JPH11350051A - Manufacture of titanium ingot - Google Patents

Manufacture of titanium ingot

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Publication number
JPH11350051A
JPH11350051A JP15457498A JP15457498A JPH11350051A JP H11350051 A JPH11350051 A JP H11350051A JP 15457498 A JP15457498 A JP 15457498A JP 15457498 A JP15457498 A JP 15457498A JP H11350051 A JPH11350051 A JP H11350051A
Authority
JP
Japan
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molten metal
titanium
hearth
vibration
mold
Prior art date
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Application number
JP15457498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Onishi
隆 大西
Yasutoku Yoshimura
泰徳 吉村
Hiroaki Shiraishi
博章 白石
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Osaka Titanium Technologies Co Ltd
Original Assignee
Osaka Titanium Technologies Co Ltd
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Publication date
Application filed by Osaka Titanium Technologies Co Ltd filed Critical Osaka Titanium Technologies Co Ltd
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solidified titanium of high purity with high yield by giving the ultrasonic wave oscillation to a hearth in which a raw titanium is melted with the electronic beam, oscillating the molten metal in the hearth, and pouring it into a mold to promote the emission of impurities from the molten metal and to suppress the evaporation of titanium. SOLUTION: A melting material 5 of a raw titanium is melted by an electron beam 1 to generate a molten metal 6 in a hearth 3 at a lower part, and made to flow into a bottomless mold 4. The molten metal 6 is rapidly cooled in the mold 4 while keeping the molten condition with the electron beam 2, the generated solidified titanium 7 is lowered through a starting block 8 to obtain a titanium ingot. An ultrasonic wave oscillation device 9 is mounted on a bottom part of the hearth 3, and the ultrasonic wave oscillation of >=20 kHz in frequency is given to the hearth 3. The oscillation gives the oscillation mainly consisting of the perpendicular component to the molten metal 6 in the hearth to run its surface high. Impurities high in vapor pressure are evaporated from titanium in the molten metal and reduced in quantity to obtain the titanium ingot of high purity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の配線
用材料等に使用される高純度チタンの製造に適したチタ
ンインゴットの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a titanium ingot suitable for producing high-purity titanium used as a wiring material for a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の配線用材料として高
純度チタンが使用されている。チタンを半導体素子の配
線用材料として使用する場合、チタン中の不純物が半導
体素子の性能を低下させる原因になるので、そのチタン
は不純物の少ない高純度チタンであることが必要であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, high-purity titanium has been used as a wiring material for semiconductor devices. When titanium is used as a wiring material for a semiconductor element, it is necessary that the titanium be a high-purity titanium with a small amount of impurities, because impurities in the titanium cause deterioration of the performance of the semiconductor element.

【0003】例えばNa,K等のアルカリ金属はシリコ
ン中を容易に移動し、素子特性を劣化させる原因にな
る。U等の放射性元素はα線によって素子のソフトエラ
ーの原因となる。Fe等の重金属も又、界面接合部のト
ラブルの原因となる。酸素については薄膜の電気抵抗を
増加させる原因になる。このようなことから、半導体素
子の配線用材料には不純物の少ない高純度チタンが必要
となる。
[0003] For example, alkali metals such as Na and K easily move in silicon and cause deterioration of device characteristics. Radioactive elements such as U cause soft errors in the device due to α rays. Heavy metals such as Fe also cause troubles at the interface joint. Oxygen causes an increase in the electrical resistance of the thin film. For this reason, high-purity titanium with few impurities is required for the wiring material of the semiconductor element.

【0004】そして現在、半導体素子の配線用材料に一
般的に使用されている高純度チタンの純度は4N5(9
9.995%)程度であり、Na,K等のアルカリ金属
は0.1ppm以下、U等の放射性元素は1ppb以
下、Fe等の重金属は10ppm以下、酸素は300p
pm以下程度に制限されている。
At present, the purity of high-purity titanium generally used as a wiring material for semiconductor elements is 4N5 (9
9.995%), alkali metals such as Na and K are 0.1 ppm or less, radioactive elements such as U are 1 ppb or less, heavy metals such as Fe are 10 ppm or less, and oxygen is 300 ppm or less.
pm or less.

