JP3005641B2 - Consumable electrode arc melting furnace and electrode charging method in the melting furnace - Google Patents

Consumable electrode arc melting furnace and electrode charging method in the melting furnace

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JP3005641B2
JP3005641B2 JP8110123A JP11012396A JP3005641B2 JP 3005641 B2 JP3005641 B2 JP 3005641B2 JP 8110123 A JP8110123 A JP 8110123A JP 11012396 A JP11012396 A JP 11012396A JP 3005641 B2 JP3005641 B2 JP 3005641B2
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政義 市川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はチタニウム、ジルコ
ニウム、タンタル、モリブデン等の高融点活性金属また
はその合金のインゴット製造に使用される消耗電極式ア
ーク溶解炉、及びこの溶解炉において、消耗電極を坩堝
内にセットする電極装入方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a consumable electrode type arc melting furnace used for manufacturing an ingot of a high melting point active metal such as titanium, zirconium, tantalum, molybdenum, or an alloy thereof, and in this melting furnace, the consumable electrode is crucible. The present invention relates to a method for charging an electrode to be set therein.

【0002】[0002]

【従来の技術】チタニウム、ジルコニウム、タンタル、
モリブデン等の高融点活性金属およびそれらの合金のイ
ンゴットを製造する場合、消耗電極をアーク溶解する消
耗電極式アーク溶解炉が用いられる。この溶解炉は図1
に示すように、円筒形状の銅坩堝1と、銅坩堝1に上方
から連結される下部タンク2および上部タンク3と、銅
坩堝1内に消耗電極6を吊り下げるためのスティンガー
ロッド4とを具備する。
2. Description of the Related Art Titanium, zirconium, tantalum,
When manufacturing an ingot of a high melting point active metal such as molybdenum or an alloy thereof, a consumable electrode type arc melting furnace for arc melting a consumable electrode is used. This melting furnace is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a copper crucible 1 having a cylindrical shape, a lower tank 2 and an upper tank 3 connected to the copper crucible 1 from above, and a stinger rod 4 for suspending a consumable electrode 6 in the copper crucible 1 are provided. I do.

【0003】銅坩堝1は可動で、同じく可動の水冷ジャ
ケット5内に挿入されて使用される。下部タンク2は配
管等の関係から固定であり、これに上方から連結される
上部タンク3は可動である。また、スティンガーロッド
4は上部タンク3を貫通し、上部タンク3と共に移動す
る一方、上部タンク3に対して相対的に昇降駆動され
る。
The copper crucible 1 is movable, and is used by being inserted into a water-cooled jacket 5 which is also movable. The lower tank 2 is fixed because of piping and the like, and the upper tank 3 connected to the lower tank 2 from above is movable. The stinger rod 4 penetrates through the upper tank 3 and moves together with the upper tank 3, while being driven up and down relatively to the upper tank 3.

【0004】消耗電極6は、粒状、片状等の原料金属を
圧縮成形して得たコンパクトを溶接により棒状に一体化
したものや、1回以上溶解した鋳塊である。消耗電極6
の上端には、スティンガーロッド4の下端に消耗電極6
を吊り下げるための、スタブと呼ばれる吊り下げ用の治
具7が取り付けられている。
The consumable electrode 6 is a compact obtained by compression-molding a granular or flake-like raw metal or the like and integrated into a rod shape by welding, or an ingot melted at least once. Consumable electrode 6
The upper end of the stinger rod 4 has a consumable electrode 6 at the lower end.
A jig 7 for hanging, called a stub, is attached to suspend the jig.

