JP5074197B2 - Metal melting apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、金属材料の溶解装置およびその装置を用いた金属の製造方法に係り、特に、電子ビーム溶解炉またはプラズマアーク溶解炉で金属材料のインゴットを製造するに当り、溶解初期に生成されるインゴット部位における溶融不良及び表面欠陥を抑制する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal material melting apparatus and a metal production method using the apparatus, and in particular, when an ingot of a metal material is produced in an electron beam melting furnace or a plasma arc melting furnace, the metal material is generated at the initial stage of melting. The present invention relates to a technique for suppressing poor melting and surface defects in an ingot region.
溶解炉内に水冷銅ルツボを配置し、下方に移動可能な水冷ベースをこのルツボの底部に配置した溶解炉を使用して、真空雰囲気下で電子ビームを金属材料に照射し、溶融した金属材料を当該水冷ベースに注ぎ込みながら、あるいは滴下させながら当該水冷ベースを継続的にあるいは断続的に引き下げることによって、当該金属材料のインゴットを製造する技術が知られている。 Using a melting furnace in which a water-cooled copper crucible is placed in the melting furnace and a water-cooling base that can be moved downward is placed at the bottom of this crucible, the metal material is irradiated with an electron beam in a vacuum atmosphere, and the molten metal material There is known a technique for manufacturing an ingot of the metal material by continuously or intermittently pulling down the water-cooling base while pouring or dropping it into the water-cooling base.
溶解開始時は、溶融金属（以下、「溶湯」と称する場合がある）が水冷ベースと直接接触し、その接触部から凝固が開始する。溶湯の供給が進行すると水冷ベースのほぼ全面に溶湯が堆積固化する。次いで、水冷ベースに堆積した金属材料に電子ビームを照射して全面を溶融させてから水冷ベースを下方に引き抜く。水冷ベースの下方への引き抜きに伴って溶湯面が下降するので、さらに電子ビーム溶解した溶湯を供給する。このようにして水冷ベースを下方に引き抜きつつ溶湯を供給し続け、連続的に金属インゴットを製造する。 At the start of melting, molten metal (hereinafter sometimes referred to as “molten metal”) comes into direct contact with the water-cooled base, and solidification starts from the contact portion. As the molten metal supply proceeds, the molten metal accumulates and solidifies on almost the entire surface of the water-cooled base. Next, the metal material deposited on the water-cooled base is irradiated with an electron beam to melt the entire surface, and then the water-cooled base is pulled down. Since the molten metal surface descends as the water-cooled base is pulled downward, the molten metal melted further by the electron beam is supplied. In this way, the molten metal is continuously supplied while the water-cooled base is drawn downward, and the metal ingot is continuously manufactured.
この水冷ベース表面は平坦状となっており、注ぎ込んだ溶湯は水冷ベースに落下するとその場で短時間に凝固する。さらに、凝固したその金属の上に次の溶湯が落下すると、任意の方向に溶湯が流れ短時間に凝固する。溶解初期には、このような水冷ベースへの溶湯の落下と凝固が繰り返し起こる。このため、溶解初期に生成されたインゴット部位（以降、「初期溶湯部」と称する場合がある）、特に水冷ベースとの接触面におけるインゴット部位においては溶融不良部や表面欠陥が形成される。これらの欠陥は、後工程で行われる加工工程で障害となる場合があることから、予め切削または切断等により除去していた。しかしながら、これはインゴットの歩留りを低下させてしまい改善が求められていた。 The surface of this water-cooled base is flat, and the poured molten metal solidifies in a short time on the spot when it falls to the water-cooled base. Furthermore, when the next molten metal falls on the solidified metal, the molten metal flows in an arbitrary direction and solidifies in a short time. In the initial stage of melting, the molten metal is repeatedly dropped and solidified on the water-cooled base. For this reason, a poorly melted part or a surface defect is formed in an ingot part (hereinafter sometimes referred to as “initial molten metal part”) generated in the initial stage of melting, particularly in the ingot part on the contact surface with the water-cooled base. These defects have been removed by cutting or cutting in advance because they may become an obstacle in a machining process performed in a later process. However, this lowered the yield of the ingot and there was a need for improvement.
