JPH04504142A - 反応性金属真空処理方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、電子ビームあるいはプラズマ炉などにおける反応性金属の真空処理の 改良に関するものであり、前記真空処理方法用の改良型炉に関するものである。

発明の背景技術 ナトリウムあるいはマグネシウムを用いて含有塩化物の還元を行い例えばチタン などある種の反応性金属を生成すると海綿状金属（ｓｐｏｎｇｅ　ａ＋ｅｔａｌ ）ができる。しかしながら、この海綿状金属には塩化ナトリウムや塩化マグネシ ウムなどが閉じ込められており、電子ビームやプラズマ炉など真空中で加熱する とこれら捕獲塩化物は爆発状態で気化し、炉内−面に未溶融の海綿状金属が飛散 し収量の低下を招くとともに、未精製の粒子によりすでに炉内で精製された金属 が汚染されてしまう。同様に、上記金属の機械加工あるいは成形加工から生じ、 処理用に固化された廃材にも同じような反応をする気化不純物（ｖａｐｏｒｉｚ ａｂｌｅ　ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ）が含まれている。

このような爆発を防ぐ手段の一つにＵｌｒｉｃｈ特許Ｎｏ、３．７７１．５８５ に開示されている高圧動作型不活性ガスプラズマバーナー（ｉｎｅｒｔ　ｇａｓ 　ｐｌａｓｍａ　ｂｕｒｎｅｒ）を用いる方法がある。しかしながら、この方法 では高真空状態で動作する電子ビームあるいはプラズマ炉の効果が得られない。

また、Ｈａｎｋｓ特許Ｎｏ、３．１０１．５１５には、原材料から爆発飛散した 海綿状粒子により電子ビーム源を汚されないように電子ビームを磁気的に誘導す る電子ビーム炉が開示されているが、この構成には材料の損失、精製済み材料の 汚染などの点で問題がある。さらに、Ｈｅｒｒｅｓ特許Ｎｏ、２．７３４．２４ ４には、材料として精製炉に搬送した場合精製処理を妨げるような揮発性包含物 を前記海綿状材料から気化させ、強制的に除去するためチャンバーを別に設けた 海綿状チタン用真空放電精製炉が開示されている。

発明の開示 このため本発明は、上記従来技術の問題点を解決する新規改良型金属材真空精製 方法を提供することを目的とする。

また、本発明の第二の目的は反応性金属処理の向上した真空炉を提供することに ある。

上記目的を達成するため、本発明では、露出面にエネルギーを照射して真空炉内 で処理する金属部材を供給する工程と、前記金属部材の加熱表面から飛散した未 溶融の材料が該真空炉内の他の部分へ付着するのを防ぐため互いに近接して配置 された飛散遮断面を−もしくはそれ以上設ける工程とを有している。

本発明の実施例においては、−以上の処理用金属部材を追加することにより一以 上の遮断面が形成される。前記構成において、エネルギー照射により加熱される 前記追加金属部材の表面は互いに密に隣接しており、エネルギー照射により金属 が加熱される領域を包囲するよう三つ以上の金属部材の表面を互いに隣接させな がら構成するのが望ましい。

本発明に係わる金属処理用真空炉では、端部表面が互いに対向隣接した状態の四 つの金属部材が載置されており、また前記対向配置された表面により包囲された 領域の上方に設置されたエネルギー源から前記隣接金属表面にエネルギーを照射 して該金属表面四つ全てを同時に溶融させ、溶融金属は前記対向面で包囲された 領域の真下に設けられたトラフ（ｔｒｏｕｇｈ）あるいは炉床（ｈｅａｒｔｈ） などの受け容器内（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）に流入する。このように、金属表面 を加熱するにつれ気化含有物のために該加熱表面から飛散した固体金属粒子の略 全では隣接する金属表面上に堆積するか、あるいは該金属表面から流出して溶融 金属受は容器へと滴下する。