【0005】消耗電極6を設置する作業は、以下のよう
に行う。まず、固定設置され真空配管等が接続された下
部タンク2より離れた位置で、水冷ジャケット5内に銅
坩堝1をクレーンを使用して挿入する。次に下部タンク
2の直下に、銅坩堝1を内装した水冷ジャケット5を移
動し、下部タンク2に銅坩堝1および水冷ジャケット5
を接続する。この状態で、クレーンを用いて消耗電極6
を銅坩堝1内に挿入する。クレーンを退避させた後、下
部タンク2の直上に上部タンク3を移動し、スティンガ
ーロッド4の下端で銅坩堝1内の消耗電極6上に取付け
られたスタブ7をチャッキングする。下部タンク2に上
部タンク3を接続した後、次の作業に移行する。
[0005] The operation of installing the consumable electrode 6 is performed as follows. First, the copper crucible 1 is inserted into the water-cooled jacket 5 using a crane at a position away from the lower tank 2 fixedly installed and connected to a vacuum pipe or the like. Next, the water-cooled jacket 5 containing the copper crucible 1 is moved directly below the lower tank 2, and the copper crucible 1 and the water-cooled jacket 5 are moved to the lower tank 2.
Connect. In this state, the consumable electrode 6 is
Into the copper crucible 1. After retreating the crane, the upper tank 3 is moved right above the lower tank 2, and the stub 7 attached to the consumable electrode 6 in the copper crucible 1 is chucked at the lower end of the stinger rod 4. After the upper tank 3 is connected to the lower tank 2, the process proceeds to the next operation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】消耗電極式アーク溶解
炉において、アーク溶解開始前に消耗電極6を銅坩堝1
内にセットする場合、消耗電極6を銅坩堝1に対して同
心円状とする必要がある。なぜなら、消耗電極6が銅坩
堝1内に偏心してセットされた場合、両者の間に形成さ
れる環状のギャップ(サイドギャップ)が周方向におい
て不均一となり、下記の問題を生じるからである。
In the consumable electrode type arc melting furnace, the consumable electrode 6 is connected to the copper crucible 1 before starting the arc melting.
When set inside, the consumable electrode 6 needs to be concentric with the copper crucible 1. This is because, when the consumable electrode 6 is set eccentrically in the copper crucible 1, the annular gap (side gap) formed between the two becomes uneven in the circumferential direction, causing the following problem.

【0007】サイドギャップが、銅坩堝1内に形成され
る溶湯と電極下端との間のギャップよりも狭いと、サイ
ドアークが発生する危険性を生じる。このサイドアーク
は、銅坩堝1の内周面を損傷させるだけでなく、その損
傷が銅坩堝1を貫通した場合、冷却水と溶湯が接触して
爆発的な反応を生じる危険性が生じる。このため、消耗
電極6は、銅坩堝1内の中心部に同心円状にセットされ
る必要がある。
If the side gap is smaller than the gap between the molten metal formed in the copper crucible 1 and the lower end of the electrode, there is a risk that a side arc will occur. The side arc not only damages the inner peripheral surface of the copper crucible 1, but also causes a risk that the cooling water and the molten metal come into contact with each other to cause an explosive reaction when the damage penetrates the copper crucible 1. For this reason, the consumable electrode 6 needs to be set concentrically at the center of the copper crucible 1.

【0008】従来は、消耗電極6を銅坩堝1内に同心円
状にセットするために、クレーンで吊った消耗電極6の
下面を銅坩堝1の底に接触させ、消耗電極6の周囲のギ
ャップを周方向および垂直方向に測定し、その測定結果
に基づいて消耗電極6が坩堝1内の中心部にセットされ
るように、消耗電極6の吊り下げ位置を調整し、クサビ
等で消耗電極6の位置がずれるのを防止した後、消耗電
極6からクレーンを取外し、スティンガーロッド4でチ
ャッキングしていた。しかし、人手による作業のため、
その作業に長い時間がかかり、調芯精度も悪かった。
Conventionally, in order to concentrically set the consumable electrode 6 in the copper crucible 1, the lower surface of the consumable electrode 6 suspended by a crane is brought into contact with the bottom of the copper crucible 1, and the gap around the consumable electrode 6 is reduced. The measurement is performed in the circumferential direction and the vertical direction, and based on the measurement results, the hanging position of the consumable electrode 6 is adjusted so that the consumable electrode 6 is set at the center in the crucible 1, and the consumable electrode 6 is After preventing the displacement, the crane was removed from the consumable electrode 6 and chucked with the stinger rod 4. However, due to manual work,
The work took a long time and alignment accuracy was poor.

【0009】本発明の目的は、消耗電極を坩堝内に同心
円状に精度よく且つ簡単にセットすることができる消耗
電極式アーク溶解炉、及びこの溶解炉における消耗電極
装入方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a consumable electrode type arc melting furnace in which a consumable electrode can be set concentrically accurately and easily in a crucible, and a method for charging a consumable electrode in the melting furnace. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の消耗電極装入方
法は、調芯装置を銅坩堝の上部に設けておき、クレーン
により消耗電極を銅坩堝内に挿入し、調芯装置によりス
タブもしくは消耗電極を銅坩堝内の中心位置に同心円状
に位置決め支持し、スティンガーロッドによりスタブを
チャックした後、調芯装置によるスタブもしくは消耗電
極の支持を解除するものである。
According to the method for charging a consumable electrode of the present invention, a centering device is provided above a copper crucible, a consumable electrode is inserted into the copper crucible by a crane, and a stub or a stub is set by the centering device. The consumable electrode is concentrically positioned and supported at the center position in the copper crucible, chucks the stub with the stinger rod, and then releases the support of the stub or the consumable electrode by the centering device.

