JP6780403B2 - Aggregates of titanium sponge grains, rod-shaped consumable electrodes for melting plasma arcs or melting vacuum arcs and massive briquettes for melting electron beams, and sorting methods and devices for titanium sponge grains. - Google Patents

Aggregates of titanium sponge grains, rod-shaped consumable electrodes for melting plasma arcs or melting vacuum arcs and massive briquettes for melting electron beams, and sorting methods and devices for titanium sponge grains. Download PDF

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Description

本発明は、スポンジチタン粒の集合体、特に耐棚吊り性に優れるスポンジチタン粒の集合体、これを素材とするプラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極および電子ビーム溶解用の塊状ブリケット、ならびにスポンジチタン粒の選別方法および選別装置に関する。 The present invention relates to an aggregate of titanium sponge particles, particularly an aggregate of titanium sponge particles having excellent shelf suspension resistance, a rod-shaped consumable electrode for plasma arc melting or vacuum arc melting, and an electron beam melting using the same. The present invention relates to a method and an apparatus for sorting bulk briquettes and titanium sponge grains.

金属チタンあるいはチタン合金は、航空機材料のみならず、近年では民生用熱交換器や建築物の構造材あるいは屋根材等に幅広く利用されている。 Metallic titanium or titanium alloys are widely used not only for aircraft materials but also for consumer heat exchangers, structural materials for buildings, roofing materials, and the like in recent years.

金属チタンあるいはチタン合金は以下に示す工程により製造される。まず、主としてチタン酸化物からなるイルメナイト鉱(主成分イルメナイトFeTiO3)を酸侵出または塩素化法によって鉄分を除去した人工ルチル(純度85〜93%TiO2)に精製し、炭素および塩素ガスを用いて四塩化チタンTiOに転換する。次に、この四塩化チタンTiOを何度も蒸留して高純度の四塩化チタンTiOを製造し、例えばマグネシムにより還元するクロール法やナトリウムにより還元するハンター法等により、約900〜1000℃の高温でスポンジ状(海綿状)の金属チタンTi(スポンジチタン)が製造される。現在、スポンジチタンの殆どが工業的にはクロール法により製造される。 Metallic titanium or titanium alloy is produced by the following steps. First, ilmenite ore (main component ilmenite FeTiO 3 ) mainly composed of titanium oxide is purified into artificial rutile (purity 85-93% TiO 2 ) from which iron has been removed by acid leaching or chlorination, and carbon and chlorine gas are obtained. It is converted to titanium tetrachloride TiO 4 using. Next, this titanium tetrachloride TiO 4 is distilled many times to produce high-purity titanium tetrachloride TiO 4 , and the temperature is about 900 to 1000 ° C., for example, by the Kroll method of reducing with magnesium or the Hunter method of reducing with sodium. Sponge-like (spong-like) metallic titanium Ti (sponge titanium) is produced at high temperatures. Currently, most titanium sponges are industrially manufactured by the Kroll process.

このスポンジチタンは、大塊であるため、プレス切断されて小塊とし、さらにジョークラッシャー等の剪断加工装置により所定の大きさまで粉砕整粒し、篩工程により粒径を例えば5〜19mm程度に整えてから製品(スポンジチタン粒の集合体)として出荷される。 Since this sponge titanium is a large lump, it is press-cut into small lumps, crushed and sized to a predetermined size by a shearing device such as a jaw crusher, and the particle size is adjusted to, for example, about 5 to 19 mm by a sieving process. After that, it is shipped as a product (aggregate of titanium sponge grains).

出荷されたスポンジチタン粒の集合体は、真空アーク溶解(VAR:Vacuum Arc Remelting)、プラズマアーク溶解(PAM:Plasma Arc Melting)あるいは電子ビーム溶解(EBM:Electron Beam Melting)による溶解工程により溶解されてチタンまたはチタン合金のインゴットとされ、さらにインゴットに鍛造を行い、用途に応じてさらに圧延や熱間押出加工を行い、鍛造品や板状の厚板や薄板など板材,棒線,型材等に加工してユーザーに製品として出荷する。 The shipped aggregate of titanium sponge particles is melted by a melting process by vacuum arc remelting (VAR: Vacuum Arc Remelting), plasma arc melting (PAM: Plasma Arc Melting) or electron beam melting (EBM: Electron Beam Melting). It is made of titanium or titanium alloy ingot, and the ingot is further forged, and then rolled or hot extruded according to the application, and processed into forged products, plate-shaped thick plates, thin plates, and other plate materials, rods, and mold materials. And ship it to the user as a product.

上述の溶解工程、例えば電子ビーム溶解による溶解工程では、溶解原料であるスポンジチタン粒の集合体を振動フィーダとフィーダ管を介して電子ビーム溶解炉へ直接供給する。フィーダ管を介してスポンジチタン粒の集合体を供給するため、スポンジチタン粒の集合体の粒度はできる限り均一で、個々のスポンジチタン粒の形状も凹凸が少なくかつ球状であることが望ましい。 In the above-mentioned melting step, for example, in the melting step by electron beam melting, an aggregate of titanium sponge particles, which is a melting raw material, is directly supplied to the electron beam melting furnace via a vibration feeder and a feeder tube. Since the aggregates of titanium sponge particles are supplied via the feeder tube, it is desirable that the particle size of the aggregates of titanium sponge particles is as uniform as possible, and the shape of each titanium sponge particle is also spherical with few irregularities.

また、真空アーク溶解、プラズマアーク溶解や一部の電子ビーム溶解による溶解工程では、スポンジチタン粒の集合体を冷間でプレス成形して得られた棒状消耗式電極またはブリケットを溶解してインゴットを製造する。棒状消耗式電極またはブリケットは、プレス成形などによりスポンジチタン粒の集合体を固めて製造するため、原料である集合体を構成する個々のスポンジチタン粒の寸法や形状は揃っていることが望ましい。 In the melting process by vacuum arc melting, plasma arc melting, or some electron beam melting, the rod-shaped consumable electrode or briquette obtained by cold press molding of the aggregate of titanium sponge particles is melted to melt the ingot. To manufacture. Since the rod-shaped consumable electrode or briquette is manufactured by solidifying an aggregate of titanium sponge particles by press molding or the like, it is desirable that the dimensions and shapes of the individual titanium sponge particles constituting the aggregate as a raw material are the same.

上述した破砕整粒により製造される集合体の大半のスポンジチタン粒は顆粒状の外形を有するが、機械的な破砕工程を経ることから、集合体の一部には、細長いもの、平たいもの、さらには、例えばヒトデ型や星型のように複数の突起を有するものなど様々な形状を有するもの(以下、これらを「異形チタンスポンジ粒」と総称する)が不可避的に存在する。異形スポンジチタン粒は篩工程では十分に除去されず、出荷されるスポンジチタン粒の集合体に不可避的に混入する。 Most of the titanium sponge granules of the aggregate produced by the above-mentioned crushing and sizing have a granular outer shape, but since they undergo a mechanical crushing process, some of the aggregates are elongated or flat. Furthermore, there are inevitably those having various shapes such as those having a plurality of protrusions such as a starfish type and a star type (hereinafter, these are collectively referred to as "deformed titanium sponge granules"). The irregularly shaped titanium sponge particles are not sufficiently removed by the sieving process and are inevitably mixed with the aggregate of titanium sponge particles to be shipped.

このような様々な形状の異形スポンジチタン粒がスポンジチタン粒の集合体に混入すると、フィーダ管を介してスポンジチタン粒の集合体を電子ビーム溶解炉へ供給する場合には、フィーダ管の途中でクロッギング(clogging),アーチング(arching)またはブリッジング(bridging)と呼ばれる閉塞現象(棚吊り)が発生し、電子ビーム溶解炉へスポンジチタン粒を連続的に安定して供給することが阻害される。このため、電子ビーム溶解炉の稼動率が低下し、チタンまたはチタン合金の製造コストが上昇する。 When such irregularly shaped titanium sponge particles of various shapes are mixed in the aggregate of titanium sponge particles, when the aggregate of titanium sponge particles is supplied to the electron beam melting furnace via the feeder tube, it is in the middle of the feeder tube. A blockage phenomenon (shelf suspension) called clogging, arching or bridging occurs, which hinders the continuous and stable supply of titanium sponge particles to the electron beam melting furnace. Therefore, the operating rate of the electron beam melting furnace is lowered, and the manufacturing cost of titanium or a titanium alloy is increased.

また、真空アーク溶解炉、プラズマアーク溶解炉や一部の電子ビーム溶解炉において、スポンジチタン粒の集合体をプレス成形した棒状消耗式電極またはブリケットを溶解してインゴットを製造する際に、異形スポンジチタン粒が棒状消耗式電極製造用またはブリケット製造用のスポンジチタン粒の集合体に混入すると、冷間でのプレス成形の均一度が低下し、これに起因して成形する棒状消耗式電極やブリケットの強度が低下し、破損に至ることがある。 Further, in a vacuum arc melting furnace, a plasma arc melting furnace, or some electron beam melting furnaces, when a rod-shaped consumable electrode or briquette obtained by press-molding an aggregate of titanium sponge particles is melted to produce an ingot, a deformed sponge is produced. When titanium particles are mixed into an aggregate of sponge titanium particles for manufacturing rod-shaped consumable electrodes or briquettes, the uniformity of cold press molding decreases, which causes the rod-shaped consumable electrodes and briquettes to be molded. The strength of the material is reduced, which may lead to breakage.

