JP7485633B2

JP7485633B2 - Analyzing the oxygen concentration of titanium sponge

Info

Publication number: JP7485633B2
Application number: JP2021075252A
Authority: JP
Inventors: 洋介井上; 裕一志賀
Original assignee: Toho Titanium Co Ltd
Current assignee: Toho Titanium Co Ltd
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: JP2021135198A; JP2021135302A; JP6878639B1; WO2021171743A1

Description

本発明は、スポンジチタンの酸素濃度の分析方法に関する。 The present invention relates to a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge.

近年、エレクトロニクス分野及び触媒分野等において、金属チタンには更なる高純度の技術が要求されている。金属チタン中の酸素はその濃度を低減すべき成分の一つである。 In recent years, there has been a demand for even higher purity technology for titanium metal in the fields of electronics and catalysts. Oxygen in titanium metal is one of the components whose concentration should be reduced.

金属チタンのインゴット等は、四塩化チタンをマグネシウムで還元するといったクロール法によって得られたスポンジチタンを使用し、破砕、溶解、鋳造が行われて製造されている。 Metallic titanium ingots are produced from sponge titanium obtained by the Kroll process, which involves reducing titanium tetrachloride with magnesium, which is then crushed, melted, and cast.

しかしながら、クロール法にてスポンジチタンを製造すると、スポンジチタン中には不可避的に塩化マグネシウムが残存してしまう。塩化マグネシウムは潮解性を有する。また、チタンは、大気中の酸素と反応しやすく、特に微小な穴（細孔）を持つスポンジチタンになればその表面積が大きいために、スポンジチタンが大気に接触するとその酸素濃度は高くなる。金属チタン中の酸素を低減するためにスポンジチタンの酸素濃度を抑制する方法としては、様々な報告がある。 However, when titanium sponge is produced using the Kroll process, magnesium chloride inevitably remains in the titanium sponge. Magnesium chloride is deliquescent. Titanium also reacts easily with oxygen in the air, and titanium sponge with tiny holes (pores) in particular has a large surface area, so the oxygen concentration increases when the titanium sponge comes into contact with the air. There have been various reports on methods for suppressing the oxygen concentration of titanium sponge in order to reduce the oxygen in metallic titanium.

例えば、特許文献１には、クロール法により製造されたスポンジチタン塊の中央部を取り出し、破砕して得られたスポンジチタン粒を保管容器内に封入する際に、スポンジチタン粒が充填された保管容器内を４０Ｐａ以下まで減圧した後にその保管容器内に低湿度ガスを注入するスポンジチタン粒の保管方法が提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes a method of storing titanium sponge granules in which the center of a titanium sponge block produced by the Kroll process is removed and crushed to obtain titanium sponge granules, which are then enclosed in a storage container, in which the pressure inside the storage container filled with the titanium sponge granules is reduced to 40 Pa or less, and then a low-humidity gas is injected into the storage container.

特開２０１２－０８７３７３号公報JP 2012-087373 A

ところで、スポンジチタンの酸素濃度を分析するには、始めに分析用スポンジチタンを、例えば減圧雰囲気または不活性雰囲気とした溶解装置内で溶解させ、これにより得られる溶湯を固化させて、分析用試料を得る。この分析用試料を使用して酸素濃度を測定し、その測定結果を分析用スポンジチタンの酸素濃度として扱うことができる。しかしながら、スポンジチタン塊から分析用スポンジチタンを採取し、それから作製した分析用試料の酸素濃度の分析結果は、安定しないという問題があった。 To analyze the oxygen concentration of titanium sponge, the titanium sponge for analysis is first melted, for example, in a melting device with a reduced pressure or inert atmosphere, and the resulting molten metal is solidified to obtain an analytical sample. The oxygen concentration is measured using this analytical sample, and the measurement result can be treated as the oxygen concentration of the titanium sponge for analysis. However, there is a problem in that the analytical titanium sponge is taken from a titanium sponge lump, and the analysis results of the oxygen concentration of the analytical sample made from it are not stable.

そこで、本発明は、スポンジチタンの酸素濃度を精度良く測定可能なスポンジチタンの酸素濃度の分析方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge that can accurately measure the oxygen concentration of titanium sponge.

本発明者らは鋭意検討の結果、分析用スポンジチタンを溶解して作製した分析用試料の酸素濃度の分析結果が安定しない理由は、次に述べる事項の影響を受けているためであるという知見を得るに至った。分析用スポンジチタンは、通常スポンジチタン塊の破砕物であって多孔体であり、塩化マグネシウムはスポンジチタン塊の表面に付着したもののみならず閉じ込められた閉孔部位にも含まれることがある。よって、スポンジチタン塊から採取した分析用スポンジチタンを溶解装置内で溶解すると、その溶解の都度、分析用スポンジチタンに含まれていた塩化マグネシウムが揮発して溶解装置の内面等に付着する。溶解装置内に付着して堆積した当該塩化マグネシウムは、その潮解性の故に、溶解装置内を大気に開放した際に水分を吸収する。この水分が、その後に行う溶解で溶解装置の内部空間に放出され更にチタンの溶湯と反応するため、得られた分析用試料の酸素濃度に影響を及ぼすと考えられる。よって、分析用スポンジチタンを溶解する際に溶解装置内の塩化マグネシウムから放出される水分の影響を低減できれば、分析用試料の酸素濃度が安定し、ひいては分析用スポンジチタンの酸素濃度分析結果が安定する（すなわち分析用スポンジチタンの酸素濃度の測定精度が高くなる）と考えられる。しかしながら、分析の都度溶解装置内の塩化マグネシウムを除去するのは大変な手間がかかる。場合によってはチューブ内、壁の角部、目地部など塩化マグネシウムの除去が困難な部位もある。以上より、分析の都度溶解装置内の塩化マグネシウムを除去するのは実際的な解決手段ではない。 As a result of intensive research, the inventors of the present invention have come to the knowledge that the reason why the analysis results of the oxygen concentration of the analytical sample prepared by dissolving the analytical sponge titanium are not stable is because it is influenced by the following factors. The analytical sponge titanium is usually a crushed titanium sponge lump and is a porous body, and magnesium chloride is not only attached to the surface of the titanium sponge lump but may also be contained in the closed pores. Therefore, when the analytical sponge titanium collected from the titanium sponge lump is dissolved in a melting device, the magnesium chloride contained in the analytical sponge titanium volatilizes and adheres to the inner surface of the melting device each time it is dissolved. The magnesium chloride that adheres and accumulates in the melting device absorbs moisture when the melting device is opened to the atmosphere due to its deliquescent nature. This moisture is released into the internal space of the melting device during the subsequent melting and further reacts with the molten titanium, which is thought to affect the oxygen concentration of the obtained analytical sample. Therefore, if the effect of moisture released from the magnesium chloride in the dissolution apparatus when dissolving the titanium sponge for analysis could be reduced, the oxygen concentration of the sample for analysis would be stabilized, and the oxygen concentration analysis results of the titanium sponge for analysis would be stable (i.e., the measurement accuracy of the oxygen concentration of the titanium sponge for analysis would be improved). However, it is very time-consuming to remove the magnesium chloride from the dissolution apparatus each time an analysis is performed. In some cases, it is difficult to remove the magnesium chloride from parts of the apparatus, such as inside the tube, corners of the walls, and joints. For these reasons, removing the magnesium chloride from the dissolution apparatus each time an analysis is performed is not a practical solution.

そこで、本発明者らは鋭意検討し、溶解装置内で分析用スポンジチタンを溶解する前にダミー用チタン材を溶解し、その溶解時の雰囲気を維持しつつ（すなわち溶解装置内を大気解放しないで引続き）分析用スポンジチタンを溶解することが、分析結果の安定化に効果的であることを見出した。これにより、ダミー用チタン材が、その溶解時に上記塩化マグネシウムから放出される水分と反応し、溶解装置内の水分が適切に除去されると考えられる。その後に分析用スポンジチタンを溶解して分析用試料を作製すれば、分析用スポンジチタン溶解時には上記塩化マグネシウムからの水分放出が抑制されて当該水分による酸素濃度の分析結果の変動を抑制できると考えられる。 The inventors have therefore conducted extensive research and found that dissolving the dummy titanium material before dissolving the titanium sponge for analysis in the melting apparatus, and then dissolving the titanium sponge for analysis while maintaining the atmosphere during dissolution (i.e., continuing to dissolve the titanium sponge without opening the melting apparatus to the atmosphere), is effective in stabilizing the analysis results. This is believed to cause the dummy titanium material to react with the moisture released from the magnesium chloride during dissolution, and to properly remove the moisture from within the melting apparatus. If the titanium sponge for analysis is then dissolved to prepare an analysis sample, it is believed that the release of moisture from the magnesium chloride during dissolution of the titanium sponge for analysis can be suppressed, and fluctuations in the analysis results of the oxygen concentration due to the moisture can be suppressed.

