JP5878398B2 - Titanium melting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、チタンまたはチタン合金の鋳塊を連続的に製造する装置に設けられ、原料である固体のチタンまたはチタン合金を溶解させて溶湯とし当該溶湯を流下させて鋳型に注入するチタン溶解装置に関する。 The present invention is provided in an apparatus for continuously producing an ingot of titanium or a titanium alloy, and dissolves solid titanium or a titanium alloy as a raw material to form a molten metal, and then flows down the molten metal and injects it into a mold. About.
チタンの鋳塊を連続的に製造する装置として、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載の装置は、プラズマ電子銃、ハース、および鋳型を囲む位置にソレノイドコイルが設けられ、当該ソレノイドコイルにより磁場を発生させる構成とされている。プラズマ電子ビーム流に対して平行な磁界を生成することで、プラズマ電子ビームを集束し、ビーム密度を調節し、溶湯の溶融状態を制御することができる、と特許文献1において称されている。また、水冷銅ハース上では溶湯の磁気攪拌が行われるので、投入原料の完全な融解と精錬が完全な混合によって行うことができる、とも特許文献1において称されている。 As an apparatus for continuously producing an ingot of titanium, there is an apparatus described in Patent Document 1, for example. The apparatus described in Patent Document 1 is configured such that a solenoid coil is provided at a position surrounding a plasma electron gun, a hearth, and a mold, and a magnetic field is generated by the solenoid coil. Patent Document 1 states that by generating a magnetic field parallel to the plasma electron beam flow, the plasma electron beam can be focused, the beam density can be adjusted, and the molten state of the molten metal can be controlled. In addition, since magnetic stirring of the molten metal is performed on the water-cooled copper hearth, it is also described in Patent Document 1 that complete melting and refining of the raw material can be performed by complete mixing.
本発明者らは、チタン(純チタン)やチタン合金の鋳塊を連続的に製造する装置の開発に取り組んでいる。ここで、原料である固体のチタンの溶解は、ロッド材やブロック材に原料塊を事前に成型して直接溶解する方法と、原料塊(スポンジチタン、残材、スクラップなど)をハース(保持容器)内に投入してハースで溶解する方法とがある。ロッド材などを直接溶解する方法は、原料の成型にコストが発生し、また溶解速度も遅いため、ハース内に原料を投入してハースで溶解する方法のほうが有効である。特許文献1に記載の装置においても、ハース内に原料を投入してハースで溶解する方法を採っている。 The present inventors are working on development of an apparatus for continuously producing an ingot of titanium (pure titanium) or a titanium alloy. Here, melting of solid titanium, which is a raw material, is performed by directly forming a raw material lump into a rod material or a block material and directly melting the raw material lump (sponge titanium, remaining material, scrap, etc.) ) And then melted with hearth. The method of directly melting the rod material or the like is costly for the molding of the raw material, and the dissolution rate is slow. Therefore, the method of introducing the raw material into the hearth and dissolving it in the hearth is more effective. The apparatus described in Patent Document 1 also employs a method in which a raw material is charged into a hearth and melted in the hearth.
ここで、チタンの溶解速度は遅いため、ハースで原料を溶解させる場合、原料の溶け残りが後段の鋳型に流入する危険性がある。また、溶けきらない原料がハースの底に沈降したりハース内壁に付着したりするなどの操業トラブルが発生する可能性もある。 Here, since the dissolution rate of titanium is slow, when the raw material is melted with hearth, there is a risk that the undissolved raw material flows into the subsequent mold. In addition, there is a possibility that an operation trouble such as a raw material that cannot be melted sinks to the bottom of the hearth or adheres to the inner wall of the hearth.
