JP6922977B2 - 金属鋳塊の製造方法 - Google Patents
金属鋳塊の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6922977B2 JP6922977B2 JP2019512583A JP2019512583A JP6922977B2 JP 6922977 B2 JP6922977 B2 JP 6922977B2 JP 2019512583 A JP2019512583 A JP 2019512583A JP 2019512583 A JP2019512583 A JP 2019512583A JP 6922977 B2 JP6922977 B2 JP 6922977B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hearth
- molten metal
- irradiation
- electron beam
- irradiation line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
- B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/103—Distributing the molten metal, e.g. using runners, floats, distributors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/11—Treating the molten metal
- B22D11/116—Refining the metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/002—Castings of light metals
- B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
- B22D21/022—Casting heavy metals, with exceedingly high melting points, i.e. more than 1600 degrees C, e.g. W 3380 degrees C, Ta 3000 degrees C, Mo 2620 degrees C, Zr 1860 degrees C, Cr 1765 degrees C, V 1715 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
- B22D21/06—Casting non-ferrous metals with a high melting point, e.g. metallic carbides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/02—Use of electric or magnetic effects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
- B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
- B22D41/01—Heating means
- B22D41/015—Heating means with external heating, i.e. the heat source not being a part of the ladle
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/70—Furnaces for ingots, i.e. soaking pits
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1295—Refining, melting, remelting, working up of titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
- C22B9/228—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by particle radiation, e.g. electron beams
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/02—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces of single-chamber fixed-hearth type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/04—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces of multiple-hearth type; of multiple-chamber type; Combinations of hearth-type furnaces
- F27B3/045—Multiple chambers, e.g. one of which is used for charging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/20—Arrangements of heating devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F27D99/0001—Heating elements or systems
- F27D99/0006—Electric heating elements or system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F27D99/0001—Heating elements or systems