このような欠陥を抑制するため、溶湯が水冷ベース上へ落下した直後から電子ビームを照射して、初期溶湯部を常時溶融状態に維持する技術が知られているが、この技術では、水冷ベース上に溶湯が落下してから落下部位に電子ビームを照射して溶湯形成および維持を行う際に、照射位置を設定する間に溶湯の凝固が進行してしまうという問題があった。 In order to suppress such defects, there is known a technique for irradiating an electron beam immediately after the molten metal falls on the water-cooled base to maintain the initial molten metal portion in a molten state. When the molten metal is formed and maintained by irradiating the electron beam onto the dropping site after the molten metal falls on the top, solidification of the molten metal proceeds while setting the irradiation position.
この問題に対しては、水冷ベース上の溶湯落下部を含む広い面に電子ビームを照射することで初期溶湯部の凝固を抑制する技術が考案されているが、この技術では、初期溶湯部の部分的な凝固は一時的に抑制することはできるものの、溶湯に覆われていない水冷ベース面に直接電子ビームが照射されて水冷ベース面を溶損させることがあり改善が求められていた。 To solve this problem, a technique has been devised that suppresses the solidification of the initial molten metal part by irradiating an electron beam onto a wide surface including the molten metal falling part on the water-cooled base. Although partial solidification can be temporarily suppressed, there has been a need for improvement because the water-cooled base surface that is not covered with the molten metal may be directly irradiated with an electron beam to melt the water-cooled base surface.
上記諸問題を解決する方法として、水冷ベース上にあらかじめ被溶解金属と同等品位の金属ブロック材料を配置し、同材料の上面に電子ビームを照射して十分な溶湯面を形成した後、溶解を開始する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、溶湯の落下部位に電子ビームを照射するまでに溶湯が凝固する問題や、落下部位を含む範囲に電子ビームを照射して水冷ベースが損傷する問題は解決することができるが、水冷ベースにあらかじめ配置した金属ブロックの頂部に溶湯面を形成した後に鋳型への溶湯の供給を開始する方法しか開示されておらず、初期溶湯部の形成方法に関する記載はない。そのため、水冷ベース上に配置していた金属ブロックの相当部分を除去する必要が生じるため、収率が低下することや、除去に要する費用が発生するという問題があった。 As a method for solving the above problems, a metal block material of the same grade as the metal to be melted is placed on a water-cooled base in advance, and an electron beam is irradiated on the upper surface of the material to form a sufficient melt surface, and then melting is performed. A technique for starting is disclosed (for example, see Patent Document 1). According to this method, it is possible to solve the problem of the solidification of the molten metal before the electron beam is irradiated to the falling part of the molten metal and the problem of damaging the water-cooled base by irradiating the electron beam to the range including the falling part. Only the method of starting the supply of the molten metal to the mold after the molten metal surface is formed on the top of the metal block arranged in advance on the water-cooled base is disclosed, and there is no description regarding the method of forming the initial molten metal portion. For this reason, it is necessary to remove a substantial portion of the metal block that has been arranged on the water-cooled base, resulting in a problem that the yield is reduced and costs required for the removal are generated.
また、鋳型底部に、インゴットと係合することが可能な楔形状部を有する水冷ベースを設け、この水冷ベースに溶湯を落下させて楔形状部とインゴットの初期溶湯部とを係合させ、インゴットの凝固後に水冷ベースを下方へ引き抜くことによってインゴットを連続鋳造する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a water-cooled base having a wedge-shaped portion that can be engaged with the ingot is provided at the bottom of the mold, and the molten metal is dropped onto the water-cooled base so that the wedge-shaped portion and the initial molten metal portion of the ingot are engaged with each other. A technique is disclosed in which an ingot is continuously cast by pulling a water-cooled base downward after solidification (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記特許文献２の開示においても、初期溶湯部の形成方法あるいは初期溶湯部における欠陥発生の回避方法に関する記載は見られない。このように、金属インゴット製造の際の初期溶湯部形成に関する上記問題に対して有効な対策は未だ講じられていない。 However, even in the disclosure of Patent Document 2, there is no description regarding a method for forming an initial molten metal part or a method for avoiding a defect in the initial molten metal part. As described above, no effective countermeasure has yet been taken against the above-mentioned problem relating to the formation of the initial molten metal part in the production of the metal ingot.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、上記のような従来技術に残された問題点を解決し、さらに歩留まりよくインゴットを製造することを目的としている。すなわち、溶解開始時に生成する初期溶湯部の溶融不良や表面欠陥を抑制した金属材料の溶解方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to solve the problems remaining in the prior art as described above and to manufacture an ingot with a high yield. That is, the present invention provides a method for melting a metal material that suppresses poor melting and surface defects of the initial molten metal portion generated at the start of melting.
