JPS6247433A - Manufacture of ingot from virgin material - Google Patents

Manufacture of ingot from virgin material

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JPS6247433A
JPS6247433A JP18540585A JP18540585A JPS6247433A JP S6247433 A JPS6247433 A JP S6247433A JP 18540585 A JP18540585 A JP 18540585A JP 18540585 A JP18540585 A JP 18540585A JP S6247433 A JPS6247433 A JP S6247433A
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JP
Japan
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ingot
virgin material
scrap
electron beam
virgin
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JP18540585A
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Japanese (ja)
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Yoshiharu Mae
前 義治
Tsutomu Oka
岡 勉
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To easily and efficiently manufacture an ingot, by packing virgin material in a top-openable box material made of almost the same component as the virgin material, charging them into vacuum melting furnace to heat and melt them together with the box material by electron beam. CONSTITUTION:The top-openable box material 1 having U-shaped section is made of material quality of component compsn. without causing hindrance even if mixed with virgin material or/and a scrap material S, and a partition member 1a is provided. Into the material 1, virgin material or/and the scrap S are packed as they are, these are held horizontally on a water cooled mold 4 and charged. An electron beam or plasma electron beam 3 is provided above the mold 4 and the material 1 is entered little by little into the high temp. heating zone 6 from one end. Virgin material or/and is scrap S are dropped together with the material 1 by heating as molten metal 7 into the mold 4, cooled and solidified to an ingot 8. In this way, workability is improved and melting efficiency is raised.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空溶解炉においてバージン材、特にチタ
ン、ジルコニウムまたはこれらの合金のような難融性金
属のバージン材、またはこのバージン材とスクラップと
を電子ビームまたはプラズマ電子ビームで溶解するか、
あるいは消耗電極式アーク溶解炉において前記バージン
材、または前記バージン材とスクラップ(以下、両者を
まとめて単に「溶解原料」という)からつくった電極を
消耗電極として溶解して、インゴットを製造する方法に
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention relates to the production of virgin materials, especially virgin materials of refractory metals such as titanium, zirconium, or alloys thereof, or this virgin material and scrap in a vacuum melting furnace. and by melting with an electron beam or plasma electron beam, or
Alternatively, it relates to a method of manufacturing an ingot by melting an electrode made from the virgin material, or the virgin material and scrap (hereinafter collectively referred to as "molten raw materials") as a consumable electrode in a consumable electrode type arc melting furnace. It is something.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、溶解原料、特にチタン、ジルコニウムまたはこれ
らの合金のような難融性金属の溶解原料を溶解してイン
ゴットを製造するのに、真空溶解炉中のハース内に供給
された切粉および粒状ないし小さな塊状の溶解原料を電
子ビームまたはプラズマ電子ビームによって溶解し、そ
の結果ハース内に溜つrsm湯を水冷モールド内に移し
て、凝固した鋳塊をモールドの下方から引き抜くか、あ
るいは消耗電極式アーク溶解法により、前記溶解原料か
らつくった消耗電極を水冷銅るつぼ内に吊り下げて、そ
の先端と銅るつぼ中の溶湯との間に直流アークを発生さ
せ、それによって電極自体をその先端から徐々に溶かし
て銅るつぼ中に落下させて溶湯ブールを形成させ、その
溶湯ブールを下方から凝固させて、インゴットを製造し
ていた。
Conventionally, when melting raw materials, especially refractory metals such as titanium, zirconium, or their alloys, to produce ingots, chips and granules fed into the hearth of a vacuum melting furnace are used. A small lump of molten raw material is melted by an electron beam or a plasma electron beam, and the RSM hot water that accumulates in the hearth is transferred into a water-cooled mold, and the solidified ingot is pulled out from below the mold, or by a consumable electrode type arc. In the melting method, a consumable electrode made from the melted raw material is suspended in a water-cooled copper crucible, and a direct current arc is generated between the tip of the electrode and the molten metal in the copper crucible, thereby gradually dislodging the electrode itself from the tip. Ingots were produced by melting and dropping into a copper crucible to form a molten metal boule, which was then solidified from below.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前者の真空溶解法において電子ビームま
たはプラズマ電子ビームを使用するインゴットの製造法
では、予め溶解原料をその大きさによ・つて仕分けしな
ければならない上に、切粉および粒状ないし小さな塊状
までの寸法の小さい溶解原料しか処理できないので作業
に手間がかかり、処理できる溶解原料の範囲が限られ、
また後者の消耗電極式アーク溶解法で溶解原料から前記
消耗電極をつくるには、まずその溶解原料をその大きさ
から分類した後、寸法の大きいものは互に@接して電極
を作製し、切粉および粒状ないし小さな塊状のものはプ
レスしてブリケットとしてこれを互に溶接して電極を作
製し、上記三者の中間にあたる中位の大きさの塊状のも
のは細かい粒度のものに粉砕してからプレスしてブリケ
ットをつくり、ついでこれを互に溶接して電極を作製し
ていたので、消耗電極をつくるのに多くの手数と手間が
かかるという問題があった。
However, in the former vacuum melting method, which uses an electron beam or a plasma electron beam to manufacture ingots, the melted raw materials must be sorted in advance according to their size, and in addition, it is necessary to sort the melted raw materials in advance according to their size. Because it can only process molten raw materials with small dimensions, the work is time-consuming and the range of molten raw materials that can be processed is limited.
In addition, in order to make the consumable electrode from the molten raw material using the latter consumable electrode type arc melting method, the molten raw material is first sorted according to its size, and then the large sized ones are made into contact with each other to make electrodes, and then cut. Powder and particles or small lumps are pressed and briquettes are welded together to make electrodes, and medium-sized lumps between the above three are crushed into fine particles. Since electrodes were made by pressing briquettes and then welding them together, there was a problem in that it took a lot of time and effort to make consumable electrodes.

