction (i.e., the Y direction) which is the direction from the side wall 37D. In particular, the generated molten metal stream 61 can be constantly maintained by maintaining the temperature of the molten metal 5c above the temperature T0 at arbitrary positions of the irradiation line 25 .

Расплавленный металл 5с, который накапливается в ванне 30, очищается, находясь в ванне 30, и после этого вытекает из части 36 сливного носка в литейную форму 40. Как проиллюстрировано на фиг. 6, в центральной части в направлении ширины (направлении X) в ванне 30 поток расплавленного металла 60, который течет вдоль продольного направления (направления Y) ванны 30, формируется из окрестности боковой стенки 37С, которая является одной из коротких сторон, и течет к части 36 сливного носка. Посредством этого потока расплавленного металла 60 расплавленный металл 5с, который накапливается внутри ванны 30, вытекает из части 36 сливного носка в литейную форму 40. Примеси категоризируются на ВВП (не показаны), которые имеют высокую относительную плотность по сравнению с расплавленным металлом 5с, и ВНП 8, которые имеют низкую относительную плотность по сравнению с расплавленным металлом 5с. ВВП, которые имеют высокую относительную плотность, оседают в расплавленном металле 5с и прилипают к гарнисажу 7, который образуется на поверхности дна ванны 30, и, следовательно, вероятность вытекания ВВП в литейную форму 40 из части 36 сливного носка становится низкой. С другой стороны, большая часть ВНП 8, которые имеют низкую относительную плотность, всплывает на поверхность расплавленного металла 5с и, как проиллюстрировано на фиг. 5, перемещается вместе с потоком в наружном слое расплавленного металла 5с.The molten metal 5c that accumulates in the bath 30 is cleaned while in the bath 30 and then flows out of the spout portion 36 into the mold 40. As illustrated in FIG. 6, in the central part in the width direction (X direction) in the bath 30, the molten metal flow 60, which flows along the longitudinal direction (Y direction) of the bath 30, is formed from the vicinity of the side wall 37C, which is one of the short sides, and flows to the part 36 drain sock. Through this flow of molten metal 60, the molten metal 5c that has accumulated inside the bath 30 flows out of the spout portion 36 into the mold 40. The impurities are categorized into IGR (not shown), which have a high relative density compared to the molten metal 5c, and IRR 8 which have a low relative density compared to molten metal 5c. HPFs that have a high relative density settle in the molten metal 5c and adhere to the scull 7 that is formed on the surface of the bottom of the tub 30, and hence the probability of the HPFs flowing into the mold 40 from the spout portion 36 becomes low. On the other hand, a large part of the VNP 8, which have a low relative density, floats to the surface of the molten metal 5c and, as illustrated in FIG. 5 moves with the flow in the outer layer of molten metal 5c.

В соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30 вдоль линии 25 облучения, которая имеет две концевые части e1 и е2, расположенные у боковой стенки 37 ванны 30 так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. За счет этого конвекция Марангони создается с помощью температурного градиента на поверхности расплавленного металла 5с, и, как проиллюстрировано на фиг. 6, в наружном слое расплавленного металла 5с образуется обратный поток наружного слоя расплавленного металла 5с (поток 61 расплавленного металла) от линии 25 облучения. Поток 61 расплавленного металла предотвращает вытекание ВНП 8 в литейную форму 40, заставляя ВНП 8, которые плавают на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30, перемещаться в направлении от части 36 сливного носка.According to the method for producing a metal ingot of the present embodiment, an electron beam is irradiated to the surface of the molten metal 5c in the bath 30 along the irradiation line 25, which has two end portions e1 and e2 located at the side wall 37 of the bath 30 so as to block the pouring spout part 36 . Due to this, Marangoni convection is created by means of a temperature gradient on the surface of the molten metal 5c, and as illustrated in FIG. 6, in the outer layer of molten metal 5c, a reverse flow of the outer layer of molten metal 5c (molten metal flow 61) from the irradiation line 25 is formed. The molten metal stream 61 prevents the HLR 8 from flowing into the mold 40, causing the HLR 8, which float on the surface of the molten metal 5c in the bath 30, to move away from the spout portion 36 .

Когда температурный градиент возникает на поверхности текучей среды, возникает также градиент поверхностного натяжении текучей среды, который вызывает образование конвекции в текучей среде. Такую конвекцию в текучей среде называют конвекцией Марангони. В главных металлах, представителем которых является титан, конвекция Марангони представляет собой поток от области высокой температуры к области низкой температуры.When a temperature gradient occurs at the surface of the fluid, there is also a surface tension gradient in the fluid, which causes convection to form in the fluid. Such convection in a fluid medium is called Marangoni convection. In the main metals, of which titanium is a representative, Marangoni convection is a flow from an area of high temperature to an area of low temperature.

Далее будет рассмотрен случай, в котором, когда сырье 5 капает вдоль линий 26 подачи в расплавленный металл 5с в ванне 30, как проиллюстрировано на фиг. 4, температура расплавленного металла (температура подачи сырья Т1), который капает вдоль линий 26 подачи, уже является более высокой, чем температура Т0 расплавленного металла, накопленного в ванне 30. В этом случае, как проиллюстрироваNext, a case will be considered in which, when the raw material 5 drips along the supply lines 26 into the molten metal 5c in the bath 30, as illustrated in FIG. 4, the temperature of the molten metal (raw material supply temperature T1) which drips along the supply lines 26 is already higher than the temperature T0 of the molten metal accumulated in the bath 30. In this case, as illustrated

- 9 039285 но на фиг. 5, область S1 около линий 26 подачи, на которую капает расплавленное сырье 5 (расплавленный металл), является областью высокой температуры, в которой температура является более высокой, чем температура расплавленного металла 5с в других областях. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 5 и 6, в наружном слое расплавленного металла 5с формируются поток 63 расплавленного металла от области S1 к боковой стенке 37В и поток 62 расплавленного металла от области S1 к центральной части в направлении ширины (направлении X) ванны 30.- 9 039285 but in FIG. 5, the region S1 near the supply lines 26 onto which the molten raw material 5 (molten metal) drips is a high temperature region in which the temperature is higher than the temperature of the molten metal 5c in other regions. Therefore, as illustrated in FIG. 5 and 6, in the outer layer of molten metal 5c, a molten metal flow 63 is formed from the region S1 to the side wall 37B and a molten metal flow 62 is formed from the region S1 to the central part in the width direction (X direction) of the bath 30.

Таким образом, как проиллюстрировано на фиг. 6, ВНП 8, содержащиеся в расплавленном металле, который капает на линии 26 подачи, перемещаются с потоком 62 расплавленного металла к центральной части в направлении ширины (направлении X) ванны 30, а также перемещаются с потоком 63 расплавленного металла к боковой стенке 37В ванны 30. Потоки 62 расплавленного металла, которые текут к центральной части ванны 30 от каждой из левой и правой линий 26 подачи, сталкиваются в центральной части в направлении ширины ванны 30, формируя тем самым поток расплавленного металла 60 (см. фиг. 6) к части 36 сливного носка вдоль продольного направления (направления Y) ванны 30. В результате ВНП 8, всплывающие в расплавленном металле 5с, также перемещаются с потоком 60 расплавленного металла и текут к части 36 сливного носка. Следовательно, для того чтобы гарантировать, что примеси, такие как ВНП 8, не вытекают из части 36 сливного носка в литейную форму 40, предпочтительно, чтобы формировался поток наружного слоя расплавленного металла 5с, который отталкивает ВНП, увлекаемые потоком 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка, в обратную сторону, и таким образом удерживает ВНП вдали от части 36 сливного носка.Thus, as illustrated in FIG. 6, the VNP 8 contained in the molten metal that drips on the supply line 26 moves with the molten metal flow 62 to the center portion in the width direction (X direction) of the bath 30, and also moves with the molten metal flow 63 to the side wall 37B of the bath 30 The molten metal streams 62 that flow toward the central portion of the pool 30 from each of the left and right supply lines 26 collide at the central portion in the width direction of the pool 30, thereby forming a stream of molten metal 60 (see FIG. 6) toward the portion 36 spout along the longitudinal direction (Y-direction) of the bath 30. As a result, the SNR 8 floating in the molten metal 5c also moves with the molten metal flow 60 and flows towards the spout part 36. Therefore, in order to ensure that impurities, such as RNR 8, do not flow from spout portion 36 into mold 40, it is preferable that an outer layer of molten metal flow 5c be formed that repels RNR entrained by molten metal flow 60 towards portion 36 drain sock, in the opposite direction, and thus keeps the GNP away from part 36 of the drain sock.

Следовательно, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 4 и 6, электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла 5с вдоль V-образной линии 25 облучения, две концевые части e1 и е2 которой располагаются около боковой стенки 37D, и которая выступает назад, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. За счет этого температура поверхности Т2 расплавленного металла 5с в области около линии 25 облучения увеличивается, и образуется градиент температуры поверхности расплавленного металла 5с между областью около линии 25 облучения и областью 23 облучения для удержания тепла. В результате возникает конвекция Марангони, и, как проиллюстрировано на фиг. 6, в наружном слое расплавленного металла 5с возникает обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения. Посредством этого потока 61 расплавленного металла осуществляется управление потоком примесей, таких как ВНП, и примеси, которые текли к части 36 сливного носка, отодвигаются обратно к положению, которое находится дальше от линии 25 облучения. За счет этого можно предотвратить вытекание примесей из части 36 сливного носка.Therefore, according to the production method of the metal ingot of the present embodiment, as illustrated in FIG. 4 and 6, an electron beam is irradiated onto the molten metal surface 5c along a V-shaped irradiation line 25, the two end portions e1 and e2 of which are located near the side wall 37D, and which protrudes rearward to block the spout portion 36. Due to this, the surface temperature T2 of the molten metal 5c in the area around the irradiation line 25 is increased, and a surface temperature gradient of the molten metal 5c is formed between the area around the irradiation line 25 and the irradiation area 23 to keep heat. As a result, Marangoni convection occurs and, as illustrated in FIG. 6, a reverse flow 61 of molten metal from the irradiation line 25 occurs in the outer layer of molten metal 5c. By means of this molten metal flow 61, the flow of impurities such as GNR is controlled, and the impurities that have flowed to the spout portion 36 are pushed back to a position that is farther from the irradiation line 25 . In this way, impurities can be prevented from escaping from the spout portion 36 .

При этом, например, путем придания линии 25 облучения формы, которая выступает в сторону от сливного носка, такой как V-образная форма, как проиллюстрировано на фиг. 4 и 6, конвекция Марангони может быть создана таким образом, чтобы поток 61 расплавленного металла к части 36 сливного носка тек к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30. Другими словами, на фиг. 6 поток 61 расплавленного металла является потоком, который направлен в обратную сторону (в направлении от части 36 сливного носка) в направлении оси Y, а также от части 36 сливного носка в направлении оси X. Таким образом, поток 61 расплавленного металла перемещает примеси, такие как ВНП, которые плавают на поверхности расплавленного металла 5с в областях около линий 26 подачи, в обратном направлении от линии 25 облучения, а также к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30.Here, for example, by giving the irradiation line 25 a shape that protrudes away from the spout, such as a V-shape as illustrated in FIG. 4 and 6, Marangoni convection can be created such that the flow 61 of molten metal to the spout portion 36 flows towards the side walls 37A and 37B of the tub 30. In other words, in FIG. 6, the molten metal flow 61 is a flow that is directed in the opposite direction (away from the spout part 36) in the Y-axis direction, and also from the spout part 36 in the X-axis direction. Thus, the molten metal flow 61 moves impurities such as as GNPs that float on the surface of the molten metal 5c in areas near the supply lines 26, in the opposite direction from the irradiation line 25, and also to the side walls 37A and 37B of the bath 30.

Некоторые из ВНП 8, перемещаемые к боковым стенкам 37А и 37В, прилипают к гарнисажу 7, образующемуся на внутренних поверхностях боковых стенок 37 ванны 30, и поэтому больше не перемещаются в расплавленном металле 5с в ванне 30. Альтернативно ВНП 8 постепенно растворяются, циркулируя внутри ванны 30. В частности, поскольку расплавленный металл 5с в непосредственной близости от линии 25 облучения находится при высокой температуре, плавление ВНП 8 ускоряется. Таким образом, при излучении электронного луча вдоль линии 25 облучения примеси не только блокируются и задерживаются на линии 25 облучения, но примеси также улавливаются гарнисажем 7, образующимся на внутренних поверхностях боковых стенок 37А и 37В, или ускоряется растворение азотированного титана и т.п., который является главным компонентом ВНП 8, и, таким образом, вытекание примесей из части 36 сливного носка может быть предотвращено.Some of the HLRs 8 moving towards the side walls 37A and 37B adhere to the scull 7 formed on the inner surfaces of the side walls 37 of the bath 30 and therefore no longer travel in the molten metal 5c in the bath 30. Alternatively, the HLRs 8 gradually dissolve as they circulate within the bath 30. Particularly, since the molten metal 5c in the immediate vicinity of the irradiation line 25 is at a high temperature, the melting of the HPR 8 is accelerated. Thus, when the electron beam is emitted along the irradiation line 25, impurities are not only blocked and trapped in the irradiation line 25, but the impurities are also trapped by the skull 7 formed on the inner surfaces of the side walls 37A and 37B, or the dissolution of nitrided titanium, etc. is accelerated, which is the main component of the GNP 8, and thus the leakage of impurities from the spout portion 36 can be prevented.

Таким образом, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, которая находится с последующей по потоку стороны от линий 26 подачи. За счет этого формируется обратный поток 61 расплавленного металла от области высокой температуры расплавленного металла 5с около линии 25 облучения, и в результате примеси, такие как ВНП, которые текли в сторону части 36 сливного носка, отодвигаются обратно от части 36 сливного носка. Следовательно, вытекание примесей из ванны 30 в литейную форму 40 может быть предотвращено. В результате попадание примесей в слиток может быть предотвращено.Thus, according to the method for manufacturing the metal ingot of the present embodiment, the electron beam is emitted along the irradiation line 25 which is downstream of the supply lines 26 . This forms a reverse flow of molten metal 61 from the high temperature region of the molten metal 5c near the irradiation line 25, and as a result, impurities such as GNP that flowed towards the spout portion 36 are pushed back from the spout portion 36. Therefore, the leakage of impurities from the bath 30 into the mold 40 can be prevented. As a result, impurities can be prevented from entering the ingot.

1.3. Расположение линии облучения.1.3. The location of the irradiation line.

Далее будет подробно описано расположение линии 25 облучения, вдоль которой электронный луч излучается сфокусированным образом.Next, the location of the irradiation line 25 along which the electron beam is emitted in a focused manner will be described in detail.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществIn the method for producing a metal ingot according to the present embodiment,

- 10 039285 ления, как проиллюстрировано на фиг. 4, электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, которая располагается в последующей по потоку области S3 между предшествующей по потоку областью S2, которая включает в себя линии 26 подачи, и боковой стенкой 37D. Линии 26 подачи являются воображаемыми линиями, представляющими положения, в которые расплавленный металл сырья 5 капает в расплавленный металл 5с в ванне 30. Линия 25 облучения является воображаемой линией, которая соответствует пути перемещения электронного луча, который испускается электронной пушкой 20Е для линейного облучения.- 10 039285, as illustrated in FIG. 4, the electron beam is emitted along the irradiation line 25, which is located in the downstream region S3 between the upstream region S2, which includes the supply lines 26, and the side wall 37D. The supply lines 26 are imaginary lines representing the positions at which the molten metal of the raw material 5 drips into the molten metal 5c in the bath 30. The irradiation line 25 is an imaginary line that corresponds to the travel path of the electron beam that is emitted by the linear irradiation electron gun 20E.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 6, линия 25 облучения имеет V-образную форму, которая имеет две концевые части e1 и е2, расположенные у боковой стенки 37D, и которая выступает назад, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. При излучении электронного луча на поверхность расплавленного металла 5с вдоль этой линии 25 облучения образуется обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения. В результате поток 60 расплавленного металла, текущий к части 36 сливного носка, отодвигается обратно, и становится возможным предотвратить вытекание примесей, таких как ВНП, из ванны 30 в литейную форму 40.In the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 6, the irradiation line 25 has a V-shape which has two end portions e1 and e2 located at the side wall 37D and which protrudes backward to block the spout portion 36. When the electron beam is emitted onto the surface of the molten metal 5c along this irradiation line 25, a reverse flow 61 of molten metal from the irradiation line 25 is formed. As a result, the molten metal stream 60 flowing to the spout portion 36 is pushed back, and it becomes possible to prevent impurities such as GNR from flowing out of the pool 30 into the mold 40.

При этом предпочтительно подходящим образом установить расположение линии 25 облучения так, чтобы поток 60 расплавленного металла из центра ванны 30 к части 36 сливного носка не проходил через линию 25 облучения и не тек к части 36 сливного носка. Следовательно, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления линия 25 облучения используется для того, чтобы надежно разделить предшествующую область S2, в которой расположены линии 26 подачи, и часть 36 сливного носка. С этой целью две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковой стенки 37. Фраза концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 означает, что концевые части e1 и е2 располагаются на внутренней поверхности боковой стенки 37 или в области, в которой расстояние х от внутренней поверхности боковой стенки 37 составляет не более 5 мм. Когда концевые части e1 и е2 находятся внутри вышеупомянутой области, примеси, такие как ВНП, не проходят через пространство между боковой стенкой 37 и концевыми частями e1 и е2 линии 25 облучения, и путь потока от предшествующей области S2 к части 36 сливного носка может надежно блокироваться. Следует отметить, что, как было упомянуто выше, формирование гарнисажа 7 около боковых стенок 37 не представляет проблемы, и первый электронный луч может излучаться на гарнисаж 7.Here, it is preferable to suitably position the irradiation line 25 so that the molten metal flow 60 from the center of the bath 30 to the spout 36 does not pass through the irradiation line 25 and flow to the spout 36. Therefore, according to the production method of the metal ingot of the present embodiment, the irradiation line 25 is used to securely separate the previous area S2 in which the supply lines 26 are located and the spout portion 36. To this end, the two end parts e1 and e2 of the irradiation line 25 are located near the side wall 37. The phrase end parts e1 and e2 are located near the side wall 37 means that the end parts e1 and e2 are located on the inner surface of the side wall 37 or in the area in which the distance x from the inner surface of the side wall 37 is not more than 5 mm. When the end portions e1 and e2 are inside the above region, impurities such as GNP do not pass through the space between the side wall 37 and the end portions e1 and e2 of the irradiation line 25, and the flow path from the preceding region S2 to the spout portion 36 can be reliably blocked. . It should be noted that, as mentioned above, the formation of the ledge 7 near the side walls 37 is not a problem, and the first electron beam can be radiated onto the ledge 7.

Кроме того, необходимо, чтобы ширина b линии 25 облучения в направлении X на фиг. 4 (далее упоминаемая как ширина линии облучения) была, по меньшей мере, больше, чем ширина b0 отверстия части 36 сливного носка. Если ширина b линии облучения меньше, чем ширина b0 отверстия части 36 сливного носка, существует вероятность того, что поток наружного слоя расплавленного металла 5с от предшествующей области S2 к части 36 сливного носка возникнет в части, в которой электронный луч не излучается, и ВНП будут вытекать в литейную форму 40. Следует отметить, что ширина b линии облучения может быть меньше, чем ширина ванны 30, и время, требуемое для однократного сканирования линии 25 облучения, увеличивается при увеличении ширины b линии облучения. Когда время, требуемое для однократного сканирования линии 25 облучения, увеличивается, поток 61 расплавленного металла к боковым стенкам ванны 30, создаваемый излучением электронного луча, ослабевает, и вероятность вытекания ВНП к части 36 сливного носка увеличивается.In addition, it is necessary that the width b of the irradiation line 25 in the X direction in FIG. 4 (hereinafter referred to as the width of the irradiation line) was at least larger than the opening width b 0 of the spout portion 36 . If the width b of the irradiation line is smaller than the width b 0 of the opening of the spout part 36, there is a possibility that the flow of the outer layer of molten metal 5c from the previous region S2 to the spout part 36 will occur in the part in which the electron beam is not emitted, and the ERR will flow into the mold 40. It should be noted that the width b of the irradiation line may be smaller than the width of the pool 30, and the time required for a single scan of the irradiation line 25 increases with increasing width b of the irradiation line. When the time required for a single scan of the irradiation line 25 is increased, the flow 61 of molten metal to the side walls of the bath 30 generated by the electron beam emission is weakened, and the probability of outflow of the IRR to the spout portion 36 is increased.

В дополнение к этому высота h линии облучения, которая является высотой, на которую линия 25 облучения выступает назад, определяется с учетом потока 61 расплавленного металла, создаваемого излучением соответствующего электронного луча, и времени сканирования. Здесь высота h линии облучения равна расстоянию от вершины линии 25 облучения до точки пересечения между прямой линией, которая соединяет две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения, и прямой линией, проходящей в направлении Y через вершину линии 25 облучения. По мере увеличения высоты h линии облучения увеличивается степень, до которой поток 61 расплавленного металла, формируемый излучением электронного луча вдоль линии 25 облучения, имеющей V-образную форму, проиллюстрированную на фиг. 4, становится потоком к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30, но с другой стороны увеличивается время, необходимое для однократного сканирования линии 25 облучения. Следовательно, предпочтительно устанавливать высоту h линии облучения так, чтобы время, требуемое для сканирования, стало возможно более коротким, сохраняя при этом направление потока 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В.In addition, the irradiation line height h, which is the height at which the irradiation line 25 protrudes backward, is determined in consideration of the molten metal flow 61 generated by the emission of the corresponding electron beam and the scanning time. Here, the height h of the irradiation line is equal to the distance from the top of the irradiation line 25 to the point of intersection between the straight line that connects the two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 and the straight line passing in the Y direction through the top of the irradiation line 25. As the height h of the irradiation line increases, the degree to which the molten metal stream 61 formed by the electron beam emission along the irradiation line 25 having the V-shape illustrated in FIG. 4 becomes a flow towards the side walls 37A and 37B of the bath 30, but on the other hand, the time required for a single scan of the irradiation line 25 increases. Therefore, it is preferable to set the height h of the irradiation line so that the time required for scanning becomes as short as possible while maintaining the direction of the molten metal flow 61 towards the side walls 37A and 37B.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления положение вершины линии 25 облучения не ограничивается положением на прямой линии, которая проходит через центр ширины ванны 30 (далее упоминаемой также как центральная линия), как проиллюстрировано на фиг. 4. Однако желательно, чтобы вершина линии 25 облучения и центр ширины отверстия части 36 сливного носка находились на центральной линии ванны 30, как проиллюстрировано на фиг. 4. За счет расположения вершины линии 25 облучения на центральной линии, как проиллюстрировано на фиг. 6, поток 61 расплавленного металла может быть сделан симметричным относительно центральной линии. Путем излучения электронного луча таким образом поток наружного слоя расплавленIn the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, the position of the top of the irradiation line 25 is not limited to the position on a straight line that passes through the width center of the pool 30 (hereinafter also referred to as the center line) as illustrated in FIG. 4. However, it is desirable that the top of the irradiation line 25 and the center of the opening width of the spout portion 36 be on the center line of the tub 30, as illustrated in FIG. 4. By positioning the top of the irradiation line 25 on the center line, as illustrated in FIG. 6, the molten metal flow 61 can be made symmetrical about the center line. By emitting an electron beam in this way, the flow of the outer layer is melted

- 11 039285 ного металла 5с может быть ориентирован к боковым стенкам 37А и 37В, которые находятся на небольшом расстоянии от линии 25 облучения, и вероятность прилипания примесей, таких как ВНП, к гарнисажу 7 может быть увеличена.The metal 5c can be oriented towards the side walls 37A and 37B, which are a short distance from the irradiation line 25, and the likelihood of impurities such as GNP adhering to the skull 7 can be increased.

До тех пор пока линия 25 облучения электронного луча способа производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет выпуклую форму, которая выступает назад от части 36 сливного носка, линия 25 облучения может иметь форму, отличающуюся от Vобразной формы, показанной на фиг. 4. Например, линия 25 облучения может иметь криволинейную форму, такую как парабола. Альтернативно, линия 25 облучения может иметь, например, по существу, форму полукруглой дуги, как проиллюстрировано на фиг. 7. В этом случае линия 25 облучения в форме дуги имеет диаметр, который равен или больше, чем ширина bo отверстия части 36 сливного носка. В частности, как проиллюстрировано на фиг. 7, линия 25 облучения в форме дуги задается так, чтобы ее центр находился на прямой линии, проходящей через центр ширины отверстия части 36 сливного носка, и чтобы она была частью окружности, имеющей диаметр, равный или больше, чем ширина bo отверстия части 36 сливного носка.As long as the electron beam irradiation line 25 of the metal ingot production method according to the present embodiment has a convex shape that protrudes backward from the spout portion 36, the irradiation line 25 may have a shape other than the V-shape shown in FIG. 4. For example, the irradiation line 25 may have a curvilinear shape such as a parabola. Alternatively, the irradiation line 25 may have, for example, a substantially semi-circular arc shape, as illustrated in FIG. 7. In this case, the arc-shaped irradiation line 25 has a diameter that is equal to or greater than the opening width bo of the spout portion 36 . In particular, as illustrated in FIG. 7, the arc-shaped irradiation line 25 is set so that its center is on a straight line passing through the center of the opening width of the spout part 36, and so that it is part of a circle having a diameter equal to or greater than the opening width bo of the spout part 36 sock.

В этом случае также аналогично фиг. 4, в том случае, когда температура сырья 5, которое капает на линии 26 подачи, является более высокой, чем температура расплавленного металла 5с, который уже накоплен в ванне 30, образуются потоки расплавленного металла, которые соответствуют потокам 60, 61 и 62 расплавленного металла, показанным на фиг. 6. Другими словами, потоки расплавленного металла из сырья 5, который капает на соответствующие линии 26 подачи, текут к центру в направлении ширины (направлении X) ванны 30, и эти потоки 62 расплавленного металла сталкиваются друг с другом в центре в направлении ширины (направлении X) ванны 30 и тем самым формируют поток 60 расплавленного металла, который течет к части 36 сливного носка.In this case, also similarly to FIG. 4, when the temperature of the raw material 5 which drips onto the supply line 26 is higher than the temperature of the molten metal 5c which is already accumulated in the bath 30, molten metal streams are formed which correspond to the molten metal streams 60, 61 and 62 shown in FIG. 6. In other words, the molten metal streams from the raw material 5 that drip onto the respective supply lines 26 flow toward the center in the width direction (X direction) of the bath 30, and these molten metal streams 62 collide with each other at the center in the width direction (direction X) baths 30 and thereby form a stream 60 of molten metal which flows to the spout part 36.