- F27D99/0006—Electric heating elements or system
- F27D2099/003—Bombardment heating, e.g. with ions or electrons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Geology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
Inclusion)の2種類に分類される。HDIは、例えば、タングステンを主成分とする不純物であり、HDIの比重は溶融チタンの比重よりも大きい。一方、LDIは、窒化チタン等などを主成分とする不純物である。LDIの内部はポーラス状であるため、LDIの比重は溶融チタンの比重よりも小さい。
最初に、本発明の第1の実施形態に係る金属鋳塊の製造方法について説明する。
まず、図3を参照して、本実施形態に係る金属鋳塊の製造方法を実行するための電子ビーム溶解炉の構成について説明する。図3は、本実施形態に係る電子ビーム溶解炉1(以下、EB炉1」と称する。)の構成を示す模式図である。
次に、図3〜図6に基づいて、本発明の第1の実施形態に係る電子ビーム溶解法による金属鋳塊の製造方法の概要について説明する。図4は、本実施形態に係るハース30における照射ライン25及び供給ライン26の一例を示す平面図である。図5は、図4のI−I切断線における部分断面図である。図6は、本実施形態に係る金属鋳塊の製造方法により、照射ラインに沿って電子ビームを照射したときに形成される溶湯流の一例を示す平面図である。なお、図4及び図6の平面図は、図3の電子ビーム溶解炉1のハース30に対応している。
次に、電子ビームが集中的に照射される照射ライン25の配置について、より詳細に説明する。
次に、上記照射ライン25に対して集中的に照射されるライン照射用の電子ビーム(第1の電子ビーム)の設定について説明する。
以上、本発明の第1の実施形態に係る金属鋳塊の製造方法について説明した。本実施形態によれば、ハース30内の溶湯5cの表面に対し、2つの端部e1、e2がハース30の側壁37に位置し、かつ、リップ部36を塞ぐように配置された照射ライン25に対して、電子ビームを照射する。これにより、溶湯5cの表面の温度勾配によるマランゴニ対流を発生させ、図6に示すように、溶湯5cの表層において、照射ライン25から上流へ向かう溶湯5cの表層流れ(溶湯流61)を形成する。従って、溶湯流61により、ハース30の中央部をリップ部36に向かう溶湯流60を、照射ライン25より上流へ押し戻すことができ、溶湯5cに浮遊するLDI8等の不純物がハース30からモールド40へ流出するのを抑制できる。ハース30内に押し戻された不純物は、ハース30内の溶湯5cを循環する間に溶解され、もしくはスカル7に捕捉される。
次に、本発明の第2の実施形態に係る電子ビーム溶解法による金属鋳塊の製造方法について説明する。
本実施形態に係る電子ビーム溶解法による金属鋳塊の製造方法では、照射ライン25を、2つの端部e1、e2の間において側壁37Dに沿った第1の直線部L1と、第1の直線部L1から上流に向かって略垂直に延びる第2の直線部L2とからなる、T字形状とする。第1の直線部L1により、リップ部36が塞がれる。このような照射ライン25に対して電子ビームを照射することにより、溶湯5cの表層に浮遊しているLDIが、ハース30からモールド40へ流出しないようにする。
照射ライン25がT字形状の場合、例えば3つの電子銃を用いて照射ライン25に対して電子ビームを照射してもよい。すなわち、図10に示すように、第1の直線部L1を構成する照射ラインd1、d3と、第2の直線部L2を構成する照射ラインd2とに対して、それぞれ電子ビームを照射する。
以上、本発明の第2の実施形態に係る金属鋳塊の製造方法について説明した。本実施形態によれば、照射ライン25を、2つの端部e1、e2の間において側壁37Dに沿った第1の直線部L1と、第1の直線部L1から上流に向かって略垂直に延びる第2の直線部L2とからなる、T字形状とする。このような照射ライン25に対して電子ビームを照射することにより、リップ部36に向かう溶湯流を照射ライン25において上流へ押し戻し、ハース30の側壁37に向かわせることができる。その結果、溶湯5cの表面に浮遊するLDIをハース30の側壁37のスカル7に固着させることができる。あるいは、LDIを、ハース30内の溶湯5c中を循環する間に溶解させることも可能である。これにより、LDIがハース30からモールド40へ流出し、インゴットに混入することを抑制できる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る金属鋳塊の製造方法について説明する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る金属鋳塊の製造方法について説明する。
本実施形態に係る金属鋳塊の製造方法では、ハース内の溶湯の表面に配置される照射ラインをハースの幅方向に略平行な直線形状とする。かかる照射ラインに対して電子ビームを照射することにより、ハース内の溶湯をモールドへ流出させるリップ部への溶湯流路を塞ぐ。これにより、溶湯表面に浮遊している不純物であるLDIがリップ部からモールドへ流れ出さないようにハース内に押し戻す。ハース内に押し戻されたLDIは、ハース内に滞留する間に溶解する。その結果、LDIがモールドへ流出することを抑制することができる。
本実施形態に係る金属鋳塊の製造方法では、直線形状の照射ライン25が配置される。照射ライン25の形状を直線形状とすることにより、電子ビームの走査距離を短くすることができる。その結果、溶湯5c中のLDI8がリップ部36を通り抜けてハース30からモールド40へ流出することを抑制できる。
本実施形態に係る金属鋳塊の製造方法では、照射ライン25によってリップ部36を塞ぐことにより、LDI8をハース30内に堰き止め、LDI8がハース内を循環している間に溶解させる。これにより、LDI8がハース30からモールド40へ流出することを抑制している。このため、LDI8が溶解するまでは、LDI8がハース30からモールド40へ流出する可能性がある。そこで、LDI8がハース30からモールド40へ流出する可能性を低減するため、ハース30内に存在するLDI8の溶解を促進させる。このために、ハース30内の溶湯5cの表面に対して、LDI溶解促進用の電子ビーム(本発明の「第2の電子ビーム」に相当する。)を照射するようにしてもよい。
