JPH08120358A - Mold for melting high melting point active metal - Google Patents

Mold for melting high melting point active metal

Info

Publication number
JPH08120358A
JPH08120358A JP25331594A JP25331594A JPH08120358A JP H08120358 A JPH08120358 A JP H08120358A JP 25331594 A JP25331594 A JP 25331594A JP 25331594 A JP25331594 A JP 25331594A JP H08120358 A JPH08120358 A JP H08120358A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
ingot
melting
slab
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25331594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Shimotori
潤 霜鳥
Atsuhiko Kuroda
篤彦 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP25331594A priority Critical patent/JPH08120358A/en
Publication of JPH08120358A publication Critical patent/JPH08120358A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

PURPOSE: To stably produce an ingot having fine crystal and excellent surface characteristic at the time of hot-working by forming the bottom part of a cylindrical mold for casting to a specific shape, at the time of casting into the ingot after melting a high m.p. active metal with a consumable electrode type vacuum arc melting method. CONSTITUTION: At the time of producing a slab by melting the high m.p. active metal of an industrial pure titanium or titanium alloy, etc., with the consumable electrode type vacuum arc method, casting into the ingot and rough-casting, blooming and hot-rolling, the inner surface of the mold used at the time of casting into the ingot is formed to the cylindrical shape. Further, related to the vertical cross section passing the vertical center line in the height direction of the mold at the time of setting a two-dimensional coordinate by using Z axis for the vertical center line and R axis for the horizontal center line in the diameter direction of the mold, a side becoming Z<=0 to the orgin (R, Z)=(0, 0) is made to be the bottom side of the mold. The shape of the bottom part of the mold is made to be the shape in the three-dimensional range forming by rotating the two-dimensional range surrounded with a parabola shown in the formulas I and II while centering around the Z axis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、消耗電極式真空アーク
溶解法により、微細な結晶粒を有し、熱間加工時の表面
性状に優れた高融点活性金属のインゴットを製造するた
めのモールドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold for producing a refractory active metal ingot having fine crystal grains and excellent surface properties during hot working by a consumable electrode vacuum arc melting method. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、工業用純チタンおよびチタン合
金などの高融点活性金属のインゴットは消耗電極式真空
アーク溶解法によって製造される。
2. Description of the Related Art Generally, high melting point active metal ingots such as industrial pure titanium and titanium alloys are manufactured by a consumable electrode type vacuum arc melting method.

【0003】この溶解法では、溶解原料の電極自体を発
生するアーク熱により溶解し、水冷された銅のモールド
において溶融プールを形成しつつプールの下部から凝固
させることによってインゴットを製造する。
In this melting method, an electrode itself of a melting raw material is melted by arc heat generated, and a molten pool is formed in a water-cooled copper mold and solidified from the bottom of the pool to manufacture an ingot.

【0004】現在使用されているモールドは「金属チタ
ンとその応用」(日刊工業新聞社発行、20頁)に記載
のモールド内部が円筒形状になっているものが最も一般
的で、モールド底面は平面になっている。
The most commonly used mold is the one described in "Metallic Titanium and Its Applications" (published by Nikkan Kogyo Shimbun, page 20), in which the inside of the mold is cylindrical and the bottom of the mold is flat. It has become.

【0005】この溶解工程に続いて、インゴットを板材
などの製品へと加工するには、例えば純チタン板材の場
合、円柱形インゴットを矩形スラブにするための粗鍛造
・分塊圧延工程、スラブをコイルにするための熱延工程
を経ることになる。
Subsequent to this melting step, in order to process the ingot into a product such as a plate material, for example, in the case of a pure titanium plate material, a rough forging and slab rolling process for converting a cylindrical ingot into a rectangular slab and a slab are performed. A hot rolling process for forming a coil will be performed.

【0006】インゴットおよびスラブから熱延コイルに
加工するとコイルの表面積はインゴット、スラブの表面
積に較べ極めて大きくなるので、スラブに発生した「表
面欠陥」がわずかであっても、これが原因となって熱延
コイルの広い領域にわたって表面性状が劣化することに
なるので、インゴットおよびスラブの表面性状を向上さ
せておくことは重要なことである。
When a hot rolled coil is processed from an ingot and a slab, the surface area of the coil becomes much larger than the surface areas of the ingot and the slab. Therefore, even if there are few "surface defects" generated in the slab, this causes heat It is important to improve the surface quality of the ingot and slab, as the surface quality will deteriorate over a large area of the rolled coil.

【0007】よって、スラブの「表面欠陥」は熱延工程
以前にこれを除去しておく必要があり、スラブに発生す
る「表面欠陥」を低減、あるいは容易に除去が可能なも
のにしておくのが好ましい。
Therefore, the "surface defects" of the slab must be removed before the hot rolling process, and the "surface defects" generated in the slab should be reduced or easily removed. Is preferred.

【0008】ここでいうスラブの「表面欠陥」とは、ス
ラブを熱延した場合、熱延コイルの一部あるいは全面に
亙りコイルの表面性状を劣化させ、劣化した部分を熱延
コイルから除去しなければ製品とならないため、歩留り
を大きく減少させる原因となるものの総称であり、スラ
ブの「表面疵」、「表面荒れ」などの総称である。
The term "surface defect" of the slab as used herein means that when the slab is hot-rolled, the surface quality of the coil is deteriorated over a part or the whole surface of the hot-rolled coil, and the deteriorated part is removed from the hot-rolled coil. If it is not a product unless it is a product, it is a general term for what causes the yield to be greatly reduced, and is a general term for "surface flaws" and "surface roughness" of slabs.