すなわち、本発明は一側面において、溶解装置内にダミー用チタン材を設置する準備工程と、前記準備工程後、前記溶解装置内で減圧又は不活性雰囲気の下、前記ダミー用チタン材を溶解する第１の溶解工程と、前記第１の溶解工程後、前記溶解装置内で前記減圧又は前記不活性雰囲気を維持しつつ分析用スポンジチタンを溶解した後に固化させることで分析用試料を得る第２の溶解工程とを含むスポンジチタンの酸素濃度の分析方法である。 That is, in one aspect, the present invention is a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge, which includes a preparation step of placing dummy titanium material in a melting apparatus, a first melting step of melting the dummy titanium material in the melting apparatus under reduced pressure or an inert atmosphere after the preparation step, and a second melting step of melting and then solidifying a titanium sponge for analysis while maintaining the reduced pressure or the inert atmosphere in the melting apparatus after the first melting step, to obtain an analysis sample.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記溶解装置は、前記ダミー用チタン材の溶湯を貯留するために前記ダミー用チタン材を設置する第１の貯留部と、前記分析用スポンジチタンの溶湯を貯留するために前記分析用スポンジチタンを設置する第２の貯留部とを備える。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the melting apparatus includes a first storage section in which the dummy titanium material is placed to store the molten titanium material, and a second storage section in which the analytical titanium sponge is placed to store the molten titanium sponge.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記第１の溶解工程においては、前記第１の貯留部内で前記ダミー用チタン材を溶解し、前記第２の溶解工程においては、前記第２の貯留部内で前記分析用スポンジチタンを溶解する。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge according to the present invention, in the first dissolving step, the dummy titanium material is dissolved in the first storage section, and in the second dissolving step, the titanium sponge for analysis is dissolved in the second storage section.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記溶解装置は、前記第１の貯留部から下方に延在した第１の鋳型部と、前記第２の貯留部から下方に延在した第２の鋳型部とを更に備える。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the melting apparatus further includes a first mold section extending downward from the first storage section, and a second mold section extending downward from the second storage section.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記溶解装置は、溶湯を貯留する貯留部と、前記溶湯の固化物を除去するための吊棒と、前記分析用スポンジチタンを供給する供給部とを備え、前記第１の溶解工程と前記第２の溶解工程との間に、前記第１の溶解工程にて前記貯留部で溶解された前記ダミー用チタン材の溶湯を固化させて、前記貯留部から前記吊棒により前記溶湯の固化物を取り除く除去工程と、前記除去工程後、前記供給部から前記貯留部に前記分析用スポンジチタンを供給する供給工程とを更に含む。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the melting apparatus includes a storage section for storing molten metal, a hanging rod for removing solidified material from the molten metal, and a supply section for supplying the titanium sponge for analysis, and further includes, between the first melting step and the second melting step, a removal step for solidifying the molten metal of the dummy titanium material melted in the storage section in the first melting step and removing the solidified material from the molten metal from the storage section by the hanging rod, and a supply step for supplying the titanium sponge for analysis from the supply section to the storage section after the removal step.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記供給部は、供給口において更に開閉扉を有し、以て前記分析用スポンジチタンを設置する室を備え、前記第１の溶解工程においては、前記開閉扉を閉めた状態で前記ダミー用チタン材を溶解する。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the supply section further has an opening/closing door at the supply port, thereby providing a chamber in which the titanium sponge for analysis is placed, and in the first dissolving step, the dummy titanium material is dissolved with the opening/closing door closed.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記第１の溶解工程は、前記溶解装置が備える排気口を介して前記溶解装置内を真空排気し、又は前記溶解装置内の不活性ガスを排気することを含む。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the first melting step includes evacuating the melting apparatus through an exhaust port provided in the melting apparatus, or evacuating the inert gas from within the melting apparatus.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記ダミー用チタン材がダミー用スポンジチタン、ダミー用純チタンのスクラップ、ダミー用純チタンの切粉、ダミー用純チタンの板材、及びダミー用純チタンの鋳片から選ばれる１種以上を含む。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the dummy titanium material includes at least one material selected from dummy titanium sponge, scrap of dummy pure titanium, cuttings of dummy pure titanium, plate material of dummy pure titanium, and slab of dummy pure titanium.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記ダミー用スポンジチタン及び前記分析用スポンジチタンは、同一のスポンジチタン塊からそれぞれ採取されたものである。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the dummy titanium sponge and the analytical titanium sponge are each taken from the same titanium sponge mass.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、前記第１の溶解工程における前記ダミー用チタン材の溶湯の温度は、第２の溶解工程における前記分析用スポンジチタンの溶湯の温度よりも高い。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the temperature of the molten titanium material for dummy in the first melting step is higher than the temperature of the molten titanium sponge for analysis in the second melting step.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、プラズマ溶解方式、アーク溶解方式及び電子ビーム溶解方式から選択される１種により前記ダミー用チタン材及び前記分析用スポンジチタンを溶解する。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, the dummy titanium material and the titanium sponge for analysis are melted by one method selected from the plasma melting method, the arc melting method, and the electron beam melting method.

本発明に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一実施形態においては、電子ビーム溶解方式により前記ダミー用チタン材及び前記分析用スポンジチタンを溶解する場合、前記第２の溶解工程の分析用スポンジチタンに照射する照射出力は、前記第１の溶解工程のダミー用チタン材に照射する照射出力よりも低い。 In one embodiment of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to the present invention, when the dummy titanium material and the analytical titanium sponge are melted by an electron beam melting method, the irradiation power irradiated to the analytical titanium sponge in the second melting process is lower than the irradiation power irradiated to the dummy titanium material in the first melting process.

本発明の一実施形態によれば、スポンジチタンの酸素濃度を精度良く測定することができる。 According to one embodiment of the present invention, the oxygen concentration of titanium sponge can be measured with high accuracy.

本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の一例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. （Ａ）～（Ｅ）は、本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の手順を示す、溶解装置の内部構造の概略断面図である。1A to 1E are schematic cross-sectional views of the internal structure of a melting apparatus, illustrating the steps of a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法に用いられる溶解装置の内部構造の他の例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the internal structure of a melting apparatus used in the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention. 比較例１で用いられる溶解装置の内部構造を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of a melting apparatus used in Comparative Example 1.

本発明は以下に説明する各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。なお、図１～１０においては、装置本体１０の底部側から天井側に設置された照射部３０に向かう方向を「上方」とし、照射部３０から装置本体１０の底部側に向かう方向を「下方」とする。 The present invention is not limited to the embodiments described below, and the components can be modified without departing from the gist of the invention. Various inventions can be created by appropriately combining the components disclosed in the embodiments. In addition, in Figures 1 to 10, the direction from the bottom side of the device body 10 toward the irradiation unit 30 installed on the ceiling side is referred to as "upward," and the direction from the irradiation unit 30 toward the bottom side of the device body 10 is referred to as "downward."

［１．発明の概要］
スポンジチタンの定量分析では微量の不純物であっても精度の良い分析が求められる。本発明者らはスポンジチタンの酸素分析値を安定させるべく鋭意研究を行い、以下の知見を得るに至った。なお、いわゆる高純度品の不純物量分析では分析値安定への要求がより高い。 1. Summary of the Invention
In the quantitative analysis of titanium sponge, high accuracy is required even for trace amounts of impurities. The present inventors have conducted extensive research to stabilize the oxygen analysis value of titanium sponge, and have come to the following findings. In addition, there is a higher demand for stable analysis value in the analysis of the amount of impurities in so-called high purity products.

まず、スポンジチタンの酸素濃度分析においては、スポンジチタンを溶解してインゴットを得て、このインゴットから分析用試料を得て、該分析用試料の酸素濃度を測定することができる。なお、分析用試料の測定結果を分析用スポンジチタンの酸素濃度として扱うことができる。ここで、スポンジチタンの溶解により塩化マグネシウムが蒸発し、溶解装置の内壁に塩化マグネシウムが付着することに本発明者らは着目した。 First, in the oxygen concentration analysis of titanium sponge, the titanium sponge is melted to obtain an ingot, an analysis sample is obtained from this ingot, and the oxygen concentration of the analysis sample is measured. The measurement result of the analysis sample can be treated as the oxygen concentration of the analysis titanium sponge. Here, the inventors have noticed that magnesium chloride evaporates when the titanium sponge is melted, and the magnesium chloride adheres to the inner wall of the melting apparatus.

従来、スポンジチタンの溶解時においては溶解装置内を減圧するまたは不活性雰囲気とするため、溶解装置内に少量の塩化マグネシウムが残っていても問題ないと考えられていた。しかしながら、本発明者らは、溶解装置の大気解放後に塩化マグネシウムが吸湿する水分量が酸素濃度分析において無視できないことを突き止めた。すなわち、スポンジチタンを溶解するたび、潮解性を有する塩化マグネシウムが溶解装置の内壁や配管等に堆積し、大気開放時に水分を吸収する。この塩化マグネシウムが吸収した水分は、その後に当該溶解装置内でスポンジチタンを溶解した際に加熱されることで、塩化マグネシウムから溶解装置の内部空間に放出される。この放出された水分は、スポンジチタンを溶解して生じた溶湯と反応することで、その酸素濃度を上昇させる。換言すれば、従来の分析では、スポンジチタンの酸素濃度が上記水分との反応に基づき高い値として測定されてしまい、又、溶解装置内に堆積した塩化マグネシウムの量によってもスポンジチタンの酸素濃度の分析結果がばらついてしまうおそれがあるといえる。 Conventionally, when titanium sponge is melted, the inside of the melting apparatus is depressurized or made into an inert atmosphere, so it was thought that there was no problem even if a small amount of magnesium chloride remained in the melting apparatus. However, the inventors have found that the amount of moisture absorbed by magnesium chloride after the melting apparatus is opened to the atmosphere cannot be ignored in oxygen concentration analysis. That is, every time titanium sponge is melted, magnesium chloride having deliquescent properties accumulates on the inner walls and piping of the melting apparatus, and absorbs moisture when opened to the atmosphere. The moisture absorbed by this magnesium chloride is released from the magnesium chloride into the internal space of the melting apparatus by heating when the titanium sponge is subsequently melted in the melting apparatus. This released moisture reacts with the molten metal produced by dissolving the titanium sponge, thereby increasing its oxygen concentration. In other words, in conventional analyses, the oxygen concentration of the titanium sponge is measured as a high value due to the reaction with the moisture, and the amount of magnesium chloride accumulated in the melting apparatus may also cause the analysis results of the oxygen concentration of the titanium sponge to vary.

塩化マグネシウムから放出される水分による汚染（すなわち酸素濃度分析値の増加）を低減する手段としては、以下の２つの方法が挙げられる。１つ目は、溶解装置内を大気に開放した際に、炉体や配管に付着した塩化マグネシウムを清掃除去する。２つ目は、スポンジチタンの溶解前に溶解装置を予め加熱することで塩化マグネシウム中の水分を除去しておく。上記１つ目に関しては、清掃可能な部位や程度は限界があり、酸素汚染を引き起こす塩化マグネシウムを分析の都度溶解装置から完全に除去するのは現実的ではない。また、上記２つ目に関しては、塩化マグネシウムが付着した部位全てを予備加熱できるような溶解装置を製作するのは技術面及び製造コスト面で適当でない。 There are two ways to reduce contamination caused by moisture released from magnesium chloride (i.e., an increase in the oxygen concentration analysis value). The first is to clean and remove the magnesium chloride that has adhered to the furnace body and piping when the melting apparatus is opened to the atmosphere. The second is to preheat the melting apparatus before melting the titanium sponge to remove the moisture in the magnesium chloride. With regard to the first method, there are limits to the areas and extent that can be cleaned, and it is not realistic to completely remove the magnesium chloride that causes oxygen contamination from the melting apparatus every time an analysis is performed. Furthermore, with regard to the second method, it is not appropriate from a technical and manufacturing cost perspective to manufacture a melting apparatus that can preheat all areas to which magnesium chloride has adhered.

