JP2021115607A

JP2021115607A - Device for titanium casting

Info

Publication number: JP2021115607A
Application number: JP2020011425A
Authority: JP
Inventors: 英夫水上; Hideo Mizukami; 知之北浦; Tomoyuki Kitaura; 将明和田; Masaaki Wada; 宜大武田; Sendai Takeda; 繁梅田; Shigeru Umeda
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: JP7376790B2

Abstract

To provide a device for titanium casting capable of providing a titanium ingot having reduced segregation.SOLUTION: A mold 16R comprises a cylindrical inner circumferential face 26 forming a cavity 16a opened up and down and fed with a molten metal 2. The inner circumferential face 26 comprises a plurality of corner parts 31 to 34 and a molten metal pouring side lateral face 45 formed between the two corner parts 31, 34 and closest to a molten metal pouring port 23 to be poured with the molten metal 2 in the inner circumferential face 26 in a plan view viewed from the upper part of the mold 16R. In a plan view, in such a manner that the molten metal pouring port 23 is located at a part off-set along a direction in which the molten metal pouring side lateral face 45 extends from the center 45a of the molten metal pouring side lateral face 45 in the cavity 16a, the mold 16R is arranged. The lengths L1 to L4 of the plurality of corner parts 31 to 34 in a plan view are ununiform.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、チタン鋳造用装置に関する。 The present invention relates to a titanium casting apparatus.

チタンは、その溶融温度では激しく空気酸化される活性な金属であるため、鉄鋼材料のように耐火物製るつぼを用いて大気雰囲気下で溶解することは難しい。このため、チタン合金鋳塊の製造では、電子ビーム溶解(EBM:Electron Beam melting)技術や、非消耗電極としてプラズマトーチを用いた溶解法であるプラズマ溶解(PAM:Plasma Arc melting)技術が実用化されている。電子ビーム溶解法は、水冷銅ハースを用い、高真空下で、高電圧加速した電子線を被溶解材の表面に照射することにより得られる衝撃熱を利用する。プラズマ溶解法は、非消耗電極としてプラズマトーチを用いた溶解法である。チタン合金鋳塊の製造方法は、例えば、特許文献１に開示されている。 Since titanium is an active metal that is violently air-oxidized at its melting temperature, it is difficult to melt it in an atmospheric atmosphere using a refractory crucible like a steel material. For this reason, in the production of titanium alloy ingots, electron beam melting (EBM) technology and plasma melting (PAM) technology, which is a melting method using a plasma torch as a non-consumable electrode, have been put into practical use. Has been done. The electron beam melting method utilizes the impact heat obtained by irradiating the surface of the material to be dissolved with an electron beam accelerated at a high voltage under a high vacuum using a water-cooled copper hearth. The plasma melting method is a melting method using a plasma torch as a non-consumable electrode. A method for producing a titanium alloy ingot is disclosed in, for example, Patent Document 1.

純チタンまたはチタン合金（以下では、単にチタンともいう。）を溶解して純チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊（以下では、単にチタン鋳塊ともいう。）を鋳造する際には、溶湯中の成分に起因して、高密度介在物（以下、ＨＤＩ(High Density Inclusion)という）や低密度介在物（以下、ＬＤＩ(Low Density Inclusion)という）が不可避的に生成する。上述の溶解技術は、精錬効果が高いことからＨＤＩやＬＤＩの除去も期待され、ＨＤＩやＬＤＩの除去に特に厳格な航空機用素材の製造方法として用いられている。 When a pure titanium or titanium alloy (hereinafter, also simply referred to as titanium) is melted to cast a pure titanium ingot or a titanium alloy ingot (hereinafter, also simply referred to as a titanium ingot), it is contained in a molten metal. Due to the components, high-density inclusions (hereinafter referred to as HDI (High Density Inclusion)) and low-density inclusions (hereinafter referred to as LDI (Low Density Inclusion)) are inevitably generated. Since the above-mentioned melting technique has a high refining effect, it is expected to remove HDI and LDI, and it is used as a method for producing aircraft materials, which is particularly strict for removing HDI and LDI.

特許第５０２７６８２号明細書Patent No. 5027682

チタン鋳塊は、真空容器内で減圧下あるいは不活性ガス雰囲気下で製造されることが多い。このため、チタン鋳塊の長さが限定されたバッチ式で操業する半連続鋳造法が用いられる。半連続鋳造法の鋳造速度は小さい。半連続鋳造法では、チタンを含む溶湯を鋳型に注ぎ、この溶湯を凝固させることとなる。そして、鋳型内では溶湯が凝固されつつ、鋳型からは凝固されたチタン鋳塊が断続的に引き抜かれることで、チタン鋳塊が鋳型から取り出される。このような製法であるために、鋳型内におけるチタン鋳塊の表層部の凝固は、鋳型への抜熱により鋳塊の表面から内部に向かって進行する。チタン鋳塊の場合、鋳造速度が小さいことから、大部分は、鋳塊の底部から上部へ向けて溶湯の凝固が進行し、いわゆる一方向凝固と同じ凝固組織形態をとる。このような凝固組織の形態は、鋼の連続鋳造で観察される形態と全く異なり、チタン鋳塊に特有である。 Titanium ingots are often produced in a vacuum vessel under reduced pressure or under an inert gas atmosphere. For this reason, a semi-continuous casting method is used in which the length of the titanium ingot is limited and the operation is performed in a batch system. The casting speed of the semi-continuous casting method is low. In the semi-continuous casting method, a molten metal containing titanium is poured into a mold to solidify the molten metal. Then, while the molten metal is solidified in the mold, the solidified titanium ingot is intermittently pulled out from the mold, so that the titanium ingot is taken out from the mold. Due to such a manufacturing method, solidification of the surface layer portion of the titanium ingot in the mold proceeds from the surface of the ingot to the inside due to heat removal from the mold. In the case of titanium ingots, since the casting speed is low, most of the molten metal solidifies from the bottom to the top of the ingot and takes the same solidified structure form as so-called unidirectional solidification. The morphology of such a solidified structure is quite different from the morphology observed in continuous steel casting and is unique to titanium ingots.

ここで、チタン鋳塊が真空容器内で減圧下あるいは不活性ガス雰囲気下で製造される場合、チャンバー内に配置された製造装置によって製造される。この製造装置において、溶湯が溜められるハースにおける溶湯の温度低下防止の観点から、ハースと鋳型とのレイアウトに制約が生じることがある。このようなレイアウトの制約の結果、ハースから鋳型への溶湯の注入位置が鋳型のキャビティ中心からずれてしまうことがある。このようなレイアウトであれば、特に鋳型が矩形等の多角形の鋳型である場合に、鋳型への溶湯の注入位置から鋳型の各コーナー部までの距離が不均一となる。このような鋳型の距離の不均一が生じると、コーナー部の周辺での溶湯の冷却速度が複数のコーナー間で不均一となる。鋳型内での溶湯の冷却速度が不均一であると、チタン鋳塊に偏析が生じてしまう。特に、コーナー部付近におけるチタン鋳塊の偏析が生じ易い。チタン鋳塊の品質を向上するには、このような偏析は好ましくない。 Here, when the titanium ingot is manufactured in a vacuum vessel under reduced pressure or in an inert gas atmosphere, it is manufactured by a manufacturing apparatus arranged in a chamber. In this manufacturing apparatus, the layout of the hearth and the mold may be restricted from the viewpoint of preventing the temperature of the molten metal from dropping in the hearth where the molten metal is stored. As a result of such layout restrictions, the injection position of the molten metal from the hearth to the mold may deviate from the center of the cavity of the mold. With such a layout, the distance from the injection position of the molten metal into the mold to each corner of the mold becomes non-uniform, especially when the mold is a polygonal mold such as a rectangle. When such non-uniformity of the mold distance occurs, the cooling rate of the molten metal around the corners becomes non-uniform among the plurality of corners. If the cooling rate of the molten metal in the mold is not uniform, segregation will occur in the titanium ingot. In particular, segregation of titanium ingots is likely to occur near the corners. Such segregation is not preferable for improving the quality of titanium ingots.

このような背景を踏まえ、本発明の目的の一つは、偏析の少ないチタン鋳塊を提供することのできるチタン鋳造用装置を提供することにある。 Based on such a background, one of the objects of the present invention is to provide a titanium casting apparatus capable of providing a titanium ingot with less segregation.

本発明は、下記のチタン鋳造用装置を要旨とする。 The gist of the present invention is the following titanium casting apparatus.

（１）チタン含有原料を溶解してなる溶湯が注湯口を経て鋳型に供給されることでチタン鋳塊を鋳造するチタン鋳造用装置であって、
前記鋳型は、上下に開放され前記溶湯が供給されるキャビティを形成する筒状の内周面を備え、
前記内周面は、複数のコーナー部と、二つの前記コーナー部の間に形成された注湯側側面であって、前記鋳型の上方から見た平面視において前記内周面のうち前記溶湯が注がれる注湯口に最も近い注湯側側面と、を含み、
平面視において、前記キャビティのうち前記注湯側側面の中心から当該注湯側側面の延びる方向に沿ってオフセットした箇所に前記注湯口が位置するように前記鋳型が配置され、
平面視における複数の前記コーナー部の長さが不均一である、
チタン鋳造用装置。 (1) A titanium casting device for casting a titanium ingot by supplying a molten metal obtained by dissolving a titanium-containing raw material to a mold through a pouring port.
The mold has a tubular inner peripheral surface that is open up and down to form a cavity into which the molten metal is supplied.
The inner peripheral surface is a pouring side side surface formed between a plurality of corner portions and the two corner portions, and the molten metal of the inner peripheral surface is formed in a plan view seen from above the mold. Including the side of the pouring side closest to the pouring spout,
In a plan view, the mold is arranged so that the pouring port is located at a portion of the cavity offset from the center of the pouring side side surface along the extending direction of the pouring side side surface.
The lengths of the plurality of corners in a plan view are non-uniform.
Titanium casting equipment.

