JPH03247726A - 活性金属のプラズマ溶解方法 - Google Patents
活性金属のプラズマ溶解方法Info
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- JPH03247726A JPH03247726A JP4625890A JP4625890A JPH03247726A JP H03247726 A JPH03247726 A JP H03247726A JP 4625890 A JP4625890 A JP 4625890A JP 4625890 A JP4625890 A JP 4625890A JP H03247726 A JPH03247726 A JP H03247726A
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、活性金属のプラズマ溶解方法に係わり、詳細
にはチタン、ジルコニウム等、あるいは希土類元素等の
活性金属からなる鋳塊を得るに際してのプラズマ溶解方
法に関するものである。
にはチタン、ジルコニウム等、あるいは希土類元素等の
活性金属からなる鋳塊を得るに際してのプラズマ溶解方
法に関するものである。
(従来の技術と発明が解決しようとする課題〕チタン等
の活性金属からなる鋳塊を得るだめの溶解方法としては
、従来より真空アーク再溶解法(以下VAR法と称する
)が汎用されている。このVAR法は、予め活性金属か
らなる電極を製造し、高真空下(10−2〜10−’t
orr程度)で電極と水冷るつぼ内熔湯間にアークを発
生させ、アーク熱により電極を溶解させる方法である。
の活性金属からなる鋳塊を得るだめの溶解方法としては
、従来より真空アーク再溶解法(以下VAR法と称する
)が汎用されている。このVAR法は、予め活性金属か
らなる電極を製造し、高真空下(10−2〜10−’t
orr程度)で電極と水冷るつぼ内熔湯間にアークを発
生させ、アーク熱により電極を溶解させる方法である。
ところがこのVAR法では、上述したように溶解に先立
ち活性金属からなる電極を製造する必要があり、また電
極の製造をも含め工程が複雑て鋳塊の生産性が低いとい
う難点があった。
ち活性金属からなる電極を製造する必要があり、また電
極の製造をも含め工程が複雑て鋳塊の生産性が低いとい
う難点があった。
一方、近年、真空技術の進歩および高工不ルギ加工技術
の発達に伴いプラズマ溶解方法を利用したプラズマ溶解
・鋳造方法が提案され注目されている。この方法は、不
活性ガスをプラズマアーク発生ガスとして用い、760
〜1O−2torr程度の溶解炉内雰囲気圧下で溶解原
料にプラズマを照射して溶解し、得られた溶湯を順次水
冷鋳型へ供給して鋳塊を得る方法である。そして、この
方法において、プラズマアーク発生ガスとしては一般に
アルゴンガス(以下Arガスと称する)が用いられてい
るが。溶解効率向上を目的として近年、ヘリウムガス(
以下Heガスと称する)の利用が提案され注目を集めて
いる。その原理は、HeガスはArガスに比べて熱伝導
率が高いので、Heガスを用いると、プラズマアーク柱
が外部から冷却されアーク柱の断面積が減少する熱的ピ
ンチ効果が得られる。これにより電位傾度が大きくなり
アーク間電圧の増加すなわち電力の増加をもたらすと共
に、アーク柱温度が上昇し溶湯への入熱が大きくなり溶
解効率が向上するものと考えられる。
の発達に伴いプラズマ溶解方法を利用したプラズマ溶解
・鋳造方法が提案され注目されている。この方法は、不
活性ガスをプラズマアーク発生ガスとして用い、760
〜1O−2torr程度の溶解炉内雰囲気圧下で溶解原
料にプラズマを照射して溶解し、得られた溶湯を順次水
冷鋳型へ供給して鋳塊を得る方法である。そして、この
方法において、プラズマアーク発生ガスとしては一般に
アルゴンガス(以下Arガスと称する)が用いられてい
るが。溶解効率向上を目的として近年、ヘリウムガス(
以下Heガスと称する)の利用が提案され注目を集めて
いる。その原理は、HeガスはArガスに比べて熱伝導
率が高いので、Heガスを用いると、プラズマアーク柱
が外部から冷却されアーク柱の断面積が減少する熱的ピ
ンチ効果が得られる。これにより電位傾度が大きくなり
アーク間電圧の増加すなわち電力の増加をもたらすと共
に、アーク柱温度が上昇し溶湯への入熱が大きくなり溶
解効率が向上するものと考えられる。
そこで、本発明者らも溶解効率向上を確認すべく、プラ
ズマアーク発生カスとして純Heカスと純Arガスとを
用い、760torrの炉内雰囲気圧下で、切屑材およ
びスポンジチタンの粉砕したものを溶解容器に投入しな
がらプラズマ溶解を試みた。その結果、純Arガスの場
合に比較して純Heガスの場合は、溶解時間が大幅に短
縮できることが確認されたが、純Heガスの場合はアー
ク柱が絞られた分、純Arガスの場合に比較して原料へ