【0005】しかしながら、半導体素子の高集積化が進
むにつれ、配線用材料に使用される高純度チタンにおい
ては更なる高純度化の要望が大きくなっている。そして
高純度チタンの製造方法として、電子ビーム溶解法が特
開平4−358030号公報、特開平3−130339
号公報及び特開昭62−280335号公報等に開示さ
れている。また、チタン等の高融点金属を電子ビーム溶
解する場合は、特開平6−287661に開示されてい
るように、ハースを用いる方法が一般的である。
However, as the degree of integration of semiconductor elements has increased, there has been an increasing demand for high-purity titanium used in wiring materials. As a method for producing high-purity titanium, an electron beam melting method is disclosed in JP-A-4-358030 and JP-A-3-130339.
And Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-280335. When a high melting point metal such as titanium is melted by an electron beam, a method using a hearth is generally used as disclosed in JP-A-6-287661.

【0006】この電子ビーム溶解法では、電子ビームの
照射によりハース内に生成された溶湯が無底のモールド
に連続的に注入され、これがモールド内で凝固して下方
に連続的に引き抜かれることにより、チタンインゴット
が製造される。電子ビーム溶解法によると、溶湯の状態
のときにNa、K等の揮発性の高い元素は0.1ppm
以下まで容易に低減される。また、Fe、Cr、Al等
のTiより蒸気圧が高く蒸発されやすい元素についても
低減が可能である。
In this electron beam melting method, the molten metal generated in the hearth by the irradiation of the electron beam is continuously injected into a bottomless mold, which solidifies in the mold and is continuously drawn downward. , To produce titanium ingots. According to the electron beam melting method, highly volatile elements such as Na and K are 0.1 ppm in a molten state.
It is easily reduced to: Further, elements such as Fe, Cr, and Al which have a higher vapor pressure than Ti and are easily evaporated can be reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】電子ビーム溶解法にお
いて溶湯から不純物の放出を促進するためには、溶湯の
温度を高くする方法が考えられる。また、溶湯の蒸発時
間を長くしたり、溶湯の蒸発面積を大きくする等の方法
も有効と考えられる。しかし、溶湯の温度を高くするた
めに電子ビームの溶解出力を大きくした場合や、溶湯の
蒸発時間を長くするために溶解速度を遅くした場合、溶
湯の蒸発面積を大きくするために溶解鋳型を大きくした
場合等には、いずれも母材であるチタンの蒸発量が増加
し、溶解のコストの増大等の問題が発生してしまう。
In order to accelerate the release of impurities from the molten metal in the electron beam melting method, a method of increasing the temperature of the molten metal is considered. Further, it is considered that a method of extending the evaporation time of the molten metal or increasing the evaporation area of the molten metal is also effective. However, when the melting output of the electron beam is increased to increase the temperature of the molten metal, or when the melting speed is reduced to increase the evaporation time of the molten metal, the melting mold is enlarged to increase the evaporation area of the molten metal. In each case, the evaporation amount of titanium as a base material increases, and problems such as an increase in melting cost occur.

【0008】本発明の目的は、電子ビーム溶解法におい
て溶湯から不純物の放出を促進する場合に問題となるチ
タンの蒸発を抑制し、これにより、不純物の少ない高純
度チタンを製造することができるチタンインゴットの製
造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to suppress the evaporation of titanium, which is a problem when promoting the release of impurities from a molten metal in an electron beam melting method, thereby enabling the production of titanium with a low impurity content and high purity. An ingot manufacturing method is provided.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らの調査による
と、溶湯に振動を付与し、その表面を波立たせて表面積
を大きくする方法は、溶湯中の不純物の放出を促進する
のに非常に有効であり、しかも、チタンの蒸発量を効果
的に抑制することが可能であることが確認された。しか
し、特開平6−287661号公報に記載されているよ
うな、モールド内の溶湯に振動を付与する方法は、結晶
粒径の微細化を目的としているため、溶湯中の不純物の
放出除去には殆ど効果がないことが判明した。
According to the investigations of the present inventors, the method of imparting vibration to the molten metal and making the surface of the molten metal ruffled to increase the surface area is very effective in promoting the release of impurities in the molten metal. It was confirmed that it was possible to effectively suppress the amount of titanium evaporated. However, the method of imparting vibration to the molten metal in the mold, as described in JP-A-6-287661, aims at reducing the crystal grain size. It turned out to be almost ineffective.