これに対し、例えば、溶解装置内に溶解すべき分析用スポンジチタンに設置するだけでなくダミー用チタン材も設置し、第１の溶解工程においてはダミー用チタン材を溶解し、その後、大気解放せずに（すなわち分析用スポンジチタンを溶解する空間内に存在する塩化マグネシウムに水分を吸収させない。）第２の溶解工程において分析用スポンジチタンを溶解し、その分析用スポンジチタンの溶湯を固化させることで、酸素濃度の分析用試料としてインゴットを得ることは有効である。この分析用試料を使用して酸素濃度の分析を実施すれば、同一のスポンジチタン塊から採取したスポンジチタンで第１の溶解工程を行わずに第２の溶解工程に相当する工程だけを行った場合に比べて、分析用試料中の酸素濃度の測定値が適切に低くなる。これは、第１の溶解工程ではダミー用チタン材の溶解に基づく装置内高温化により塩化マグネシウムから水分が放出され、さらに溶解装置内の水分がダミー用チタン材と反応して適切に除去されて、当該水分と第２の溶解工程での分析用スポンジチタンとの反応が抑制されたからであると考えられる。したがって、スポンジチタンの酸素濃度の分析結果が安定する。
以下、本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法について図面を使用しながら説明する。 In response to this, it is effective to, for example, place not only the titanium sponge to be dissolved in the melting apparatus, but also the titanium sponge for analysis dummy material, melt the titanium sponge for analysis dummy material in the first melting step, and then melt the titanium sponge for analysis in the second melting step without releasing it to the atmosphere (i.e., do not allow the magnesium chloride present in the space in which the titanium sponge for analysis is dissolved to absorb moisture), and solidify the molten titanium sponge for analysis to obtain an ingot as an analysis sample for oxygen concentration. If the oxygen concentration is analyzed using this analysis sample, the measured value of the oxygen concentration in the analysis sample will be appropriately lower than when the titanium sponge taken from the same titanium sponge block is subjected to only the step corresponding to the second melting step without performing the first melting step. This is because, in the first melting step, moisture is released from the magnesium chloride due to the high temperature in the apparatus caused by the melting of the titanium sponge for analysis dummy material, and further, the moisture in the melting apparatus reacts with the titanium sponge for analysis dummy material and is appropriately removed, suppressing the reaction of the moisture with the titanium sponge for analysis in the second melting step. Therefore, the analysis result of the oxygen concentration of the titanium sponge is stable.
Hereinafter, a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［２．スポンジチタンの酸素濃度の分析方法］
本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法は、図１に示す溶解装置１００Ａを用いるものであって、準備工程と、第１の溶解工程と、第２の溶解工程とを含む。更に、第１の溶解工程と第２の溶解工程との間に、除去工程を含んでもよい。
なお、本発明の一実施形態に係るスポンジチタンの酸素濃度の分析方法においては、ダミー用チタン材と分析用スポンジチタンを溶解する手段として、プラズマ溶解方式、アーク溶解方式及び電子ビーム溶解方式から選択される１種を適用可能である。以下に述べる本実施形態においては、特段の言及がない限り、電子ビーム溶解方式を用いた例について説明する。 [2. Method for Analyzing Oxygen Concentration in Titanium Sponge]
The method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention uses the melting apparatus 100A shown in Fig. 1 and includes a preparation step, a first melting step, and a second melting step. Furthermore, a removal step may be included between the first melting step and the second melting step.
In the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to one embodiment of the present invention, the means for melting the dummy titanium material and the titanium sponge for analysis can be one selected from the plasma melting method, the arc melting method, and the electron beam melting method. In the present embodiment described below, unless otherwise specified, an example using the electron beam melting method will be described.

＜準備工程＞
準備工程においては、図２（Ａ）に示すように、溶解装置１００Ａ内にてダミー用チタン材ＤＴを所定の場所に設置する。なお、分析用スポンジチタンＡＴの設置も準備工程中におこなってよい。 <Preparation process>
In the preparation step, as shown in Fig. 2(A), a dummy titanium material DT is placed at a predetermined location in the melting apparatus 100A. Note that a titanium sponge AT for analysis may also be placed during the preparation step.

（溶解装置）
溶解装置１００Ａは、装置本体１０と、貯留部２０と、照射部３０と、供給部４０と、吊棒５０と、給気口６０と、排気口７０とを備える。
装置本体１０は、周囲を取り囲む壁部１１で区画される内部を密封可能な容器もしくは筐体である。該密封とは壁部１１のみで形成されなくてよく、継続的な排気に基づく真空状態や不活性ガスの充填で形成すればよい。よって、給気口６０および排気口７０は必ずしも閉鎖されなくてよい。また、壁部１１は移動可能の仕切壁であってもよい。装置本体１０の材質は耐熱性を有するものであればよく、例えば水冷式の普通鋼等が挙げられる。
貯留部２０は、たとえば水冷銅坩堝等の坩堝であり、チタンの溶湯を貯留する。このとき、耐熱性の観点から、水冷銅坩堝の外表面側（溶湯に接しない側の表面）にステンレス鋼や普通鋼を貼り合わせてよい。
照射部３０は電子銃であり、電子ビームを熱源として金属に照射することで金属を溶解させる。なお、図１に示す溶解装置１００Ａにおいて、貯留部２０の直上に照射部３０が配置されているが、貯留部２０に配置される金属に電子ビームを当てることができれば、配置はこれに限定されるものではない。例えば、照射部３０には、広範囲に電子ビームを照射することができるように角度調整機構（不図示）を更に備えてよい。
供給部４０は、貯留部２０よりも高い位置に配置され、開口された供給口４１ａを有する室４１に設置する分析用スポンジチタンＡＴを押し出し機構４２により押し出して貯留部２０に供給する。また、供給部４０は、図３に示すように、室４１の供給口４１ａにヒンジ部材４１ｂを介して開閉扉４３を開閉自在に取り付けてもよい。この場合、開閉扉４３を閉めた状態でダミー用チタン材ＤＴを溶解すれば、ダミー用チタン材ＤＴへの電子ビームの照射により塩化マグネシウムから放出される水分と分析用スポンジチタンＡＴの接触を抑制できる。供給部４０においては、押し棒４２ａで開閉扉４３を開けて、分析用スポンジチタンＡＴを押し出し機構４２で押し出して貯留部２０に供給してもよい。あるいは、供給部４０は、図４に示すように、分析用スポンジチタンＡＴを設置する台座４４を有し、該分析用スポンジチタンＡＴを台座４４上にて押し出し機構４２で押し出して貯留部２０に供給してもよい。
吊棒５０は、貯留部２０内の溶湯の固化物（ダミー用チタン材ＤＴ）を除去する。吊棒５０は、上下方向の動作が可能である。場合により、吊棒５０はその軸に沿って回動可能とする。
給気口６０は、装置本体１０内にアルゴン等の不活性ガスを通す給気管６１と装置本体１０が連結された部位に形成され、装置本体１０内に当該不活性ガスを供給するために設けられている。
排気口７０は、装置本体１０内から排気するための排気管７１と装置本体１０が連結された部位に形成され、排気口７０を介して装置本体１０内の気体を外部に排出する。 (Dissolving Equipment)
The melting apparatus 100A includes an apparatus main body 10, a storage section 20, an irradiation section 30, a supply section 40, a hanging rod 50, an air supply port 60, and an exhaust port 70.
The device body 10 is a container or housing whose interior is partitioned by a surrounding wall 11 and can be sealed. The sealing does not have to be formed only by the wall 11, but may be formed by a vacuum state based on continuous evacuation or by filling with an inert gas. Therefore, the air inlet 60 and the exhaust port 70 do not necessarily have to be closed. The wall 11 may be a movable partition wall. The device body 10 may be made of any material that is heat resistant, such as water-cooled ordinary steel.
The reservoir 20 is, for example, a crucible such as a water-cooled copper crucible, and stores the molten titanium. In this case, from the viewpoint of heat resistance, stainless steel or ordinary steel may be attached to the outer surface side of the water-cooled copper crucible (the surface on the side not in contact with the molten metal).
The irradiation unit 30 is an electron gun, and melts the metal by irradiating the metal with an electron beam as a heat source. In the melting device 100A shown in FIG. 1, the irradiation unit 30 is disposed directly above the storage unit 20, but the arrangement is not limited thereto as long as the electron beam can be applied to the metal disposed in the storage unit 20. For example, the irradiation unit 30 may further include an angle adjustment mechanism (not shown) so that the electron beam can be irradiated over a wide range.
The supply unit 40 is disposed at a higher position than the storage unit 20, and the titanium sponge AT for analysis, which is installed in a chamber 41 having an open supply port 41a, is pushed out by a push-out mechanism 42 and supplied to the storage unit 20. In addition, the supply unit 40 may have an openable/closable door 43 attached to the supply port 41a of the chamber 41 via a hinge member 41b, as shown in FIG. 3. In this case, if the dummy titanium material DT is dissolved with the openable/closable door 43 closed, the contact between the moisture released from magnesium chloride by the irradiation of the electron beam to the dummy titanium material DT and the titanium sponge AT for analysis can be suppressed. In the supply unit 40, the openable/closable door 43 may be opened by a push rod 42a, and the titanium sponge AT for analysis may be pushed out by the push-out mechanism 42 and supplied to the storage unit 20. Alternatively, the supply unit 40 may have a base 44 on which the titanium sponge AT for analysis is installed, and the titanium sponge AT for analysis may be pushed out by the push-out mechanism 42 on the base 44 and supplied to the storage unit 20, as shown in FIG. 4.
The suspension rod 50 removes the solidified molten metal (dummy titanium material DT) in the storage section 20. The suspension rod 50 can move in the up and down directions. In some cases, the suspension rod 50 can rotate along its axis.
The air intake 60 is formed at the portion where the device body 10 is connected to an air intake pipe 61 through which an inert gas such as argon passes into the device body 10, and is provided for supplying the inert gas into the device body 10.
The exhaust port 70 is formed at a portion where the apparatus body 10 is connected to an exhaust pipe 71 for exhausting air from inside the apparatus body 10, and gas within the apparatus body 10 is exhausted to the outside through the exhaust port 70.

ダミー用チタン材ＤＴについては特に限定されず、スポンジチタン、純チタンのスクラップ、純チタンの切粉、純チタンの板材、及び純チタンの鋳片等が挙げられる。なかでも、ダミー用チタン材ＤＴをスポンジチタンとする場合、該スポンジチタンは、分析用スポンジチタンＡＴと同一のスポンジチタン塊から採取されたものであることが好適である。 There are no particular limitations on the dummy titanium material DT, and examples include titanium sponge, pure titanium scrap, pure titanium cuttings, pure titanium plate material, and pure titanium castings. In particular, when the dummy titanium material DT is titanium sponge, it is preferable that the titanium sponge is taken from the same titanium sponge block as the titanium sponge AT for analysis.

＜第１の溶解工程＞
第１の溶解工程においては、準備工程後、図２（Ｂ）に示すように、溶解装置１００Ａ内で減圧状態の下、照射部３０から電子ビームを照射することでダミー用チタン材ＤＴを溶解する。 <First dissolution step>
In the first melting step, after the preparation step, as shown in FIG. 2(B), the dummy titanium material DT is melted by irradiating it with an electron beam from the irradiation unit 30 under reduced pressure in the melting apparatus 100A.