添付図面を参照することにより以下の詳細な説明から本発明の上記以外の目的お よび効果が明らかとなる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に基づき構成された実施例に係わる真空炉の溶融領域の概略側 面図である。

第２図は、第１図に示された炉の溶融領域の概略平面図発明の好適実施例 図に示されている本発明の好適実施例では、例えば、真空格納容器（不図示）を 備えた電子ビームあるいはプラズマ炉などの真空炉内の前記溶融領域１０には、 金属原材料にエネルギービーム１２を制御照射して炉内で溶融処理する電子ビー ムまたはプラズマ銃１１が従来と同様に配置されている。処理された該金属材料 を受容する炉床１３には、溶融金属を蓄え、前記プラズマ銃１１に照射されて池 １５を形成する受け部１４が設けられている。前記溶融金属プールは受け部から 不図示の精製部へと流れ、該精製部において前記溶融金属は精製され、鋳込み型 に注入される。

海綿形成処理を行った結果生じる塩化ナトリウムや塩化マグネシウムなどの気化 物質を含有した海綿状チタンや、気化不純物を含有した成形スクラップ材などの 固体金属を電極１６のような固形部材の形で炉内に供給し、コンベヤー装置１７ で溶融領域１０へ搬送される。前記銃１１がら電極１６の前面１８に向けて照射 されたエネルギーは該表面の金属を溶融し、溶融金属は溶融材流（ｍｏｌｔｅｎ 　ｓｔｒｅａｍ）１９となり前記前面部から炉床１３内へと流れ落ちる。前記電 極には気化包含物（ｖａｐｏｒｉｚａｂｌｅ　１ｎｃｌｕｓｉｏｎｓ）が含まれ ているため、前記表面１８を加熱することにより該包含物は気化し、固体または 部分的に溶融した金属は該表面１８から矢印２０の方向に飛散する。

本発明によれば、電極１６の°前表面１８は隣接表面により密接包囲されており 、該表面１８から飛散した材料は該隣接表面で受けとめられ、捕獲される。図示 された実施例において、第２図に最もよく示されているように、さらに三つの金 属電極２１．２２．２３が載置されており、電極２２は電極１６に対向し、また 電極２１．２３も互いに対向し、電極２１．２３と電極１６．２２が互いに直交 した状態で前記表面１８に隣接した領域を包囲している。矢印で示しているよう に、端部表面が溶融するにつれ、前記電極はそれぞれ溶融領域１０方向に搬送さ れる。ここで、前記四つの電極は、第２図に示されているように、前記炉床１３ の長手方向に対し４５°の角度で載置されており、前記精製領域（不図示）の別 の銃と前記溶融金属の池１５の表面との間に十分な空間を確保している。

図示している実施例において、前記追加電極２１．２２．２３はそれぞれ固有の コンベヤーにより前記電極１６に隣接する領域へと搬送され、四つ全ての電極は 連続して溶融され、炉床１３へ材料として供給される。また前記各隣接面で発生 した気化爆発により飛散した固体材料の略全では隣接する他の電極表面に衝突す る。該飛散物質は再度ビームエネルギーで溶融され、他の溶融金属と共に炉床へ 流出する。隣接電極表面で溶融しなかった材料や、溶融林地１５の中に直接落ち た材料は、前記隣接電極面の隙間を通過して前記溶融金属池１５の表面に照射さ れているビームエネルギー１２で溶融される。

必要であれば、電極１６．２１．２２．２３の四つを全てコンベヤーに載置し、 溶融領域１０方向に搬送する代わりに、これらの電極のうち一つもしくは二つの 電極だけを溶融領域に搬送し、他の隣接面を静止させ、これらの隣接面上に積層 した材料のみを電子ビームで溶融するよう炉を構成しても良い。上記の構造では 長い追加電極が不要となり、炉の構造が極めて簡素化される。また、本実施例で は、全て同一平面上に載置された電極が四つだけ示されているが、ビームエネル ギー１２を全ての電極の隣接面に照射溶融することができ、また電極から炉床へ と溶融材が流出可能であれば、四つ以上もしくは以下の電極を水平方向に配置し 、前記水平面にだいし傾斜させて電極をさらに設けることも可能である。

