JP2001212662A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 エレクトロスラグ精錬により酸化物及び硫化物を除去した清浄な精錬された金属の供給源を形成する工程と核生成鋳造によって物品を形成する工程とを含むプロセスによって製造される、本質的に酸化物及び硫化物を含有せず、偏析欠陥を含まない微細結晶粒均質ミクロ組織を有する物品であって、上記物品を形成する工程が、
清浄な金属の供給源からの清浄な金属のストリームを溶融金属の液滴に破砕し、
溶融金属の液滴を部分的に凝固させて、平均で各液滴の５〜４０容量％が固体で、残りが溶融状態となるようにし、
部分的に凝固した液滴を金型内に収集し凝固させ、物品を形成する工程を含み、液滴によって上面に乱流ゾーンが形成され、部分的に凝固した液滴を収集し凝固させる工程が、液滴を乱流ゾーンで収集し、平均で液滴の５０容量％未満を凝固させることを含む、物品。
【請求項２】 前記エレクトロスラグ精錬工程が、
精錬すべき金属の供給源を設け、
金属供給源のエレクトロスラグ精錬に適したエレクトロスラグ精錬構造を設け、溶融スラグを容器に入れ、
精錬された溶融金属を溶融スラグの下側に保持するコールドハース構造を設け、精錬された溶融金属をコールドハース構造に入れ、
金属供給源をエレクトロスラグ精錬構造内に挿入して、エレクトロスラグ精錬構造内の溶融スラグと接触するように装填し、
電力を供給する電源を設け、
電源、金属供給源、溶融スラグ及びエレクトロスラグ精錬構造を含む回路に電力を供給して金属供給源をエレクトロスラグ精錬し、
金属供給源が溶融スラグと接触するところで金属供給源を抵抗加熱溶融し、溶融金属の液滴を形成し、
溶融液滴を溶融スラグ中を落下させ、
溶融液滴が溶融スラグを通過した後、溶融液滴をエレクトロスラグ精錬構造直下のコールドハース構造内で精錬された液体金属体として収集し、
コールドハース構造の下方部分にオリフィスを有するコールドフィンガオリフィス構造を設け、
コールドハース構造に集まるエレクトロスラグ精錬された金属をコールドフィンガオリフィス構造のオリフィスを通して排出する
工程を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項３】 金属供給源がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属から選ばれる少なくとも１種の合金を含み、前記清浄な金属核生成鋳造プロセスにより形成した物品がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属の少なくとも１種を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項４】 金属供給源を精錬構造中に進入させる速度がインゴットの下端が抵抗加熱溶融により溶融される速度に一致する、請求項２に記載の物品。
【請求項５】 排出工程が溶融金属のストリームを形成する工程を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項６】 エレクトロスラグ精錬構造及びコールドハース構造が同一構造物の上部と下部である、請求項２に記載の物品。
【請求項７】 電力を供給する工程が精錬された液体金属に回路を形成する工程を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項８】 排出工程が抵抗加熱溶融速度にほぼ等しい排出速度を確立する工程を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項９】 溶融金属の液滴を部分的に凝固させる工程が平均で液滴の１５〜３０容量％を凝固させる、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】 部分的に凝固した液滴を収集し凝固させる工程が液滴を収集し液滴の５〜４０容量％を凝固させる、請求項１に記載の物品。
【請求項１１】 破砕工程が少なくとも１つの噴霧ガスジェットをストリームに衝突させる工程を含む、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】 物品がインゴット、鋳物又はプレホームの少なくとも１つである、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１３】 物品がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属の少なくとも１種を含む、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１４】 物品がタービン構成部品の用途に使用できる、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１５】 金属供給源が消耗電極、粉末金属供給源及び溶融金属供給源から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の物品。
【請求項１６】 本質的に酸化物及び硫化物を含有せず、偏析欠陥を含まない微細結晶粒均質ミクロ組織を有する物品の清浄金属核生成鋳造システムであって、当該鋳造システムが、エレクトロスラグ精錬システムと核生成鋳造システムとを含んでおり、
前記エレクトロスラグ精錬システムが、
精錬用溶融スラグを受け入れ、保持するのに適当なエレクトロスラグ精錬構造と、
前記エレクトロスラグ精錬構造中で精錬すべき金属の供給源と、
前記エレクトロスラグ精錬構造内の溶融スラグ体であって、金属供給源が接触状態に配置される溶融スラグ体と、
電流を電極としての前記金属供給源に、溶融スラグを通してそのスラグの下側の精錬金属体に供給して、精錬用スラグを溶融状態に保つとともにスラグと接触した金属供給源の端部を溶融する構成の電源と、
前記金属供給源を溶融スラグと接触状態にして金属の精錬が進むにつれて電極の接触表面が溶融される速度に対応する速度で前進させる前進装置と、
前記エレクトロスラグ精錬構造の下側に位置するコールドハース構造であって、エレクトロスラグ精錬された溶融金属を受け入れ、それをコールドハース容器の壁上に形成される精錬金属固体スカルと接触状態に保持するよう構成されたコールドハース構造と、
コールドハース構造内で溶融スラグの下側にくる精錬された溶融金属体と、
コールドハース構造の下方のコールドフィンガオリフィス構造であって、エレクトロスラグ精錬システムにより加工される精錬された溶融金属のストリームをコールドハース構造からオリフィスを通して小出しするように構成されたコールドフィンガオリフィス構造と、
精錬された金属がコールドハース構造及びオリフィスを含むコールドフィンガオリフィス構造と接触して凝固したスカルと、
精錬された溶融金属のストリームを溶融金属の液滴に変換する破砕サイトと、
溶融金属の液滴を受け取り、溶融金属の液滴を部分的に凝固させて、平均で各半固体の液滴の５〜４０容量％が固体で、残りが溶融状態となるような半固体の液滴にする冷却ゾーンと、
半固体の液滴を収集し、凝固させ、これにより本質的に酸化物及び硫化物を含有せず、偏析欠陥を含まない微細結晶粒均質ミクロ組織を有する物品を形成する金型であって、この際半固体の液滴により金型の上面に乱流ゾーンを形成し、この乱流ゾーン内で平均で液滴の５０容量％未満が固体となるように構成された、金型とを含む、
清浄金属核生成鋳造システム。
【請求項１７】 物品がインゴット、鋳物又はプレホームの少なくとも１つである、請求項１６に記載の清浄金属核生成鋳造システム。
【請求項１８】 物品がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属の少なくとも１種を含む、請求項１６に記載清浄金属核生成鋳造システム。
【請求項１９】 物品がタービン構成部品である、請求項１６に記載の清浄金属核生成鋳造システム。