このような懸念事項は、特許文献1に記載の装置にも当てはまる。特許文献1に記載の装置では、プラズマ電子銃、ハース、および鋳型、という機器全てを囲む位置にソレノイドコイルを設けている。このソレノイドコイルにより、プラズマ電子ビームのビーム密度を調節している。また、上記ソレノイドコイルにより水冷銅ハース上の溶湯の磁気攪拌が行われる、とのことでもある。すなわち、特許文献1に記載のソレノイドコイルは、プラズマ電子ビームの調節を主眼としており、ハースでの溶湯の攪拌が不十分となることが危惧される。結果として、原料の溶け残りが鋳型に流入してしまったり、溶けきらない原料がハースの底に沈降したりハース内壁に付着したりするなどの操業トラブルが発生してしまう可能性がある。 Such a concern also applies to the apparatus described in Patent Document 1. In the apparatus described in Patent Document 1, a solenoid coil is provided at a position that surrounds all the devices such as a plasma electron gun, a hearth, and a mold. The solenoid coil adjusts the beam density of the plasma electron beam. In addition, the magnetic stirring of the molten metal on the water-cooled copper hearth is performed by the solenoid coil. That is, the solenoid coil described in Patent Document 1 focuses on the adjustment of the plasma electron beam, and there is a concern that the molten metal may not be sufficiently stirred in the hearth. As a result, there is a possibility that an operation trouble such as the unmelted raw material flows into the mold, or the unmelted raw material settles on the bottom of the hearth or adheres to the inner wall of the hearth.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ハースでの溶湯の攪拌を従来よりも十分に行うことができる構造を備えたチタン溶解装置を提供することである。 This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the titanium melting | dissolving apparatus provided with the structure which can fully stir the molten metal in a hearth than before.
本発明は、チタンまたはチタン合金の鋳塊を連続的に製造する装置に設けられ、原料である固体のチタンまたはチタン合金をプラズマ加熱により溶解させて溶湯とし当該溶湯を流下させて鋳型に注入するチタン溶解装置である。このチタン溶解装置は、原料である固体のチタンまたはチタン合金が投入され、当該原料をプラズマ加熱により溶解させて溶湯とする原料溶解用ハースと、前記原料溶解用ハースの底面に近接配置され、当該原料溶解用ハース内の前記溶湯に旋回流を生じさせて当該溶湯を攪拌する電磁攪拌装置と、を備えることを特徴とする。 The present invention is provided in an apparatus for continuously producing an ingot of titanium or titanium alloy, and melts solid titanium or titanium alloy as a raw material by plasma heating to form a molten metal, which is then poured into a mold. It is a titanium dissolution apparatus. This titanium melting apparatus is charged with raw material solid titanium or titanium alloy, and is disposed close to the raw material melting hearth that melts the raw material by plasma heating to form a molten metal and the bottom surface of the raw material melting hearth, An electromagnetic stirrer for generating a swirling flow in the molten metal in the raw material melting hearth and stirring the molten metal.
本発明のチタン溶解装置によれば、ハースでの溶湯の攪拌を従来よりも十分に行うことができる。その結果、原料の溶け残りが鋳型に流入してしまったり、溶けきらない原料がハースの底に沈降したりハース内壁に付着したりするなどの操業トラブルをより防止することができる。 According to the titanium melting apparatus of the present invention, stirring of the molten metal in the hearth can be performed more sufficiently than before. As a result, it is possible to further prevent operational troubles such as the undissolved raw material flowing into the mold, or the undissolved raw material sinking to the bottom of the hearth or adhering to the inner wall of the hearth.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(チタン溶解装置の構成)
図1(a)は、本発明の一実施形態に係るチタン溶解装置1を具備してなる鋳造装置の主要部の平面図である。また、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図であり、図1(b)は、図1(a)のB−B断面図である。
(Configuration of titanium dissolution apparatus)
Fig.1 (a) is a top view of the principal part of the casting apparatus which comprises the titanium melting apparatus 1 which concerns on one Embodiment of this invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1A, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
本発明のチタン溶解装置は、チタンまたはチタン合金の鋳塊を連続的に製造する鋳造装置に設けられ、原料である固体のチタンまたはチタン合金をプラズマ加熱により溶解させて溶湯とし当該溶湯を流下させて鋳型に注入するまでの役割を担う装置である。 The titanium melting apparatus of the present invention is provided in a casting apparatus for continuously producing an ingot of titanium or a titanium alloy, and melts the solid titanium or titanium alloy as a raw material by plasma heating to make the molten metal flow down. It is a device that plays a role until it is injected into the mold.