〔研究に基づく矧見事項〕[Considerations based on research]

そこで、本発明者等は、このような問題を解決する1こ
めに種々研究を重ねた結果、 (1)前記種々の寸法を有する溶解原料を、断面が多角
形の管材を軸方向に切断することによって形成される形
状を有するとともに、両端または一端に仕切部材を有す
るか、ま1こは両端に全く仕切部材を備えていない上開
きの箱材、あるいは断面が多角形を呈するとともに、両
端または一端に仕切部材を有するか、または両端に全く
仕切部材を備えていない管材に詰め込み、このように溶
解原料が詰め込まれた前記箱材または管材を、真空溶解
炉中で水平に保持した状態でその一端から他端へ回って
電子ビームまたはプラズマ電子ビームで加熱するか、あ
るいは消耗′r’l極式アーク浴解炉中で偶数本組み合
わせ、それらの端部を互に向かい合わせて水平に保持し
、これらの端部間にアークを発生させて、前記溶解原料
を前記箱材または管材とともに溶解させると、前者の真
空溶解炉を使用する方法では、溶解原料をその大きさに
よって仕分けする必要がない上に、寸法の小さいものば
かりでなく、大きな塊状のものに至るまで広範囲にわた
る種々の寸法の溶解原料をまとめて溶解できるので、処
理できる溶解原料の範囲を拡大でき、ま1S後者の消耗
′1極式アーク溶解炉を使用する方法では、溶解原料を
その大きさによって仕分けする必要がない上に、消耗電
極をつくるのに、粉砕、プレス、溶接などの面倒な処理
を一切必要としないこと、 (2)溶解原料からブリケットを製造することなく、こ
の溶解原料を直接前記箱材または管材に詰め込む前記方
法によれば、所定の成分組成を有するインゴットを製造
するために、合金元素の全量を計算で求めるだけでよく
、ブリケット毎の秤曖を必要としないので、手間が非常
に省けること、(3)前記箱材または管材の材質が溶解
原料の材質と同じでない場合は、その溶解原料とともに
溶解してインゴット中に混入した箱材または管材がその
組成を変動させるが、その変動が許容される範囲内にあ
れば箱材または管材の材質を溶解原料と同一材質としな
くても、その箱材または管材の材質を、溶解原料の構成
成分を1種以上含むようにすれば十分であること、 を見出した。
Therefore, the inventors of the present invention have repeatedly conducted various studies in order to solve such problems, and as a result, (1) The melted raw materials having various dimensions are cut in the axial direction into a tube material having a polygonal cross section. It is a top-opening box material with a partition member at both ends or one end, or alternatively, a top-opening box material with a polygonal cross section and a partition member at both ends or one end. The box material or tube material packed with melted raw materials is packed into a tube having a partition member at one end or no partition member at both ends, and is held horizontally in a vacuum melting furnace. They can be rotated from one end to the other and heated with an electron beam or plasma electron beam, or they can be assembled in even numbers in a consumable polar arc bath melting furnace and held horizontally with their ends facing each other. If an arc is generated between these ends and the melted raw material is melted together with the box material or tube material, there is no need to sort the melted raw material according to its size in the former method using a vacuum melting furnace. Moreover, it is possible to melt raw materials of a wide variety of sizes, from small ones to large lumps, in one go, so the range of melted raw materials that can be processed can be expanded, and the consumption of the latter can be reduced. In the method using a polar arc melting furnace, there is no need to sort the molten raw materials by size, and there is no need for any troublesome processing such as crushing, pressing, or welding to create consumable electrodes. (2) According to the method of directly packing the melted raw material into the box material or pipe material without producing briquettes from the melted raw material, the total amount of alloying elements is calculated in order to produce an ingot having a predetermined composition. (3) If the material of the box material or pipe material is not the same as that of the melted raw material, it can be melted together with the melted raw material. The box material or tube material mixed into the ingot will change its composition, but if the variation is within an allowable range, the box material or tube material may not be made of the same material as the melted raw material. Alternatively, it has been found that it is sufficient to make the material of the pipe material contain one or more constituents of the melted raw material.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、上記細見に基づいて発明されたもので、電
子ビームまたはプラズマ電子ビームを加熱源とする真空
溶解法または消耗成極式アーク溶解法において溶解原料
全溶解してインゴットを製造する場合に、種々の寸法を
有する溶解原料を仕分けしないでまとめて、かつ簡単に
処理することを目的とし、 真空溶解炉または消耗電極式アーク溶解炉において溶解
原料を溶解し、それによって生成した溶湯な水冷モール
ド内で凝固させてインゴットとすることによって、前記
溶解原料からインゴットを製造する方法において、前記
溶解原料の構成成分と同じ成分を1種以上含み、かつ断
面が多角形の管材を軸方向に切断することによって形成
される形状を有するとともに、両端または一端に仕切部
材を有するか、または両端に全く仕切部材を備えていな
い上開きの箱材、あるいは断面が多角形を呈するととも
に、両端または一端に仕切部材を有するか、または両端
に全く仕切部材を備えていない管材に前記溶解原料を詰
め込んだものを、前記真空溶解炉中で水平に保持した状