Кроме того, линия 25 облучения задается так, чтобы две концевые части e1 и е2 располагались около боковой стенки 37D, и линия 25 облучения блокировала часть 36 сливного носка. Электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла 5с вдоль линии 25 облучения, которая задана таким образом. За счет этого возникает конвекция Марангони, и поток 60 расплавленного металла, который течет к части 36 сливного носка, направляется обратно к боковым стенкам 37А и 37В. В результате ВНП прилипают к гарнисажу 7, образующемуся на боковых стенках 37 ванны 30, и таким образом можно предотвратить перемещение ВНП через расплавленный металл 5с. Альтернативно ВНП могут также растворяться при циркуляции через расплавленный металл 5с, который накоплен в ванне 30.In addition, the irradiation line 25 is set so that the two end portions e1 and e2 are located near the side wall 37D, and the irradiation line 25 blocks the spout portion 36. The electron beam is irradiated onto the surface of the molten metal 5c along the irradiation line 25 which is thus defined. Due to this, Marangoni convection occurs, and the flow 60 of molten metal, which flows to the part 36 of the spout, is directed back to the side walls 37A and 37B. As a result, the HPR sticks to the scull 7 formed on the side walls 37 of the tub 30, and thus the HPR can be prevented from moving through the molten metal 5c. Alternatively, the GNPs may also be dissolved by circulation through the molten metal 5c that has accumulated in the bath 30.

Следует отметить, что, фактическое положение облучения, в котором электронный луч излучается на линию 25 облучения, не обязательно должно находиться строго на линии 25 облучения. Достаточно того, чтобы фактическое положение облучения, в котором излучается электронный луч, находилось приблизительно на линии 25 облучения, которая задается как мишень, и никаких проблем не возникает до тех пор, пока фактический путь электронного луча находится внутри допустимого диапазона отклонения от линии 25 облучения, которая задана в качестве мишени. Кроме того, две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около внутренней поверхности боковой стенки 37 ванны 30. Фраза концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 означает, что концевые части e1 и е2 располагаются на внутренней поверхности боковой стенки 37 или в области, в которой расстояние х от внутренней поверхности боковой стенки 37 составляет не более 5 мм. Концевые части e1 и е2 линии 25 облучения устанавливаются в этой области, и электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, и формирование гарнисажа 7 на внутренней поверхности боковых стенок 37 ванны 30 не составляет проблемы, и электронный луч может излучаться на гарнисаж 7.It should be noted that, the actual irradiation position at which the electron beam is emitted to the irradiation line 25 need not be exactly on the irradiation line 25. It is sufficient that the actual irradiation position at which the electron beam is emitted is approximately on the irradiation line 25, which is set as the target, and no problems arise as long as the actual path of the electron beam is within the allowable deviation range from the irradiation line 25, which is set as the target. In addition, the two end parts e1 and e2 of the irradiation line 25 are located near the inner surface of the side wall 37 of the tub 30. The phrase end parts e1 and e2 are located near the side wall 37 means that the end parts e1 and e2 are located on the inner surface of the side wall 37 or in a region in which the distance x from the inner surface of the side wall 37 is not more than 5 mm. The end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are set in this area, and the electron beam is emitted along the irradiation line 25, and the formation of the ledge 7 on the inner surface of the side walls 37 of the tub 30 is not a problem, and the electron beam can be radiated to the ledge 7.

Кроме того, в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, если расположение линии 25 облучения электронным лучом таково, что внутри последующей области S3 две концевые части e1 и е2 находятся около боковой стенки 37 (любой из 37А, 37В, 37С и 37D) и линия 25 облучения блокирует часть 36 сливного носка (таким образом, что предшествующая область S2 и часть 36 сливного носка надежно разделены линией 25 облучения), линия 25 облучения может иметь любую произвольную форму. Формы, проиллюстрированные на фиг. 4 и 7, являются всего лишь иллюстративными примерами, и форма, в которой линия 25 облучения отделена от боковой стенки 37D больше, чем в вышеупомянутых примерах, также является приемлемой.In addition, in the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, if the location of the electron beam irradiation line 25 is such that inside the succeeding region S3, the two end portions e1 and e2 are near the side wall 37 (either of 37A, 37B, 37C, and 37D ) and the irradiation line 25 blocks the spout portion 36 (so that the preceding region S2 and the spout portion 36 are securely separated by the irradiation line 25), the irradiation line 25 may have any arbitrary shape. The forms illustrated in Fig. 4 and 7 are merely illustrative examples, and the form in which the irradiation line 25 is separated from the side wall 37D more than in the above examples is also acceptable.

Например, как проиллюстрировано на фиг. 8, в том случае, когда предшествующая область S2, содержащая линии 26 подачи, располагается выше по течению в продольном направлении ванны 30, последующая область S3 между предшествующей областью S2 и боковой стенкой 37D является более широкой, чем в случае, проиллюстрированном на фиг. 4. Однако поскольку возможно расположить линию 25 облучения в любом положении, при условии, что она находится в последующей области S3, как проиллюстрировано на фиг. 8, также возможно расположить линию 25 облучения в центральной части в продольном направлении ванны 30. При этом две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения могут располагаться у боковых стенок 37А и 37В. С точки зрения более надежного предотвращения вытекания ВНП 8 в литейную форму 40 из ванны 30 предпочтительно располагать две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения у боковой стенки 37D, в которой предусмотрена часть 36 сливного носка, как проиллюстрировано на фиг. 4 и т.п. За счет этого расстояние сканирования электронного луча сокращается, иFor example, as illustrated in FIG. 8, in the case where the preceding region S2 containing the supply lines 26 is located upstream in the longitudinal direction of the tub 30, the succeeding region S3 between the preceding region S2 and the side wall 37D is wider than in the case illustrated in FIG. 4. However, since it is possible to position the irradiation line 25 at any position, as long as it is in the subsequent region S3, as illustrated in FIG. 8, it is also possible to arrange the irradiation line 25 in the central part in the longitudinal direction of the bath 30. In this case, the two end parts e1 and e2 of the irradiation line 25 can be located at the side walls 37A and 37B. From the point of view of more reliably preventing the EPR 8 from flowing into the mold 40 from the bath 30, it is preferable to position the two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 against the side wall 37D in which the spout portion 36 is provided, as illustrated in FIG. 4 etc. Due to this, the scanning distance of the electron beam is shortened, and

- 12 039285 время, требуемое для однократного сканирования линии 25 облучения, может быть уменьшено. В результате температура расплавленного металла 5с на линии 25 облучения может быть эффективно повышена, и обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения может быть сформирован раньше в наружном слое расплавленного металла 5с.- 12 039285 the time required for a single scan of the irradiation line 25 can be reduced. As a result, the temperature of the molten metal 5c in the irradiation line 25 can be effectively increased, and the molten metal return flow 61 from the irradiation line 25 can be formed earlier in the outer layer of the molten metal 5c.

1.4. Настройки электронного луча для линейного облучения.1.4. Electron beam settings for linear irradiation.

Далее будут описаны настройки электронного луча для линейного облучения (первого электронного луча), который излучается сфокусированным образом вдоль вышеупомянутой линии 25 облучения.Next, the settings of the electron beam for linear irradiation (the first electron beam) which is emitted in a focused manner along the above-mentioned irradiation line 25 will be described.

Для того чтобы отодвинуть обратно поток 62 расплавленного металла от линий 26 подачи (см. фиг. 6) в направлении от выхода из ванны 30 посредством потока 61 расплавленного металла от линии 25 облучения (см. фиг. 6), как было упомянуто выше, предпочтительно подходящим образом задавать условия облучения, такие как количество передаваемого тепла, скорость сканирования и распределение теплового потока электронного луча для линейного облучения.In order to push back the molten metal stream 62 from the supply lines 26 (see FIG. 6) away from the outlet of the bath 30 by means of the molten metal stream 61 away from the irradiation line 25 (see FIG. 6), as mentioned above, it is preferable to suitably set the irradiation conditions such as the amount of heat transfer, the scanning speed, and the heat flux distribution of the electron beam for linear irradiation.

Количество передаваемого тепла [Вт] электронного луча является параметром, который влияет на увеличение температуры расплавленного металла 5с на линии 25 облучения, а также на скорость потока конвекции Марангони (потока 61 расплавленного металла), который образуется благодаря рассматриваемому увеличению температуры. Если количество передаваемого тепла электронного луча является малым, поток 61 расплавленного металла, который преодолевает общий поток расплавленного металла 5с, не может быть сформирован. Соответственно, чем больше количество передаваемого тепла электронного луча, тем лучше, и, например, количество передаваемого тепла может находиться в диапазоне 0,150,60 [МВт].The amount of heat transferred [W] of the electron beam is a parameter that influences the temperature increase of the molten metal 5c in the irradiation line 25, as well as the rate of the Marangoni convection flow (molten metal flow 61) that is generated due to the temperature increase in question. If the electron beam heat transfer amount is small, the molten metal flow 61 which overcomes the total molten metal flow 5c cannot be formed. Accordingly, the larger the electron beam heat transfer amount, the better, and for example, the heat transfer amount may be in the range of 0.150.60 [MW].

Скорость сканирования [м/с] электронного луча является параметром, который влияет на скорость вышеупомянутого потока 61 расплавленного металла. При излучении электронного луча вдоль линии 25 облучения линия 25 облучения на поверхности расплавленного металла 5с многократно сканируется электронным лучом, испускаемым из электронной пушки 20Е. Если скорость сканирования электронного луча при этом будет низкой, то на линии 25 облучения будут возникать места, которые не облучаются электронным лучом в течение длительного времени. В этих местах температура поверхности расплавленного металла 5с быстро уменьшится, и скорость потока 61 расплавленного металла, который возникает в этих местах, также уменьшится. В таком случае будет трудно подавить поток 60 расплавленного металла посредством потока 61 расплавленного металла, и возможность того, что поток 60 расплавленного металла пройдет через линию 25 облучения, увеличится. Следовательно, скорость сканирования электронного луча предпочтительно является настолько высокой, насколько это возможно, и, например, находится внутри диапазона 1,0-20,0 [м/с].The scanning speed [m/s] of the electron beam is a parameter that affects the speed of the aforementioned molten metal flow 61 . When the electron beam is emitted along the irradiation line 25, the irradiation line 25 on the surface of the molten metal 5c is repeatedly scanned by the electron beam emitted from the electron gun 20E. If the scanning speed of the electron beam is then low, then the irradiation line 25 will have places that are not irradiated by the electron beam for a long time. At these locations, the surface temperature of the molten metal 5c will decrease rapidly, and the flow rate 61 of molten metal that occurs at these locations will also decrease. In such a case, it will be difficult to suppress the molten metal flow 60 by the molten metal flow 61, and the possibility that the molten metal flow 60 will pass through the irradiation line 25 will increase. Therefore, the scanning speed of the electron beam is preferably as high as possible, and is, for example, within the range of 1.0-20.0 [m/s].

Распределение создаваемого электронным лучом теплового потока на поверхности расплавленного металла 5 с является параметром, который влияет на количество тепла, передаваемого расплавленному металлу 5с электронным лучом. Распределение теплового потока соответствует размеру апертуры электронного луча. Чем меньше апертура электронного луча, тем больше степень крутизны распределения теплового потока, передаваемого расплавленному металлу 5с. Распределение теплового потока на поверхности расплавленного металла 5с, например, описывается следующей формулой (1) (см., например, непатентный документ 1). Следующая формула (1) показывает, что тепловой поток экспоненциально ослабевает в соответствии с расстоянием от пятна электронного луча.The distribution of the heat flux generated by the electron beam on the surface of the molten metal 5c is a parameter that affects the amount of heat transferred to the molten metal 5c by the electron beam. The heat flux distribution corresponds to the size of the electron beam aperture. The smaller the aperture of the electron beam, the greater the degree of steepness of the distribution of the heat flux transmitted to the molten metal 5c. The heat flow distribution on the surface of the molten metal 5c, for example, is described by the following formula (1) (see, for example, non-patent document 1). The following formula (1) shows that the heat flux decreases exponentially according to the distance from the electron beam spot.

Выражение 1Expression 1

z. х f (χ-χο)2 +(у-УоА q(t, х, у) = q0 exp--—------l ) (1) if qdxdy = Qz. x f ( χ - χ ο) 2 + (y-YoA q(t, x, y) = q 0 exp----------l ) (1) if qdxdy = Q

J Jail surface (2) где (x, у) представляет положение поверхности расплавленного металла, (хо,Уо) представляет пятно электронного луча, и σ представляет среднеквадратичное отклонение распределения теплового потока. В дополнение к этому qo представляет собой тепловой поток в пятне электронного луча. Когда количество тепла, передаваемого электронной пушкой, равно Q, как проиллюстрировано в вышеприведенной формуле (2), q0 задается так, чтобы полная сумма теплового потока q по всей поверхности расплавленного металла внутри ванны стала равна Q.J Jail surface (2) where (x, y) represents the position of the molten metal surface, (xo, yo) represents the electron beam spot, and σ represents the standard deviation of the heat flux distribution. In addition to this, qo is the heat flux in the electron beam spot. When the amount of heat transferred by the electron gun is Q, as illustrated in the above formula (2), q 0 is set so that the total sum of the heat flow q over the entire surface of the molten metal inside the bath becomes Q.

Что касается этих параметров, их значения могут быть определены, например, посредством моделирования теплового потока и т.п. и установлены так, чтобы перенаправить поток 60 расплавленного металла от центральной части ванны 30 к части 36 сливного носка вверх по течению относительно линии 25 облучения за счет конвекции Марангони, которая создается излучением электронного луча вдоль линии 25 облучения. В частности, условия излучения электронного луча для линейного облучения могут быть установлены так, чтобы температура (температура линии облучения Т2) области высокой температуры около линии 25 облучения стала более высокой, чем температура (температура поверхности расплавленного металла ТО) области 23 облучения для удержания тепла, как проиллюстрировано на фиг. 6.As for these parameters, their values can be determined, for example, by heat flow simulation or the like. and positioned to redirect molten metal flow 60 from the center of bath 30 to spout 36 upstream of irradiation line 25 by Marangoni convection which is generated by electron beam radiation along irradiation line 25. Specifically, the electron beam emission conditions for linear irradiation can be set such that the temperature (irradiation line temperature T2) of the high temperature region near the irradiation line 25 becomes higher than the temperature (surface temperature of the molten metal TO) of the heat-holding irradiation region 23, as illustrated in FIG. 6.

Следует отметить, что вышеупомянутые условия излучения, такие как количество передаваемого тепла, скорость сканирования и распределение теплового потока электронного луча для линейного облуIt should be noted that the aforementioned radiation conditions, such as the amount of heat transferred, scanning speed, and electron beam heat flux distribution for linear irradiation

- 13 039285 чения ограничиваются характеристиками оборудования, которое излучает электронный луч. Соответственно, при задании условий излучения электронного луча выгодно делать количество передаваемого тепла максимально большим, скорость сканирования максимально высокой, а распределение теплового потока максимально узким (т.е. делать апертуру электронного луча как можно меньше) в пределах диапазона характеристик оборудования. Кроме того, излучение электронного луча по линии 25 облучения может выполняться единственной электронной пушкой или множеством электронных пушек. В дополнение к этому в качестве электронной пушки для описанного здесь линейного облучения может использоваться электронная пушка 20Е, предназначенная исключительно для линейного облучения (см. фиг. 3), или альтернативно для линейного облучения могут использоваться электронные пушки, предназначенные для других целей, такие как электронные пушки 20А и 20В для плавления сырья или электронные пушки 20С и 20D для поддержания температуры расплавленного металла (см. фиг. 3).- 13 039285 The values are limited to the characteristics of the equipment that emits the electron beam. Accordingly, when setting the electron beam emission conditions, it is advantageous to make the amount of heat transfer as large as possible, the scanning speed to be as high as possible, and the heat flux distribution to be as narrow as possible (i.e., to make the aperture of the electron beam as small as possible) within the equipment performance range. In addition, the emission of the electron beam through the irradiation line 25 may be performed by a single electron gun or a plurality of electron guns. In addition, the electron gun 20E exclusively for linear irradiation (see FIG. 3) can be used as the electron gun for the linear irradiation described here, or alternatively, electron guns designed for other purposes, such as electron guns, can be used for linear irradiation. guns 20A and 20B for melting raw materials or electron guns 20C and 20D for maintaining the temperature of the molten metal (see Fig. 3).

1.5. Резюме.1.5. Summary.

Выше был описан способ производства металлического слитка согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. В соответствии с настоящим вариантом осуществления электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30 вдоль линии 25 облучения, две концевые части e1 и е2 которой располагаются у боковой стенки 37 ванны 30, и которая располагается так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. За счет этого конвекция Марангони создается с помощью температурного градиента на поверхности расплавленного металла 5с, и, как проиллюстрировано на фиг. 6, в наружном слое расплавленного металла 5с формируется обратный поток наружного слоя расплавленного металла 5с (поток 61 расплавленного металла) от линии 25 облучения. Соответственно, посредством потока 61 расплавленного металла поток 60 расплавленного металла, проходящий через центральную часть ванны 30 к части 36 сливного носка, может быть отодвинут обратно выше по течению относительно линии 25 облучения, и вытекание из ванны 30 в литейную форму 40 примесей, таких как ВНП 8, плавающие в расплавленном металле 5с, может быть предотвращено. Расплавленный металл 5с, который отодвигается обратно внутри ванны 30, плавится при циркуляции через расплавленный металл 5с в ванне 30 или улавливается гарнисажем 7.The method for producing a metal ingot according to the first embodiment of the present invention has been described above. According to the present embodiment, an electron beam is irradiated onto the surface of the molten metal 5c in the bath 30 along an irradiation line 25, the two end portions e1 and e2 of which are located against the side wall 37 of the bath 30, and which is positioned to block the spout portion 36 of the spout. Due to this, Marangoni convection is created by means of a temperature gradient on the surface of the molten metal 5c, and as illustrated in FIG. 6, in the outer molten metal layer 5c, a reverse flow of the outer molten metal layer 5c (molten metal flow 61) from the irradiation line 25 is formed. Accordingly, by means of the molten metal stream 61, the molten metal stream 60 passing through the central part of the bath 30 to the spout part 36 can be pushed back upstream of the irradiation line 25, and impurities such as GNP can flow out of the bath 30 into the mold 40 8 floating in the molten metal 5c can be prevented. The molten metal 5c which is pushed back inside the bath 30 melts while circulating through the molten metal 5c in the bath 30 or is captured by the skull 7.

Кроме того, линия 25 облучения формируется так, чтобы она имела выпуклую форму, выступающую назад, как проиллюстрировано на фиг. 4 и 7. За счет этого поток 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка может быть направлен к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30 от линии 25 облучения потоком 61 расплавленного металла. В результате ВНП 8, плавающие в наружном слое расплавленного металла 5с, могут прилипать к гарнисажу 7 на внутренней поверхности боковых стенок ванны 30. Кроме того, также возможно растворить ВНП 8 в то время, как они циркулируют через расплавленный металл 5с в ванне 30. За счет этого возникновение ситуации, в которой примеси вытекают из ванны 30 в литейную форму 40 и попадают в слиток 50, может быть предотвращено.In addition, the irradiation line 25 is formed to have a convex shape protruding backwards, as illustrated in FIG. 4 and 7. In this way, the flow 60 of molten metal to the spout part 36 can be directed towards the side walls 37A and 37B of the bath 30 from the irradiation line 25 of the flow 61 of molten metal. As a result, the EOR 8 floating in the outer layer of molten metal 5c may adhere to the scull 7 on the inner surface of the side walls of the bath 30. In addition, it is also possible to dissolve the EOR 8 while they are circulating through the molten metal 5c in the bath 30. By this, the occurrence of a situation in which impurities flow from the pool 30 into the mold 40 and enter the ingot 50 can be prevented.

Кроме того, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку нет необходимости изменять форму существующей ванны 30, этот способ может быть легко осуществлен, и специальное обслуживание также не требуется.Furthermore, according to the metal ingot production method of the present embodiment, since there is no need to change the shape of the existing bath 30, this method can be easily carried out and special maintenance is also not required.

В обычных способах производства титанового сплава принято удалять примеси, выдерживая расплавленный металл в течение длительного времени в ванне, чтобы тем самым растворить ВНП в расплавленном металле, одновременно заставляя ВВП прилипать к гарнисажу, образующемуся на поверхности дна ванны. Следовательно, традиционно использовалась длинная ванна, чтобы тем самым гарантировать достаточное время пребывания расплавленного металла в ванне. Однако в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку примеси могут быть подходящим образом удалены даже в том случае, когда время пребывания расплавленного металла в ванне является сравнительно коротким, возможно использовать короткую ванну. Соответственно, за счет использования короткой ванны в ЭЛ-печи 1 затраты на нагревание, такие как расход электричества, могут быть уменьшены, и соответственно могут быть уменьшены производственные затраты на ЭЛ-печь 1. В дополнение к этому при использовании короткой ванны вместо длинной ванны количество гарнисажа 7, образующегося в ванне, может быть уменьшено. Следовательно, выход может быть улучшен.In conventional titanium alloy production methods, it is customary to remove impurities by keeping the molten metal for a long time in the bath, thereby dissolving the GNP in the molten metal, while causing the GNP to adhere to the scull formed on the surface of the bottom of the bath. Therefore, a long bath has traditionally been used to thereby ensure sufficient residence time of the molten metal in the bath. However, according to the metal ingot production method of the present embodiment, since impurities can be suitably removed even when the residence time of the molten metal in the bath is relatively short, it is possible to use a short bath. Accordingly, by using a short bath in the EL furnace 1, heating costs such as electricity consumption can be reduced, and the production cost of the EL furnace 1 can be reduced accordingly. In addition, when using a short bath instead of a long bath, the amount the scull 7 formed in the tub can be reduced. Therefore, the output can be improved.

2. Второй вариант осуществления.2. Second embodiment.

Далее будет описан способ производства металлического слитка с помощью процесса электроннолучевого плавления согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.Next, a method for producing a metal ingot by an electron beam melting process according to the second embodiment of the present invention will be described.

В способе производства металлического слитка с помощью процесса электронно-лучевого плавления в соответствии с настоящим вариантом осуществления форма линии 25 облучения электронным лучом отличается от первого варианта осуществления. Ниже описываются главным образом отличия способа производства металлического слитка от первого варианта осуществления, и подробное описание настроек и обработки, аналогичных способу получения металлического слитка в соответствии с первым вариантом осуществления, опускается. Следует отметить, что хотя в следующем описании также описывается случай, в котором используется электронно-лучевая печь 1 с короткой ванной, проиллюстрированная на фиг. 3, настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и также может быть применено к электронно-лучевой печи с длинной ванной, проиллюстрированной на фиг. 1.In the method for producing a metal ingot by the electron beam melting process according to the present embodiment, the shape of the electron beam irradiation line 25 differs from the first embodiment. The following will mainly describe the differences between the metal ingot production method and the first embodiment, and a detailed description of settings and processing similar to the metal ingot production method according to the first embodiment will be omitted. It should be noted that although the following description also describes the case in which the short bath electron beam furnace 1 illustrated in FIG. 3, the present invention is not limited to this example, and can also be applied to the long bath electron beam furnace illustrated in FIG. one.

- 14 039285- 14 039285

2.1. Схема способа производства металлического слитка.2.1. Scheme of the method for the production of a metal ingot.

В способе производства металлического слитка с помощью процесса электронно-лучевого плавления в соответствии с настоящим вариантом осуществления линия 25 облучения имеет Т-образную форму, которая включает в себя первую прямолинейную часть L1 вдоль боковой стенки 37D между двумя концевыми частями e1 и е2, и вторую прямолинейную часть L2, которая проходит назад, по существу, перпендикулярно к первой прямолинейной части L1. Часть 36 сливного носка блокируется первой прямолинейной частью L1. За счет излучения электронного луча вдоль линии 25 облучения, имеющей эту форму, предотвращается вытекание ВНП, плавающих в наружном слое расплавленного металла 5с, из ванны 30 в литейную форму 40.In the method for producing a metal ingot by an electron beam melting process according to the present embodiment, the irradiation line 25 has a T-shape, which includes a first straight portion L1 along the side wall 37D between two end portions e1 and e2, and a second straight the portion L2 that extends backwards substantially perpendicular to the first straight portion L1. The spout portion 36 is blocked by the first straight portion L1. By radiating the electron beam along the irradiation line 25 having this shape, the VNPs floating in the outer layer of molten metal 5c are prevented from flowing out of the pool 30 into the mold 40.

Настоящий вариант осуществления будет теперь описан более подробно на основе фиг. 9 и 10. Фиг. 9 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии 25 облучения в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, а также иллюстрирует потоки расплавленного металла на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30. Фиг. 10 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии 25 облучения в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Следует отметить, что вид сверху на фиг. 9 соответствует ванне 30 электронно-лучевой печи 1, показанной на фиг. 3. Кроме того, на фиг. 10 описание гарнисажа, который образуется на внутренней поверхности боковых стенок 37 ванны 30, будет опущено.The present embodiment will now be described in more detail based on FIG. 9 and 10. FIG. 9 is a plan view illustrating one example of an irradiation line 25 in a metal ingot production method according to the present embodiment, and also illustrates molten metal flows on the surface of molten metal 5c in bath 30. FIG. 10 is a plan view illustrating one example of an irradiation line 25 in a metal ingot production method according to the present embodiment. It should be noted that the top view in Fig. 9 corresponds to the bath 30 of the electron beam furnace 1 shown in FIG. 3. In addition, in FIG. 10, description of the scull that forms on the inner surface of the side walls 37 of tub 30 will be omitted.

В настоящем варианте осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 9 и 10, линия 25 облучения имеет Т-образную форму, и электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения. В этом случае, аналогично случаю, в котором электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, проиллюстрированной в первом варианте осуществления, температурный градиент также образуется между областью 23 облучения для удержания тепла и областью около линии 25 облучения, и возникает конвекция Марангони. В результате возникновения конвекции Марангони образуется обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения, и ВНП отодвигаются назад.In the present embodiment, as illustrated in FIG. 9 and 10, the irradiation line 25 is T-shaped, and the electron beam is emitted along the irradiation line 25. In this case, similar to the case in which the electron beam is emitted along the irradiation line 25 illustrated in the first embodiment, a temperature gradient is also generated between the heat-holding irradiation region 23 and the region near the irradiation line 25, and Marangoni convection occurs. As a result of the occurrence of Marangoni convection, a reverse flow 61 of molten metal from the line 25 of irradiation is formed, and the RNPs are pushed back.