図1に示したように、本実施形態のチタン溶解装置1は、原料溶解用ハース2、中間ハース3などを備えている。プラズマトーチ5からのプラズマガスにより原料51が溶解した溶湯53は、原料溶解用ハース2から中間ハース3へ流下し、中間ハース3から鋳型4に流れ込む。本実施形態では、例示として多孔質のスポンジチタン(純チタン)を原料としている。
As shown in FIG. 1, the titanium melting apparatus 1 of the present embodiment includes a raw material melting
なお、ハース(2、3)、鋳型4などは、チャンバ―(不図示)と呼ばれる容器の中に入れられている。ハース(2、3)、鋳型4のまわり(チャンバ―内)は、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガス雰囲気とされる(不活性ガスが充填される)。
The hearth (2, 3), the
(原料溶解用ハース)
原料溶解用ハース2は、原料51(スポンジチタン)をプラズマ加熱により溶解させて溶湯53とする役割を担う有底の保持容器である。原料溶解用ハース2は上方に開口しており、平面視においてその内周壁および外周壁は、いずれも正方形状とされている。図1(a)に示したように、原料溶解用ハース2の内周壁の一辺の長さをL1、これに垂直な一辺の長さをL2とすると、L1=L2とされている。なお、原料溶解用ハース2の内周壁のうち4つのコーナー部(角部)は、円弧状に面取りされている。このように、本発明において正方形状とは、正方形(内角がすべて直角で、辺の長さがすべて等しい四角形)だけでなく、コーナー部(角部)が面取りされた正方形も含む。
(Heart for melting raw materials)
The raw material melting
原料溶解用ハース2の内周壁および/または外周壁は、長方形状であってもよい。原料溶解用ハース2の内周壁を長方形状とする場合、その長辺の長さと短辺の長さとの比は、1.5以下とすることが好ましい。すなわち、図1(a)において、L1/L2、またはL2/L1の値は、1以上1.5以下であることが好ましい。なお、正方形は、長方形の一種であるとする。
The inner peripheral wall and / or outer peripheral wall of the raw material melting
さらには、原料溶解用ハース2の内周壁および/または外周壁は、楕円または円であってもよい。原料溶解用ハース2の内周壁を楕円とする場合、その長軸の長さと短軸の長さとの比は、1.5以下とすることが好ましい。すなわち、「長軸の長さ」/「短軸の長さ」の値は、1以上1.5以下であることが好ましい。なお、円は、楕円の一種であるとする。
Further, the inner peripheral wall and / or the outer peripheral wall of the raw material melting
さらには、原料溶解用ハース2の内周壁および/または外周壁は、四角形以外の多角形であってもよい。多角形として、例えば八角形を挙げることができる。原料溶解用ハース2の内周壁を例えば八角形とする場合、正八角形に近い(縦横比が小さい)形のものが好ましい。
Further, the inner peripheral wall and / or the outer peripheral wall of the raw material melting
なお、原料溶解用ハース2は銅製であって水で冷却されるようになっている(中間ハース、鋳型についても同様)。
The raw material melting
原料溶解用ハース2の一側壁の上には原料投入経路9が設けられている。この原料投入経路9から原料溶解用ハース2内へ原料51が投入される。また、原料投入経路9が設けられたこの一側壁に垂直な側壁部には溶湯出口流路11が設けられている。この溶湯出口流路11を経由して原料溶解用ハース2から中間ハース3内へ原料51が溶解してなる溶湯53が流れ込む。溶湯出口流路11は上方に開口している。
A raw
原料溶解用ハース2の上方にはプラズマトーチ5(プラズマ加熱装置)が配置されている。このプラズマトーチ5は、その軸方向へスライド可能(上下動可能)、且つ360°どの方向にも揺動可能なように、軸受け(不図示)を介してチャンバ―の天井壁に取り付けられている(チャンバ―を貫く形態でチャンバ―に取り付けられている)。また、プラズマトーチ5は、電動駆動または油圧駆動され、その制御装置(不図示)からの信号で、あらかじめ設定された移動パターンで動かされる(手動に切り替えて手動で動かすこともできる)。なお、後述する中間ハース3の上方に配置されたプラズマトーチ5、鋳型4の上方に配置されたプラズマトーチ7、および図2、3に示したプラズマトーチ(5、7)に関しても同様であり、その軸方向へスライド可能(上下動可能)、且つ360°どの方向にも揺動可能な態様で、チャンバ―を貫く形態でチャンバ―の天井壁に取り付けられ、電動駆動または油圧駆動される(手動に切り替えて手動で動かすこともできる)。
A plasma torch 5 (plasma heating apparatus) is disposed above the raw
ここで、図1(a)中の太線の実線矢印は、プラズマトーチ5のプラズマ噴射部5a(または、プラズマ噴射部5aから噴射されるプラズマガスの中心)を移動(揺動および/またはスライド移動(上下動))させる範囲(移動パターン)を例示している。原料溶解用ハース2の上方に配置されたプラズマトーチ5がこのように移動可能であるので、プラズマトーチ5からのプラズマガスにより、原料溶解用ハース2の中央部の溶湯53の湯面だけでなく、原料投入部2aの原料51(および溶湯53の湯面)であったり、溶湯出口流路11の溶湯53の湯面であったりを状況に応じて重点的にプラズマ加熱することができる。