態でその一端から他端へ向って電子ビームまたはプラズ
マ電子ビームで加熱するか、あるいは前記消耗電極式ア
ーク溶解炉中で偶数本組み合わせ、それらの端部な互に
向かい合わせて水平に保持し、これらの端部間にアーク
を発生させて、前記溶解原料を前記箱材またぼ管材とと
もに溶解し、それによって生成した溶湯な直接水冷モー
ルド内に落下させるか、あるいはこの溶湯を−1ハース
内に溜めた後、その上澄みをオーバーフローにより水冷
モールド内に落下させて、前記溶湯な凝固させることを
特徴とする、前記インゴットの製造方法、 を提供するものである。
This invention was invented based on the above considerations, and is applicable to manufacturing ingots by completely melting the molten raw materials in a vacuum melting method or a consumable polarized arc melting method using an electron beam or a plasma electron beam as a heating source. , with the aim of processing molten raw materials of various sizes collectively and easily without sorting them, melts the molten raw materials in a vacuum melting furnace or consumable electrode type arc melting furnace, and molds the molten metal produced thereby into a water-cooled mold. In the method of manufacturing an ingot from the molten raw material by solidifying the material into an ingot within a tube, a tube material containing one or more of the same components as the molten raw material and having a polygonal cross section is cut in the axial direction. A top-opening box material that has a shape formed by a polygonal structure and has partition members at both ends or one end, or has no partition members at both ends, or a box material that has a polygonal cross section and has partitions at both ends or one end. A pipe material having a partition member or no partition members at both ends filled with the melted raw material is held horizontally in the vacuum melting furnace and is heated with an electron beam or plasma from one end to the other end. The melting process is carried out by heating with an electron beam, or by combining an even number of them in the consumable electrode type arc melting furnace, holding them horizontally with their ends facing each other, and generating an arc between these ends. The raw material is melted together with the box material and pipe material, and the resulting molten metal is directly dropped into a water-cooled mold, or the molten metal is collected in a -1 hearth and the supernatant is allowed to overflow and fall into a water-cooled mold. The present invention provides a method for manufacturing the ingot, characterized in that the molten metal is solidified.

〔発明の具体的な構成および作用〕[Specific structure and operation of the invention]

以下、この発明の具体的な構成および作用について説明
する。
Hereinafter, the specific structure and operation of the present invention will be explained.

1、 箱材および管材 溶解原料が充填された箱材または管材は、その溶解原料
とともに溶解してインゴット中に混入する結果、そのイ
ンゴットの材質に影響を及ぼすので、箱材または管材の
材質は溶解原料と同一材質であるのが最も好ましいけれ
ども、通常、材質が若干相違する溶解原料を混合して処
理する場合もある上に、製品となるインゴットの成分組
成にも成程度の許容範囲が存在するので、この箱材また
は管材の混入によるインゴットの成分組成の変動がイン
ゴットに対して要求される成分組成範囲を外れないかぎ
り、必ずしも箱材または管材の材質を、溶解原料パの材
質と同一にする必要はなく、その混入によるインゴット
の成分組成の変動が、インゴットに許容される成分組成
範囲内に入れば、その箱材の材質を、溶解原料の構成成
分と同じ成分を1種以上含むようにすれば十分である。
1. Box material and tube material The box material or tube material filled with melted raw materials melts with the melted raw material and mixes into the ingot, which affects the material of the ingot. Although it is most preferable for the material to be the same as the raw material, there are cases where melted raw materials with slightly different materials are mixed and processed, and there is also a tolerance range for the composition of the ingot that becomes the product. Therefore, as long as the change in the composition of the ingot due to the mixing of the box material or pipe material does not fall outside the range of composition required for the ingot, the material of the box material or pipe material should not necessarily be the same as the material of the melted raw material. It is not necessary, and if the change in the composition of the ingot due to such contamination falls within the range of composition allowed for the ingot, the material of the box material may be changed to include one or more of the same components as the constituents of the melted raw material. It is enough.