（２）平面視において、前記コーナー部の形状は、前記キャビティの内側に張り出すように配置された形状または前記キャビティ外側に凸となる湾曲形状である、前記（１）に記載のチタン鋳造用装置。 (2) The titanium casting according to (1) above, wherein in a plan view, the shape of the corner portion is a shape arranged so as to project inside the cavity or a curved shape convex to the outside of the cavity. Device.

（３）前記鋳型は、矩形の筒状に形成されており、
前記コーナー部は、前記矩形の４つのコーナーのそれぞれに設けられている、前記（２）に記載のチタン鋳造用装置。 (3) The mold is formed in a rectangular tubular shape.
The titanium casting apparatus according to (2) above, wherein the corner portion is provided at each of the four corners of the rectangle.

（４）複数の前記コーナー部として、第１コーナー部、第２コーナー部、第３コーナー部、および、第４コーナー部が設けられ、
前記注湯口に最も近い前記コーナー部が前記第１コーナー部として設けられ、
平面視において前記内周面のうち前記注湯側側面の中心から前記注湯口に向かう方向に沿って、前記第１コーナー部、前記第２コーナー部、前記第３コーナー部、および、前記第４コーナー部が順に配置され、
平面視において、前記第１コーナー部とは前記矩形の対角上に配置された前記第３コーナー部の長さが、他の前記コーナー部の長さよりも長くされている、前記（３）に記載のチタン鋳造用装置。 (4) As the plurality of corner portions, a first corner portion, a second corner portion, a third corner portion, and a fourth corner portion are provided.
The corner portion closest to the pouring port is provided as the first corner portion.
In a plan view, the first corner portion, the second corner portion, the third corner portion, and the fourth corner portion along the direction from the center of the side surface on the pouring side of the inner peripheral surface toward the pouring port. The corners are arranged in order,
In the plan view, the length of the third corner portion arranged diagonally with the first corner portion is longer than the length of the other corner portions, as described in (3). The titanium casting device described.

（５）平面視における前記第１コーナー部の長さ、前記第２コーナー部の長さ、および、前記第４コーナー部の長さが同じである、前記（４）に記載のチタン鋳造用装置。 (5) The titanium casting apparatus according to (4), wherein the length of the first corner portion, the length of the second corner portion, and the length of the fourth corner portion are the same in a plan view. ..

（６）平面視において前記第１コーナー部と前記第４コーナー部との間に前記注湯側側面が直線状に配置され、
前記平面視において前記注湯側側面に対する各前記コーナー部の角度が同じである、前記（４）または前記（５）に記載のチタン鋳造用装置。 (6) In a plan view, the pouring side side surface is linearly arranged between the first corner portion and the fourth corner portion.
The titanium casting apparatus according to (4) or (5), wherein the angles of the corners with respect to the pouring side side surface are the same in the plan view.

（７）平面視において、前記内周面の前記第１コーナー部と前記第２コーナー部との間と、前記第３コーナー部と前記第４コーナー部との間のそれぞれに、前記注湯側側面が延びる方向と直交する方向に延びる直線部が形成され、
前記平面視において前記直線部に対する各前記コーナー部の角度が同じである、前記（６）に記載のチタン鋳造用装置。 (7) In a plan view, the pouring side is located between the first corner portion and the second corner portion of the inner peripheral surface and between the third corner portion and the fourth corner portion, respectively. A straight portion extending in a direction orthogonal to the direction in which the side surface extends is formed.
The titanium casting apparatus according to (6), wherein the angle of each corner portion with respect to the straight portion is the same in the plan view.

（８）前記コーナー部は、鉛直方向に真っ直ぐに延びている、前記（１）〜前記（７）の何れか１項に記載のチタン鋳造用装置。 (8) The titanium casting apparatus according to any one of (1) to (7) above, wherein the corner portion extends straight in the vertical direction.

（９）前記コーナー部の上部は、鉛直方向の下方に進むに従い前記キャビティの内側に進むように傾斜している、前記（１）〜前記（７）の何れか１項に記載のチタン鋳造用装置。 (9) The titanium casting according to any one of (1) to (7) above, wherein the upper portion of the corner portion is inclined so as to proceed inward of the cavity as it advances downward in the vertical direction. Device.

本発明によれば、偏析の少ないチタン鋳塊を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a titanium ingot with less segregation.

図１は、本発明に係るチタン鋳塊の鋳造用装置を含む製造装置を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a manufacturing apparatus including an apparatus for casting a titanium ingot according to the present invention. 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であって、チタン鋳塊の周辺の縦断面を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, showing a vertical cross section around the titanium ingot. 図３は、図１の一方の鋳型の平面図である。FIG. 3 is a plan view of one of the molds of FIG. 図４（Ａ）は、本実施形態のコーナー部における溶湯から鋳型への放熱量について説明するための模式的な平面図であり、図４（Ｂ）は、比較例における溶湯から鋳型への放熱量について説明するための模式的な平面図である。FIG. 4A is a schematic plan view for explaining the amount of heat radiated from the molten metal to the mold at the corner portion of the present embodiment, and FIG. 4B is a release from the molten metal to the mold in the comparative example. It is a schematic plan view for demonstrating the amount of heat. 図５は、第１変形例の主要部を示す模式的な平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing a main part of the first modification. 図６は、第２変形例の主要部を示す模式的な縦断面図である。FIG. 6 is a schematic vertical sectional view showing a main part of the second modification.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。以降の説明では、化学組成に関する「％」は特に断りがない限り「質量％」を意味する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, "%" regarding the chemical composition means "mass%" unless otherwise specified.

１．本発明に係るチタン鋳造用装置を含む、チタン鋳塊の製造装置
図１は、本発明に係るチタン鋳塊１の鋳造用装置５を含む製造装置１０を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であって、チタン鋳塊１の周辺の縦断面を示す。図３は、図１の一方の鋳型１６Ｒの平面図である。 1. 1. A titanium ingot manufacturing apparatus including the titanium casting apparatus according to the present invention FIG. 1 is a perspective view schematically showing a manufacturing apparatus 10 including a casting apparatus 5 for the titanium ingot 1 according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, showing a vertical cross section around the titanium ingot 1. FIG. 3 is a plan view of one of the molds 16R in FIG.

図１および図２を参照して、製造装置１０は、純チタンまたはチタン合金の鋳塊としてのチタン鋳塊１を製造するための装置である。上記の純チタンとして、ＪＩＳＨ４６００（２０１２年）に規定されたＪＩＳ１〜４種の工業用純チタンを例示できる。また、上記のチタン合金として、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖに代表される、種々のチタン合金を例示でき、具体的な合金の組成は限定されない。 With reference to FIGS. 1 and 2, the manufacturing apparatus 10 is an apparatus for manufacturing a titanium ingot 1 as an ingot of pure titanium or a titanium alloy. Examples of the above-mentioned pure titanium include JIS 1 to 4 types of industrial pure titanium specified in JIS H 4600 (2012). Further, as the above-mentioned titanium alloy, various titanium alloys typified by Ti-6Al-4V can be exemplified, and the specific composition of the alloy is not limited.

製造装置１０は、原料供給部１１と、電子ビームまたはプラズマ照射部（以下、単に「照射部」という）１２，１３，１４と、ハース１５と、鋳型１６Ｌ，１６Ｒと、を有している。 The manufacturing apparatus 10 includes a raw material supply unit 11, an electron beam or plasma irradiation unit (hereinafter, simply referred to as “irradiation unit”) 12, 13, 14 and a hearth 15, and molds 16L and 16R.

製造装置１０の各部１１〜１５および１６Ｌ，１６Ｒは、図示しないチャンバー内に収容されている。照射部１２，１３，１４が電子ビームを照射する構成の場合、製造装置１０の各部１１〜１５および１６Ｌ，１６Ｒは、真空雰囲気下に置かれ、これらの照射部１２，１３，１４は、電子ビームガン等の公知の電子ビーム発生装置を有している。また、照射部１２，１３，１４がプラズマを照射する構成の場合、製造装置１０の各部１１〜１５および１６Ｌ，１６Ｒは、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下に置かれ、これらの照射部１２，１３，１４は、公知のプラズマ発生装置を有している。 Each part 11 to 15 and 16L, 16R of the manufacturing apparatus 10 is housed in a chamber (not shown). When the irradiation units 12, 13 and 14 are configured to irradiate an electron beam, the respective parts 11 to 15 and 16L and 16R of the manufacturing apparatus 10 are placed in a vacuum atmosphere, and these irradiation units 12, 13 and 14 are electron. It has a known electron beam generator such as a beam gun. Further, when the irradiation units 12, 13 and 14 are configured to irradiate plasma, the parts 11 to 15 and 16L and 16R of the manufacturing apparatus 10 are placed in an atmosphere of an inert gas such as argon gas, and these irradiation units 12 , 13 and 14 have a known plasma generator.

原料供給部１１は、工業用チタン合金の鋳塊としてのチタン鋳塊１を製造するための、チタンを含有する原料１８を供給する。原料１８としては、チタン合金の原料、チタンと合金元素の混合原料、または、チタンとチタン合金の混合原料が例示される。 The raw material supply unit 11 supplies a titanium-containing raw material 18 for producing a titanium ingot 1 as an ingot of an industrial titanium alloy. Examples of the raw material 18 include a raw material of a titanium alloy, a mixed raw material of titanium and an alloying element, or a mixed raw material of titanium and a titanium alloy.