【0010】即ち、特開平6−287661号公報に
は、モールド内の溶湯に振動を付与する方法として、モ
ールドを振動させる方法と、モールドから下方に連続的
に引き出される凝固金属を振動させる方法の2つが具体
的に記載されているが、モールド内の凝固金属はモール
ドの内面には殆ど接触していないため、モールドを振動
させても、その振動はモールド内の凝固金属には殆ど伝
わらず、従って、その凝固金属上に保持される溶湯は殆
ど振動しない。
[0010] That is, JP-A-6-287661 discloses a method of applying vibration to a molten metal in a mold, a method of vibrating a mold and a method of vibrating a solidified metal continuously drawn downward from a mold. Although two are specifically described, since the solidified metal in the mold hardly contacts the inner surface of the mold, even if the mold is vibrated, the vibration is hardly transmitted to the solidified metal in the mold, Therefore, the molten metal held on the solidified metal hardly vibrates.

【0011】加えて、本発明者らの調査によると、溶湯
の表面を効果的に波立たせるためには、溶湯の表面に直
角な方向の振動、特に超音波振動を付与することが効果
的であることが確認されたが、特開平6−287661
号公報に記載されているモールドには底がなく、その内
部を凝固金属が貫通する構造のため、モールドを上下方
向に振動させた場合は、その振動は凝固金属には一層伝
わり難い。いずれにしても、モールドを振動させる方法
の場合には、モールド内の凝固金属上に保持された溶湯
を効果的に振動させること自体が不可能である。
In addition, according to the investigation by the present inventors, it is effective to apply vibration in a direction perpendicular to the surface of the molten metal, particularly ultrasonic vibration, in order to effectively undulate the surface of the molten metal. It was confirmed that
Since the mold described in the above publication has no bottom and a structure in which a solidified metal penetrates the inside, when the mold is vibrated in the vertical direction, the vibration is hardly transmitted to the solidified metal. In any case, in the method of vibrating the mold, it is impossible to effectively vibrate the molten metal held on the solidified metal in the mold.

【0012】一方、モールドから下方に連続的に引き出
される凝固金属を振動させる方法の場合には、凝固金属
を下方から支持するスターティングブロック等に引き抜
き方向の振動を付与することにより、一応は凝固金属及
び凝固核に振動を付与することができる。しかし、溶湯
中の不純物を効果的に放出するためには、溶湯に垂直な
方向の超音波振動を付与する必要がある。超音波振動は
チタン中での減衰が顕著なため、スターティングブロッ
ク等に溶湯に垂直な方向の振動を付与する場合、凝固金
属の引き抜き量が小さい鋳造初期においては溶湯の表面
に直角な方向の振動が付与されるが、凝固金属の引き抜
き量が増える鋳造途中からは溶湯に直角な方向の振動が
減衰により効果的に付与されなくなる。従って、この方
法の場合は、効果的に超音波振動が付与できないという
問題がある。
On the other hand, in the case of the method of vibrating the solidified metal continuously drawn downward from the mold, a vibration in the drawing direction is applied to a starting block or the like that supports the solidified metal from below, so that the solidified metal is temporarily set. Vibration can be imparted to the metal and solidification nuclei. However, in order to effectively release impurities in the molten metal, it is necessary to apply ultrasonic vibration in a direction perpendicular to the molten metal. Ultrasonic vibration is remarkably attenuated in titanium, so when applying vibration in the direction perpendicular to the molten metal to a starting block or the like, the amount of solidified metal pulled out is small in the early stage of casting and the direction perpendicular to the molten metal surface Vibration is applied, but during the casting in which the amount of solidified metal drawn out increases, vibration in the direction perpendicular to the molten metal is not effectively applied due to attenuation. Therefore, in the case of this method, there is a problem that ultrasonic vibration cannot be effectively applied.