本発明者は、上記従来技術に残された課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、水冷銅鋳型の底部に生成インゴット引き抜き用水冷ベースを配置した溶解炉を使用し、かつ水冷ベース表面に設けた凹部を取り囲むベースの表面に傾斜を設けることによって、鋳型内に落下或いは滴下した溶湯を水冷ベースに設けた凹部に集約できることを見出し、本願発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the problems remaining in the prior art, the present inventor used a melting furnace in which a water-cooled base for drawing a generated ingot was arranged at the bottom of a water-cooled copper mold, and the surface of the water-cooled base was used. It has been found that by providing a slope on the surface of the base surrounding the provided recess, the molten metal dropped or dropped into the mold can be concentrated in the recess provided in the water-cooled base, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、原料金属を溶解するハースと、溶解した金属を流し込んで金属インゴットを作製する鋳型とを備えた金属の溶解装置であって、鋳型の底部には、インゴット引き抜き用のベースが設けられ、ベース表面の任意の部位に凹部（底部と側壁部からなり側壁部が垂直方向から傾斜して底部と側壁部とのなす角度が鋭角である凹部）が設けられ、ベース表面のうち凹部を囲むベース表面が、凹部に向かって傾斜しており、凹部の底面が水平面に対して任意の方向に傾斜していることを特徴としている。また、本発明は、原料金属を溶解するハースと、溶解した金属を流し込んで金属インゴットを作製する鋳型とを備えた金属の溶解装置であって、鋳型の底部には、インゴット引き抜き用のベースが設けられ、ベース表面の任意の部位に凹部が設けられ、ベース表面のうち凹部を囲むベース表面が、凹部に向かって傾斜しており、凹部の底部に、更に凹部を設けたことを特徴としている。 That is, the present invention is a metal melting apparatus including a hearth for melting a raw metal and a mold for pouring the molten metal to produce a metal ingot. A concave portion (a concave portion comprising a bottom portion and a side wall portion, the side wall portion being inclined from the vertical direction and having an acute angle between the bottom portion and the side wall portion) is provided at an arbitrary portion of the base surface, and the concave portion of the base surface is provided. The base surface which surrounds is inclined toward the concave portion, and the bottom surface of the concave portion is inclined in an arbitrary direction with respect to the horizontal plane . The present invention is also a metal melting apparatus comprising a hearth for melting a raw metal and a mold for pouring the molten metal to produce a metal ingot, and a base for ingot drawing is provided at the bottom of the mold A concave portion is provided at any part of the base surface, and the base surface surrounding the concave portion of the base surface is inclined toward the concave portion, and a concave portion is further provided at the bottom of the concave portion. .
また、前記インゴット引抜き用ベースの上に形成されたインゴットを前記ベースから抜出すことができるように前記引抜き用ベースが分割可能に構成されていることを好ましい態様とするものである。 Further, it is an preferred embodiment in that the withdrawal for the base is configured to be divided so as to be able to extract the ingot formed on the ingot withdrawal for the base from the base.
上記の構成を有する本発明の金属の溶解装置によれば、鋳型底部のベース表面に設けられた凹部に向かってベース表面の他の部分が傾斜しているので、ハースより流し込まれる溶湯が最初にベースに到達した際、その傾斜に導かれてまず凹部に流入させられ、続いて供給される溶湯は凹部より順次充填されて冷却凝固するので、生成する金属インゴットの初期溶湯部における表面欠陥や溶融不良部の発生を効果的に抑制することができるという効果を奏するものである。 According to the metal melting apparatus of the present invention having the above-described configuration, the other part of the base surface is inclined toward the concave portion provided on the base surface of the bottom of the mold. When reaching the base, it is led to the inclination and is first flowed into the recess, and then the supplied molten metal is sequentially filled from the recess and is cooled and solidified, so surface defects and melting in the initial molten metal portion of the metal ingot to be generated There is an effect that the occurrence of a defective portion can be effectively suppressed.