Фиг. 9 иллюстрирует поток расплавленного металла 5с в том случае, когда температура сырья 5, которое капает в расплавленный металл 5с вдоль линий 26 подачи, является более высокой, чем температура расплавленного металла 5с, который уже накоплен в ванне 30. Конвекция Марангони представляет собой поток от области высокой температуры к области низкой температуры. Следовательно, сырье 5, которое капает в расплавленный металл 5с вдоль линий 26 подачи, увлекается потоком 62 расплавленного металла и движется к центральной части в направлении ширины (направлении X) ванны 30, а также увлекается потоком 63 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30. Потоки 62 расплавленного металла, которые текут к центральной части ванны 30 от каждой из левой и правой линий 26 подачи, сталкиваются в центральной части в направлении ширины ванны 30, формируя тем самым поток расплавленного металла 60 к части 36 сливного носка вдоль продольного направления (направления Y) ванны 30. В результате ВНП 8, всплывающие в расплавленном металле 5с, также перемещаются с потоком 60 расплавленного металла и текут к части 36 сливного носка. Путем формирования потока наружного слоя расплавленного металла 5с, который отталкивает ВНП, которые движутся с потоком 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка, в обратную сторону, и таким образом удерживает ВНП вдали от части 36 сливного носка, можно предотвратить вытекание примесей, таких как ВНП 8, из части 36 сливного носка в литейную форму 40.Fig. 9 illustrates the flow of molten metal 5c when the temperature of the feedstock 5 that drips into the molten metal 5c along the supply lines 26 is higher than the temperature of the molten metal 5c that has already accumulated in the bath 30. Marangoni convection is a flow from the region high temperature to low temperature area. Therefore, the raw material 5, which drips into the molten metal 5c along the supply lines 26, is carried along by the molten metal flow 62 and moves toward the center portion in the width direction (X direction) of the bath 30, and is also carried along by the molten metal flow 63 towards the side walls 37A and 37B of the bath. 30. The molten metal streams 62 that flow toward the center portion of the pool 30 from each of the left and right supply lines 26 collide at the center portion in the width direction of the pool 30, thereby forming a stream of molten metal 60 toward the spout portion 36 along the longitudinal direction ( direction Y) of the bath 30. As a result, the VPR 8, floating in the molten metal 5c, also moves with the flow of molten metal 60 and flows to the part 36 of the drain sock. By forming the flow of the outer layer of molten metal 5c, which repels the WLR, which are moving with the flow of molten metal 60 towards the spout part 36, in the opposite direction, and thus keeps the WLR away from the spout part 36, it is possible to prevent impurities such as WLR from flowing out. 8 from spout part 36 to mold 40.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 9, когда поток 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка приближается к части 36 сливного носка, поток 60 расплавленного металла достигает области, в которой электронный луч излучается вдоль Т-образной линии 25 облучения на поверхность расплавленного металла 5с. Линия 25 облучения состоит из первой прямолинейной части L1, которая, по существу, параллельна боковой стенке 37D и которая блокирует часть 36 сливного носка, и второй прямолинейной части L2, которая проходит назад приблизительно из центра первой прямолинейной части L1. Две концевые части e1 и е2 первой прямолинейной части L1 располагаются около боковой стенки 37D.In the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 9, when the molten metal flow 60 towards the spout part 36 approaches the spout part 36, the molten metal flow 60 reaches a region in which an electron beam is emitted along the T-shaped irradiation line 25 onto the surface of the molten metal 5c. The irradiation line 25 consists of a first straight portion L1 which is substantially parallel to the side wall 37D and which blocks the spout portion 36, and a second straight portion L2 which extends backward from approximately the center of the first straight portion L1. The two end portions e1 and e2 of the first straight portion L1 are located near the side wall 37D.

Температура расплавленного металла Т2 в области около линии 25 облучения, вдоль которой излучается электронный луч, увеличивается по сравнению с температурой Т0 области 23 облучения для удержания тепла. Следовательно, возникает конвекция Марангони, и образуется обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения. Из-за возникновения конвекции Марангони, как проиллюстрировано на фиг. 9, поток 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка отталкивается обратно потоком 61 расплавленного металла, который возникает у линии 25 облучения, и становится потоком, который течет к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30 и достигает их. За счет этого после того, как ВНП, увлекаемые потоком 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка, станут перемещаться к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30, ВНП прилипают к гарнисажу 7, образующемуся на боковых стенках ванны 30, и прекращают двигаться. Альтернативно, ВНП, увлекаемые потоком на поверхности расплавленного металла 5с, растворяются во время циркуляции через ванну 30.The temperature of the molten metal T2 in the region near the irradiation line 25 along which the electron beam is emitted increases compared to the temperature T0 of the irradiation region 23 to keep heat. Therefore, Marangoni convection occurs and a reverse flow 61 of molten metal from the irradiation line 25 is formed. Due to the occurrence of Marangoni convection, as illustrated in FIG. 9, the molten metal stream 60 towards the spout portion 36 is pushed back by the molten metal stream 61 that originates at the irradiation line 25 and becomes a stream that flows towards and reaches the side walls 37A and 37B of the tub 30. Due to this, after the RNP, entrained by the stream 60 of the molten metal to the part 36 of the drain sock, will move to the side walls 37A and 37B of the tub 30, the RNP stick to the ledge 7 formed on the side walls of the tub 30, and stop moving. Alternatively, the RNPs entrained on the surface of the molten metal 5c are dissolved during circulation through the bath 30.

Таким образом, согласно способу производства металлического слитка настоящего варианта осуществления электронный луч излучается вдоль Т-образной линии 25 облучения. За счет этого образуетсяThus, according to the metal ingot manufacturing method of the present embodiment, an electron beam is emitted along the T-shaped irradiation line 25 . Due to this, it is formed

- 15 039285 обратный поток расплавленного металла от линии 25 облучения. В результате вытекание ВНП в расплавленном металле 5с из ванны 30 в литейную форму 40 может быть предотвращено. Следовательно, возникновение ситуации, в которой примеси вытекают из ванны 30 в литейную форму 40 и попадают в слиток 50, может быть предотвращено.- 15 039285 return flow of molten metal from the irradiation line 25. As a result, the ROP in the molten metal 5c can be prevented from flowing out of the bath 30 into the mold 40. Therefore, the occurrence of a situation in which impurities flow from the bath 30 into the mold 40 and enter the ingot 50 can be prevented.

2.2. Расположение линии облучения.2.2. The location of the irradiation line.

Когда линия 25 облучения имеет Т-образную форму, электронные лучи могут излучаться вдоль линии 25 облучения с использованием, например, трех электронных пушек. Другими словами, как проиллюстрировано на фиг. 10, электронные лучи могут излучаться вдоль линий облучения d1 и d3, составляющих первую прямолинейную часть L1, и линии облучения d2, составляющей вторую прямолинейную часть L2 соответственно.When the irradiation line 25 is in a T-shape, electron beams can be emitted along the irradiation line 25 using, for example, three electron guns. In other words, as illustrated in FIG. 10, the electron beams may be emitted along the irradiation lines d1 and d3 constituting the first straight portion L1 and the irradiation line d2 constituting the second straight portion L2, respectively.

Что касается первой прямолинейной части L1 вдоль боковой стенки 37D, которая, по существу, параллельна направлению ширины (направлению X) ванны 30, электронные лучи излучаются на нее с использованием двух электронных пушек. Линия облучения d1 и линия облучения d3 имеют общий конец и расположены, по существу, коллинеарно. Точность управления положением облучения электронным лучом уменьшается за счет испарения летучего ценного металла, такого как алюминий, особенно в случае плавления металлического сплава. Соответственно для того чтобы надежно блокировать часть 36 сливного носка излучением электронных лучей вдоль первой прямолинейной части L1, это предпочтительно, чтобы один конец линии облучения d1 и один конец линии облучения d3 накладывались друг на друга. В частности, при перекрытии линии облучения d1 и линии облучения d3 на 5 мм или больше, даже в том случае, когда точность управления положениями электронных лучей относительно линии 25 облучения уменьшается, можно предотвратить образование зазора между линией облучения d1 и линией облучения d3.As for the first rectilinear portion L1 along the side wall 37D, which is substantially parallel to the width direction (X direction) of the bath 30, electron beams are emitted to it using two electron guns. The irradiation line d1 and the irradiation line d3 have a common end and are substantially collinear. The control accuracy of the electron beam irradiation position is reduced by the evaporation of a volatile valuable metal such as aluminum, especially in the case of metal alloy melting. Accordingly, in order to reliably block the spout portion 36 with electron beam radiation along the first straight portion L1, it is preferable that one end of the irradiation line d1 and one end of the irradiation line d3 overlap each other. In particular, by overlapping the irradiation line d1 and the irradiation line d3 by 5 mm or more, even when the accuracy of controlling the positions of the electron beams with respect to the irradiation line 25 decreases, a gap can be prevented between the irradiation line d1 and the irradiation line d3.

Длина b2 линии облучения первой прямолинейной части L1 (т.е. сумма длин линий облучения d1 и d3 на фиг. 10) определяется с учетом высоты h2 второй прямолинейной части L2 линии облучения, которая будет описана позже, или количества тепла, передаваемого электронными лучами, испускаемыми из электронных пушек. Длина b2 линии облучения устанавливается так, чтобы она была, по меньшей мере, больше, чем ширина отверстия части 36 сливного носка. Если длина b2 линии облучения будет меньше ширины отверстия части 36 сливного носка, существует вероятность того, что образуется поток расплавленного металла из предшествующей области S2 ванны 30 к части 36 сливного носка в той части, которая не облучается электронным лучом, и ВНП будут вытекать из ванны 30 в литейную форму 40. Следовательно, желательно делать длину b2 линии облучения, по меньшей мере, больше, чем ширина отверстия части 36 сливного носка.The length b 2 of the irradiation line of the first rectilinear part L1 (i.e. the sum of the lengths of the irradiation lines d1 and d3 in Fig. 10) is determined taking into account the height h 2 of the second rectilinear part L2 of the irradiation line, which will be described later, or the amount of heat transferred by electronic beams emitted from electron guns. The length b 2 of the irradiation line is set so that it is at least greater than the opening width of the spout part 36 . If the length b 2 of the irradiation line is less than the width of the opening of the spout part 36, there is a possibility that a flow of molten metal is formed from the previous region S2 of the bath 30 to the spout part 36 in the part that is not irradiated by the electron beam, and the ERR will flow from tub 30 into the mold 40. Therefore, it is desirable to make the length b 2 of the irradiation line at least greater than the width of the opening of the spout part 36.

Кроме того, длина b2 линии облучения может быть меньше, чем ширина ванны 30, и время, требуемое для однократного сканирования первой прямолинейной части L1, проиллюстрированной на фиг. 9, увеличивается при увеличении длины b2 линии облучения. Если время, требуемое для однократного сканирования линии 25 облучения, увеличивается, поток 61 расплавленного металла к боковым стенкам ванны 30 создаваемый электронным лучом, станет слабее, и вероятность прохождения ВНП через часть 36 сливного носка увеличится. Также желательно, чтобы соответствующие длины линий облучения d1 и d3, которые составляют первую прямолинейную часть L1, были приблизительно одинаковыми. За счет этого расстояние сканирования каждого электронного луча может быть равномерно уменьшено, и температура расплавленного металла 5с в первой прямолинейной части L1 может быть равномерно увеличена. Следует отметить, что количество электронных пушек, которые излучают электронный луч на первую прямолинейную часть L1, не ограничивается используемым в этом примере, и может быть равно 1 или может быть равно 3 или больше.In addition, the length b 2 of the irradiation line may be less than the width of the pool 30, and the time required for a single scan of the first straight portion L1 illustrated in FIG. 9 increases with increasing length b2 of the irradiation line. If the time required for a single scan of the irradiation line 25 is increased, the flow 61 of molten metal to the side walls of the bath 30 created by the electron beam will become weaker, and the probability of passing through the spout portion 36 of the spout 36 will increase. It is also desirable that the respective lengths of the irradiation lines d1 and d3, which constitute the first straight portion L1, be approximately the same. By this, the scanning distance of each electron beam can be uniformly reduced, and the temperature of the molten metal 5c in the first straight portion L1 can be uniformly increased. It should be noted that the number of electron guns that emit an electron beam onto the first straight portion L1 is not limited to that used in this example, and may be 1 or may be 3 or more.

Кроме того, что касается второй прямолинейной части L2, электронный луч может излучаться на нее, например, одной электронной пушкой. Хотя количество электронных пушек, которые излучают электронный луч вдоль второй прямолинейной части L2, может быть больше единицы, обычно, поскольку расстояние сканирования в этом случае является более коротким, чем для первой прямолинейной части L1, можно адекватно излучать электронный луч вдоль второй прямолинейной части L2 с использованием одной электронной пушки. Высота h2 линии облучения второй прямолинейной части L2 также определяется с учетом длины b2 линии облучения первой прямолинейной части L1 или количества тепла, передаваемого электронным лучом, испускаемым электронной пушкой. Чем больше высота h2 линии облучения, тем больше время, требуемое для однократного сканирования линии 25 облучения, и тем меньше степень увеличения температуры расплавленного металла 5с во второй прямолинейной части L2. Следовательно, высота h2 линии облучения задается так, чтобы время, требуемое для сканирования, могло быть сделано максимально коротким, а температура расплавленного металла 5с могла быть эффективно увеличена. Следует отметить, что желательно, чтобы высота h2 линии облучения находилась внутри диапазона значений, эквивалентных приблизительно 2/5-3/5 длины b2 линии облучения.In addition, with regard to the second straight portion L2, the electron beam may be radiated to it, for example, by one electron gun. Although the number of electron guns that emit an electron beam along the second straight portion L2 may be greater than one, generally, since the scanning distance in this case is shorter than for the first straight portion L1, it is possible to adequately emit the electron beam along the second straight portion L2 with using one electron gun. The height h 2 of the irradiation line of the second straight part L2 is also determined taking into account the length b 2 of the irradiation line of the first straight part L1 or the amount of heat transferred by the electron beam emitted by the electron gun. The larger the height h 2 of the irradiation line, the longer the time required to scan the irradiation line 25 once, and the smaller the degree of increase in the temperature of the molten metal 5c in the second straight portion L2. Therefore, the height h2 of the irradiation line is set so that the time required for scanning can be made as short as possible and the temperature of the molten metal 5c can be effectively increased. It should be noted that it is desirable that the height h2 of the irradiation line is within a range of values equivalent to approximately 2/5-3/5 of the length b 2 of the irradiation line.

В случае излучения электронного луча на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30 вдоль вышеупомянутой Т-образной линии 25 облучения желательно устанавливать центр ширины отверстия части 36 сливного носка, среднюю точку первой прямолинейной части L1 и вторую прямолинейную часть L2 на центральной линии ванны 30, как проиллюстрировано на фиг. 10. За счет этого поток расIn the case of irradiating the electron beam to the surface of the molten metal 5c in the bath 30 along the above-mentioned T-shaped irradiation line 25, it is desirable to set the width center of the opening of the spout part 36, the midpoint of the first straight part L1 and the second straight part L2 on the center line of the bath 30, as illustrated in fig. 10. Due to this, the flow of races

- 16 039285 плавленного металла 5с в ванне 30 может быть сделан приблизительно симметричным относительно центральной линии. Кроме того, поток расплавленного металла на линии 25 облучения электронным лучом может быть направлен к боковым стенкам 37А и 37В, которые находятся вблизи от линии 25 облучения. За счет этого вероятность прилипания примесей, таких как ВНП, к гарнисажу 7 может быть увеличена.- 16 039285 molten metal 5c in the bath 30 can be made approximately symmetrical about the center line. In addition, the flow of molten metal in the electron beam irradiation line 25 may be directed towards the side walls 37A and 37B that are in the vicinity of the irradiation line 25. Due to this, the likelihood of impurities such as GNP adhering to the skull 7 can be increased.

Следует отметить, что, фактическое положение облучения, в котором электронный луч излучается на линию 25 облучения, не обязательно должно находиться строго на линии 25 облучения. Достаточно того, чтобы фактическое положение облучения, в котором излучается электронный луч, находилось приблизительно на линии 25 облучения, которая задается как мишень, и никаких проблем не возникает до тех пор, пока фактический путь электронного луча находится внутри допустимого диапазона отклонения от линии 25 облучения, которая задана в качестве мишени. Кроме того, две концевые части e1 и е2 первой прямолинейной части L1 пути электронного луча в настоящем варианте осуществления располагаются около внутренней поверхности боковой стенки ванны 30. Фраза концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 означает, что концевые части e1 и е2 располагаются на внутренней поверхности боковой стенки 37 или в области, в которой расстояние х от внутренней поверхности боковой стенки 37 составляет не более 5 мм. Концевые части e1 и е2 линии 25 облучения устанавливаются в этой области, и электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, и формирование гарнисажа 7 на внутренней поверхности боковых стенок 37 ванны 30 не составляет проблемы, и электронный луч может излучаться на гарнисаж 7.It should be noted that, the actual irradiation position at which the electron beam is emitted to the irradiation line 25 need not be strictly on the irradiation line 25. It is sufficient that the actual irradiation position at which the electron beam is emitted is approximately on the irradiation line 25, which is set as the target, and no problems arise as long as the actual path of the electron beam is within the allowable deviation range from the irradiation line 25, which is set as the target. In addition, the two end portions e1 and e2 of the first straight portion L1 of the electron beam path in the present embodiment are located near the inner surface of the side wall of the tub 30. The phrase end portions e1 and e2 are located near the side wall 37 means that the end portions e1 and e2 are located on the inner surface of the side wall 37 or in a region where the distance x from the inner surface of the side wall 37 is not more than 5 mm. The end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are set in this area, and the electron beam is emitted along the irradiation line 25, and the formation of the ledge 7 on the inner surface of the side walls 37 of the tub 30 is not a problem, and the electron beam can be radiated to the ledge 7.

Кроме того, что касается электронных лучей, излучаемых из соответствующих электронных пушек, аналогично первому варианту осуществления условия излучения, таких как количество передаваемого тепла, скорость сканирования и распределение теплового потока электронного луча, ограничиваются характеристиками оборудования, которое излучает электронный луч. Соответственно, при задании условий излучения электронного луча предпочтительно делать количество тепла, передаваемого электронным лучом, максимально большим, скорость сканирования максимально высокой, а распределение теплового потока максимально узким (т.е. делать апертуру электронного луча как можно меньше) в пределах диапазона характеристик оборудования.In addition, with regard to the electron beams emitted from the respective electron guns, similarly to the first embodiment, the radiation conditions such as the amount of heat to be transferred, the scanning speed, and the heat flux distribution of the electron beam are limited by the characteristics of the equipment that emits the electron beam. Accordingly, when setting the electron beam emission conditions, it is preferable to make the amount of heat transferred by the electron beam as large as possible, the scanning speed to be as high as possible, and the heat flow distribution to be as narrow as possible (i.e., to make the aperture of the electron beam as small as possible) within the performance range of the equipment.

В этом случае линия 25 облучения в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления состоит из первой прямолинейной части L1 и второй прямолинейной части L2. Поток 61 расплавленного металла, который формируется при излучении электронных лучей вдоль Т-образной линии 25 облучения, образуется тогда, когда потоки, сформированные первой прямолинейной частью L1 и второй прямолинейной частью L2, накладываются друг на друга. Следовательно, способ для излучения электронных лучей вдоль Т-образной линии 25 облучения определяется на основе по меньшей мере одного из длины b2 линии облучения и высоты h2 линии облучения, а также количества тепла, передаваемого электронной пушкой. Вектор поверхностного потока расплавленного металла 5с к боковым стенкам 37 ванны 30 от линии 25 облучения может быть определен посредством задания вышеупомянутых значений.In this case, the irradiation line 25 in the metal ingot production method according to the present embodiment is composed of a first straight portion L1 and a second straight portion L2. The molten metal stream 61, which is formed by irradiating electron beams along the T-shaped irradiation line 25, is formed when the streams formed by the first straight portion L1 and the second straight portion L2 overlap each other. Therefore, the method for emitting electron beams along the T-shaped irradiation line 25 is determined based on at least one of the length b 2 of the irradiation line and the height h 2 of the irradiation line, as well as the amount of heat transmitted by the electron gun. The surface flow vector of molten metal 5c towards the side walls 37 of the bath 30 from the irradiation line 25 can be determined by setting the above values.

В частности, в том случае, когда количество тепла, передаваемого электронным лучом, излучаемым вдоль первой прямолинейной части L1, больше, чем количество тепла, передаваемого электронным лучом, излучаемым вдоль второй прямолинейной части L2, поток к боковой стенке 37С, которая обращена к части 36 сливного носка ванны 30, будет более сильным. С другой стороны, в том случае, когда количество тепла, передаваемого электронным лучом, излучаемым вдоль второй прямолинейной части L2, больше, чем количество тепла, передаваемого электронным лучом, излучаемым вдоль первой прямолинейной части L1, потоки к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30 будут более сильными. Таким образом, ориентация потока расплавленного металла от положения облучения электронным лучом к боковым стенкам 37 ванны 30 может определяться соотношением между силой излучения электронного луча (лучей) на первую прямолинейную часть L1 и силой излучения электронного луча на вторую прямолинейную часть L2.Specifically, in the case where the amount of heat transmitted by the electron beam emitted along the first straight portion L1 is greater than the amount of heat transmitted by the electron beam emitted along the second straight portion L2, the flow to the side wall 37C which faces the portion 36 bath sock drain 30, will be stronger. On the other hand, when the amount of heat transferred by the electron beam emitted along the second straight portion L2 is greater than the amount of heat transferred by the electron beam emitted along the first straight portion L1, the flows to the side walls 37A and 37B of the bath 30 will be stronger. Thus, the orientation of the molten metal flow from the electron beam irradiation position to the side walls 37 of the bath 30 may be determined by the ratio between the radiant force of the electron beam(s) to the first straight portion L1 and the radiant force of the electron beam to the second rectilinear portion L2.

Например, если количество тепла, передаваемого используемыми электронными пушками, является приблизительно одинаковым, способ облучения линии 25 облучения может быть определен на основе только соотношения между длиной b2 линии облучения и высотой h2 линии облучения. В этом случае, например, расстояния сканирования соответствующих электронных пушек (т.е. длины линий облучения d1, d2 и d3) могут быть сделаны приблизительно одинаковыми, и соответствующие параметры могут быть установлены так, чтобы скорости сканирования и распределения теплового потока также стали приблизительно одинаковыми. Другими словами, длина b2 линии облучения делается равной удвоенной высоте h2 линии облучения.For example, if the amount of heat transferred by the electron guns used is approximately the same, the method of irradiating the irradiation line 25 can be determined based only on the ratio between the length b 2 of the irradiation line and the height h 2 of the irradiation line. In this case, for example, the scan distances of the respective electron guns (i.e., the lengths of the irradiation lines d1, d2 and d3) can be made approximately the same, and the corresponding parameters can be set so that the scan rates and heat flux distributions also become approximately the same. . In other words, the length b2 of the irradiation line is made equal to twice the height h2 of the irradiation line.

Кроме того, в том случае, когда количества тепла, передаваемого используемыми электронными пушками, отличаются друг от друга, достаточно определить способ облучения линии 25 облучения с учетом длины b2 линии облучения и высоты h2 линии облучения, а также количества тепла, передаваемого соответствующими электронными пушками, так, чтобы поток 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка отодвигался обратно потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30.In addition, in the case where the amounts of heat transmitted by the electron guns used differ from each other, it is sufficient to determine the irradiation method of the irradiation line 25, taking into account the length b2 of the irradiation line and the height h2 of the irradiation line, and the amount of heat transmitted by the respective electron guns, so that the flow of molten metal 60 to the spout portion 36 is pushed back by the flow of molten metal 61 to the side walls 37A and 37B of the tub 30.

- 17 039285- 17 039285

Кроме того, в соответствии со способом излучения электронных лучей настоящего варианта осуществления поток 61 расплавленного металла формируется путем перекрытия потоков, образованных первой прямолинейной частью L1 и второй прямолинейной частью L2. Следовательно, по сравнению со случаем, когда электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, проиллюстрированной в первом варианте осуществления, скорость, с которой ВНП направляются к боковым стенкам 37 ванны 30, может быть увеличена, и вероятность прилипания ВНП к гарнисажу 7 может быть дополнительно увеличена. Соответственно, даже если по меньшей мере какое-либо одно значение среди количества передаваемого тепла, скорости сканирования и распределения теплового потока каждой электронной пушки будет меньше, чем в настройках для электронной пушки, которая излучает электронный луч вдоль линии 25 облучения, проиллюстрированной в первом варианте осуществления, можно получить эффект, который равен или больше эффекта первого варианта осуществления.Further, according to the electron beam emitting method of the present embodiment, the molten metal flow 61 is formed by overlapping the flows formed by the first straight portion L1 and the second straight portion L2. Therefore, compared with the case where the electron beam is emitted along the irradiation line 25 illustrated in the first embodiment, the speed at which the HLRs are directed towards the side walls 37 of the tub 30 can be increased, and the probability of the HLRs sticking to the ledge 7 can be further increased. . Accordingly, even if at least any one value among the heat transfer amount, the scanning speed and the heat flux distribution of each electron gun is smaller than the settings for the electron gun that emits the electron beam along the irradiation line 25 illustrated in the first embodiment , it is possible to obtain an effect that is equal to or greater than that of the first embodiment.

Таким образом, излучая электронные лучи вдоль линии 25 облучения, как описано в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, можно отодвинуть поток на поверхности расплавленного металла 5с к части 36 сливного носка обратно в направлении от линии 25 облучения к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30. За счет этого ВНП, которые текли к части 36 сливного носка, могут быть направлены к боковым стенкам 37 ванны 30 и захвачены гарнисажем 7 на боковых стенках 37 ванны 30. Альтернативно, ВНП могут также растворяться при циркуляции через расплавленный металл 5с в ванне 30. За счет этого возникновение ситуации, в которой ВНП вытекают из ванны 30 в литейную форму 40 и попадают в слиток, может быть предотвращено.Thus, by emitting electron beams along the irradiation line 25 as described in the metal ingot production method according to the present embodiment, it is possible to move the flow on the surface of the molten metal 5c to the spout part 36 back in the direction from the irradiation line 25 to the side walls 37A and 37B of the tub 30. By doing so, the RNPs that have flowed to the spout portion 36 can be directed towards the side walls 37 of the tub 30 and trapped by the ledge 7 on the side walls 37 of the tub 30. Alternatively, the RNPs can also be dissolved by circulating through the molten metal 5c in bath 30. Due to this, the occurrence of a situation in which the GNR flows out of the bath 30 into the mold 40 and enters the ingot can be prevented.