【0009】また、スラブの「表面欠陥」発生は、これ
を除去するための「スラブ手入れ工程」が必要となり、
作業工数が増え、生産能率を低下させる。
Further, the occurrence of "surface defects" of the slab requires a "slab care process" for removing them.
Work man-hours increase and production efficiency decreases.

【0010】スラブの「表面欠陥」の原因の一つに「鋳
肌欠陥」がある。「鋳肌欠陥」とはインゴット表面の凹
凸や表層部の空隙であり、これを除去することなしに粗
鍛造・分塊圧延工程を経てスラブとした場合、スラブの
「表面欠陥」となるものをいう。
One of the causes of "surface defects" of the slab is "casting surface defects". "Casting surface defects" are irregularities on the surface of the ingot and voids in the surface layer, and when the slab is made through the rough forging and slabbing process without removing these, what becomes the "surface defect" of the slab. Say.

【0011】また、インゴットを粗鍛造・分塊圧延した
とき、スラブの両端部に割れを生じさせないためにイン
ゴットの両端部には面取り加工が施されている。
Further, both ends of the ingot are chamfered in order to prevent cracks at both ends of the slab when the ingot is roughly forged and slab-rolled.

【0012】スラブの「表面欠陥」の他の原因として
は、インゴット内部の問題がある。インゴットの粗大な
結晶粒(以下粗大粒という)が粗鍛造・分塊圧延で破壊
されずに残存する場合に発生する。
Another cause of the "surface defect" of the slab is a problem inside the ingot. It occurs when coarse crystal grains of the ingot (hereinafter referred to as coarse grains) remain without being broken by rough forging and slabbing.

【0013】従って、粗大粒に起因する表面欠陥を低減
するためには、溶解時にインゴット内に形成される粗大
粒をあらかじめ低減しておく方法と、粗鍛造・分塊圧延
工程において粗大粒を破壊して微細化する方法とが考え
られる。
Therefore, in order to reduce the surface defects caused by the coarse grains, the coarse grains formed in the ingot at the time of melting are reduced in advance, and the coarse grains are destroyed in the rough forging and slabbing process. Then, a method of miniaturizing is considered.

【0014】特開平4−46643号公報に開示されて
いる方法は、上記の後者の場合であり、円柱形純チタン
インゴットから鍛造を行うことなく分塊圧延のみにより
連続熱間薄板圧延用スラブを製造する方法であって、厚
さがインゴット直径の40%以下となるまでの温度を9
00℃以上1100℃以下とし、続いて孔型ロールを用
いた幅方向の圧延を883℃以上1100℃以下で行う
ことによって、シワ疵(表面欠陥)の少ないスラブを製
造する方法である。
The method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-46643 is the latter case described above, in which a slab for continuous hot sheet rolling is formed from a cylindrical pure titanium ingot only by slab rolling without forging. It is a manufacturing method, and the temperature is controlled until the thickness becomes 40% or less of the ingot diameter.
This is a method for producing a slab with few wrinkles (surface defects) by setting the temperature to 00 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, and then rolling in the width direction using a hole roll at 883 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower.

【0015】この方法は、インゴットを鍛造しないで圧
延工程のみによりスラブを製造する方法であり、インゴ
ットの粗粒な組織は鍛造で破壊されるため鍛造工程を経
由したスラブの表面ではシワ疵とはならないが、鍛造し
ないで圧延工程のみによりスラブをの製造する場合は、
粗粒は充分破壊されないでシワ疵になるため、このシワ
疵を防止するための圧延条件を規定したものである。
This method is a method for manufacturing a slab by only rolling process without forging the ingot, and since the coarse-grained structure of the ingot is destroyed by forging, wrinkle marks are not formed on the surface of the slab after the forging process. However, if you want to manufacture slabs only by rolling without forging,
Coarse grains are not sufficiently destroyed and become wrinkle flaws. Therefore, rolling conditions are specified to prevent such wrinkle flaws.

【0016】ただし、この方法は純チタンに限定されて
いるためジルコニウムおよびジルコニウム合金など純チ
タン以外の高融点活性金属には対処できない。
However, since this method is limited to pure titanium, it cannot deal with high melting point active metals other than pure titanium such as zirconium and zirconium alloys.