原料１８はチタンブリケットであることが望ましいが、チタンのスクラップ等を混在させてもよい。なお、チタンブリケットとは、チタンを主成分とする原料をプレス加工して、特定の形状に成型したものである。原料供給部１１は、原料１８を、照射部１２による原料１８の溶解速度に応じた供給速度で供給することが望ましい。 The raw material 18 is preferably titanium briquette, but titanium scrap or the like may be mixed. The titanium briquette is a material obtained by pressing a raw material containing titanium as a main component and molding it into a specific shape. It is desirable that the raw material supply unit 11 supplies the raw material 18 at a supply rate corresponding to the dissolution rate of the raw material 18 by the irradiation unit 12.

原料供給部１１は、原料１８が載せ置かれる台座１９と、この台座１９から原料１８をハース１５へ落下させる投入装置（図示せず）と、を有している。原料供給部１１は、原料１８をハース１５の上方から供給する。 The raw material supply unit 11 has a pedestal 19 on which the raw material 18 is placed, and a charging device (not shown) for dropping the raw material 18 from the pedestal 19 onto the hearth 15. The raw material supply unit 11 supplies the raw material 18 from above the hearth 15.

照射部１２は、供給された原料１８に電子ビームまたはプラズマを照射することにより原料１８を溶解する。 The irradiation unit 12 dissolves the raw material 18 by irradiating the supplied raw material 18 with an electron beam or plasma.

原料供給部１１および照射部１２は、この原料１８をハース１５の上方からハース１５へ連続的に供給しながらこの原料１８に電子ビームあるいはプラズマを照射することで溶解し、ハース１５内に溶湯２を供給する。これにより、ハース１５に供給する溶湯温度を安定に保持することができる。 The raw material supply unit 11 and the irradiation unit 12 dissolve the raw material 18 by irradiating the raw material 18 with an electron beam or plasma while continuously supplying the raw material 18 from above the hearth 15 to the hearth 15, and the molten metal 2 is contained in the hearth 15. Supply. As a result, the temperature of the molten metal supplied to the hearth 15 can be stably maintained.

なお、原料供給部１１は原料１８を連続して供給することが望ましく、照射部１２は原料１８を連続して溶解することが望ましいけれども、このような連続供給および連続溶解は、必須ではない。上述の構成により、原料１８の溶融物を含む溶湯２が、ハース１５に溜められる。 Although it is desirable that the raw material supply unit 11 continuously supplies the raw material 18 and the irradiation unit 12 continuously dissolves the raw material 18, such continuous supply and continuous dissolution are not essential. With the above configuration, the molten metal 2 containing the melt of the raw material 18 is stored in the hearth 15.

ハース１５は、溶湯２を精錬するために設けられている。ハース１５に向けて溶湯２の温度調整用の電子ビームまたはプラズマを照射する照射部１３は、少なくとも１基配置されていることが好ましい。本実施形態では、ハース１５は、２つの溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒを有しており、これらの溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒからそれぞれ溶湯２を鋳型１６Ｌ，１６Ｒへ流す。 The hearth 15 is provided for refining the molten metal 2. It is preferable that at least one irradiation unit 13 for irradiating the electron beam or plasma for adjusting the temperature of the molten metal 2 toward the hearth 15 is arranged. In the present embodiment, the hearth 15 has two molten metal outlets 20L and 20R, and the molten metal 2 is flowed from these molten metal outlets 20L and 20R to the molds 16L and 16R, respectively.

ハース１５では、電子ビームあるいはプラズマの照射によって溶湯２の温度を調節可能であることが好ましい。このため、本実施形態では、照射部１３が、ハース１５を流れる溶湯２の表面に、電子ビームまたはプラズマを走査しながら照射することにより、溶湯２の温度を調整する。 In the hearth 15, it is preferable that the temperature of the molten metal 2 can be adjusted by irradiation with an electron beam or plasma. Therefore, in the present embodiment, the irradiation unit 13 adjusts the temperature of the molten metal 2 by irradiating the surface of the molten metal 2 flowing through the hearth 15 while scanning an electron beam or plasma.

ハース１５は、原料１８が投入され原料１８を溶解する。また、ハース１５は、一部の溶湯２を冷却凝固し、底部にスカル（溶湯２が急冷されて直ちに凝固した薄い凝固層）を形成しながら、残部の溶湯２を溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒから鋳型１６Ｌ，１６Ｒへ流す。 In the hearth 15, the raw material 18 is added and the raw material 18 is dissolved. Further, the hearth 15 cools and solidifies a part of the molten metal 2 to form a skull (a thin solidified layer immediately solidified by quenching the molten metal 2) at the bottom, and molds the remaining molten metal 2 from the molten metal outlets 20L and 20R. Flow to 16L and 16R.

ハース１５は、原料１８を電子ビームまたはプラズマで溶解し、溶湯２を溜めるためのハース本体２１と、ハース本体２１からの溶湯２を分岐する一対の分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒと、を有している。 The hearth 15 has a hearth body 21 for melting the raw material 18 with an electron beam or plasma and storing the molten metal 2, and a pair of branched hearths 22L and 22R for branching the molten metal 2 from the hearth body 21. ..

ハース本体２１は、本実施形態では、原料供給部１１から１６Ｌ，１６Ｒ側に向けて細長い矩形に形成されたハースである。ハース本体２１のうち、ハース本体２１における溶湯２の流れ方向Ａ１の下流側端部に、一対の分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒが接続されている。 In the present embodiment, the hearth body 21 is a hearth formed in an elongated rectangular shape from the raw material supply unit 11 toward the 16L and 16R sides. Of the hearth body 21, a pair of branch hearths 22L and 22R are connected to the downstream end of the molten metal 2 in the hearth body 21 in the flow direction A1.

一対の分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒは、平面視で流れ方向Ａ１と直交する幅方向Ａ２に対称な形状に形成されている。各分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒは、平面視でＬ字状に形成されている。各分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒは、ハース本体２１から幅方向Ａ２に進んだ後、流れ方向Ａ１と平行な縦方向Ａ３に沿ってハース本体２１から離隔するように延びている。各分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒにおける溶湯２の流れ方向の下流側端部に、溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒが設けられている。 The pair of branched hearths 22L and 22R are formed in a shape symmetrical to the width direction A2 orthogonal to the flow direction A1 in a plan view. Each of the branched hearths 22L and 22R is formed in an L shape in a plan view. The branch hearths 22L and 22R extend from the hearth body 21 in the width direction A2 and then extend away from the hearth body 21 along the vertical direction A3 parallel to the flow direction A1. The molten metal outlets 20L and 20R are provided at the downstream end of each of the branched hearths 22L and 22R in the flow direction of the molten metal 2.

溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒは、分岐ハース２２Ｌ，２２Ｒの上端側の一部が切り欠かれることで形成されている。ハース１５内の溶湯２は、溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒの先端２３，２３から、鋳型１６Ｌ，１６Ｒへ流入する。 The molten metal outlets 20L and 20R are formed by cutting out a part of the upper end side of the branch hearths 22L and 22R. The molten metal 2 in the hearth 15 flows into the molds 16L and 16R from the tips 23 and 23 of the molten metal outlets 20L and 20R.

各鋳型１６Ｌ，１６Ｒは、ハース１５から供給された溶湯２を冷却凝固することで、チタン鋳塊（インゴット）１を鋳造する。各鋳型１６Ｌ，１６Ｒは、筒状に形成されている。具体的には、鋳型１６Ｌ，１６Ｒは、平面視で矩形の外形を有している。また、鋳型１６Ｌ，１６Ｒのそれぞれの内周面２６は、平面視で矩形の４つのコーナーのそれぞれに面取が形成された八角形に形成されている。各鋳型１６Ｌ，１６Ｒのキャビティ１６ａは、角柱状の空間を形成しており、鋳型１６Ｌ，１６Ｒの上方および下方に開放されている。各鋳型１６Ｌ，１６Ｒのキャビティ１６ａ内へは、ハース１５から対応する溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒを通じて溶湯２が注入される。溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒのうち、溶湯２が落下する先端が、注湯口２３である。 Each of the molds 16L and 16R casts a titanium ingot 1 by cooling and solidifying the molten metal 2 supplied from the hearth 15. Each of the molds 16L and 16R is formed in a tubular shape. Specifically, the molds 16L and 16R have a rectangular outer shape in a plan view. Further, the inner peripheral surfaces 26 of the molds 16L and 16R are formed in an octagonal shape in which chamfers are formed at each of the four rectangular corners in a plan view. The cavities 16a of the molds 16L and 16R form a prismatic space, and are open above and below the molds 16L and 16R. The molten metal 2 is injected from the hearth 15 into the cavities 16a of the molds 16L and 16R through the corresponding molten metal outlets 20L and 20R. Of the molten metal outlets 20L and 20R, the tip where the molten metal 2 falls is the pouring port 23.

本実施形態では、ハース１５および一対の鋳型１６Ｌ，１６Ｒによって、チタン鋳造用装置５が形成されている。チタン鋳造用装置５では、溶湯２が注湯口２３，２３を経て鋳型１６Ｌ，１６Ｒに供給されることでチタン鋳塊１，１が鋳造される。 In this embodiment, the titanium casting apparatus 5 is formed by the hearth 15 and the pair of molds 16L and 16R. In the titanium casting apparatus 5, the molten metal 2 is supplied to the molds 16L and 16R via the pouring ports 23 and 23 to cast the titanium ingots 1 and 1.