【0013】そこで本発明者らは、電子ビーム溶解法に
おいて溶湯に垂直な方向の超音波振動を効果的に付与で
きる方法について検討を行った。その結果、モールドの
手前のハースに振動を付与するのがよいことが判明し
た。即ち、ハースは底の浅い皿であり、溶湯はその浅底
の皿内に収容されているため、ハースの底面に超音波振
動機を取り付ければ、ハースに超音波振動が付与され、
ハース内の溶湯に垂直な方向の超音波振動が効果的に付
与される。
Therefore, the present inventors have studied a method capable of effectively applying ultrasonic vibration in a direction perpendicular to the molten metal in the electron beam melting method. As a result, it was found that it is better to apply vibration to the hearth before the mold. That is, the hearth is a shallow dish, and the molten metal is housed in the shallow dish.If an ultrasonic vibrator is attached to the bottom of the hearth, ultrasonic vibration is applied to the hearth,
Ultrasonic vibration in the direction perpendicular to the molten metal in the hearth is effectively applied.

【0014】本発明のチタンインゴットの製造方法は、
上記知見に基づいて開発されたものであり、電子ビーム
溶解法により原料チタンをハース内で溶解した後、ハー
ス内の溶湯をモールドに流し込むことによりチタンイン
ゴットを製造する方法において、前記ハースに振動を付
与することを特徴とする。
[0014] The method for producing a titanium ingot of the present invention comprises:
It has been developed based on the above-mentioned knowledge, and in a method of manufacturing a titanium ingot by melting a raw material titanium in a hearth by an electron beam melting method and then pouring a molten metal in the hearth into a mold, a vibration is applied to the hearth. It is characterized by giving.

【0015】前記ハースに付与する振動としては、ハー
ス内の溶湯に垂直な方向の成分を主体とする振動が好ま
しい。この振動は又、周波数が20kHz以上の超音波
振動であることが好ましい。
The vibration applied to the hearth is preferably a vibration mainly composed of a component in a direction perpendicular to the molten metal in the hearth. This vibration is also preferably an ultrasonic vibration having a frequency of 20 kHz or more.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の実施形態にかかるチ
タンインゴットの製造方法を実施するために使用される
電子ビーム溶解炉の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam melting furnace used for performing a method for manufacturing a titanium ingot according to an embodiment of the present invention.

【0017】電子ビーム溶解炉は、その炉内に電子ビー
ムを下方に照射する電子銃1,2と、電子銃1,2の各
下方に配置されたハース3及びモールド4と、ハース3
の底面に取り付けられた振動装置9とを備えている。底
の浅い皿であるハース3及び無底構造のモールド4は、
いずれも水冷銅からなる。
The electron beam melting furnace includes electron guns 1 and 2 for irradiating an electron beam downward into the furnace, a hearth 3 and a mold 4 disposed below each of the electron guns 1 and 2, and a hearth 3.
And a vibrating device 9 attached to the bottom surface. The hearth 3, which is a shallow dish, and the mold 4 having a bottomless structure,
Both are made of water-cooled copper.

【0018】一方の電子銃1は、その下方に供給される
溶解材料5に電子ビームを照射して、下方のハース3内
にチタンの溶湯6を生成する。ハース3内に生成された
溶湯6は、モールド4内に流入し急冷されて凝固チタン
7となる。他方の電子銃2は、凝固チタン7の上に所定
量の溶湯6を形成するために、モールド4内に流入する
溶湯6に電子ビームを照射する。
One of the electron guns 1 irradiates an electron beam to a molten material 5 supplied thereunder to generate a molten titanium 6 in a lower hearth 3. The molten metal 6 generated in the hearth 3 flows into the mold 4 and is quenched into solidified titanium 7. The other electron gun 2 irradiates the molten metal 6 flowing into the mold 4 with an electron beam in order to form a predetermined amount of molten metal 6 on the solidified titanium 7.

【0019】凝固チタン7はスターティングブロック8
の上に保持されており、モールド4内への溶湯6の流入
量に対応してスターティングブロック8が下げられるこ
とにより、凝固チタン7はその成長に合わせて下方へ徐
々に引き抜かれ、所定長のチタンインゴットとなる。
The solidified titanium 7 is a starting block 8
When the starting block 8 is lowered in accordance with the amount of the molten metal 6 flowing into the mold 4, the solidified titanium 7 is gradually pulled downward in accordance with the growth thereof, and the solidified titanium 7 is pulled out by a predetermined length. It becomes a titanium ingot.