第１の溶解工程の一例として、減圧下で溶解する形態を説明する。始めに給気口６０及び排気口７０を用いてアルゴン等の不活性ガスで装置本体１０内をパージした後、排気口７０により装置本体１０内を真空引きすることで、減圧状態にする。真空引きする際には、排気口７０が真空排気装置（不図示）に連通される。次に、装置本体１０内を真空引きによって所定の内圧に維持しつつ、電子ビームをダミー用チタン材ＤＴに照射することで、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を得る。
電子ビーム溶解において、電子ビームの照射出力は下限側として、１０ｋＷ以上でよく、１５ｋＷ以上でもよい。なお、電子ビームの照射出力は上限側として、典型的に５０ｋＷ以下であり、より典型的に３５ｋＷ以下である。
また、真空引きにより、装置本体１０内の内圧（絶対圧）は１０^-1Ｐａ以下に制御すればよい。
また、ダミー用チタン材ＤＴの溶解時に塩化マグネシウムから放出される水分を充分に除去するという観点から、ダミー用チタン材ＤＴが溶解し始めてから２分以上電子ビームをダミー用チタン材ＤＴの溶湯に照射すればよい。該照射時間の上限側は適宜設定可能である。 As an example of the first melting step, a form of melting under reduced pressure will be described. First, the inside of the device body 10 is purged with an inert gas such as argon using the air inlet 60 and the exhaust port 70, and then the inside of the device body 10 is evacuated by the exhaust port 70 to create a reduced pressure state. When evacuating, the exhaust port 70 is connected to a vacuum exhaust device (not shown). Next, while maintaining a predetermined internal pressure inside the device body 10 by evacuating, the dummy titanium material DT is irradiated with an electron beam to obtain a molten dummy titanium material DT.
In the electron beam melting, the lower limit of the irradiation output of the electron beam may be 10 kW or more, or may be 15 kW or more, whereas the upper limit of the irradiation output of the electron beam is typically 50 kW or less, and more typically 35 kW or less.
Moreover, the internal pressure (absolute pressure) within the apparatus main body 10 may be controlled to 10 ⁻¹ Pa or less by evacuation.
From the viewpoint of sufficiently removing the moisture released from magnesium chloride when the dummy titanium material DT is melted, the electron beam may be irradiated onto the molten metal of the dummy titanium material DT for at least 2 minutes after the dummy titanium material DT starts to melt. The upper limit of the irradiation time can be appropriately set.

後述の第２の溶解工程での分析用スポンジチタンＡＴの溶解を開始する前に溶解装置１００Ａ内に入り込んだ水分の除去を行うという観点から、第１の溶解工程におけるダミー用チタン材ＤＴの溶湯の温度は、後述する第２の溶解工程における分析用スポンジチタンＡＴの溶湯の温度よりも高くすることが好ましい。第１の溶解工程においてより高い温度で溶解を行えば塩化マグネシウムから水分の放出が適切に促進されるため、第２の溶解工程において塩化マグネシウムから放出される水分量を低減できる。ダミー用チタン材ＤＴの溶湯の温度及び分析用スポンジチタンの溶湯の温度は、例えば二色型放射温度計で測定可能である。 From the viewpoint of removing moisture that has entered the melting apparatus 100A before starting to melt the titanium sponge AT for analysis in the second melting process described below, it is preferable that the temperature of the molten titanium material DT for dummy in the first melting process is higher than the temperature of the molten titanium sponge AT for analysis in the second melting process described below. If melting is performed at a higher temperature in the first melting process, the release of moisture from the magnesium chloride is appropriately promoted, so that the amount of moisture released from the magnesium chloride in the second melting process can be reduced. The temperature of the molten titanium material DT for dummy and the temperature of the molten titanium sponge for analysis can be measured, for example, with a two-color radiation thermometer.

第１の溶解工程においては、ダミー用チタン材ＤＴの溶解時に塩化マグネシウムに含有される水分がすべてダミー用チタン材ＤＴの溶湯に反応するとは限らないので、ダミー用チタン材ＤＴの溶解中に溶解装置１００Ａが備える排気口７０を介して装置本体１０内を真空排気することを含むのが好ましい。このとき、排気口７０からは、例えばダミー用チタン材ＤＴが含んでいた塩化マグネシウムと、装置本体１０内に堆積していた塩化マグネシウムから放出された水分と、その水分の一部とダミー用チタン材ＤＴの溶湯との反応により得られた水素ガスとが排気されうる。 In the first melting step, since not all of the moisture contained in the magnesium chloride reacts with the molten titanium material DT when the dummy titanium material DT is melted, it is preferable to include evacuating the inside of the device body 10 via the exhaust port 70 provided in the melting device 100A while the dummy titanium material DT is melted. At this time, for example, the magnesium chloride contained in the dummy titanium material DT, the moisture released from the magnesium chloride accumulated in the device body 10, and the hydrogen gas obtained by the reaction of some of the moisture with the molten titanium material DT can be exhausted from the exhaust port 70.

＜除去工程＞
除去工程においては、図２（Ｃ）に示すように、第１の溶解工程にて貯留部２０で溶解されたダミー用チタン材ＤＴの溶湯を固化させて、貯留部２０から吊棒５０により溶湯の固化物を取り除く。 <Removal process>
In the removal process, as shown in FIG. 2(C), the molten metal of the dummy titanium material DT melted in the storage section 20 in the first melting process is solidified, and the solidified molten metal is removed from the storage section 20 by a hanging rod 50.

ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を固化させる手段としては、例えば装置本体１０の外側に水冷ポンプを取り付けて、水冷銅坩堝である貯留部２０を冷却することでダミー用チタン材ＤＴの溶湯を冷却することが挙げられる。ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を固化させている間、真空引きすることで装置本体１０内の圧力を所定の範囲内に維持すればよい。 One example of a means for solidifying the molten dummy titanium material DT is to attach a water-cooled pump to the outside of the device body 10 and cool the reservoir 20, which is a water-cooled copper crucible, thereby cooling the molten dummy titanium material DT. While the molten dummy titanium material DT is solidifying, the pressure inside the device body 10 can be maintained within a predetermined range by drawing a vacuum.

ダミー用チタン材ＤＴの固化物を取り除く手段としては、例えば電子ビームによりダミー用チタン材ＤＴの固化物を一部溶解して、吊棒５０を下方に降ろし該吊棒５０の下方側の先端部をダミー用チタン材ＤＴの溶解部に浸漬させて、その溶解部を固化させることで接合した後、吊棒５０を上方に上げることが挙げられる。
ダミー用チタン材ＤＴの固化物を貯留部２０から取り除いた後、ダミー用チタン材ＤＴが接合された吊棒５０を回転することで、照射部３０の照射口を塞がないようにダミー用チタン材ＤＴを位置することができる。 As a means for removing the solidified material from the dummy titanium material DT, for example, a portion of the solidified material from the dummy titanium material DT may be melted using an electron beam, the suspension rod 50 lowered and the lower tip of the suspension rod 50 immersed in the molten portion of the dummy titanium material DT, the molten portion is solidified to join the material, and then the suspension rod 50 is raised upward.
After removing the solidified dummy titanium material DT from the storage section 20, the hanging rod 50 to which the dummy titanium material DT is joined is rotated, thereby positioning the dummy titanium material DT so as not to block the irradiation port of the irradiation section 30.

＜供給工程＞
供給工程においては、除去工程の後、ダミー用チタン材ＤＴの固化物が取り除かれた貯留部２０に、図２（Ｄ）に示すように、供給部４０の分析用スポンジチタンＡＴを押し出し機構４２により供給する。これにより、貯留部２０に分析用スポンジチタンＡＴが投入される。 <Supply process>
In the supply step, after the removal step, the titanium sponge AT for analysis is supplied to the storage section 20 from which the solidified dummy titanium material DT has been removed by the push-out mechanism 42 of the supply section 40, as shown in Fig. 2(D). This allows the titanium sponge AT for analysis to be introduced into the storage section 20.

＜第２の溶解工程＞
第２の溶解工程においては、第１の溶解工程後、装置本体１０内を大気に開放せずに、分析用スポンジチタンＡＴを溶解させ、その後に固化させることで分析用試料を得る。上記のとおり、第１の溶解工程後は装置本体１０内の減圧又は不活性雰囲気を維持しつつ第２の溶解工程に移行する。 <Second dissolution step>
In the second dissolving step, after the first dissolving step, the titanium sponge AT for analysis is dissolved without exposing the inside of the apparatus body 10 to the atmosphere, and then solidified to obtain an analysis sample. As described above, after the first dissolving step, the process proceeds to the second dissolving step while maintaining the reduced pressure or inert atmosphere inside the apparatus body 10.

第２の溶解工程の一例として、第１の溶解工程時から引き続き装置本体１０内を真空引きすることにより装置本体１０内で減圧状態を維持しつつ、図２（Ｅ）に示すように、電子ビームを貯留部２０の分析用スポンジチタンＡＴに照射することで、貯留部２０に分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を得る。そして、同様に装置本体１０内で減圧状態を維持しつつ、分析用スポンジチタンＡＴを溶解した後に分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を冷却して固化させることで分析用試料を得る。その後、装置本体１０内を大気開放して分析用試料を装置本体１０から取り出し、さらに分析用試料から測定に供する小片を採取し、化学分析によりその酸素濃度を測定することができる。 As an example of the second melting process, the inside of the device body 10 is continuously evacuated from the first melting process to maintain a reduced pressure state inside the device body 10, and as shown in FIG. 2(E), an electron beam is irradiated onto the titanium sponge AT for analysis in the storage section 20 to obtain a molten titanium sponge AT for analysis in the storage section 20. Similarly, while maintaining a reduced pressure state inside the device body 10, the titanium sponge AT for analysis is melted, and then the molten titanium sponge AT for analysis is cooled and solidified to obtain an analysis sample. Thereafter, the inside of the device body 10 is opened to the atmosphere, and the analysis sample is removed from the device body 10, and a small piece to be used for measurement is taken from the analysis sample, and its oxygen concentration can be measured by chemical analysis.

電子ビーム溶解において、第１の溶解工程で放出されなかった水分が第２の溶解工程にて放出されることを抑制するという観点から、第２の溶解工程の分析用スポンジチタンＡＴに照射する照射出力は、第１の溶解工程のダミー用チタン材ＤＴに照射する照射出力よりも低くすることが好ましい。電子ビーム溶解において、電子ビームの照射出力は下限側として、１０ｋＷ以上でよく、１５ｋＷ以上でもよい。なお、電子ビームの照射出力は上限側として、典型的に５０ｋＷ以下であり、より典型的に３５ｋＷ以下である。
また、真空引きにおいては、装置本体１０内の圧力（絶対圧）を１０^-1Ｐａ以下に制御すればよい。 In the electron beam melting, from the viewpoint of suppressing the release of moisture not released in the first melting step in the second melting step, it is preferable that the irradiation power of the analytical titanium sponge AT in the second melting step is lower than the irradiation power of the dummy titanium material DT in the first melting step. In the electron beam melting, the irradiation power of the electron beam may be 10 kW or more as a lower limit, or may be 15 kW or more. Note that the irradiation power of the electron beam is typically 50 kW or less, more typically 35 kW or less as an upper limit.
In the evacuation, the pressure (absolute pressure) inside the apparatus body 10 may be controlled to 10 ⁻¹ Pa or less.

