JPS6224854A - 真空ア−ク再溶解装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、偏平形状の鋳塊・鋳片を得ることができる
真空アーク再溶解装置に関する。

［従来の技術及びその問題点１ チタン、チタン合金及び超合金等の鋳造においては、Ｍ
　Ａ　Ｒ（ｖａｃｕｕｍ　Ａｒｃ　Ｒｅｍｅｌｔｉｎｇ
　　真空アーク再溶解）法と呼ばれる溶解法が多く採用
されている。また、このＶＡＲ法は、航空四相又は宇宙
開発用の部材を溶解する方法として、米国のＡＭＳ及び
ＭＩＬＳ規格に規定されている。

このＶＡＲ法においては、第４図に示すように、電極１
及び鋳型４間に通電することにより、電極１と、鋳型４
内の予備生成した溶融金属プール２との間にアーク３を
形成し電極１を溶融させる。

電極１が溶融して溶融金属となって鋳型４内に落下する
と、鋳型４内に溶融金属プール２が形成され、この溶融
金属プール２が鋳型４により冷即されて凝固する。通常
は、この溶解プロセスを２回以上繰返すことにより健全
な鋳塊５を得ることができる。

しかしながら、従来のＶＡＲ法においては、円筒状の鋳
型が使用されており、スラブを得菖ためには、第４図に
示すように、円柱状の鋳塊を鍛造加工及び圧延加工して
偏平にする必要があり、設備上及びエネルギ経済上極め
て不利であるという問題点がある。

一方、チタン、チタン合金及び超合金の溶解技術として
、近年、エレクトロンビーム溶解法が実円上されている
。これは、電子銃から発生する電子線を、棒状、塊状の
金属若しくは合金又はスクラップ等に照射することによ
り、これらを溶解しその溶融物を鋳型内に落下させるこ
とにより鋳造している。このエレクトロンビーム溶解法
の場合は、鋳型を適宜交換することにより、容易にスラ
ブを得ることができる。

しかしながら、このエレクトロンビーム溶解法において
は、高真空下で溶解するため、マンガン等蒸気圧の高い
溶質元素の蒸発損失が著しいこと及び溶解に必要な電力
がＶＡＲ法より７０％も多いこと等の欠点がある。また
、米国ＡＭＳ規格では、このエレクトロンビーム溶解法
が認定されておらず、例えスラブが得られたとしても米
国の航空機部材あるいは宇宙開発用部材に使用すること
ができないという問題点がある。

また、チタン、チタン合金等の溶解技術としては、他に
プラズマアーク溶解法がある。これは、棒状、塊状の金
属又は合金等にプラズマジェットを照射してこれらを溶
融させる技術である。このプラズマア〜り溶解法は、エ
レクトロンビーム溶解法と同様に、鋳型の交換により、
スラブを容易１　　に得ることができるが、金属塊等を
溶解するために多大の電力を必要とすること、米国規格
で認定されていないこと等の問題点がある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、
真空中で電極と鋳型内の溶融プールとの間にアークを形
成し、このアークによりＮ極を溶・　　融する技術にお
いて、偏平形状の鋳塊・鋳片を得ることができる真空ア
ーク再溶解装置を提供することを目的とする。

この発明に係る真空アーク再溶解装置は、長辺及び外側
に凸の円弧状をなす短辺を有する鋳型と、前記鋳型内に
設置された電極と、鋳型内の溶融金属プールと′Ｒ極と
の間にアークを形成するアーク泊成手段と、前記鋳型及
び／又は電極を鋳型の長辺方向に相対的に往復運動させ
る鋳型及び／又はｉｔ極の駆動手段と、を有することを
特徴とする。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して、この発明について具体的に
説明する。第１図はこの発明の実施例に係る真空アーク
再溶解装置の縦断面図、第２図はこの装置の平面図であ
る。鋳型１３は長辺１７及び外側に凸の円弧状をなす短
辺１８を有し、板状の鋳塊を製造するためのものである
。鋳型１３の短辺１８を外側に凸の円弧状としたのは、
このようにすることによって長辺１７と短辺１８との間
のコーナ部における溶融金属の抜熱が均一になり、溶融
金属が均一に凝固するからである。鋳型１３内には、鋳
込み空間の幅寸法より若干小さい直径を有する電極１１
が鋳型１３の底面と適長間隔をおいて設置されている。

電極１１及び鋳型１３は電源１６に接続されており、電
［１６により、例えば、鋳型１３を＋、電極１１を−に
して通電することによって、電極１１と、鋳型１３内の
溶融金属プール１４との間にアーク１２が形成するよ、
うになっている。また、鋳型１３は、鋳型１３の長辺方
向１０に沿って往復運動させることにより、溶融金属を
均一に鋳込むことができるようになっている。なお、こ
の真空アーク再溶解装置は、真空中又は不活性ガス雰囲
気下に保持されている。