このため、スポンジチタン粒の集合体のうち、製造工程内で偶然に非金属の異物が混入したスポンジチタン粒や、製造工程内で酸化反応や窒化反応により変色したスポンジチタン粒、さらに異形スポンジチタン粒は、出荷前に事前に目視や機械によりある程度選別・除去される。 For this reason, among the aggregates of titanium sponge grains, titanium sponge grains in which non-metallic foreign substances are accidentally mixed in during the manufacturing process, titanium sponge grains that have been discolored due to oxidation reaction or nitriding reaction in the manufacturing process, and irregularly shaped titanium sponge. Grains are sorted and removed to some extent by visual inspection or machine in advance before shipping.

目視による選別は、現状では、作業者がベルトコンベア上を一定の速度で移動するスポンジチタン粒を監視することにより、行われる。非金属の異物が混入したスポンジチタン粒や変色したスポンジチタン粒などは比較的監視され易いものの、異形スポンジチタン粒は、3次元的な観察を行わなければ正確に選別できず、作業者の目視による選別は本質的に困難である。 Visual sorting is currently performed by the operator monitoring the titanium sponge grains moving at a constant speed on the belt conveyor. Titanium sponge particles mixed with non-metallic foreign matter and titanium sponge particles that have discolored are relatively easy to monitor, but irregularly shaped titanium sponge particles cannot be accurately sorted without three-dimensional observation, and can be visually checked by the operator. Sorting by is inherently difficult.

また、作業者がこのような選別作業を長時間に亘り行うことはできないので、数人の作業者が同時に選別作業を行うことが多い。しかし、選別作業には見落としが発生するおそれがあり、また、数人による選別作業では選別作業の水準に差を生じるおそれもある。さらに、同一の作業者が常時目視による選別作業に従事することは不可能であるため、作業者を順次交代させるシフト制を導入せざるを得ないが、各シフト間の選別作業に水準の差が発生するおそれもある。 Further, since the worker cannot perform such a sorting work for a long time, several workers often perform the sorting work at the same time. However, the sorting work may be overlooked, and the sorting work by several people may cause a difference in the level of the sorting work. Furthermore, since it is impossible for the same worker to always engage in visual sorting work, a shift system must be introduced in which workers are sequentially replaced, but there is a difference in the level of sorting work between shifts. May occur.

したがって、様々な形状を有する異形スポンジチタン粒を作業者の目視により選別および除去することはできない。 Therefore, it is not possible to visually select and remove irregularly shaped titanium sponge particles having various shapes.

特許文献1には、移送されるスポンジチタン粒に複数方向から光を投射し、スポンジチタン粒からの反射光より赤、緑、青の波長を取り出し、これらをそれぞれ電気信号に数値変換し、これらと良品の基準値とを比較することにより、スポンジチタン粒中に含まれている異物を検出する方法が開示されている。 In Patent Document 1, light is projected onto the transferred titanium sponge grains from a plurality of directions, wavelengths of red, green, and blue are extracted from the reflected light from the titanium sponge grains, and these are numerically converted into electrical signals, and these are used. A method for detecting a foreign substance contained in titanium sponge particles is disclosed by comparing with a reference value of a non-defective product.

特許文献2には、スポンジチタン粒の送出部と、この送出部の途上に設けられた開口部を備え、スポンジチタン粒の送出方向に直交する送出部の断面形状が、波型あるいはW型であって、波型あるいはW型における谷部の延在方向と直交する方向に、または、谷部であって谷部の延在方向に沿う方向に開口部が形成されたスポンジチタン粒の選別装置が開示されている。この選別装置は、スポンジチタン粒に混入する異形スポンジチタン粒を効率よく選別および除去できるとしている。 Patent Document 2 includes a sponge titanium grain delivery portion and an opening provided in the middle of the delivery portion, and the cross-sectional shape of the delivery portion orthogonal to the delivery direction of the sponge titanium grains is corrugated or W-shaped. A sponge titanium grain sorting device in which an opening is formed in a direction orthogonal to the extending direction of the valley in a corrugated or W type, or in a direction along the extending direction of the valley in the valley. Is disclosed. It is said that this sorting device can efficiently sort and remove irregularly shaped titanium sponge particles mixed in titanium sponge grains.

特開昭63−157044号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-157044 特開2014−166602号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-166602

特許文献1により開示された方法では、着色したスポンジチタン粒やスポンジチタン粒以外の異物を検出して選別および除去することは確かに可能であるものの、様々な形状を有する異形スポンジチタン粒を検出することはできない。 In the method disclosed in Patent Document 1, although it is certainly possible to detect, sort and remove foreign substances other than colored sponge titanium particles and sponge titanium particles, irregular sponge titanium particles having various shapes are detected. You can't.

特許文献2により開示された選別装置は、長形の異形スポンジチタン粒を選別することは確かに可能であるものの、長形以外の様々な形状を有する異形スポンジチタン粒を選別および除去することはできない。 Although the sorting apparatus disclosed in Patent Document 2 can sort out long deformed titanium sponge grains, it cannot sort and remove deformed titanium sponge grains having various shapes other than long shape. Can not.

一般的に、粉粒体に関する研究開発は粉体を扱う産業界において古くから行われており、粉粒体を分級・選別する技術が多数知られる。分級・選別手法としては、乾式分級,湿式分級,計数法などがある(文献:粉体「理論と応用」455頁 表6−3」参照)。 In general, research and development on powder or granular material has been carried out for a long time in the industry dealing with powder, and many techniques for classifying and sorting powder or granular material are known. Classification / sorting methods include dry classification, wet classification, counting method, etc. (see "Reference: Powder" Theory and Application ", p. 455, Table 6-3").

例えば、乾式分級として篩いや遠心分離が知られるが、遠心分離は主として200〜50μm程度の粉粒体を対象にするため、5〜19mm程度の粒径のスポンジチタン粒を選別する方法としては適用できない。また、湿式分離法では、粉粒体を液体に接触させる必要があるため、スポンジチタン粒に適用することは難しい。このように、スポンジチタン粒の選別に、従来から知られる粉粒体の分級・選別技術をそのまま流用することはできない。 For example, sieving and centrifugation are known as dry classification, but since centrifugation mainly targets powders and granules of about 200 to 50 μm, it is applicable as a method of selecting titanium sponge particles having a particle size of about 5 to 19 mm. Can not. Further, in the wet separation method, it is difficult to apply to titanium sponge particles because it is necessary to bring the powder or granular material into contact with the liquid. As described above, the conventionally known classification / sorting technique for powder or granular materials cannot be directly used for sorting titanium sponge grains.

特に、様々な形状を有する異形チタンスポンジ粒の選別を行うためには、
(I)スポンジチタン粒の形状を取得すること(個体認識)、
(II)取得したスポンジチタン粒の形状の特異性を抽出して判別計算を行うこと、および
(III)判別計算の結果によりスポンジチタン粒を選別すること
が必要になる。
In particular, in order to select irregularly shaped titanium sponge grains having various shapes,
(I) Obtaining the shape of titanium sponge grains (individual recognition),
It is necessary to (II) extract the specificity of the shape of the acquired titanium sponge grains and perform a discrimination calculation, and (III) to sort the titanium sponge grains based on the result of the discrimination calculation.

しかし、スポンジチタン粒の耐棚吊り性(流動性)は、スポンジチタン粒の物理特性(形状,寸法,粒度,質量,密度,表面の微細な凹凸,表面の化学組成)と環境条件(温度,湿度)に影響される。このため、流動性の評価指標を如何に定めるかが重要である。 However, the suspension resistance (fluidity) of titanium sponge grains is the physical properties (shape, dimensions, particle size, mass, density, fine irregularities on the surface, chemical composition of the surface) and environmental conditions (temperature, temperature,) of the titanium sponge grains. Humidity). For this reason, it is important how to determine the liquidity evaluation index.

スポンジチタン粒の寸法と質量は比較的把握し易い。例えば、スポンジチタン粒の寸法は、従来技術である篩分け法を用いればある程度絞り込むことができ、スポンジチタン粒の質量も個々の質量による汎用の選別技術を適用すれば人手を掛けずに自動的に処理できる。 The dimensions and mass of titanium sponge grains are relatively easy to grasp. For example, the dimensions of titanium sponge grains can be narrowed down to some extent by using the conventional sieving method, and the mass of titanium sponge grains can be automatically reduced by applying general-purpose sorting technology based on individual mass. Can be processed.

これに対し、スポンジチタン粒の密度を求めるためには、粉粒体の形状を正確に把握する必要がある。粉粒体の品質管理で多用される「かさ密度」は、同一物質で同一粒度ならば粒子形状の指標として極めて鋭敏で手軽に用いることができる。しかし、異形スポンジチタン粒の選別には用いることができない。 On the other hand, in order to obtain the density of titanium sponge particles, it is necessary to accurately grasp the shape of the powder or granular material. The "bulk density", which is often used in quality control of powders and granules, is extremely sensitive and can be easily used as an index of particle shape if the same substance has the same particle size. However, it cannot be used for sorting irregularly shaped titanium sponge grains.