更に、図２（Ａ）～（Ｅ）に示す溶解装置１００Ａを用いたとき、スポンジチタンの酸素濃度の分析方法の他の例を以下に説明する。
図２（Ａ）に示すように、貯留部２０にダミー用チタン材ＤＴを設置し、供給部４０に分析用スポンジチタンＡＴを設置する。次に、給気口６０を介してアルゴン等の不活性ガスで装置本体１０内をパージすることで、装置本体１０内を不活性雰囲気にする。なお、排気口７０を介して装置本体１０内を事前に減圧したのち、不活性ガスをパージすることが好ましい。次に、図２（Ｂ）に示すように、装置本体１０内で不活性雰囲気の状態を維持しつつ、プラズマ溶解またはアーク溶解にてダミー用チタン材ＤＴの溶湯を得る。次に、図２（Ｃ）に示すように、吊棒５０を下方に降ろし該吊棒５０の下方側の先端部をダミー用チタン材ＤＴの溶解部に浸漬させて、その溶解部を固化させることで接合した後、吊棒５０を上方に上げる。次に、図２（Ｄ）に示すように、ダミー用チタン材ＤＴが接合された吊棒５０を回転することで、照射部３０の照射口を塞がないようにダミー用チタン材ＤＴを位置する。次に、供給部４０は室４１内の分析用スポンジチタンＡＴを押し出し機構４２で押し出して貯留部２０に供給する。次に、図２（Ｅ）に示すように、装置本体１０内で不活性雰囲気の状態を維持しつつ、プラズマ溶解またはアーク溶解にて分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を得る。そして、装置本体１０内で不活性雰囲気の状態を維持しつつ、分析用スポンジチタンＡＴを溶解した後に分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を冷却して固化させることで分析用試料を得る。その後、装置本体１０内を大気開放して分析用試料を装置本体１０から取り出し、さらに分析用試料から測定に供する小片を採取し、化学分析により酸素濃度を測定することができる。
なお第１の溶解工程および第２の溶解工程では、給気口６０からアルゴン等の不活性ガスを供給し、かつ、排気口７０から排気を行ってもよい。このような不活性ガスの流れを作り出すことで、溶解装置１００Ａ内の不活性雰囲気を維持しつつ塩化マグネシウムから放出される水分や溶湯から蒸発する不純物蒸気を装置本体１０から除去しやすくなる。 Further, another example of the method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge when using the melting apparatus 100A shown in FIGS. 2(A) to 2(E) will be described below.
As shown in FIG. 2(A), the dummy titanium material DT is placed in the storage section 20, and the analysis titanium sponge AT is placed in the supply section 40. Next, the inside of the device body 10 is purged with an inert gas such as argon through the air supply port 60, thereby creating an inert atmosphere inside the device body 10. It is preferable to reduce the pressure inside the device body 10 beforehand through the exhaust port 70, and then purge the inert gas. Next, as shown in FIG. 2(B), while maintaining the inert atmosphere inside the device body 10, a molten metal of the dummy titanium material DT is obtained by plasma melting or arc melting. Next, as shown in FIG. 2(C), the hanging rod 50 is lowered downward, and the lower end of the hanging rod 50 is immersed in the molten part of the dummy titanium material DT, and the molten part is solidified to join the molten part, and then the hanging rod 50 is raised upward. Next, as shown in FIG. 2(D), the hanging rod 50 to which the dummy titanium material DT is joined is rotated to position the dummy titanium material DT so as not to block the irradiation port of the irradiation section 30. Next, the supply unit 40 extrudes the titanium sponge AT for analysis in the chamber 41 with the extrusion mechanism 42 and supplies it to the storage unit 20. Next, as shown in Fig. 2(E), while maintaining an inert atmosphere in the device body 10, a molten titanium sponge AT for analysis is obtained by plasma melting or arc melting. Then, while maintaining an inert atmosphere in the device body 10, the titanium sponge AT for analysis is melted, and then the molten titanium sponge AT for analysis is cooled and solidified to obtain an analysis sample. Thereafter, the device body 10 is opened to the atmosphere, and the analysis sample is taken out of the device body 10, and a small piece to be used for measurement is taken from the analysis sample, and the oxygen concentration can be measured by chemical analysis.
In the first and second melting steps, an inert gas such as argon may be supplied from the air inlet 60 and exhausted from the exhaust port 70. By creating such a flow of inert gas, it becomes easier to remove moisture released from magnesium chloride and impurity vapor evaporated from the molten metal from the apparatus body 10 while maintaining an inert atmosphere inside the melting apparatus 100A.

なお、これまでに説明した構成で利用可能のものは下記にて説明する他の例でも利用可能である。 Note that what can be used in the configurations described so far can also be used in the other examples described below.

（他の例）
図５に示す溶解装置１００Ｄは、装置本体１０と、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を貯留するための第１の貯留部２１と、該第１の貯留部２１と並列して配列され分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を貯留するための第２の貯留部２２と、照射部３０と、給気口６０と、排気口７０とを備える。なお、給気口６０側に第２の貯留部２２を配置することで、溶解により発生する蒸気が排気口７０側に流れ、結果として給気口６０側に設置した分析用スポンジチタンＡＴの汚染を抑制できる。
次に、図５に示す溶解装置１００Ｄを用いたときのスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一例を以下に説明する。
第１の貯留部２１にダミー用チタン材ＤＴを設置し、第２の貯留部２２に分析用スポンジチタンＡＴを設置する。次に、アルゴン等の不活性ガスで装置本体１０内をパージした後、真空排気装置（不図示）に連通して装置本体１０内を真空引きすることで、減圧状態にする。次に、真空引きによって装置本体１０内を所定の圧力を維持しつつ、電子ビームの照射向きを調整し電子ビームをダミー用チタン材ＤＴに照射することで、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を得る。その後、第１の貯留部２１を冷却することで、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を固化させる。次に、第２の貯留部２２内の分析用スポンジチタンＡＴに電子ビームを照射できるように、電子ビームの照射向きを調整する。次に、真空引きによって装置本体１０内で減圧状態を維持しつつ、電子ビームを分析用スポンジチタンＡＴに照射することで、分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を得る。そして、装置本体１０内で減圧状態を維持しつつ、分析用スポンジチタンＡＴを溶解した後に分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を冷却して固化させることで分析用試料を得る。その後、装置本体１０内を大気開放して分析用試料を装置本体１０から取り出し、さらに分析用試料から測定に供する小片を採取し、化学分析により酸素濃度を測定することができる。装置本体１０内に二つの貯留部を備えるため、吊棒５０は備えなくてもよい。 (Other examples)
The melting apparatus 100D shown in Fig. 5 includes an apparatus body 10, a first storage section 21 for storing the molten metal of the dummy titanium material DT, a second storage section 22 arranged in parallel with the first storage section 21 for storing the molten metal of the titanium sponge AT for analysis, an irradiation section 30, an air inlet 60, and an exhaust port 70. By arranging the second storage section 22 on the air inlet 60 side, steam generated by melting flows to the exhaust port 70 side, and as a result, contamination of the titanium sponge AT for analysis installed on the air inlet 60 side can be suppressed.
Next, an example of a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge using the melting apparatus 100D shown in FIG. 5 will be described below.
The dummy titanium material DT is placed in the first storage section 21, and the analytical titanium sponge AT is placed in the second storage section 22. Next, the inside of the device body 10 is purged with an inert gas such as argon, and then the inside of the device body 10 is evacuated by communicating with a vacuum exhaust device (not shown) to create a reduced pressure state. Next, while maintaining a predetermined pressure inside the device body 10 by evacuating, the direction of irradiation of the electron beam is adjusted and the electron beam is irradiated onto the dummy titanium material DT to obtain a molten dummy titanium material DT. Then, the first storage section 21 is cooled to solidify the molten dummy titanium material DT. Next, the direction of irradiation of the electron beam is adjusted so that the analytical titanium sponge AT in the second storage section 22 can be irradiated with the electron beam. Next, while maintaining a reduced pressure state inside the device body 10 by evacuating, the electron beam is irradiated onto the analytical titanium sponge AT to obtain a molten molten analytical titanium sponge AT. Then, while maintaining a reduced pressure state within the device body 10, the titanium sponge AT for analysis is melted, and the molten titanium sponge AT for analysis is cooled and solidified to obtain an analysis sample. Thereafter, the inside of the device body 10 is opened to the atmosphere, the analysis sample is removed from the device body 10, and a small piece to be used for measurement is taken from the analysis sample, and the oxygen concentration can be measured by chemical analysis. Since two storage sections are provided within the device body 10, the suspension rod 50 is not necessary.

図６に示す溶解装置１００Ｅは、装置本体１０と、台座４４と、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を貯留するための第１の貯留部２１と、該台座４４上に配置され分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を貯留するための第２の貯留部２２と、照射部３０と、給気口６０と、排気口７０とを備える。このとき、溶解により発生する蒸気が排気口７０側に流れ、結果として給気口６０側に設置した分析用スポンジチタンＡＴの汚染を抑制できる。 The melting apparatus 100E shown in FIG. 6 includes an apparatus body 10, a base 44, a first storage section 21 for storing the molten metal of the dummy titanium material DT, a second storage section 22 arranged on the base 44 for storing the molten metal of the titanium sponge AT for analysis, an irradiation section 30, an air inlet 60, and an exhaust port 70. At this time, steam generated by melting flows toward the exhaust port 70, and as a result, contamination of the titanium sponge AT for analysis installed on the air inlet 60 side can be suppressed.

