JP5652953B2 - 金属溶製用溶解炉およびこれを用いた合金インゴットの溶製方法 - Google Patents
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Description
図1に示す装置構成を用いて以下の条件にてチタンインゴットを溶製した。
[実施例1]
1.溶解原料
金属原料:スポンジチタン(粒度範囲:1〜20mm)
合金原料:
酸化チタンペレット(合金原料粒度比:0.5〜1.0)
粉末酸化チタン(平均粒径:800μm)
金属原料に対する合金原料の配合比:1wt%
2.装置構成
1)原料供給装置
金属原料と合金原料をそれぞれ別個に制御して原料を定量供給した。
金属原料供給装置:スポンジチタン供給装置
合金原料供給装置:酸化チタン供給装置
2)ハース
4基のロードセルに載置し、ハースに投入された原料の重量を測定。
3)鋳型
水冷銅鋳型
4)秤量器
ロードセル(4基)
3.電子ビーム照射方法
ハース内に保持された溶湯および鋳型プール内に保持されたそれぞれの溶湯に対して電子ビームを照射して、所定温度に溶湯を保持した。
4.溶解方法
図1に示したように、金属原料供給装置と添加剤原料供給装置を使用して、金属原料と添加剤原料をそれぞれ別個のフィーダーよりハース3に供給した。
金属原料フィーダーからスポンジチタンのみを連続的に供給して、ハース内に溶湯を充満させた。その際に、ハースの重量増加をハースの重量を支持するロードセルの出力より計測した。次いで、金属原料フィーダーからのスポンジチタンの供給を一時停止して、溶製されるインゴット中の目標酸素量に対応した酸化チタン量を合金原料供給フィーダーよりハース内に保持されている溶湯に投入して、目標組成を有する溶湯をハース内に形成した。次いで、金属原料フィーダーを稼動させて再びスポンジチタンを所定時間投入後、その投入量に見合った酸化チタン量を合金原料フィーダーより再びハース内に供給した。前記した操作を繰り返すことにより、所定の酸素含有量のチタンインゴットを溶製した。前記インゴット中の酸素含有率を測定し、その結果を表1に示した。
実施例1において、図1に代えて、図2の装置構成を用い、酸化チタンペレットに代えて、粉末酸化チタンを用いた以外は、同じ条件下でチタンインゴットを溶製した。溶製されたチタンインゴットの長手方向の酸素濃度を測定し、表1に示した。
実施例1において、図1のハースおよび秤量器を、図4に示した装置装成を用いた以外は、同じ条件下で、同じ条件したでチタンインゴットを溶製した。溶製されたチタンインゴットの長手方向の酸素濃度を測定し表1に示した。表1に示すように、溶製されたインゴット中の長手方向の酸素濃度のバラツキは、±10%以内に収められていた。
実施例1において、図1に代えて、図3に示すように金属原料ホッパーと合金原料ホッパーに、それぞれ、スポンジチタンと酸化チタンペレットを充填した後、それぞれのホッパーよりハースに対して金属原料および合金原料を振動フィーダーを経由させて定容供給し、チタンインゴットを溶製した。溶製されたチタンインゴットの長手方向の酸素濃度を測定し、表1に示した。表1に示すように、溶製されたインゴット中の長手方向の酸素濃度のバラツキは、±20%以内であった。
比較例1において、酸化チタンペレットに代えて粉末酸化チタンを充填した以外は同じ条件下で、チタンインゴットを溶製した。溶製されたチタンインゴットの長手方向の酸素濃度を測定し、表1に示した。表1に示すように、溶製されたインゴット中の長手方向の酸素濃度のバラツキは、±20%以内であった。
比較例2において、図3に示すように金属原料ホッパー1と添加剤原料ホッパー2にスポンジチタンと粉末酸化チタンを充填した後、両者の原料を合流させてからハースに原料を投入して、チタンインゴットを溶製した。
溶製されたチタンインゴットの長手方向の酸素濃度を測定し、表1に示した。表1に示すように、溶製されたインゴット中の長手方向の酸素濃度のバラツキは、
±20%以内に収められていた。
11…合金原料フィーダー
12…中間ホッパー
13…切り出し装置
14…金属原料ホッパー
15…合金原料ホッパー
16…振動フィーダー
20…ハース
21…秤量器
22…秤量器
23…鋳型
24…引き抜き治具
25…圧力センサー
30…金属原料
31…合金原料
32…溶湯
33…溶融プール
34…インゴット
35…スカル
40、41…電子ビーム
50…演算器
Claims (6)
- 原料供給装置と、前記原料を溶解してなる溶湯を保持するハースと、前記ハース下流に設けられ前記溶湯を装入する鋳型と、前記鋳型の下方からインゴットを引き抜く引き抜き治具とを備えた金属溶製用溶解炉において、
前記ハースは、秤量器に載置され、
前記原料供給装置は、金属原料フィーダーおよび合金原料フィーダーを含む複数のフィーダーより構成されており、
前記ハースに対して供給された金属原料の重量を前記秤量器にて測定し、前記測定値に基づいて前記合金原料をハースに供給されるように構成されたことを特徴とする金属溶製用溶解炉。 - 前記合金原料フィーダーの下流に秤量器付の中間ホッパーが介装されており、
前記ハースに対して供給された金属原料の重量を前記ハースを載置した秤量器にて測定し、前記測定値に対応した重量に係る信号を前記中間ホッパーに送り、前記基づいて前記合金原料をハースに供給されるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の金属溶製用溶解炉。 - 金属原料フィーダーおよび合金原料フィーダーから金属原料および合金原料を、秤量器に載置されたハースに供給し、
前記原料を溶解して溶湯とし、
前記溶湯を前記ハース下流に設けられた鋳型に装入し、
前記鋳型の下方からインゴットとして引き抜く合金インゴットの溶製方法において、
前記金属原料フィーダーを稼動させて所定量の金属原料をハースに供給し、前記ハースに対して供給された金属原料の重量を前記秤量器にて測定し、前記測定値に基づいて、前記合金原料フィーダーを間歇的に稼動させて、ハースに投入された前記金属原料の重量に見合った合金原料を供給することを特徴とする合金インゴットの溶製方法。 - 前記合金原料を秤量器付の中間ホッパーを経由してハースに供給することを特徴とする請求項3に記載の合金インゴットの溶製方法。
- 前記金属原料が、スポンジチタン、チタンチップ、またはチタン切粉であることを特徴とする請求項3または4に記載の合金インゴットの溶製方法。
- 前記合金原料が、粉末酸化チタン、粉末酸化鉄または鉄粉であることを特徴とする請求項3または4に記載の合金インゴットの溶製方法。
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