JP5788691B2 - 金属溶製用溶解炉およびこれを用いた金属の溶製方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明に用いる鋳型30の直径(または相当径)Dに対する全長Lの比L/Dが1未満の場合には、鋳型30内で形成される鋳型プール21の下端が鋳型30の下端よりも下方に位置することとなり、インゴット22の中心部が未凝固のまま鋳型30から引き抜かれることになり、インゴット22の熱変形やブレークアウトをもたらす場合があり好ましくない。一方、L/Dが3超の場合には、鋳型30内に挿入される引き抜き治具13が、鋳型30の内面と競って鋳型30内の所定の位置まで上昇させることができないという不具合が生じる場合がある。
前記した範囲の溶製速度を選択することにより、鋳肌のみならず直線性に優れたインゴットを、高い生産性でもって溶製することができるという効果を奏するものである。
[実施例1]
1.溶解原料
スポンジチタン(粒度範囲:1〜20mm)
2.試験装置および条件
鋳型(材質:水冷銅、内径:1000mm、長さ比:0.1、0.5、1、2、3、5)
電子ビームのエネルギー密度:0.05〜0.10KW/cm2
鋳造速度:0.01〜5.0Kg/hr・cm2
3.試験方法
図1に示すような試験用の溶解炉を用いて、鋳型の内径1000mmで一定にし、鋳型の長さを前記した比に変更し、それぞれの鋳型を用いて溶製されたインゴットを溶製した。
前記した方法で溶製されたインゴットの変形状況を目視で観察し、その結果を図6に示した。図6に示すように、L/Dを1以上とすることにより、インゴットの溶製速度を5倍程度に高めても、溶製されるインゴットに熱変形が見られなかった。また、ブレークアウトのような現象も見られなかった。しかしながら、L/Dが5の場合には、鋳型プールの温度が低下する傾向を示しため試験を途中で打ち切った。
図3に示すようなタンデム型の鋳型を用いて、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を3にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.06KW/cm2、溶製速度2.1Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を3にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.08KW/cm2、溶製速度1.7Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を3にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.10KW/cm2、溶製速度1.8Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を2にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.08KW/cm2、溶製速度1.5Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を2にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.06KW/cm2、溶製速度2.0Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を2にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.09KW/cm2、溶製速度2.5Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を1にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.05KW/cm2、溶製速度1.3Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を1にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.08KW/cm2、溶製速度1.9Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
実施例2において、鋳型の内径に対する全長の比(L/D)を1にした鋳型を使用して、エネルギー密度0.09KW/cm2、溶製速度2.3Kg/hr・cm2の条件下で、同時に2本のインゴットを溶製した。溶製されたインゴットの反りはなく、また鋳肌も良好であった。
図4に示す十字型の鋳型対と図5に示したレードル70を用いて、鋳型の相当直径に対する全長の比を2に設定した鋳型を用いて4本のインゴットを同時に溶製した。溶製されたインゴットの直線性は良好であった。また、鋳肌も従来の設備で製造されたインゴットと遜色のないものであった。
実施例2において、鋳型の相当直径に対する全長の比を0.5にした以外は同じ条件で、同時に2本のインゴットを溶製した。しかしながら、予定したインゴット長さの30%だけ引き抜いた時点で、インゴットの引き抜き治具を駆動するモーターの負荷が異常に上昇したため、その時点で電子ビーム溶解を中止した。
実施例2において、鋳型の相当直径に対する全長の比を3.5にした以外は同じ条件で、同時に2本のインゴットを溶製した。しかしながら、予定したインゴット長さの30%だけ引き抜いた時点で、インゴットの引き抜き治具を駆動するモーターの負荷が異常に上昇したため、その時点で電子ビーム溶解を中止した。
実施例2において、鋳型の相当直径に対する全長の比を2.0にし、溶製速度を3.5Kg/hr・cm2にした以外は同じ条件で、同時に2本のインゴットを溶製した。しかしながら、溶製されたインゴットの直線性が十分でなく、インゴットの引き抜き途中で鋳型と競って抜き出すことができなかった。
11、16…溶湯排出口、
12…電子銃、
13…インゴット引き抜き治具、
14、17〜19…外筒、
20、23…溶湯、
21…鋳型プール、
22…インゴット、
30〜32…鋳型、
40〜43…ベース、
50〜53…鋳型ベース、
60…ボルト、
70…レードル。
Claims (6)
- チタンインゴット製造用の、ハース、水冷銅鋳型およびインゴット引き抜き部を備えた金属溶製用溶解炉であって、
前記鋳型の引き抜き方向の長さが、引き抜き方向に垂直な鋳型断面積基準の相当径(断面積基準の相当径とは、円形の場合はその径を、非円形の場合は断面積に相当する円の面積と仮定して計算される直径を意味する)に対して1〜3倍の範囲に設定されており、
鋳型内プールに照射される加熱源のエネルギー密度が0.05〜0.10KW/cm2であり、
溶製されるインゴットの溶製速度が、0.1〜3.0Kg/hr・cm2の範囲で使用される鋳型を具備したことを特徴とする金属溶製用溶解炉。 - 前記鋳型が複数基配設されており、更に、前記鋳型に溶湯を分配するためのレードルが前記鋳型上方に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の金属溶製用溶解炉。
- 前記複数の鋳型より抜き出されるインゴットは、前記引き抜き部により同時に引き抜かれるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の金属溶製用溶解炉。
- 前記インゴットの断面形状は、矩形、円形、楕円形、樽型、多角形、または不定形であることを特徴とする請求項1に記載の金属溶製用溶解炉。
- 前記加熱源が、電子ビームまたはプラズマアークであることを特徴とする請求項1に記載の金属溶製用溶解炉。
- ハース、水冷銅鋳型およびインゴット引き抜き部を備えたチタンインゴット溶製用溶解炉を用いたインゴットの溶製方法であって、
引き抜き方向に垂直な鋳型断面積基準の相当径(断面積基準の相当径とは、円形の場合はその径を、非円形の場合は断面積に相当する円の面積と仮定して計算される径を意味する)に対して1〜3倍の範囲に設定された引き抜き方向の長さを有する鋳型を用い、
前記鋳型内に形成される溶湯プールに0.05〜0.10KW/cm2のエネルギー密度で加熱源を照射し、
前記インゴットを0.1〜3.0Kg/hr・cm2の速度で溶製することを特徴とするインゴットの溶製方法。
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