Here, a thick solid arrow in FIG. 1A moves (oscillates and / or slides) in the
なお、中間ハース3の上方であって中間ハース3の中央よりも図1(a)中、左側に配置されたプラズマトーチ5を、例えば中間ハース3の中央よりも右側に配置すれば、当該プラズマトーチ5により、溶湯出口流路11の溶湯53の湯面をプラズマ加熱することができる。すなわち、原料投入部2aおよび溶湯出口流路11の湯面を同時にプラズマ加熱することも可能である。
If the
(電磁攪拌装置)
原料溶解用ハース2の下には電磁攪拌装置6が配置されている。より詳細には、原料溶解用ハース2の底面に対して所定の間隔をあけて、原料溶解用ハース2の下に電磁攪拌装置6が原料溶解用ハース2に近接配置されている。電磁攪拌装置6は、原料溶解用ハース2内の溶湯53に水平方向の旋回流を生じさせて溶湯53を攪拌するための装置である。電磁攪拌装置6は、交流電流を通電するEMS(Electro-Magnetic Stirrer)であってもよいし、機械回転式のものであってもよい。なお、チタンの溶解速度は遅いため、電磁攪拌装置6を設置しない場合、すなわち、チタン原料の溶解のみによる原料溶解用ハース2内の流速は最大でも1cm/秒程度である。
(Electromagnetic stirring device)
An
図1(a)に溶湯53の攪拌方向Rを示したように、電磁攪拌装置6による溶湯53の攪拌方向は、原料投入部2aから溶湯出口流路11への2つの攪拌方向のうち、距離が長い方の攪拌方向(図1(a)において時計回りの方向)とされていることが好ましい。
As shown in FIG. 1 (a), the stirring direction R of the
(中間ハース)
中間ハース3は、溶湯53温度の均一化・介在物の沈降分離・溶解量変動に起因する鋳型4への溶湯流入量変化の低減などの役割を担う有底の保持容器である。中間ハース3は上方に開口しており、平面視においてその内周壁および外周壁は、いずれも長方形状とされている。ここで、本実施形態では、中間ハース3の周囲四辺のうちの長辺の一端部に原料溶解用ハース2が配置され、この長辺の他端部に鋳型4が配置されている。すなわち、原料溶解用ハース2と中間ハース3とはL字状配置され、鋳型4を含めると全体でコ字状配置されている。
(Intermediate Hearth)
The
ここで、中間ハース3の長い側の側壁の端部には、鋳型4への溶湯注入流路12が設けられている。原料溶解用ハース2から中間ハース3内へ流れ込んだ溶湯53は、中間ハース3内を流下した後、溶湯注入流路12を経由して鋳型4に流れ込む。溶湯注入流路12は上方に開口している。中間ハース3の上方に配置されたプラズマトーチ5により、中間ハース3内を流下する溶湯53の湯面はプラズマ加熱される。これにより、溶湯53の凝固は防止される。なお、中間ハース3の上方に配置されたプラズマトーチ5のプラズマ噴射部(または、プラズマ噴射部から噴射されるプラズマガスの中心)を移動させる範囲を、図1(a)中に太線の実線矢印で例示している。
Here, at the end of the long side wall of the
(鋳型)
鋳型4は、流れ込んだ(注入された)溶湯53を凝固させて鋳塊55とするための無底の鋳型である。鋳型4は、断面長方形状とされているので、スラブ形状(直方体)の鋳塊55が得られる。鋳型4の下には引抜装置13が配置されており、溶湯53が凝固した鋳塊55が引抜装置13で下方に引き抜かれながら鋳造される。なお、図1(c)における符号54は凝固部を示している。鋳型4の上方にはプラズマトーチ7が配置されている。プラズマトーチ7により鋳型4に流れ込んだ溶湯53の湯面はプラズマ加熱される。
(template)
The
ここで、プラズマトーチ7のプラズマ噴射部(または、プラズマ噴射部から噴射されるプラズマガスの中心)を移動させる範囲を、図1(a)中に太線の実線矢印で例示している。プラズマトーチ7がこのような範囲で移動可能であるので、プラズマトーチ7からのプラズマガスにより、鋳型4の溶湯53の湯面、および溶湯注入流路12の溶湯53の湯面をいずれも加熱できるようになっている。
Here, the range in which the plasma injection part (or the center of the plasma gas injected from the plasma injection part) of the
なお、中間ハース3の上方に配置されたプラズマトーチ5の移動範囲を、溶湯注入流路12まで広げることで、当該プラズマトーチ5からのプラズマガスにより湯注入流路12の溶湯53の湯面を加熱することも可能である。
In addition, by extending the moving range of the
(作用・効果)
本発明では、原料溶解用ハース2の底面に電磁攪拌装置6を近接配置し、この電磁攪拌装置6により、原料溶解用ハース2内の溶湯53に旋回流を生じさせて溶湯53を攪拌している。この構成によると、電磁攪拌装置6の電磁攪拌エネルギーのほとんどを、原料溶解用ハース2内の溶湯53の攪拌に用いることができ、原料溶解用ハース2での溶湯53の攪拌を十分に行うことができる(溶解効率が向上する)。すなわち、原料51と溶湯53との接触速度を上げて、溶湯53から原料51への接触熱伝達率を増加させることができる。その結果、原料51の溶け残りが鋳型4に流入してしまったり、溶けきらない原料51がハースの底に沈降したりハース内壁に付着したりするなどの操業トラブルをより防止することができる。ハースからハースへ、ハースから鋳型へ、溶湯53を連続的に流しながら鋳造する場合には、最も上流に位置する原料溶解用ハース2の底面に電磁攪拌装置6を近接配置して、原料溶解用ハース2内の溶湯53に旋回流を生じさせて溶湯53を攪拌することが特に重要となる。また、原料51の溶解効率が向上するため、原料溶解用ハース2の小型化が可能となり、電力効率が向上する、というメリットもある。