のガス噴射力が強くなり、切屑材の飛散や、スポンジ材
のスプラッシュ現象による溶湯の飛散がより多く観察さ
れ溶解歩留りか逆に低下することが知見された。しかも
、このように切屑材や溶湯が多く飛散すると、プラズマ
トーチや炉壁への付着が多くなり、トーチ詰まり、付着
物の溶湯内への落下筒の操業」二のトラブルが発生し易
くなる。
ズマアーク発生カスとして純Heカスと純Arガスとを
用い、760torrの炉内雰囲気圧下で、切屑材およ
びスポンジチタンの粉砕したものを溶解容器に投入しな
がらプラズマ溶解を試みた。その結果、純Arガスの場
合に比較して純Heガスの場合は、溶解時間が大幅に短
縮できることが確認されたが、純Heガスの場合はアー
ク柱が絞られた分、純Arガスの場合に比較して原料へ
のガス噴射力が強くなり、切屑材の飛散や、スポンジ材
のスプラッシュ現象による溶湯の飛散がより多く観察さ
れ溶解歩留りか逆に低下することが知見された。しかも
、このように切屑材や溶湯が多く飛散すると、プラズマ
トーチや炉壁への付着が多くなり、トーチ詰まり、付着
物の溶湯内への落下筒の操業」二のトラブルが発生し易
くなる。
[発明の目的]
本発明は、上記の事情に着目してなされたものであって
、その目的は、溶解原料としてスポンジ材や切屑材を含
む活性金属原料を用いた場合でも、切屑材の飛散や、ス
ポンジ材のスプラッシュ現象による溶湯の飛散を抑制し
て溶解歩留りを低下させることなく、しかも溶解効率を
向上させた活性金属のプラズマ溶解方法を堤供しようと
するものである。
、その目的は、溶解原料としてスポンジ材や切屑材を含
む活性金属原料を用いた場合でも、切屑材の飛散や、ス
ポンジ材のスプラッシュ現象による溶湯の飛散を抑制し
て溶解歩留りを低下させることなく、しかも溶解効率を
向上させた活性金属のプラズマ溶解方法を堤供しようと
するものである。
上記目的を達成するため、本発明に係わる活性金属のプ
ラズマ溶解方法は、スポンジ材および/または切屑材を
含む活性金属原料をプラズマ溶解する方法であって、プ
ラズマアーク発生ガスとしてHeガスやネオンガス(以
下Neガスと称する)を10%以上含むArガスを用い
、熔解炉内を760torr未満に減圧して原料をプラ
ズマ溶解するものである。
ラズマ溶解方法は、スポンジ材および/または切屑材を
含む活性金属原料をプラズマ溶解する方法であって、プ
ラズマアーク発生ガスとしてHeガスやネオンガス(以
下Neガスと称する)を10%以上含むArガスを用い
、熔解炉内を760torr未満に減圧して原料をプラ
ズマ溶解するものである。
そして、プラズマアーク発生ガスとしては、純Heガス
または純Neガスを用いてもよい。
または純Neガスを用いてもよい。
また、溶解用容器におけるプラズマ照射領域を囲繞する
如く原料と同種の活性金属からなる壁材を溶解用容器上
に記載の活性金属のプラズマ溶解してもよい。
如く原料と同種の活性金属からなる壁材を溶解用容器上
に記載の活性金属のプラズマ溶解してもよい。
〔作 用]
活性金属のプラズマ溶解を行うに当たり、プラズマアー
ク発生ガスとしてArガスにHeガスやNeガスを10
%以上含ませると、熱伝導率が向上しプラズマアーク柱
が外部から冷却されアーク柱の断面積が減少する熱的ピ
ンチ効果が得られる。
ク発生ガスとしてArガスにHeガスやNeガスを10
%以上含ませると、熱伝導率が向上しプラズマアーク柱
が外部から冷却されアーク柱の断面積が減少する熱的ピ
ンチ効果が得られる。
これにより、電位傾度が大きくなりアーク間電圧の増加
すなわち電力の増加をもたらすと共に、アーク柱温度が
上昇し溶湯への入熱が大きくなり溶解効率すなわち溶解
速度の向上がはかられる。
すなわち電力の増加をもたらすと共に、アーク柱温度が
上昇し溶湯への入熱が大きくなり溶解効率すなわち溶解
速度の向上がはかられる。
加えて、溶解炉内を760torr未溝の減圧雰囲気と
することにより、溶湯への入熱効果をほぼ享受したまま
で前記アーク柱の断面積の減少が緩和され、アーク柱が
太くなった分プラズマアーク発生ガスが広がり原料への
噴射力が弱まるので、溶解効率をそれほど低下させるこ
となく切屑材の飛散や、スポンジ材のスプラッシュ現象
による溶湯の飛散を抑制することができ、従って溶解歩
留りの低下はもとより、トーチ詰まり等の操業上のトラ
ブルの発生をも抑制することができる。尚、炉内雰囲気
の減圧は、特に制限されるものでは無いが、好ましくは
710〜200torr程度がよく、710t。
することにより、溶湯への入熱効果をほぼ享受したまま
で前記アーク柱の断面積の減少が緩和され、アーク柱が
太くなった分プラズマアーク発生ガスが広がり原料への
噴射力が弱まるので、溶解効率をそれほど低下させるこ
となく切屑材の飛散や、スポンジ材のスプラッシュ現象
による溶湯の飛散を抑制することができ、従って溶解歩
留りの低下はもとより、トーチ詰まり等の操業上のトラ