この発明において使用される箱材および管材は断面がど
のような形状のものでもよく、すなわち箱材は、その断
面が多角形の一部の辺を欠いた形状のものならばどのよ
うな形状のものでもよく、また管材は、その断面が多角
形を呈するものならばどのような形状のものでもよいが
、通常、製作や取扱いが容易なところから、箱材は第4
図の(atに示されるような断面が口字状の箱材1、そ
して管材は第4図(h)に示されるような断面が長方形
の管材2が好都合に使用される。
The box material and tube material used in this invention may have any shape in cross section. In other words, the box material may have any shape as long as its cross section is a polygon with some sides missing. Also, the pipe material may be of any shape as long as its cross section is polygonal, but the box material is usually
A box material 1 having a mouth-shaped cross section as shown in (at) in the figure, and a tube material 2 having a rectangular cross section as shown in FIG. 4(h) are conveniently used.

前記箱材1および管材2の一端または両端に設けられる
、例えば第4図の(a)およびfblに示される板状の
仕切部材1aおよび2aは、それらの箱材または管材の
中に溶解原料を充填する際、およびこの溶解原料を詰め
込んだ箱材または管材を溶解炉内に供給して溶解する迄
に、溶解原料が箱材または管材の中からこぼれ落ちるの
を防止するためめのもので、このようなこぼれ落ちを防
ぐも、のであれば、この仕切部材は板状とはかぎらずど
のようなものでもよく、例えば溶解原料の寸法が成程度
大きければ、これを例えばネット状、格子状またはスリ
ット状のものなど、貫通孔が形成されているものでもよ
く、この仕切部材は溶解原料のこぼれ落ちの虞れがない
場合は箱材または管材の一端だけに設けるか、あるいは
その取付を全く省くことができる。
The plate-shaped partition members 1a and 2a, which are provided at one end or both ends of the box material 1 and the tube material 2, and shown, for example, in (a) and fbl of FIG. This is to prevent the molten raw material from spilling out of the box material or tube material during filling and before the box material or tube material filled with the molten raw material is fed into the melting furnace and melted. If such spillage is to be prevented, this partition member is not limited to a plate shape, and may be of any type.For example, if the size of the melted raw material is large enough, it may be formed into a net shape, a grid shape, or a slit. If there is no risk of melted raw materials spilling out, this partition member may be provided only at one end of the box material or pipe material, or its installation may be omitted altogether. can.

なお、この箱材および管材は、任意の方法によって製造
できるが、一般に熱間圧延後脱スケールして得た板を溶
接組立によって製造するのが有利であり、したがってこ
の箱材および管材の製造では、円形パイプと比べて巾の
狭い板でも利用することができるだけでなく、厳しい温
度管理の下に遂行しなければならない熱間圧延や熱処理
を必要としないという利点もあり、さらに箱材では、溶
解原料を上方から詰め込むことができて、その詰め込み
作業が容易二なり、さらに箱材内部全体の充填状態を目
視によって判別できる上に、箱材全体にわたって上方か
ら随所に溶解原料を供給できるので、箱材の中に溶解原
料電極く簡単に均一に、しかも高い充填−率で詰め込む
ことができ、またこのような上開きのまま溶解作業を遂
行できるので、その分材料が節減され、インゴットに混
入される望ましくない成分の晰も減少できるとともに、
その製作の手数と手間が省けるという利点も得られる。
Although these box materials and tube materials can be manufactured by any method, it is generally advantageous to manufacture them by welding and assembling plates obtained by descaling after hot rolling. Not only can it be used with narrower plates than circular pipes, but it also has the advantage of not requiring hot rolling or heat treatment, which must be carried out under strict temperature control. Raw materials can be loaded from above, making the filling process easier.Furthermore, the state of filling inside the entire box material can be visually determined, and melted raw materials can be supplied from above throughout the entire box material. The molten raw material electrodes can be easily and uniformly packed into the ingot at a high filling rate, and the melting operation can be carried out with the top open like this, so the material can be saved and mixed into the ingot. In addition to reducing the concentration of undesirable components,
It also has the advantage of saving time and effort in its production.