第4の実施形態の変形例について説明する。上記では、図12及び図13に示すように、ハース30内の溶湯5cの表面に対して、2つの端部e1、e2が側壁37の近傍に位置し、かつ、リップ部36を塞ぐような直線形状の照射ライン25が配置される例を説明した。しかし、本発明はかかる例に限定されない。照射ライン25の形状が図12または図13に示した例でなくとも、ハース30内の溶湯5cをモールド40へ流出させるリップ部36への溶湯流路を塞ぎ、LDI8をハース30内に押し戻すことができる。
以上、本実施形態に係る金属鋳塊の製造方法について説明した。本実施形態によれば、ハース30内の溶湯5cの表面に対して、2つの端部e1、e2が側壁37に位置し、かつ、リップ部36を塞ぐような照射ライン25を配置する。これにより、ハース30内の溶湯をモールドへ流出させるリップ部36への溶湯流路が塞がれる。その結果、LDI8は、リップ部36への流入口で堰き止められる。LDI8は、ハース30内を循環し続け、その間に溶解される。これにより、溶湯5c中に含まれるLDI8がリップ部36からモールド40に流出することを防止できる。
上記では、図3に示すショートハース30あるいは図1に示すロングハース31、33に対して上記実施形態に係る金属鋳塊の製造方法を適用する場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明に係る金属鋳塊の製造方法を適用するハースが、複数の分割ハースを組み合わせて連続的に配置された複数段のハースであってもよい。例えば、図19に示すように、第1のハース30Aと、第2のハース30Bとを組み合わせて連続的に配置することにより、2段のハース30を構成してもよい。
まず、表1及び図20〜図43を参照して、上述の本発明の第1〜第4の実施形態に係るライン照射によるLDIの除去効果を検証するシミュレーションを行った実施例について説明する。
実施例1では、図20に示すように、リップ部36を塞ぐ照射ライン25に沿って高温領域が形成され、照射ライン25から上流に向かう溶湯流61が形成されている。このため、図20に示すように、供給ラインからリップ部36に向かって流動したLDIは全て、溶湯流61に乗って側壁37A、37Bに向けて流動し、リップ部36を通ってモールド40側に延びる流線はない。このことから、ハース30内のLDIは、上流側に押し戻され、リップ部36からモールド40に流出していないことが分かる。図21は、実施例1の照射ライン25近傍の各地点における溶湯5cの流れ方向及び流れの強さを表す矢印を示している。図21からも、照射ライン25から上流に、かつ、側壁37A、37Bに向かう流速の大きい強い溶湯5cの流れが形成されていることが分かる。
図22に示すように、実施例2でも、実施例1と同様、リップ部36を塞ぐ照射ライン25に沿って高温領域が形成され、照射ライン25から上流に向かう溶湯流61が形成されている。このため、供給ラインからリップ部36に向かって流動したLDIは全て、溶湯流61に乗って側壁37A、37Bに向けて流動し、リップ部36を通ってモールド40側に延びる流線はない。このことから、ハース30内のLDIは、上流側に押し戻され、リップ部36からモールド40に流出していないことが分かる。
実施例3でも、実施例1、2と同様、図23に示すように、リップ部36を塞ぐ照射ライン25に沿って高温領域が形成され、照射ライン25から上流に向かう溶湯流61が形成されている。このため、供給ラインからリップ部36に向かって流動したLDIは全て、溶湯流61に乗って側壁37A、37Bに向けて流動し、リップ部36を通ってモールド40側に延びる流線はない。このことから、ハース30内のLDIは、上流側に押し戻され、リップ部36からモールド40に流出していないことが分かる。
実施例4、5では、2本の電子銃を用いて、照射ライン25に対して電子ビームを照射した。実施例4では、2つの電子銃の電子ビームが同一のタイミングでV字形状の頂点に位置するように、照射ライン25に対して電子ビームを照射した。また、実施例5では、一方の電子銃の電子ビームがV字形状の頂点に位置したとき、他方の電子銃の電子ビームが照射ラインの中央部に位置するように、照射ライン25に対して電子ビームを照射した。図24は実施例4のシミュレーション結果であり、図26は実施例5のシミュレーション結果である。
実施例6、7は、実施例1と同様、V字形状の照射ライン25を配置した場合であるが、実施例1とはV字の形状が異なる。しかし、実施例6、7でも、実施例1〜5と同様、図28及び図30に示すように、リップ部36を塞ぐ照射ライン25に沿って高温領域が形成され、照射ライン25から上流に向かう溶湯流61が形成されている。このため、供給ラインからリップ部36に向かって流動したLDIは全て、溶湯流61に乗って側壁37A、37Bに向けて流動し、リップ部36を通ってモールド40側に延びる流線はない。このことから、ハース30内のLDIは、上流側に押し戻され、リップ部36からモールド40に流出していないことが分かる。
実施例8〜10では、直線形状の照射ライン25を配置した。図31は実施例8のシミュレーション結果を示し、図32は実施例9のシミュレーション結果を示し、図33は実施例10のシミュレーション結果を示す。実施例8〜10では、直線状の照射ライン25の配置、あるいは、使用するハースが異なる。しかし、実施例8〜10でも、実施例1〜7と同様、図31〜図33に示すように、リップ部36を塞ぐ照射ライン25に沿って高温領域が形成され、照射ライン25から上流に向かう溶湯流61が形成されている。このため、供給ラインからリップ部36に向かって流動したLDIは全て、溶湯流61に乗って側壁37A、37Bに向けて流動し、リップ部36を通ってモールド40側に延びる流線はない。このことから、ハース30内のLDIは、上流側に押し戻され、リップ部36からモールド40に流出していないことが分かる。なお、図31〜図33より、照射ライン25の端部近傍にLDIが滞留するよどみ位置があることがわかる。このLDIは、その後、ハース内の溶湯流に乗ってハース内を循環する。しかし、LDIが再び照射ライン25に到達しても、LDIは同様の位置に留まった後、再びハース内を循環する。LDIは、ハース内を循環する間に溶解する。あるいは、このよどみ位置に対して、LDI溶解促進用の電子ビームを照射し、LDIの溶解を促進することもできる。