図７に示す溶解装置１００Ｆは、装置本体１０と、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を貯留するための第１の貯留部２３と、第１の貯留部２３の直下に設けられた第１の鋳型部２３ａと、分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を貯留するための第２の貯留部２４と、第２の貯留部２４の直下に設けられた第２の鋳型部２４ａと、第１の貯留部２３及び第１の鋳型部２３ａ並びに第２の貯留部２４及び第２の鋳型部２４ａを設置し、軸心Ｃ１回りに回転駆動する駆動手段（不図示）を有する回転体２５と、照射部３０と、給気口６０と、排気口７０とを備える。第１の貯留部２３と第１の鋳型部２３ａとの間、及び、第２の貯留部２４と第２の鋳型部２４ａとの間にはそれぞれ、溶解前にダミー用チタン材ＤＴ又は分析用スポンジチタンＡＴを第１の貯留部２３内又は第２の貯留部２４内に保持する純チタン製のチタン板材２３ｂ、２４ｂが配置されている。当該溶解装置１００Ｆは、回転体２５を駆動手段により回転させることで、照射部３０の照射向きを変更せずに、第１の貯留部２３と第２の貯留部２４を切り替えることができる。なお、駆動機構には、例えばモータ等が内蔵されている。また、溶解装置１００Ｆは第１の貯留部２３（回転後は第２の貯留部２４）と照射部３０とが比較的近接しているため上記駆動手段を採用したが、照射部３０の照射向きを変更可能とすれば、上記回転体２５の設置を省略できる。
次に、図７に示す溶解装置１００Ｆを用いたときのスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一例を以下に説明する。
第１の貯留部２３にダミー用チタン材ＤＴを設置し、第２の貯留部２４に分析用スポンジチタンＡＴを設置する。次に、アルゴン等の不活性ガスで装置本体１０をパージした後、装置本体１０内を真空引きすることで減圧状態にする。次に、真空引きによって装置本体１０内を所定の圧力を維持しつつ、照射部３０から電子ビームを第１の貯留部２３内のダミー用チタン材ＤＴに照射することで、ダミー用チタン材ＤＴの溶解時に、チタン板材２３ｂも溶解し、第１の鋳型部２３ａにそのダミー用チタン材ＤＴの溶湯が流れ込む。次に、第１の鋳型部２３ａ内のダミー用チタン材ＤＴの溶湯を冷却して固化させる。次に、真空引きによって装置本体１０内を所定の圧力を維持しつつ、照射部３０から電子ビームを第２の貯留部２４内の分析用スポンジチタンＡＴに照射することで、分析用スポンジチタンＡＴの溶解時に、チタン板材２４ｂも溶解し、第２の鋳型部２４ａにその分析用スポンジチタンＡＴの溶湯が流れ込む。そして、第２の鋳型部２４ａ内の分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を冷却して固化させることで分析用試料を得る。その後、装置本体１０内を大気開放して分析用試料を装置本体１０から取り出し、さらに分析用試料から測定に供する小片を採取し、化学分析により酸素濃度を測定することができる。なお、各貯留部の底側に設置されたチタン板材２３ｂ、２４ｂは溶解後第１の鋳型部２３ａ、第２の鋳型部２４ａの底側にて固化する。よって、分析用試料の底側部分を分析対象としなければよい。図７に示す装置の変形例として、図５に示すような第１の貯留部２１または第２の貯留部２２を使用可能である。例えば、装置本体１０内に第１の貯留部２１と第２の貯留部２４とを設置し、分析用試料の形成のみ鋳型部を利用してもよい。 The melting apparatus 100F shown in FIG. 7 includes an apparatus main body 10, a first storage section 23 for storing molten metal of dummy titanium material DT, a first mold section 23a provided directly below the first storage section 23, a second storage section 24 for storing molten metal of analytical sponge titanium AT, a second mold section 24a provided directly below the second storage section 24, a rotor 25 on which the first storage section 23 and the first mold section 23a, as well as the second storage section 24 and the second mold section 24a are installed, and which has a driving means (not shown) for rotating around the axis C1, an irradiation section 30, an air supply port 60, and an exhaust port 70. Between the first storage section 23 and the first mold section 23a, and between the second storage section 24 and the second mold section 24a, there are disposed titanium plates 23b and 24b made of pure titanium, which hold the dummy titanium material DT or the analysis sponge titanium AT in the first storage section 23 or the second storage section 24 before melting. The melting apparatus 100F can switch between the first storage section 23 and the second storage section 24 without changing the irradiation direction of the irradiation section 30 by rotating the rotating body 25 by the driving means. The driving mechanism includes, for example, a motor or the like. In addition, the melting apparatus 100F employs the driving means because the first storage section 23 (second storage section 24 after rotation) and the irradiation section 30 are relatively close to each other, but if the irradiation direction of the irradiation section 30 can be changed, the installation of the rotating body 25 can be omitted.
Next, an example of a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge using the melting apparatus 100F shown in FIG. 7 will be described below.
The dummy titanium material DT is placed in the first storage section 23, and the analysis titanium sponge AT is placed in the second storage section 24. Next, the device body 10 is purged with an inert gas such as argon, and then the inside of the device body 10 is evacuated to create a reduced pressure state. Next, while maintaining a predetermined pressure inside the device body 10 by evacuating, the irradiation section 30 irradiates the dummy titanium material DT in the first storage section 23 with an electron beam, so that when the dummy titanium material DT is melted, the titanium plate material 23b is also melted, and the molten metal of the dummy titanium material DT flows into the first mold section 23a. Next, the molten metal of the dummy titanium material DT in the first mold section 23a is cooled and solidified. Next, while maintaining a predetermined pressure inside the device body 10 by vacuuming, the irradiation unit 30 irradiates the titanium sponge AT for analysis in the second storage unit 24 with an electron beam, so that when the titanium sponge AT for analysis is melted, the titanium plate material 24b also melts, and the molten titanium sponge AT for analysis flows into the second mold unit 24a. The molten titanium sponge AT for analysis in the second mold unit 24a is cooled and solidified to obtain an analysis sample. After that, the device body 10 is opened to the atmosphere, and the analysis sample is taken out of the device body 10, and a small piece to be used for measurement is taken from the analysis sample, and the oxygen concentration can be measured by chemical analysis. The titanium plate materials 23b and 24b installed on the bottom side of each storage unit are solidified on the bottom side of the first mold unit 23a and the second mold unit 24a after melting. Therefore, the bottom side of the analysis sample does not need to be the analysis target. As a modification of the device shown in Fig. 7, it is possible to use the first reservoir 21 or the second reservoir 22 as shown in Fig. 5. For example, the first reservoir 21 and the second reservoir 24 may be installed in the device body 10, and the mold part may be used only for forming the analysis sample.

図８に示す溶解装置１００Ｇは、装置本体１０と、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を貯留するための第１の貯留部２７と、分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を貯留するための第２の貯留部２８と、第１の貯留部２７、第２の貯留部２８、及び軸心Ｃ２回りに回転駆動する駆動手段（不図示）を有する回転体２５と、照射部３０と、給気口６０と、排気口７０とを備える。当該溶解装置１００Ｇは、回転体２５を回転させることで照射部３０の照射向きを変更せずに、第１の貯留部２７と第２の貯留部２８を切り替えることができる。 The melting apparatus 100G shown in FIG. 8 includes an apparatus body 10, a first storage section 27 for storing the molten metal of the dummy titanium material DT, a second storage section 28 for storing the molten metal of the titanium sponge AT for analysis, a rotor 25 having the first storage section 27, the second storage section 28, and a drive means (not shown) for rotating around the axis C2, an irradiation section 30, an air inlet 60, and an exhaust port 70. The melting apparatus 100G can switch between the first storage section 27 and the second storage section 28 by rotating the rotor 25 without changing the irradiation direction of the irradiation section 30.

図９に示す溶解装置２００Ａは、装置本体１０と、該装置本体１０と第１の仕切り板２１５を介して連結される第１の待機室２１０と、該装置本体１０と第２の仕切り板２２５を介して連結される第２の待機室２２０と、装置本体１０内に配置される第１の貯留部２１と、第１の待機室２１０内に配置される第２の貯留部２２１と、装置本体１０内に配置される照射部３０と、第１の待機室２１０から装置本体１０を介して第２の待機室２２０まで延在する駆動機構（不図示）と、給気口６０、２６０、２６５と、排気口７０、２７０、２７５とを備える。また、第１の貯留部については鋳型部を備えてよく、すなわち第１の貯留部２３及びその下方に延在する第１の鋳型部２３ａを設けてもよく、第２の貯留部については鋳型部を備えてよく、すなわち第２の貯留部２２４及びその下方に延在する第２の鋳型部２２４ａを設けてもよい（図１０参照）。また、第１の貯留部２１と第２の貯留部２２４とを組合せて使用してよいし、第１の貯留部２３と第２の貯留部２２１とを組合せて使用してよい。このとき、第１の貯留部２３と第１の鋳型部２３ａとの間は、純チタン製である第１のチタン板材２３ｂが介在し、第２の貯留部２２４と第２の鋳型部２２４ａとの間は、純チタン製である第２のチタン板材２２４ｂが介在している。更に、装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０にはその内部にアルゴン等の不活性ガスを供給するための給気管６１、２６１、２６６がそれぞれ連結されている。装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０にはその内部を真空排気するための排気管７１、２７１、２７６が連結されている。
なお、図９及び図１０に示す溶解装置２００Ａ、２００Ｂは、複数の待機室を備えているが、溶解装置は１つの待機室を備えるものであってもよい。その場合には、装置本体と待機室との間にダミー用チタン材ＤＴの固化物と分析用スポンジチタンＡＴを交換可能とするような駆動機構を備えればよい。
次に、図９に示す溶解装置２００Ａを用いたときのスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一例を以下に説明する。
第１の貯留部２１にダミー用チタン材ＤＴを設置し、第２の貯留部２２１に分析用スポンジチタンＡＴを設置する。次に、アルゴン等の不活性ガスで装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０内をそれぞれパージした後、装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０内を真空引きすることで、減圧状態にする。次に、真空引きによって装置本体内を所定の圧力を維持しつつ、照射部３０から電子ビームをダミー用チタン材ＤＴに照射することでダミー用チタン材ＤＴの溶湯を得る。次に、ダミー用チタン材ＤＴの溶湯を冷却して固化させる。次に、第１の仕切り板２１５及び第２の仕切り板２２５をそれぞれ上方に移動させ、真空引きによって装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０内を所定の圧力を維持しつつ、装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０を空間的に連結し、第１の待機室２１０内の第２の貯留部２２１を駆動機構により装置本体１０内に移動する。それと同時に、装置本体１０内の第１の貯留部２１を駆動機構により第２の待機室２２０内に移動する。次に、第１の仕切り板２１５及び第２の仕切り板２２５をそれぞれ下方に移動させて装置本体１０、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０を気密に仕切り、減圧状態を維持したまま照射部３０から電子ビームを分析用スポンジチタンＡＴに照射することで、分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を得る。そして、分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を冷却して固化させることで分析用試料を得る。その後、装置本体１０内を大気開放して分析用試料を装置本体１０から取り出し、さらに分析用試料から測定に供する小片を採取し、化学分析により酸素濃度を測定することができる。
なお、第１の貯留部２１にてダミー用チタン材ＤＴの溶解後に、第１の待機室２１０に分析用スポンジチタンＡＴを設置しアルゴン等の不活性ガスで第１の待機室２１０にパージした後、第１の待機室２１０及び第２の待機室２２０内を真空引きすることで、減圧状態にしてもよい。その後の操作は、上述したスポンジチタンの酸素濃度の分析方法の一例と同様である。以上より、図９及び図１０に示す溶解装置２００Ａ、２００Ｂを使用し、溶解装置内（特に装置本体１０内）の減圧または不活性雰囲気を維持しつつ第１溶解工程および第２溶解工程を実施可能である。 The dissolving device 200A shown in Figure 9 comprises an apparatus main body 10, a first waiting chamber 210 connected to the apparatus main body 10 via a first partition plate 215, a second waiting chamber 220 connected to the apparatus main body 10 via a second partition plate 225, a first storage section 21 arranged in the apparatus main body 10, a second storage section 221 arranged in the first waiting chamber 210, an irradiation section 30 arranged in the apparatus main body 10, a drive mechanism (not shown) extending from the first waiting chamber 210 via the apparatus main body 10 to the second waiting chamber 220, air intakes 60, 260, 265, and exhausts 70, 270, 275. Also, the first storage portion may be provided with a mold portion, i.e., the first storage portion 23 and the first mold portion 23a extending thereunder may be provided, and the second storage portion may be provided with a mold portion, i.e., the second storage portion 224 and the second mold portion 224a extending thereunder may be provided (see FIG. 10). Also, the first storage portion 21 and the second storage portion 224 may be used in combination, or the first storage portion 23 and the second storage portion 221 may be used in combination. At this time, a first titanium plate material 23b made of pure titanium is interposed between the first storage portion 23 and the first mold portion 23a, and a second titanium plate material 224b made of pure titanium is interposed between the second storage portion 224 and the second mold portion 224a. Furthermore, gas supply pipes 61, 261, 266 for supplying an inert gas such as argon to the inside of the apparatus main body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 are respectively connected to the apparatus main body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220. Exhaust pipes 71, 271, 276 for evacuating the inside of the apparatus main body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 are respectively connected to the apparatus main body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220.
9 and 10 are provided with a plurality of waiting chambers, the melting apparatus may be provided with a single waiting chamber. In that case, a drive mechanism that enables the solidified dummy titanium material DT and the titanium sponge AT for analysis to be exchanged between the apparatus body and the waiting chamber may be provided.
Next, an example of a method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge using the melting apparatus 200A shown in FIG. 9 will be described below.
The dummy titanium material DT is placed in the first storage section 21, and the analysis titanium sponge AT is placed in the second storage section 221. Next, the inside of the device body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 are purged with an inert gas such as argon, and then the inside of the device body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 are evacuated to create a reduced pressure state. Next, while maintaining a predetermined pressure inside the device body by evacuating, the dummy titanium material DT is irradiated with an electron beam from the irradiation section 30 to obtain a molten dummy titanium material DT. Next, the molten dummy titanium material DT is cooled and solidified. Next, the first partition plate 215 and the second partition plate 225 are moved upward, and the device body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 are spatially connected while maintaining a predetermined pressure in the device body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 by vacuum drawing, and the second storage section 221 in the first waiting chamber 210 is moved into the device body 10 by the drive mechanism. At the same time, the first storage section 21 in the device body 10 is moved into the second waiting chamber 220 by the drive mechanism. Next, the first partition plate 215 and the second partition plate 225 are moved downward, and the device body 10, the first waiting chamber 210, and the second waiting chamber 220 are airtightly separated, and the electron beam is irradiated from the irradiation section 30 to the titanium sponge AT for analysis while maintaining the reduced pressure state, thereby obtaining a molten titanium sponge AT for analysis. Then, the molten titanium sponge AT for analysis is cooled and solidified to obtain an analysis sample. Thereafter, the inside of the apparatus body 10 is opened to the atmosphere, the analysis sample is removed from the apparatus body 10, and a small piece to be used for measurement is taken from the analysis sample, and the oxygen concentration can be measured by chemical analysis.
After the dummy titanium material DT is melted in the first storage section 21, the titanium sponge AT for analysis may be placed in the first waiting chamber 210, and the first waiting chamber 210 may be purged with an inert gas such as argon, and then the first waiting chamber 210 and the second waiting chamber 220 may be evacuated to create a reduced pressure state. The subsequent operations are the same as the example of the above-mentioned method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge. As described above, the first and second melting steps can be performed using the melting apparatus 200A and 200B shown in Figures 9 and 10 while maintaining a reduced pressure or inert atmosphere in the melting apparatus (particularly in the apparatus body 10).