【0020】ハース3の底面に取り付けられた振動装置
9は、鉛直方向を主体とした超音波を発生し、これをハ
ース3に付与する。これにより、ハース3内の溶湯6に
は、その溶湯に垂直な方向の超音波振動が付与される。
The vibration device 9 attached to the bottom of the hearth 3 generates ultrasonic waves mainly in the vertical direction, and applies the ultrasonic waves to the hearth 3. As a result, the molten metal 6 in the hearth 3 is subjected to ultrasonic vibration in a direction perpendicular to the molten metal.

【0021】溶解材料5としては、例えばクロール法に
よって製造され押し固められた棒状のチタンコンパクト
が使用される。
As the melting material 5, for example, a rod-shaped titanium compact manufactured and compacted by the Kroll method is used.

【0022】本発明の実施形態にかかるチタンインゴッ
トの製造方法では、電子ビーム溶解炉内を所定の真空度
に吸引排気した状態で、電子銃1からの電子ビームの照
射により、ハース3内にチタンの溶湯6を生成し、その
溶湯6がハース3内からモールド4内に注入されること
により、チタンインゴットが製造される。
In the method for manufacturing a titanium ingot according to the embodiment of the present invention, the titanium inside the hearth 3 is irradiated with the electron beam from the electron gun 1 while the inside of the electron beam melting furnace is sucked and evacuated to a predetermined degree of vacuum. Is produced, and the molten metal 6 is injected into the mold 4 from within the hearth 3 to produce a titanium ingot.

【0023】このとき、ハース3では溶湯6中の不純物
が外部に放出されるが、その底面に取り付けられた振動
装置9の作動により、ハース3に溶湯6に垂直な方向の
超音波振動が付与され、溶湯6の溶湯に垂直な方向に超
音波振動が付与されているために、溶湯6の表面が波立
つ。これにより、溶湯6からのチタンの蒸発が抑制され
つつ、不純物の放出が促進される。この理由は次のよう
に考えられる。
At this time, the impurities in the molten metal 6 are released to the outside in the hearth 3, but the ultrasonic vibration in a direction perpendicular to the molten metal 6 is applied to the hearth 3 by the operation of the vibration device 9 attached to the bottom surface. Since the ultrasonic vibration is applied to the molten metal 6 in a direction perpendicular to the molten metal, the surface of the molten metal 6 is wavy. Thereby, emission of impurities is promoted while evaporation of titanium from the molten metal 6 is suppressed. The reason is considered as follows.

【0024】電子ビーム溶解法におけるチタンの溶湯表
面からの不純物の放出量は、溶解条件が同じであれば各
元素毎で一定である。これは、溶湯をそのまま滞留させ
ている場合、まず溶湯表面の不純物が放出され、その後
拡散により溶湯表面に移行した不純物が放出されるから
である。しかし、溶湯に垂直な方向から振動を付与した
場合には、溶湯表面の波立ちによる表面積の増大と溶湯
内での不純物の拡散の促進の二つの相乗効果により不純
物の放出が促進されたと考えられる。
The amount of impurities released from the surface of the titanium melt in the electron beam melting method is constant for each element under the same melting conditions. This is because when the molten metal is retained as it is, impurities on the surface of the molten metal are first released, and then impurities transferred to the surface of the molten metal by diffusion are released. However, when vibration is applied to the molten metal in a direction perpendicular to the molten metal, it is considered that the release of impurities is promoted by two synergistic effects of an increase in surface area due to the undulation of the molten metal and promotion of diffusion of impurities in the molten metal.

【0025】なお、電子ビーム溶解では、振動装置9を
ハース3の底面に取り付けることができ、これにより、
ハース3が溶湯6の湯面に直角な方向に効率的に超音波
振動し、且つその振動が効率的にハース3内の溶湯6に
伝わることも重要である。
In the electron beam melting, the vibration device 9 can be attached to the bottom surface of the hearth 3, whereby
It is also important that the hearth 3 efficiently oscillates ultrasonically in a direction perpendicular to the surface of the molten metal 6 and that the vibration is efficiently transmitted to the molten metal 6 in the hearth 3.