【0017】本発明者等が種々検討したとところ、後述
するように溶解初期に相当するインゴットの底部には粗
大粒が集中しているので上記の方法では充分対応でき
ず、また鍛造工程を導入しても粗大粒は充分破壊されな
く、円柱形インゴットの底部に相当する部分に発生する
スラブの表面欠陥を抑制することはできなかった。
As a result of various investigations by the present inventors, as will be described later, coarse grains are concentrated at the bottom of the ingot, which corresponds to the initial stage of melting, so the above method cannot be adequately applied, and a forging step is introduced. However, the coarse grains were not sufficiently destroyed, and the surface defects of the slab generated at the portion corresponding to the bottom of the cylindrical ingot could not be suppressed.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、インゴッ
トの粗大結晶粒に起因するスラブ表面欠陥を防止するた
めになされたもので、粗大粒の少ないインゴットを溶製
することのできるモールドを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in order to prevent slab surface defects due to coarse crystal grains of an ingot, and provides a mold capable of producing an ingot having a small number of coarse grains. The purpose is to

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するため、消耗電極式真空アーク溶解によって製
造した高融点活性金属インゴットの粗大結晶粒の発生原
因につき鋭意研究を行った結果、以下の知見を得るに至
った。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted extensive studies on the cause of generation of coarse crystal grains of a high melting point active metal ingot manufactured by consumable electrode type vacuum arc melting. The following findings have been obtained.

【0020】(A) スラブの表面欠陥直下には必ず粗大粒
が存在し、健全部には粗大粒がないこと。
(A) Coarse grains are always present immediately below the surface defects of the slab, and no coarse grains are present in the sound part.

【0021】(B) 溶解初期に相当するインゴット底部
は、溶解終期に相当する上部に較べ鋳造組織すなわち柱
状晶が長く、大きいこと、及びインゴットの底部に相当
するスラブの表面欠陥の数量、規模が共にそれ以外の部
分よりも大きいこと。
(B) The bottom portion of the ingot corresponding to the initial stage of melting has a longer and larger cast structure, that is, columnar crystals, than the top portion corresponding to the final stage of melting, and the number and scale of surface defects of the slab corresponding to the bottom portion of the ingot are large. Both must be larger than the rest.

【0022】(C) インゴット底部が上部に較べ柱状晶が
長く、大きくなる原因はモールド底面が平坦であるため
であること。
(C) The bottom of the ingot has longer columnar crystals than the top, and the reason why the columnar crystals grow larger is that the bottom of the mold is flat.

【0023】(D) インゴット底部の柱状晶の成長を抑制
するにはモールド底面を凹状に曲率をもたせるのが有効
であること。
(D) In order to suppress the growth of columnar crystals at the bottom of the ingot, it is effective to make the mold bottom have a concave curvature.

【0024】この発明は上記知見に基づき完成されたも
ので、その要旨は、「消耗電極式真空アーク溶解に用い
る高融点活性金属溶解用のモールドであって、モールド
内部が円筒形状で、モールド高さ方向の垂直中心線を通
る縦断面について、モールド高さ方向の垂直中心線をZ
軸、モールド径方向の水平中心線をR軸とした2次元座
標としたとき、原点(R、Z)=(0、0)に対して、
Z≦0となる側をモールド底部側とし、モールド底部の
形状が下記の(1)式及び(2)式放物線によって囲ま
れる2次元領域をZ軸を中心に回転してできる3次元領
域の範囲となることを特徴とする高融点活性金属溶解用
モールド。
The present invention has been completed based on the above findings, and its gist is "a mold for melting a high melting point active metal used for vacuum arc melting of a consumable electrode, in which the mold has a cylindrical shape and a high mold height. The vertical center line in the mold height direction is Z
When the axis and the horizontal center line in the mold radial direction are two-dimensional coordinates with the R axis as the origin (R, Z) = (0, 0),
The side where Z ≦ 0 is the mold bottom side, and the shape of the mold bottom is the range of the three-dimensional area formed by rotating the two-dimensional area surrounded by the parabola of the following equations (1) and (2) around the Z axis. A mold for melting a high melting point active metal, which is characterized by:

【0025】 Z≦−1.2/d・(R−d/2)・(R+d/2) ・・・・(1) Z≧−4.0/d・(R−d/2)・(R+d/2) ・・・・(2) ここでdはモールド内径とする」にある。Z ≦ −1.2 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2) ··· (1) Z ≧ −4.0 / d · (R−d / 2) · ( R + d / 2) ... (2) where d is the mold inner diameter ”.

【0026】[0026]

【作用】次に、本発明のモールドの形状を限定した理由
及び作用について以下に説明する。
Next, the reasons and functions for limiting the shape of the mold of the present invention will be described below.

【0027】スラブの表面欠陥について詳細に調査した
結果、次に示す現象が確認された。
As a result of detailed investigation of the surface defects of the slab, the following phenomenon was confirmed.

【0028】まず、表面欠陥を含むスラブの表層部、お
よび健全部のスラブの表層部についてそれぞれの断面の
組織を観察したところ、表面欠陥の直下には必ず粗大粒
が存在していることを確認した。これにより、スラブの
表面欠陥はインゴットの粗大粒が粗鍛造・分塊圧延工程
で破壊されず不均一な変形が生じた結果であることが判
明した。
First, the structures of the cross-sections of the surface layer portion of the slab containing the surface defects and the surface layer portion of the slab in the sound part were observed, and it was confirmed that coarse grains were always present immediately below the surface defects. did. From this, it was revealed that the surface defects of the slab were the result of non-uniform deformation in which the coarse grains of the ingot were not destroyed in the rough forging / bulk rolling process.

【0029】図1はスラブの表面欠陥部顕微鏡で観察し
た組織を示す図である。
FIG. 1 is a view showing the structure of a slab observed by a surface defect microscope.