【0011】また、本発明の消耗電極式アーク溶解炉
は、調芯装置として、銅坩堝の中心線の周囲に放射状に
設けた3本以上の芯出しロッドと、各芯出しロッドを坩
堝の半径方向に往復駆動する駆動機構とによって、坩堝
の上方に設けられたスタブもしくは消耗電極を坩堝内の
中心位置に同心円状に位置決め支持するものを具備して
いる。
In the consumable electrode type arc melting furnace of the present invention, three or more centering rods provided radially around a center line of the copper crucible and each centering rod are used as a centering device. A stub or consumable electrode provided above the crucible is concentrically positioned and supported at a center position in the crucible by a driving mechanism that reciprocates in the direction.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面に基づいて説明する。図2は、本発明の電極装入方
法を実施するのに適したアーク溶解炉の縦断面図、図3
は図2のA−A矢視図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a vertical sectional view of an arc melting furnace suitable for carrying out the electrode charging method of the present invention.
FIG. 3 is a view taken along the line AA in FIG. 2.

【0013】本溶解炉は、図1に示した従来の溶解炉と
比較して、下部タンク2に調芯装置を設けた点が相違し
ている。他の部分については従来の溶解炉と同じ構造で
あるので、同一部分に同一番号を符して詳しい説明を省
略する。
The present melting furnace is different from the conventional melting furnace shown in FIG. 1 in that the lower tank 2 is provided with a centering device. The other parts have the same structure as the conventional melting furnace, so that the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description is omitted.

【0014】調芯装置10は、円筒状の下部タンク2に
放射状に設けた、3本以上の水平な芯出しロッド11,
11…を具備する。芯出しロッド11,11…は、ここ
では90°のピッチで周方向の4箇所に設けられている
が、3本あるいは5本以上でもよい。各芯出しロッド1
1は、下部タンク2の周壁を半径方向に貫通し、油圧シ
リンダー(図示せず)により、その半径方向に駆動され
る。
The centering device 10 comprises three or more horizontal centering rods 11, radially provided in a cylindrical lower tank 2.
11 ... are provided. The centering rods 11 are provided at four positions in the circumferential direction at a pitch of 90 ° here, but may be three or five or more. Each centering rod 1
1 penetrates the peripheral wall of the lower tank 2 in the radial direction, and is driven in the radial direction by a hydraulic cylinder (not shown).

【0015】ここで芯出しロッド11,11…は、先端
が銅坩堝1内に突出しない状態を起点としている。
The starting points of the centering rods 11, 11,... Do not protrude into the copper crucible 1 as starting points.

【0016】本溶解炉において、本発明の電極装入方法
を実施するには、まず、固定設置された下部タンク2よ
り離れた位置で、水冷ジャケット5内に銅坩堝1をクレ
ーンを使用して挿入する。次に下部タンク2の直下に、
銅坩堝1を内装した水冷ジャケット5を移動し、下部タ
ンク2に銅坩堝1および水冷ジャケット5を接続する。
この状態で、クレーンを用いて消耗電極6を銅坩堝1内
に挿入する。吊り下げた消耗電極6の下端が、銅坩堝1
内の底部から幾分か離れた状態で、調芯装置10内の複
数本の芯出しロッド11,11…をスタブ7もしくは消
耗電極6に向けて同期駆動する。
In the present melting furnace, in order to carry out the electrode charging method of the present invention, first, the copper crucible 1 is placed in the water cooling jacket 5 at a position away from the fixedly installed lower tank 2 by using a crane. insert. Next, just below the lower tank 2,
The water cooling jacket 5 containing the copper crucible 1 is moved, and the copper crucible 1 and the water cooling jacket 5 are connected to the lower tank 2.
In this state, the consumable electrode 6 is inserted into the copper crucible 1 using a crane. The lower end of the consumable electrode 6 suspended is the copper crucible 1
.. In the centering device 10 are synchronously driven toward the stub 7 or the consumable electrode 6 while being slightly away from the bottom of the inside.