各鋳型１６Ｌ，１６Ｒの下方には、支持台２４Ｌ，２４Ｒが配置されており、この支持台２４Ｌ，２４Ｒに形成されたダミーブロック（図示せず）に、チタン鋳塊１の下端部が支持されている。各支持台２４Ｌ，２４Ｒは、図示しない移動機構によって上下方向に移動するように構成されている。チタン鋳塊１の鋳造時、キャビティ１６ａへの溶湯２の注入量に応じて、支持台２４Ｌ，２４Ｒは、移動機構によって間欠的に一定距離だけ下方へ移動される。そして、各鋳型１６Ｌ，１６Ｒのキャビティ１６ａで溶湯２が冷却凝固されることに伴い、チタン鋳塊１が角柱状に成形され、このチタン鋳塊１が、下方に送り出される。このように、鋳型１６Ｌ，１６Ｒ内から鋳型１６Ｌ，１６Ｒ外へチタン鋳塊１を下方へ移動させることで、チタン鋳塊１が鋳型１６Ｌ，１６Ｒから取り出される。 Support bases 24L and 24R are arranged below the molds 16L and 16R, and the lower end portion of the titanium ingot 1 is supported by a dummy block (not shown) formed on the support bases 24L and 24R. ing. Each of the support bases 24L and 24R is configured to move in the vertical direction by a moving mechanism (not shown). When casting the titanium ingot 1, the supports 24L and 24R are intermittently moved downward by a fixed distance by a moving mechanism according to the amount of the molten metal 2 injected into the cavity 16a. Then, as the molten metal 2 is cooled and solidified in the cavities 16a of the molds 16L and 16R, the titanium ingot 1 is formed into a prismatic shape, and the titanium ingot 1 is sent downward. By moving the titanium ingot 1 downward from the inside of the molds 16L and 16R to the outside of the molds 16L and 16R in this way, the titanium ingot 1 is taken out from the molds 16L and 16R.

なお、鋳型１６Ｌ，１６Ｒのキャビティ１６ａ内においては、チタン鋳塊１の上方に溶湯２が存在している。そして、この溶湯２の下方における、鋳造最中のチタン鋳塊１と溶湯２との界面としての固液界面２５において、溶湯２がチタン鋳塊１となる。固液界面２５には、溶湯２を構成する成分が凝固することで形成される凝固組織であるデンドライトが存在している。そして、この固液界面２５では、デンドライト樹間に液相である溶湯２が存在している。固液界面２５は、巨視的に見て、鋳型１６Ｌ，１６Ｒの内周面２６から鋳型１６Ｌ，１６Ｒの中心方向内方に進むに従い下方に進む椀状（bowl状）の面である。 In the cavities 16a of the molds 16L and 16R, the molten metal 2 exists above the titanium ingot 1. Then, at the solid-liquid interface 25 as the interface between the titanium ingot 1 during casting and the molten metal 2 below the molten metal 2, the molten metal 2 becomes the titanium ingot 1. At the solid-liquid interface 25, dendrite, which is a solidified structure formed by solidifying the components constituting the molten metal 2, is present. Then, at the solid-liquid interface 25, the molten metal 2 which is a liquid phase exists between the dendrite trees. The solid-liquid interface 25 is a bowl-shaped surface that, when viewed macroscopically, advances downward from the inner peripheral surface 26 of the molds 16L and 16R toward the center direction of the molds 16L and 16R.

照射部１４は、各鋳型１６Ｒのキャビティ１６ａに収容された溶湯２に温度調整用の電子ビームまたはプラズマを走査しながら照射する。照射部１４は、一方の鋳型１６Ｒと他方の鋳型１６Ｒにそれぞれ対応して例えば２つ設けられている。このキャビティ１６ａ内の溶湯２に向けて照射部１４から電子ビームまたはプラズマが照射されることにより、鋳型１６Ｌ，１６Ｒにおける溶湯２の湯面２ａでの皮張り現象が抑制される。また、本実施形態では、照射部１４は、鋳型１６Ｌ，１６Ｒで囲まれた空間、すなわち、キャビティ１６ａ内の溶湯２の湯面２ａの任意の箇所に電子ビームまたはプラズマを照射可能に構成されている。照射部１４は、温度調整用の電子ビームまたはプラズマを走査することで、溶湯２の各部に熱を与えることができる。 The irradiation unit 14 irradiates the molten metal 2 housed in the cavity 16a of each mold 16R while scanning an electron beam or plasma for temperature adjustment. For example, two irradiation units 14 are provided corresponding to one mold 16R and the other mold 16R, respectively. By irradiating the molten metal 2 in the cavity 16a with an electron beam or plasma from the irradiation unit 14, the skinning phenomenon of the molten metal 2 on the molten metal surface 2a in the molds 16L and 16R is suppressed. Further, in the present embodiment, the irradiation unit 14 is configured to be capable of irradiating an electron beam or plasma to a space surrounded by the molds 16L and 16R, that is, an arbitrary position on the molten metal surface 2a of the molten metal 2 in the cavity 16a. There is. The irradiation unit 14 can apply heat to each part of the molten metal 2 by scanning the electron beam or plasma for temperature adjustment.

本実施形態では、鋳型１６Ｌと鋳型１６Ｒとは、幅方向Ａ２に対称な形状に形成されている。また、溶湯出口２０Ｌと溶湯出口２０Ｒとは、幅方向Ａ２に対称に配置されている。よって、一方の溶湯出口２０Ｒおよび鋳型１６Ｒの形状および配置と、他方の溶湯出口２０Ｌおよび鋳型１６Ｌの形状および配置と、が幅方向Ａ２に対称である。このため、以下では、一方の溶湯出口２０Ｒおよび鋳型１６Ｒの形状および配置について説明し、他方の溶湯出口２０Ｌおよび鋳型１６Ｌの形状および配置の説明を省略する。 In the present embodiment, the mold 16L and the mold 16R are formed in a shape symmetrical to the width direction A2. Further, the molten metal outlet 20L and the molten metal outlet 20R are arranged symmetrically in the width direction A2. Therefore, the shape and arrangement of one molten metal outlet 20R and the mold 16R and the shape and arrangement of the other molten metal outlet 20L and the mold 16L are symmetrical in the width direction A2. Therefore, in the following, the shape and arrangement of one molten metal outlet 20R and the mold 16R will be described, and the description of the shape and arrangement of the other molten metal outlet 20L and the mold 16L will be omitted.

図１および図３を参照して、鋳型１６Ｒは、幅方向Ａ２に細長い矩形の筒状部材である。鋳型１６Ｒは、上下（鉛直方向）に開放されており、筒状の内周面２６を有している。内周面２６は、溶湯２が供給されるキャビティ１６ａを形成している。鋳型１６Ｒの上方から見た平面視において、内周面２６は、本実施形態では、概ね矩形に形成されており、厳密には八角形に形成されている。本実施形態では、内周面２６は、鉛直方向に真っ直ぐな形状であり、上下方向（鉛直方向、鋳造方向）の任意の位置での水平断面形状が互いに同じである。幅方向Ａ２における内周面２６の寸法は、１００〜２０００ｍｍ程度であり、縦方向Ａ３における内周面の寸法は、８０〜１０００ｍｍ程度である。 With reference to FIGS. 1 and 3, the mold 16R is a rectangular tubular member elongated in the width direction A2. The mold 16R is open vertically (vertically) and has a tubular inner peripheral surface 26. The inner peripheral surface 26 forms a cavity 16a to which the molten metal 2 is supplied. In a plan view of the mold 16R viewed from above, the inner peripheral surface 26 is formed in a substantially rectangular shape, strictly speaking, in an octagonal shape in the present embodiment. In the present embodiment, the inner peripheral surface 26 has a straight shape in the vertical direction, and has the same horizontal cross-sectional shape at any position in the vertical direction (vertical direction, casting direction). The dimension of the inner peripheral surface 26 in the width direction A2 is about 100 to 2000 mm, and the dimension of the inner peripheral surface in the vertical direction A3 is about 80 to 1000 mm.

内周面２６は、複数のコーナー部３１〜３４と、隣り合う２つのコーナー部の間にそれぞれ形成された第１平坦面４１、第２平坦面４２、第３平坦面４３、および、第４平坦面４４と、を有している。 The inner peripheral surface 26 has a first flat surface 41, a second flat surface 42, a third flat surface 43, and a fourth flat surface 43 formed between a plurality of corner portions 31 to 34 and two adjacent corner portions, respectively. It has a flat surface 44 and.

各平坦面４１〜４４は、本実施形態では、矩形の平坦面であり、平面視において、幅方向Ａ２に真っ直ぐな直線状に形成されている。第１平坦面４１と第３平坦面４３は、幅方向Ａ２に沿って延びており、互いに平行である。また、第２平坦面４２と第４平坦面４４は、平面視において幅方向Ａ２と直交する縦方向Ａ３に沿って延びており、互いに平行である。前述したように、鋳型１６Ｒは、幅方向Ａ２に細長い形状に形成されている。このため、本実施形態では、第１平坦面４１の長さは、第２平坦面４２の長さよりも長く、また、第４平坦面４４の長さよりも長い。 In the present embodiment, each of the flat surfaces 41 to 44 is a rectangular flat surface, and is formed in a straight line in the width direction A2 in a plan view. The first flat surface 41 and the third flat surface 43 extend along the width direction A2 and are parallel to each other. Further, the second flat surface 42 and the fourth flat surface 44 extend along the vertical direction A3 orthogonal to the width direction A2 in a plan view, and are parallel to each other. As described above, the mold 16R is formed in an elongated shape in the width direction A2. Therefore, in the present embodiment, the length of the first flat surface 41 is longer than the length of the second flat surface 42, and is longer than the length of the fourth flat surface 44.