【0030】また、消耗電極式真空アーク溶解法によっ
て溶製した円柱形インゴットの縦断面の組織を調べたと
ころ、図2に示すようにインゴット底部では高さ方向に
向かって柱状に成長した粗大粒が三角錘を形成してい
た。
Further, the structure of the vertical cross section of the cylindrical ingot melted by the consumable electrode type vacuum arc melting method was examined, and as shown in FIG. 2, coarse grains grown in a columnar shape in the height direction at the bottom of the ingot. Had formed a triangular pyramid.

【0031】これは、溶解初期においては凝固界面であ
る溶融プールの底部が、モールド底面に近いためにモー
ルド底面への抜熱、すなわち高さ方向の熱流束が支配的
となるためである。
This is because in the initial stage of melting, the bottom of the molten pool, which is the solidification interface, is close to the bottom of the mold, so heat removal to the bottom of the mold, that is, the heat flux in the height direction is dominant.

【0032】溶解が進行し、インゴットの高さが増加す
れば凝固界面である溶融プールの底部もモールド底面か
ら離れるために、モールド側面への抜熱、すなわち径方
向の熱流束が支配的となり、高さ方向への結晶粒の成長
は停止する。
As the melting progresses and the height of the ingot increases, the bottom of the molten pool, which is the solidification interface, also separates from the bottom of the mold, so that heat removal to the side of the mold, that is, the heat flux in the radial direction becomes dominant, The growth of crystal grains in the height direction stops.

【0033】溶解初期におけるこの現象は、消耗電極式
真空アーク溶解法の根本的な問題として回避することは
できないが、底面が平板であるモールドを用いた従来の
方法でより顕著となる。
This phenomenon in the initial stage of melting cannot be avoided as a fundamental problem of the vacuum arc melting method of the consumable electrode type, but it becomes more remarkable in the conventional method using a mold having a flat bottom surface.

【0034】なぜなら、インゴットの高さ方向とモール
ド底面が垂直であることにより熱流束もモールド底面に
垂直、すなわち高さ方向に平行となり結晶粒の成長を停
止させるのに不利な条件となっているからである。
Because the height direction of the ingot is perpendicular to the bottom surface of the mold, the heat flux becomes perpendicular to the bottom surface of the mold, that is, parallel to the height direction, which is a disadvantageous condition for stopping the growth of crystal grains. Because.

【0035】これらの現象を、溶融プールの底部の形状
としてみれば溶融プールの底部が平坦であるほど結晶粒
が成長しやすい状況であることになり、すなわちモール
ドの底面が平坦であることに帰着する。
Considering these phenomena as the shape of the bottom of the molten pool, the flatter the bottom of the molten pool is, the easier the crystal grains are to grow. That is, the bottom of the mold is flat. To do.

【0036】インゴットの粗大粒の成長についての上記
の知見から、粗大粒を抑制するためには高さ方向に熱流
束が偏る条件、すなわち、モールドの底面が水平面であ
る条件を是正すればよい。
From the above findings on the growth of coarse grains of the ingot, in order to suppress the coarse grains, it is necessary to correct the condition that the heat flux is biased in the height direction, that is, the condition that the bottom surface of the mold is a horizontal surface.

【0037】具体的には、モールド底面の水平面である
部分を小さくしモールド底部の内径を上方に向かって徐
々に大きくしていくことによって、高さ方向に向かう結
晶粒の成長方向をモールドの径方向へと変え、柱状の結
晶粒が早期にぶつかりあうことによって成長を停止させ
粗大粒を低減することができた。
Specifically, by making the horizontal surface portion of the mold bottom smaller and gradually increasing the inner diameter of the mold bottom upward, the growth direction of the crystal grains in the height direction is changed to the mold diameter. It was possible to reduce the coarse grains by stopping the growth by changing the direction and causing the columnar crystal grains to collide with each other at an early stage.

【0038】図4は本発明で規定するモールドの底部の
形状を示す図で、図中斜線部が本発明で規定する範囲で
ある。図中Z軸はモールド高さ方向の垂直中心線でり、
Rはモールド径方向の水平中心軸である。このZ、R軸
の原点=(0、0)に対してZ≦0となる側がモールド
底部側である。
FIG. 4 is a view showing the shape of the bottom of the mold defined by the present invention, and the shaded area in the figure is the range defined by the present invention. In the figure, the Z axis is the vertical center line in the mold height direction,
R is a horizontal center axis in the radial direction of the mold. The side where Z ≦ 0 with respect to the origin of the Z and R axes = (0, 0) is the mold bottom side.

【0039】図3は、本発明のモールドを用いて溶製し
たインゴットを縦断し、マクロ組織を調べた結果を示
す。この図より明かなように、図2に示す従来のインゴ
ットの縦断面の底部に形成される円錐状の粗大粒がなく
なっている。
FIG. 3 shows the results of examining the macrostructure by longitudinally cutting an ingot melted using the mold of the present invention. As is clear from this figure, the conical coarse grains formed at the bottom of the vertical cross section of the conventional ingot shown in FIG. 2 are eliminated.

【0040】以下モールドの形状を限定した理由を説明
する。
The reason for limiting the shape of the mold will be described below.