実施例11〜13では、上流からリップ部36に向かって突出する凸形状の照射ライン25を配置した。図34は実施例11のシミュレーション結果を示し、図35は実施例12のシミュレーション結果を示し、図36は実施例13のシミュレーション結果を示す。実施例11〜13では、照射ライン25の凸形状が異なる。しかし、実施例11〜13でも、実施例1〜10と同様、図34〜図36に示すように、リップ部36を塞ぐ照射ライン25に沿って高温領域が形成され、照射ライン25から上流に向かう溶湯流61が形成されている。このため、供給ラインからリップ部36に向かって流動したLDIは全て、溶湯流61に乗って上流に向けて流動し、リップ部36を通ってモールド40側に延びる流線はない。このことから、ハース30内のLDIは、上流側に押し戻され、リップ部36からモールド40に流出していないことが分かる。
比較例1では、照射ライン25に対して電子ビームが照射されない。このため、図37に示すように、供給ライン26の高温領域からハース30の中央部に向かってLDIが自由に流動し、ハース30の中央部の溶湯流60に乗って、大量のLDIがリップ部36を通ってモールドに流出した。
比較例2は、上記特許文献1に記載の手法についてのシミュレーション結果である。すなわち、図38に示すように、ハース31、33内の溶湯5cの表面において鋳型への溶湯流れ方向とは逆方向に電子ビームをジグザグに走査させた。照射ライン25は、図38に示すように、ハース31、33の長手方向に沿ったジグザグ形状となる。原料5は、ハースの長手方向上流側(すなわち、リップ部と反対側)の原料供給領域28から投入されている。便宜上、溶解ハース31及び精錬ハース33は1つのハースとしてモデル化している。
比較例3では、図40に示すように、第1の直線部と第2の直線部とが交差していないため、ハース30の中央線付近に電子ビームが照射されない箇所がある。このため、図41に示すように、LDIは、電子ビームが照射されていない箇所を通り、リップ部36を通ってモールド40に向かって流出した。
比較例4では、図42に示すように、第1の直線部L1、第2の直線部L2、第3の直線部L3が交差していないため、ハース30のリップ部36への流入口付近に電子ビームが照射されない箇所がある。このため、図43に示すように、LDIは、電子ビームが照射されていない箇所を通り、リップ部36を通ってモールド40に向かって流出した。
本実施例では、第1の実施形態に係るV字形状の照射ライン25と、第2の実施形態に係る照射ライン25とについて、溶湯流の挙動について検証した。ここでは、上記実施例の実施例1(V字形状の照射ライン25)と、実施例3(T字形状の照射ライン25)とを比較した。各シミュレーションでは、溶湯の流れや温度は電子ビームの走査によって時々刻々変化するため、非定常計算を行った。本実施例では、実施例1、3の電子銃を、下記表2のように設定した。実施例3については、3つの電子銃を用いており、T字形状の照射ライン25は、照射ライン長さ(b2)と照射ライン高さ(h2)との比(h2/b2)が2/5となるようにした。
次に、上記実施例8に対し、LDI溶解促進用の電子ビームを使用した場合のシミュレーションを実施した。本シミュレーションでも、溶湯5cの流れや温度は電子ビームの走査によって時々刻々変化するため、非定常計算を行った。LDIは窒化チタンであり、窒化チタンの粒径が5mmであり、窒化チタンの密度が溶湯5cより10%小さいと仮定してシミュレーションを実施した。
5 金属原料
5c 溶湯
7 スカル
8 LDI
10A、10B 原料供給部
20A、20B 原料溶解用の電子銃
20C、20D 溶湯保温用の電子銃
20E ライン照射用の電子銃
23 保温照射領域
25 照射ライン
26 供給ライン
30 精錬ハース
36 リップ部
37A、37B、37C リップ部が設けられない側壁
37D 第1の側壁
40 モールド
50 インゴット
61、62、63 溶湯流
Claims (14)
- 電子ビームの照射位置を制御可能である電子銃と、金属原料の溶湯を貯留するハースとを備えた電子ビーム溶解炉を用いた、チタン、タンタル、ニオブ、バナジウム、モリブデン及びジルコニウムからなる群から選択された少なくとも1つ以上の金属元素を合計で50質量%以上含む金属鋳塊の製造方法であって、
前記金属原料の溶湯を貯留するハースの複数の側壁のうち、第1の側壁は、前記ハース内の前記溶湯をモールドへ流出させるためのリップ部が設けられる側壁であり、
照射ラインは、前記溶湯の表面において前記金属原料が供給される上流領域と前記第1の側壁との間の下流領域に、前記リップ部を塞ぐように、かつ、2つの端部が前記ハースの前記側壁からの離隔距離が5mm以下の領域に位置するように照射ラインを配置し、
前記照射ラインに対して、第1の電子ビームを前記溶湯の表面に照射し、