Следует отметить, что линия 25 облучения особенно не ограничивается, и может использоваться любая произвольная форма при условии, что линия 25 облучения такова, что внутри последующей области S3 две концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 (любой из 37А, 37В, 37С и 37D) и линия 25 облучения блокирует часть 36 сливного носка (таким образом, что предшествующая область S2 и часть 36 сливного носка надежно разделены линией 25 облучения). Например, линия 25 облучения может быть расположена в центральной части в продольном направлении ванны 30 или может быть расположена около части 36 сливного носка. С точки зрения более надежного предотвращения вытекания ВНП из ванны 30 в литейную форму 40 линия 25 облучения предпочтительно располагается максимально близко к части 36 сливного носка.It should be noted that the irradiation line 25 is not particularly limited, and any arbitrary shape can be used as long as the irradiation line 25 is such that, within the succeeding region S3, two end portions e1 and e2 are located near the side wall 37 (either of 37A, 37B, 37C and 37D) and the irradiation line 25 blocks the spout part 36 (so that the previous region S2 and the spout part 36 are securely separated by the irradiation line 25). For example, the line 25 irradiation may be located in the Central part in the longitudinal direction of the tub 30 or may be located near the part 36 of the drain sock. From the point of view of more reliable prevention of the outflow of WNP from the tub 30 into the mold 40, the irradiation line 25 is preferably located as close as possible to the drain sock portion 36 .

2.3. Резюме.2.3. Summary.

Выше был описан способ производства металлического слитка согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. В соответствии с настоящим вариантом осуществления линия 25 облучения имеет Т-образную форму, которая включает в себя первую прямолинейную часть L1 вдоль боковой стенки 37D между двумя концевыми частями e1 и е2, и вторую прямолинейную часть L2, которая проходит назад, по существу, перпендикулярно к первой прямолинейной части L1. За счет излучения электронных лучей вдоль линии 25 облучения, имеющей эту форму, поток расплавленного металла к части 36 сливного носка может быть отодвинут обратно у линии 25 облучения и направлен к боковым стенкам 37 ванны 30. В результате ВНП, плавающие на поверхности расплавленного металла 5с, могут прилипать к гарнисажу 7 на боковых стенках 37 ванны 30. Альтернативно, ВНП могут также растворяться при циркуляции через расплавленный металл 5с в ванне 30. За счет этого возникновение ситуации, в которой ВНП вытекают из ванны 30 в литейную форму 40 и попадают в слиток, может быть предотвращено.The method for producing a metal ingot according to the second embodiment of the present invention has been described above. According to the present embodiment, the irradiation line 25 has a T-shape that includes a first straight portion L1 along the side wall 37D between two end portions e1 and e2, and a second straight portion L2 that extends backwards substantially perpendicular to the first rectilinear part of L1. By emitting electron beams along the irradiation line 25 having this shape, the flow of molten metal towards the spout portion 36 can be pushed back at the irradiation line 25 and directed towards the side walls 37 of the bath 30. may adhere to the ledge 7 on the side walls 37 of the bath 30. Alternatively, the WNR may also be dissolved by circulating through the molten metal 5c in the bath 30. By doing so, a situation arises in which the WNR flows out of the bath 30 into the mold 40 and enters the ingot, can be prevented.

В дополнение к этому в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку поток 61 расплавленного металла, который создается излучением электронных лучей вдоль линии 25 облучения, формируется путем наложения потоков, формируемых излучением электронных лучей вдоль соответствующих положений первой прямолинейной части L1 и второй прямолинейной части L2, поток 61 расплавленного металла является сильным потоком. Следовательно, ВНП могут надежно улавливаться гарнисажем. Кроме того, также возможно уменьшить количество передаваемого тепла, скорость сканирования или распределение теплового потока электронной пушки.In addition, according to the production method of the metal ingot of the present embodiment, since the molten metal stream 61 which is generated by the electron beam emission along the irradiation line 25 is formed by superimposing the streams generated by the electron beam emission along the respective positions of the first straight portion L1 and the second straight part L2, the molten metal flow 61 is a strong flow. Therefore, GNP can be reliably captured by the ledge. In addition, it is also possible to reduce the amount of heat transferred, the scanning speed, or the heat distribution of the electron gun.

Кроме того, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку нет необходимости изменять форму существующей ванны 30, этот способ может быть легко осуществлен, и специальное обслуживание также не требуется.Furthermore, according to the metal ingot production method of the present embodiment, since there is no need to change the shape of the existing bath 30, this method can be easily carried out and special maintenance is also not required.

В обычных способах производства титанового сплава принято удалять примеси, выдерживая расплавленный металл в течение длительного времени в ванне, чтобы тем самым растворить ВНП в расплавленном металле, одновременно заставляя ВВП прилипать к гарнисажу, образующемуся на поверхности дна ванны. Следовательно, традиционно использовалась длинная ванна, чтобы тем самым гарантировать достаточное время пребывания расплавленного металла в ванне. Однако в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку примеси могут быть подходящим образом удалены даже в том случае, когда время пребывания расплавленного металла в ванне является сравнительно коротким, возможно использовать короткую ванну. Соответственно, за счет использования короткой ванны в ЭЛ-печи 1 затраты на нагревание, такие как расход электричества, могут быть уменьшены, и соответственно могут быть уменьшены производственные затратыIn conventional titanium alloy manufacturing processes, it is common to remove impurities by holding the molten metal for a long time in the bath, thereby dissolving the WNP in the molten metal while causing the WNP to adhere to the scull formed on the surface of the bottom of the bath. Therefore, a long bath has traditionally been used to thereby ensure sufficient residence time of the molten metal in the bath. However, according to the metal ingot production method of the present embodiment, since impurities can be suitably removed even when the residence time of the molten metal in the bath is relatively short, it is possible to use a short bath. Accordingly, by using the short bath in the EL furnace 1, heating costs such as electricity consumption can be reduced, and accordingly, production costs can be reduced.

- 18 039285 на ЭЛ-печь 1. В дополнение к этому при использовании короткой ванны вместо длинной ванны количество гарнисажа 7, образующегося в ванне, может быть уменьшено. Следовательно, выход может быть улучшен.- 18 039285 on the EL furnace 1. In addition, when using a short bath instead of a long bath, the amount of ledge 7 formed in the bath can be reduced. Therefore, the output can be improved.

3. Третий вариант осуществления.3. Third embodiment.

Далее будет описан способ производства металлического слитка согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.Next, a method for producing a metal ingot according to the third embodiment of the present invention will be described.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, хотя форма линии 25 облучения является приблизительно такой же, как и в способе производства металлического слитка согласно первому варианту осуществления, количество электронных пушек, которые излучают электронные лучи, отличается от первого варианта осуществления. Ниже описываются главным образом отличия способа производства металлического слитка от первого варианта осуществления, и подробное описание настроек и обработки, аналогичных способу получения металлического слитка в соответствии с первым вариантом осуществления опускается. Следует отметить, что, хотя в следующем описании также описывается случай, в котором используется электронно-лучевая печь 1 с короткой ванной, проиллюстрированная на фиг. 3, настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и также может быть применено к электронно-лучевой печи 1А с длинной ванной, проиллюстрированной на фиг. 1.In the metal ingot production method according to the present embodiment, although the shape of the irradiation line 25 is approximately the same as in the metal ingot production method according to the first embodiment, the number of electron guns that emit electron beams is different from the first embodiment. The difference between the metal ingot production method and the first embodiment is mainly described below, and a detailed description of settings and processing similar to the metal ingot production method according to the first embodiment is omitted. Note that, although the following description also describes the case in which the short bath electron beam furnace 1 illustrated in FIG. 3, the present invention is not limited to this example, and can also be applied to the long bath electron beam furnace 1A illustrated in FIG. one.

Далее способ для излучения электронных лучей в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления будет описан со ссылкой на фиг. 11. Фиг. 11 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий один пример линии 25 облучения в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления.Next, a method for emitting electron beams in a metal ingot production method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 11. FIG. 11 is a plan view illustrating one example of an irradiation line 25 in a metal ingot production method according to the present embodiment.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 11, аналогично первому варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 4, линия 25 облучения имеет выпуклую форму, которая выступает назад от части 36 сливного носка. В частности, линия 25 облучения имеет, например, V-образную форму. V-образная линия 25 облучения, проиллюстрированная на фиг. 11, состоит из первой прямолинейной части и второй прямолинейной части, которые проходят к центру ванны 30 от угловых частей на двух концах боковой стенки 37D, на которой предусмотрена часть 36 сливного носка. Концевая часть e1 первой прямолинейной части располагается у одного конца боковой стенки 37D, а концевая часть е2 второй прямолинейной части располагается у другого конца боковой стенки 37D.In the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 11, similarly to the first embodiment illustrated in FIG. 4, the irradiation line 25 has a convex shape which protrudes backward from the spout portion 36. In particular, the irradiation line 25 has a V-shape, for example. The V-shaped irradiation line 25 illustrated in FIG. 11 is composed of a first straight portion and a second straight portion which extend toward the center of the tub 30 from the corner portions at the two ends of the side wall 37D on which the spout portion 36 is provided. The end portion e1 of the first straight portion is disposed at one end of the side wall 37D, and the end portion e2 of the second straight portion is disposed at the other end of the side wall 37D.

Излучение электронных лучей вдоль первой прямолинейной части и второй прямолинейной части выполняется разными электронными пушками. Другими словами, электронные лучи излучаются вдоль V-образной линии 25 облучения двумя электронными пушками. Например, в том случае, когда диапазон излучения электронного луча ограничивается, например, пространством, занимаемым оборудованием, и следовательно излучение вдоль V-образной линии 25 облучения, проиллюстрированной на фиг. 4, не может быть выполнено с использованием единственной электронной пушки, как в первом варианте осуществления, электронные лучи могут излучаться с использованием множества электронных пушек, как в настоящем варианте осуществления.The emission of electron beams along the first straight part and the second straight part is performed by different electron guns. In other words, the electron beams are emitted along the V-shaped irradiation line 25 of the two electron guns. For example, in the case where the emission range of the electron beam is limited, for example, by the space occupied by the equipment, and hence the emission along the V-shaped irradiation line 25 illustrated in FIG. 4 cannot be performed using a single electron gun as in the first embodiment, electron beams can be emitted using a plurality of electron guns as in the present embodiment.

При этом электронные лучи излучаются вдоль линии 25 облучения с использованием двух электронных пушек так, чтобы соответствующие пути электронных лучей пересекались или перекрывались на поверхности расплавленного металла 5с. Например, в той части (в вершине V-образной части), в которой первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть соединяются, как проиллюстрировано на фиг. 11, электронные лучи могут излучаться так, чтобы эти части прямой линии пересекались. Другими словами, первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть соединяются так, чтобы первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть пересекались, и не были связаны на концевых частях, противоположных концевым частям e1 и е2 у боковой стенки 37D.Meanwhile, the electron beams are emitted along the irradiation line 25 using two electron guns so that the respective paths of the electron beams cross or overlap on the surface of the molten metal 5c. For example, in the part (at the top of the V-shaped part) in which the first straight part and the second straight part are connected, as illustrated in FIG. 11, electron beams can be emitted so that these parts of a straight line intersect. In other words, the first straight part and the second straight part are connected so that the first straight part and the second straight part intersect and are not connected at the end parts opposite to the end parts e1 and e2 at the side wall 37D.

В случае плавления металлического сплава точность управления положением облучения электронным лучом уменьшается за счет испарения летучего ценного металла, такого как алюминий. Плавление сырья электронным лучом в ЭЛ-печи выполняется в вакуумной камере, и если летучий ценный металл испаряется, то степень вакуума внутри вакуумной камеры ухудшается, и прямолинейность электронного луча уменьшается. В результате становится трудно управлять положением облучения электронным лучом с высокой точностью. В такой ситуации будет трудно точно выполнять облучение с использованием двух электронных пушек вдоль V-образной линии 25 облучения, в которой две прямолинейные части соединяются вместе одной парой концов, как проиллюстрировано на фиг. 4. Кроме того, если возникает зазор между этими двумя прямолинейными частями, вероятность того, что на поверхности расплавленного металла 5с будет образовываться поток от зазора к части 36 сливного носка, и что ВНП будут вытекать к части 36 сливного носка, увеличится.In the case of melting of the metal alloy, the precision of the electron beam irradiation position control is reduced by the evaporation of a volatile valuable metal such as aluminum. Electron beam melting of raw materials in an EL furnace is performed in a vacuum chamber, and if the volatile valuable metal is evaporated, the vacuum degree inside the vacuum chamber deteriorates and the straightness of the electron beam decreases. As a result, it becomes difficult to control the electron beam irradiation position with high precision. In such a situation, it will be difficult to accurately perform irradiation using two electron guns along the V-shaped irradiation line 25 in which two straight portions are connected together by one pair of ends, as illustrated in FIG. 4. In addition, if a gap occurs between these two straight portions, the probability that a flow is formed on the surface of the molten metal 5c from the gap to the spout portion 36, and that the IRR will flow to the spout portion 36, will increase.

Следовательно, в случае излучения электронных лучей с использованием двух электронных пушек две концевые части e1 и е2 располагаются у боковой стенки 37, и линия 25 облучения располагается так, чтобы она блокировала часть 36 сливного носка. В дополнение к этому, для того чтобы надежно предотвратить вытекание ВНП в расплавленном металле 5с в ванне 30 из части 36 сливного носка, пути электронных лучей, излучаемых двумя электронными пушками, делаются пересекающимися. За счет этого,Therefore, in the case of emitting electron beams using two electron guns, the two end portions e1 and e2 are located at the side wall 37, and the irradiation line 25 is positioned to block the spout portion 36. In addition, in order to reliably prevent the ERR in the molten metal 5c in the bath 30 from flowing out of the spout portion 36, the paths of the electron beams emitted by the two electron guns are made to intersect. Thereby,

- 19 039285 даже если точность управления положениями электронных лучей до некоторой степени ухудшается, изза того, что первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть пересекаются, между ними не образуется зазор, и ВНП в расплавленном металле 5с в ванне 30 не вытекают из части 36 сливного носка. В частности, вероятность вытекания ВНП к части 36 сливного носка может быть дополнительно уменьшена путем увеличения длины от точки пересечения до концевой части до 5 мм или больше как в первой прямолинейной части, так и во второй прямолинейной части.- 19 039285 even if the accuracy of controlling the positions of the electron beams is degraded to some extent, because the first straight part and the second straight part intersect, no gap is formed between them, and the IRR in the molten metal 5c in the bath 30 does not flow out of the pouring spout part 36 . In particular, the likelihood of the IRR flowing out to the spout part 36 can be further reduced by increasing the length from the intersection point to the end part to 5 mm or more in both the first straight part and the second straight part.

Первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть могут соединяться в положении, отличающемся от их концевых частей. Например, в состоянии, в котором прямолинейность электронных лучей сохраняется, как проиллюстрировано на фиг. 11, первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть могут соединяться в положении, которое отстоит от концевой части, противоположной угловой части ванны 30, на 1/4 полуширины D ванны 30 в направлении ширины ванны 30 (т.е. в положении, в котором D1=D/4). Следует отметить, что если возможно выполнять управление положением электронного луча с высокой точностью, соответствующие длины первой прямолинейной части и второй прямолинейной части могут быть сделаны равными длине от соответствующей угловой части ванны 30 до точки пересечения, и V-образная линия 25 облучения может иметь вид, в котором две прямолинейные части соединяются вместе своими концами, как проиллюстрировано на фиг. 4.The first straight portion and the second straight portion may be connected at a position different from their end portions. For example, in a state in which the straightness of the electron beams is maintained, as illustrated in FIG. 11, the first straight portion and the second straight portion may be joined at a position that is 1/4 of the half-width D of the tub 30 in the width direction of the tub 30 (i.e., at a position where D1 =D/4). It should be noted that if it is possible to control the position of the electron beam with high precision, the respective lengths of the first straight portion and the second straight portion can be made equal to the length from the respective corner portion of the tub 30 to the intersection point, and the V-shaped irradiation line 25 can be in which two rectilinear parts are joined together at their ends, as illustrated in FIG. four.

Также возможно использовать две электронных пушки в том случае, когда линия 25 облучения имеет форму, отличающуюся от V-образной формы. Например, линия 25 облучения может иметь криволинейную форму, такую как парабола, в которой вершина находится на центральной линии ванны 30. Альтернативно, линия 25 облучения может иметь, по существу, полукруглую форму, как проиллюстрировано на фиг. 7. В таких случаях также достаточно блокировать путь потока расплавленного металла 5с между предшествующей областью S2 и частью 36 сливного носка, заставляя пути электронного луча пересекаться в части, в которой линии облучения соединяются. Кроме того, в случае использования трех или более электронных пушек также достаточно того, чтобы пути электронных лучей, излучаемых различными электронными пушками, пересекались в той части, в которой пути облучения соединяются.It is also possible to use two electron guns when the irradiation line 25 has a shape other than a V-shape. For example, the irradiation line 25 may have a curvilinear shape, such as a parabola, in which the apex is on the center line of the tub 30. Alternatively, the irradiation line 25 may have a substantially semi-circular shape, as illustrated in FIG. 7. In such cases, it is also sufficient to block the molten metal flow path 5c between the preceding region S2 and the spout portion 36, causing the electron beam paths to intersect at the portion where the irradiation lines join. In addition, in the case of using three or more electron guns, it is also sufficient that the paths of the electron beams emitted by the different electron guns intersect at the part where the irradiation paths join.

4. Четвертый вариант осуществления.4. Fourth Embodiment.

Далее будет описан способ производства металлического слитка согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.Next, a method for producing a metal ingot according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

4.1. Схема способа производства металлического слитка.4.1. Scheme of the method for the production of a metal ingot.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления линия облучения, которая расположена на поверхности расплавленного металла в ванне, имеет форму прямой линии, которая, по существу, параллельна направлению ширины ванны. Путь течения расплавленного металла к части сливного носка, по которому расплавленный металл из ванны вытекает в литейную форму, блокируется путем излучения электронного луча вдоль вышеупомянутой линии облучения. За счет этого ВНП, которые являются примесями, плавающими на поверхности расплавленного металла, отодвигаются обратно в ванну так, чтобы ВНП не вытекали в литейную форму из части сливного носка. ВНП, которые отодвигаются обратно в ванну, растворяются во время нахождения в ванне. В результате можно предотвратить вытекание ВНП в литейную форму.In the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, the irradiation line, which is located on the surface of the molten metal in the pool, is in the form of a straight line that is substantially parallel to the width direction of the pool. The flow path of the molten metal to the spout part, through which the molten metal from the pool flows into the mold, is blocked by emitting an electron beam along the above-mentioned irradiation line. Due to this, the RUR, which are impurities floating on the surface of the molten metal, are pushed back into the bath so that the RUR does not flow into the mold from the spout part. GNPs that are pushed back into the bath dissolve while in the bath. As a result, the GNR can be prevented from flowing into the mold.

Способ производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления будет теперь описан более подробно на основе фиг. 12 и 13. Фиг. 12 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий линию 25 облучения согласно способу производства металлического слитка настоящего варианта осуществления. Фиг. 13 представляет собой пояснительный чертеж, иллюстрирующий поток расплавленного металла, который образуется на поверхности расплавленного металла 5с, когда электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, проиллюстрированной на фиг. 12. Следует отметить, что вид сверху на фиг. 12 соответствует ванне 30 электронно-лучевой печи 1, показанной на фиг. 3. Следует отметить, что хотя в следующем описании также описывается случай, в котором используется электронно-лучевая печь 1 с короткой ванной, проиллюстрированная на фиг. 3, настоящее изобретение не ограничивается этим примером, и может быть применено к электронно-лучевой печи 1А с длинной ванной, проиллюстрированной на фиг. 1.The method for producing a metal ingot according to the present embodiment will now be described in more detail based on FIG. 12 and 13. FIG. 12 is a plan view illustrating the irradiation line 25 according to the metal ingot production method of the present embodiment. Fig. 13 is an explanatory drawing illustrating a molten metal flow that is generated on the surface of the molten metal 5c when an electron beam is emitted along the irradiation line 25 illustrated in FIG. 12. It should be noted that the top view of FIG. 12 corresponds to the bath 30 of the electron beam furnace 1 shown in FIG. 3. It should be noted that although the following description also describes the case in which the short bath electron beam furnace 1 illustrated in FIG. 3, the present invention is not limited to this example, and can be applied to the long bath electron beam furnace 1A illustrated in FIG. one.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления две концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 ванны 30, и линия 25 облучения располагается на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30 так, чтобы она блокировала часть 36 сливного носка. В частности, как проиллюстрировано на фиг. 12, линия 25 облучения имеет форму прямой линии, которая, по существу, параллельна направлению ширины ванны 30 между двумя концевыми частями e1 и е2. Концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковой стенки 37D, в которой предусмотрена часть 36 сливного носка. Линия 25 облучения, проиллюстрированная на фиг. 12, имеет приблизительно ту же самую длину, что ширина отверстия части 36 сливного носка. Линия 25 облучения располагается в последующей области S3 между предшествующей областью S2, которая включает в себя линии 26 подачи, и боковой стенкой 37D.In the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, the two end portions e1 and e2 are located near the side wall 37 of the bath 30, and the irradiation line 25 is located on the surface of the molten metal 5c in the bath 30 so that it blocks the spout nose portion 36. In particular, as illustrated in FIG. 12, the irradiation line 25 is in the form of a straight line which is substantially parallel to the width direction of the tub 30 between the two end portions e1 and e2. The end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are positioned near the side wall 37D, in which the spout portion 36 is provided. The irradiation line 25 illustrated in FIG. 12 has approximately the same length as the opening width of the spout portion 36. The irradiation line 25 is disposed in the succeeding region S3 between the preceding region S2, which includes the supply lines 26, and the side wall 37D.

Электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла 5с вдоль линии 25 облучения, имеющей описанную выше форму. За счет этого конвекция Марангони создается с помощью температурного градиента на поверхности расплавленного металла 5с, и, как проиллюстрировано на фиг. 13, вThe electron beam is irradiated onto the surface of the molten metal 5c along the irradiation line 25 having the shape described above. Due to this, Marangoni convection is created by means of a temperature gradient on the surface of the molten metal 5c, and as illustrated in FIG. 13, in

- 20 039285 наружном слое расплавленного металла 5с образуется обратный поток наружного слоя расплавленного металла 5с (поток 61 расплавленного металла) от линии 25 облучения. Далее будет рассмотрен случай, в котором, когда сырье 5 капает вдоль линий 26 подачи в расплавленный металл 5с в ванне 30, температура расплавленного металла (температура подачи сырья Т1), который капает вдоль линий 26 подачи, является более высокой, чем температура Т0 расплавленного металла, накопленного в ванне 30. В этом случае области около линий 26 подачи, на которые капает расплавленное сырье 5 (расплавленный металл), являются областями высокой температуры, в которых температура является более высокой, чем температура расплавленного металла 5с в других областях. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 13, расплавленный металл 5с в областях около линий 26 подачи течет от линий 26 подачи к центральной части в направлении ширины (направлении X) ванны 30, и поток 62 расплавленного металла формируется в наружном слое расплавленного металла 5с.- 20 039285 outer layer of molten metal 5c, a reverse flow of the outer layer of molten metal 5c (molten metal stream 61) from the irradiation line 25 is formed. Next, a case will be considered in which, when the raw material 5 drips along the supply lines 26 into the molten metal 5c in the bath 30, the temperature of the molten metal (feed temperature of the raw material T1) that drips along the supply lines 26 is higher than the molten metal temperature T0 accumulated in the bath 30. In this case, the areas near the supply lines 26 onto which the molten raw material 5 (molten metal) drips are high temperature areas in which the temperature is higher than the temperature of the molten metal 5c in other areas. Therefore, as illustrated in FIG. 13, molten metal 5c in areas near the supply lines 26 flows from the supply lines 26 to the center portion in the width direction (X direction) of the pool 30, and a molten metal stream 62 is formed in the outer layer of the molten metal 5c.

Следует отметить, что хотя это и не показано на фиг. 13, расплавленный металл 5с в областях около линий 26 подачи также течет от линий 26 подачи к боковым стенкам 37А и 37В в направлении ширины (направлении X) ванны 30, как проиллюстрировано на фиг. 5, и поток расплавленного металла (поток 63 расплавленного металла на фиг. 5) формируется в наружном слое расплавленного металла 5с. ВНП 8, содержащиеся в расплавленном металле, который капал на линии 26 подачи, увлекаются потоком расплавленного металла (потоком 63 расплавленного металла на фиг. 5), движутся к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30, и прилипают к гарнисажу 7, образующемуся на внутренних поверхностях боковых стенок 37А и 37В, и тем самым улавливаются.It should be noted that although not shown in FIG. 13, molten metal 5c in areas near the supply lines 26 also flows from the supply lines 26 to the side walls 37A and 37B in the width direction (X direction) of the bath 30, as illustrated in FIG. 5 and a molten metal stream (molten metal stream 63 in FIG. 5) is formed in the outer layer of molten metal 5c. The RNP 8 contained in the molten metal that has dripped onto the supply line 26 is carried along by the molten metal stream (molten metal stream 63 in FIG. 5), moves towards the side walls 37A and 37B of the tub 30, and adheres to the skull 7 formed on the inner surfaces. side walls 37A and 37B, and thus are caught.

Потоки 62 расплавленного металла, которые текут к центральной части ванны 30 от каждой из левой и правой линий 26 подачи, сталкиваются в центральной части в направлении ширины ванны 30, формируя тем самым поток расплавленного металла 60 к части 36 сливного носка вдоль продольного направления (направления Y) ванны 30. В результате ВНП 8, всплывающие в расплавленном металле 5с, также перемещаются с потоком 60 расплавленного металла и текут к части 36 сливного носка. Для того чтобы гарантировать, что примеси, такие как ВНП 8, не вытекают из части 36 сливного носка в литейную форму 40, предпочтительно, чтобы формировался поток наружного слоя расплавленного металла 5с, который отталкивает ВНП, увлекаемые потоком 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка, в обратную сторону, и тем самым удерживает ВНП вдали от части 36 сливного носка.The molten metal streams 62 that flow toward the center portion of the pool 30 from each of the left and right supply lines 26 collide at the center portion in the width direction of the pool 30, thereby forming a stream of molten metal 60 toward the spout portion 36 along the longitudinal direction (Y direction). ) baths 30. As a result, the VNP 8, floating in the molten metal 5c, also move with the stream of molten metal 60 and flow to the part 36 of the drain sock. In order to ensure that contaminants, such as BPR 8, do not flow from the spout portion 36 into the mold 40, it is preferred that an outer layer of molten metal flow 5c be formed that repels the PPR entrained by the molten metal flow 60 towards the spout portion 36 , in the opposite direction, and thereby keeps the GNP away from the part 36 of the drain sock.