【0026】以上により、本発明の実施形態にかかるチ
タンインゴットの製造方法では、電子ビーム溶解過程で
不純物が効率的に低減される。製造されたチタンインゴ
ットをヨウ化物熱分解法等により更に高純度に精製する
ことも可能である。また、ヨウ化物熱分解法等により精
製された高純度チタンをこのチタンインゴットの製造方
法によって精製することも可能である。
As described above, in the method for manufacturing a titanium ingot according to the embodiment of the present invention, impurities are efficiently reduced in the electron beam melting process. The produced titanium ingot can be further purified to a higher purity by an iodide pyrolysis method or the like. Also, high-purity titanium purified by an iodide pyrolysis method or the like can be purified by the method for producing a titanium ingot.

【0027】上記実施形態では、ハース3に超音波振動
を付与したが、振動装置9を変えることにより、超音波
より周波数の低い振動を付与することも可能である。ま
た、20Hz以下というような低周波数の振動を付与す
場合は、ハース3を傾動自在に片持ち支持し、反支持側
を振動装置によって上下方向に往復移動させるようなこ
とも可能である。
In the above-described embodiment, the ultrasonic vibration is applied to the hearth 3, but it is also possible to apply vibration having a lower frequency than the ultrasonic wave by changing the vibration device 9. When a low-frequency vibration such as 20 Hz or less is applied, the hearth 3 can be tiltably supported in a cantilever manner, and the non-supporting side can be vertically reciprocated by a vibration device.

【0028】[0028]

【実施例】次に本発明の実施例を示し、従来例と対比す
ることにより、本発明の効果を明らかにする。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be shown, and the effects of the present invention will be clarified by comparing with the conventional example.

【0029】図1に示す電子ビーム溶解炉を使用し、ク
ロール法にて製造された外径が50mmの高純度チタン
棒材を溶解材料として電子ビーム溶解を行った。ハース
は水冷銅からなる有効容積が300,000mm3 、溶
湯表面積が10,000mm 2 の皿である。モールドは
水冷銅からなる内径が100mmの筒体である。
Using the electron beam melting furnace shown in FIG.
High-purity titanium with an outer diameter of 50 mm manufactured by the roll method
Electron beam melting was performed using the rod as a melting material. Haas
Has an effective volume of 300,000 mm made of water-cooled copperThree, Dissolved
Hot water surface area is 10,000mm TwoIt is a dish. Mold
It is a cylindrical body made of water-cooled copper and having an inner diameter of 100 mm.

【0030】ハースに付与する振動の周波数は20kH
z、100Hz、5Hzの3種類とした。20kHzの
振動は、ハースの底面に取り付けた超音波振動装置によ
り付与した。100Hz及び5Hzの振動は、ハースを
傾動自在に片持ち支持し、反支持側に取り付けた電動振
動装置により付与した。いずれの振動の方向も鉛直方
向、即ち溶湯に垂直な方向である。
The frequency of the vibration applied to the hearth is 20 kHz.
z, 100 Hz, and 5 Hz. The vibration of 20 kHz was applied by an ultrasonic vibration device attached to the bottom surface of the hearth. Vibrations of 100 Hz and 5 Hz were applied by an electric vibrating device that supported the hearth in a cantilever manner and was attached to the opposite side. Both vibration directions are vertical directions, that is, directions perpendicular to the molten metal.

【0031】なお、20kHzの振動については、ハー
スの側面に取り付けた超音波振動装置により水平方向、
即ち溶湯に平行な方向の振動も付与した。
The vibration of 20 kHz is applied to the horizontal direction by an ultrasonic vibrator attached to the side of the hearth.
That is, vibration in a direction parallel to the molten metal was also applied.

【0032】ハース内及びモールド内の溶湯への電子ビ
ームの照射出力は、それぞれ20kW、25kWとし
た。この出力は、溶湯からのチタンの蒸発量が5%以下
となる条件である。炉内の真空度は1.0×10-2
a、溶解速度は10kg/時間とした。
The irradiation output of the electron beam to the molten metal in the hearth and the mold was set to 20 kW and 25 kW, respectively. This output is a condition under which the amount of titanium evaporated from the molten metal is 5% or less. The degree of vacuum in the furnace is 1.0 × 10 -2 P
a, The dissolution rate was 10 kg / hour.