粉粒体の粒度や形状は、粉粒体の諸物性の中で最も重要な特性値であり、従来から多くの研究が行われ、規格としても整備されている。しかし、粉粒体の形状は、様々であり、粉粒体の用途によって適性があるので、形状の特異性を抽出することは決して容易なことではない。以下にその一部を示す。 The particle size and shape of the powder or granular material are the most important characteristic values among the various physical properties of the powder or granular material, and many studies have been conducted so far and they have been established as standards. However, since the shape of the powder or granular material varies and is suitable depending on the use of the powder or granular material, it is not easy to extract the specificity of the shape. Some of them are shown below.

[球相当径]幾何学的にも物理的にも最も扱い易い球に還元する方法である。等体積球相当径は粉粒体と同じ体積の球の直径を用い、等表面積球相当径は粉粒体と同じ表面積の球の直径を用いる。 [Equivalent diameter of sphere] This is a method of reducing to a sphere that is the easiest to handle both geometrically and physically. The equivalent volume sphere diameter uses the diameter of a sphere having the same volume as the powder granule, and the equal surface area sphere equivalent diameter uses the diameter of the sphere having the same surface area as the powder granule.

[三軸径]三軸径は1個の粒子がちょうど収容される最小体積の直方体(外接直方体)の長さL,幅B,厚みTによりこの粒子の寸法を定義する方法である。粉粒体の形状測定としては理想的であるが、測定が煩雑である。 [Triaxial diameter] The triaxial diameter is a method of defining the dimensions of a rectangular parallelepiped (outer tangent rectangular parallelepiped) having the minimum volume in which one particle is exactly accommodated by the length L, width B, and thickness T of the particles. It is ideal for measuring the shape of powder or granular material, but the measurement is complicated.

[投影径]平面基盤上に粉粒体を並べ、ある方向から(例えば真上から)粉粒体の外観を観測する方法であり、光学顕微鏡,電子顕微鏡,写真撮影などにより粉粒体の投影図形を求めた後、以下に列記のパラメーター(投影粒子径)を計算する(例えば、三輪茂雄:「粉体工学通論」,昭和56年,日刊工業新聞社参照)。 [Projection diameter] This is a method of arranging powder or granular materials on a plane substrate and observing the appearance of the powder or granular material from a certain direction (for example, from directly above). Projection of the powder or granular material by an optical microscope, an electron microscope, or photography. After obtaining the figure, calculate the parameters (projected particle size) listed below (for example, see Shigeo Miwa: "General Theory of Powder Engineering", 1981, Nikkan Kogyo Shimbun).

図1(a)〜図1(d)は、各種の投影粒子径の算出法を示す説明図である。 1 (a) to 1 (d) are explanatory views showing various methods for calculating projected particle diameters.

(a)Feret径
図1(a)に示すように、平面基盤上にランダムに並べた試料(粉粒体)を微動装置で一定方向(例えば矢印方向)へ動かしながら連続的に試料の寸法を測定するか、あるいはそれらの粒子の拡大投影像や拡大写真を一定方向に動かしながら寸法を測定する。原理的に、凸形の形状の粉粒体の測定には適するが、異形スポンジチタン粒のように凹部分を含む粉粒体では誤差を生じる。また、粉粒体の一定方向に関する情報に限定される。
(A) Feret diameter As shown in Fig. 1 (a), the size of the sample is continuously measured while moving the sample (powder and granular material) randomly arranged on the plane substrate in a certain direction (for example, the arrow direction) with a fine movement device. Measure or measure the dimensions while moving a magnified projection or magnified photograph of those particles in one direction. In principle, it is suitable for measuring convex-shaped powders and granules, but errors occur in powders and granules containing concave parts such as irregularly shaped sponge titanium particles. Also, the information is limited to information regarding a certain direction of the powder or granular material.

(b)Martin径
図1(b)に示すように、一定方向で粉粒体の投影面積を二等分する線分の長さを用いる。しかし、投影面積には異形スポンジチタン粒が有する凹凸部分の情報を得られない。
(B) Martin diameter As shown in FIG. 1 (b), the length of the line segment that bisects the projected area of the powder or granular material in a certain direction is used. However, it is not possible to obtain information on the uneven portion of the irregularly shaped titanium sponge grains in the projected area.

(c)定方向最大径
図1(c)に示すように、一定方向で最大幅の個所を測る。原理的に、凸部分の形状を有する粉粒体の測定には適するが、凹部分を含む異形スポンジチタン粒では誤差を生じる。また、粉粒体の一定方向に関する情報に限定される。
(C) Maximum diameter in a fixed direction As shown in FIG. 1 (c), a portion having a maximum width is measured in a fixed direction. In principle, it is suitable for measuring powder or granular material having a convex portion shape, but an error occurs in a deformed sponge titanium granule containing a concave portion. Also, the information is limited to information regarding a certain direction of the powder or granular material.

(d)投影円相当径
図1(d)に示すように、粉粒体の投影面積に等しい円の直径を用いる。粉粒体が凸形で粉粒体の配列がランダムであれば、粉粒体の表面積は粉粒体の平均投影面積の4倍に等しくなる。しかし、投影面積には、異形スポンジチタン粒が有する凹凸部分の情報が含まれない。したがって、粉粒体の異方性に関する情報を得られない。
(D) Equivalent diameter of projected circle As shown in FIG. 1 (d), the diameter of a circle equal to the projected area of the powder or granular material is used. If the powder or granular material is convex and the arrangement of the powder or granular material is random, the surface area of the powder or granular material is equal to four times the average projected area of the powder or granular material. However, the projected area does not include information on the uneven portion of the irregularly shaped titanium sponge grains. Therefore, it is not possible to obtain information on the anisotropy of the powder or granular material.

(e)等周長円相当径
粉粒子の投影図形の周長に等しい円周を有する円の直径を用いる。原理的に、異形スポンジチタン粒が有する凹凸部分を区別できない。
(E) Equivalent circumference circle equivalent diameter Use the diameter of a circle having a circumference equal to the circumference of the projected figure of the powder particles. In principle, it is not possible to distinguish the uneven portion of the deformed sponge titanium grains.

このように、粉粒体の粒度や形状に関する評価基準はこれまでにも多数知られているが、様々な形状を有することに起因して閉塞現象(棚吊り)を生じる異形チタンスポンジ粒を判別できる評価方法は、これまで知られていない。このため、スポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒したスポンジチタン粒の集合体に含まれている棚吊りの原因となる異形スポンジチタン粒を効率良く選別して除去することにより、所定のサイズと形状を有することから結果的に耐棚吊り性(流動性)に優れるスポンジチタン粒の集合体が望まれている。 In this way, many evaluation criteria regarding the particle size and shape of powder or granular material have been known so far, but irregular titanium sponge grains that cause a blockage phenomenon (shelf suspension) due to having various shapes are identified. The evaluation method that can be performed has not been known so far. For this reason, a deformed shape that causes shelving contained in an aggregate of titanium sponge particles obtained by press-cutting a large mass of titanium sponge and further crushing and sizing the small mass to a size of about 5 to 19 mm. By efficiently selecting and removing titanium sponge particles, an aggregate of titanium sponge particles having a predetermined size and shape and, as a result, excellent in shelf suspension resistance (fluidity) is desired.

本発明は、従来の技術が有するこの課題に鑑みてなされたものであり、スポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒したスポンジチタン粒の集合体であって、耐棚吊り性(例えば,粒の搬送中に棚吊りが生じ難い)に優れ、また後工程であるプレス成形後の棒状消耗式電極またはブリケットの製造時における成形性(例えば、成形後の密度が高く、プレス成形材の抗折力が高く、プレス成形に要する加工力が比較的小さい)に優れたスポンジチタン粒の集合体と、これを素材とするプラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極および電子ビーム溶解用の塊状ブリケットと、スポンジチタン粒の選別方法および選別装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this problem of the prior art, and the sponge obtained by press-cutting a large mass of titanium sponge and further crushing and sizing the small mass to a size of about 5 to 19 mm. It is an aggregate of titanium grains, has excellent shelf suspension resistance (for example, it is difficult for shelf suspension to occur during grain transportation), and is molded during the production of rod-shaped consumable electrodes or briquettes after press molding, which is a post-process. An aggregate of titanium sponge particles with excellent properties (for example, high density after molding, high bending force of press molding material, and relatively small processing force required for press molding), and a plasma arc made from this. It is an object of the present invention to provide a rod-shaped consumable electrode for melting or vacuum arc melting, a massive briquette for melting an electron beam, and a method and an apparatus for sorting titanium sponge particles.

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記の知見A,Bを得て、本発明を完成した。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has obtained the findings A and B listed below and completed the present invention.