Следовательно, в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 12 и 13, две концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37D, и линия 25 облучения, имеющая форму прямой линии, располагается на поверхности расплавленного металла 5с так, чтобы она блокировала часть 36 сливного носка. Температура расплавленного металла в области около линии 25 облучения становится более высокой, чем температура расплавленного металла в области 23 облучения для удержания тепла. Следовательно, возникает конвекция Марангони, и образуется обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения. Поток 61 расплавленного металла является потоком, который отталкивает назад ВНП 8, увлекаемые потоком 60 расплавленного металла к части 36 сливного носка в центральной части в направлении ширины ванны 30. Посредством потока 61 расплавленного металла ВНП 8, которые текли к части 36 сливного носка, отодвигаются обратно от линии 25 облучения и текут к внутренней части ванны 30. ВНП 8, которые были отодвинуты обратно к внутренней части ванны 30, увлекаются потоком на поверхности расплавленного металла 5с и растворяются при циркуляции через ванну 30. Альтернативно, после того как ВНП 8 переместились к боковым стенкам 37А и 37В ванны 30, они прилипают к гарнисажу 7, образующемуся на боковых стенках ванны 30, и больше не двигаются.Therefore, in the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 12 and 13, two end portions e1 and e2 are positioned near the side wall 37D, and an irradiation line 25 in the form of a straight line is positioned on the surface of the molten metal 5c so as to block the spout portion 36. The temperature of the molten metal in the region near the irradiation line 25 becomes higher than the temperature of the molten metal in the irradiation region 23 for heat retention. Therefore, Marangoni convection occurs and a reverse flow 61 of molten metal from the irradiation line 25 is formed. The molten metal stream 61 is a stream that pushes back the RPGs 8 carried by the molten metal stream 60 towards the spout part 36 in the central part in the width direction of the tub 30. By means of the molten metal stream 61, the PRTs 8 that flowed towards the spout part 36 are pushed back. from the irradiation line 25 and flow to the inside of the bath 30. The RNGs 8, which have been pushed back to the inside of the bath 30, are entrained in the flow on the surface of the molten metal 5c and dissolve as they circulate through the bath 30. Alternatively, after the BLRs 8 have moved to the side walls 37A and 37B of tub 30, they stick to the ledge 7 formed on the side walls of tub 30 and no longer move.

Таким образом, в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, две концевые части e1 и е2 которой располагаются около боковой стенки 37, и которая располагается так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. За счет этого формируется обратный поток 61 расплавленного металла от области высокой температуры расплавленного металла 5с около линии 25 облучения, и примеси, такие как ВНП, которые текли в сторону части 36 сливного носка, отодвигаются обратно от части 36 сливного носка. Соответственно, может быть предотвращено вытекание рассматриваемых примесей из ванны 30 в литейную форму 40. В результате возникновение ситуации, в которой примеси попадают в слиток, может быть предотвращено.Thus, in the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, an electron beam is emitted along an irradiation line 25, the two end portions e1 and e2 of which are located near the side wall 37, and which is positioned to block the spout portion 36. This forms a reverse flow of molten metal 61 from the region of high temperature of the molten metal 5c near the irradiation line 25, and impurities such as GNP that flowed towards the spout part 36 are pushed back from the spout part 36. Accordingly, the impurities in question can be prevented from flowing out of the bath 30 into the mold 40. As a result, the occurrence of a situation in which impurities enter the ingot can be prevented.

4.2. Расположение линии облучения.4.2. The location of the irradiation line.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления линия 25 облучения имеет форму прямой линии. За счет этого расстояние сканирования электронного луча может быть уменьшено. В результате возникновение ситуации, в которой ВНП 8 в расплавленном металле 5 с проходят через часть 36 сливного носка и вытекают из ванны 30 в литейную форму 40, может быть предотвращено.In the metal ingot production method according to the present embodiment, the irradiation line 25 is in the form of a straight line. Due to this, the scanning distance of the electron beam can be reduced. As a result, the occurrence of a situation in which the GNP 8 in the molten metal 5c passes through the spout portion 36 and flows out of the pool 30 into the mold 40 can be prevented.

Как проиллюстрировано на фиг. 12 и 13, в том случае, когда форма ванны 30 на виде сверху является прямоугольной, желательно располагать линию 25 облучения вдоль боковой стенки 37D. Боковая стенка 37D, по существу, параллельна направлению ширины (направлению X) ванны 30. Потоки 62 расплавленного металла, которые текут к центральной части ванны 30 от каждой из линий 26 подачи, сталAs illustrated in FIG. 12 and 13, when the shape of bathtub 30 in plan view is rectangular, it is desirable to position the irradiation line 25 along the side wall 37D. The side wall 37D is substantially parallel to the width direction (X direction) of the bath 30.

- 21 039285 киваются в центральной части в направлении ширины ванны 30, формируя тем самым поток расплавленного металла 60 к части 36 сливного носка вдоль продольного направления (направления Y) ванны 30. Поток 60 расплавленного металла, по существу, параллелен продольному направлению ванны 30. Соответственно, путем расположения линии 25 облучения вдоль боковой стенки 37D ванны 30 можно эффективно сдерживать поток расплавленного металла 5с к части 36 сливного носка (поток 60 расплавленного металла). Кроме того, образуется обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения. За счет этого ВНП 8, которые увлекаются потоком расплавленного металла 5с и текут к части 36 сливного носка, могут быть отодвинуты обратно от части 36 сливного носка потоком 61 расплавленного металла внутрь ванны 30.- 21 039285 nod in the central part in the direction of the width of the pool 30, thereby forming the flow of molten metal 60 to the spout portion 36 along the longitudinal direction (Y direction) of the pool 30. The flow of molten metal 60 is essentially parallel to the longitudinal direction of the pool 30. Accordingly , by positioning the irradiation line 25 along the side wall 37D of the tub 30, the flow of molten metal 5c to the spout portion 36 (molten metal flow 60) can be effectively suppressed. In addition, a reverse flow 61 of molten metal from the irradiation line 25 is formed. As a result of this, the VNP 8, which are entrained by the flow of molten metal 5c and flow towards the spout part 36, can be pushed back from the spout part 36 by the flow of molten metal 61 into the interior of the bath 30.

Достаточно, чтобы линия 25 облучения располагалась, по меньшей мере, в последующей области S3 между предшествующей областью S1, которая включает в себя линии 26 подачи, и боковой стенкой 37D. Для того чтобы более надежно предотвратить вытекание примесей, как проиллюстрировано на фиг. 12 и 13, предпочтительно, чтобы линия 25 облучения располагалась у входного потока в часть 36 сливного носка. При этом длина линии 25 облучения делается, по меньшей мере, равной или больше, чем ширина отверстия части 36 сливного носка. Предпочтительно, чтобы длина линии 25 облучения была приблизительно той же самой, что и ширина отверстия части 36 сливного носка. За счет этого расстояние сканирования электронного луча, излучаемого вдоль линии 25 облучения, может быть сделано максимально коротким. В результате даже в том случае, когда скорость сканирования электронного луча уменьшается, поток 61 расплавленного металла, создаваемый излучением электронного луча вдоль линии 25 облучения, ослабляется незначительно. Соответственно, поскольку ВНП 8 надежно отодвигаются обратно внутрь ванны 30 до того, как они смогут попасть в часть 36 сливного носка, ВНП 8 не вытекают из ванны 30.It suffices that the irradiation line 25 is located at least in the subsequent area S3 between the previous area S1, which includes the supply lines 26, and the side wall 37D. In order to more reliably prevent impurities from escaping, as illustrated in FIG. 12 and 13, it is preferred that the irradiation line 25 be located at the inlet stream to the spout portion 36. In this case, the length of the irradiation line 25 is made at least equal to or greater than the width of the opening of the spout part 36. Preferably, the length of the irradiation line 25 is approximately the same as the width of the opening of the spout portion 36. Due to this, the scanning distance of the electron beam emitted along the irradiation line 25 can be made as short as possible. As a result, even when the electron beam scanning speed is reduced, the molten metal flow 61 generated by the electron beam emission along the irradiation line 25 is slightly weakened. Accordingly, since the RNRs 8 are securely pushed back into the tub 30 before they can enter the spout portion 36, the RNRs 8 do not leak out of the tub 30.

Расположение линии 25 облучения в способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления также применимо к длинной ванне, а не только к короткой ванне, как проиллюстрировано на фиг. 12 и 13. Пример случая, в котором линия 25 облучения, имеющая форму прямой линии, используется в длинной ванне, которая включает в себя плавильную ванну 31 и ванну 33 очистки (далее упоминаемые как длинные ванны 31 и 33), проиллюстрирован на фиг. 14 и 15. Следует отметить, что на фиг. 14 и 15 плавильная ванна 31 и ванна 33 очистки для удобства показаны таким образом, что плавильная ванна 31 и ванна 33 очистки моделируются как одна ванна. Например, как проиллюстрировано на фиг. 14, аналогично фиг. 12 и 13, линия 25 облучения, имеющая форму прямой линии с длиной, которая является приблизительно равной ширине отверстия части 36 сливного носка, располагается у входного отверстия части 36 сливного носка. Две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковой стенки 37D, и линия 25 облучения располагается так, чтобы она блокировала часть 36 сливного носка. За счет этого, аналогично фиг. 12 и 13, ВНП 8, которые текут к части 36 сливного носка вместе с расплавленным металлом 5с, сдерживаются у линии 25 облучения и отодвигаются обратно. Следовательно, ВНП 8 остаются в длинных ваннах 31 и 33, и можно надежно предотвратить вытекание ВНП 8 из длинных ванн 31 и 33 в литейную форму 40.The arrangement of the irradiation line 25 in the metal ingot production method according to the present embodiment is also applicable to a long puddle, not only to a short puddle, as illustrated in FIG. 12 and 13. An example of a case in which the irradiation line 25 having the shape of a straight line is used in a long bath that includes a melting bath 31 and a purification bath 33 (hereinafter referred to as long baths 31 and 33) is illustrated in FIG. 14 and 15. It should be noted that in FIG. 14 and 15, the melting bath 31 and the cleaning bath 33 are shown for convenience in such a way that the melting bath 31 and the cleaning bath 33 are modeled as one bath. For example, as illustrated in FIG. 14, similar to FIG. 12 and 13, an irradiation line 25 having the shape of a straight line with a length that is approximately equal to the width of the opening of the spout part 36 is located at the inlet of the spout part 36. The two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are positioned near the side wall 37D, and the irradiation line 25 is positioned to block the spout portion 36 of the sock. Due to this, similarly to Fig. 12 and 13, the EORs 8 that flow to the spout portion 36 along with the molten metal 5c are held back at the irradiation line 25 and pushed back. Therefore, the ERT 8 remains in the long vats 31 and 33, and the ERT 8 can be reliably prevented from flowing out of the long vats 31 and 33 into the mold 40.

Кроме того, в случае длинных ванн 31 и 33 предпочтительно также располагать линию 25 облучения в последующей области S3 между предшествующей областью S2, включающей в себя область 28 подачи сырья, в которую капает сырье 5, и боковой стенкой 37D. Как проиллюстрировано на фиг. 14 и 15, в длинных ваннах 31 и 33 область 28 подачи сырья, в которую капает сырье 5, обычно находится в самом дальнем положении в продольном направлении (в направлении Y) длинных ванн 31 и 33. Другими словами, область 28 подачи сырья располагается около боковой стенки 37С, которая противоположна части 36 сливного носка в продольном направлении длинных ванн 31 и 33. Соответственно, например, как проиллюстрировано на фиг. 15, линия 25 облучения может быть расположена в центре в продольном направлении длинных ванн 31 и 33. Положение в центре в продольном направлении длинных ванн 31 и 33 является положением в последующей области S3, которая находится ниже по потоку относительно предшествующей области S2, которая включает в себя область 28 подачи сырья. При этом две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковых стенок 37А и 37В. За счет этого можно предотвратить прохождение ВНП 8 через линию 25 облучения и их вытекание к части 36 сливного носка.In addition, in the case of long baths 31 and 33, it is also preferable to arrange the irradiation line 25 in the subsequent region S3 between the preceding region S2, including the raw material supply region 28 into which the raw material 5 drips, and the side wall 37D. As illustrated in FIG. 14 and 15, in the long vats 31 and 33, the raw material supply area 28 into which the raw material 5 drips is usually located at the farthest position in the longitudinal direction (Y direction) of the long vats 31 and 33. In other words, the raw material supply region 28 is located near side wall 37C, which is opposite the spout part 36 in the longitudinal direction of the long tubs 31 and 33. Accordingly, for example, as illustrated in FIG. 15, the irradiation line 25 may be located in the longitudinal center of the long baths 31 and 33. The longitudinal center position of the long baths 31 and 33 is the position in the subsequent region S3, which is downstream of the preceding region S2, which includes itself area 28 supply of raw materials. In this case, the two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are located near the side walls 37A and 37B. Due to this, it is possible to prevent the passage of the VNP 8 through the irradiation line 25 and their outflow to the drain part 36 of the sock.

Следует отметить, что фактическое положение облучения, в котором электронный луч излучается на линию 25 облучения, не обязательно должно находиться строго на линии 25 облучения. Достаточно того, чтобы фактическое положение облучения, в котором излучается электронный луч, находилось приблизительно на линии 25 облучения, которая задается как мишень, и никаких проблем не возникает до тех пор, пока фактический путь электронного луча находится внутри допустимого диапазона отклонения от линии 25 облучения, которая задана в качестве мишени. Кроме того, фраза концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 означает, что концевые части e1 и е2 располагаются на внутренней поверхности боковой стенки 37 или в области, в которой расстояние х от внутренней поверхности боковой стенки 37 составляет не более 5 мм. Концевые части e1 и е2 линии 25 облучения устанавливаются в этой области, и электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, и формирование гарнисажа 7 на внутренней поверхности боковых стенок 37 длинных ванн 31 и 33 не составляет проблемы, и электронный луч может излучаться на гарнисаж 7.It should be noted that the actual irradiation position at which the electron beam is emitted to the irradiation line 25 need not be exactly on the irradiation line 25 . It is sufficient that the actual irradiation position at which the electron beam is emitted is approximately on the irradiation line 25, which is set as the target, and no problems arise as long as the actual path of the electron beam is within the allowable deviation range from the irradiation line 25, which is set as the target. In addition, the phrase end parts e1 and e2 located near the side wall 37 means that the end parts e1 and e2 are located on the inner surface of the side wall 37 or in the area in which the distance x from the inner surface of the side wall 37 is not more than 5 mm. The end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are set in this area, and the electron beam is emitted along the irradiation line 25, and forming a scull 7 on the inner surface of the side walls 37 of the long baths 31 and 33 is not a problem, and the electron beam can be radiated to the scull 7.

- 22 039285- 22 039285

Кроме того, что касается электронных лучей, излучаемых из соответствующих электронных пушек, аналогично первому варианту осуществления условия излучения, такие как количество передаваемого тепла, скорость сканирования и распределение теплового потока электронного луча, ограничиваются характеристиками оборудования, которое излучает электронный луч. Соответственно, при задании условий излучения электронного луча предпочтительно делать количество тепла, передаваемого электронным лучом, максимально большим, скорость сканирования максимально высокой, а распределение теплового потока максимально узким (т.е. делать апертуру электронного луча как можно меньше) в пределах диапазона характеристик оборудования.In addition, with regard to the electron beams emitted from the respective electron guns, similarly to the first embodiment, the radiation conditions such as the amount of heat to be transferred, the scanning speed, and the heat flux distribution of the electron beam are limited by the characteristics of the equipment that emits the electron beam. Accordingly, when setting the electron beam emission conditions, it is preferable to make the amount of heat transferred by the electron beam as large as possible, the scanning speed to be as high as possible, and the heat flow distribution to be as narrow as possible (i.e., to make the aperture of the electron beam as small as possible) within the performance range of the equipment.

4.3. Ускорение растворения ВНП.4.3. Acceleration of GNP dissolution.

В способе производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления за счет блокирования части 36 сливного носка посредством линии 25 облучения ВНП 8 удерживаются внутри ванны 30, и ВНП 8 растворяются при их циркуляции внутри ванны. За счет этого возникновение ситуации, в которой ВНП вытекают из ванны 30 в литейную форму 40, может быть предотвращено. Таким образом, до тех пор, пока ВНП 8 не растворятся, существует вероятность того, что ВНП 8 могут вытечь из ванны 30 в литейную форму 40. Следовательно, для того, чтобы уменьшить вероятность вытекания ВНП 8 из ванны 30 в литейную форму 40, нужно ускорить растворение ВНП 8, которые присутствуют в ванне 30. С этой целью электронный луч для ускорения растворения ВНП (соответствует второму электронному лучу настоящего изобретения) может излучаться на поверхность расплавленного металла 5с в ванне 30.In the method for producing a metal ingot according to the present embodiment, by blocking the spout part 36 by the irradiation line 25, the HLRs 8 are kept inside the bath 30, and the HLRs 8 are dissolved as they circulate inside the bath. Due to this, the occurrence of a situation in which the GNR flows out of the bath 30 into the mold 40 can be prevented. Thus, as long as the EOR 8 is not dissolved, there is a possibility that the EOR 8 may leak out of the bath 30 into the mold 40. Therefore, in order to reduce the likelihood of the EOR 8 flowing out of the bath 30 into the mold 40, it is necessary accelerate the dissolution of the HLRs 8 that are present in the bath 30. To this end, an electron beam to accelerate the dissolution of the HLRs (corresponding to the second electron beam of the present invention) may be emitted onto the surface of the molten metal 5c in the bath 30.

Электронный луч для ускорения растворения ВНП, например, может излучаться на положение застоя потока расплавленного металла 5с. ВНП 8 склонны застаиваться в положении застоя в потоке расплавленного металла 5с. Таким образом, ВНП 8 внутри ванны может быть растворены более быстро путем излучения электронного луча для ускорения растворения ВНП в том положении, в котором они застаиваются. Следует отметить, что нет никакой необходимости непрерывно излучать электронный луч для ускорения растворения ВНП, и достаточно того, чтобы подходящим образом излучать электронный луч для ускорения растворения ВНП в положении застоя в потоке расплавленного металла 5с, в котором застаиваются ВНП 8. Кроме того, что касается электронной пушки для излучения электронного луча для ускорения растворения ВНП, может использоваться отдельная электронная пушка для ускорения растворения ВНП (не показана на чертежах), или альтернативно электронные пушки для других целей, такие как электронные пушки 20А и 20В для плавления сырья или электронные пушки 20С и 20D для поддержания температуры расплавленного металла (см. фиг. 3) также могут использоваться для ускорения растворения ВНП. Положение застоя в потоке расплавленного металла 5с может быть определено заранее с помощью моделирования и т.п. Положение застоя может быть определено путем выполнения моделирования на основе положения и формы линии 25 облучения, а также количества передаваемого тепла и скорости сканирования электронного луча и т.п., которые устанавливаются, как было описано выше.An electron beam to accelerate the dissolution of the GNP, for example, may be radiated to a stagnation position of the molten metal flow 5c. VNP 8 tend to stagnate in a stagnant position in the flow of molten metal 5c. Thus, the GNP 8 inside the bath can be dissolved more quickly by emitting an electron beam to accelerate the dissolution of the GNP in the position in which they stagnate. It should be noted that there is no need to continuously emit an electron beam to accelerate the dissolution of the GNP, and it is sufficient to appropriately emit an electron beam to accelerate the dissolution of the GNP at the stagnation position in the molten metal flow 5c in which the GNP 8 stagnates. electron gun to emit an electron beam to accelerate the dissolution of the GNP, a separate electron gun to accelerate the dissolution of the GNP (not shown in the drawings) can be used, or alternatively electron guns for other purposes, such as electron guns 20A and 20B for melting raw materials or electron guns 20C and 20D to maintain the temperature of the molten metal (see Fig. 3) can also be used to accelerate the dissolution of the GNP. The position of the stagnation in the molten metal flow 5c can be determined in advance by simulation or the like. The stagnation position can be determined by performing simulation based on the position and shape of the irradiation line 25, as well as the amount of heat to be transferred and the scanning speed of the electron beam, etc., which are set as described above.

4.4. Модификация.4.4. Modification.

Далее будет описана одна модификация четвертого варианта осуществления. Выше были описаны примеры, в которых линия 25 облучения на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30 имеет форму прямой линии, в которой две концевые части e1 и е2 расположены вблизи боковых стенок 37 так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка как проиллюстрировано на фиг. 12 и на 13. Однако настоящее изобретение не ограничивается этими примерами. Даже если форма линии 25 облучения отличается от формы в примере, проиллюстрированном на фиг. 12 или 13, путь потока расплавленного металла к части 36 сливного носка, который позволяет расплавленному металлу 5с в ванне 30 вытекать в литейную форму 40, может блокироваться, и ВНП 8 могут быть отодвинуты обратно внутрь ванны 30.Next, one modification of the fourth embodiment will be described. Examples have been described above in which the irradiation line 25 on the surface of the molten metal 5c in the bath 30 is in the form of a straight line in which the two end portions e1 and e2 are located near the side walls 37 so as to block the spout portion 36 as illustrated in FIG. 12 and 13. However, the present invention is not limited to these examples. Even if the shape of the irradiation line 25 differs from that in the example illustrated in FIG. 12 or 13, the molten metal flow path to spout portion 36 that allows molten metal 5c in pool 30 to flow into mold 40 may be blocked and BRT 8 may be pushed back into pool 30.

Например, линия 25 облучения может иметь выпуклую форму, которая выступает к части 36 сливного носка. В частности, как проиллюстрировано на фиг. 16, линия 25 облучения может иметь Vобразную форму, две концевые части e1 и е2 которой располагаются около боковых стенок 37А и 37В, и которая выступает к части 36 сливного носка. За счет этого, поскольку часть 36 сливного носка блокируется, можно предотвратить вытекание ВНП 8 в расплавленном металле 5с к части 36 сливного носка. Кроме того, за счет излучения электронного луча вдоль линии 25 облучения может быть сформирован обратный поток расплавленного металла 5с от линии 25 облучения. В результате ВНП 8 могут быть отодвинуты обратно внутрь ванны 30.For example, the irradiation line 25 may have a convex shape that protrudes toward the drain portion 36 of the sock. In particular, as illustrated in FIG. 16, the irradiation line 25 may be V-shaped, the two end portions e1 and e2 of which are located near the side walls 37A and 37B, and which protrude towards the spout portion 36. Due to this, since the spout part 36 is blocked, it is possible to prevent the GNP 8 in the molten metal 5c from flowing out to the spout part 36 . In addition, by emitting an electron beam along the irradiation line 25, a reverse flow of molten metal 5c from the irradiation line 25 can be generated. As a result, the VNP 8 can be pushed back into the tub 30.

Альтернативно, как проиллюстрировано на фиг. 17, линия 25 облучения может иметь форму дуги окружности, две концевые части e1 и е2 которой располагаются около боковых стенок 37А и 37В, и которая выступает к части 36 сливного носка. В этом случае также, поскольку часть 36 сливного носка блокируется, можно предотвратить вытекание ВНП 8 в расплавленном металле 5с к части 36 сливного носка. Кроме того, за счет излучения электронного луча вдоль линии 25 облучения может быть сформирован обратный поток расплавленного металла 5с от линии 25 облучения. В результате ВНП 8 могут быть отодвинуты обратно внутрь ванны 30.Alternatively, as illustrated in FIG. 17, the irradiation line 25 may be in the form of an arc of a circle, the two end portions e1 and e2 of which are located near the side walls 37A and 37B, and which protrude towards the spout portion 36. In this case, too, since the spout part 36 is blocked, it is possible to prevent the VNR 8 in the molten metal 5c from flowing out to the spout part 36 . In addition, by emitting an electron beam along the irradiation line 25, a reverse flow of molten metal 5c from the irradiation line 25 can be generated. As a result, the VNP 8 can be pushed back inside the tub 30.

В дополнение к этому линия 25 облучения может иметь U-образную форму, выпуклую к части 36 сливного носка. Например, как проиллюстрировано на фиг. 18, U-образная линия 25 облучения включает в себя первую прямолинейную часть L1, вторую прямолинейную часть L2 и третью прямолинейнуюIn addition, the irradiation line 25 may have a U-shape convex to the spout portion 36. For example, as illustrated in FIG. 18, the U-shaped irradiation line 25 includes a first straight portion L1, a second straight portion L2, and a third straight

- 23 039285 часть L3. Первая прямолинейная часть L1 располагается, по существу, параллельно боковой стенке 37D между двумя концевыми частями e1 и е2. Первая прямолинейная часть L1 располагается так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. Вторая прямолинейная часть L2 и третья прямолинейная часть L3 располагаются так, чтобы они проходили, по существу, перпендикулярно к двум концам первой прямолинейной части L1 вдоль пары боковых стенок 37А и 37В, которые обращены друг к другу. Две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются около боковых стенок 37А и 37В ванны 30. За счет этого, поскольку часть 36 сливного носка блокируется, можно предотвратить вытекание ВНП 8 в расплавленном металле 5с к части 36 сливного носка. Кроме того, за счет излучения электронного луча вдоль линии 25 облучения может быть сформирован обратный поток расплавленного металла 5с от линии 25 облучения. В результате ВНП 8 могут быть отодвинуты обратно внутрь ванны 30.- 23 039285 part L3. The first straight portion L1 is located substantially parallel to the side wall 37D between the two end portions e1 and e2. The first straight portion L1 is positioned to block the spout portion 36 . The second straight portion L2 and the third straight portion L3 are arranged to extend substantially perpendicular to the two ends of the first straight portion L1 along a pair of side walls 37A and 37B that face each other. The two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are positioned near the side walls 37A and 37B of the tub 30. Due to this, since the spout part 36 is blocked, it is possible to prevent the RNP 8 in the molten metal 5c from flowing out to the spout part 36. In addition, by emitting an electron beam along the irradiation line 25, a reverse flow of molten metal 5c from the irradiation line 25 can be generated. As a result, the VNP 8 can be pushed back inside the tub 30.

Следует отметить, что на U-образной линии 25 облучения угол, в котором соединяются первая прямолинейная часть L1 и вторая прямолинейная часть L2, и угол, в котором соединяются первая прямолинейная часть L1 и третья прямолинейная часть L3, могут быть прямыми углами, как проиллюстрировано на фиг. 18, или могут быть скруглены.Note that, in the U-shaped irradiation line 25, the angle at which the first straight portion L1 and the second straight portion L2 are connected, and the angle at which the first straight portion L1 and the third straight portion L3 are connected may be right angles, as illustrated in fig. 18, or may be rounded.