【0041】 Z≦−1.2/d・(R−d/2)・(R+d/2): Z>− 1.2/d・(R−d/2)・(R+d/2)
となる領域に相当する3次元形状となった場合、特に水
平面(R軸)に近い、あるいは水平面の部分が多くなっ
た場合、柱状の結晶粒が軸方向に成長し、インゴット底
部に粗大粒の領域が形成されスラブの表面欠陥の原因と
なるため、モールド底部の凹状形状の深さの下限をZ≦
−1.2/d・(R−d/2)・(R+d/2)とし
た。
Z ≦ −1.2 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2): Z> −1.2 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2)
When the shape becomes a three-dimensional shape corresponding to a region where the horizontal axis (R axis) is large, or when there are many horizontal planes, columnar crystal grains grow in the axial direction and coarse grains are formed at the bottom of the ingot. Since the area is formed and causes the surface defect of the slab, the lower limit of the depth of the concave shape of the mold bottom is set to Z ≦
It was set to -1.2 / d * (R-d / 2) * (R + d / 2).

【0042】 Z≧−4.0/d・(R−d/2)・(R+d/2): Z=−4.0/d・(R−d/2)・(R+d/2)と
なる放物線の3次元形状となると粗大粒の成長抑制が飽
和する。 Z<−4.0/d・(R−d/2)・(R+
d/2)となる領域に相当する3次元形状となった場
合、粗大粒の成長が既に抑制できているにもかかわら
ず、インゴット主要部分に比べて外径の小さい部分の長
さが大きくなるため、インゴット全高が限られるバッチ
式の消耗電極式真空アーク溶解法にとっては、1回の溶
解で溶製できるインゴット体積、すなわち、インゴット
重量が減少するため製造効率が著しく低下することにな
るので、モールド底部の凹状の深さの上限をZ≧−4.
0/d・(R−d/2)・(R+d/2)とした。
Z ≧ −4.0 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2): Z = −4.0 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2) In the case of a parabolic three-dimensional shape, the growth suppression of coarse particles is saturated. Z <-4.0 / d · (R−d / 2) · (R +
In the case of a three-dimensional shape corresponding to the area of d / 2), the length of the portion having a smaller outer diameter becomes larger than that of the main portion of the ingot, although the growth of coarse grains has already been suppressed. Therefore, for the batch type consumable electrode vacuum arc melting method in which the total height of the ingot is limited, the ingot volume that can be melted in one melting, that is, the ingot weight is reduced, so that the manufacturing efficiency is significantly reduced. The upper limit of the concave depth of the mold bottom is Z ≧ −4.
It was set to 0 / d * (R-d / 2) * (R + d / 2).

【0043】本発明の効果はモールドの材質に左右され
ることはないので、特に限定するものではないが、銅を
用いるのが好ましい。
Since the effect of the present invention is not influenced by the material of the mold, it is not particularly limited, but it is preferable to use copper.

【0044】また、高融点活性金属とは融点1500℃
以上で、酸素との親和力が強く大気溶解ができない金属
をいい、主な金属としては、チタン、チタン合金、ジル
コニウム、ジルコニウム合金である。
The high melting point active metal has a melting point of 1500 ° C.
As described above, it refers to a metal that has a strong affinity with oxygen and cannot be dissolved in the atmosphere, and the main metals are titanium, titanium alloy, zirconium, and zirconium alloy.

【0045】なお、本発明のモールドを用いインゴット
を溶製する場合、従来の円柱状の電極を用いると、溶解
初期においてモールド横断面の面積に対して電極横断面
の面積が大きすぎるために、アークおよび凝固が不安定
となりインゴット底部における鋳肌欠陥の発生をもたら
す可能性があり、この部分を除去することになれば歩留
りが低下する。また、溶解初期の電極とモールドとの距
離が一定でないことでモールドが損傷する可能性があ
る。モールドの損傷は重大な事故を招き、事故に至らな
くともモールドの補修、もしくは交換が必要となること
で製造コストが上昇する。
When an ingot is produced by using the mold of the present invention, if a conventional columnar electrode is used, the cross-sectional area of the electrode is too large with respect to the cross-sectional area of the mold at the initial stage of melting. The arc and solidification may become unstable, which may lead to the generation of casting surface defects at the bottom of the ingot, and if this portion is removed, the yield will decrease. In addition, the mold may be damaged because the distance between the electrode and the mold in the initial stage of melting is not constant. Damage to the mold causes a serious accident, and repair or replacement of the mold is required even if the accident does not occur, which increases the manufacturing cost.

【0046】この問題を回避する方法として、電極の先
端をモールド底部の形状と同等とすることが有効であ
る。上記のモールドの形状から考え、溶解初期にはモー
ルドおよびインゴット横断面の面積が増加していくので
あるから、この横断面に応じて電極横断面を変化させる
ことによって、モールドおよび溶融プール湯面と電極と
の間の適正な距離を維持することができるとともに、安
定な電流密度を維持することができる。
As a method of avoiding this problem, it is effective to make the tip of the electrode equal to the shape of the bottom of the mold. Considering the shape of the above mold, the area of the cross section of the mold and ingot increases in the initial stage of melting, so by changing the cross section of the electrode according to this cross section, It is possible to maintain an appropriate distance between the electrodes and a stable current density.