さらに、前記ベース表面に設けた凹部の底面に溶湯を集約することができ、前記の表面欠陥や溶融不良部の発生を更によりいっそう削減することができるという効果を奏するものである。 Furthermore, the molten metal can be concentrated on the bottom surface of the concave portion provided on the base surface, and the effect of further reducing the occurrence of the surface defects and poorly melted portions can be achieved.
さらには、前記インゴット引抜き用ベースが分割可能に構成されているために、前記ベースの上に生成されたインゴットを溶解終了後、容易に抜出すことができるという効果を奏するものである。 Furthermore, since the base for pulling out the ingot is configured to be separable, the ingot generated on the base can be easily pulled out after melting.
従来方法においては、初期溶湯部の欠陥部を切断除去していたが、本発明においては、上述のように初期溶湯部の表面欠陥や溶融不良部がほとんど発生しないため、インゴットの歩留まりを従来の方法に比べて高めることができるという効果を奏する。 In the conventional method, the defective part of the initial molten metal part was cut and removed.However, in the present invention, since the surface defect or the poorly melted part of the initial molten metal part hardly occurs as described above, the yield of the ingot is conventionally increased. There is an effect that it can be increased compared to the method.
本発明の好ましい実施態様について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、スポンジチタンを溶解原料としてハース電子ビーム溶解炉を用いて金属チタンインゴットを溶製する際の好ましい実施態様を表している。符号１は、原料であるスポンジチタン２を供給するための原料供給手段である。原料供給手段１の下流には、水冷銅で構成されたハース３が設けられており、ハース３は、溶融チタンからなる溶湯４を保持している。ハース３の下流側には、鋳型５が設けられており、ハース３は全体が傾斜して配置されているので、ハース３から鋳型５へ溶湯４を流入させることが可能になっている。ハース３および鋳型５の上方には、電子ビーム照射手段６が設けられており、ここから電子ビームを照射することによって、溶湯４を溶融状態にすることができる。
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a preferred embodiment when a titanium metal ingot is melted using a Haas electron beam melting furnace using titanium sponge as a melting raw material. Reference numeral 1 denotes a raw material supply means for supplying sponge titanium 2 as a raw material. A hearth 3 made of water-cooled copper is provided downstream of the raw material supply means 1, and the hearth 3 holds a molten metal 4 made of molten titanium. A mold 5 is provided on the downstream side of the hearth 3, and the hearth 3 is entirely inclined, so that the molten metal 4 can flow into the mold 5 from the hearth 3. An electron beam irradiation means 6 is provided above the hearth 3 and the mold 5, and the molten metal 4 can be brought into a molten state by irradiating the electron beam therefrom.
鋳型５の底部には、水冷ベース７ａが設けられている。水冷ベース７ａは、図１に示すように、中央にベース凹部７２が形成され、ベース凹部７２の周囲は、ベース凹部７２に向かって傾斜するようにベース傾斜部７１が形成されている。さらに、ベース凹部７２は、ベース凹部７２の側壁をなす逆テーパ部７３およびベース底部７４からなる。図に示すように、逆テーパ部７３は、垂直方向から傾斜しており、逆テーパ部７３とベース底部７４とがなす角度が鋭角となるように構成されている。
A
次に、このハース電子ビーム溶解炉の動作を説明する。チタン溶解が開始される前のハース３底部には、図示しないスカルと呼ばれるチタンの固形層が配置されており、まず、ここに電子ビームを照射することによって、溶湯４を形成する。続いて、原料供給手段１によってスポンジチタン２をハース３に供給し、電子ビームの照射によってスポンジチタン２を溶解して溶湯４と一体化する。次いで溶湯４は、ハース３内を流れて精製された後、鋳型５内に流入する。 Next, the operation of the Hearth electron beam melting furnace will be described. A titanium solid layer called a skull (not shown) is arranged at the bottom of the hearth 3 before the titanium melting is started. First, the molten metal 4 is formed by irradiating an electron beam thereto. Subsequently, the titanium sponge 2 is supplied to the hearth 3 by the raw material supply means 1, and the sponge titanium 2 is melted and integrated with the molten metal 4 by irradiation with an electron beam. Next, the molten metal 4 flows through the hearth 3 and is purified, and then flows into the mold 5.