(A)スポンジチタン粒の集合体の耐棚吊り性は、5〜19mm程度の大きさに破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比と、平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)の比(Lr/Lp)であるWadellの円形度という2つの形状パラメータに強く相関する。 (A) The suspension resistance of the aggregate of titanium sponge grains is the projected area obtained by projecting the titanium sponge grains crushed and sized to a size of about 5 to 19 mm from above along the normal line of the plane base. and Ap (mm 2), a convex ratio is the area Ach of convex hull calculated from the projected shape ratio of (mm 2) (Ap / Ach ), is calculated from the shape which is projected on a plane base projection Two shape parameters, the circularity of Wadell, which is the ratio (Lr / Lp) of the length Lp (mm) of the peripheral edge of the figure and the length Lr (mm) of the circumference of a circle having an area equal to the projected area Ap. Strongly correlates with.

(B)凸状比が0.84以上であり、かつWadellの円形度が0.55以上であるスポンジチタン粒の集合体は優れた耐棚吊り性を有し、上記目的を達成できる。 (B) An aggregate of titanium sponge particles having a convex ratio of 0.84 or more and a Wadell circularity of 0.55 or more has excellent shelf suspension resistance and can achieve the above object.

本発明は以下に列記の通りである。 The present invention is as listed below.

(1)水平に配置された平面基盤上に載置された、5〜19mm程度の大きさに破砕整粒されたスポンジチタン粒を前記平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比が0.84以上であり、かつ
前記平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)であるWadellの円形度が0.55以上である、スポンジチタン粒の集合体。
(1) Obtained by projecting titanium sponge grains crushed and sized to a size of about 5 to 19 mm placed on a horizontally arranged flat base from above along the normal line of the flat base. The convex ratio, which is the ratio (Ap / Ach) of the projected area Ap (mm 2 ) to the convex package area Ach (mm 2 ) calculated from the projected shape, is 0.84 or more, and the plane substrate The ratio (Lr / Lp) of the length Lp (mm) of the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected above and the length Lr (mm) of the circumference of a circle having an area equal to the projected area Ap. ) Is an aggregate of titanium sponge grains having a circularity of 0.55 or more.

(2)1項に記載されたスポンジチタン粒の集合体を素材とする、プラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極。 (2) A rod-shaped consumable electrode for plasma arc dissolution or vacuum arc dissolution, which is made of the aggregate of titanium sponge particles described in item 1.

(3)1項に記載されたスポンジチタン粒の集合体を素材とする、電子ビーム溶解用の塊状ブリケット。 (3) A massive briquette for melting an electron beam, which is made of the aggregate of titanium sponge particles described in item 1.

(4)例えばクロール法により製造されたスポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒して得られたスポンジチタン粒の集合体から、プラズマアーク溶解炉、電子ビーム溶解炉または真空アーク溶解炉で溶解されて金属チタンまたはチタン合金のインゴットを製造するためのスポンジチタン粒を選別する方法であって、
前記破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤上に載置し、
前記平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比が0.84以上で、かつ、前記平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)であるWadellの円形度が0.55以上であるスポンジチタン粒を、選別する、スポンジチタン粒の選別方法。
(4) For example, from an aggregate of titanium sponge granules obtained by further crushing and sizing a large mass of titanium sponge produced by the Kroll process to a size of about 5 to 19 mm. , A method of selecting titanium sponge grains for producing titanium metal or titanium alloy ingots that are melted in a plasma arc melting furnace, electron beam melting furnace or vacuum arc melting furnace.
The crushed and sized titanium sponge particles are placed on a flat substrate,
The ratio (Ap / Ach) of the projected area Ap (mm 2 ) obtained by projecting from above along the normal line of the plane base and the area Ach (mm 2 ) of the convex packet calculated from the projected shape. A circle having a convexity ratio of 0.84 or more and having an area equal to the projected area Ap and the length Lp (mm) of the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected on the plane base. A method for selecting sponge titanium grains, which sorts sponge titanium grains having a Wadell circularity of 0.55 or more, which is a ratio (Lr / Lp) to the circumference length Lr (mm).

(5)例えばクロール法により製造されたスポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒したスポンジチタン粒の集合体から、プラズマアーク溶解炉、電子ビーム溶解炉または真空アーク溶解炉で溶解されて金属チタンまたはチタン合金のインゴットを製造するためのスポンジチタン粒を選別する装置であって、
前記破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤上に載置する載置手段と、
前記スポンジチタン粒における、前記平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比、および、前記平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)であるWadellの円形度を測定する測定手段と、
前記凸状比(Ap/Ach)が0.84以上で、かつ、前記Wadellの円形度が0.55以上であるスポンジチタン粒を選別する選別手段と
を備える、スポンジチタン粒の選別装置。
(5) For example, plasma arc melting is performed from an aggregate of titanium sponge particles obtained by press-cutting a large mass of titanium sponge produced by the Kroll process and further crushing and sizing the small mass to a size of about 5 to 19 mm. A device that sorts titanium sponge grains for producing titanium metal or titanium alloy ingots that are melted in a furnace, electron beam melting furnace, or vacuum arc melting furnace.
A mounting means for mounting the crushed and sized titanium sponge grains on a flat surface substrate,
The ratio of the projected area Ap (mm 2 ) obtained by projecting from above along the normal line of the plane base of the sponge titanium grains to the convex package area Ach (mm 2 ) calculated from the projected shape. A circle having an area equal to the projected area Ap and the convex ratio of (Ap / Ach) and the length Lp (mm) of the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected on the plane base. A measuring means for measuring the circularity of Wadell, which is the ratio (Lr / Lp) to the length of the circumference Lr (mm),
A sorting device for titanium sponge grains, comprising a sorting means for sorting titanium sponge grains having a convex ratio (Ap / Ach) of 0.84 or more and a circularity of Wadell of 0.55 or more.

本発明により、例えばクロール法により製造されたスポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに所定の大きさに破砕整粒したスポンジチタン粒の集合体であって、耐棚吊り性(流動性)に優れるとともに、後工程である冷間でのプレス成形によるプラズマアーク溶解炉または真空アーク溶解炉の棒状消耗式電極、または電子ビーム溶解用塊状ブリケットの製造時における成形性に優れるスポンジチタン粒の集合体を提供できる。 According to the present invention, for example, an aggregate of titanium sponge particles obtained by press-cutting a large mass of titanium sponge produced by a Kroll process and further crushing and sizing the small mass to a predetermined size, which is suspended on a shelf. In addition to being excellent in property (fluidity), it is also excellent in formability during the production of rod-shaped consumable electrodes of plasma arc melting furnaces or vacuum arc melting furnaces by cold press molding, which is a subsequent process, or massive briquettes for electron beam melting. An aggregate of titanium sponge grains can be provided.

具体的には、本発明により、搬送中に棚吊りを生じ難いとともに、密度および抗折力が高い棒状消耗式電極または塊状ブリケットを製造でき、かつプレス成形に要する加工力が比較的小さくて済むスポンジチタン粒の集合体を提供できる。 Specifically, according to the present invention, it is possible to manufacture a rod-shaped consumable electrode or a lump briquette having a high density and a high bending force while being less likely to be suspended during transportation, and the processing force required for press molding is relatively small. An aggregate of titanium sponge grains can be provided.

このため、本発明によれば、このスポンジチタンの集合体を素材とするプラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極と、電子ビーム溶解用の塊状ブリケットと、スポンジチタン粒の選別方法および選別装置とを提供できる。 Therefore, according to the present invention, a rod-shaped consumable electrode for plasma arc melting or vacuum arc melting, a massive briquette for electron beam melting, and a method for selecting titanium sponge particles using the aggregate of titanium sponge as a material. And a sorting device can be provided.

図1(a)〜図1(d)は、各種の投影粒子径の算出法を示す説明図である。1 (a) to 1 (d) are explanatory views showing various methods for calculating projected particle diameters. 図2は、凸状比の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the convexity ratio. 図3は、Wadellの円形度の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of Waddell's circularity. 図4は、モデル図形を用いて凸状比およびWadellの円形度を計算して分類した結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of calculating and classifying the convexity ratio and Waddell's circularity using a model figure. 図5は、載置手段を概念的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing the mounting means. 図6は、本発明に係るスポンジチタン粒の選別装置の制御の一例を示すフロー図である。FIG. 6 is a flow chart showing an example of control of the sponge titanium grain sorting device according to the present invention. 図7は、チタンスポンジ粒の形状パラメータの分布の測定結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the distribution of the shape parameters of the titanium sponge grains. 図8は、耐棚吊り性(流動性)試験装置を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a shelf suspension resistance (fluidity) test apparatus.

本発明を説明する。 The present invention will be described.

1.本発明に係るスポンジチタン粒の集合体
本発明に係るスポンジチタン粒の集合体は、以下に規定する凸状比が0.84以上であるとともに、以下に規定するWadellの円形度が0.55以上である。
1. 1. Aggregation of Titanium Sponge Granules According to the Present Invention The aggregate of titanium sponge granules according to the present invention has a convex ratio of 0.84 or more as defined below and a Wadell circularity of 0.55 as defined below. That is all.