2、 鋳造方法 溶解原料からインゴットを製造するこの発明においては
、第1図〜第3図にその製造状態の要点を側面図で示し
たように、仕切部材1aを有する箱材、または仕切部材
2aを有する管材2に種々の大きさのスクラップSを仕
分けしないでそのまま詰め込み、 (+)  これを、真空溶解炉中、水冷モールド4上(
第1図)またはハース5上(第2図)で水平に保持しな
がら、加熱源である電子ビームまたはプラズマ′電子ビ
ーム3によって高温に加熱されている帯域6内に、その
一端から少しずつ進入させると、前記溶解原料Sは箱材
1とともに、第1図に示されるように、水冷モールド4
内に溶は落ちるか、あるいは@2図に示されるように、
ハース5内に溶は落ちて溶湯7のプールを形成した後、
この溶湯7の上澄みが八−ス5から水冷モールド4内に
オーバーフローして、その水冷モールド4内の上方で溶
湯7のプールを形成する一方、その下方では水冷モール
ド4により前記溶湯7が冷却されて固化し、インゴット
8を形成し、 (11)前記溶解原料Sが詰め込まれた管材2を第3図
に示されるように、それらの端部を互に向かい合わせて
水冷モールド4上で水平に配置し、これらを消耗電極と
してその間にアーク9を発生させると、両電極を構成し
ている溶解原料Sは管材2とともに水冷モールド4内に
溶は落ちて、その水冷モールド4の上方で溶湯7のプー
ルを形成する一方、その下方では水冷モールド4により
溶湯7が冷却されて固化し、インゴット8を形成する。
2. Casting method In this invention, which manufactures ingots from melted raw materials, as shown in side views in FIGS. Scraps S of various sizes are packed as they are without sorting into a tube material 2 having a
While holding it horizontally on the hearth 5 (Fig. 1) or the hearth 5 (Fig. 2), gradually enter the zone 6 heated to a high temperature by the electron beam or plasma electron beam 3, which is the heating source, from one end. Then, the melted raw material S together with the box material 1 is placed in a water-cooled mold 4 as shown in FIG.
The melt will fall inside, or as shown in Figure @2,
After the melt falls into the hearth 5 and forms a pool of molten metal 7,
The supernatant of this molten metal 7 overflows from the eighth 5 into the water-cooled mold 4 and forms a pool of molten metal 7 above the water-cooled mold 4, while the molten metal 7 is cooled by the water-cooled mold 4 below. (11) The tube material 2 packed with the melted raw material S is placed horizontally on a water-cooled mold 4 with their ends facing each other, as shown in FIG. When these electrodes are used as consumable electrodes and an arc 9 is generated between them, the molten raw material S constituting both electrodes falls into the water-cooled mold 4 together with the tube material 2, and the molten metal 7 is formed above the water-cooled mold 4. Under the pool, the molten metal 7 is cooled and solidified by the water-cooled mold 4 to form an ingot 8.

なお、この方法においても前記(1)項で述べたように
、溶湯7を一部へ−ス5内に集めた復、その上澄みをオ
ーバーフローにより水冷モールド4内に落下させてもよ
く、このようなハースを使用する方法は、溶解原料中に
含まれている炭化タングステンのような重質の不純物を
取り除く場合好都合に使用され、一方ハースに使用しな
い前述の方法は、このような不純物が溶解原料中に混入
している虞れがない場合、消費電力を節減する方法とし
て有利に使用される。
In addition, in this method, as described in the above item (1), a part of the molten metal 7 may be collected in the space 5, and then the supernatant liquid may be allowed to fall into the water-cooled mold 4 by overflow. The method using a hearth is advantageously used to remove heavy impurities such as tungsten carbide contained in the molten raw material, while the method described above without the use of a hearth removes such impurities from the molten raw material. If there is no risk of contamination, it is advantageously used as a method of reducing power consumption.

この発明では、溶解作業中に@解原料が前記箱材または
管材の中から滑り落ちたり、あるいは転がり落ちたりす
るような支障が生じなければ、この箱材または管材をど
のように配置してもよく、したがって、本明細書中で使
用している「水平」という用語は、完全な水平ばかりで
なく、上記の意味も当然含めた、はぼ水平な横向きの状
態も意味している。
In this invention, the box material or pipe material can be arranged in any way as long as the melting material does not slip or fall out of the box material or pipe material during the melting operation. Therefore, as used herein, the term "horizontal" refers not only to completely horizontal, but also to a semi-horizontal sideways position, which naturally includes the above meaning.