ブルの発生をも抑制することができる。尚、炉内雰囲気
の減圧は、特に制限されるものでは無いが、好ましくは
710〜200torr程度がよく、710t。
rr以下であれば、上記作用効果が明確に得られ、20
0torr未溝になると、」二記作用効果が飽和する傾
向にあるためである。
0torr未溝になると、」二記作用効果が飽和する傾
向にあるためである。
また、熔解用容器におけるプラズマ照射領域を囲繞する
如く原料と同種の活性金属からなる壁材を溶解用容器上
に記載の活性金属のプラズマ溶解することにより、飛散
した切屑材や溶湯が捕捉され、プラズマトーチや炉壁へ
の付着が防止でき、トーチ詰まり、付着物の溶湯内への
落下環の操業上のトラブルの発生が抑制される上に、壁
材をプラズマ熔解原料とすることにより、溶解歩留りの
向上が図られる。
如く原料と同種の活性金属からなる壁材を溶解用容器上
に記載の活性金属のプラズマ溶解することにより、飛散
した切屑材や溶湯が捕捉され、プラズマトーチや炉壁へ
の付着が防止でき、トーチ詰まり、付着物の溶湯内への
落下環の操業上のトラブルの発生が抑制される上に、壁
材をプラズマ熔解原料とすることにより、溶解歩留りの
向上が図られる。
〔実 施 例]
以下、本発明の詳細な説明する。
図は、本実施例で使用したプラズマ溶解炉の概略説明図
である。図において、(1)はプラズマトーチ、(2)
は溶解炉本体、(3)は原料溶解用容器、(4)は原料
供給ホッパ、(5)は原料、(6)は溶解原料と同種の
成分からなる壁材、(7)はプラズマトーチ(1)の先
端を自在に移動するための球面軸受けを示す。
である。図において、(1)はプラズマトーチ、(2)
は溶解炉本体、(3)は原料溶解用容器、(4)は原料
供給ホッパ、(5)は原料、(6)は溶解原料と同種の
成分からなる壁材、(7)はプラズマトーチ(1)の先
端を自在に移動するための球面軸受けを示す。
このように構成されたプラズマ溶解炉を用い、スポンジ
チタン、チタンの切屑を原料とし、プラズマアーク発生
ガス流量(30E /分)および原料供給量(10kg
)を同じにし、下表に示す溶解条件の下でプラズマ溶解
を行い、その時の溶解歩留りおよび溶解時間を調べた。
チタン、チタンの切屑を原料とし、プラズマアーク発生
ガス流量(30E /分)および原料供給量(10kg
)を同じにし、下表に示す溶解条件の下でプラズマ溶解
を行い、その時の溶解歩留りおよび溶解時間を調べた。
これらの結果も下表に併せて示す。
(以 下 余 白)
上表より明らかなように、No、 1〜No、 8は原
料にスポンジチタンを用いた場合でる。
料にスポンジチタンを用いた場合でる。
No、 ]は比較例であって、プラズマアーク発生ガス
にArガスのみを使用し雰囲気圧760torrT:熔
解したもので、歩留りは92%と比較的よいが、熔解時
間が30分と長くかかった。
にArガスのみを使用し雰囲気圧760torrT:熔
解したもので、歩留りは92%と比較的よいが、熔解時
間が30分と長くかかった。
これに対し、本発明例であるNo、 3. No、 5
およびNo、8は、プラズマアーク発生ガスとしてA
r +10%Heガス、純HeガスおよびAr−1−5
0%Neガスを使用すると共に、雰囲気圧を減圧して溶
解したもので、No、 1に比較して歩留りがほぼ同じ
で溶解時間はHeガス等の混合量が増すと共に大幅に短
縮された。
およびNo、8は、プラズマアーク発生ガスとしてA
r +10%Heガス、純HeガスおよびAr−1−5
0%Neガスを使用すると共に、雰囲気圧を減圧して溶
解したもので、No、 1に比較して歩留りがほぼ同じ
で溶解時間はHeガス等の混合量が増すと共に大幅に短
縮された。
また比較のため、上記No、 3. No、 5および
No、 8とプラズマアーク発生ガス条件を同じにし、
雰囲気圧を760torrで溶解したNo、 2. N
o、 4およびNo、 7は、溶解時間は上記No、
3. No、 5およびNo、 8とほぼ同しであった
が、歩留りが大きく低下した。
No、 8とプラズマアーク発生ガス条件を同じにし、
雰囲気圧を760torrで溶解したNo、 2. N
o、 4およびNo、 7は、溶解時間は上記No、
3. No、 5およびNo、 8とほぼ同しであった
が、歩留りが大きく低下した。
またNo、 6は、原料溶解用容器(3)の上に溶解原
料と同種の成分からなる壁材(6)を設け、上記No、
5と10 同条件でプラズマ溶解したもので、これによると溶解時
間、歩留り甚大幅に向上し得た。
料と同種の成分からなる壁材(6)を設け、上記No、
5と10 同条件でプラズマ溶解したもので、これによると溶解時
間、歩留り甚大幅に向上し得た。
No、 9〜No、 12は原料にチタン切屑を用いた
場合でるが、上記スポンジチタンの場合と、はぼ同傾向
の結果が得られた。
場合でるが、上記スポンジチタンの場合と、はぼ同傾向