凸状比:水平に配置された平面基盤上に載置された、5〜19mm程度の大きさに破砕整粒されたスポンジチタン粒を、平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)
Wadellの円形度:水平に配置された平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)
このように凸状比およびWadellの円形度を規定する理由を説明する。本発明者は、まず、スポンジチタン粒の集合体を用いた耐棚吊り性(流動性)試験を多数回行い、棚吊り(閉塞現象)を発生する異形スポンジチタン粒の形状を調べた。その結果、スポンジチタン粒の集合体の耐棚吊り性は、上記凸状比(Ap/Ach) (convexity ratio)、および上記Wadellの円形度(Lr/Lp)という2つの形状パラメータに強く相関することが判明した。
Convex ratio: Obtained by projecting titanium sponge grains crushed and sized to a size of about 5 to 19 mm placed on a horizontally arranged flat base from above along the normal of the flat base. Ratio (Ap / Ach) of the projected area Ap (mm 2 ) to be projected and the convex hull area Ach (mm 2 ) calculated from the projected shape.
Wadell's circularity: The length Lp (mm) of the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected on the horizontally arranged plane base, and the length of the circumference of a circle having an area equal to the projected area Ap. Ratio with Lr (mm) (Lr / Lp)
The reason for defining the convexity ratio and Waddell's circularity in this way will be described. First, the present inventor conducted a shelf suspension resistance (fluidity) test many times using an aggregate of titanium sponge particles, and investigated the shape of the deformed titanium sponge particles that cause shelf suspension (occlusion phenomenon). As a result, the suspension resistance of the aggregate of titanium sponge particles strongly correlates with the two shape parameters of the convexity ratio (Ap / Ach) (convexity ratio) and the circularity (Lr / Lp) of Wadell. It has been found.

図2は、凸状比の説明図であり、A. K. H. Kwan and C. F. Mora:" Effects of various shape parameters on packing of aggregate particles",Magazine of Concrete Research, 2001, 53, No. 2, April, P91-100に記載されている。 FIG. 2 is an explanatory diagram of the convexity ratio. AKH Kwan and CF Mora: "Effects of various shape parameters on packing of aggregate particles", Magazine of Concrete Research, 2001, 53, No. 2, April, P91-100 It is described in.

また、図3は、Wadellの円形度( degree of circularity)の説明図であり、三輪茂雄:"粉体工学通論",昭和56年,日刊工業新聞社に記述されている内容を図式化したものである。 In addition, FIG. 3 is an explanatory diagram of Waddell's degree of circularity, which is a diagram of the contents described in Shigeo Miwa: "General Theory of Powder Engineering", 1981, Nikkan Kogyo Shimbun. Is.

モデル図形を用いて凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)を計算して分類した結果を図4のグラフに示す。 The graph of FIG. 4 shows the results of calculating and classifying the convexity ratio (Ap / Ach) and Wadell's circularity (Lr / Lp) using the model figure.

図4のグラフに示すように、凸状比(Ap/Ach)は表面の凹凸が少ない形状では大きくなる。凸状比(Ap/Ach)は円や正方形、矩形、三角形では1に近くなる。一方、凸状比(Ap/Ach)は、十字形,ヒトデや星型のように凹部を多く含む形状では小さくなる。すなわち、異形スポンジチタン粒に凹凸部分が多く存在すれば、それらを起点としてこの異形スポンジチタンが他のスポンジチタン粒と流動中に絡み合い易く、スポンジチタン粒の集合体の耐棚吊り性(流動性)が低下する。 As shown in the graph of FIG. 4, the convexity ratio (Ap / Ach) becomes large in a shape having few surface irregularities. The convexity ratio (Ap / Ach) is close to 1 for circles, squares, rectangles, and triangles. On the other hand, the convex ratio (Ap / Ach) is small in shapes that include many recesses, such as cruciforms, starfish, and stars. That is, if there are many uneven portions in the deformed titanium sponge grains, the deformed sponge titanium is likely to be entangled with other sponge titanium grains during flow from these, and the suspension resistance (fluidity) of the aggregate of the sponge titanium grains is suspended. ) Decreases.

また、図4のグラフに示すように、Wadellの円形度(Lr/Lp)が小さくなると、凹凸の深さが大きくなったり、あるいは、凹凸の深さは大きくないものの凹凸の数が多くなる。Wadellの円形度(Lr/Lp)が大きくなると表面は滑らかになり、円形に近づいていく。すなわち、異形スポンジチタン粒の形状が円形からずれてゆくと、スポンジチタン粒の集合体の耐棚吊り性(流動性)が低下する。 Further, as shown in the graph of FIG. 4, when the circularity (Lr / Lp) of Waddell becomes small, the depth of the unevenness becomes large, or the depth of the unevenness is not large but the number of unevenness increases. As Wadell's circularity (Lr / Lp) increases, the surface becomes smoother and closer to a circle. That is, when the shape of the irregularly shaped titanium sponge particles deviates from the circular shape, the suspension resistance (fluidity) of the aggregate of the titanium sponge particles decreases.

図4のグラフから、これら2つの形状パラメータ(Ap/Ach),(Lr/Lp)の間にはその値が1に近づくと真円に近づくという傾向は見られるものの、必ずしも明瞭な相関を有するものではなく、それぞれが図形の特異性を示すパラメータであり,両者をともに用いることにより、棚吊りを生じる異形スポンジチタン粒の選別精度を高めることができる。 From the graph of FIG. 4, there is a tendency that these two shape parameters (Ap / Ach) and (Lr / Lp) approach a perfect circle when their values approach 1, but they always have a clear correlation. Each is a parameter that indicates the peculiarity of the figure, and by using both of them, it is possible to improve the sorting accuracy of the irregularly shaped sponge titanium grains that cause shelf suspension.

具体的には、凸状比(Ap/Ach)が0.84以上であり、かつWadellの円形度(Lr/Lp)が0.55以上であるスポンジチタン粒の集合体は、耐棚吊り性(流動性、例えば、粒の搬送中に棚吊りが生じ難い)に優れ、また後工程であるプレス成形後の棒状消耗式電極または塊状ブリケットの冷間での圧延による製造時における成形性に優れる。 Specifically, an aggregate of titanium sponge grains having a convex ratio (Ap / Ach) of 0.84 or more and a Wadell circularity (Lr / Lp) of 0.55 or more has a shelf suspension resistance. Excellent in fluidity (for example, shelving is unlikely to occur during grain transportation), and excellent in moldability during cold rolling of rod-shaped consumable electrodes or massive briquettes after press molding, which is a post-process. ..

2.本発明に係るプラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極と、本発明に係る電子ビーム溶解用の塊状ブリケット
本発明に係るスポンジチタン粒の集合体は、例えばクロール法により製造されたスポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒したスポンジチタン粒の集合体であって、上述した凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)を有するため、スポンジチタン粒の寸法や形状が従来よりも揃っている。
2. The rod-shaped consumable electrode for melting a plasma arc or a vacuum arc according to the present invention and the massive briquette for melting an electron beam according to the present invention are manufactured by, for example, an aggregate of titanium sponge particles according to the present invention. It is an aggregate of titanium sponge particles obtained by press-cutting a large mass of titanium sponge and further crushing and sizing the small mass to a size of about 5 to 19 mm, and has the above-mentioned convex ratio (Ap / Ach) and Since it has Wadell's circularity (Lr / Lp), the dimensions and shape of the titanium sponge grains are more uniform than before.

このため、本発明に係るスポンジチタン粒の集合体を原料として冷間での圧延により、プラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極や、電子ビーム溶解用の塊状ブリケットを製造すると、棒状消耗式電極または塊状ブリケットの圧延時における優れた成形性、例えば、密度および抗折力が高い棒状消耗式電極または塊状ブリケットを製造でき、かつプレス成形に要する加工力が比較的小さくて済むという効果を得られる。 Therefore, when a rod-shaped consumable electrode for plasma arc melting or vacuum arc melting or a massive briquette for electron beam melting is manufactured by cold rolling using an aggregate of titanium sponge particles according to the present invention as a raw material, It is said that excellent formability during rolling of a rod-shaped consumable electrode or a lump briquette, for example, a rod-shaped consumable electrode or a lump briquette having a high density and a bending resistance can be produced, and the processing force required for press molding is relatively small. You can get the effect.

3.本発明に係るスポンジチタン粒の選別装置および選別方法
本発明に係るスポンジチタン粒の選別装置は、例えばクロール法により製造されたスポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒して得られるスポンジチタン粒の集合体から、プラズマアーク溶解炉、電子ビーム溶解炉または真空アーク溶解炉で溶解されて金属チタンまたはチタン合金のインゴットを製造するためのスポンジチタン粒を選別する装置である。
3. 3. Sorting device and sorting method for titanium sponge grains according to the present invention In the sorting device for titanium sponge grains according to the present invention, for example, a large block of titanium sponge produced by a Kroll process is press-cut to obtain 5 small blocks. An ingot of metallic titanium or a titanium alloy is produced by melting in a plasma arc melting furnace, an electron beam melting furnace or a vacuum arc melting furnace from an aggregate of titanium sponge particles obtained by crushing and sizing to a size of about 19 mm. It is a device for sorting titanium sponge grains for this purpose.

本発明に係る選別装置は、載置手段、測定手段および選別手段を備える。 The sorting device according to the present invention includes a mounting means, a measuring means, and a sorting means.