鋳型５に流入した溶湯４は、鋳型５の底部に配置した水冷ベース７ａに達する。水冷ベース７ａに達した溶湯４のうち、ベース凹部７２に到達したものは、ベース底部７４によって冷却されて暫時の後に凝固し、ベース傾斜部７１に到達したものは、ベース傾斜部７１の傾斜によって速やかにベース凹部７２に流入させられ、同様に凝固する。このように、ベース上のいずれの箇所に到達した溶湯も、ベース凹部７２内に導いて凝固させることができる。さらに溶湯４を供給して、ベース傾斜部７１を覆う程度まで、溶湯を満たし、凝固させてチタンインゴットの初期溶湯部を形成する。なお、ベース凹部７２に最初に溶湯が供給された直後においては、水冷ベースが溶湯からの熱によって十分に加熱されておらずに低温状態にあるため、溶湯が短時間に凝固する傾向にある。したがって、電子ビームの照射出力を増加させておくことが好ましい。
The molten metal 4 that has flowed into the mold 5 reaches a water-cooled
ベース凹部７２およびベース傾斜部７１を覆う初期溶湯部が形成された後は、水冷ベース７ａを下方へ引いて鋳型５上部の空間を拡大し、この空間にさらに溶湯４の供給を継続する。このように、溶湯４を鋳型５内に供給しつつ水冷ベース７ａを下方へ引き抜くことによって、鋳型の下部から上部へ向けて徐々に溶湯が冷却されて凝固していくので、連続的にチタンインゴットを製造することができる。この引き抜きの際、ベース凹部７２内の逆テーパ部７３がチタンインゴットの初期溶湯部と係合しているため、初期溶湯部と水冷ベース７２が剥離することなく、チタンインゴットを下方へ引き抜くことができる。
After the initial molten metal part covering the base
次に、本発明の構成要素の他の好ましい変更例について説明する。
本発明の水冷ベースのベース傾斜部は、周囲から中心へ向けて傾斜構成しておく方が好ましい。
Next, another preferred modification of the component of the present invention will be described.
The base inclined portion of the water-cooled base of the present invention is preferably configured to be inclined from the periphery toward the center.
また、ベース傾斜部の傾斜角度は、溶湯がチタンの場合は、水平面に対して２〜１０°の範囲となるように構成することが好ましい。この範囲の角度でベース傾斜部を構成することで、供給された溶湯を水冷ベースの中心部に均一に配流させることができる。傾斜角度が２°未満の場合は、チタン溶湯の粘性のために水冷ベースの任意の部位に迅速に配流させることが困難となり、傾斜角度が１０°を越える場合は、溶製されるインゴットに占める初期溶湯部の比率が増大するため、加工歩留まりを低下させるおそれがある。なお、傾斜角度範囲の下限値２°は溶製する金属がチタンの場合であって、他の金属を溶製する場合はその粘性により下限値は異なる。 Moreover, when the molten metal is titanium, the inclination angle of the base inclined portion is preferably configured to be in the range of 2 to 10 ° with respect to the horizontal plane. By configuring the base inclined portion with an angle in this range, the supplied molten metal can be uniformly distributed to the central portion of the water-cooled base. When the tilt angle is less than 2 °, it becomes difficult to quickly distribute the water-cooled base to any part due to the viscosity of the molten titanium, and when the tilt angle exceeds 10 °, it occupies the molten ingot. Since the ratio of the initial molten metal portion is increased, there is a possibility that the processing yield is reduced. Note that the lower limit value 2 ° of the tilt angle range is when the metal to be melted is titanium, and when other metals are melted, the lower limit value differs depending on the viscosity.
本発明の他の態様として、水冷ベース上にあらかじめスポンジチタンを配置しておき、ここに電子ビームを照射して溶解させてハース凹部に流し込み、初期溶湯部を形成しても良い。このような態様によれば、スポンジチタンが水冷ハースを覆っているので、初期溶湯部を形成する際の電子ビームの照射によって水冷ハースが損傷することを抑制することができる。 As another embodiment of the present invention, sponge titanium may be disposed on a water-cooled base in advance, and the initial molten metal portion may be formed by irradiating an electron beam to melt the sponge titanium and pouring it into the hearth recess. According to such an aspect, since the titanium sponge covers the water-cooled hearth, it is possible to prevent the water-cooled hearth from being damaged by the electron beam irradiation when forming the initial molten metal portion.