第１平坦面４１に、注湯側側面４５が設けられている。本実施形態では、第１平坦面４１の全体が、注湯側側面４５である。 The pouring side side surface 45 is provided on the first flat surface 41. In the present embodiment, the entire first flat surface 41 is the pouring side side surface 45.

注湯側側面４５は、平面視において内周面２６のうち溶湯２が注がれる注湯口２３に最も近い側面であり、第１〜第４平坦面４１〜４４のうち注湯口２３に最も近い面であるともいえる。本実施形態では、平面視において、キャビティ１６ａのうち注湯側側面４５の中心４５ａから注湯側側面４５の延びる幅方向Ａ２の一方に沿って所定のオフセット長さＯＦだけオフセットした箇所に、注湯口２３が位置するように、鋳型１６Ｒが配置されている。具体的には、平面視において、注湯側側面４５の中心４５ａから幅方向Ａ２の一方に沿って他方の鋳型１６Ｒ側にオフセット長さＯＦだけ進んだ位置に、注湯口２３の中心が配置されている。また、平面視において、縦方向Ａ３に関して、注湯側側面４５とキャビティ中心１６ｂとの間に、注湯口２３が配置されている。ここで、分岐ハース２２Ｒを通過する長さが短いほど、溶湯２の温度低下防止の観点から好ましく、分岐ハース２２Ｒの長さ、特に幅方向Ａ２における長さをあまり長く確保できない。このため、上述したような、注湯口２３のオフセット配置がなされている。好ましくは、平面視における縦方向Ａ３に関して、注湯側側面４５と注湯口２３との距離は、注湯口２３とキャビティ中心１６ｂとの距離よりも短い。なお、注湯口２３の位置とは、幅方向Ａ２における注湯口２３の中心位置をいう。 The pouring side side surface 45 is the side surface of the inner peripheral surface 26 that is closest to the pouring port 23 into which the molten metal 2 is poured, and is the closest to the pouring port 23 of the first to fourth flat surfaces 41 to 44. It can be said that it is a plane. In the present embodiment, in the plan view, note is provided at a portion of the cavity 16a that is offset by a predetermined offset length OF along one of the width directions A2 extending from the center 45a of the pouring side side surface 45 to the pouring side side surface 45. The mold 16R is arranged so that the sprue 23 is located. Specifically, in a plan view, the center of the pouring port 23 is arranged at a position advanced by the offset length OF from the center 45a of the pouring side side surface 45 along one of the width directions A2 to the other mold 16R side. ing. Further, in a plan view, the pouring port 23 is arranged between the pouring side side surface 45 and the cavity center 16b in the vertical direction A3. Here, the shorter the length passing through the branched hearth 22R is, the more preferable it is from the viewpoint of preventing the temperature of the molten metal 2 from dropping, and the length of the branched hearth 22R, particularly the length in the width direction A2, cannot be secured so long. Therefore, the pouring port 23 is offset as described above. Preferably, with respect to the vertical direction A3 in a plan view, the distance between the pouring side side surface 45 and the pouring port 23 is shorter than the distance between the pouring port 23 and the cavity center 16b. The position of the pouring port 23 means the center position of the pouring port 23 in the width direction A2.

なお、オフセット長さＯＦは、幅方向Ａ２における鋳型１６Ｒの全幅の０．２〜０．４倍が良い。０．２倍未満であると、鋳型１６Ｒ内に供給される溶湯２の温度低下が大きくなり、チタン鋳塊１の表面性状が劣化するためである。また、０．４倍を超えると、鋳型１６Ｒ内で第３コーナー部３３に向かう方向への溶湯２の流速が小さくなり、第３コーナー部３３近傍における溶湯２の温度が低下することにより、チタン鋳塊１の表面性状が劣化するためである。 The offset length OF is preferably 0.2 to 0.4 times the total width of the mold 16R in the width direction A2. This is because if it is less than 0.2 times, the temperature of the molten metal 2 supplied into the mold 16R drops significantly, and the surface texture of the titanium ingot 1 deteriorates. On the other hand, if it exceeds 0.4 times, the flow velocity of the molten metal 2 in the direction toward the third corner 33 in the mold 16R becomes small, and the temperature of the molten metal 2 in the vicinity of the third corner 33 decreases, so that titanium This is because the surface texture of the ingot 1 deteriorates.

本実施形態では、複数（４つ）のコーナー部３１〜３４が設けられている。具体的には、鋳型１６Ｒの内周面２６は、第１コーナー部３１と、第２コーナー部３２と、第３コーナー部３３と、第４コーナー部３４と、を有している。 In this embodiment, a plurality of (four) corner portions 31 to 34 are provided. Specifically, the inner peripheral surface 26 of the mold 16R has a first corner portion 31, a second corner portion 32, a third corner portion 33, and a fourth corner portion 34.

本実施形態では、平面視において、反時計回り方向に、第１平坦面４１、第１コーナー部３１、第２平坦面４２、第２コーナー部３２、第３平坦面４３、第３コーナー部３３、第４平坦面４４、および、第４コーナー部３４が、この順に並んでおり、これにより内周面２６が筒状に形成されている。 In the present embodiment, in the plan view, the first flat surface 41, the first corner portion 31, the second flat surface 42, the second corner portion 32, the third flat surface 43, and the third corner portion 33 are counterclockwise. , The fourth flat surface 44, and the fourth corner portion 34 are arranged in this order, whereby the inner peripheral surface 26 is formed in a tubular shape.

各コーナー部３１〜３４は、平面視において、面取形状に形成されている。換言すれば、平面視において、各コーナー部３１〜３４は、矩形の４つのコーナーのそれぞれに形成された面取部ともいえ、各コーナー部３１〜３４の形状は、キャビティ１６ａの内側に張り出すように配置された直線形状をなしている。なお、本実施形態では、各コーナー部３１〜３４は、平面視で直線形状であるけれども、曲線形状であってもよい。 Each corner portion 31 to 34 is formed in a chamfered shape in a plan view. In other words, in a plan view, each corner portion 31 to 34 can be said to be a chamfered portion formed at each of the four rectangular corners, and the shape of each corner portion 31 to 34 projects inside the cavity 16a. It has a linear shape arranged so as to. In the present embodiment, each corner portion 31 to 34 has a linear shape in a plan view, but may have a curved shape.

第１コーナー部３１は、４つのコーナー部３１〜３４のうち、注湯口２３に最も近いコーナー部である。平面視において内周面２６のうち注湯側側面４５の中心４５ａから注湯口２３に向かう方向（反時計回り方向）に沿って、第１コーナー部３１、第２コーナー部３２、第３コーナー部３３、および、第４コーナー部３４が順に配置されている。平面視において、第１コーナー部３１と第３コーナー部３３が、矩形の対角上に配置されている。 The first corner portion 31 is the corner portion closest to the pouring port 23 among the four corner portions 31 to 34. In a plan view, the first corner portion 31, the second corner portion 32, and the third corner portion are along the direction (counterclockwise direction) from the center 45a of the pouring side side surface 45 of the inner peripheral surface 26 toward the pouring port 23. 33 and the fourth corner portion 34 are arranged in order. In a plan view, the first corner portion 31 and the third corner portion 33 are arranged diagonally on the rectangle.

本実施形態では、平面視において、第１コーナー部３１と第４コーナー部３４との間に注湯側側面４５（第１平坦面４１）が直線状に配置されている。本実施形態では、平面視において、注湯側側面４５に対する各コーナー部３１〜３４の角度θ１１，θ１２，θ１３，θ１４が同じに設定されている。この角度θ１１，θ１２，θ１３，θ１４は、鋭角であり、例えば４５度である。なお、角度θ１１，θ１２，θ１３，θ１４は、互いに異なっていてもよい。 In the present embodiment, the pouring side side surface 45 (first flat surface 41) is linearly arranged between the first corner portion 31 and the fourth corner portion 34 in a plan view. In the present embodiment, the angles θ11, θ12, θ13, and θ14 of the corner portions 31 to 34 with respect to the pouring side side surface 45 are set to be the same in the plan view. The angles θ11, θ12, θ13, and θ14 are acute angles, for example, 45 degrees. The angles θ11, θ12, θ13, and θ14 may be different from each other.

また、第１コーナー部３１と第２コーナー部３２との間に第２平坦面４２が配置されていることにより、平面視において、注湯側側面４５が延びる幅方向Ａ２と直交する縦方向Ａ３に延びる直線部が形成されている。同様に、第３コーナー部３３と第４コーナー部３４との間に第４平坦面４４が配置されていることにより、平面視において、注湯側側面４５が延びる幅方向Ａ２と直交する縦方向Ａ３に延びる直線部が形成されている。本実施形態では、平面視において、これらの直線部に対する各コーナー部３１〜３４の角度θ２１，θ２２，θ２３，θ２４が同じに設定されている。この角度θ２１，θ２２，θ２３，θ２４は、鋭角であり、例えば４５度である。なお、角度θ２１，θ２２，θ２３，θ２４は、互いに異なっていてもよい。 Further, since the second flat surface 42 is arranged between the first corner portion 31 and the second corner portion 32, the vertical direction A3 orthogonal to the width direction A2 in which the pouring side side surface 45 extends in a plan view is obtained. A straight portion extending to is formed. Similarly, since the fourth flat surface 44 is arranged between the third corner portion 33 and the fourth corner portion 34, in a plan view, the vertical direction orthogonal to the width direction A2 in which the pouring side side surface 45 extends. A straight portion extending to A3 is formed. In the present embodiment, the angles θ21, θ22, θ23, and θ24 of the corner portions 31 to 34 with respect to these straight portions are set to be the same in the plan view. The angles θ21, θ22, θ23, and θ24 are acute angles, for example, 45 degrees. The angles θ21, θ22, θ23, and θ24 may be different from each other.