(Action / Effect)
In the present invention, the
また、本実施形態では、原料溶解用ハース2の内周壁を正方形状としている(L1=L2)。原料溶解用ハース2の内周壁を長方形状(または楕円)とし、且つ、内周壁の長辺(または長軸)の長さと短辺(または短軸)の長さとの比を、1以上1.5以下とすることで、原料溶解用ハース2内の旋回流の乱れを防止することができ、旋回流速を高く維持することができる。結果として、原料51と溶湯53との接触速度がより上がる。図4は、比較例に係る原料溶解用ハース62を示す図である。図4に示したように、縦横比が大きい原料溶解用ハース62とすると、ハース内の溶湯53に流れの弱い領域Sが生じる(旋回流が乱れる)。そして、この流れの弱い領域Sへ原料51が飛ばされ、その結果、原料51の溶解効率が低下してしまう。
In the present embodiment, the inner peripheral wall of the raw
さらには、電磁攪拌装置6による溶湯53の攪拌方向を、原料投入部2aから溶湯出口流路11への2つの攪拌方向のうち、距離が長い方の攪拌方向Rとすることで、原料投入部2aと溶湯出口流路11との間に短絡流が発生することを防止でき、原料51の溶け残りが原料溶解用ハース2から出ていくことを有効に防止することができる。
Further, the stirring direction of the
また、中間ハース3を配置し、中間ハース3内に溶湯53を流すことで、中間ハース3内でも溶湯53を攪拌することができる。なお、中間ハース3の下に電磁攪拌装置6を配置してもよい。この場合、介在物の沈降分離効率などを考慮して、電磁攪拌の強さを決めることになる。
Moreover, the
また、溶湯出口流路11や溶湯注入流路12は溶湯53が凝固しやすい部分である。溶湯出口流路112の溶湯53の湯面、溶湯注入流路12の溶湯53の湯面をプラズマ加熱できるようにしておくことで、これら流路部分での溶湯53の凝固を有効に防止することができる。
Further, the molten
(変形例1)
図2は、図1に示したチタン溶解装置1の変形例を示す図である。なお、この実施形態では、例示としてロッド状のチタン合金を原料52としている。なお、図1に示した構成部材と同様の構成部材については同じ符号を付している。
(Modification 1)
FIG. 2 is a view showing a modification of the titanium dissolving apparatus 1 shown in FIG. In this embodiment, a rod-shaped titanium alloy is used as the
チタン合金を原料とする場合、チタン(純チタン)を原料とする場合よりも、ハース内での溶湯53の滞留時間を長くする必要がある。チタン合金の鋳塊(製品)は、チタン(純チタン)の鋳塊(製品)よりも、介在物の含有率が低いものが求められる。そのため、チタン合金を原料とする場合、沈降分離により溶湯53から介在物をより確実に除去する必要がある。
When a titanium alloy is used as a raw material, the residence time of the
本実施形態のチタン溶解装置102では、正方形状の2個の中間ハース(81、82)を用いることで、ハースの容量を大きくし、溶湯53の滞留時間を長くしている。中間ハース81と中間ハース82との間には流路14が設けられている。複数の中間ハース(81、82)とせず、1つのおおきな中間ハースとしても溶湯53の滞留時間を長くすることはできるが、複数の中間ハース(81、82)を用いることで、1つのおおきな中間ハースとする場合よりも、原料溶解用ハース2から鋳型4への短絡流(直送流)の発生を防止することができる。これにより、原料52の溶け残りが鋳型10に流れ込むことを防止できる。
In the
チタン合金は、その原料52の成分が不均一なため、ハース内での溶湯53の十分な攪拌が必要であり、この観点からも、原料溶解用ハース2の底面に電磁攪拌装置6を近接配置して、原料溶解用ハース2内の溶湯53に旋回流を生じさせて溶湯53を攪拌することが好ましい。
Since the
また、図2中の太線の実線矢印は、図1(a)と同様に、プラズマトーチ5(または7)のプラズマ噴射部(または、プラズマ噴射部から噴射されるプラズマガスの中心)を移動(揺動および/またはスライド移動(上下動))させる範囲を例示している。本実施形態においても、各流路(11、12、14)の溶湯53の湯面をプラズマ加熱できるようになっている(図3に示したチタン溶解装置103についても同様)。
In addition, the thick solid arrow in FIG. 2 moves in the plasma injection part (or the center of the plasma gas injected from the plasma injection part) of the plasma torch 5 (or 7) (as in FIG. 1A) ( An example of a range of rocking and / or sliding movement (up and down movement) is illustrated. Also in this embodiment, the molten metal surface of the