前記照射ラインに対して前記第1の電子ビームを照射することによって、前記照射ラインにおける前記溶湯の表面温度(T2)を、前記ハース内の前記溶湯の表面全体の平均表面温度(T0)よりも高くして、前記溶湯の表層において前記照射ラインから前記第1の側壁とは反対側の方向である上流へ向かう溶湯流を形成する、金属鋳塊の製造方法。 - 前記照射ラインの2つの前記端部は、前記第1の側壁の近傍に位置する、請求項1に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記溶湯流は、前記照射ラインから、前記ハースの側壁のうち前記第1の側壁から前記上流に向かって略垂直に延びる側壁に到達する流れである、請求項1または2に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記照射ラインは、前記リップ部側から前記上流に向かって突出する凸形状を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記照射ラインは、V字形状、または、少なくとも前記リップ部の開口幅以上の直径を有する円弧形状である、請求項4に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記照射ラインは、前記2つの端部の間において前記第1の側壁に沿った第1の直線部と、前記第1の直線部から前記上流に向かって略垂直に延びる第2の直線部とからなる、T字形状である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記照射ラインは、前記2つの端部の間において前記第1の側壁に沿った直線形状である、請求項1または2に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記照射ラインは、前記上流から前記リップ部に向かって突出する凸形状であり、
前記溶湯流は、
前記照射ラインから前記上流に向かい、
かつ、前記ハースの側壁のうち前記第1の側壁から前記上流に向かって略垂直に延びて互いに対向する一対の側壁から中央に向かう流れである、請求項1または2に記載の金属鋳塊の製造方法。 - 前記照射ラインは、
前記2つの端部の間において前記第1の側壁に沿った第1の直線部と、
前記第1の直線部の前記2つの端部から、前記ハースの側壁のうち前記第1の側壁から上流に向かって略垂直に延びて互いに対向する一対の側壁にそれぞれ沿った第2の直線部及び第3の直線部と、
からなる、U字形状であり、
前記溶湯流は、
前記照射ラインから前記上流に向かい、
かつ、前記ハースの側壁のうち前記第1の側壁から前記上流に向かって略垂直に延びて互いに対向する一対の側壁から中央に向かう流れである、請求項1または2に記載の金属鋳塊の製造方法。 - 前記照射ラインに対して前記第1の電子ビームを照射することにより生じる前記溶湯流のよどみ位置に、第2の電子ビームを照射する、請求項8または9に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記溶湯の表面において、前記第1の電子ビームの照射軌跡が交差または重複するように、複数の電子銃を用いて、前記照射ラインに対して複数の前記第1の電子ビームを照射する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の金属鋳塊の製造方法。
- 前記ハースは、1つの精錬ハースのみからなり、
原料供給部において前記金属原料を溶解し、前記溶解された金属原料を前記原料供給部から前記ハース内に滴下させ、前記精錬ハース内の前記溶湯中で前記金属原料を精錬する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の金属鋳塊の製造方法。 - 前記ハースは、複数の分割ハースが組み合わされて連続的に配置された複数段のハースであり、
前記分割ハースそれぞれにおいて、
前記下流領域に前記リップ部を塞ぐように、かつ、前記2つの端部が前記分割ハースの前記側壁の近傍に位置するように配置された前記照射ラインに対して、前記第1の電子ビームを前記溶湯の表面に対して照射する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の金属鋳塊の製造方法。 - 前記金属原料は、チタン元素を50質量%以上含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の金属鋳塊の製造方法。
Applications Claiming Priority (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017079734 | 2017-04-13 | ||
JP2017079734 | 2017-04-13 | ||
JP2017079735 | 2017-04-13 | ||
JP2017079733 | 2017-04-13 | ||
JP2017079732 | 2017-04-13 | ||
JP2017079732 | 2017-04-13 | ||
JP2017079735 | 2017-04-13 | ||
JP2017079733 | 2017-04-13 | ||
PCT/JP2018/015555 WO2018190424A1 (ja) | 2017-04-13 | 2018-04-13 | 金属鋳塊の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018190424A1 JPWO2018190424A1 (ja) | 2020-02-27 |
JP6922977B2 true JP6922977B2 (ja) | 2021-08-18 |
Family
ID=63793277
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019512578A Active JP7010930B2 (ja) | 2017-04-13 | 2018-04-13 | 金属鋳塊の製造方法 |
JP2019512583A Active JP6922977B2 (ja) | 2017-04-13 | 2018-04-13 | 金属鋳塊の製造方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019512578A Active JP7010930B2 (ja) | 2017-04-13 | 2018-04-13 | 金属鋳塊の製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11498118B2 (ja) |
EP (2) | EP3611277B1 (ja) |
JP (2) | JP7010930B2 (ja) |
CN (2) | CN110770359B (ja) |