Также в модификации фактическое положение облучения, в котором электронный луч излучается на линию 25 облучения, не обязательно должно находиться строго на линии 25 облучения. Достаточно того, чтобы фактическое положение облучения, в котором излучается электронный луч, находилось приблизительно на линии 25 облучения, которая задается как мишень, и никаких проблем не возникает до тех пор, пока фактический путь электронного луча находится внутри допустимого диапазона отклонения от линии 25 облучения, которая задана в качестве мишени. Кроме того, фраза концевые части e1 и е2 располагаются около боковой стенки 37 означает, что концевые части e1 и е2 располагаются на внутренней поверхности боковой стенки 37 или в области, в которой расстояние х от внутренней поверхности боковой стенки 37 составляет не более 5 мм. Концевые части e1 и е2 линии 25 облучения устанавливаются в этой области, и электронный луч излучается вдоль линии 25 облучения, и формирование гарнисажа 7 на внутренней поверхности боковых стенок 37 ванны 30 не составляет проблемы, и электронный луч может излучаться на гарнисаж 7.Also in the modification, the actual irradiation position at which the electron beam is irradiated to the irradiation line 25 need not be strictly on the irradiation line 25. It is sufficient that the actual irradiation position at which the electron beam is emitted is approximately on the irradiation line 25, which is set as the target, and no problems arise as long as the actual path of the electron beam is within the allowable deviation range from the irradiation line 25, which is set as the target. In addition, the phrase end parts e1 and e2 located near the side wall 37 means that the end parts e1 and e2 are located on the inner surface of the side wall 37 or in the area in which the distance x from the inner surface of the side wall 37 is not more than 5 mm. The end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are set in this area, and the electron beam is emitted along the irradiation line 25, and the formation of the ledge 7 on the inner surface of the side walls 37 of the tub 30 is not a problem, and the electron beam can be radiated to the ledge 7.

Кроме того, что касается каждой линии 25 облучения, проиллюстрированной на фиг. 16-18, электронный луч может излучаться вдоль линии 25 облучения с использованием одной электронной пушки, или электронные лучи могут излучаться вдоль линии 25 облучения с использованием множества электронных пушек.In addition, with respect to each irradiation line 25 illustrated in FIG. 16-18, the electron beam may be emitted along the irradiation line 25 using a single electron gun, or the electron beams may be emitted along the irradiation line 25 using a plurality of electron guns.

В дополнение к этому в том случае, когда линия 25 облучения расположена, как проиллюстрировано на фиг. 16-18, когда электронный луч излучается вдоль соответствующей линии 25 облучения, формируется обратный поток расплавленного металла 5с от линии 25 облучения к центру в направлении ширины (направлении X) ванны 30. Другими словами, поток расплавленного металла 5с формируется в направлении к центру от боковых стенок 37А и 37В с той стороны линии 25 облучения, которая находится дальше от сливного носка. При этом температура расплавленного металла в области около линии 25 облучения является более высокой, чем температура расплавленного металла в области 23 облучения для удержания тепла. Соответственно, возникает конвекция Марангони, и образуется поток 61 расплавленного металла к центру от боковых стенок 37А и 37В ванны 30.In addition, in the case where the irradiation line 25 is located as illustrated in FIG. 16-18, when the electron beam is emitted along the corresponding irradiation line 25, a reverse flow of molten metal 5c is formed from the irradiation line 25 toward the center in the width direction (X direction) of the pool 30. In other words, the molten metal flow 5c is formed in the direction towards the center from the side walls 37A and 37B on the side of the irradiation line 25 that is farther from the spout. Meanwhile, the temperature of the molten metal in the region near the irradiation line 25 is higher than the temperature of the molten metal in the irradiation region 23 for heat retention. Accordingly, Marangoni convection occurs and a flow 61 of molten metal is formed towards the center from the side walls 37A and 37B of the bath 30.

При этом может происходить застой в потоке расплавленного металла 5с в центре в направлении ширины ванны 30. Следовательно, электронный луч для ускорения растворения ВНП может излучаться на положение застоя потока расплавленного металла 5с. ВНП 8 склонны застаиваться в положении застоя потока расплавленного металла. Путем излучения электронного луча для ускорения растворения ВНП в этом положении застоя ВНП 8 в ванне могут быть растворены более быстро.In this case, stagnation may occur in the molten metal flow 5c at the center in the width direction of the bath 30. Therefore, an electron beam to accelerate the dissolution of the IRR can be emitted to the stagnation position of the molten metal flow 5c. VNP 8 tend to stagnate in the position of stagnation of the flow of molten metal. By emitting an electron beam to accelerate the dissolution of the GNP at this position, the stagnation of the GNP 8 in the bath can be dissolved more rapidly.

4.5. Резюме.4.5. Summary.

Выше был описан способ производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления. В соответствии с настоящим вариантом осуществления на поверхности расплавленного металла 5с в ванне 30 две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются у боковых стенок 37, и линия 25 облучения располагается так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. За счет этого путь потока расплавленного металла к части 36 сливного носка, который позволяет расплавленному металлу вытекать из ванны 30 в литейную форму, блокируется. В результате ВНП 8 задерживаются у входного отверстия части 36 сливного носка. ВНП 8 продолжают циркулировать внутри ванны 30, и при этом растворяются. За счет этого можно предотвратить вытекание ВНП 8, содержащихся в расплавленном металле 5с, из части 36 сливного носка в литейную форму 40.The method for producing a metal ingot according to the present embodiment has been described above. According to the present embodiment, on the surface of the molten metal 5c in the bath 30, the two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are located at the side walls 37, and the irradiation line 25 is positioned so as to block the spout portion 36 of the spout. This blocks the molten metal flow path to the spout portion 36 that allows the molten metal to flow out of the pool 30 into the mold. As a result, the VNP 8 are delayed at the inlet of the part 36 of the drain sock. VNP 8 continue to circulate inside the bath 30, and thus dissolve. By doing this, it is possible to prevent the EGR 8 contained in the molten metal 5c from flowing out of the spout portion 36 into the mold 40.

Кроме того, за счет прямолинейной формы линии 25 облучения расстояние сканирования электронного луча может быть уменьшено. Следовательно, даже если скорость сканирования электронного луча уменьшается, поток расплавленного металла 5с, создаваемый излучением электронного луча вдоль линии 25 облучения, ослабляется незначительно. Соответственно, поскольку ВНП 8 надежно отодвигаются обратно внутрь ванны 30 до того, как они смогут попасть в часть 36 сливного носка, ВНП 8 не вытекают из ванны 30.In addition, due to the rectilinear shape of the irradiation line 25, the scanning distance of the electron beam can be reduced. Therefore, even if the electron beam scanning speed is reduced, the molten metal flow 5c generated by the electron beam emission along the irradiation line 25 is slightly weakened. Accordingly, since the RNRs 8 are securely pushed back into the tub 30 before they can enter the spout portion 36, the RNRs 8 do not leak out of the tub 30.

В дополнение к этому благодаря тому, что линия 25 облучения имеет форму прямой линии, управление электронной пушкой (пушками) становится простым, и количество используемых электронныхIn addition, because the irradiation line 25 is in the form of a straight line, the control of the electron gun(s) becomes simple, and the number of electron guns used

- 24 039285 пушек может быть сведено к минимуму.- 24 039285 guns can be kept to a minimum.

Кроме того, в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку нет необходимости изменять форму существующей ванны 30, этот способ может быть легко осуществлен, и специальное обслуживание также не требуется.Moreover, according to the metal ingot production method of the present embodiment, since there is no need to change the shape of the existing bath 30, this method can be easily carried out and special maintenance is also not required.

В обычных способах производства титанового сплава принято удалять примеси, выдерживая расплавленный металл в течение длительного времени в ванне, чтобы тем самым растворить ВНП в расплавленном металле, одновременно заставляя ВВП прилипать к гарнисажу, образующемуся на поверхности дна ванны. Следовательно, традиционно использовалась длинная ванна, чтобы тем самым гарантировать достаточное время пребывания расплавленного металла в ванне. Однако в соответствии со способом производства металлического слитка настоящего варианта осуществления, поскольку примеси могут быть подходящим образом удалены даже в том случае, когда время пребывания расплавленного металла в ванне является сравнительно коротким, возможно использовать короткую ванну. Соответственно, за счет использования короткой ванны в ЭЛ-печи 1 затраты на нагревание, такие как расход электричества, могут быть уменьшены, и соответственно могут быть уменьшены производственные затраты на ЭЛ-печь 1. В дополнение к этому при использовании короткой ванны вместо длинной ванны количество гарнисажа 7, образующегося в ванне, может быть уменьшено. Следовательно, выход может быть улучшен.In conventional titanium alloy production methods, it is customary to remove impurities by keeping the molten metal for a long time in the bath, thereby dissolving the GNP in the molten metal, while causing the GNP to adhere to the scull formed on the surface of the bottom of the bath. Therefore, a long bath has traditionally been used to thereby ensure sufficient residence time of the molten metal in the bath. However, according to the metal ingot production method of the present embodiment, since impurities can be suitably removed even when the residence time of the molten metal in the bath is relatively short, it is possible to use a short bath. Accordingly, by using a short bath in the EL furnace 1, heating costs such as electricity consumption can be reduced, and the production cost of the EL furnace 1 can be reduced accordingly. In addition, when using a short bath instead of a long bath, the amount the scull 7 formed in the tub can be reduced. Therefore, the output can be improved.

5. Расположение линии облучения в многоступенчатой ванне.5. Location of the irradiation line in a multistage bath.

Хотя выше были описаны случаи, в которых способы производства металлического слитка согласно вышеописанным вариантам осуществления применяются к короткой ванне 30, проиллюстрированной на фиг. 3, или к длинным ваннам 31 и 33, проиллюстрированным на фиг. 1, настоящее изобретение не ограничивается этими примерами. Например, ванна, к которой применяется способ производства металлического слитка в соответствии с настоящим изобретением, может быть многоступенчатой ванной, в которой множество разделенных ванн объединены и расположены последовательно. Например, как проиллюстрировано на фиг. 19, двухступенчатая ванна 30 может быть получена путем объединения и последовательного расположения первой ванны 30А и второй ванны 30В.Although the cases have been described above in which the metal ingot manufacturing methods according to the above-described embodiments are applied to the short puddle 30 illustrated in FIG. 3, or to the long tubs 31 and 33 illustrated in FIG. 1, the present invention is not limited to these examples. For example, the bath to which the method of producing a metal ingot according to the present invention is applied may be a multi-stage bath in which a plurality of separated baths are combined and arranged in series. For example, as illustrated in FIG. 19, a two-stage bath 30 can be obtained by combining and sequencing the first bath 30A and the second bath 30B.

Аналогично ванне 30, проиллюстрированной на фиг. 4, например, первая ванна 30А (соответствует разделенной ванне настоящего изобретения) является устройством для очистки расплавленного металла 5с сырья 5, который капает вдоль линий 26 подачи, и накопления расплавленного металла 5с, чтобы тем самым удалить примеси, содержащиеся в расплавленном металле 5с. Первая ванна 30А является прямоугольной ванной и состоит из четырех боковых стенок 37А, 37В, 37С и 37D. Часть 36 сливного носка предусматривается в боковой стенке 37D первой ванны 30А. Расплавленный металл 5с первой ванны 30А, который вытекает из части 36 сливного носка, накапливается во второй ванне 30В.Similar to tub 30 illustrated in FIG. 4, for example, the first bath 30A (corresponding to the divided bath of the present invention) is a device for cleaning the molten metal 5c of the raw material 5 that drips along the supply lines 26 and accumulating the molten metal 5c to thereby remove the impurities contained in the molten metal 5c. The first tub 30A is a rectangular tub and is composed of four side walls 37A, 37B, 37C, and 37D. A spout part 36 is provided in the side wall 37D of the first tub 30A. The molten metal 5c of the first pool 30A that flows out of the spout portion 36 accumulates in the second pool 30B.

Вторая ванна 30В (соответствует разделенной ванне настоящего изобретения) является устройством для очистки расплавленного металла 5с, который поступает из первой ванны 30А, и накопления расплавленного металла 5с, чтобы тем самым удалить примеси, содержащиеся в расплавленном металле 5с. Вторая ванна 30В также является прямоугольной ванной и состоит из четырех боковых стенок 37А, 37В, 37С и 37D. Часть 36 сливного носка предусматривается в боковой стенке 37D второй ванны 30В. Расплавленный металл 5с второй ванны 30B, который вытекает из части 36 сливного носка, вытекает в литейную форму 40.The second bath 30B (corresponding to the divided bath of the present invention) is a device for purifying the molten metal 5c that comes from the first bath 30A and accumulating the molten metal 5c, thereby removing impurities contained in the molten metal 5c. The second tub 30B is also a rectangular tub and consists of four side walls 37A, 37B, 37C, and 37D. A spout part 36 is provided in the side wall 37D of the second tub 30B. The molten metal 5c of the second pool 30B that flows out of the spout portion 36 flows into the mold 40.

В этом типе ванны 30 с двумя ступенями, которая состоит из двух разделенных ванн, в каждой из первой ванны 30А и второй ванны 30В две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения располагаются у боковой стенки 37, а линия 25 облучения располагается так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. В каждой из первой ванны 30А и второй ванны 30В образуется обратный поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения за счет излучения электронного луча на поверхность расплавленного металла 5с вдоль линии 25 облучения. В результате поток расплавленного металла 5с к части 36 сливного носка отодвигается обратно, и таким образом можно предотвратить вытекание примесей, таких как ВНП, из первой ванны 30А во вторую ванну 30В, и из второй ванны 30В в литейную форму 40.In this type of two-stage bath 30, which consists of two separated baths, in each of the first bath 30A and the second bath 30B, the two end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are located against the side wall 37, and the irradiation line 25 is positioned to block part 36 drain sock. In each of the first bath 30A and the second bath 30B, a reverse flow 61 of molten metal from the irradiation line 25 is formed by emitting an electron beam onto the surface of the molten metal 5c along the irradiation line 25. As a result, the flow of molten metal 5c to the spout portion 36 is pushed back, and thus impurities such as GNR can be prevented from flowing from the first pool 30A to the second pool 30B, and from the second pool 30B to the mold 40.

Следует отметить, что хотя многоступенчатая ванна, которая проиллюстрирована на фиг. 19, является двухступенчатой ванной, настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Многоступенчатая ванна может быть ванной с тремя или более ступенями, в которой три или более разделенные ванны объединены и расположены последовательно. В этом случае также в каждой разделенной ванне две концевые части линии облучения располагаются около боковой стенки, а линия облучения располагается так, чтобы она блокировала часть сливного носка. Обратный поток расплавленного металла от линии облучения создается путем излучения электронного луча на поверхность расплавленного металла вдоль линии облучения. За счет этого поток расплавленного металла к части сливного носка может быть отодвинут обратно, и таким образом можно предотвратить вытекание примесей, таких как ВНП, в ванну или в литейную форму на следующей ступени.It should be noted that although the multi-stage bath illustrated in FIG. 19 is a two-stage bath, the present invention is not limited to this example. A multi-stage bath may be a three- or more-stage bath in which three or more separated baths are combined and arranged in series. In this case, too, in each divided tub, the two end portions of the irradiation line are positioned near the side wall, and the irradiation line is positioned so that it blocks a portion of the spout. The reverse flow of molten metal from the irradiation line is created by emitting an electron beam onto the surface of the molten metal along the irradiation line. By this, the flow of molten metal to the downspout part can be pushed back, and in this way impurities such as GNR can be prevented from flowing out into the bath or into the mold in the next stage.

ПримерыExamples

Далее будут описаны примеры настоящего изобретения. Следующие примеры являются всего лишь конкретными примерами для проверки эффектов настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами.Next, examples of the present invention will be described. The following examples are just specific examples to test the effects of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

- 25 039285 (1) Примеры линейного облучения.- 25 039285 (1) Examples of linear irradiation.

Сначала со ссылками на табл. 1 и фиг. 20-43 будут описаны примеры, в которых было выполнено моделирование для проверки эффекта удаления ВНП с помощью линейного облучения в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения с первого по четвертый, которые были описаны выше.First, with references to Table. 1 and FIG. 20-43, examples will be described in which simulation was performed to test the GNP removal effect by linear irradiation according to the first to fourth embodiments of the present invention described above.

Что касается настоящих примеров, в примерах 1-8, 11-13 и сравнительных примерах 1, 3 и 4 поток расплавленного металла в ванне 30 моделировался для случая, в котором титановый сплав использовался в качестве сырья 5, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения на расплавленный металл 5с титанового сплава, который накапливался в короткой ванне, проиллюстрированной на фиг. 3. Было установлено распределение температур расплавленного металла 5с в ванне 30, поведение ВНП и количество ВНП, вытекающих из ванны 30. Кроме того, в примерах 9 и 10 и сравнительном примере 2 моделировался поток расплавленного металла в ваннах 31 и 33 в то время, когда электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения на расплавленный металл 5с титанового сплава, который накапливался в длинной ванне, проиллюстрированной на фиг. 1.With regard to the present examples, in examples 1-8, 11-13 and comparative examples 1, 3 and 4, the flow of molten metal in the bath 30 was simulated for the case in which titanium alloy was used as the raw material 5, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25 on the molten titanium alloy metal 5c which has accumulated in the short bath illustrated in FIG. 3. The temperature distribution of the molten metal 5c in the bath 30, the behavior of the SHR and the amount of the SHF flowing out of the bath 30 were established. In addition, in Examples 9 and 10 and Comparative Example 2, the flow of molten metal in the baths 31 and 33 was simulated at the time when The electron beam was radiated along the irradiation line 25 onto the molten titanium alloy metal 5c which had accumulated in the long bath illustrated in FIG. one.

В примере 1, как проиллюстрировано на фиг. 4, две концевые части e1 и е2 V-образной линии 25 облучения располагались у боковой стенки 37D, а V-образная линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In Example 1, as illustrated in FIG. 4, the two end portions e1 and e2 of the V-shaped irradiation line 25 were located at the side wall 37D, and the V-shaped irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

В примере 2, как проиллюстрировано на фиг. 7, две концевые части e1 и е2 дугообразной линии 25 облучения располагались у боковой стенки 37D, а дугообразная линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In Example 2, as illustrated in FIG. 7, the two end portions e1 and e2 of the arcuate irradiation line 25 were located at the side wall 37D, and the arcuate irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

В примере 3, как проиллюстрировано на фиг. 10, две концевые части e1 и е2 Т-образной линии 25 облучения располагались у боковой стенки 37D, а Т-образная линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In Example 3, as illustrated in FIG. 10, the two end portions e1 and e2 of the T-shaped irradiation line 25 were located at the side wall 37D, and the T-shaped irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

Примеры 4 и 5 являются примерами случая, в котором электронные лучи излучаются на линию 25 облучения с использованием двух электронных пушек. В примере 4, как проиллюстрировано на фиг. 11, две концевые части e1 и е2 V-образной линии 25 облучения располагались на обоих концах боковой стенки 37D, а V-образная линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронные лучи излучались вдоль линии 25 облучения. В примере 5, как проиллюстрировано на фиг. 25, хотя линия 25 облучения была расположена аналогично показанной на фиг. 11 (пример 4), направление сканирования электронных лучей было изменено. Количество тепла, передаваемого электронными лучами этих двух электронных пушек, используемых в каждом из примера 4 и примера 5, составляло 0,125 [МВт] соответственно.Examples 4 and 5 are examples of the case in which electron beams are emitted to the irradiation line 25 using two electron guns. In Example 4, as illustrated in FIG. 11, the two end portions e1 and e2 of the V-shaped irradiation line 25 were located at both ends of the side wall 37D, and the V-shaped irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and electron beams were emitted along the irradiation line 25. In Example 5, as illustrated in FIG. 25, although the irradiation line 25 was located similarly to that shown in FIG. 11 (Example 4), the scanning direction of the electron beams has been changed. The amount of heat transferred by the electron beams of the two electron guns used in each of Example 4 and Example 5 was 0.125 [MW], respectively.

В примере 6, как проиллюстрировано на фиг. 27, две концевые части e1 и е2 V-образной линии 25 облучения располагались на обоих концах боковой стенки 37D, а V-образная линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In Example 6, as illustrated in FIG. 27, the two end portions e1 and e2 of the V-shaped irradiation line 25 were located at both ends of the side wall 37D, and the V-shaped irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

В примере 7, как проиллюстрировано на фиг. 29, две концевые части e1 и е2 V-образной линии 25 облучения располагались на обоих концах боковой стенки 37D, а V-образная линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения. В примере 7 вершина Q V-образной формы была расположена в положении, которое отклонялось от центра в направлении ширины ванны 30.In Example 7, as illustrated in FIG. 29, the two end portions e1 and e2 of the V-shaped irradiation line 25 were located at both ends of the side wall 37D, and the V-shaped irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25. In example 7, the top Q of the V-shape was located at a position that deviated from the center in the direction of the width of the tub 30.

В примере 8, как проиллюстрировано на фиг. 12, две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения, имеющей форму прямой линии, располагались у боковой стенки 37D, а линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In example 8, as illustrated in FIG. 12, the two end portions e1 and e2 of the straight-line irradiation line 25 were located at the side wall 37D, and the irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

В примере 9, как проиллюстрировано на фиг. 14, в длинных ваннах 31 и 33 две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения, имеющей форму прямой линии, располагались у боковой стенки 37D, а линия 25 облучения располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In Example 9, as illustrated in FIG. 14, in the long baths 31 and 33, the two end portions e1 and e2 of the straight-line irradiation line 25 were located at the side wall 37D, and the irradiation line 25 was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the line 25 irradiation.

В примере 10, как проиллюстрировано на фиг. 15, в длинных ваннах 31 и 33 две концевые части e1 и е2 линии 25 облучения, имеющей форму прямой линии, располагались у обоих концов боковой стенки 37D, а линия 25 облучения располагалась в центре в продольном направлении длинных ванн 31 и 33, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In example 10, as illustrated in FIG. 15, in the long baths 31 and 33, the two end portions e1 and e2 of the straight-line irradiation line 25 were located at both ends of the side wall 37D, and the irradiation line 25 was located at the center in the longitudinal direction of the long baths 31 and 33, and the electron beam was emitted along the line 25 exposure.

В примере 11, как проиллюстрировано на фиг. 16, две концевые части e1 и е2 V-образной линии 25 облучения располагались у боковых стенок 37А и 37В, а V-образная линия 25 облучения, которая выступала к части 36 сливного носка, располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In example 11, as illustrated in FIG. 16, the two end portions e1 and e2 of the V-shaped irradiation line 25 were located at the side walls 37A and 37B, and the V-shaped irradiation line 25, which protruded to the spout part 36, was positioned so as to cover the spout part 36, and the electronic the beam was emitted along the irradiation line 25 .

В примере 12, как проиллюстрировано на фиг. 17, две концевые части e1 и е2 дугообразной линии 25 облучения располагались у боковых стенок 37А и 37В, а дугообразная линия 25 облучения, которая выступала к части 36 сливного носка, располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In example 12, as illustrated in FIG. 17, the two end portions e1 and e2 of the arcuate irradiation line 25 were located at the side walls 37A and 37B, and the arcuate irradiation line 25, which protruded to the spout portion 36, was positioned to cover the spout portion 36, and the electron beam was emitted along the line. 25 irradiation.

В примере 13, как проиллюстрировано на фиг. 18, две концевые части e1 и е2 U-образной линии 25In Example 13, as illustrated in FIG. 18, two end parts e1 and e2 of the U-shaped line 25

- 26 039285 облучения располагались у боковых стенок 37А и 37В, а U-образная линия 25 облучения, которая выступала к части 36 сливного носка, располагалась так, чтобы покрыть часть 36 сливного носка, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.- 26 039285 irradiations were located at the side walls 37A and 37B, and the U-shaped irradiation line 25, which protruded to the spout part 36, was positioned to cover the spout part 36, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

С другой стороны, в качестве сравнительного примера 1, аналогичное моделирование было выполнено для случая, в котором электронный луч для удержания тепла излучался на область 23 облучения для удержания тепла расплавленного металла 5с в ванне 30, и в котором линейное облучение вдоль линий 25, 25 облучения не выполнялось.On the other hand, as Comparative Example 1, a similar simulation was performed for the case in which the heat-holding electron beam was irradiated to the irradiation region 23 to hold the heat of the molten metal 5c in the bath 30, and in which linear irradiation along the irradiation lines 25, 25 was not performed.

В сравнительном примере 2 было выполнено моделирование способа, раскрытого в патентном документе 1, который был описан выше. Другими словами, как проиллюстрировано на фиг. 38, линия 25 облучения в форме зигзага располагалась на поверхности расплавленного металла 5 с в длинных ваннах 31 и 33, и электронный луч излучался вдоль линии 25 облучения.In Comparative Example 2, the method disclosed in Patent Document 1, which was described above, was simulated. In other words, as illustrated in FIG. 38, the zigzag irradiation line 25 was placed on the surface of the molten metal 5s in the long baths 31 and 33, and the electron beam was emitted along the irradiation line 25.

В сравнительном примере 3 в качестве сравнения с примером 4, как проиллюстрировано на фиг. 40, электронные лучи излучались вдоль V-образной линии 25 облучения, в которой линии не пересекались в вершине. Следует отметить, что количество тепла, передаваемого каждым электронным лучом этих двух электронных пушек, используемых в сравнительном примере 3, составляло 0,125 МВт соответственно.In Comparative Example 3, as a comparison with Example 4, as illustrated in FIG. 40, the electron beams were emitted along the V-shaped irradiation line 25 in which the lines did not cross at the top. It should be noted that the amount of heat transferred by each electron beam of the two electron guns used in Comparative Example 3 was 0.125 MW, respectively.