【0047】[0047]

【実施例】次に、本発明の効果を実施例によってさらに
具体的に説明する。
EXAMPLES Next, the effects of the present invention will be described more specifically by way of examples.

【0048】1次溶解として、スポンジチタン約20k
gを外径55mmのコンパクト電極とし、これを内径1
00mmの水冷銅モールドを用いて、溶解電流2kA、
溶解電圧25Vで溶解した。
As the primary dissolution, about 20 k of titanium sponge
g is a compact electrode with an outer diameter of 55 mm, and this is the inner diameter 1
Using a water-cooled copper mold of 00 mm, melting current 2 kA,
It melt | dissolved in 25V of dissolution voltage.

【0049】溶製した1次溶解インゴット1本を残し底
部を切削加工し、各種先端部形状を有する2次溶解電極
を作製した。
The bottom portion was cut by leaving one melted primary melting ingot to prepare secondary melting electrodes having various tip shapes.

【0050】図5は、切削加工した電極の先端(1次溶
解インゴットの底部)の側面図である。これ等の電極を
用いて、主要部分の内径が145mmで、各種底部形状
を有する水冷銅モールドを用いて、溶解電流3kA,溶
解電圧28Vで溶解した。
FIG. 5 is a side view of the tip of the cut electrode (bottom portion of the primary melting ingot). Using these electrodes, a water-cooled copper mold having an inner diameter of a main portion of 145 mm and various bottom shapes was used and melted at a melting current of 3 kA and a melting voltage of 28 V.

【0051】図6は、この溶製に用いたモールド底部の
側面図である。
FIG. 6 is a side view of the bottom of the mold used for this melting.

【0052】この2次溶解インゴットについて、その全
長を測定した。全重量、主要部分の外径が同じであれ
ば、底部形状が円柱である従来法のインゴットが最も全
高が小さいので溶製効率からいえば有利である。そこ
で、従来法を◎(良)、従来法の1.5倍以下の全高と
なるものを○(可)、1.5倍を超えるものを×(不
可)として評価した。
The total length of this secondary molten ingot was measured. If the total weight and the outer diameter of the main portion are the same, the conventional method ingot having a cylindrical bottom portion has the smallest overall height, which is advantageous in terms of smelting efficiency. Therefore, the conventional method was evaluated as ⊚ (good), those having a total height of 1.5 times or less as those of the conventional method were evaluated as ∘ (fair), and those exceeding 1.5 times were evaluated as x (not good).

【0053】全長測定後、2次溶解インゴットについ
て、鋳肌欠陥の除去、及び表1の試験番号8は端部の面
取り加工を実施した。
After measuring the total length, the secondary melting ingot was subjected to removal of casting surface defects and chamfered at the end of test No. 8 in Table 1.

【0054】端部の面取り加工については、面取り後の
Rの大きさを15mmとした。
Regarding the chamfering of the end portion, the size of R after chamfering was set to 15 mm.

【0055】この工程前後の重量変化から歩留りを求
め、99%以上を◎(良)、99%未満97%以上を○
(可)、97%未満を×(不可)として評価した。
The yield was calculated from the weight change before and after this step, and 99% or more was excellent (good), and less than 99% was 97% or more.
(Fair) and less than 97% were evaluated as x (Fail).

【0056】次いで、鋳肌欠陥の除去、面取り加工を行
ったインゴットについて、加熱温度950℃で鍛造して
厚さ80mmとした後、ロール直径480mm、ロール
速度17.5rpmで圧延して厚さ40mmのスラブと
した。
Next, the casting surface defect was removed and the chamfering process was performed on the ingot by forging at a heating temperature of 950 ° C. to a thickness of 80 mm, followed by rolling at a roll diameter of 480 mm and a roll speed of 17.5 rpm to a thickness of 40 mm. It was a slab.

【0057】このスラブについて表面欠陥を切削除去し
た。
Surface defects of this slab were removed by cutting.

【0058】この工程前後の重量変化から歩留りを求
め、100%、つまり「表面欠陥なし」を◎(良)、1
00%未満98%以上を○(可)、98%未満を×(不
可)として評価した。
The yield was calculated from the weight change before and after this process, and 100%, that is, "no surface defect" was evaluated as ⊚ (good), 1
Less than 00% and 98% or more were evaluated as O (OK), and less than 98% were evaluated as X (NO).

【0059】表1に2次溶解の条件である電極先端部お
よびモールド底部の形状、およびインゴット全長、イン
ゴット手入れおよびスラブ手入れの歩留り調査結果を示
す。
Table 1 shows the shapes of the electrode tip and the mold bottom, which are the conditions for the secondary melting, and the yield investigation results of the ingot total length, ingot care and slab care.

【0060】[0060]

【表1】 [Table 1]

【0061】試験番号1−5は、本発明の実施例であ
り、本発明が規定する範囲内で2次溶解の電極先端部お
よびモールド底部の形状を変えた例である。具体的に
は、図6に示すようにモールド径145mmの例で、水平
中心線Rが0の位置でのモールド底部の深さ(Z軸)が
25〜145mmが本発明の規定範囲内の形状である。
Test Nos. 1-5 are examples of the present invention, in which the shapes of the electrode tip and the mold bottom for secondary melting were changed within the range specified by the present invention. Specifically, as shown in FIG. 6, in the example of the mold diameter of 145 mm, the depth (Z axis) of the mold bottom at the position where the horizontal center line R is 0 is 25 to 145 mm, which is within the specified range of the present invention. Is.