図４（Ａ）は、本実施形態のコーナー部３１における溶湯２から鋳型１６Ｒへの放熱量について説明するための模式的な平面図であり、図４（Ｂ）は、比較例における溶湯２から鋳型１６Ｒ’への放熱量について説明するための模式的な平面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、内周面２６、２６’から直交して延びる線分５０は、単位時間当たりに溶湯２から１６Ｒ，１６Ｒ’へ伝わる抜熱量を示している。 FIG. 4A is a schematic plan view for explaining the amount of heat radiated from the molten metal 2 to the mold 16R at the corner portion 31 of the present embodiment, and FIG. 4B is from the molten metal 2 in the comparative example. It is a schematic plan view for demonstrating the amount of heat radiated to the mold 16R'. With reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B), the line segment 50 extending orthogonally from the inner peripheral surfaces 26, 26'indicates the amount of heat removed from the molten metal 2 to 16R, 16R' per unit time. ing.

本実施形態の鋳型１６Ｒでは、角度θ１１が鋭角であることにより、第１平坦面４１（注湯側側面４５）からの線分５０と第１コーナー部３１からの線分５０との重なり部分が少ない。同様に、角度θ２１が鋭角であることにより、第１コーナー部３１からの線分５０と第２平坦面４２からの線分５０との重なり部分が少ない。このため、第１コーナー部３１の付近において、抜熱量の偏りを少なくでき、溶湯２が凝固する速度をより均等にできる結果、チタン鋳塊１の偏析を抑制できる。一方、比較例の鋳型１６Ｒ’では、角度θ１１’が直角であることにより、第１平坦面４１’（注湯側側面４５’）からの線分５０と第２平坦面４２’からの線分５０との重なり部分が多い。このため、第１コーナー部３１’の付近において、抜熱量の偏りが多くなり、溶湯２が凝固する速度が不均一となる度合いが高くなる結果、チタン鋳塊の偏析が生じやすくなる。なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）では、第１コーナー部３１について、角度θ１１，θ２１が鋭角である効果について説明したけれども、第１コーナー部３１以外のコーナー部３２，３３，３４についても同様の効果がいえる。 In the mold 16R of the present embodiment, since the angle θ11 is an acute angle, the overlapping portion of the line segment 50 from the first flat surface 41 (the side surface 45 on the pouring side) and the line segment 50 from the first corner portion 31 is formed. Few. Similarly, since the angle θ21 is an acute angle, there is little overlap between the line segment 50 from the first corner portion 31 and the line segment 50 from the second flat surface 42. Therefore, the unevenness of the amount of heat removed can be reduced in the vicinity of the first corner portion 31, and the rate at which the molten metal 2 solidifies can be made more uniform, and as a result, the segregation of the titanium ingot 1 can be suppressed. On the other hand, in the mold 16R'of the comparative example, since the angle θ11'is a right angle, the line segment 50 from the first flat surface 41'(the side surface 45' on the pouring side) and the line segment from the second flat surface 42' There are many overlapping parts with 50. Therefore, in the vicinity of the first corner portion 31', the amount of heat removed becomes uneven, and the rate at which the molten metal 2 solidifies becomes uneven, and as a result, segregation of the titanium ingot tends to occur. Although the effects of the angles θ11 and θ21 being acute for the first corner portion 31 have been described in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the corner portions 32, 33, 34 other than the first corner portion 31 have been described. The same effect can be said for.

図１および図３を参照して、上記の偏析を抑制するのに好ましい角度θ１１，θ１２，θ１３，θ１４のそれぞれの範囲として、２０〜４５度を例示できる。同様に、上記の偏析を抑制するのに好ましい角度θ２１，θ２２，θ２３，θ２４のそれぞれの範囲として、４５〜７０度を例示できる。角度θ２１，θ２２，θ２３，θ２４の上記の範囲は、角度θ２１を例として、θ２１＝９０°−θ１１から算出される。 With reference to FIGS. 1 and 3, 20 to 45 degrees can be exemplified as the respective ranges of the angles θ11, θ12, θ13, and θ14 preferable for suppressing the segregation. Similarly, 45 to 70 degrees can be exemplified as the respective ranges of the angles θ21, θ22, θ23, and θ24 preferable for suppressing the segregation. The above range of angles θ21, θ22, θ23, and θ24 is calculated from θ21 = 90 ° −θ11, taking angle θ21 as an example.

本実施形態では、平面視におけるコーナー部３１〜３４の長さが不均一である。具体的には、平面視において、第３コーナー部３３の長さＬ３が、他のコーナー部３１，３２，３４のそれぞれの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ４よりも長くされている。一方、本実施形態では、平面視において、第１コーナー部３１の長さＬ１、第２コーナー部３２の長さＬ２、および、第４コーナー部３４の長さＬ４が互いに同じ（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ４）である。コーナー部の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ４は、それぞれ、５ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。コーナー部の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ４の下限を上記の値とすることで、各コーナー部３１〜３４の周囲における上述した偏析抑制効果をより確実に発揮できる。また、コーナー部の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ４の上限を上記の値とすることで、後工程である熱延工程において、チタン鋳塊１の端部を均等に圧延することができる。 In the present embodiment, the lengths of the corner portions 31 to 34 in a plan view are non-uniform. Specifically, in a plan view, the length L3 of the third corner portion 33 is longer than the lengths L1, L2, and L4 of the other corner portions 31, 32, and 34, respectively. On the other hand, in the present embodiment, in the plan view, the length L1 of the first corner portion 31, the length L2 of the second corner portion 32, and the length L4 of the fourth corner portion 34 are the same (L1 = L2 =). L4). The lengths L1, L2, and L4 of the corner portions are preferably 5 mm to 100 mm, respectively. By setting the lower limit of the corner portions L1, L2, and L4 to the above values, the above-mentioned segregation suppressing effect around each corner portion 31 to 34 can be more reliably exhibited. Further, by setting the upper limit of the corner lengths L1, L2, and L4 to the above values, the end portion of the titanium ingot 1 can be uniformly rolled in the hot rolling step, which is a subsequent step.

第３コーナー部３３の長さＬ３は、例えば、以下の式から算出できる。
Ｌ３＝ａ×ＯＦ＋ｂ（ｍｍ）
上記ａは係数であり、例えば、０．２〜０．８の間で設定される。係数ａの下限が上述の値未満であると、オフセット長さＯＦの変化に対する第３コーナー部３３の長さＬ３の変化が小さすぎる。一方、係数ａの上限が上記の値を超えると、オフセット長さＯＦの変化に対する第３コーナー部３３の長さＬ３の変化が大きくなりすぎ、チタン鋳塊１の形状がいびつになってしまう。チタン鋳塊１の形状がいびつになると、チタン鋳塊１の圧延時または鍛造時に圧下率が不均一となり、チタン鋳塊１の加工品の各部の品質が不均一となる原因となる。ｂは、オフセット長さＯＦ＝０のときの初期値であり、コーナー部３１，３２，３４のそれぞれの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ４と同じ値である。 The length L3 of the third corner portion 33 can be calculated from, for example, the following formula.
L3 = a × OF + b (mm)
The above a is a coefficient, and is set between 0.2 and 0.8, for example. When the lower limit of the coefficient a is less than the above-mentioned value, the change in the length L3 of the third corner portion 33 with respect to the change in the offset length OF is too small. On the other hand, when the upper limit of the coefficient a exceeds the above value, the change in the length L3 of the third corner portion 33 with respect to the change in the offset length OF becomes too large, and the shape of the titanium ingot 1 becomes distorted. If the shape of the titanium ingot 1 becomes distorted, the rolling reduction rate becomes non-uniform during rolling or forging of the titanium ingot 1, which causes the quality of each part of the processed product of the titanium ingot 1 to become non-uniform. b is an initial value when the offset length OF = 0, and is the same value as the respective lengths L1, L2, and L4 of the corner portions 31, 32, and 34.

なお、コーナー部３１〜３４の長さＬ１〜Ｌ４の相対的な大小関係は、キャビティ１６ａ内での溶湯２の流動状態に応じて適宜変更してもよい。 The relative magnitude relationship between the lengths L1 to L4 of the corner portions 31 to 34 may be appropriately changed according to the flow state of the molten metal 2 in the cavity 16a.

２．本発明により製造されるチタン鋳塊１
チタン鋳塊１は、四角柱形状で且つ四隅が面取された形状に形成されている。チタンを含む溶湯を凝固して形成されたチタン鋳塊１は、鋳型から鋳造方向（本実施形態では、下方向）に間欠的に引き抜かれる。チタン鋳塊１（チタン合金）の化学組成の例は上述した通りであり、チタンを主成分としていればよい。 2. Titanium ingot 1 produced by the present invention
The titanium ingot 1 is formed in a square column shape and a shape in which the four corners are chamfered. The titanium ingot 1 formed by solidifying the molten metal containing titanium is intermittently withdrawn from the mold in the casting direction (downward in the present embodiment). An example of the chemical composition of the titanium ingot 1 (titanium alloy) is as described above, and titanium may be the main component.

３．本発明に係る製造方法
次に、チタン鋳塊１の製造方法を説明する。本実施形態に係るチタン鋳塊１の製造方法は、第１〜４の工程を有する。 3. 3. Manufacturing Method According to the Present Invention Next, a manufacturing method of the titanium ingot 1 will be described. The method for producing the titanium ingot 1 according to the present embodiment includes the first to fourth steps.