なお、チタン合金の鋳塊は、円柱形上の製品が主であるため、鋳型10は、断面円形の無底の鋳型とされている。
Since the titanium alloy ingot is mainly a cylindrical product, the
(変形例2)
図3は、図1に示したチタン溶解装置1の変形例を示す図である。なお、図1に示した構成部材と同様の構成部材については同じ符号を付している。
(Modification 2)
FIG. 3 is a view showing a modification of the titanium dissolving apparatus 1 shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structural member similar to the structural member shown in FIG.
図1に示したチタン溶解装置1と本実施形態のチタン溶解装置103との相違点は、中間ハースの形状、およびハース・鋳型の配置である。
The difference between the titanium melting apparatus 1 shown in FIG. 1 and the
本実施形態では、中間ハース8の内周壁および外周壁を、原料溶解用ハース2と同じように正方形状としている。なお、中間ハース8内の容量と、図1に示した中間ハース3内の容量とはほぼ同じである。
In the present embodiment, the inner peripheral wall and the outer peripheral wall of the
ハース・鋳型の配置に関しては、原料投入経路9・原料溶解用ハース2、中間ハース8、鋳型4をこの順で一列に並べて配置している。また、鋳型4の長い側の側壁の中央部から鋳型4内へ溶湯53を注入するようにしている。なお、図1に示したチタン溶解装置1では、鋳型4の短い側の側壁の中央部から鋳型4内へ溶湯53を注入するようにしている。
Regarding the arrangement of the hearth and the mold, the raw
ここで、原料投入経路9、溶湯出口流路11、および溶湯注入流路12は、隣り合うもの同士が一直線上の配置とならないように、相互にずらされている。これにより、原料溶解用ハース2(さらには原料投入部2a)から鋳型4への短絡流(直送流)の発生を防止している。
Here, the raw
なお、図1および2に示したチタン溶解装置(1、102)では、いずれも、ハースはL字状配置され、鋳型を含めると全体でコ字状配置されている。すなわち、図1および2に示したチタン溶解装置(1、102)では、ハース・鋳型をこのような配置にすることで、原料溶解用ハース2から鋳型4への短絡流(直送流)の発生を防止できている。
In each of the titanium melting apparatuses (1, 102) shown in FIGS. 1 and 2, the hearth is arranged in an L shape, and when the mold is included, the hearth is arranged in a U shape as a whole. That is, in the titanium melting apparatus (1, 102) shown in FIGS. 1 and 2, by arranging the hearth and the mold in this manner, a short circuit flow (direct flow) from the raw
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
1:チタン溶解装置
2:原料溶解用ハース
3:中間ハース
4:鋳型
6:電磁攪拌装置
11:溶湯出口流路
12:溶湯注入流路
51:原料(スポンジチタン)
52:原料(ロッド状)
53:溶湯
1: Titanium melting device 2: Raw material melting hearth 3: Intermediate hearth 4: Mold 6: Electromagnetic stirrer 11: Melt outlet channel 12: Molten injection channel 51: Raw material (sponge titanium)
52: Raw material (rod shape)
53: Molten metal
Claims (5)
原料である固体のチタンまたはチタン合金が投入され、当該原料をプラズマ加熱により溶解させて前記溶湯とする原料溶解用ハースと、
前記原料溶解用ハースの底面に近接配置され、当該原料溶解用ハース内の前記溶湯に旋回流を生じさせて当該溶湯を攪拌する電磁攪拌装置と、
を備え、
前記原料溶解用ハースは、原料投入部および溶湯出口流路を有し、
前記原料投入部から前記溶湯出口流路への距離が、前記原料投入部から前記溶湯出口流路への2つの攪拌方向で互いに異なり、
前記電磁攪拌装置による前記溶湯の攪拌方向が、前記2つの攪拌方向のうち前記距離が長い方の攪拌方向とされていることを特徴とする、チタン溶解装置。 A titanium melting apparatus that is provided in an apparatus for continuously producing an ingot of titanium or titanium alloy, melts solid titanium or titanium alloy as a raw material by plasma heating to form a molten metal, and flows the molten metal into a mold. There,