В сравнительном примере 4 в качестве сравнения с примером 3, как проиллюстрировано на фиг. 42, электронные лучи излучались вдоль трех прямых линий Т-образной линии 25 облучения, в которой эти три прямые линии не пересекались. Линия 25 облучения, проиллюстрированная на фиг. 42, состояла из первой прямолинейной части L1 и второй прямолинейной части L2 вдоль боковой стенки 37D, в которой была предусмотрена часть 36 сливного носка, а также третьей прямолинейной части L3, перпендикулярной к боковой стенке 37D. Первая прямолинейная часть L1, вторая прямолинейная часть L2 и третья прямолинейная часть L3 не контактировали друг с другом. Следует отметить, что количество тепла, передаваемого электронными лучами, излучавшимися вдоль первой прямолинейной части L1 и второй прямолинейной части L2, составляло 0,05 МВт, соответственно, а количество тепла, передаваемого электронным лучом, излучавшимся вдоль третьей прямолинейной части L3 части, составляло 0,15 МВт. Кроме того, скорость сканирования электронных лучей вдоль первой прямолинейной части L1 и второй прямолинейной части L2 составляла 2,9 м/с, а скорость сканирования электронного луча вдоль третьей прямолинейной части L3 составляла 3,6 м/с.In Comparative Example 4, as a comparison with Example 3, as illustrated in FIG. 42, the electron beams were emitted along three straight lines of the T-shaped irradiation line 25 in which the three straight lines did not intersect. The irradiation line 25 illustrated in FIG. 42 consisted of a first straight portion L1 and a second straight portion L2 along the side wall 37D in which a spout nose portion 36 was provided, and a third straight portion L3 perpendicular to the side wall 37D. The first straight portion L1, the second straight portion L2, and the third straight portion L3 did not contact each other. It should be noted that the amount of heat transferred by the electron beams emitted along the first straight part L1 and the second straight part L2 was 0.05 MW, respectively, and the amount of heat transferred by the electron beam emitted along the third straight part L3 of the part was 0. 15 MW. In addition, the scanning speed of the electron beam along the first straight part L1 and the second straight part L2 was 2.9 m/s, and the scanning speed of the electron beam along the third straight part L3 was 3.6 m/s.

Условия моделирования настоящих примеров показаны в табл. 1.Simulation conditions of these examples are shown in table. one.

Таблица 1Table 1

Количество тепла, передаваемого электронным лучом [МВт] Amount of heat transferred by electron beam [MW] Скорость сканирования электронного луча [м/с] Electron beam scanning speed [m/s] Распределение теплового потока электронного луча(о[м]) Electron Beam Heat Flow Distribution(o[m]) Форма пути облучения Irradiation path shape Пример 1 Example 1 0,25 0.25 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 2 Example 2 0,35 0.35 1,7 1.7 0,02 0.02 Форма дуги окружности Arc shape Пример 3 Example 3 dl :0,09 d2:0,15 d3:0,09 dl :0.09 d2:0.15 d3:0.09 2,94 2.94 0,013 0.013 Т-образная форма T-shape Пример 4 Example 4 0,125 0.125 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 5 Example 5 0,125 0.125 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 6 Example 6 0,25 0.25 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 7 Example 7 0,25 0.25 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 8 Example 8 0,25 0.25 1,6 1.6 0,02 0.02 Прямолинейная форма Rectilinear shape Пример 9 Example 9 0,25 0.25 1,6 1.6 0,02 0.02 Прямолинейная форма Rectilinear shape Пример 10 Example 10 0,25 0.25 2,0 2.0 0,02 0.02 Прямолинейная форма Rectilinear shape Пример 11 Example 11 0,30 0.30 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 12 Example 12 0,25 0.25 1,8 1.8 0,02 0.02 Форма дуги окружности Arc shape Пример 13 Example 13 0,30 0.30 1,8 1.8 0,02 0.02 U-образная форма U shape Сравнительный Comparative - - - - - - (Нет облучения) (No exposure)

- 27 039285- 27 039285

пример 1 example 1 Сравнительный пример 2 Comparative Example 2 0,25 0.25 1,9 1.9 0,02 0.02 Зигзаг Zigzag Сравнительный пример 3 Comparative Example 3 0,125 0.125 1,8 1.8 0,02 0.02 V-образная форма V shape Сравнительный пример 4 Comparative Example 4 LI :0,05 L2:0,05 L3:0,15 LI :0.05 L2:0.05 L3:0.15 Ll:2,9 L2:2,9 L3:3,6 Ll:2.9 L2:2.9 L3:3.6 0,02 0.02 Т-образная форма T-shape

Для каждого моделирования рассчитывался переходный процесс, поскольку поток и температура расплавленного металла 5 с изменяются в каждый момент времени в зависимости от сканирования электронного луча. Моделирование выполнялось на основе допущений о том, что ВНП представляют собой нитрид титана, размер зерна нитрида титана составляет 3,5 мм, и плотность нитрида титана на 10% меньше плотности расплавленного металла 5с.For each simulation, a transient was calculated as the flow and temperature of the molten metal 5 s change at each time point depending on the scanning of the electron beam. Modeling was performed based on the assumptions that the GNP is titanium nitride, the grain size of titanium nitride is 3.5 mm, and the density of titanium nitride is 10% less than the density of the molten metal 5c.

Результаты моделирования для примеров 1-13 и сравнительных примеров 1-4 описываются ниже. Фиг. 20-24, 26, 28 и 30-36 показывают результаты моделирования для примеров 1-13 соответственно, а фиг. 37, 39, 41 и 43 показывают результаты моделирования для сравнительных примеров 1-4 соответственно.The simulation results for Examples 1-13 and Comparative Examples 1-4 are described below. Fig. 20-24, 26, 28, and 30-36 show simulation results for Examples 1-13, respectively, and FIG. 37, 39, 41 and 43 show the simulation results for Comparative Examples 1-4, respectively.

Фиг. 20, 22-24, 26, 28 и 30-36 и фиг. 37, 39, 41 и 43 показывают температурное распределение на поверхности расплавленного металла 5с в ванне и поведение ВНП, которые текут на поверхности расплавленного металла 5с, в то время, когда положение облучения электронным лучом для линейного облучения, который излучается вдоль линии 25 облучения, находится в репрезентативном положении. На диаграммах температурного распределения с левой стороны вышеупомянутых фиг. 20, 22-24, 26, 28 и 3036 и 37, 39, 41 и 43 область с высокой температурой, отмеченная кружком, указывает положение облучения электронным лучом относительно линии 25 облучения в данный момент времени, две верхних и нижних лентообразных части с высокой температурой означают две линии 26 подачи, и часть с низкой температурой около внутренней поверхности ванны указывает ту часть, в которой образуется гарнисаж 7. Кроме того, на диаграммах потоков с правой стороны на фиг. 20, 22-24, 26, 28 и 30-36 и 37, 39, 41 и 43 линии потока, имеющие нелинейную форму, указывают траекторию потока ВНП.Fig. 20, 22-24, 26, 28 and 30-36 and FIG. 37 , 39 , 41 and 43 show the temperature distribution on the surface of the molten metal 5c in the bath and the behavior of the VNR that flow on the surface of the molten metal 5c at the time when the irradiation position of the electron beam for linear irradiation that is emitted along the irradiation line 25 is in a representative position. In the temperature distribution diagrams on the left side of the above-mentioned FIGS. 20, 22-24, 26, 28, and 3036 and 37, 39, 41, and 43, the high temperature region marked with a circle indicates the position of the electron beam irradiation relative to the irradiation line 25 at a given time, the two upper and lower ribbon-like high temperature portions mean two supply lines 26, and the low temperature part near the inner surface of the bath indicates that part in which the scull 7 is formed. In addition, in the flow diagrams on the right side of FIG. 20, 22-24, 26, 28 and 30-36 and 37, 39, 41 and 43 flow lines having a non-linear shape indicate the flow path of the WNP.

Пример 1.Example 1

В примере 1, как проиллюстрировано на фиг. 20, область высокой температуры была сформирована вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 20, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40. Фиг. 21 показывает направление и силу потока расплавленного металла 5с в соответствующих местах около линии 25 облучения в примере 1. Основываясь на фиг. 21, также было найдено, что сильный поток расплавленного металла 5с с большой скоростью формировался от линии 25 облучения в направлении, противоположном части 36 сливного носка, и к боковым стенкам 37А и 37В.In Example 1, as illustrated in FIG. 20, a high temperature region was formed along the irradiation line 25 blocking the spout part 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 to the opposite side of the spout part 36. Therefore, as illustrated in FIG. 20 , all of the EOR that flowed from the supply lines to the spout part 36 moved with the molten metal flow 61 to the side walls 37A and 37B, and there was no flow line that passed through the spout part 36 and further into the mold. 40. Thus, it was found that the RNP in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40. FIG. 21 shows the direction and strength of the flow of molten metal 5c at respective locations near the irradiation line 25 in Example 1. Based on FIG. 21, it was also found that a strong flow of molten metal 5c was generated at high speed from the irradiation line 25 in the opposite direction of the spout part 36 and towards the side walls 37A and 37B.

Пример 2.Example 2

Как проиллюстрировано на фиг. 22, в примере 2, аналогично примеру 1, также формировалась область высокой температуры вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40.As illustrated in FIG. 22, in Example 2, similarly to Example 1, a high temperature region was also formed along the irradiation line 25 blocking the spout part 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 to the opposite side of the spout part 36. Therefore, all of the EGR that flowed from the supply lines to the spout 36 moved with the molten metal stream 61 to the side walls 37A and 37B, and there was no flow line that passed through the spout 36 and further into the mold. 40. Thus, it was found that the GNR in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40.

Пример 3.Example 3

В примере 3, аналогично примерам 1 и 2, как проиллюстрировано на фиг. 23, также формировалась область высокой температуры вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40.In Example 3, similarly to Examples 1 and 2, as illustrated in FIG. 23, a high temperature area was also formed along the irradiation line 25 blocking the spout part 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 to the opposite side of the spout part 36. Therefore, all of the EGR that flowed from the supply lines to the spout 36 moved with the molten metal stream 61 to the side walls 37A and 37B, and there was no flow line that passed through the spout 36 and further into the mold. 40. Thus, it was found that the GNR in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40.

Примеры 4 и 5.Examples 4 and 5.

В примерах 4 и 5 электронные лучи излучались вдоль линии 25 облучения с использованием двух электронных пушек. В примере 4 две электронные пушки излучали электронные лучи вдоль линии 25 облучения так, чтобы эти электронные лучи находились в вершине V-образной формы в один и тот жеIn Examples 4 and 5, electron beams were emitted along the irradiation line 25 using two electron guns. In example 4, two electron guns emitted electron beams along the irradiation line 25 so that these electron beams were at the top of the V-shape at the same

- 28 039285 момент времени. Кроме того, в примере 5 две электронные пушки излучали электронные лучи вдоль линии 25 облучения так, чтобы в тот момент, когда электронный луч от одной из электронных пушек находился в вершине V-образной формы, электронный луч от другой электронной пушки находился в центральной части линии облучения. Фиг. 24 показывает результат моделирования примера 4, а фиг. 26 показывает результат моделирования примера 5.- 28 039285 point in time. In addition, in Example 5, two electron guns emitted electron beams along the irradiation line 25 so that when the electron beam from one of the electron guns was at the top of the V-shape, the electron beam from the other electron gun was at the center of the line. irradiation. Fig. 24 shows the simulation result of Example 4, and FIG. 26 shows the simulation result of example 5.

Как в случае примера 4, так и в случае примера 5, как проиллюстрировано на фиг. 24 и 26, аналогично примерам 1-3, область высокой температуры была сформирована вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40.Both in the case of Example 4 and in the case of Example 5, as illustrated in FIG. 24 and 26, similarly to Examples 1 to 3, a high temperature region was formed along the irradiation line 25 blocking the spout part 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 away from the spout part 36. Therefore, all of the EGR that flowed from the supply lines to the spout 36 moved with the molten metal stream 61 to the side walls 37A and 37B, and there was no flow line that passed through the spout 36 and further into the mold. 40. Thus, it was found that the GNR in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40.

Примеры 6 и 7.Examples 6 and 7.

В примерах 6 и 7, хотя V-образная линия 25 облучения была расположена аналогично примеру 1, V-образная форма отличалась от примера 1. Однако в примерах 6 и 7, аналогично примерам 1-5, как проиллюстрировано на фиг. 28 и 30, также формировалась область высокой температуры вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40.In Examples 6 and 7, although the V-shaped irradiation line 25 was arranged similarly to Example 1, the V-shape was different from Example 1. However, in Examples 6 and 7, similarly to Examples 1 to 5, as illustrated in FIG. 28 and 30, a high temperature region was also formed along the irradiation line 25 blocking the spout portion 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 to the opposite side of the spout portion 36. Therefore, all of the EGR that flowed from the supply lines to the spout 36 moved with the molten metal stream 61 to the side walls 37A and 37B, and there was no flow line that passed through the spout 36 and further into the mold. 40. Thus, it was found that the GNR in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40.

Примеры 8-10.Examples 8-10.

В примерах 8-10 линия 25 облучения имела форму прямой линии. Фиг. 31 показывает результат моделирования примера 8, фиг. 32 показывает результат моделирования примера 9, и фиг. 33 показывает результат моделирования примера 10. Способ расположения прямолинейной линии 25 облучения или используемая ванна различалась между примерами 8-10. Однако в примерах 8-10, аналогично примерам 1-7, как проиллюстрировано на фиг. 31-33, также формировалась область высокой температуры вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла к боковым стенкам 37А и 37В, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40. Следует отметить, что на основе фиг. 31-33 было найдено, что существуют положения застоя, в которых ВНП застаиваются около концевых частей линии 25 облучения. После этого эти ВНП увлекаются потоком расплавленного металла в ванне и циркулируют через внутреннюю часть ванны. Однако даже если эти ВНП еще раз достигают линии 25 облучения, после того, как они застаиваются в тех же самых положениях, они циркулируют через внутреннюю часть ванны еще раз. Эти ВНП растворяются во время циркуляции через внутреннюю часть ванны. Альтернативно, электронный луч для ускорения растворения ВНП может также излучаться в положениях застоя.In examples 8-10, the irradiation line 25 was in the form of a straight line. Fig. 31 shows the simulation result of Example 8, FIG. 32 shows the simulation result of Example 9, and FIG. 33 shows the simulation result of Example 10. The method of arranging the straight irradiation line 25 or the bath used differed between Examples 8-10. However, in Examples 8-10, similarly to Examples 1-7, as illustrated in FIG. 31-33, a high temperature region was also formed along the irradiation line 25 blocking the spout portion 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 to the opposite side of the spout portion 36. Therefore, all of the EGR that flowed from the supply lines to the spout 36 moved with the molten metal stream 61 to the side walls 37A and 37B, and there was no flow line that passed through the spout 36 and further into the mold. 40. Thus, it was found that the IRR in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40. It should be noted that based on FIG. 31-33, it has been found that there are stagnation positions in which the GNRs stagnate near the end portions of the irradiation line 25. Thereafter, these RNPs are entrained by the flow of molten metal in the bath and circulate through the interior of the bath. However, even if these RNPs once again reach the irradiation line 25, after they stagnate in the same positions, they circulate through the inside of the bath once again. These GNPs dissolve during circulation through the interior of the bath. Alternatively, an electron beam to promote the dissolution of the GNP may also be emitted at stagnant positions.

Примеры 11-13.Examples 11-13.

В примерах 11-13 линия 25 облучения имела выпуклую форму, выступающую в направлении части 36 сливного носка. Фиг. 34 показывает результат моделирования примера 11, фиг. 35 показывает результат моделирования примера 12, и фиг. 36 показывает результат моделирования примера 13. Выпуклая форма линии 25 облучения различалась между примерами 11-13. Однако в примерах 11-13, аналогично примерам 1-10, как проиллюстрировано на фиг. 34-36, также формировалась область высокой температуры вдоль линии 25 облучения, блокирующей часть 36 сливного носка, и был сформирован поток 61 расплавленного металла от линии 25 облучения в сторону, противоположную части 36 сливного носка. Следовательно, все ВНП, которые текли от линий подачи к части 36 сливного носка, перемещались вместе с потоком 61 расплавленного металла в направлении, противоположном части 36 сливного носка, и не было никакой линии потока, которая проходила бы через часть 36 сливного носка и дальше в литейную форму 40. Таким образом, было найдено, что ВНП в ванне 30 отталкивались обратно и не вытекали из части 36 сливного носка в литейную форму 40.In examples 11-13, the irradiation line 25 had a convex shape protruding in the direction of the spout part 36. Fig. 34 shows the simulation result of Example 11, FIG. 35 shows the simulation result of Example 12, and FIG. 36 shows the simulation result of Example 13. The convex shape of the irradiation line 25 differed between Examples 11-13. However, in Examples 11-13, similarly to Examples 1-10, as illustrated in FIG. 34-36, a high temperature region was also formed along the irradiation line 25 blocking the spout portion 36, and a molten metal flow 61 was formed from the irradiation line 25 to the opposite side of the spout portion 36. Therefore, all of the RNP that flowed from the supply lines to the spout part 36 moved with the molten metal flow 61 in the opposite direction of the spout part 36, and there was no flow line that passed through the spout part 36 and further into the mold 40. Thus, it was found that the GNR in the tub 30 was pushed back and did not flow out of the spout portion 36 into the mold 40.

Следует отметить, что на основе фиг. 34-36 было найдено, что аналогично примерам 8-10, между линией 25 облучения и линиями 26 подачи существуют положения застоя, в которых ВНП застаиваются в центре в направлении ширины ванны 30. После этого эти ВНП увлекаются потоком расплавленного металла в ванне и циркулируют через внутреннюю часть ванны. Однако даже если эти ВНП еще раз достигают линии 25 облучения, после того как они застаиваются в тех же самых положениях, они циркулируют через внутреннюю часть ванны еще раз. Эти ВНП растворяются во время циркуляции через внутреннюю часть ванны. Альтернативно, электронный луч для ускорения растворения ВНП может такжеIt should be noted that based on FIG. 34-36, it was found that similarly to examples 8-10, between the irradiation line 25 and the supply lines 26, there are stagnation positions in which the RNRs stagnate in the center in the direction of the width of the bath 30. Thereafter, these RRTs are entrained by the flow of molten metal in the bath and circulate through the inside of the bath. However, even if these RNPs once again reach the irradiation line 25, after they stagnate in the same positions, they circulate through the inside of the bath once again. These GNPs dissolve during circulation through the interior of the bath. Alternatively, an electron beam to accelerate the dissolution of the GNP can also

- 29 039285 излучаться в положении застоя. Кроме того, на основе результатов моделирования примеров 8-13 было найдено, что положениями застоя, в которых ВНП склонны застаиваться, можно управлять путем изменения расположения и формы линий 25 облучения.- 29 039285 be emitted in the stagnant position. In addition, based on the simulation results of Examples 8-13, it was found that the stagnation positions at which the GNPs tend to stagnate can be controlled by changing the location and shape of the irradiation lines 25 .

Следует отметить, что в примерах 1-13 соответствующие электронные лучи излучались так, чтобы линия 25 облучения блокировала часть 36 сливного носка. Однако можно соответствующим образом изменить расположение линии 25 облучения, при условии, что количество передаваемого тепла, скорость сканирования и распределение теплового потока электронного луча установлены подходящим образом, концевые части e1 и е2 линии 25 облучения расположены на боковой стенке 37 ванны 30, и электронный луч излучается так, чтобы блокировать путь потока между областью S2, расположенной выше по потоку, включая линии 26 подачи и часть 36 сливного носка. В таком случае очевидно, что поведение ВНП будет аналогично поведению, иллюстрируемому в вышеупомянутых примерах 1-13.It should be noted that in Examples 1 to 13, the respective electron beams were emitted so that the irradiation line 25 blocked the spout portion 36 of the sock. However, it is possible to appropriately change the location of the irradiation line 25, provided that the amount of heat to be transferred, the scanning speed, and the heat flux distribution of the electron beam are set appropriately, the end portions e1 and e2 of the irradiation line 25 are located on the side wall 37 of the bath 30, and the electron beam is emitted so as to block the flow path between the upstream region S2, including the supply lines 26 and the spout portion 36 . In such a case, it is obvious that the behavior of the GNP will be similar to the behavior illustrated in the above examples 1-13.

Сравнительный пример 1.Comparative example 1.

В сравнительном примере 1 электронный луч не излучался вдоль линии 25 облучения. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 37, ВНП свободно вытекали из областей высокой температуры линий 26 подачи к центральной части ванны 30, увлекались потоком 60 расплавленного металла в центральной части ванны 30, и большое количество ВНП проходило через часть 36 сливного носка и вытекало в литейную форму.In Comparative Example 1, no electron beam was emitted along the irradiation line 25 . Therefore, as illustrated in FIG. 37 , the RER flowed freely from the high temperature areas of the supply lines 26 to the central part of the bath 30, was carried along by the molten metal flow 60 in the central part of the bath 30, and a large amount of the RUR passed through the spout portion 36 and flowed into the mold.

Сравнительный пример 2.Comparative example 2.

Сравнительный пример 2 является результатом моделирования способа, описанного в вышеупомянутом патентном документе 1. Другими словами, как проиллюстрировано на фиг. 38, электронный луч осуществлял сканирование зигзагообразным образом в направлении, противоположном направлению потока расплавленного металла к литейной форме, на поверхности расплавленного металла 5с в ваннах 31 и 33. Как проиллюстрировано на фиг. 38, линия 25 облучения имела зигзагообразную форму вдоль продольного направления ванн 31 и 33. Сырье 5 вводилось из области 28 подачи сырья с дальней стороны в продольном направлении ванны (т.е. со стороны, противоположной части сливного носка). Для удобства плавильная ванна 31 и ванна 33 очистки моделировались как одна ванна.Comparative Example 2 is a simulation result of the method described in the above-mentioned Patent Document 1. In other words, as illustrated in FIG. 38, the electron beam scanned in a zigzag manner in the opposite direction of the flow of molten metal towards the mold on the surface of the molten metal 5c in the baths 31 and 33. As illustrated in FIG. 38, the irradiation line 25 had a zigzag shape along the longitudinal direction of the baths 31 and 33. The raw material 5 was introduced from the raw material supply region 28 from the far side in the longitudinal direction of the bath (i.e., from the opposite side of the spout). For convenience, melting bath 31 and cleaning bath 33 have been modeled as one bath.

В сравнительном примере 2, как проиллюстрировано на фиг. 39, поскольку ВНП перемещались из области 28 подачи сырья к части 36 сливного носка, ВНП постепенно собирались в части 36 сливного носка и вытекали в литейную форму 40. Хотя в сравнительном примере 2 моделирование было выполнено для случая, в котором использовалась длинная ванна, ВНП пересекали линию 25 облучения, и можно легко предположить, что ВНП также вытекали бы в литейную форму в случае использования короткой ванны.In Comparative Example 2, as illustrated in FIG. 39, as the RTI moved from the raw material supply region 28 to the spout portion 36, the RNP gradually collected in the spout portion 36 and flowed out into the mold 40. Although in Comparative Example 2, the simulation was performed for the case in which a long tub was used, the RNP crossed irradiation line 25, and it can be easily assumed that the IRR would also flow into the mold if a short bath was used.

Сравнительный пример 3.Comparative example 3.

В сравнительном примере 3, как проиллюстрировано на фиг. 40, поскольку первая прямолинейная часть и вторая прямолинейная часть не пересекались, существовало место, в котором электронный луч не излучался около центральной линии ванны 30. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 41, ВНП проходили через это необлучаемое место и вытекали через часть 36 сливного носка в литейную форму 40.In Comparative Example 3, as illustrated in FIG. 40, since the first straight portion and the second straight portion did not intersect, there was a place where the electron beam was not emitted near the center line of the bath 30. Therefore, as illustrated in FIG. 41, the RNP passed through this non-irradiated location and flowed through the spout portion 36 into the mold 40.

Сравнительный пример 4.Comparative example 4.

В сравнительном примере 4, как проиллюстрировано на фиг. 42, поскольку первая прямолинейная часть L1, вторая прямолинейная часть L2 и третья прямолинейная часть L3 не пересекались, существовало место, в котором электронный луч не излучался около входного отверстия части 36 сливного носка ванны 30. Следовательно, как проиллюстрировано на фиг. 43, ВНП проходили через это необлучаемое место и вытекали через часть 36 сливного носка в литейную форму 40.In Comparative Example 4, as illustrated in FIG. 42, since the first straight portion L1, the second straight portion L2, and the third straight portion L3 did not intersect, there was a place where no electron beam was emitted near the inlet of the spout portion 36 of the tub 30. Therefore, as illustrated in FIG. 43, the RNP passed through this non-irradiated location and flowed out through the spout portion 36 into the mold 40.

Результаты моделирования примеров 1-13 и сравнительных примеров 1-4 были описаны выше. На основании этих результатов моделирования можно сказать, что было подтверждено, что при концентрированном излучении электронного пучка вдоль линии 25 облучения, как проиллюстрировано в примерах 1-13, поток расплавленного металла формируется в направлении, противоположном части 36 сливного носка, от линии 25 облучения, и можно предотвратить прохождение ВНП через часть 36 сливного носка и их вытекание в литейную форму.The simulation results of Examples 1-13 and Comparative Examples 1-4 have been described above. Based on these simulation results, it can be said that it has been confirmed that by concentrated electron beam emission along the irradiation line 25, as illustrated in Examples 1 to 13, the molten metal flow is generated in the opposite direction of the spout part 36 from the irradiation line 25, and it is possible to prevent the GNR from passing through the spout portion 36 and flowing into the mold.

(2) Пример поведения потока расплавленного металла.(2) An example of the behavior of a molten metal flow.

В настоящем примере было определено поведение потока расплавленного металла относительно Vобразной линии 25 облучения согласно первому варианту осуществления и линии 25 облучения согласно второму варианту осуществления. В этом случае сравнивались пример 1 (V-образная линия 25 облучения) и пример 3 (Т-образная линия 25 облучения) из вышеупомянутых примеров. Для каждого моделирования рассчитывался переходный процесс, поскольку поток и температура расплавленного металла изменяются в каждый момент времени в зависимости от сканирования электронного луча. В настоящем примере электронные пушки, используемые в примерах 1 и 3, были установлены как показано ниже в табл. 2. Что касается примера 3, использовались три электронных пушки, и Т-образная линия 25 облучения формировалась так, чтобы отношение (h2/b2) между длиной линии облучения (b2) и высотой линии облучения (h2) было равно 2/5.In the present example, the behavior of the molten metal flow with respect to the V-shaped irradiation line 25 according to the first embodiment and the irradiation line 25 according to the second embodiment was determined. In this case, Example 1 (V-shaped irradiation line 25) and Example 3 (T-shaped irradiation line 25) of the above examples were compared. For each simulation, a transient was calculated as the flow and temperature of the molten metal change at each instant of time depending on the scanning of the electron beam. In the present example, the electron guns used in Examples 1 and 3 were set up as shown in Table 1 below. 2. With regard to Example 3, three electron guns were used, and the T-shaped irradiation line 25 was formed so that the ratio (h2/b2) between the length of the irradiation line (b2) and the height of the irradiation line (h2) was 2/5.