このように構成された真空アーク再溶解装置においては
、先ず、電極１１と同一組成の旋盤屑等を溶融させ、こ
の溶湯を鋳型１３内に注入する。そして、鋳型１３内に
Ｍ極１１を設置し、電極１１と鋳型１３との間に通電し
、電極１１と溶融金属プール１４の間にアーク１２を形
成する。これにより、電極１１の下端部が溶融し、溶融
金属が鋳型１３内に落下して鋳型１３内に溶融金属プー
ル１４が形成される。溶融金属は鋳型１３により冷却さ
れて凝固し鋳塊１５が１ηられるａ鋳型１３は、鋳型１
３の長辺に沿う方向１ｏに適当な周期で往復運動してお
り、このため、鋳型１３内に鋳込まれた溶融金属は、偏
−平形・状をした鋳型１３の長辺に沿う領域の略々全域
に落下し、鋳型１３の長辺１１と短辺１８との間のコー
ナ部分にも溶融金属が十分に供給される。従って、この
操作を続けることにより、健全な偏平形状の鋳塊を容易
に得ることができる。

なお、この実施例においては、鋳型を往復運動させたが
、電極を往復運動させても同様の効果が得られることは
勿論である。

次に、この発明により偏平形状の鋳塊を製造した場合の
製造条件の一例について述べる。純Ｔｉ製で直径１２’
Ｏｍｍの電極を使用し、５０００Ａ−３０ｖという条件
でアークを形成して電極を溶解した。この溶融金属を、
長辺の長さが５００Ｉｌ＋ｍで、短辺が外側に凸で半径
１５０ｍｍの円弧状をなし、短辺の両端を結ぶ直線距離
が１５０１１１１である鋳型に注入して鋳造した。なお
、鋳型は、５秒間に１往復の割合で往復運動させた。

以上のような条件で厚さが１５０ｍｍ、ＩＩＡが５００
ｍｍ、高さが５００ｍ＋ｎの板状の鋳塊を製造すること
ができた。

なお、底を有しない鋳型を使用し、電極を鋳型の長辺方
向に往復運動させ、この鋳型に鋳込まれた溶融金属が凝
固して得られる鋳片を鋳型から下方に連続的に引抜くこ
とにより、連続鋳造が可能である。

［発明の効果コ この発明によれば、真空アーク再溶解法を用い、鋳型と
電極とのうち、一方又は双方を鋳型の長手方向に沿って
相対的に往復運動させることにより、偏平形状の鋳込み
空間を有する鋳型の隅々まで溶融金属が供給される。従
って、欠陥がない健全な偏平形状の鋳塊・鋳片を容易に
製造することができる。このため、従来なされていた鍛
造加工及び圧延加工するためのエネルギを節約すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る真空アーク再溶解装置
の縦断面図、第２図はこの発明の実施例に係る真空アー
ク再溶解装置の平面図、第３図は従来装置を示す模式図
、第４図は円柱状の鋳塊を板状に加工する際の工程の模
式図である。 １１；電極、１２；アーク、１３；鋳型、１４：溶融金
属プール、１５：鋳塊、１６：電源、１７；長辺、１８
：短辺。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 ＼樋電 第４図 手続補正書 昭和　　♂０°１月・−４日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 特願昭６０−１６１９９６号 ２、発明の名称 真空アーク再溶解装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４１２）　　日本鋼管株式会社 ４、代理人 東京都港区虎ノ門１丁目２６番５号　第１７森ビル６、
補正の対象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・、−゛。 明細書　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ハ、１
７、補正の内容 （１）明Ｉｌｌ書第２頁第３行目に、「第４図」とある
のを、「第３図」に訂正する。 （２）明細書第６頁第４乃至５行目に、「溶融させ、こ
の溶湯を鋳型１３内に注入する。そして、」とあるのを
、「鋳型１３底部に挿入する。次に、」に訂正する。 （３）明細書第６頁第６行目に［溶融金属プール１４」
とあるのを、「前述の旋盤屑と」に訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長辺及び外側に凸の円弧状をなす短辺を有する鋳型と、
   前記鋳型内に設置された電極と、鋳型内の溶融金属プー
   ルと電極との間にアークを形成するアーク形成手段と、
   前記鋳型及び／又は電極を鋳型の長辺方向に相対的に往
   復運動させる鋳型及び／又は電極の駆動手段と、を有す
   ることを特徴とする真空アーク再溶解装置。