溶解原料がこぼれ落ちるのを防止していた仕切部材1a
または2aが溶は落ちた後には、箱材または管材中に詰
め込まれていた溶解原料のうちの幾分かが、ポ解作業中
に溶解しないまま、水冷モ−ルド4またはハース5に形
成された溶湯プールに落下する場合も起るが、このよう
な溶解原料は寸法が比較的小さいために、電子ビームや
プラズマ電子ビームまたはアークによって加熱されてい
る前記浴湯ブール中で容易に溶解する。
Partition member 1a that prevented melted raw materials from spilling out
Or, after the melt 2a has fallen, some of the melted raw material packed in the box material or pipe material is formed in the water-cooled mold 4 or the hearth 5 without being melted during the pouring operation. However, due to their relatively small size, such molten raw materials are easily melted in the bath boule heated by the electron beam or plasma electron beam or arc.

この発明においては、一度に処理する箱材または管材は
必ずしも1本または1対とは限らず、例えば生産性を上
げるため、同時に複数本の箱材または管材を前記加熱帯
域6に送り込んでも、あるいは2対以上の消耗電極を対
向させてそれらの間にアーク9を発生させてもよい。
In this invention, the number of boxes or tubes to be processed at a time is not necessarily one or one pair; for example, in order to increase productivity, a plurality of boxes or tubes may be fed into the heating zone 6 at the same time, or Two or more pairs of consumable electrodes may be opposed to each other and the arc 9 may be generated between them.

なお、この発明は、特にチタンやジルコニウムまたはこ
れらの合金のような難融性の溶解原料からインゴットY
製造する場合好都合に適用されるが、その他の溶解原料
でも、電子ビームまたはプラズマ電子ビームを加熱源と
する真空溶解法または消耗′Iに極式アーク溶解法で溶
解するのに適した溶解原料ならば、どのような溶解原料
に対してもこの発明を適用できることは勿論であり、ま
た以上述べたこの発明の方法によって得られたインゴッ
トをさらに均質な鋳塊にしたいと望む場合は、従来の消
耗電極式アーク溶解法により、すなわち、このインゴッ
ト、を消耗電極として水冷鋼るつぼ内に吊り下げ、その
先端と銅るっぽ中の溶湯との間にアークを発生させて電
極目体をその先端から徐々に溶かし、一層物質な2次鋳
塊を得ることができる。
In addition, this invention is particularly suitable for producing ingot Y from refractory molten raw materials such as titanium, zirconium, or alloys thereof.
Although it is conveniently applied in manufacturing, other molten raw materials may also be used if they are suitable for melting by vacuum melting using an electron beam or plasma electron beam as a heating source, or by polar arc melting in an expendable process. Of course, the present invention can be applied to any kind of melted raw material, and if it is desired to make the ingot obtained by the method of the present invention described above into a more homogeneous ingot, it is possible to apply the present invention to any melted raw material. Using the electrode-type arc melting method, this ingot is suspended as a consumable electrode in a water-cooled steel crucible, and an arc is generated between the tip of the ingot and the molten metal in the dopperu to remove the electrode body from the tip. By gradually melting, a more solid secondary ingot can be obtained.

〔実権例および実権例に基づく効果〕[Real law cases and effects based on real law cases]

ついで、この発明を実施例によって説明する。 Next, the invention will be explained by way of examples.

実権例1 第4図の(h)に示されるような形状を有し、かつ、6
01aI角X長さ:1200=x板厚:Imの寸法を有
する純チタン(JISI種)製管材を用意しこのf材に
、バージン材として、スポンジチタン:6000f、A
g:174fお!びAg−50%V:640fを第3図
のように層状に詰め込んだ。
Actual example 1 It has a shape as shown in Figure 4 (h), and 6
Prepare a pipe material made of pure titanium (JISI type) having dimensions of 01aI angle
g:174f! and Ag-50%V:640f were packed in layers as shown in FIG.

この時の管材を含めた全重量はs、iKf、充填率は3
7%であった。
At this time, the total weight including the pipe material is s, iKf, and the filling rate is 3
It was 7%.

つぎに、これを第1図に示されるようにプラズマビーム
溶解炉中で横置きとし、真空(0,91wHg・)下、
プラズマトーチ電圧:35V、開電流=80OA、管材
進行速度: 0.4w/minの条件下でプラズマ電子
ビームを照射して、直径:82鰭×長さ:6110mの
寸法を有する円柱状インゴットを製造した。このときに
得られたインゴットの成分分析値は第1表に示すとおり
であった。
Next, as shown in Fig. 1, this was placed horizontally in a plasma beam melting furnace, and under vacuum (0.91 wHg),
A cylindrical ingot with dimensions of diameter: 82 fins x length: 6110 m was produced by irradiating the plasma electron beam under the conditions of plasma torch voltage: 35 V, open current = 80 OA, and tube material advancement speed: 0.4 w/min. did. The component analysis values of the ingot obtained at this time were as shown in Table 1.