限定的実施例を参照しながら本発明の説明を行ってきたが、当該技術分野に精通 したものであれば誰でも本発明の改良、変更を容易に考えることが可能である。

従って、本発明におけるこのような改良、修正、変更は全て本発明の範囲に含ま れるものと解釈されるものである。

ＦＩＧ、　Ｉ Ｆｌα２ 要　約　書 本発明の特定実施例において、真空炉は端部（１８）を互いに近接された四つの 固体金属部材（１６，２２）を支持するコンベヤー装置と、該隣接面にエネルギ ー（１２）を直接照射して金属を溶融するエネルギービーム銃（１１）を備えて いる。前記金属内の包含物の気化爆発により加熱面から飛散した金属（２０）は 他の金属部材の隣接面で捕獲される。（第１図） 同時に出願審査請求書あり 手続補正書

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．エネルギー照射により表面が溶融する形で金属を真空炉内に供給するステッ プと、エネルギー照射による加熱で前記第一の溶融面から飛散した金属粒子を受 けとめるよう前記第一の溶融面に近接してさらに第二の面を少なくとも一つ以上 設けるステップと、前記第二の面上の金属を溶融するため溶融領域内の前記溶融 部材表面へ向けてエネルギービームを照射するステップとから構成されているこ とを特徴とする気化不純物含有金属の真空処理方法。
2. ２．前記第二の隣接面は第二の溶融金属部材の表面であることを特徴とする請求 の範囲第１項記載の真空処理方法。
3. ３．前記第一の固体部材の前記端部表面から飛散した金属を受け止めるよう複数 の面を前記端部表面に近接して設けるステップを有していることを特徴とする請 求の範囲第１項記載の真空処理方法。
4. ４．前記ビームエネルギーにより前記第一の固体部材の前記端部面が溶融される に従い前記第一の固体部材を前記溶融領域へ搬送するステップを有していること を特徴とする請求の範囲第１項記載の真空処理方法。
5. ５．前記第二の隣接面は、第二溶融金属部材の端部表面であり、また前記ビーム エネルギーにより前記第二溶融金属部材の前記端部面が溶融されるに従い前記第 二の金属部材を前記溶融領域へ搬送するステップを有していることを特徴とする 請求の範囲第１項記載の真空処理方法。
6. ６．前記溶融金属部材表面に近接した表面を有する金属部材をさらに三つ追加す るステップを有していることを特徴とする請求の範囲第１項記載の真空処理方法 。
7. ７．前記追加金属部材の表面が溶融されるに従い前記追加金屑部材を各々前記溶 融領域へと搬送するステップとを有していることを特徴とする請求の範囲第６項 記載の真空処理方法。
8. ８．ビームエネルギーを溶融領域に向けるよう配置されたエネルギー銃手段と、 前記溶融領域方向に端部表面を有した金属部材を搬送し、前記金属部材の端部表 面を前記エネルギー銃からのビームエネルギーに照射させる搬送手段と、前記溶 融領域近傍に配置され、前記搬送手段により前記溶融領域方向に搬送された前記 金属部材の端部表面に近接して封じ込め面を少なくとも一つ形成し、加熱によっ て前記金属部材の端部表面から飛散した金属を受けとめる封じ込め手段とから構 成されていることを特徴とする金属処理真空炉。
9. ９．前記封じ込め手段は、前記溶融金属部材の表面に近接してその表面が配置さ れている複数の金属部材から構成されていることを特徴とする請求の範囲第８項 記載の金属処理真空炉。
10. １０．前記複数の金属部材を前記溶融領域へと搬送する搬送手段を有しているこ とを特徴とする請求の範囲第９項記載の真空炉。