図２は、本発明に係る別の実施態様を表している。すなわち、図１における水冷ベース７ａの変更例である。この水冷ベース７ｂは、ベース凹部７２の底部が水平ではなく、中心部に向かって傾斜した傾斜部７５を設けている。このような構成の水冷ベース７ｂによれば、最初に流入してきた溶湯がランダムな箇所で凝固することを抑制し、ベース凹部内の中心に溶湯を導いて順次凝固させていくことが可能になる。
FIG. 2 represents another embodiment according to the present invention. That is, this is a modification of the
図３は、水冷ベース７ａのさらに別の好ましい態様を表している。水冷ベース７ｃは、さらに傾斜部７５と水平部７６とから構成されている。このような凹部構成とすることで、生成インゴットの初期溶湯部の底部は、緩やかな凸部を形成することができ、図２に示す水冷ベース７ｂによって製造した初期溶湯部に比べて取り扱いが容易となる。
FIG. 3 shows still another preferred embodiment of the water-cooled
図４は、水冷ベース７ａの更に好ましい態様を表している、水冷ベース７ｄは、ベース凹部７２の底部７７が平坦ではあるが、紙面右方向に向かって傾斜した構造を有している。このような構成の水冷ベース７ｄによれば、当該ベースに流入してきた溶湯を前記ベース凹部７２の底部の傾斜方向に沿ってハースから流入してきた溶湯を導くことができる。その結果、前記溶湯が前記底部７７の最下端より順次凝固が進行し、その結果、前記溶湯の凝固部にマクロ的な欠陥の形成がなく、健全なインゴットを製造できるという効果を奏する。
FIG. 4 shows a further preferred embodiment of the water-cooled
図５に示した本願発明に係る水冷ベースは矩形であり、上方から見た平面図を表している。即ち、本願実施態様にて溶製されるインゴットは断面が矩形になる。本実施態様においては、前記ベース凹部７２が台形状に構成されていることを特徴とするものである。また、直線Ｌ−Ｌ’は前記鋳型の分割線を表している。前記分割線を境界にして、前記水冷ベース７ｅを２つの部位（７ｅ−ａ、７ｅ−ｂ）に分割することができるように構成されていることを特徴としている。特に、前記台形の下底が前記分割線側に位置するように構成しておくことが好ましい。この際、前記台形の上底から下底を結ぶ各辺は上開きになっておれば特に制限はないが、水平線に対する各辺の角度は３０〜６０°の範囲に設定しておく方が実用上好ましい。
The water-cooled base according to the present invention shown in FIG. 5 is rectangular and represents a plan view seen from above. That is, the ingot melted in the embodiment of the present application has a rectangular cross section. In this embodiment, the
このような配置とすることで、予定量のインゴットを溶製した後、前記水冷ベース７ｅ−ａを７ｅ−ｂから分離した後、水冷ベース７ｅの上面に載置されているインゴットを直線Ｌ−Ｌ’と直交する方向に摺動させることにより、前記凹部に嵌合部を形成してなるインゴットを水冷ベース７ｅから分離することができるという効果を奏する。
With such an arrangement, after melting a predetermined amount of ingot, the water-cooled
なお、前記した水冷ベースの分割構造は、前記した水冷ベース７ａから７ｄに対しても適用することが好ましい。このような分割構造を採用することで溶製されたインゴットを水冷ベースから容易に抜出すことができる。
The above-described divided structure of the water cooling base is preferably applied also to the above-described
また、水冷ベース７ａ〜７ｅの水平断面は、前記した矩形のみならず円形のインゴットを溶製する場合にも適用することができる。
Moreover, the horizontal cross section of the water-cooled
以上説明したような水冷ベース７ａ〜７ｅを溶解に先立って鋳型５に配置しておくことで、ハースから流入して来た溶湯を好適に凹部に導いて初期溶湯部と水冷ハースの係合を強固なものとすることができると共に、溶解終了後に溶製されたインゴットを前記水冷ベースから確実に引き抜くことができるという効果を奏するものである。
By placing the water-cooled
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明の実施形態の例示であって、本発明を制限するものではない。
［実施例１］
図３に示した水冷ベース７ｃを図１の電子ビーム溶解装置の鋳型５に装着した。続いてハース３に電子ビームを照射すると共にスポンジチタン２をハース３に供給して溶湯４を形成し、これを鋳型５に供給してチタンインゴットを溶製した。溶製後のインゴットを冷却後、水冷ベース７ｃを切断して、チタンインゴットを得た。切断されたインゴット底部の組織は健全であり、そのまま熱間鍛造に供することができる品質であった。回収されたチタンインゴットの歩留まりは、投入原料からの理論収量に対して、９８％であった。
［実施例２］
実施例１において用いた水冷ベース７ｃに代えて７ｄを用いた以外は同じ条件でインゴットを溶製した。その結果、回収されたチタンインゴットの歩留まりは、投入原料からの理論収量に対して９８％であった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, these are illustrations of embodiment of this invention and do not restrict | limit this invention.