Solid titanium or a titanium alloy as a raw material is turned, a hearth for raw material dissolved to the molten metal the material is dissolved by plasma heating,
An electromagnetic stirrer that is disposed in proximity to the bottom surface of the raw material melting hearth and that causes the swirl flow to stir the molten metal in the raw material melting hearth,
Equipped with a,
The raw material melting hearth has a raw material charging part and a molten metal outlet channel,
The distance from the raw material charging part to the molten metal outlet channel differs from each other in two stirring directions from the raw material charging part to the molten metal outlet channel,
The stirring direction of the molten metal by the electromagnetic stirring device, characterized in Rukoto the distance of the two stirring direction is an agitating direction of the longer, titanium dissolution apparatus.
前記原料溶解用ハースの内周壁は長方形状または楕円とされており、
前記内周壁の長辺または長軸の長さと短辺または短軸の長さとの比が1以上1.5以下であることを特徴とする、チタン溶解装置。 The titanium dissolving apparatus according to claim 1, wherein
The inner peripheral wall of the raw material melting hearth is rectangular or oval,
The ratio of the length of the long side or long axis of the inner peripheral wall to the length of the short side or short axis is 1 or more and 1.5 or less.
前記原料溶解用ハース内の前記溶湯の湯面だけでなく前記溶湯出口流路内の前記溶湯の湯面もプラズマ加熱できるようにされていることを特徴とする、チタン溶解装置。 The titanium dissolving apparatus according to claim 1 or 2 ,
A titanium melting apparatus characterized in that not only the molten metal surface in the raw material melting hearth but also the molten metal surface in the molten metal outlet channel can be plasma-heated.
前記原料溶解用ハースから前記溶湯が流れ込み、流れ込んだ前記溶湯が流下した後前記鋳型に流れ込む、中間ハースが設けられていることを特徴とする、チタン溶解装置。 In the titanium melt | dissolution apparatus in any one of Claims 1-3 ,
An titanium hearth melting apparatus is provided, wherein an intermediate hearth is provided in which the molten metal flows from the raw material melting hearth and flows into the mold after flowing down.
前記中間ハースは、前記鋳型への溶湯注入流路を有し、
前記中間ハース内の前記溶湯の湯面および前記溶湯注入流路内の前記溶湯の湯面がいずれもプラズマ加熱できるようにされていることを特徴とする、チタン溶解装置。 The titanium dissolving apparatus according to claim 4 , wherein
The intermediate hearth has a melt injection channel to the mold,
The titanium melting apparatus, wherein both the molten metal surface in the intermediate hearth and the molten metal surface in the molten metal pouring channel can be heated by plasma.
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