載置手段は、破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤上に有意性なく載置する機能を有する。載置手段は、特定の手段に限定されるものではなく、スポンジチタン粒と同様の寸法および質量を有する粉粒物を任意に載置できるものであればよい。 The mounting means has a function of placing crushed and sized titanium sponge grains on a flat substrate without significance. The mounting means is not limited to a specific means, and any powder or granule having the same size and mass as the titanium sponge granules may be placed.

図5は、載置手段を概念的に示す説明図である。同図に示すように、載置手段としては、例えば、ベルトコンベア上に、間歇的に上方からスポンジチタン粒を自由落下させるホッパ型や、下方よりベルトコンベア上にスポンジチタン粒を噴出させる下方噴出型が例示される。 FIG. 5 is an explanatory diagram conceptually showing the mounting means. As shown in the figure, as the mounting means, for example, a hopper type in which the titanium sponge particles are intermittently freely dropped from above on the belt conveyor, or a downward ejection means in which the titanium sponge particles are ejected onto the belt conveyor from below. The type is illustrated.

測定手段は、スポンジチタン粒の集合体を構成する個々のスポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)を測定する機能を有する。スポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)を測定することができれば測定手段は如何なるものでもよいが、例えば、平面基盤上に載置されたスポンジチタン粒を撮影して投影図形を作成するデジタルカメラ、および撮影した画像を画像処理する画像処理手段の組み合わせが例示される。 The measuring means has a function of measuring the convex ratio (Ap / Ach) of the individual titanium sponge grains constituting the aggregate of titanium sponge grains and the circularity (Lr / Lp) of Wadell. Any measuring means can be used as long as the convex ratio (Ap / Ach) of the titanium sponge grains and the circularity (Lr / Lp) of Wadell can be measured. For example, the titanium sponge grains placed on a flat substrate. An example is a combination of a digital camera that captures a photograph and creates a projected figure, and an image processing means that processes the captured image.

選別手段は、測定手段が測定した個々のスポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)に基づき、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつWadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上を満足するスポンジチタン粒を選別し、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつ、Wadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上を満足しないスポンジチタン粒を除去する機能を有する。選別手段は、この機能を有する手段であればよく、特定の手段には限定されない。 The sorting means is based on the convexity ratio (Ap / Ach) of each sponge titanium grain measured by the measuring means and the circularity (Lr / Lp) of Wadell, and the convexity ratio (Ap / Ach): 0.84 or more. Sponge titanium grains satisfying Wadell's circularity (Lr / Lp): 0.55 or more are selected, and convex ratio (Ap / Ach): 0.84 or more and Wadell's circularity (Lr / Lp). : Has a function of removing sponge titanium particles that do not satisfy 0.55 or more. The sorting means may be any means having this function, and is not limited to a specific means.

選別手段としては、例えば、ベルトコンベア上に次々と流れてくるスポンジチタン粒を、測定手段に組み込まれたセンサーが感知し、一つ一つのスポンジチタン粒を個別認識した上で測定手段が個別にそれらを測定した後、測定手段がWadellの円形度(Lr/Lp)と凸状比(Ap/Ach)を計算し、所定の判別式、例えば、凸状比(Ap/Ach)≧0.84かつWadellの円形度(Lr/Lp)≧0.55に則り、合格あるいは不合格を判別する。 As the sorting means, for example, the sensor incorporated in the measuring means detects the titanium sponge particles flowing one after another on the belt conveyor, and the measuring means individually recognizes each titanium sponge grain individually. After measuring them, the measuring means calculates Wadell's circularity (Lr / Lp) and convexity ratio (Ap / Ach), and a predetermined discriminant, for example, convexity ratio (Ap / Ach) ≥ 0.84. In addition, pass or fail is determined according to Wadell's circularity (Lr / Lp) ≥ 0.55.

その結果を選別手段が受取り、合格とされたスポンジチタン粒は、そのままベルトコンベア上を流れていくようにし、不合格とされたスポンジチタン粒は、ベルトコンベア横に設置された選別ヘラを作動させて、不合格スポンジをコンベア上から弾き出す機能を有するが、例示される。 The sorting means receives the result, and the titanium sponge grains that are passed are allowed to flow on the belt conveyor as they are, and the titanium sponge grains that are rejected operate the sorting spatula installed next to the belt conveyor. It has a function of ejecting a rejected sponge from the conveyor, which is exemplified.

図6は、本発明に係るスポンジチタン粒の選別装置の制御の一例を示すフロー図である。 FIG. 6 is a flow chart showing an example of control of the sponge titanium grain sorting device according to the present invention.

図6に示すように、測定手段は、前部センサー部,撮影部、画像解析・判別部および後部センサー部から構成される。 As shown in FIG. 6, the measuring means includes a front sensor unit, a photographing unit, an image analysis / discrimination unit, and a rear sensor unit.

まず、前部センサー部は、ベルトコンベア上を移動する粒子を区別し、個々の粒子の移動を追跡し、粒子に識別番号付けを付けて個別認識を行う。次いで、前部センサー部は、移動速度に合わせて撮影タイミングの設定を行う。 First, the front sensor unit distinguishes particles moving on the belt conveyor, tracks the movement of individual particles, assigns identification numbers to the particles, and performs individual recognition. Next, the front sensor unit sets the shooting timing according to the moving speed.

撮影部は、カメラの設定、すなわち、粒子の移動速度と撮影箇所での明るさなどから、鮮明な画像を得るためのシャッター速度と露出の設定を行う。撮影部は、撮影タイミングに合わせて、例えば、デジタルカメラ装置により識別番号付けされた粒子の撮影を行う。 The shooting unit sets the shutter speed and exposure to obtain a clear image from the camera settings, that is, the moving speed of particles and the brightness at the shooting location. The photographing unit photographs the particles numbered by the identification number by, for example, a digital camera device according to the photographing timing.

画像解析・判別部は、撮影された画像について画像処理ソフトを用いて画像解析を行い、予め設定された判別式による合格・不合格の判別を行い、その結果を識別番号に符合付けを行う。 The image analysis / discrimination unit performs image analysis on the captured image using image processing software, discriminates pass / fail by a preset discriminant, and codes the result to the identification number.

さらに、後部センサー部は、移動する粒子の区別と追跡を行い、粒子の識別番号と合格・不合格の符合を選別手段に送る。 Further, the rear sensor unit distinguishes and tracks moving particles, and sends the particle identification number and the pass / fail code to the sorting means.

次に、選別手段の要素である分類部が、測定手段からもたらされた個々のスポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)に基づき、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつWadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上を満足するスポンジチタン粒を選別し、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつWadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上を満足しないスポンジチタン粒を除去する。 Next, the classification unit, which is an element of the sorting means, is based on the convexity ratio (Ap / Ach) of the individual sponge titanium grains and the circularity (Lr / Lp) of Wadell obtained from the measuring means. Sponge titanium grains satisfying (Ap / Ach): 0.84 or more and Wadell's circularity (Lr / Lp): 0.55 or more were selected, and the convex ratio (Ap / Ach): 0.84 or more, And Wadell's circularity (Lr / Lp): Removes sponge titanium grains that do not satisfy 0.55 or more.

次に、この選別装置を用いてスポンジチタン粒を選別する本発明に係る選別方法を説明する。 Next, a sorting method according to the present invention for sorting sponge titanium grains using this sorting device will be described.

本発明に係る選別方法は、上述したように、例えばクロール法により製造されたスポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊をさらに5〜19mm程度の大きさに破砕整粒して得られたスポンジチタン粒の集合体から、プラズマアーク溶解炉、電子ビーム溶解炉または真空アーク溶解炉で溶解されて金属チタンまたはチタン合金のインゴットを製造するためのスポンジチタン粒を選別する方法である。 In the sorting method according to the present invention, as described above, for example, the small lumps obtained by press-cutting a large lump of titanium sponge produced by the Kroll process are further crushed and sized to a size of about 5 to 19 mm. This is a method for selecting titanium sponge grains for producing an ingot of metallic titanium or a titanium alloy, which is melted in a plasma arc melting furnace, an electron beam melting furnace or a vacuum arc melting furnace from the obtained aggregate of titanium sponge grains. ..

始めに、載置手段により、破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤上に載置する。 First, the crushed and sized titanium sponge grains are placed on a flat substrate by a placing means.

測定手段により、スポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)を個々のスポンジチタン粒について測定する。 The convex ratio (Ap / Ach) of the titanium sponge grains and the circularity (Lr / Lp) of Wadell are measured for each titanium sponge grain by the measuring means.

選別手段により、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつ、Wadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上を満足するスポンジチタン粒を選別し、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつ、Wadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上を満足しないスポンジチタン粒を除去する。 By the sorting means, sponge titanium grains satisfying the convexity ratio (Ap / Ach): 0.84 or more and the circularity (Lr / Lp) of Wadell: 0.55 or more are selected, and the convexity ratio (Ap / Ap / Ach): Removes sponge titanium particles that do not satisfy Wadell's circularity (Lr / Lp): 0.55 or more and 0.84 or more.

次に、実際のスポンジチタン粒の集合体を用いて調査した結果を説明する。 Next, the results of the investigation using an actual aggregate of titanium sponge particles will be described.