UA (2) | UA125661C2 (ja) |
WO (2) | WO2018190424A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114699655A (zh) | 2017-07-11 | 2022-07-05 | 反射医疗公司 | 用于pet检测器余辉管理的方法 |
US11369806B2 (en) | 2017-11-14 | 2022-06-28 | Reflexion Medical, Inc. | Systems and methods for patient monitoring for radiotherapy |
CN109465419B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-03-30 | 陕西天成航空材料有限公司 | 一种电子束离心铸造大尺寸钛合金管设备及方法 |
JP7261615B2 (ja) * | 2019-03-01 | 2023-04-20 | 東邦チタニウム株式会社 | ハース、電子ビーム溶解炉、及び鋳造品の製造方法 |
CN111945022B (zh) * | 2020-08-10 | 2021-12-31 | 昆明理工大学 | 一种减少eb炉熔炼钛及钛合金扁锭拉锭时间的方法 |
RU2753847C1 (ru) * | 2020-10-12 | 2021-08-24 | Публичное акционерное общество "Электромеханика" | Способ и устройство для производства металлического слитка |
CN112496278A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-16 | 攀枝花云钛实业有限公司 | 电子束冷床熔炼圆锭的方法 |
CN114505471B (zh) * | 2022-02-22 | 2024-04-23 | 襄阳金耐特机械股份有限公司 | 一种多自由度浇铸机 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4932635A (en) | 1988-07-11 | 1990-06-12 | Axel Johnson Metals, Inc. | Cold hearth refining apparatus |
US4838340A (en) | 1988-10-13 | 1989-06-13 | Axel Johnson Metals, Inc. | Continuous casting of fine grain ingots |
JPH04124229A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-24 | Nippon Steel Corp | チタン合金の電子ビーム溶解方法 |
JP3725873B2 (ja) | 2003-01-31 | 2005-12-14 | 東邦チタニウム株式会社 | 金属チタンの電子ビーム溶解方法 |
JP3759933B2 (ja) * | 2003-03-13 | 2006-03-29 | 東邦チタニウム株式会社 | 高融点金属の電子ビーム溶解方法 |
JP4443430B2 (ja) * | 2005-01-25 | 2010-03-31 | 東邦チタニウム株式会社 | 電子ビーム溶解装置 |
WO2008078402A1 (ja) | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Toho Titanium Co., Ltd. | 金属インゴットの溶製方法 |
WO2008084702A1 (ja) | 2007-01-10 | 2008-07-17 | Nikon Corporation | 光学素子、ファインダー光学系、測光光学系及び撮影光学系と、これらを用いた結像方法および測光方法 |
JP5380264B2 (ja) * | 2009-12-15 | 2014-01-08 | 東邦チタニウム株式会社 | 金属インゴットの溶製方法 |
JP5694068B2 (ja) * | 2011-06-18 | 2015-04-01 | 東邦チタニウム株式会社 | 金属製造用溶解原料およびこれを用いた金属の溶解方法 |
JP5580366B2 (ja) | 2012-05-29 | 2014-08-27 | 東邦チタニウム株式会社 | チタンインゴットの製造方法 |
-
2018
- 2018-04-13 JP JP2019512578A patent/JP7010930B2/ja active Active
- 2018-04-13 JP JP2019512583A patent/JP6922977B2/ja active Active
- 2018-04-13 US US16/604,916 patent/US11498118B2/en active Active
- 2018-04-13 UA UAA201911104A patent/UA125661C2/uk unknown
- 2018-04-13 WO PCT/JP2018/015555 patent/WO2018190424A1/ja unknown
- 2018-04-13 EP EP18783838.8A patent/EP3611277B1/en active Active
- 2018-04-13 US US16/604,906 patent/US11833582B2/en active Active
- 2018-04-13 EP EP18784257.0A patent/EP3611278B1/en active Active
- 2018-04-13 WO PCT/JP2018/015536 patent/WO2018190419A1/ja unknown
- 2018-04-13 UA UAA201911107A patent/UA125662C2/uk unknown
- 2018-04-13 CN CN201880039148.2A patent/CN110770359B/zh active Active
