JP5393120B2 - 金属チタンの電子ビーム溶解装置およびこれを用いた溶解方法 - Google Patents
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Description
図1は、従来から使用されている電子ビーム溶解装置の構成を示す概略図である。チタン原料12は、例えばアルキメデス缶等の原料供給手段10によって振動フィーダー11等を経て溶解ハース13に投入され、電子ビーム照射手段14によって溶解され、下流側に設けられた鋳型4に供給されて、冷却凝固され、チタンインゴット15が得られる。
[実施例1]
A.試験条件
1.試験装置
1)電子ビーム溶解炉出力
ハースプール加熱出力:300KW
鋳型プール加熱出力:800KW
2)水冷ハース形状:L字型
3)鋳型:矩形鋳型
4)顆粒状原料供給装置:振動フィーダー
5)塊状原料供給装置:ローラーフィーダー
6)顆粒状原料の供給方向、θ:45°
2.溶解原料
1)顆粒状原料:スポンジチタン(粒度:10メッシュ〜1/2インチ)
2)塊状原料:スラブ切断片
3)供給速度比(顆粒状原料/塊状原料):1〜4
3.操業条件
1)減圧度:2×10−3Torr〜5×10−3Torr
2)ハースプール温度:1800℃
3)鋳型プール温度:1750℃
前記操業条件および装置を用いて鍛造工程で発生した大型の塊状チタンスクラップと顆粒状のスポンジチタンを同時に溶解し、10tのインゴットを5本溶製した。溶製されたチタンインゴット中の不純物を分析し、その結果を表1に示した。また、溶製されたインゴットの一部を切り出して、内質を調査したがLDIやHDIといった介在物は検出されなかった。
実施例1において、顆粒状原料供給手段5と塊状原料供給手段6の位置を交換してそれぞれの原料を溶解ハース1に供給した以外は同じ条件下にて溶解して金属チタンインゴットを溶製した。実施例1と同様に溶製されたインゴットの内質を調査し、その結果を表2に示した。その結果、比較例1においては、溶製されたインゴットのMiddle部とBottom部において酸素含有量が、Bottom部において窒素含有量が増加していた。また、Middle部に1個のLDIが検出された。
Claims (14)
- 原料供給手段と、電子ビーム照射手段と、供給された金属原料を溶解した溶湯を保持するハースと、上記溶湯を冷却してインゴットを得る鋳型を備えた金属チタンの電子ビーム溶解装置であって、
上記原料供給手段は、塊状原料供給手段と顆粒状原料供給手段とからなり、
上記顆粒状原料供給手段から上記ハースに供給される原料の投入方向が、上記塊状原料供給手段から上記ハースに供給される原料の投入方向に対して平行または斜交するように、上記顆粒状原料供給手段と上記塊状原料供給手段が配設されていることを特徴とする金属チタンの電子ビーム溶解装置。 - 前記ハースが平面配置においてL字型に構成されており、上記L字型ハースの上流側部分が溶解ハース、下流側部分が精製ハースで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記溶解ハースと前記精製ハースの境界に堰を配置したことを特徴とする請求項2に記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記塊状原料供給手段を前記ハースの上流側に配置し、前記顆粒状原料供給手段を上記塊状原料供給手段よりも下流側に配置することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記塊状原料供給手段からの原料供給位置と前記顆粒状原料供給手段からの原料供給位置との間隔が、前記ハースに顆粒状原料を供給した際の顆粒状原料の広がりよりも大きくなるように配設されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記塊状原料供給手段からの原料供給位置と前記顆粒状原料供給手段からの原料供給位置との間隔が、前記ハースに顆粒状原料を供給した際の顆粒状原料の広がりの長さの1〜4倍であることを特徴とする請求項5に記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記顆粒状原料供給手段が振動フィーダーで構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記塊状原料供給手段がローラーフィーダーで構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 前記溶解ハースに面した塊状原料供給手段の先端部に耐熱性シャッターが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属チタンの電子ビーム溶解装置。
- 原料供給手段と、電子ビーム照射手段と、供給された金属原料を溶解した溶湯を保持するハースと、上記溶湯を冷却してインゴットを得る鋳型を備えた金属チタンの電子ビーム溶解装置を用いた金属の電子ビーム溶解方法において、上記ハースに塊状原料と顆粒状原料を同時に供給し、かつ、顆粒状原料の供給手段から上記ハースに供給される原料の投入方向が、塊状原料の供給手段から上記ハースに供給される原料の投入方向に対して平行または斜交するように供給することを特徴とする金属チタンの電子ビーム溶解方法。
- 前記塊状原料と前記顆粒状原料を前記ハース内に保持された溶湯よりも高温に加熱溶融してハースに供給することを特徴とする請求項10に記載の金属チタンの電子ビーム溶解方法。
- 前記塊状原料を前記ハースの上流側に供給し、顆粒状原料をハースの下流側に供給することを特徴とする請求項10に記載の金属チタンの電子ビーム溶解方法。
- 前記顆粒状原料が、スポンジチタン、チタン切粉、チタン切断片または、これらの混合物であることを特徴とする請求項10に記載の金属チタンの電子ビーム溶解方法。
- 前記塊状原料が、チタンインゴットの鍛造または圧延工程で発生したチタンスクラップであることを特徴とする請求項10に記載の金属チタンの電子ビーム溶解方法。
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