第１の工程は、原料供給工程である。この第１の工程では、原料供給部１１が原料１８をハース１５の上方からハース１５へ供給する。原料供給工程では、第２の工程での原料１８の溶解速度に応じた供給速度で、原料１８を供給することが望ましい。 The first step is a raw material supply step. In this first step, the raw material supply unit 11 supplies the raw material 18 from above the hearth 15 to the hearth 15. In the raw material supply step, it is desirable to supply the raw material 18 at a supply rate corresponding to the dissolution rate of the raw material 18 in the second step.

第２の工程は、溶解工程である。この第２の工程では、ハース１５へ供給された原料１８に照射部１２が電子ビームまたはプラズマを照射することにより、原料１８を溶解する。なお、原料供給工程で原料１８を連続して供給し、溶解工程で原料１８を連続して溶解することが望ましい。 The second step is a melting step. In this second step, the raw material 18 is dissolved by the irradiation unit 12 irradiating the raw material 18 supplied to the hearth 15 with an electron beam or plasma. It is desirable that the raw material 18 is continuously supplied in the raw material supply step and the raw material 18 is continuously melted in the melting step.

第３の工程は、ハース１５において溶湯２を精錬する精錬工程である。この第３の工程では、溶解された原料１８の溶湯２がハース１５に収容される。そして、溶湯２の一部は、冷却凝固されることでハース１５の底部にスカルを形成し、溶湯２の残部は、溶湯出口２０Ｌ，２０Ｒの注湯口２３、すなわち鋳型１６Ｌ，１６Ｒへの供給口に向かって流れる。精錬工程では、ハース１５を流れる溶湯２に、照射部１３から電子ビームまたはプラズマを照射することにより、溶湯２の温度を調整することが望ましい。 The third step is a refining step of refining the molten metal 2 in Haas 15. In this third step, the molten metal 2 of the melted raw material 18 is housed in the hearth 15. Then, a part of the molten metal 2 is cooled and solidified to form a skull at the bottom of the hearth 15, and the rest of the molten metal 2 is a pouring port 23 of the molten metal outlets 20L and 20R, that is, a supply port to the molds 16L and 16R. Flow toward. In the refining step, it is desirable to adjust the temperature of the molten metal 2 by irradiating the molten metal 2 flowing through the hearth 15 with an electron beam or plasma from the irradiation unit 13.

第４の工程は、鋳造工程である。この第４の工程では、ハース１５で精錬された溶湯２を鋳型１６Ｌ，１６Ｒで冷却凝固することで、チタン鋳塊１を形成する。この鋳造工程では、鋳型１６Ｌ，１６Ｒの各キャビティ１６ａへの溶湯２の流入に伴い支持台２４Ｌ，２４Ｒが定期的に一定量下方へ移動する。これにより、チタン鋳塊１が角柱状に成形されていく。このように、鋳造工程では、鋳型１６Ｌ，１６Ｒ内から鋳型１６Ｌ，１６Ｒ外へチタン鋳塊１が下方へ移動することで、チタン鋳塊１が鋳型１６Ｌ，１６Ｒから取り出される。すなわち、チタンを含有する溶湯２を筒状の鋳型１６Ｌ，１６Ｒに流し込み、この鋳型１６Ｌ，１６Ｒから溶湯２の凝固物を間欠的に引き抜くことで、チタン鋳塊１が完成する。 The fourth step is a casting step. In this fourth step, the molten metal 2 refined by the hearth 15 is cooled and solidified by the molds 16L and 16R to form the titanium ingot 1. In this casting step, the support bases 24L and 24R are periodically moved downward by a certain amount as the molten metal 2 flows into the cavities 16a of the molds 16L and 16R. As a result, the titanium ingot 1 is formed into a prismatic shape. As described above, in the casting step, the titanium ingot 1 is taken out from the molds 16L and 16R by moving the titanium ingot 1 downward from the inside of the molds 16L and 16R to the outside of the molds 16L and 16R. That is, the titanium ingot 1 is completed by pouring the molten metal 2 containing titanium into the tubular molds 16L and 16R and intermittently pulling out the solidified product of the molten metal 2 from the molds 16L and 16R.

以上説明したように、本実施形態によると、ハース１５における溶湯２の温度低下防止の観点から、分岐ハース２２Ｒ（２２Ｌ）の長さに制約が生じる。このようなレイアウトの制約の結果、注湯口２３の位置が鋳型１６Ｒのキャビティ中心１６ｂからずれている。このため、注湯口２３から鋳型１６Ｒの各コーナー部３１〜３４までの距離が不均一となる。このような鋳型１６Ｒの距離の不均一が生じると、コーナー部３１〜３４の周辺での溶湯２の冷却速度が不均一となり易い。しかしながら、本実施形態では、平面視における複数のコーナー部３１〜３４の長さＬ１〜Ｌ４が不均一である。この構成により、注湯口２３がオフセット配置されている構成であっても、長さＬ１〜Ｌ４を調整することで、各コーナー部３１〜３４の周囲における溶湯２の抜熱速度をより均等にできる。その結果、チタン鋳塊１の偏析を抑制できる。特に、コーナー部３１〜３４付近におけるチタン鋳塊の偏析を抑制でき、チタン鋳塊１のコーナーにおける割れ発生を抑制できる。その結果、チタン鋳塊１の品質を向上できる。 As described above, according to the present embodiment, the length of the branched hearth 22R (22L) is restricted from the viewpoint of preventing the temperature drop of the molten metal 2 in the hearth 15. As a result of such layout restrictions, the position of the pouring port 23 is deviated from the cavity center 16b of the mold 16R. Therefore, the distance from the pouring port 23 to each corner portion 31 to 34 of the mold 16R becomes non-uniform. If the distance of the mold 16R is non-uniform, the cooling rate of the molten metal 2 around the corners 31 to 34 tends to be non-uniform. However, in the present embodiment, the lengths L1 to L4 of the plurality of corner portions 31 to 34 in a plan view are non-uniform. With this configuration, even if the pouring port 23 is offset, the heat removal rate of the molten metal 2 around each corner portion 31 to 34 can be made more uniform by adjusting the lengths L1 to L4. .. As a result, segregation of the titanium ingot 1 can be suppressed. In particular, segregation of the titanium ingot near the corners 31 to 34 can be suppressed, and cracking at the corners of the titanium ingot 1 can be suppressed. As a result, the quality of the titanium ingot 1 can be improved.

また、本実施形態によると、平面視において、各コーナー部３１〜３４の形状は、キャビティ１６ａの内側に張り出すように配置された直線形状を含んでいる。この構成によると、各コーナー部３１〜３４において図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して説明したように、各コーナー部３１〜３４での溶湯２から鋳型１６Ｒへの抜熱量に偏りが生じることを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, in a plan view, the shape of each corner portion 31 to 34 includes a linear shape arranged so as to project inside the cavity 16a. According to this configuration, as described with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B) at each corner portion 31 to 34, the amount of heat removed from the molten metal 2 to the mold 16R at each corner portion 31 to 34 is increased. It is possible to suppress the occurrence of bias.

また、本実施形態によると、平面視において、コーナー部３１〜３４のうち注湯口２３に最も近い第１コーナー部３１とは矩形の対角上に配置された第３コーナー部３３の長さＬ３が、他のコーナー部３１，３２，３４の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ４のそれぞれよりも長くされている。このようなレイアウトであれば、平面視において、溶湯２のうち第３コーナー部３３の一端部から抜熱される領域と第３平坦面４３から抜熱される領域との重なりをより少なくできるとともに、溶湯２のうち第３コーナー部３３の他端部から抜熱される領域と第４平坦面４４から抜熱される領域との重なりをより少なくできる。これにより、コーナー部３１〜３４のうち注湯口２３から最も遠い第３コーナー部３３の周囲における溶湯２の冷却速度が、第３コーナー部３３以外の周囲における溶湯２の冷却速度より大きくなることを抑制できる。よって、鋳型１６Ｒにおける溶湯２の冷却速度をより均等にできる。 Further, according to the present embodiment, in a plan view, the length L3 of the third corner portion 33 arranged diagonally with the first corner portion 31 closest to the pouring port 23 among the corner portions 31 to 34. However, the lengths of the other corner portions 31, 32, and 34 are longer than those of L1, L2, and L4, respectively. With such a layout, in a plan view, the overlap between the region of the molten metal 2 where heat is removed from one end of the third corner portion 33 and the region where heat is removed from the third flat surface 43 can be reduced, and the molten metal can be made less overlapped. Of 2, the overlap between the region where heat is removed from the other end of the third corner portion 33 and the region where heat is removed from the fourth flat surface 44 can be further reduced. As a result, the cooling rate of the molten metal 2 around the third corner 33, which is the farthest from the pouring port 23 among the corners 31 to 34, becomes higher than the cooling rate of the molten metal 2 around the corners other than the third corner 33. Can be suppressed. Therefore, the cooling rate of the molten metal 2 in the mold 16R can be made more uniform.

また、本実施形態によると、平面視における第１コーナー部３１の長さＬ１、第２コーナー部３２の長さＬ２、および、第４コーナー部３４の長さＬ４が同じである。この構成によると、注湯口２３から比較的近い箇所における溶湯２の冷却速度をより均等にできる。 Further, according to the present embodiment, the length L1 of the first corner portion 31, the length L2 of the second corner portion 32, and the length L4 of the fourth corner portion 34 in the plan view are the same. According to this configuration, the cooling rate of the molten metal 2 can be made more uniform at a location relatively close to the pouring port 23.