その後、上記の円柱状インゴットを消耗電極として、前
に述べた従来の消耗電極式アーク溶解法により、真空度
: 0.01 mHg以下、電圧:26V。
Thereafter, using the above-mentioned cylindrical ingot as a consumable electrode, the conventional consumable electrode type arc melting method described above was performed at a vacuum level of 0.01 mHg or less and a voltage of 26V.

tIM:2000Aの条件下で、直径:110mX長さ
: 300+mの寸法を有する円柱状の2次インゴット
を製造したところ、それの成分分析値は第2表に示され
るとおりで、このインゴットが一層均質であることを示
している。
A cylindrical secondary ingot having dimensions of diameter: 110 m x length: 300+ m was produced under the conditions of tIM: 2000 A, and the component analysis values of it were as shown in Table 2, indicating that this ingot was more homogeneous. It shows that.

実施例2 実権例1で使用した純チタン裂管材から上蓋を取り除い
たもの、すなわち第4図の(a)に示される形状を有す
る箱材を用意し、この箱材に、バージン材としてスポン
ジチタン:41009.AJ:130fおよびu−s 
o *v470 tおよびスクラップとしてTi−6T
i−6A合金スクラップ4600fを第1図のように層
状に詰め込んだ。このときに充填した溶解原料の寸法は
最小数十ミクロンの粉末から最大40m角の塊状スクラ
ップで、箱材を含めた全重量は10.6Kp、充填率は
53%であった。
Example 2 A box material having the top cover removed from the pure titanium split tube material used in Example 1, that is, a box material having the shape shown in FIG. :41009. AJ: 130f and us
o *v470t and Ti-6T as scrap
4600f of i-6A alloy scrap was packed in layers as shown in FIG. The dimensions of the melted raw materials filled at this time ranged from a minimum of several tens of micrometers of powder to a maximum of 40 m square chunks of scrap, the total weight including the box material was 10.6 Kp, and the filling rate was 53%.

つぎに、これを実施例1と同様にプラズマ電子ビームに
よって溶解し、直径:82wX長さ:600mの円柱状
インゴットを製造した。このインゴットの成分分析値を
第3表に示す。
Next, this was melted using a plasma electron beam in the same manner as in Example 1 to produce a cylindrical ingot having a diameter of 82 w and a length of 600 m. Table 3 shows the component analysis values of this ingot.

この溶解作業では、前記のようにインゴットを高い充填
率で、しかも均一に箱材に詰めることができたので、容
易に溶解速度を一定に調整することができ、したがって
溶解作業の制御が容易になり、さらに作業時間を短縮で
きるとともに、消費電力を節減することができた。
In this melting operation, as mentioned above, we were able to pack the ingots uniformly into the box material at a high filling rate, so the melting rate could be easily adjusted to a constant level, and therefore the melting operation could be easily controlled. This not only shortens work time, but also reduces power consumption.

〔発明の綜合的効果〕[Comprehensive effect of the invention]

以上述べた説明から明らかなように、この発明によると
、溶解原料をその大きさによって仕分けする必要がない
上に、電子ビームまたはプラズマ電子ビームを使用する
真空溶解法では、寸法の小さいものばかりでなく、大き
な塊状のものに至るまで広範囲にわたる種々の寸法の溶
解原料をまとめて溶解できるので、処理できる溶解原料
の範囲を拡大でき、また消耗電極式アーク溶解法では、
その消耗電極を裏作するのに、粉砕、プレス、溶接など
の面倒な処理を一切必要としないで、種々の大きさの溶
解原料をまとめて処理できるという産業上有益な効果が
得られる。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, it is not necessary to sort the melted raw materials according to their size, and in addition, in the vacuum melting method using an electron beam or a plasma electron beam, the materials are only small in size. It is possible to melt a wide range of molten raw materials of various sizes, including large lumps, at once, expanding the range of molten raw materials that can be processed.
To manufacture the consumable electrode, there is no need for any troublesome processes such as crushing, pressing, welding, etc., and an industrially beneficial effect can be obtained in that molten raw materials of various sizes can be processed all at once.