【0017】その結果、図3(A)に示すように、銅坩
堝1内の中心位置から消耗電極6の中心がずれている場
合でも、同図(B)に示されるように、芯出しロッド1
1,11…の同期前進によりスタブ7もしくは消耗電極
6が銅坩堝1内の中心位置まで移動し、消耗電極6が銅
坩堝1内の中心位置に自動調芯される。
As a result, even when the center of the consumable electrode 6 is deviated from the center position in the copper crucible 1 as shown in FIG. 3A, as shown in FIG. 1
The stub 7 or the consumable electrode 6 moves to the center position in the copper crucible 1 by the synchronous advance of 1, 11...

【0018】次に、芯出しロッド11,11…の位置を
保持したまま、クレーンを操作して消耗電極6を銅坩堝
1内の底部に降ろす。
Next, while maintaining the positions of the centering rods 11, 11,..., The consumable electrode 6 is lowered to the bottom in the copper crucible 1 by operating the crane.

【0019】この操作の終了後、消耗電極6と銅坩堝1
との間の周方向および垂直方向のギャップが適正範囲内
の値になっているのを治具を使用して確認し、その後、
消耗電極6からクレーンの吊り具を外し、クレーンを退
避させる。代わりにスティンガーロッド4を銅坩堝1の
直上に誘導し、これを下降させてその下端部でスタブ7
をチャッキングする。次に、芯出しロッド11,11…
を起点位置まで後退させる。これにより、スティンガー
ロッド4で消耗電極6が銅坩堝1内の中心位置に保持さ
れることになる。
After completion of this operation, the consumable electrode 6 and the copper crucible 1
Use a jig to check that the circumferential and vertical gaps between are within the appropriate range, and then
The crane lifting device is removed from the consumable electrode 6, and the crane is retracted. Instead, the stinger rod 4 is guided just above the copper crucible 1, and is lowered to a stub 7 at the lower end.
Chucking. Next, the centering rods 11, 11,...
Is retracted to the starting position. Thereby, the consumable electrode 6 is held at the center position in the copper crucible 1 by the stinger rod 4.

【0020】スティンガーロッド4で消耗電極6をチャ
ッキングし、芯出しロッドが完全に退避した後、上部タ
ンク3を下部タンク2に接続する。
After the consumable electrode 6 is chucked by the stinger rod 4 and the centering rod is completely retracted, the upper tank 3 is connected to the lower tank 2.

【0021】このように、本発明の電極装入方法は、消
耗電極6を銅坩堝1内に装入する際に、その調芯を調芯
装置10により自動で行い、その調芯作業を簡略化出来
るため、作業時間および労力が著しく軽減される。ま
た、調芯精度も著しく向上する。
As described above, according to the electrode loading method of the present invention, when the consumable electrode 6 is loaded into the copper crucible 1, the alignment is automatically performed by the alignment device 10, and the alignment operation is simplified. Therefore, working time and labor can be remarkably reduced. In addition, the alignment accuracy is significantly improved.

【0022】外径が750mmの消耗電極を目標サイド
ギャップ値50mmで調芯する場合、従来の作業時間
は、消耗電極の下面がその中心線に直角のときで約10
分、直角でないときで約20分であったが、本発明の電
極装入方法では、いずれの場合もその時間が約5分に短
縮された。また、坩堝中心線に対する消耗電極中心線の
ずれは、約±10mmからほぼゼロに減少した。
When a consumable electrode having an outer diameter of 750 mm is aligned with a target side gap value of 50 mm, the conventional operation time is about 10 when the lower surface of the consumable electrode is perpendicular to its center line.
Although it was about 20 minutes when the angle was not a right angle, the time was reduced to about 5 minutes in each case in the electrode charging method of the present invention. Also, the deviation of the consumable electrode center line from the crucible center line decreased from about ± 10 mm to almost zero.

【0023】図4は、本発明の電極装入方法を実施する
のに適したアーク溶解炉の他の例を示す縦断面図であ
る。本図の溶解炉では、芯出しロッド11,11…と下
部タンク2との間からのリークの影響を回避するため
に、芯出しロッドが下部タンク2を貫通しない構造とし
たものである。支持体13は、下部タンク2からその外
側に突出したアームである。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another example of an arc melting furnace suitable for carrying out the electrode charging method of the present invention. The melting furnace shown in the figure has a structure in which the centering rod does not penetrate through the lower tank 2 in order to avoid the influence of leakage from between the centering rods 11, 11... And the lower tank 2. The support 13 is an arm that protrudes outward from the lower tank 2.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の電極装入
方法によると、坩堝の上方に装備された調芯装置により
消耗電極が自動的に調芯されることで、作業時間を著し
く短縮することができ、合わせて調芯精度を著しく向上
させることができる。また、本発明の溶解炉において
は、消耗電極の自動調芯を、簡単な構成により迅速かつ
高精度に行うことができる。
As described above, according to the electrode charging method of the present invention, the consumable electrode is automatically aligned by the alignment device provided above the crucible, thereby significantly reducing the working time. In addition, the alignment accuracy can be significantly improved. Further, in the melting furnace of the present invention, the self-alignment of the consumable electrode can be quickly and accurately performed with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の方法に使用される溶解炉の縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a melting furnace used in a conventional method.