また、本実施形態によると、注湯側側面４５に対する各コーナー部３１〜３４の角度θ１１，θ１２，θ１３，θ１４が同じである。また、平面視において第２平坦部４３（直線部）に対する各コーナー部３１〜３４の角度θ２１〜θ２４が同じである。この構成によると、鋳型１６Ｒの各コーナー部３１〜３４の周囲において、溶湯２の対流をより均等にできる。 Further, according to the present embodiment, the angles θ11, θ12, θ13, and θ14 of the corner portions 31 to 34 with respect to the pouring side side surface 45 are the same. Further, in a plan view, the angles θ21 to θ24 of the corner portions 31 to 34 with respect to the second flat portion 43 (straight line portion) are the same. According to this configuration, the convection of the molten metal 2 can be made more even around each corner portion 31 to 34 of the mold 16R.

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られない。本発明は、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。なお、以下では、上述の実施形態と異なる構成について説明し、上述の実施形態と同様の構成には図に同様の符号を付して説明を省略する。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified in various ways as described in the claims. In the following, a configuration different from the above-described embodiment will be described, and the same reference numerals will be given to the drawings for the same configurations as those in the above-described embodiment, and the description thereof will be omitted.

上述の実施形態では、平面視において、鋳型１６Ｒのコーナー部３１〜３４が直線形状である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、図５の第１変形例に示すように、コーナー部３１〜３４に代えてコーナー部３１Ａ〜３４Ａが設けられてもよい。各コーナー部３１Ａ〜３４Ａは、平面視においてキャビティ１６ａの外側に凸となる湾曲形状である。具体的には、第１コーナー部３１Ａ、第２コーナー部３２Ａ、第３コーナー部３３Ａ、および、第４コーナー部３４Ａが、それぞれ、平坦面でキャビティ１６ａ内に曲率中心を有する円弧状に形成されている。コーナー部３１Ａ〜３４Ａのそれぞれの長さＬ１Ａ〜Ｌ４Ａ（曲率が一定の箇所の長さ）は、上述のコーナー部３１〜３４の長さＬ１〜Ｌ４と同様に設定される。 In the above-described embodiment, a mode in which the corner portions 31 to 34 of the mold 16R have a linear shape in a plan view has been described as an example. However, this does not have to be the case. For example, as shown in the first modification of FIG. 5, corner portions 31A to 34A may be provided instead of the corner portions 31 to 34. Each of the corner portions 31A to 34A has a curved shape that is convex to the outside of the cavity 16a in a plan view. Specifically, the first corner portion 31A, the second corner portion 32A, the third corner portion 33A, and the fourth corner portion 34A are each formed in an arc shape having a center of curvature in the cavity 16a on a flat surface. ing. The lengths L1A to L4A (the lengths of the portions having a constant curvature) of the corner portions 31A to 34A are set in the same manner as the lengths L1 to L4 of the corner portions 31 to 34 described above.

また、上述の実施形態では、鋳型１６Ｒの内周面２６が鉛直方向に真っ直ぐである形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、図６に示すように、内周面２６Ｂの上端部を含む上部に、円錐台テーパ状の先細りテーパ面５２が形成されていてもよい。先細りテーパ面５２は、鉛直方向の下方に進むに従いキャビティ１６ａの内側に進むように傾斜している。先細りテーパ面５２に溶湯２が接触することによって、部分凝固鋳塊が形成される。部分凝固鋳塊は、溶湯２が冷却凝固することで形成される外周壁と、この外周壁に取り囲まれる溶湯２と、を含む。 Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the inner peripheral surface 26 of the mold 16R is straight in the vertical direction has been described as an example. However, this does not have to be the case. For example, as shown in FIG. 6, a truncated cone-shaped tapered surface 52 may be formed on the upper portion including the upper end of the inner peripheral surface 26B. The tapered surface 52 is inclined so as to proceed inward of the cavity 16a as it advances downward in the vertical direction. The molten metal 2 comes into contact with the tapered surface 52 to form a partially solidified ingot. The partially solidified ingot includes an outer peripheral wall formed by cooling and solidifying the molten metal 2 and a molten metal 2 surrounded by the outer peripheral wall.

内周面２６Ｂにおいて、先細りテーパ面５２の下方部分は、鉛直方向に真っ直ぐに延びている。先細りテーパ面５２が形成されている範囲は、チタン鋳塊１となる前の溶湯２が存在している領域である。このような構成であれば、先細りテーパ面５２による作用によって、チタン鋳塊１の表面に湯皺が形成されることが抑制される。その理由は、以下の通りである。 On the inner peripheral surface 26B, the lower portion of the tapered tapered surface 52 extends straight in the vertical direction. The range in which the tapered tapered surface 52 is formed is the region where the molten metal 2 before forming the titanium ingot 1 exists. With such a configuration, the formation of wrinkles on the surface of the titanium ingot 1 is suppressed by the action of the tapered tapered surface 52. The reason is as follows.

まず、先細りテーパ面がない従来の鋳型では、チタン鋳塊が形成される直前では、溶湯の湯面付近は表面張力により曲率を持っている。この状態で溶湯が鋳型の内周面と接触して冷却凝固すると、曲率を持ったチタン鋳塊が形成され、鋳型とチタン鋳塊との間に隙間が形成される。その後、新たに鋳型に注入された溶湯が上記の隙間に部分的に供給されると、湯皺が形成される。一方で、先細りテーパ面５２が形成された鋳型１６Ｒでは、上記の隙間が生じないように溶湯２が凝固してチタン鋳塊１となるので、湯皺を抑制できる。 First, in the conventional mold having no tapered tapered surface, the vicinity of the molten metal surface of the molten metal has a curvature due to surface tension immediately before the titanium ingot is formed. When the molten metal comes into contact with the inner peripheral surface of the mold and is cooled and solidified in this state, a titanium ingot having a curvature is formed, and a gap is formed between the mold and the titanium ingot. After that, when the molten metal newly injected into the mold is partially supplied to the above gap, wrinkles are formed. On the other hand, in the mold 16R on which the tapered tapered surface 52 is formed, the molten metal 2 solidifies to form a titanium ingot 1 so that the above-mentioned gap does not occur, so that wrinkling can be suppressed.

本発明は、チタン鋳造用装置として広く適用することができる。 The present invention can be widely applied as a titanium casting apparatus.

１チタン鋳塊
２溶湯
５チタン鋳造用装置
１６Ｌ，１６Ｒ鋳型
１６ａキャビティ
１８原料
２３注湯口
２６，２６Ｂ内周面
３１第１コーナー部
３２第２コーナー部
３３第３コーナー部
３４第４コーナー部
４５注湯側側面
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４コーナー部の長さ
θ１１〜θ１４角度
θ２１〜θ２４角度 1 Titanium ingot 2 Molten metal 5 Titanium casting equipment 16L, 16R Mold 16a Cavity 18 Raw material 23 Pouring port 26, 26B Inner peripheral surface 31 1st corner 32 2nd corner 33 3rd corner 34 4th corner 45 Note Hot water side side surface L1, L2, L3, L4 Corner length θ11 to θ14 Angle θ21 to θ24 Angle

Claims

A titanium casting device that casts titanium ingots by supplying molten metal, which is obtained by melting titanium-containing raw materials, to a mold through a pouring port.
The mold has a tubular inner peripheral surface that is open up and down to form a cavity into which the molten metal is supplied.
The inner peripheral surface is a pouring side side surface formed between a plurality of corner portions and the two corner portions, and the molten metal of the inner peripheral surface is formed in a plan view seen from above the mold. Including the side of the pouring side closest to the pouring spout,
In a plan view, the mold is arranged so that the pouring port is located at a portion of the cavity offset from the center of the pouring side side surface along the extending direction of the pouring side side surface.
The lengths of the plurality of corners in a plan view are non-uniform.
Titanium casting equipment.

The titanium casting apparatus according to claim 1, wherein the shape of the corner portion is a shape arranged so as to project inside the cavity or a curved shape convex to the outside of the cavity in a plan view.

The mold is formed in a rectangular tubular shape.
The titanium casting apparatus according to claim 2, wherein the corner portion is provided at each of the four corners of the rectangle.

As the plurality of corner portions, a first corner portion, a second corner portion, a third corner portion, and a fourth corner portion are provided.
The corner portion closest to the pouring port is provided as the first corner portion.
In a plan view, the first corner portion, the second corner portion, the third corner portion, and the fourth corner portion along the direction from the center of the side surface on the pouring side of the inner peripheral surface toward the pouring port. The corners are arranged in order,
The third aspect of the present invention, wherein the length of the third corner portion arranged on the diagonal of the rectangle with the first corner portion is longer than the length of the other corner portions. Titanium casting equipment.

The titanium casting apparatus according to claim 4, wherein the length of the first corner portion, the length of the second corner portion, and the length of the fourth corner portion are the same in a plan view.

In a plan view, the pouring side side surface is linearly arranged between the first corner portion and the fourth corner portion.
The titanium casting apparatus according to claim 4 or 5, wherein the angles of the corners with respect to the pouring side side surface are the same in the plan view.

In a plan view, the pouring side side surface extends between the first corner portion and the second corner portion of the inner peripheral surface and between the third corner portion and the fourth corner portion, respectively. A straight part extending in the direction orthogonal to the direction is formed,
The titanium casting apparatus according to claim 6, wherein the angle of each corner portion with respect to the straight portion is the same in the plan view.

The titanium casting apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the corner portion extends straight in the vertical direction.

The titanium casting apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the upper portion of the corner portion is inclined so as to proceed inward of the cavity as it advances downward in the vertical direction.