の結果が得られた。
(発明の効果〕
上述したように、本発明に係わる活性金属のプラズマ溶
解方法によれば、溶解原料としてスポンジ材や切屑材を
含む活性金属原料を用いて、これら原料の溶解歩留りを
低下させることなく、溶解効率を向上させたプラズマ溶
解ができる。
解方法によれば、溶解原料としてスポンジ材や切屑材を
含む活性金属原料を用いて、これら原料の溶解歩留りを
低下させることなく、溶解効率を向上させたプラズマ溶
解ができる。
図は、本発明に係わるプラズマ溶解炉の概略説明図であ
る。 (1)プラズマトーチ (2)溶解炉本体(3)原料
溶解用容器 (4)原料供給ホッパ(5)原料
(6)壁材 (7)球面軸受は
る。 (1)プラズマトーチ (2)溶解炉本体(3)原料
溶解用容器 (4)原料供給ホッパ(5)原料
(6)壁材 (7)球面軸受は
Claims (3)
- (1)スポンジ材および/または切屑材を含む活性金属
原料をプラズマ溶解する方法であって、プラズマアーク
発生ガスとしてヘリウムガスやネオンガスを10%以上
含むアルゴンガスを用い、溶解炉内を760torr未
満に減圧して原料をプラズマ溶解することを特徴とする
活性金属のプラズマ溶解方法。 - (2)プラズマアーク発生ガスとして、純ヘリウムガス
または純ネオンガスを用いることを特徴とする第1請求
項に記載の活性金属のプラズマ溶解方法。 - (3)上記第1請求項または第2請求項に記載の活性金
属のプラズマ溶解方法において、溶解用容器におけるプ
ラズマ照射領域を囲繞する如く原料と同種の活性金属か
らなる壁材を溶解用容器上に立設してプラズマ溶解する
ことを特徴とする活性金属のプラズマ溶解方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4625890A JPH03247726A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 活性金属のプラズマ溶解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4625890A JPH03247726A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 活性金属のプラズマ溶解方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03247726A true JPH03247726A (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=12742174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4625890A Pending JPH03247726A (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 活性金属のプラズマ溶解方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03247726A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100659285B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2006-12-20 | 한국생산기술연구원 | 플라즈마 아크 용해법 및 이를 이용한 고융점 활성금속소경봉 제조방법 |
CN110527839A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 华北电力大学 | 一种利用等离子体回收飞灰中稀土金属的方法 |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4625890A patent/JPH03247726A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100659285B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2006-12-20 | 한국생산기술연구원 | 플라즈마 아크 용해법 및 이를 이용한 고융점 활성금속소경봉 제조방법 |
CN110527839A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-12-03 | 华北电力大学 | 一种利用等离子体回收飞灰中稀土金属的方法 |
CN110527839B (zh) * | 2018-05-25 | 2020-11-17 | 华北电力大学 | 一种利用等离子体回收飞灰中稀土金属的方法 |
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