【0033】比較のために、ハースに振動を付与せずに
溶解を行った。ハースに振動を付与する代わりに、スタ
ーティングブロックを鉛直方向に超音波振動させた。真
空度及び溶解速度は同じ条件とした。
For comparison, the hearth was melted without applying vibration. Instead of applying vibration to the hearth, the starting block was ultrasonically vibrated in the vertical direction. The degree of vacuum and the dissolution rate were the same.

【0034】製造されたチタンインゴット及び溶解材料
の不純物分析を行った結果を表1に示す。
Table 1 shows the results of impurity analysis of the manufactured titanium ingot and the dissolved material.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】ハースに振動を付与することにより、溶湯
中の不純物が除去される。また、酸素のピックアップは
発生しない。この効果は振動数が増大するにつれて増大
し、超音波振動で特に顕著な効果が得られる。振動の方
向は、溶湯に垂直な方向が効果的である。
By applying vibration to the hearth, impurities in the molten metal are removed. Also, no oxygen pickup occurs. This effect increases as the frequency increases, and a particularly remarkable effect is obtained with ultrasonic vibration. The direction of vibration is effective in a direction perpendicular to the molten metal.

【0037】スターティングブロックの振動による凝固
チタンの振動は 溶解初期に鋳造されたインゴットのボ
トム部に対しては有効な場合もあるが、その他の部分に
対しては、振動の減衰により効力を示さない。
The vibration of the solidified titanium caused by the vibration of the starting block may be effective for the bottom part of the ingot cast in the early stage of melting, but is effective for the other parts by damping the vibration. Absent.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のチタンイ
ンゴットの製造方法は、電子ビーム溶解法においてハー
スに振動を付与することにより、チタン中の不純物を効
果的に低減できる。また、半導体素子の配線用材料に使
用されるような高純度のチタンも生産性よく製造でき
る。
As described above, the method for manufacturing a titanium ingot of the present invention can effectively reduce impurities in titanium by applying vibration to the hearth in the electron beam melting method. In addition, high-purity titanium used as a wiring material for a semiconductor element can be manufactured with high productivity.

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

【図1】本発明の実施形態に係るチタンインゴットの製
造方法に使用される電子ビーム溶解炉の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam melting furnace used in a method for manufacturing a titanium ingot according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 2 電子ビーム 3 ハース 4 モールド 5 溶解材料 6 溶湯 7 凝固チタン 8 スターティングブロック 9 振動装置 Reference Signs List 1 2 electron beam 3 hearth 4 mold 5 molten material 6 molten metal 7 solidified titanium 8 starting block 9 vibrating device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビーム溶解法により原料チタンをハ
ース内で溶解した後、ハース内の溶湯をモールドに流し
込むことによりチタンインゴットを製造する方法におい
て、前記ハースに振動を付与することを特徴とするチタ
ンインゴットの製造方法。
1. A method for manufacturing a titanium ingot by melting raw titanium in a hearth by an electron beam melting method and then pouring a molten metal in the hearth into a mold, wherein vibration is applied to the hearth. Manufacturing method of titanium ingot.
【請求項2】 前記ハースに付与する振動は、ハース内
の溶湯に垂直方向の成分を主体とする振動であることを
特徴とする請求項1に記載のチタンインゴットの製造方
法。
2. The method for producing a titanium ingot according to claim 1, wherein the vibration applied to the hearth is a vibration mainly composed of a component perpendicular to the molten metal in the hearth.
【請求項3】 前記ハースに付与する振動は、周波数が
20kHz以上の超音波振動であることを特徴とする請
求項1又は2に記載のチタンインゴットの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the vibration applied to the hearth is an ultrasonic vibration having a frequency of 20 kHz or more.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009136418A (en) * 2007-12-05 2009-06-25 Nippon Roki Kogyo Kk Manufacturing method of petrified remains and ashes
JP2020121331A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 日本製鉄株式会社 Method and apparatus for producing titanium ingot
JP2020121332A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 日本製鉄株式会社 Titanium ingot

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