- 30 039285- 30 039285

Таблица 2table 2

Количество тепла, передаваемого электронным The amount of heat transferred by the electronic Скорость сканирования электронного луча Electron Beam Scanning Speed Распределение теплового потока электронного луча Heat flux distribution of the electron beam Форма пути облучения Irradiation path shape лучом [МВт] beam [MW] [м/с] [m/s] (о[м]) (o[m]) Пример 1 Example 1 0,25 0.25 3,7 3.7 0,02 0.02 V-образная форма V shape Пример 3 Example 3 dl :0,05 ¢12:0,15 ¢13:0,05 dl :0.05 ¢12:0.15 ¢13:0.05 dl:2,9 ¢12:3,6 ¢13:2,9 dl:2.9 ¢12:3.6 ¢13:2.9 0,02 0.02 Т-образная форма T-shape

Фиг. 44 показывает распределение скорости потока поверхности расплавленного металла и максимальную скорость потока поверхности расплавленного металла, а также показывает отношение скорости суммарного потока расплавленного металла к боковой стенке 37А через линейный сегмент АВ от окрестности части 36 сливного носка. Следует отметить, что отношение скорости суммарного потока представляет собой отношение значения, представленного произведением средней скорости потока расплавленного металла на длину линейного сегмента АВ.Fig. 44 shows the molten metal surface flow rate distribution and the maximum molten metal surface flow rate, and also shows the ratio of the total molten metal flow rate to the side wall 37A through the line segment AB from the vicinity of the spout portion 36. It should be noted that the ratio of the total flow rate is the ratio of the value represented by the product of the average flow rate of the molten metal by the length of the linear segment AB.

При сравнении распределения скорости потока поверхности расплавленного металла для примеров 1 и 3 было найдено, что хотя скорость потока расплавленного металла к боковой стенке 37А от окрестности части 36 сливного носка является высокой и в примере 1, и в примере 3, как проиллюстрировано на фиг. 44, скорость потока является более высокой в примере 3 по сравнению с примером 1. Максимальная скорость потока в примере 3 была равна 0,13 м/с, в то время как в примере 1 максимальная скорость потока была равна 0,11 м/с. Кроме того, отношение скорости суммарного потока расплавленного металла, который проходил через линейный сегмент АВ, параллельный боковой стенке 37 ванны, который показан в распределении скорости потока поверхности расплавленного металла на фиг. 44, также имело более высокое значение в примере 3 по сравнению с примером 1.When comparing the flow rate distribution of the molten metal surface for Examples 1 and 3, it was found that although the flow rate of molten metal to the side wall 37A from the vicinity of the spout portion 36 is high in both Example 1 and Example 3, as illustrated in FIG. 44, the flow velocity is higher in Example 3 compared to Example 1. The maximum flow velocity in Example 3 was 0.13 m/s, while in Example 1 the maximum flow velocity was 0.11 m/s. In addition, the ratio of the velocity of the total molten metal flow that passed through the line segment AB parallel to the side wall 37 of the pool, which is shown in the velocity distribution of the surface of the molten metal in FIG. 44 also had a higher value in example 3 compared to example 1.

Таким образом, было найдено, что по сравнению с примером 1, в котором поверхностный поток расплавленного металла к одной боковой стенке образовался в результате возникновения единственной конвекции Марангони, поверхностный поток расплавленного металла с более высокой скоростью был сформирован в примере 3, в котором поверхностный поток был сформирован в результате возникновения двух конвекций Марангони.Thus, it was found that, compared with Example 1, in which the surface flow of molten metal to one side wall was formed as a result of the occurrence of a single Marangoni convection, a surface flow of molten metal with a higher speed was formed in Example 3, in which the surface flow was formed as a result of the occurrence of two Marangoni convections.

(3) Пример электронного луча для ускорения растворения ВНП.(3) An example of an electron beam to accelerate the dissolution of GNP.

Затем для вышеупомянутого примера 8 было выполнено моделирование случая, в котором использовался электронный луч для ускорения растворения ВНП. В настоящем моделировании также рассчитывался переходный процесс, поскольку поток и температура расплавленного металла 5с изменяются в каждый момент времени в зависимости от сканирования электронного луча. Моделирование выполнялось на основе допущений о том, что ВНП представляют собой нитрид титана, размер зерна нитрида титана составляет 5 мм, и плотность нитрида титана на 10% меньше плотности расплавленного металла 5с.Then, for the above example 8, a simulation of the case was performed in which an electron beam was used to accelerate the dissolution of the GNP. The present simulation also calculated the transient as the flow and temperature of the molten metal 5c change at each time point depending on the scanning of the electron beam. The simulation was performed on the assumption that the GNP is titanium nitride, the grain size of titanium nitride is 5 mm, and the density of titanium nitride is 10% less than the density of the molten metal 5c.

В настоящем примере сначала с использованием одной электронной пушки для предотвращения истечения ВНП, как проиллюстрировано на фиг. 12, линия 25 облучения, имеющая прямолинейную форму, две концевые части которой e1 и е2 были расположены на боковой стенке 37D, в которой предусмотрена часть 36 сливного носка, была расположена так, чтобы блокировать часть 36 сливного носка. Количество тепла, передаваемого электронным лучом для предотвращения истечения ВНП, было установлено равным 0,25 МВт, скорость сканирования была установлена равной 1,6 м/с, а среднеквадратичное отклонение распределения теплового потока составляло 0,02 м. Кроме того, электронные лучи излучались на положения застоя потока расплавленного металла с использованием двух электронных пушек для ускорения растворения ВНП в ванне 30, которые отличались от электронной пушки для предотвращения истечения ВНП. При этом период времени излучения электронного луча каждой электронной пушкой для предотвращения истечения ВНП был установлен равным 1 с, а положение излучения соответствующего электронного луча было зафиксировано в положении застоя потока расплавленного металла. Количество тепла, передаваемого каждым электронным лучом для ускорения растворения ВНП, было установлено равным 0,25 МВт, а среднеквадратичное отклонение распределения теплового потока составляло 0,02 м.In the present example, first using one electron gun to prevent the outflow of the GNP, as illustrated in FIG. 12, an irradiation line 25 having a straight shape, the two end portions of which e1 and e2 were located on the side wall 37D in which the spout portion 36 is provided, was positioned to block the spout portion 36. The amount of heat transferred by the electron beam to prevent the outflow of the EOR was set to 0.25 MW, the scanning speed was set to 1.6 m/s, and the standard deviation of the heat flux distribution was 0.02 m. stagnation positions of the molten metal flow using two electron guns to accelerate the dissolution of the EOR in the bath 30, which were different from the electron gun to prevent the outflow of the EOR. At the same time, the time period of the emission of the electron beam by each electron gun to prevent the expiration of the EOR was set to 1 s, and the emission position of the corresponding electron beam was fixed at the position of stagnation of the molten metal flow. The amount of heat transferred by each electron beam to accelerate the dissolution of the WNP was set to 0.25 MW, and the standard deviation of the heat flow distribution was 0.02 m.

Результат моделирования показан на фиг. 45. Фиг. 45 показывает распределение температур и поведение ВНП для поверхности расплавленного металла в ванне 30 для четырех интервалов времени от момента появления ВНП в расплавленном металле 5с. На диаграммах температурного распределения с левой стороны фиг. 45 область с высокой температурой около части 36 сливного носка, отмеченная кружком, указывает положение облучения электронным лучом относительно линии 25 облучения в данный момент времени, а отмеченные кружком области линий 26 подачи с высокой температурой около концов части 36 сливного носка указывают положения электронных лучей для ускорения растворения ВНП в соответствующий момент времени. Кроме того, две верхних и нижних лентообразных части с высокой температурой означают две линии 26 подачи, а низкотемпературная часть около внутренней поверхности ванны означает часть, в которой сформировался гарнисаж 7. В дополнение к этому справа на фиг. 45 показаны положения ВНП для соответствующих интервалов времени.The simulation result is shown in Fig. 45. FIG. 45 shows the temperature distribution and behavior of the RTI for the surface of the molten metal in the bath 30 for four time intervals from the occurrence of the RTR in the molten metal 5c. In the temperature distribution diagrams on the left side of Fig. 45, a high temperature region near the spout portion 36 marked with a circle indicates the position of electron beam irradiation relative to the irradiation line 25 at a given time, and the circled regions of the high temperature supply lines 26 near the ends of the spout portion 36 indicate the positions of the electron beams for acceleration. dissolution of GNP at the appropriate time. In addition, the two upper and lower ribbon-like high temperature portions denote two supply lines 26, and the low temperature portion near the inner surface of the bath denotes the portion in which the scull 7 has formed. In addition to this, on the right in FIG. 45 shows the positions of the GNP for the corresponding time intervals.

- 31 039285- 31 039285

Как проиллюстрировано на фиг. 45, ВНП, которые находились около линий 26 подачи через 0,8 с после появления ВНП в расплавленном металле, перемещались через внутреннюю часть ванны 30 с течением времени. Через 27,7 с после появления ВНП в расплавленном металле множество ВНП находилось в положениях (положениях застоя потока расплавленного металла), обозначенных кружками на диаграммах, показывающих поведение ВНП. Через 27,8 с после появления ВНП в расплавленном металле электронные лучи излучались в течение 1 с на эти образовавшиеся группы ВНП с использованием двух электронных пушек для ускорения растворения ВНП. В результате ВНП растворялись через 28,8 с после появления ВНП в расплавленном металле. Таким образом, было показано, что путем определения мест застоя в потоке расплавленного металла и излучения электронных лучей на соответствующие положения застоя в потоке расплавленного металла возможно уверенно растворять ВНП на ранней стадии.As illustrated in FIG. 45, the RTIs that were near the supply lines 26 0.8 seconds after the occurrence of the RTRs in the molten metal moved through the interior of the bath 30 over time. 27.7 seconds after the appearance of the RTI in the molten metal, a plurality of the RTRs were in the positions (stagnation positions of the molten metal flow) indicated by circles in the diagrams showing the behavior of the RTR. 27.8 s after the appearance of the VNP in the molten metal, electron beams were emitted for 1 s to these resulting groups of VNP using two electron guns to accelerate the dissolution of the VNP. As a result, VNPs were dissolved 28.8 s after the appearance of VNPs in the molten metal. Thus, it has been shown that by determining the stagnation points in the molten metal flow and emitting electron beams to the corresponding stagnation positions in the molten metal flow, it is possible to confidently dissolve the WNP at an early stage.

В то время как предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были подробно описаны выше со ссылкой на приложенные чертежи, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными примерами. Очевидно, что специалист в данной области техники будет в состоянии разработать различные примеры изменений и модификаций в пределах технической идеи, описанной в прилагаемой формуле изобретения, и следует понимать, что такие примеры будут естественно принадлежать к технической области охвата настоящего изобретения.While the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the examples described above. Obviously, a person skilled in the art will be able to develop various examples of changes and modifications within the technical idea described in the attached claims, and it should be understood that such examples will naturally belong to the technical scope of the present invention.

Выше были приведены главным образом примеры производства слитка 50 из титана с использованием ванны 30 и литейной формы 40, в которых металлическое сырье 5, являющееся объектом плавления для способа производства металлического слитка согласно настоящим вариантам осуществления является, например, сырьем из титана или титанового сплава. Однако способ производства металлического слитка по настоящему изобретению также применим к тем случаям, в которых плавится металлическое сырье, отличающееся от титанового сырья, и производится слиток из соответствующего металлического сырья. В частности, способ производства металлического слитка по настоящему изобретению также применим к случаю производства слитка активного металла с высокой температурой плавления, в котором можно произвести слиток, используя электронную пушку, способную управлять положением облучения электронным лучом, и электронно-лучевую печь, имеющую ванну, которая накапливает расплавленный металл из металлического сырья, в частности такого, как тантал, ниобий, ванадий, молибден или цирконий. Другими словами, настоящее изобретение может быть особенно применено эффективно к случаю производства слитка, содержащего соответствующие упомянутые элементы в общем количестве 50 мас.% или больше.The above have mainly given examples of producing a titanium ingot 50 using a bath 30 and a mold 40, in which the metal raw material 5 that is the object of melting for the metal ingot production method of the present embodiments is, for example, a raw material of titanium or a titanium alloy. However, the method for producing a metal ingot of the present invention is also applicable to those cases in which a metal raw material other than a titanium raw material is melted and an ingot is produced from the corresponding metal raw material. In particular, the method for producing a metal ingot of the present invention is also applicable to the case of producing an active metal ingot with a high melting point, in which the ingot can be produced using an electron gun capable of controlling an electron beam irradiation position and an electron beam furnace having a bath that accumulates molten metal from metallic raw materials such as tantalum, niobium, vanadium, molybdenum or zirconium. In other words, the present invention can be particularly effectively applied to the case of producing an ingot containing the respective mentioned elements in a total amount of 50 mass% or more.

Кроме того, форма ванны, к которой применяется способ производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления, не ограничивается прямоугольной формой. Например, способ производства металлического слитка в соответствии с настоящим вариантом осуществления также применим к ванне, имеющей форму, отличающуюся от прямоугольной, в которой боковые стенки ванны имеют криволинейную форму, такую как эллиптическая или овальная.In addition, the shape of the bath to which the metal ingot production method according to the present embodiment is applied is not limited to a rectangular shape. For example, the method for producing a metal ingot according to the present embodiment is also applicable to a tub having a shape other than a rectangular one, in which the side walls of the tub have a curved shape such as elliptical or oval.

Список ссылочных обозначений.List of reference designations.

- Электронно-лучевая плавильная печь (ЭЛ-печь),- Electron-beam melting furnace (EL-furnace),

- металлическое сырье, с - расплавленный металл,- metal raw material, c - molten metal,

- гарнисаж,- garnisage,

- ВНП,- GNP,

10А, 10В - часть подачи сырья,10A, 10B - part of the supply of raw materials,

20А, 20В - электронная пушка для плавления сырья,20A, 20V - electron gun for melting raw materials,

20С, 20D - электронная пушка для поддержания температуры расплавленного металла,20C, 20D - electron gun for maintaining the temperature of the molten metal,

20Е - электронная пушка для линейного облучения,20E - electron gun for linear irradiation,

- область облучения для сохранения тепла,- irradiation area for keeping warm,

- линия облучения,- irradiation line,

- линия подачи,- supply line,

- ванна очистки,- cleaning bath,

- часть сливного носка,- part of the drain sock,

37А, 37В, 37С - боковая стенка, в которой не предусмотрена часть сливного носка,37A, 37B, 37C - side wall, in which part of the drain sock is not provided,

D - первая боковая стенка,D - first side wall,

- литейная форма,- casting shape,

- слиток,- ingot,

61, 62, 63 - поток расплавленного металла.61, 62, 63 - flow of molten metal.

Claims (15)

1. Способ производства металлического слитка, содержащего в сумме 50 мас.% или больше по меньшей мере одного металлического элемента, выбираемого из группы, состоящей из титана, тантала, ниобия, ванадия, молибдена и циркония, путем использования электронно-лучевой печи, имеющей электронную пушку, выполненную с возможностью управления положением облучения электронным лучом, 1. A method for producing a metal ingot containing a total of 50 wt.% or more of at least one metal element selected from the group consisting of titanium, tantalum, niobium, vanadium, molybdenum and zirconium, by using an electron beam furnace having an electronic a gun configured to control the position of electron beam irradiation, - 32 039285 и ванну, которая накапливает расплавленный металл из металлического сырья, причем среди множества боковых стенок ванны, которая накапливает расплавленный металл из металлического сырья, первая боковая стенка является боковой стенкой, снабженной частью сливного носка для вытекания расплавленного металла из ванны в литейную форму;- 32 039285 and a bath that accumulates molten metal from metal raw materials, and among the plurality of side walls of the bath that accumulates molten metal from metal raw materials, the first side wall is a side wall provided with a spout part for flowing molten metal from the bath into a mold; линия облучения располагается между предшествующей по течению областью, в которой металлическое сырье подается на поверхность расплавленного металла, и первой боковой стенкой, так, что первый электронный луч, который излучается на поверхность расплавленного металла вдоль линии облучения, блокирует часть сливного носка от области, в которой металлическое сырье подается на поверхность расплавленного металла, причем две концевые части линии облучения располагаются в непосредственной близости от боковой стенки ванны;the irradiation line is located between the upstream area in which the metal raw material is supplied to the surface of the molten metal and the first side wall, so that the first electron beam that is radiated to the surface of the molten metal along the irradiation line blocks the part of the drain spout from the area in which metal raw material is fed to the surface of the molten metal, and the two end parts of the irradiation line are located in close proximity to the side wall of the bath; причем две концевые части линии облучения располагаются у внутренней поверхности боковой стенки или в области, отстоящей от внутренней поверхности боковой стенки на 5 мм или меньше; и излучением первого электронного луча вдоль линии облучения увеличивают температуру поверхности (Т2) расплавленного металла на линии облучения выше средней температуры поверхности (Т0) всей поверхности расплавленного металла в ванне и образуют в наружном слое расплавленного металла обратный поток расплавленного металла, направленный в противоположную от первой боковой стенки сторону, от линии облучения.moreover, the two end parts of the irradiation line are located at the inner surface of the side wall or in the area spaced from the inner surface of the side wall by 5 mm or less; and by radiating the first electron beam along the irradiation line, the surface temperature (T2) of the molten metal on the irradiation line is increased above the average surface temperature (T0) of the entire surface of the molten metal in the bath and a reverse flow of molten metal is formed in the outer layer of the molten metal, directed in the opposite direction from the first side wall side, away from the irradiation line. 2. Способ производства металлического слитка по п.1, в котором две концевые части линии облучения располагаются в непосредственной близости от первой боковой стенки.2. The method for producing a metal ingot according to claim 1, wherein the two ends of the irradiation line are located in close proximity to the first side wall. 3. Способ производства металлического слитка по п.1 или 2, в котором поток расплавленного металла является потоком от линии облучения, который доходит до боковой стенки из боковых стенок, которая проходит, по существу, перпендикулярно в обратную сторону от первой боковой стенки из множества боковых стенок ванны.3. A method for producing a metal ingot according to claim 1 or 2, wherein the molten metal flow is from an irradiation line that extends to a side wall of side walls that extends substantially perpendicular to the back of a first side wall of a plurality of side walls. bath walls. 4. Способ производства металлического слитка по любому из пп.1-3, в котором линия облучения имеет выпуклую форму, которая выступает от части сливного носка в обратную сторону.4. A method for producing a metal ingot according to any one of claims 1 to 3, wherein the irradiation line has a convex shape that protrudes from the part of the spout in the opposite direction. 5. Способ производства металлического слитка по п.4, в котором линия облучения имеет Vобразную форму или форму дуги окружности, имеющей диаметр, который равен или больше чем ширина выходного отверстия части сливного носка.5. The metal ingot production method according to claim 4, wherein the irradiation line is V-shaped or circular arc-shaped having a diameter equal to or greater than the width of the outlet of the spout part. 6. Способ производства металлического слитка по любому из пп.1-3, в котором линия облучения имеет Т-образную форму, которая включает в себя первую прямолинейную часть вдоль первой боковой стенки между этими двумя концевыми частями и вторую прямолинейную часть, которая проходит, по существу, перпендикулярно к первой прямолинейной части в обратную сторону от первой боковой стенки.6. A method for producing a metal ingot according to any one of claims 1 to 3, wherein the irradiation line has a T-shape that includes a first straight portion along the first side wall between the two end portions and a second straight portion that extends along the essentially perpendicular to the first straight part in the opposite direction from the first side wall. 7. Способ производства металлического слитка по п.1 или 2, в котором линия облучения имеет форму прямой линии вдоль первой боковой стенки между этими двумя концевыми частями.7. A method for manufacturing a metal ingot according to claim 1 or 2, wherein the irradiation line is in the form of a straight line along the first side wall between the two end portions. 8. Способ производства металлического слитка по п.1 или 2, в котором поток расплавленного металла является потоком от линии облучения в обратную сторону от первой боковой стенки, и является потоком к центру от пары боковых стенок, которые обращены друг к другу и которые проходят, по существу, перпендикулярно в обратную сторону от первой боковой стенки из множества боковых стенок.8. A method for producing a metal ingot according to claim 1 or 2, wherein the flow of molten metal is a flow from the irradiation line in the opposite direction from the first side wall, and is a flow towards the center from a pair of side walls that face each other and that pass, substantially perpendicular to the opposite side of the first side wall of the plurality of side walls. 9. Способ производства металлического слитка по п.8, в котором линия облучения имеет выпуклую форму, выступающую от обратной стороны к части сливного носка.9. The method for producing a metal ingot according to claim 8, wherein the irradiation line has a convex shape protruding from the reverse side to a portion of the spout. 10. Способ производства металлического слитка по п.8, в котором линия облучения имеет Uобразную форму, содержащую первую прямолинейную часть вдоль первой боковой стенки между двумя концевыми частями и вторую прямолинейную часть и третью прямолинейную часть от двух концевых частей первой прямолинейной части, которые проходят, соответственно, вдоль пары боковых стенок, которые обращены друг к другу и которые проходят, по существу, перпендикулярно в обратную сторону от первой боковой стенки из множества боковых стенок.10. The method for producing a metal ingot according to claim 8, wherein the irradiation line has a U-shape, containing the first straight part along the first side wall between the two end parts and the second straight part and the third straight part from the two end parts of the first straight part, which pass, respectively, along a pair of side walls that face each other and that extend substantially perpendicularly in the opposite direction from the first side wall of the plurality of side walls. 11. Способ производства металлического слитка по любому из пп.8-10, в котором второй электронный луч излучается на положение застоя потока расплавленного металла, который возникает благодаря излучению первого электронного луча вдоль линии облучения.11. A method for producing a metal ingot according to any one of claims 8 to 10, wherein the second electron beam is radiated to a stagnation position of the molten metal flow that results from the emission of the first electron beam along the irradiation line. 12. Способ производства металлического слитка по любому из пп.1-11, в котором множество первых электронных лучей излучаются вдоль линии облучения с использованием множества электронных пушек так, чтобы пути первых электронных лучей пересекались или перекрывались на поверхности расплавленного металла.12. A method for manufacturing a metal ingot according to any one of claims 1 to 11, wherein a plurality of first electron beams are emitted along an irradiation line using a plurality of electron guns so that the paths of the first electron beams intersect or overlap at the surface of the molten metal. 13. Способ производства металлического слитка по любому из пп.1-12, в котором ванна содержит одну только ванну очистки; и металлическое сырье плавится в части подачи сырья, расплавленное металлическое сырье капает из части подачи сырья в ванну, и металлическое сырье в расплавленном металле очищается внутри ванны очистки.13. The method of producing a metal ingot according to any one of paragraphs.1-12, in which the bath contains only one cleaning bath; and the metal raw material is melted in the raw material supply part, the molten metal raw material drips from the raw material supply part into the bath, and the metal raw material in the molten metal is cleaned inside the cleaning bath. - 33 039285- 33 039285 14. Способ производства металлического слитка по любому из пп.1-12, в котором ванна представляет собой многоступенчатую ванну, в которой множество разделенных ванн объединены и расположены последовательно; и в каждой из разделенных ванн первый электронный луч излучается на поверхность расплавленного металла вдоль линии облучения, которая расположена таким образом, что линия облучения блокирует часть сливного носка в области ниже по течению, а две концевые части линии облучения располагаются в непосредственной близости от боковой стенки разделенной ванны.14. A method for producing a metal ingot according to any one of claims 1 to 12, wherein the bath is a multi-stage bath in which a plurality of separated baths are combined and arranged in series; and in each of the divided baths, the first electron beam is irradiated to the surface of the molten metal along the irradiation line, which is located in such a way that the irradiation line blocks part of the downspout in the downstream region, and the two end parts of the irradiation line are located in close proximity to the side wall of the divided baths. 15. Способ производства металлического слитка по любому из пп.1-14, в котором металлическое сырье содержит 50 мас.% или больше элементарного титана.15. A method for producing a metal ingot according to any one of claims 1 to 14, wherein the metal raw material contains 50 wt% or more of elemental titanium.
EA201992437A 2017-04-13 2018-04-13 Method for producing metal ingot EA039285B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017079732 2017-04-13
PCT/JP2018/015555 WO2018190424A1 (en) 2017-04-13 2018-04-13 Method for manufacturing metal ingot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201992437A1 EA201992437A1 (en) 2020-02-20
EA039285B1 true EA039285B1 (en) 2021-12-28

Family

ID=69636697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201992437A EA039285B1 (en) 2017-04-13 2018-04-13 Method for producing metal ingot

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA039285B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004232066A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Toho Titanium Co Ltd Method of electron beam melting for metallic titanium
JP2004276039A (en) * 2003-03-13 2004-10-07 Toho Titanium Co Ltd Electron beam melting method for high melting point metal
WO2008078402A1 (en) * 2006-12-25 2008-07-03 Toho Titanium Co., Ltd. Method of preparing metal ingot through smelting
JP2013001975A (en) * 2011-06-18 2013-01-07 Toho Titanium Co Ltd Melting raw material for metal production and method for melting metal using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004232066A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Toho Titanium Co Ltd Method of electron beam melting for metallic titanium
JP2004276039A (en) * 2003-03-13 2004-10-07 Toho Titanium Co Ltd Electron beam melting method for high melting point metal
WO2008078402A1 (en) * 2006-12-25 2008-07-03 Toho Titanium Co., Ltd. Method of preparing metal ingot through smelting
JP2013001975A (en) * 2011-06-18 2013-01-07 Toho Titanium Co Ltd Melting raw material for metal production and method for melting metal using the same

Also Published As

Publication number Publication date
EA201992437A1 (en) 2020-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110770359B (en) Method for manufacturing metal ingot
DE69826940T2 (en) Grader stove oven to refine Titanium
RU2599929C2 (en) System and methods for casting metallic materials
EA039285B1 (en) Method for producing metal ingot
RU2359779C2 (en) Liquid cooled crystalliser
EA039286B1 (en) Method for producing metal ingot
JP3759933B2 (en) Electron beam melting method for refractory metals
JP5896811B2 (en) Mold for continuous casting of ingot made of titanium or titanium alloy and continuous casting apparatus provided with the same
US20090008364A1 (en) Method and Device for Etching Substrates Contained in an Etching Solution
KR102107127B1 (en) Continuous casting mold, method for manufacturing of continuous casting mold by laser assisted heat treatment, and method for coating thermal sprayed layer by laser assisted heat treatment
JP2007523311A (en) Method and apparatus for cleaning the periphery in a cryogenic furnace refining
EP1218553B1 (en) Purification hearth
JP7261615B2 (en) Hearth, Electron Beam Melting Furnace, and Casting Manufacturing Method
JP2009079790A (en) Electron-beam melting furnace for metal and metal melting method using the same
JP5706189B2 (en) Metal melting method using electron beam melting furnace
US20170282240A1 (en) Method for continuously casting slab containing titanium or titanium alloy
KR20140115065A (en) Apparatus for Refining Silicon
JP2006205243A (en) Mold for continuous casting and continuous casting method for steel
JPS63297526A (en) Electron beam type refining furnace
DE1204415B (en) High vacuum furnace for the production of very pure metals
JPH06256935A (en) Crucible for continuous vacuum vapor deposition device