本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的に説明する。以下の実施例及び比較例の記載は、あくまで本発明の技術的内容の理解を容易とするための具体例であり、本発明の技術的範囲はこれらの具体例によって制限されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples and comparative examples. The following examples and comparative examples are merely specific examples intended to facilitate understanding of the technical content of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited by these specific examples.

（実施例１）
実施例１においては、図１に示す溶解装置１００Ａを組み立てた。このとき、貯留部２０として、水冷銅坩堝（容量：２０００ｍＬ）を用いた。 Example 1
In Example 1, the melting apparatus 100A shown in Fig. 1 was assembled. At this time, a water-cooled copper crucible (volume: 2000 mL) was used as the reservoir 20.

次に、前記水冷銅坩堝に１０００ｇのダミー用スポンジチタンＤＴを載置した。また、室４１に５００ｇの分析用スポンジチタンＡＴを載置した。分析用スポンジチタンＡＴは、ダミー用スポンジチタンＤＴと同一の製造ロットで製造したスポンジチタン塊を使用した。なお、ダミー用スポンジチタンＤＴ及び分析用スポンジチタンＡＴは、公知のスポンジチタンの製造方法により製造されたものである。 Next, 1000 g of dummy titanium sponge DT was placed in the water-cooled copper crucible. 500 g of analytical titanium sponge AT was placed in chamber 41. For the analytical titanium sponge AT, a titanium sponge lump manufactured in the same production lot as the dummy titanium sponge DT was used. The dummy titanium sponge DT and analytical titanium sponge AT were manufactured by a known titanium sponge manufacturing method.

次に、装置本体１０内の圧力（絶対圧）を１×１０^-3Ｐａ以上１×１０^-1Ｐａ未満の範囲となるように真空引きした。真空引き後、照射部３０から電子ビーム（照射出力：２０ｋＷ）をダミー用スポンジチタンＤＴに照射して、該ダミー用スポンジチタンＤＴの溶湯が前記水冷銅坩堝に形成された。ダミー用チタン材ＤＴが溶解し始めてから１０分間、照射出力を変更せずに電子ビームを照射し、その溶湯状態を維持した。その後、電子ビームの照射を停止した。 Next, the apparatus body 10 was evacuated so that the pressure (absolute pressure) within the apparatus body 10 was in the range of 1×10 ⁻³ Pa or more and less than 1×10 ⁻¹ Pa. After the evacuation, the dummy titanium sponge DT was irradiated with an electron beam (irradiation power: 20 kW) from the irradiation unit 30, and a molten titanium sponge DT of the dummy titanium was formed in the water-cooled copper crucible. The electron beam was irradiated for 10 minutes without changing the irradiation power after the dummy titanium material DT started to melt, and the molten state was maintained. Then, the irradiation of the electron beam was stopped.

次に、装置本体１０内の真空引きを維持した状態で、水冷銅坩堝の内部でダミー用スポンジチタンＤＴの溶湯を固化させた。その後電子ビーム（照射出力：５ｋＷ）によりダミー用チタン材ＤＴの固化物を一部溶解して、吊棒５０を下方に降ろし該吊棒５０の下方側の先端部をダミー用チタン材ＤＴの溶解部に浸漬させて、その溶解部を固化させることで接合した後、吊棒５０を上方に上昇させた。吊棒５０を上昇させることで、固化物を水冷銅坩堝から取り除き、固化物は照射部３０の照射口を塞がないように位置させた。 Next, while maintaining the vacuum inside the device body 10, the molten dummy titanium sponge DT was solidified inside the water-cooled copper crucible. After that, the solidified dummy titanium material DT was partially melted by an electron beam (irradiation power: 5 kW), and the hanging rod 50 was lowered and the lower tip of the hanging rod 50 was immersed in the molten part of the dummy titanium material DT, and the molten part was solidified to join the two, and then the hanging rod 50 was raised upward. By raising the hanging rod 50, the solidified material was removed from the water-cooled copper crucible, and the solidified material was positioned so as not to block the irradiation port of the irradiation unit 30.

次に、装置本体１０内の真空引きを維持した状態で、押し出し機構４２により分析用スポンジチタンＡＴを水冷銅坩堝に供給した。分析用スポンジチタンＡＴの供給後、照射部３０から電子ビーム（照射出力：２０ｋＷ）を分析用スポンジチタンＡＴに照射して、該分析用スポンジチタンＡＴの溶湯が坩堝に形成された。分析用スポンジチタンＡＴ全体が溶湯とされたことを確認した後、電子ビームの照射を停止した。そして、装置本体１０内への真空引きを維持した状態で、水冷銅坩堝の内部で分析用スポンジチタンＡＴの溶湯を固化させたことで、分析用試料が得られた。 Next, while maintaining the vacuum inside the device body 10, the titanium sponge AT for analysis was supplied to the water-cooled copper crucible by the extrusion mechanism 42. After the titanium sponge AT for analysis was supplied, the irradiation unit 30 irradiated the titanium sponge AT for analysis with an electron beam (irradiation output: 20 kW) to form a molten titanium sponge AT in the crucible. After confirming that the entire titanium sponge AT for analysis had become molten, the irradiation of the electron beam was stopped. Then, while maintaining the vacuum inside the device body 10, the molten titanium sponge AT for analysis was solidified inside the water-cooled copper crucible to obtain a sample for analysis.

次に、装置本体１０を大気開放し、分析用試料から小片（０．１ｇ）を２個採取した。そして、２個の小片中の酸素濃度を不活性ガス溶融－赤外線吸光法によりそれぞれ測定した。その結果、分析用スポンジチタンの酸素濃度の平均値は、１７０ｐｐｍであった。なお、酸素濃度の結果については表１に示す。 Next, the device body 10 was opened to the atmosphere, and two small pieces (0.1 g) were taken from the sample for analysis. The oxygen concentration in each of the two small pieces was then measured using the inert gas fusion-infrared absorption method. As a result, the average oxygen concentration of the titanium sponge for analysis was 170 ppm. The oxygen concentration results are shown in Table 1.

（実施例２）
実施例２においては、ダミー用スポンジチタンＤＴを溶解させるために、電子ビームの照射出力を３０ｋｗに変更したこと以外、実施例１と同様に実施して分析用試料を得た。その後、実施例１と同様に、分析用試料から小片を採取し、得られた分析用スポンジチタンの酸素濃度を不活性ガス溶融－赤外線吸光法によりそれぞれ測定した。酸素濃度の結果については表１に示す。
なお、ダミー用スポンジチタンＤＴの溶湯の温度と分析用スポンジチタンの溶湯の表面温度を二色型放射温度計で測定したところ、ダミー用スポンジチタンＤＴの溶湯の温度は分析用スポンジチタンの溶湯の温度よりも高かった。 Example 2
In Example 2, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain an analytical sample, except that the irradiation power of the electron beam was changed to 30 kW in order to dissolve the dummy titanium sponge DT. Then, similar to Example 1, small pieces were taken from the analytical sample, and the oxygen concentration of the obtained analytical titanium sponge was measured by the inert gas fusion-infrared absorption method. The results of the oxygen concentration are shown in Table 1.
When the temperature of the molten titanium sponge DT for dummy and the surface temperature of the molten titanium sponge for analytical use were measured using a two-color radiation thermometer, the temperature of the molten titanium sponge DT for dummy was higher than the temperature of the molten titanium sponge for analytical use.