【0062】試験番号6−7は、本発明の請求範囲から
外れた例である。試験番号8は、従来の技術を適用した
例である。
Test Nos. 6-7 are examples outside the scope of the claims of the present invention. Test number 8 is an example to which the conventional technique is applied.

【0063】試験番号1−5の本発明例では、その全て
においてインゴット手入れの歩留りの評価が◎または○
となっている。これは、モールド底部の形状を適正に
し、インゴット底部の手入れを低減したことによる効果
である。さらにいえば、モールド底部の形状に対して電
極先端部の形状を相似とした試験番号1−3の例は、す
べてその評価が◎となっている。これは、溶解初期にア
ークが安定となりインゴット底部の鋳肌欠陥が減少する
ことによる効果である。
In all of the examples of the present invention of Test Nos. 1-5, the yield evaluation of ingot care was ◎ or ○.
Has become. This is due to the fact that the shape of the bottom of the mold is made proper and the maintenance of the bottom of the ingot is reduced. Furthermore, all the examples of Test Nos. 1-3 in which the shape of the electrode tip portion is similar to the shape of the mold bottom portion are evaluated as ⊚. This is because the arc becomes stable at the initial stage of melting and the casting surface defects at the bottom of the ingot are reduced.

【0064】また、試験番号1−5の本発明例では、そ
の全てにおいてスラブ手入れの歩留りの評価が◎または
○となっている。これは、モールド底部の形状を適正に
し、インゴットの粗大粒を低減したことによる効果であ
る。
Further, in all of the invention examples of test numbers 1-5, the slab maintenance yield evaluation is ⊚ or ∘. This is because the shape of the bottom of the mold is proper and coarse grains of the ingot are reduced.

【0065】特に、試験番号2の本発明例ではインゴッ
ト全長、インゴット手入れ、スラブ手入れの総合評価か
ら、本発明例の中でも有利な条件であることがわかる。
Particularly, in the present invention example of test number 2, it is understood from the comprehensive evaluation of the total length of the ingot, the care of the ingot, and the care of the slab that the conditions are advantageous among the examples of the present invention.

【0066】これに対して、試験番号6の比較例,試験
番号8の従来法では、インゴット手入れ、およびスラブ
手入れの歩留りの評価が×である。このような歩留りの
低下は、インゴット手入れでは、底部の面取り加工を必
要としたことの結果であり、スラブの手入れ工程では、
底部の粗大粒による面欠陥を除去した結果である。
On the other hand, in the comparative example of test No. 6 and the conventional method of test No. 8, the yield evaluation of ingot care and slab care is x. Such a decrease in yield is a result of the need for chamfering of the bottom in the ingot care, and in the slab care process,
This is a result of removing surface defects due to coarse grains at the bottom.

【0067】試験番号7の比較例では、歩留りの低下に
ついての評価は◎であるが、インゴット全高が大きすぎ
るため総合評価が×となっている。
In the comparative example of Test No. 7, the evaluation for the decrease in yield is ⊚, but the overall evaluation is × because the total height of the ingot is too large.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明のモールドをもちいて溶製したイ
ンゴットは、従来のインゴットの底部に形成されていた
粗大粒による三角錘領域はなくなり、インゴット底部が
特別な鋳造組織を有する位置ではなくなったことによっ
て、粗鍛造・分塊圧延工程でインゴット底部に相当する
位置に多発していたスラブの表面欠陥をインゴットの他
の部分に相当する位置と同等とすることができた。
EFFECTS OF THE INVENTION The ingot melted by using the mold of the present invention eliminates the triangular pyramidal region due to the coarse grains formed on the bottom of the conventional ingot, and the bottom of the ingot is not located at a position having a special casting structure. As a result, the surface defects of the slab that frequently occurred at the position corresponding to the bottom of the ingot in the rough forging / lumping rolling process could be made equal to the positions corresponding to the other parts of the ingot.

【0069】さらに、従来のインゴットに対しては底部
の面取り加工が必要であったが、底部はすでに曲率を有
してなめらかであるので、面取り加工による歩留りの減
少および、作業工数の削減という副次的効果ある。
Further, the chamfering of the bottom portion was required for the conventional ingot, but since the bottom portion already has a curvature and is smooth, the yield due to the chamfering processing and the number of working steps are reduced. There are secondary effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】スラブ表面欠陥部および健全部の断面顕微鏡観
察図である。
FIG. 1 is a cross-sectional microscope observation view of a slab surface defect portion and a sound portion.

【図2】従来のインゴットの縦断面の組織状態を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a textured state of a vertical section of a conventional ingot.

【図3】本発明のモールドで溶解したインゴットの縦断
面の組織状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a texture state of a longitudinal section of an ingot melted by the mold of the present invention.

【図4】本発明のモールド底部の形状を示す図である。FIG. 4 is a view showing a shape of a mold bottom portion of the present invention.

【図5】実施例に用いた電極先端部の形状を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a shape of an electrode tip portion used in Examples.