【図2】本発明の方法に好適に使用される溶解炉の縦断
面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a melting furnace suitably used in the method of the present invention.

【図3】図2のA−A矢視図である。FIG. 3 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 2;

【図4】本発明の方法に好適に使用される他の溶解炉の
縦断面図である。 〔図面の簡単な説明〕 1 銅坩堝 2 下部タンク 3 上部タンク 4 スティンガーロッド 5 水冷ジャケット 6 消耗電極 7 スタブ 10 調芯装置 11 芯出しロッド
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of another melting furnace suitably used in the method of the present invention. [Brief description of drawings] 1 Copper crucible 2 Lower tank 3 Upper tank 4 Stinger rod 5 Water cooling jacket 6 Consumable electrode 7 Stub 10 Alignment device 11 Centering rod

フロントページの続き (72)発明者 市川 政義 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真 空技術株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−71750(JP,A) 特開 昭62−55523(JP,A) 特開 昭62−56778(JP,A) 実開 昭54−83038(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 9/20 F27B 3/08 H05B 7/152 Continuation of the front page (72) Inventor Masayoshi Ichikawa 2500 Hagizono, Chigasaki-shi, Kanagawa Japan Vacuum Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-48-71750 (JP, A) JP-A-62-55523 (JP, A) JP-A-62-56778 (JP, A) JP-A-54-83038 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22B 9/20 F27B 3/08 H05B 7 / 152

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 消耗電極の上端に取り付けられたスタブ
をスティンガーロッドによりチャックして消耗電極を円
筒形の坩堝内に吊り下げ、その消耗電極をアーク溶解す
る消耗電極式アーク溶解炉において、 調芯装置を坩堝の上方に設けておき、クレーンにより消
耗電極を坩堝内に装入し、調芯装置によりスタブもしく
は消耗電極を坩堝内の中心位置に同心円状に位置決め支
持し、スティンガーロッドによりスタブをチャックした
後、調芯装置によるスタブもしくは消耗電極の支持を解
除することを特徴とする消耗電極式アーク溶解炉におけ
る電極装入方法。
1. A consumable electrode type arc melting furnace for chucking a stub attached to an upper end of a consumable electrode with a stinger rod, suspending the consumable electrode in a cylindrical crucible, and arc-melting the consumable electrode. The device is installed above the crucible, the consumable electrode is charged into the crucible by the crane, the stub or the consumable electrode is positioned and supported concentrically at the center position in the crucible by the centering device, and the stub is chucked by the stinger rod. And releasing the support of the stub or the consumable electrode by the centering device after the operation.
【請求項2】 消耗電極の上端に取り付けられたスタブ
をスティンガーロッドによりチャックして消耗電極を円
筒形の坩堝内に吊り下げ、その消耗電極をアーク溶解す
る消耗電極式アーク溶解炉であって、 坩堝の中心線周囲に放射状に設けた複数本の芯出しロッ
ドと、各芯出しロッドを坩堝の半径方向に往復駆動する
駆動機構とによって、坩堝の上方に設けられたスタブも
しくは消耗電極を坩堝内の中心位置に同心円状に位置決
め支持する調芯装置を具備することを特徴とする消耗電
極式アーク溶解炉。
2. A consumable electrode arc melting furnace for chucking a stub attached to an upper end of a consumable electrode with a stinger rod, suspending the consumable electrode in a cylindrical crucible, and arc-melting the consumable electrode. A plurality of centering rods radially provided around the center line of the crucible, and a drive mechanism for reciprocatingly driving each centering rod in the radial direction of the crucible, the stub or consumable electrode provided above the crucible is placed in the crucible. A consumable electrode type arc melting furnace, comprising: a centering device which is concentrically positioned and supported at a center position of the arc melting furnace.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019061797A (en) * 2017-09-25 2019-04-18 東邦チタニウム株式会社 Consumable electrode type arc melting furnace

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019061797A (en) * 2017-09-25 2019-04-18 東邦チタニウム株式会社 Consumable electrode type arc melting furnace

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