[Example 1]
The water-cooled
[Example 2]
An ingot was melted under the same conditions except that 7d was used instead of the water-cooled
［比較例］
図６に示した従来の水冷ベース７ｆを用いた以外は、実施例１と同じ条件でチタンインゴットを溶製した。溶製されたチタンインゴットを水冷ベースから切断して切り離した。切り離されたチタンインゴットの切断面を調べたところ、溶融不十分な部位が見られ、その部位を切断除去した。その結果、正味のチタンインゴットの歩留まりは、９５％に留まった。
[Comparative example]
A titanium ingot was melted under the same conditions as in Example 1 except that the conventional water-cooled
本発明による金属材料の電子ビーム溶解方法によりインゴットの初期溶湯部における溶融不良及び表面欠陥を抑制することが可能となるため、金属インゴット製造の歩留りを著しく向上させることができる。 According to the electron beam melting method of the metal material according to the present invention, it is possible to suppress melting defects and surface defects in the initial molten metal portion of the ingot, so that the yield of metal ingot manufacturing can be significantly improved.
１ 原料供給手段
２ スポンジチタン
３ ハース
４ 溶湯
５ 鋳型
６ 電子ビーム照射手段
７ａ〜７e 水冷ベース（本発明例）
７ｆ 水冷ベース（従来例）
７１ ベース傾斜部
７２ ベース凹部
７３ 逆テーパ部
７４ ベース底部
７５ 傾斜底部
７６ 水平底部
７７ 傾斜底部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material supply means 2 Sponge titanium 3 Hearth 4 Molten metal 5 Mold 6 Electron beam irradiation means 7a-7e Water-cooled base (example of this invention)
7f Water-cooled base (conventional example)
71 Base inclined
Claims (10)
上記鋳型の底部には、インゴット引き抜き用のベースが設けられ、
上記ベース表面の任意の部位に、底部と側壁部からなり上記側壁部が垂直方向から傾斜して上記底部と上記側壁部とのなす角度が鋭角である凹部が設けられ、
上記ベース表面のうち上記凹部を囲むベース表面が、上記凹部に向かって傾斜しており、
上記凹部の底面が水平面に対して任意の方向に傾斜していることを特徴とする金属の溶解装置。A metal melting apparatus comprising a hearth for melting a raw metal and a mold for pouring the molten metal into a metal ingot,
At the bottom of the mold, a base for ingot drawing is provided,
An arbitrary portion of the base surface is provided with a concave portion including a bottom portion and a side wall portion, the side wall portion being inclined from a vertical direction, and an angle formed by the bottom portion and the side wall portion is an acute angle,
Of the base surface, the base surface surrounding the recess is inclined toward the recess ,
A metal melting apparatus, wherein a bottom surface of the recess is inclined in an arbitrary direction with respect to a horizontal plane .
上記鋳型の底部には、インゴット引き抜き用のベースが設けられ、
上記ベース表面の任意の部位に、底部と側壁部からなり上記側壁部が垂直方向から傾斜して上記底部と上記側壁部とのなす角度が鋭角である凹部が設けられ、
上記ベース表面のうち上記凹部を囲むベース表面が、上記凹部に向かって傾斜しており、
前記凹部の底部に、更に凹部を設けたことを特徴とする金属の溶解装置。A metal melting apparatus comprising a hearth for melting a raw metal and a mold for pouring the molten metal into a metal ingot,
At the bottom of the mold, a base for ingot drawing is provided,
An arbitrary portion of the base surface is provided with a concave portion including a bottom portion and a side wall portion, the side wall portion being inclined from a vertical direction, and an angle formed by the bottom portion and the side wall portion is an acute angle,
Of the base surface, the base surface surrounding the recess is inclined toward the recess ,
A metal melting apparatus , wherein a recess is further provided at the bottom of the recess .
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