先ず、代表的な化学組成が表1に示される、寸法が1インチの篩下(1インチアンダー)の通常品位の工業用純チタンからなるスポンジチタン粒の集合体を用意した。このままでは広範囲の粒度のスポンジチタン粒を含むため、目開き4.75と19.0mmの篩を用いて分級し、細かいスポンジチタン粒を取り除き、スポンジチタン粒の集合体の大きさを+4.75〜−19.0mmに揃えた。1インチアンダーの通常品位のスポンジをそのまま使うと、細かい粒が混じることがあり、それらが比較的大きな粒の隙間に入り込み、流動性を高め、粒の形の影響を把握し難くなるからである。 First, an aggregate of titanium sponge granules made of normal grade industrial pure titanium under a sieve (1 inch under) having a size of 1 inch and whose typical chemical composition is shown in Table 1 was prepared. Since it contains a wide range of titanium sponge particles as it is, it is classified using a sieve with a mesh size of 4.75 and 19.0 mm to remove fine titanium sponge particles, and the size of the aggregate of titanium sponge particles is increased to +4.75. Aligned to ~ -19.0 mm. If a normal-grade sponge of 1 inch under is used as it is, fine grains may be mixed, and they may enter the gaps of relatively large grains, increase the fluidity, and it is difficult to grasp the influence of the shape of the grains. ..

これから任意に1000個のスポンジチタン粒を取り出してスポンジチタン粒の集合体とし、個々のスポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp)を求めた。 From this, 1000 titanium sponge grains were arbitrarily taken out to form an aggregate of titanium sponge grains, and the convex ratio (Ap / Ach) of each titanium sponge grain and the circularity of Wadell (Lr / Lp) were determined.

具体的には、スポンジチタン粒1個を水平に設置した平面基盤上に載置し、平面基盤の法線に沿って上方60mmの位置から、デジタルカメラで撮影して投影図形を作成した。なお,平面基盤上は白色の背景であり、撮影画素数は2448pixelx3264pixelとし、Tifフォーマットで保存した。保存した画像は、市販の画像処理ソフト(Mathematica, Image J)を用いて、次の手順(i)〜(vi)の画像処理を行った。 Specifically, one titanium sponge grain was placed on a horizontally installed flat base, and a projected figure was created by photographing with a digital camera from a position 60 mm above the normal of the flat base. The background was white on the flat board, and the number of shooting pixels was 2448pixelx3264pixel, which was saved in Tif format. The saved image was subjected to the image processing of the following steps (i) to (vi) using commercially available image processing software (Mathematica, Image J).

(i)二値化を行う。 (I) Binarize.

(ii)スポンジチタン粒の占める投影面積Ap(画素数)を求める。 (Ii) Obtain the projected area Ap (number of pixels) occupied by the titanium sponge grains.

(iii)スポンジチタン粒の凸包を求め、凸包に含まれる面積Ach(画素数)を求める。 (Iii) The convex hull of titanium sponge grains is obtained, and the area Ach (number of pixels) included in the convex hull is obtained.

(iv)スポンジチタン粒の凸状比(Ap/Ach)を求める。 (Iv) Obtain the convex ratio (Ap / Ach) of titanium sponge grains.

(v)スポンジチタン粒の画像の周縁部に相当する画素の、矩形ポリゴンの中心点を結ぶ線分の合計、すなわち周縁部の長さLpを求める。 (V) The total of the line segments connecting the center points of the rectangular polygons of the pixels corresponding to the peripheral portion of the image of the titanium sponge grain, that is, the length Lp of the peripheral portion is obtained.

(vi)投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLrを用いてWadellの円形度(Lr/Lp)を、

として求める。
(Vi) The circularity (Lr / Lp) of Wadell is determined by using the length Lr of the circumference of a circle having an area equal to the projected area Ap.

Ask as.

測定結果を図7のグラフに示す。図7のグラフは、チタンスポンジ粒の形状パラメータの分布を示しており、横軸は凸状比(Ap/Ach)であり、縦軸はWadellの円形度(Lr/Lp)を示す。 The measurement results are shown in the graph of FIG. The graph of FIG. 7 shows the distribution of the shape parameters of the titanium sponge grains, the horizontal axis showing the convexity ratio (Ap / Ach), and the vertical axis showing the circularity (Lr / Lp) of Waddell.

図7のグラフに示すように、約1000個のスポンジチタン粒の集合体の凸状比(Ap/Ach)は0.417〜0.999に分布し、Wadellの円形度(Lr/Lp)は0.096〜0.947に分布していた。 As shown in the graph of FIG. 7, the convex ratio (Ap / Ach) of the aggregate of about 1000 titanium sponge grains is distributed from 0.417 to 0.999, and the circularity (Lr / Lp) of Wadell is 0.096 to 0.947. It was distributed.

次に、スポンジチタン粒の集合体の耐棚吊り性(流動性)を調べるため、図8に示す耐棚吊り性(流動性)試験装置を作成した。この耐棚吊り性試験装置は、透明アクリル製の3種類の形状の円形パイプ(A部〜B部間、C部〜D部間)と漏斗状のパイプ(B部〜C部間)を、それぞれの中心を揃えて連結して作成した。図8は、中心線を含む平面で切断した状態を示しており、全断面形状が半円である。なお、図8中の寸法は全て内法である。中心線を含む平面部は、透明アクリル板のカバーを付けて脱着でき、スポンジチタン粒の集合体の耐棚吊り性(流動性)を観察できる。さらに、アクリル板を外してスポンジチタン粒を取り出すことができる構造を有する。 Next, in order to investigate the shelf suspension resistance (fluidity) of the aggregate of titanium sponge particles, the shelf suspension resistance (fluidity) test apparatus shown in FIG. 8 was created. This shelf-suspension test device uses transparent acrylic circular pipes (between parts A and B and between parts C and D) and funnel-shaped pipes (between parts B and C). It was created by aligning the centers of each and connecting them. FIG. 8 shows a state of being cut by a plane including the center line, and the entire cross-sectional shape is a semicircle. All the dimensions in FIG. 8 are internal methods. The flat surface including the center line can be attached and detached by attaching a cover of a transparent acrylic plate, and the shelf suspension resistance (fluidity) of the aggregate of titanium sponge grains can be observed. Further, it has a structure in which the acrylic plate can be removed to take out the titanium sponge particles.

この耐棚吊り性(流動性)試験装置の上方から、上記のスポンジチタン粒の集合体を流し込んで収容し、最下部(D部)に取り付けた蓋を開放することによりスポンジ粒の集合体を自由落下させた。この操作を何度も繰り返し、C部付近で棚吊り(閉塞現象)を77回発生させた。 The above-mentioned aggregate of titanium sponge particles is poured from above the shelf-suspendability (fluidity) test device and accommodated, and the aggregate of sponge particles is opened by opening the lid attached to the lowermost portion (part D). I let it fall freely. This operation was repeated many times, and shelving (blocking phenomenon) was generated 77 times in the vicinity of the C portion.

棚吊りが発生する度に透明アクリル板のカバーを外し、棚吊り(閉塞現象)を発生している周囲のスポンジチタン粒を取り出した。棚吊りは、アーチング(arching)またはブリッジング(bridging)と呼ばれるように、その形から発生箇所が明瞭に分かる。ここでは、粒子が閉塞している部分の架橋部分(ブリッジング部分)の最下面に注目し、閉塞を起こした原因となる粒子が最下面に並ぶ粒子の第1層にあると限定し、さらにC部での中心線から半径放射方向に3粒子までに限定した。これらの粒子の形状パラメータ(凸状比(Ap/Ach)およびWadellの円形度(Lr/Lp))を調査した。 Every time shelving occurred, the cover of the transparent acrylic plate was removed, and the surrounding sponge titanium particles causing shelving (blocking phenomenon) were taken out. The location of shelving is clearly visible from its shape, as it is called arching or bridging. Here, attention is paid to the lowermost surface of the bridging portion (bridging portion) of the portion where the particles are blocked, and the particles causing the blockage are limited to the first layer of the particles lined up on the lowermost surface. It was limited to 3 particles in the radial radial direction from the center line in the C part. The shape parameters of these particles (convex ratio (Ap / Ach) and Waddell's circularity (Lr / Lp)) were investigated.

その結果、棚吊り発生部には、凸状比(Ap/Ach):0.84以上、かつWadellの円形度(Lr/Lp):0.55以上のスポンジチタン粒は存在しなかった。 As a result, there were no titanium sponge grains having a convexity ratio (Ap / Ach) of 0.84 or more and Wadell's circularity (Lr / Lp) of 0.55 or more in the hanging portion.