さらに、溶解原料の保持部材として箱材を使用する場合
には、それが上開きのため、溶解原料を詰め込む作業が
極めて容易になるとともに、この溶解原料を箱材に均一
に充填することができるためニ、電子ビームまたはプラ
ズマ電子ビームを使用する真空溶解法では溶解速度を容
易に一定に調整することができ、また消耗電極式アーク
溶解法では均一なアークを安定して得ることができ、し
たがってその溶解作業の制御も容易となり、さらに溶解
原料を高い充填率で箱材に詰め込むことができるので、
溶解効率を高め、かつ作業性が向上するなどの効果も得
られる。
Furthermore, when a box material is used as a holding member for molten raw materials, since it opens upward, it becomes extremely easy to pack the molten raw materials, and the molten raw materials can be evenly filled into the box material. For this reason, the vacuum melting method using an electron beam or plasma electron beam can easily adjust the melting rate to a constant value, and the consumable electrode arc melting method can stably obtain a uniform arc. The melting process can be easily controlled, and melted raw materials can be packed into the box material at a high filling rate.
Effects such as increased dissolution efficiency and improved workability can also be obtained.

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

第1図さ第3図はこの発明の要点を示すために側面から
描いた説明図であり、その第1図および第2図は電子ビ
ームまたはプラズマ電子ビームを加熱源とする真空溶解
法を示し、第3図は消耗電極式アーク溶解法を示し、そ
して第4図のfa)および(b)は、この発明において
使用される箱材および管材の一例をそれぞれ示す斜視図
である。 図において 1・・・箱材、       2・・・管材。 3・・・プラズマビーム、  4・・・水冷モールド。 5・・・ハース、      6・・・加熱帯域。 7・・・溶湯、       8・・・インゴット。 9・・・アーク、      S・・・スクラップ。
Figures 1 and 3 are explanatory diagrams drawn from the side to show the main points of this invention, and Figures 1 and 2 show a vacuum melting method using an electron beam or plasma electron beam as a heating source. , FIG. 3 shows the consumable electrode type arc melting method, and FIGS. 4 fa) and (b) are perspective views showing an example of a box material and a tube material, respectively, used in the present invention. In the figure, 1... box material, 2... pipe material. 3... Plasma beam, 4... Water-cooled mold. 5... Hearth, 6... Heating zone. 7... Molten metal, 8... Ingot. 9...Arc, S...Scrap.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 真空溶解炉または消耗電極式アーク溶解炉においてバー
ジン材、またはバージン材とスクラップとを溶解し、そ
れによつて生成した溶湯を水冷モールド内で凝固させて
インゴットとすることによつて、前記バージン材、また
は前記バージン材とスクラップからインゴットを製造す
る方法において、前記バージン材、または前記バージン
材とスクラップの構成成分と同じ成分を1種以上含み、
かつ断面が多角形の管材を軸方向に切断することによつ
て形成される形状を有するとともに、両端または一端に
仕切部材を有するか、または両端に全く仕切部材を備え
ていない上開きの箱材、あるいは断面が多角形を呈する
とともに、両端または一端に仕切部材を有するか、また
は両端に全く仕切部材を備えていない管材に前記バージ
ン材、または前記バージン材とスクラップとを詰め込ん
だものを、前記真空溶解炉中で水平に保持した状態でそ
の一端から他端へ向つて電子ビームまたはプラズマ電子
ビームで加熱するか、あるいは前記消耗電極式アーク溶
解炉中で偶数本組み合わせ、それらの端部を互に向かい
合わせて水平に保持し、これらの端部間にアークを発生
させて、前記バージン材、または前記バージン材とスク
ラップとを前記箱材または管材とともに溶解し、それに
よつて生成した溶湯を直接水冷モールド内に落下させる
か、あるいはこの溶湯を一旦ハース内に溜めた後、その
上澄みをオーバーフローにより水冷モールド内に落下さ
せて、前記溶湯を凝固させることを特徴とする、前記イ
ンゴットの製造方法。
By melting virgin material or virgin material and scrap in a vacuum melting furnace or consumable electrode type arc melting furnace, and solidifying the resulting molten metal in a water-cooled mold to form an ingot, the virgin material, Alternatively, the method for producing an ingot from the virgin material and scrap includes one or more of the same components as the virgin material or the virgin material and scrap,
A top-opening box material that has a shape formed by cutting a tube material with a polygonal cross section in the axial direction, and that has partition members at both ends or one end, or has no partition members at both ends. , or a pipe material having a polygonal cross section and having a partition member at both ends or one end, or having no partition member at both ends is filled with the virgin material, or the virgin material and scrap. Either they are held horizontally in a vacuum melting furnace and heated with an electron beam or plasma electron beam from one end to the other, or they are combined in an even number in the consumable electrode type arc melting furnace and their ends are mutually connected. are held horizontally facing each other, and an arc is generated between these ends to melt the virgin material, or the virgin material and scrap together with the box material or pipe material, and the resulting molten metal is directly The method for manufacturing an ingot, characterized by solidifying the molten metal by dropping it into a water-cooled mold, or by once storing the molten metal in a hearth, and then letting the supernatant liquid fall into the water-cooled mold by overflow.
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