（比較例１）
比較例１においては図１１に示すような装置を使用した。すなわち、装置本体５１０と、貯留部５２０である水冷銅坩堝と、照射部５３０と、供給口５６０と、排気口５７０とを備える溶解装置５００を組み立てた。当該溶解装置５００を用いて、ダミー用チタン材であるダミー用スポンジチタンを使用しなかったこと以外、実施例１と同様に実施して分析用試料を得た。その後、実施例１と同様に、分析用試料から小片を採取し、得られた分析用スポンジチタンの酸素濃度を不活性ガス溶融－赤外線吸光法によりそれぞれ測定した。酸素濃度の結果については表１に示す。 (Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, an apparatus as shown in FIG. 11 was used. That is, a melting apparatus 500 was assembled, which was equipped with an apparatus main body 510, a water-cooled copper crucible as a storage section 520, an irradiation section 530, a supply port 560, and an exhaust port 570. Using the melting apparatus 500, an analysis sample was obtained in the same manner as in Example 1, except that a dummy titanium sponge, which is a dummy titanium material, was not used. Thereafter, similarly to Example 1, a small piece was taken from the analysis sample, and the oxygen concentration of the obtained analysis titanium sponge was measured by the inert gas fusion-infrared absorption method. The results of the oxygen concentration are shown in Table 1.

（実施例による考察）
実施例１、実施例２、および比較例１では同一ロットのスポンジチタンを使用した。すなわち、実施例１のダミー用スポンジチタンＤＴ及び分析用スポンジチタンＡＴ、実施例２のダミー用スポンジチタンＤＴ及び分析用スポンジチタンＡＴ、比較例１で使用したスポンジチタンは同一ロットのものである。
上記表１によれば、実施例１～２におけるスポンジチタンの酸素濃度の平均値は、比較例１におけるスポンジチタンの酸素濃度の平均値よりも２０～３０質量ｐｐｍ低かった。この理由としては、装置本体１０内に堆積した塩化マグネシウムから放出された水分がダミー用スポンジチタンＤＴの溶湯と反応することでその水分を予め除去できたことが考えられる。 (Considerations based on examples)
The same lot of titanium sponge was used in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1. That is, the dummy titanium sponge DT and analytical titanium sponge AT in Example 1, the dummy titanium sponge DT and analytical titanium sponge AT in Example 2, and the titanium sponge used in Comparative Example 1 were from the same lot.
According to Table 1 above, the average oxygen concentration of the titanium sponge in Examples 1 and 2 was 20 to 30 mass ppm lower than the average oxygen concentration of the titanium sponge in Comparative Example 1. The reason for this is thought to be that moisture released from the magnesium chloride accumulated in the device body 10 reacted with the molten metal of the dummy titanium sponge DT, thereby removing the moisture in advance.

また、実施例２におけるスポンジチタンの酸素濃度の平均値は、実施例１におけるスポンジチタンの酸素濃度の平均値より若干低かった。この理由としては、ダミー用スポンジチタンＤＴの溶解時の照射出力を上げたことで、塩化マグネシウムからの水分放出がより促進され、かつ放出された水分をダミー用スポンジチタンＤＴの溶湯と反応させてより確実に除去できたことが考えられる。 The average oxygen concentration of the titanium sponge in Example 2 was slightly lower than that of the titanium sponge in Example 1. The reason for this is thought to be that increasing the irradiation output when melting the dummy titanium sponge DT promoted the release of moisture from the magnesium chloride, and the released moisture reacted with the molten metal of the dummy titanium sponge DT, allowing it to be more reliably removed.

１０、５１０装置本体
１１壁部
２０、５２０貯留部
２１、２３、２７第１の貯留部
２２、２４、２８、２２１、２２４第２の貯留部
２３ａ第１の鋳型部
２３ｂ第１のチタン板材
２４ａ、２２４ａ第２の鋳型部
２４ｂ、２２４ｂ第２のチタン板材
２５回転体
３０照射部
４０供給部
４１室
４１ａ供給口
４１ｂヒンジ部材
４２押し出し機構
４２ａ押し棒
４３開閉扉
４４台座
５０吊棒
６０、２６０、２６５、５６０給気口
６１、２６１、２６６、５６１給気管
７０、２７０、２７５、５７０排気口
７１、２７１、２７６、５７１排気管
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、２００Ａ、２００Ｂ、５００溶解装置
２１５第１の仕切り板
２２５第２の仕切り板
ＡＴ分析用スポンジチタン
Ｃ１、Ｃ２軸心
ＤＴダミー用チタン材、ダミー用スポンジチタン 10, 510 Device body 11 Wall 20, 520 Storage section 21, 23, 27 First storage section 22, 24, 28, 221, 224 Second storage section 23a First mold section 23b First titanium plate 24a, 224a Second mold section 24b, 224b Second titanium plate 25 Rotating body 30 Irradiation section 40 Supply section 41 Chamber 41a Supply port 41b Hinge member 42 Push-out mechanism 42a Push rod 43 Opening and closing door 44 Base 50 Suspension rod 60, 260, 265, 560 Air supply port 61, 261, 266, 561 Air supply pipe 70, 270, 275, 570 Exhaust port 71, 271, 276, 571 Exhaust pipes 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 200A, 200B, 500 Dissolving device 215 First partition plate 225 Second partition plate AT Titanium sponge for analysis C1, C2 Axial center DT Dummy titanium material, dummy titanium sponge

Claims

a preparation step of placing the dummy titanium material in a melting apparatus having a first storage section for storing the molten titanium material for the dummy titanium material, and a second storage section for storing the molten titanium sponge for analysis in the analysis sponge ;
a first melting step of melting the dummy titanium material in the melting apparatus under reduced pressure or in an inert atmosphere after the preparation step;
a second dissolving step of obtaining an analysis sample by dissolving and then solidifying the titanium sponge for analysis while maintaining the reduced pressure or the inert atmosphere in the dissolving apparatus after the first dissolving step,
The method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge, wherein the oxygen concentration of the titanium sponge for analysis based on the measurement result of the analysis sample is 170 mass ppm or less.

In the first melting step, the dummy titanium material is melted in the first reservoir,
2. The method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge according to claim 1 , wherein in the second dissolving step, the titanium sponge for analysis is dissolved in the second reservoir.

3. The method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge as described in claim 2 , wherein the melting apparatus further comprises a first mold portion extending downward from the first storage portion and a second mold portion extending downward from the second storage portion.

A preparation step of placing a dummy titanium material in a melting apparatus including a storage section for storing molten metal , a hanging rod for removing solidified material of the molten metal , and a supply section for supplying titanium sponge for analysis ;
a first melting step of melting the dummy titanium material in the melting apparatus under reduced pressure or in an inert atmosphere after the preparation step;
a second dissolving step of obtaining an analysis sample by dissolving and then solidifying the titanium sponge for analysis while maintaining the reduced pressure or the inert atmosphere in the dissolving apparatus after the first dissolving step,
Between the first dissolving step and the second dissolving step,
a removal process of solidifying the molten metal of the dummy titanium material melted in the reservoir in the first melting process, and removing the solidified material of the molten metal from the reservoir by the hanging rod;
The method further includes a supply step of supplying the titanium sponge for analysis from the supply section to the storage section after the removal step,
The method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge, wherein the oxygen concentration of the titanium sponge for analysis based on the measurement result of the analysis sample is 170 mass ppm or less .

The supply unit further has an opening/closing door at the supply port, and is provided with a chamber in which the titanium sponge for analysis is placed,
5. The method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to claim 4 , wherein in the first dissolving step, the dummy titanium material is dissolved with the opening and closing door closed.

A preparation step of placing a dummy titanium material in a melting apparatus;
a first melting step of melting the dummy titanium material in the melting apparatus under reduced pressure or in an inert atmosphere after the preparation step;
a second dissolving step of obtaining an analysis sample by dissolving and then solidifying the titanium sponge for analysis while maintaining the reduced pressure or the inert atmosphere in the dissolving apparatus after the first dissolving step,
the temperature of the molten titanium material for dummy in the first melting step is higher than the temperature of the molten titanium sponge for analysis in the second melting step;
The method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge, wherein the oxygen concentration of the titanium sponge for analysis based on the measurement result of the analysis sample is 170 mass ppm or less.

A preparation step of placing a dummy titanium material in a melting apparatus;
a first melting step of melting the dummy titanium material in the melting apparatus under reduced pressure or in an inert atmosphere after the preparation step;
a second dissolving step of obtaining an analysis sample by dissolving and then solidifying the titanium sponge for analysis while maintaining the reduced pressure or the inert atmosphere in the dissolving apparatus after the first dissolving step,
In the first melting step, the molten metal of the dummy titanium material is irradiated with an electron beam for at least 2 minutes after the dummy titanium material starts to melt,
The method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge, wherein the oxygen concentration of the titanium sponge for analysis based on the measurement result of the analysis sample is 170 mass ppm or less.

The method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge according to any one of claims 1 to 7 , wherein the first melting step includes evacuating the inside of the melting apparatus to a vacuum or evacuating the inert gas inside the melting apparatus through an exhaust port provided in the melting apparatus.

A method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge as described in any one of claims 1 , 4 and 6 , wherein in the first melting process, an electron beam is irradiated onto the molten titanium material for at least two minutes after the dummy titanium material begins to melt.

A method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge described in any one of claims 1, 4, 6 and 7, wherein the dummy titanium material comprises one or more selected from the group consisting of dummy titanium sponge, scrap of dummy pure titanium, cuttings of dummy pure titanium, plate material of dummy pure titanium, and cast pieces of dummy pure titanium.

8. A method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge according to claim 1 , wherein the dummy titanium sponge and the analytical titanium sponge are each taken from the same titanium sponge lump.

5. A method for analyzing the oxygen concentration of titanium sponge as described in claim 1 or 4 , wherein the temperature of the molten titanium material for dummy in the first melting process is higher than the temperature of the molten titanium sponge for analysis in the second melting process.

A method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge as described in any one of claims 1 , 4 and 6 , wherein the dummy titanium material and the analytical titanium sponge are melted by one method selected from the group consisting of plasma melting, arc melting and electron beam melting.

A method for analyzing the oxygen concentration of a titanium sponge as described in any one of claims 1, 4, 6 and 7, wherein, when the dummy titanium material and the analytical sponge titanium are melted by an electron beam melting method, the irradiation power irradiated to the analytical sponge titanium in the second melting process is lower than the irradiation power irradiated to the dummy titanium material in the first melting process.