図8に示す耐棚吊り性(流動性)試験装置を用いて、通常納入されたままのスポンジチタン粒の集合体の流動性の試験を行った。まず、選別装置を用いて上記スポンジチタンの集合体を凸状比およびWadellの円形度によって、以下に記載の分類を行い、各分類で約1000個のスポンジチタン粒が得られるように選別した。
分類1:0.417≦Ap/Ach≦0.999 0.096≦Lr/Lp≦0.947
分類2:0.84≦Ap/Ach≦0.999 0.55≦Lr/Lp≦0.947
分類3:0.84≦Ap/Ach≦0.999 Lr/Lp<0.54
分類4:Ap/Ach<0.83 0.55≦Lr/Lp≦0.947
分類5:Ap/Ach<0.83 Lr/Lp<0.54
次いで、各分類1〜5ごとに、耐棚吊り性(流動性)試験装置で棚吊り試験を120回ずつ行い、棚吊りの発生率を計算した。結果を表2に示す。
Using the shelf suspension resistance (fluidity) test apparatus shown in FIG. 8, the fluidity of the aggregate of titanium sponge particles as delivered was tested. First, using a sorting device, the aggregates of titanium sponge were classified according to the convexity ratio and the circularity of Wadell as described below, and were sorted so that about 1000 titanium sponge grains could be obtained in each classification.
Classification 1: 0.417 ≤ Ap / Ach ≤ 0.999 0.096 ≤ Lr / Lp ≤ 0.947
Category 2: 0.84 ≤ Ap / Ach ≤ 0.999 0.55 ≤ Lr / Lp ≤ 0.947
Classification 3: 0.84 ≤ Ap / Ach ≤ 0.999 Lr / Lp <0.54
Category 4: Ap / Ach <0.83 0.55 ≤ Lr / Lp ≤ 0.947
Category 5: Ap / Ach <0.83 Lr / Lp <0.54
Next, for each of the categories 1 to 5, the shelf suspension test was performed 120 times with the shelf suspension resistance (fluidity) test device, and the occurrence rate of shelf suspension was calculated. The results are shown in Table 2.

表2に示すように、受取ままの状態で試験をした場合(分類1)は、棚吊り発生率は64%程度であった。 As shown in Table 2, when the test was conducted in the state of receiving (Category 1), the occurrence rate of hanging on the shelf was about 64%.

これに対し、凸状比(Ap/Ach)、およびWadellの円形度(Lr/Lp)を本発明の範囲とした実施例(分類2)では、棚吊りは発生しなかった。 On the other hand, in the example (classification 2) in which the convexity ratio (Ap / Ach) and the circularity of Waddell (Lr / Lp) were within the scope of the present invention, shelving did not occur.

さらに、比較例2〜4(分類3〜5)の棚吊り発生率は約27〜100%であった。棚吊り発生率27%は、一見良い数字にも見えるが、実際の真空下でのスポンジチタンの溶解中に棚吊りが発生した場合、軽度であればフィーダに付随の振動装置により振動を与えて棚吊りを解消できることもあるが、それでも解消しない場合には、溶解炉の真空を破って炉を大気に開放し、作業者が炉内に入ってフィーダの閉塞部分に工具を当てて閉塞を解消することになる。 Further, the shelving occurrence rate of Comparative Examples 2 to 4 (Category 3 to 5) was about 27 to 100%. The shelving occurrence rate of 27% seems to be a good number at first glance, but if shelving occurs during the actual melting of titanium sponge under vacuum, if it is mild, the feeder is vibrated by the vibration device attached to it. It may be possible to eliminate the suspension, but if it still does not, break the vacuum of the melting furnace to open the furnace to the atmosphere, and the operator enters the furnace and applies a tool to the blocked part of the feeder to eliminate the blockage. Will be done.

この作業には長時間を要し、生産性を著しく低下させる。また、真空中で溶解する装置であるため、長時間にわたって大気と触れさせると、炉内の構造物に錆を発生させ、その後の溶解作業中での真空度を下げるという品質上の悪影響がある。このため、棚吊り現象は皆無にすることが必要であり、本発明の意義は極めて大きい。 This work takes a long time and significantly reduces productivity. In addition, since it is a device that melts in a vacuum, if it is exposed to the atmosphere for a long time, it will cause rust on the structure inside the furnace, which will have an adverse effect on quality by lowering the degree of vacuum during the subsequent melting work. .. Therefore, it is necessary to eliminate the shelving phenomenon, and the significance of the present invention is extremely large.

Claims (5)

粒径5〜19mm大きさに整粒されたスポンジチタン粒の集合体であって、
前記スポンジチタン粒は、水平に配置された平面基盤上に載置したとき、前記平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比が0.84以上であり、かつ
前記平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)であるWadellの円形度が0.55以上である、スポンジチタン粒の集合体。
An aggregate of the size of the particle size 5~19mm integer grain sponge titanium particles,
The sponge titanium grains are calculated from the projected area Ap (mm 2 ) obtained by projecting from above along the normal line of the planar substrate when placed on the horizontally arranged planar substrate, and the projected shape. The convex ratio, which is the ratio (Ap / Ach) to the area Ach (mm 2 ) of the convex package, is 0.84 or more, and the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected on the plane substrate. The circularity of Wadell, which is the ratio (Lr / Lp) of the length Lp (mm) of the circle to the circumference length Lr (mm) of a circle having an area equal to the projected area Ap, is 0.55 or more. , An aggregate of titanium sponge grains.
請求項1に記載されたスポンジチタン粒の集合体を素材とする、プラズマアーク溶解用または真空アーク溶解用の棒状消耗式電極。 A rod-shaped consumable electrode for plasma arc dissolution or vacuum arc dissolution, which is made of the aggregate of titanium sponge particles according to claim 1. 請求項1に記載されたスポンジチタン粒の集合体を素材とする、電子ビーム溶解用の塊状ブリケット。 A massive briquette for melting an electron beam, which is made of the aggregate of titanium sponge particles according to claim 1. スポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊を、篩工程により粒径5〜19mmの大きさに整粒して得られたスポンジチタン粒の集合体から、プラズマアーク溶解炉、電子ビーム溶解炉または真空アーク溶解炉で溶解されて金属チタンまたはチタン合金のインゴットを製造するためのスポンジチタン粒を選別する方法であって、
前記破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤上に載置し、
前記平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比が0.84以上で、かつ、前記平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)であるWadellの円形度が0.55以上であるスポンジチタン粒を、選別する、スポンジチタン粒の選別方法。
Nodules obtained a large mass of titanium sponge by pressing cut, from the size to an integer grain-obtained titanium sponge particles in an aggregate particle size 5~19M m by sieving processes, plasma arc melting furnace, A method of selecting titanium sponge grains for producing ingots of metallic titanium or titanium alloys that are melted in an electron beam melting furnace or a vacuum arc melting furnace.
The crushed and sized titanium sponge particles are placed on a flat substrate,
The ratio (Ap / Ach) of the projected area Ap (mm 2 ) obtained by projecting from above along the normal line of the plane base and the area Ach (mm 2 ) of the convex packet calculated from the projected shape. A circle having a convexity ratio of 0.84 or more and having an area equal to the projected area Ap and the length Lp (mm) of the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected on the plane base. A method for selecting sponge titanium grains, which sorts sponge titanium grains having a Wadell circularity of 0.55 or more, which is a ratio (Lr / Lp) to the circumference length Lr (mm).
スポンジチタンの大塊をプレス切断して得られた小塊を、篩工程により粒径5〜19mmの大きさに整粒したスポンジチタン粒の集合体から、プラズマアーク溶解炉、電子ビーム溶解炉または真空アーク溶解炉で溶解されて金属チタンまたはチタン合金のインゴットを製造するためのスポンジチタン粒を選別する装置であって、
前記破砕整粒されたスポンジチタン粒を平面基盤上に載置する載置手段と、
前記スポンジチタン粒における、前記平面基盤の法線に沿って上方より投影して得られる投影面積Ap(mm2)と、投影した形状から算出される凸包の面積Ach(mm2)との比(Ap/Ach)である凸状比、および、前記平面基盤上に投影した形状から算出される投影図形の周縁部の長さLp(mm)と、前記投影面積Apに等しい面積を有する円の円周の長さLr(mm)との比(Lr/Lp)であるWadellの円形度を測定する測定手段と、
前記凸状比(Ap/Ach)が0.84以上で、かつ、前記Wadellの円形度(Lr/Lp)が0.55以上であるスポンジチタン粒を選別する選別手段と
を備える、スポンジチタン粒の選別装置。
Nodules obtained a large mass of titanium sponge by pressing cut, of an aggregate of size to an integer grain sponge titanium having a grain size of 5~19M m by sieving processes, plasma arc melting furnace, an electron beam melting furnace Or a device that sorts titanium sponge grains for producing ingots of metallic titanium or titanium alloys that are melted in a vacuum arc melting furnace.
A mounting means for mounting the crushed and sized titanium sponge grains on a flat surface substrate,
The ratio of the projected area Ap (mm 2 ) obtained by projecting from above along the normal line of the plane base of the sponge titanium grains to the convex package area Ach (mm 2 ) calculated from the projected shape. A circle having an area equal to the projected area Ap and the convex ratio of (Ap / Ach) and the length Lp (mm) of the peripheral edge of the projected figure calculated from the shape projected on the plane base. A measuring means for measuring the circularity of Wadell, which is the ratio (Lr / Lp) to the length of the circumference Lr (mm),
Titanium sponge grains provided with a sorting means for selecting titanium sponge grains having a convex ratio (Ap / Ach) of 0.84 or more and a circularity (Lr / Lp) of Wadell of 0.55 or more. Sorting device.
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