【図6】実施例に用いたモールド底部の形状を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a shape of a mold bottom portion used in Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F27D 11/08 B 8926−4K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location F27D 11/08 B 8926-4K

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】消耗電極式真空アーク溶解に用いる高融点
活性金属溶解用のモールドであって、モールド内部が円
筒形状で、モールド高さ方向の垂直中心線を通る縦断面
について、モールド高さ方向の垂直中心線をZ軸、モー
ルド径方向の水平中心線をR軸とした2次元座標とした
とき、原点(R、Z)=(0、0)に対して、Z≦0と
なる側をモールド底部側とし、モールド底部の形状が下
記の(1)式及び(2)式放物線によって囲まれる2次
元領域をZ軸を中心に回転してできる3次元領域の範囲
となることを特徴とする高融点活性金属溶解用モール
ド。 Z≦−1.2/d・(R−d/2)・(R+d/2) ・・・・(1) Z≧−4.0/d・(R−d/2)・(R+d/2) ・・・・(2) ここでdはモールド内径とする。
1. A mold for melting a high melting point active metal used for consumable electrode type vacuum arc melting, wherein the mold has a cylindrical shape and a vertical cross section passing through a vertical center line in the mold height direction is a mold height direction. Where the vertical center line of Z is the Z axis and the horizontal center line of the mold radial direction is the R axis, and the side that satisfies Z ≦ 0 with respect to the origin (R, Z) = (0, 0) On the mold bottom side, the shape of the mold bottom is a range of a three-dimensional region formed by rotating a two-dimensional region surrounded by parabolas of the following formulas (1) and (2) around the Z axis. Mold for melting high melting point active metals. Z ≦ −1.2 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2) ··· (1) Z ≧ −4.0 / d · (R−d / 2) · (R + d / 2 ) (2) where d is the mold inner diameter.
JP25331594A 1994-10-19 1994-10-19 Mold for melting high melting point active metal Pending JPH08120358A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25331594A JPH08120358A (en) 1994-10-19 1994-10-19 Mold for melting high melting point active metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25331594A JPH08120358A (en) 1994-10-19 1994-10-19 Mold for melting high melting point active metal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08120358A true JPH08120358A (en) 1996-05-14

Family

ID=17249595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25331594A Pending JPH08120358A (en) 1994-10-19 1994-10-19 Mold for melting high melting point active metal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08120358A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010116581A (en) * 2008-11-11 2010-05-27 Toho Titanium Co Ltd Method for producing titanium ingot using vacuum arc melting furnace
CN109695054A (en) * 2018-11-28 2019-04-30 中国科学院金属研究所 Monocrystalline part 3 D tropism for seed-grain method controllable directional solidification origination end and directional freeze method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010116581A (en) * 2008-11-11 2010-05-27 Toho Titanium Co Ltd Method for producing titanium ingot using vacuum arc melting furnace
CN109695054A (en) * 2018-11-28 2019-04-30 中国科学院金属研究所 Monocrystalline part 3 D tropism for seed-grain method controllable directional solidification origination end and directional freeze method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101397857B1 (en) Processed high-purity copper material having uniform and fine crystalline structure, and process for production thereof
JP5220115B2 (en) Titanium slab for hot rolling, its melting method and rolling method
JP2014233753A (en) Industrial pure titanium ingot excellent in surface properties after hot rolling even if blooming process or fine arrangement process is omitted and method for manufacturing the same
KR101494998B1 (en) Titanium slab for hot rolling and process for producing same
JP6748951B2 (en) Method for producing Ni-base superheat-resistant alloy and Ni-base superheat-resistant alloy
JP7140275B2 (en) Titanium plate, titanium rolled coil and copper foil manufacturing drum
WO2016051499A1 (en) Titanium slab for hot rolling, and production method therefor
JP6075387B2 (en) Titanium slab for hot rolling in which surface flaws are unlikely to occur and method for producing the same
EP3702057B1 (en) Production method for hot-rolled titanium plate
JPH08120358A (en) Mold for melting high melting point active metal
JP4094244B2 (en) Titanium for copper foil production drum excellent in surface layer structure and production method thereof
CN114905010A (en) Nickel-based alloy wire and preparation method thereof
JP6372373B2 (en) Production method of titanium material mainly containing α phase and titanium hot rolling material
JP4540516B2 (en) Work roll manufacturing method
JP3488076B2 (en) Method for producing titanium for Cu foil production drum and titanium slab used for the production
TWI732435B (en) Manufacturing method of processed titanium material
WO2022185409A1 (en) α+β TYPE TITANIUM ALLOY INGOT FOR HOT WORKING
JPH08225906A (en) Titanium aluminum alloy thin plate and its production
JP4325414B2 (en) Metal slab manufacturing method
KR101953487B1 (en) Cast titanium slab for use in hot rolling and unlikely to exhibit surface defects, and method for producing same
CN115210010A (en) Method for manufacturing processed titanium material
JP2007160379A (en) Method for preventing rolling flaw of high-alloy steel rolled stock
JPS6142403A (en) Production of seamless metallic pipe made of alloy metal consisting of hardly workable material
JPS6186066A (en) Casting method of billet for hot extrusion by ni alloy
JP2005103600A (en) Method for hot-rolling continuously cast slab of high nickel alloy steel