- 2018-04-13 CN CN201880040085.2A patent/CN110770360B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3611278A1 (en) | 2020-02-19 |
US11498118B2 (en) | 2022-11-15 |
US20200164432A1 (en) | 2020-05-28 |
EP3611278B1 (en) | 2023-02-08 |
EP3611277A1 (en) | 2020-02-19 |
JPWO2018190419A1 (ja) | 2020-05-14 |
JP7010930B2 (ja) | 2022-01-26 |
CN110770360B (zh) | 2022-02-01 |
US20200122226A1 (en) | 2020-04-23 |
EP3611277A4 (en) | 2020-08-05 |
US11833582B2 (en) | 2023-12-05 |
EP3611277B1 (en) | 2022-03-16 |
WO2018190424A1 (ja) | 2018-10-18 |
EP3611278A4 (en) | 2020-08-05 |
CN110770360A (zh) | 2020-02-07 |
UA125661C2 (uk) | 2022-05-11 |
CN110770359B (zh) | 2021-10-15 |
WO2018190419A1 (ja) | 2018-10-18 |
CN110770359A (zh) | 2020-02-07 |
JPWO2018190424A1 (ja) | 2020-02-27 |
UA125662C2 (uk) | 2022-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6922977B2 (ja) | 金属鋳塊の製造方法 | |
RU2714718C2 (ru) | Способы и устройства для получения металлического порошкового материала | |
US10549385B2 (en) | Method for laser melting with at least one working laser beam | |
WO2014103245A1 (ja) | チタン連続鋳造装置 | |
US9381571B2 (en) | Hearth | |
JP5788691B2 (ja) | 金属溶製用溶解炉およびこれを用いた金属の溶製方法 | |
JP5896811B2 (ja) | チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続鋳造用の鋳型およびこれを備えた連続鋳造装置 | |
RU2623524C2 (ru) | Способ непрерывного литья сляба из титана или титанового сплава | |
JP6279963B2 (ja) | チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造装置 | |
JP5774438B2 (ja) | チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法および連続鋳造装置 | |
JP5730738B2 (ja) | チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法および連続鋳造装置 | |
JPH10102112A (ja) | 高炉出銑樋 | |
EA039286B1 (ru) | Способ производства металлического слитка | |
EA039285B1 (ru) | Способ производства металлического слитка | |
JPH09141395A (ja) | 連続鋳造鋳型の冷却方法及び鋳型構造 | |
JP6022416B2 (ja) | チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続鋳造装置 | |
EP3225329A1 (en) | Method for continuously casting slab containing titanium or titanium alloy | |
JP2001272172A (ja) | 障壁を含む複数炉床装置 | |
KR20160139636A (ko) | 몰드 플럭스 및 이를 이용한 연속 주조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210115 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210309 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210524 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210524 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210531 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210601 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210629 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210712 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6922977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |