JP5318520B2 - Titanium alloy ingot melting method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an alloy ingot with which in the method for producing the alloy ingot by using a consumable electrode-type vacuum arc-melting furnace, the yield of the alloy raw material used to the production of the alloy ingot is not lowered and the variation of composition in the produced alloy ingot is little. <P>SOLUTION: In the method for producing the alloy ingot by using the consumable electrode-type vacuum arc-melting furnace; this method for producing the alloy ingot is performed as the followings that the bulky-state or the granular-state alloy is arranged on the bottom part of the melting furnace as a starting material, and the melting is started by generating the arc between the starting material and the consumable electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、真空アーク溶解炉を使用したチタン合金インゴットの溶製方法に係り、特に、チタン合金インゴットの溶製開始方法に関する。   The present invention relates to a method for melting a titanium alloy ingot using a vacuum arc melting furnace, and more particularly to a method for starting melting a titanium alloy ingot.

金属チタンは、クロール法で製造されたスポンジチタンを電極として構成し、これを真空アーク溶解することによりチタンインゴットとして製造されることが多い。   In many cases, titanium metal is manufactured as a titanium ingot by forming sponge titanium manufactured by a crawl method as an electrode and subjecting this to vacuum arc melting.

前記した真空アーク溶解炉による電極の溶解においては、前記電極をまずは溶解炉の頂部に配設されたスティンガーロッドと呼ばれるターミナルに係合された後、前記電極の先端部と溶解ルツボの底面との間に電圧を印加してアークを発生させることにより、前記アークの発生に伴う熱エネルギーによって電極の先端部を溶解させる。最終的に電極全体の溶解により生成した溶湯を溶解ルツボに保持し、冷却して目的のインゴットを得る。   In the melting of the electrode by the vacuum arc melting furnace described above, the electrode is first engaged with a terminal called a stinger rod disposed at the top of the melting furnace, and then the tip of the electrode and the bottom of the melting crucible. By applying a voltage between them to generate an arc, the tip of the electrode is melted by the thermal energy accompanying the generation of the arc. Finally, the molten metal generated by melting the entire electrode is held in a melting crucible and cooled to obtain a target ingot.

前記の溶解開始操作においては、前記溶解ルツボの底面にはスポンジチタンやチタン切粉(以降、「スタート材」と呼ぶことがある。)が載置され、円滑な溶解操作を可能ならしめている。   In the melting start operation, sponge titanium or titanium chips (hereinafter sometimes referred to as “start material”) are placed on the bottom surface of the melting crucible, thereby enabling a smooth melting operation.

また合金インゴットを溶製する場合においては、スポンジチタンや切粉で構成された純チタン材に所定量の合金成分を有する合金材を配合して均一に混合して顆粒状原料とした後、前記顆粒状原料をプレス成形してブリケットとし、前記ブリケットを組み合わせて接合した電極(以降、「合金電極」と呼ぶ場合がある。)を構成して、上記と同様にして真空アーク溶解を行う。   In the case of melting an alloy ingot, after blending an alloy material having a predetermined amount of an alloy component to a pure titanium material made of sponge titanium or chips and mixing it uniformly to obtain a granular raw material, The granular raw material is press-molded to form briquettes, and an electrode (hereinafter, sometimes referred to as “alloy electrode”) joined by combining the briquettes is formed, and vacuum arc melting is performed in the same manner as described above.

このため真空アーク溶解に先立って、ルツボの底面には、スタート材として、ブリケット成形に供された合金の顆粒状原料、すなわち、純チタン材の顆粒状原料に所定量の合金成分からなる顆粒状原料を混合したものを所定量敷き詰めておき、前記合金電極の先端部とスタート材との間にアークを発生させて溶解が開始されている。   Therefore, prior to vacuum arc melting, the bottom of the crucible has a granular material composed of a predetermined amount of alloy components in a granular raw material of an alloy subjected to briquette forming as a starting material, that is, a granular raw material of pure titanium material. A mixture of raw materials is spread over a predetermined amount, and an arc is generated between the tip of the alloy electrode and the start material to start melting.

前記の操作によって製造した合金インゴットの底面部、すなわち合金電極の先端部であった箇所の組成は、前記スタート材が均一に溶解して形成された成分に一致することが好ましいが、前記スタート材を溶解して生成した部位の合金成分が目標組成に比べて乖離する場合がある。   The composition of the bottom part of the alloy ingot produced by the above operation, that is, the tip part of the alloy electrode preferably matches the component formed by uniformly dissolving the start material. There is a case where the alloy component of the part formed by melting the gallium is deviated from the target composition.

乖離した成分を詳細に調べてみると、前記合金成分のうち金属チタンよりも蒸発しやすい合金成分の濃度が低下していることが知られている。これは、アークの熱エネルギーにより、スタート材のうち融点の低い合金材が優先的に溶解してしまい、また、チタンよりも蒸気圧の高い成分が揮発・散逸してしまうためである。このような状況を鑑みて、前記合金成分からなる顆粒状原料は、蒸発ロス分も見込んで多めにスタート材中に配合することによって、溶製された合金インゴット中の成分を目標値に近づけるような工夫がなされている。   Examining the dissociated components in detail, it is known that the concentration of the alloy component that evaporates more easily than metal titanium is reduced. This is because, due to the thermal energy of the arc, the alloy material having a lower melting point of the starting material is preferentially dissolved, and components having a higher vapor pressure than titanium are volatilized and dissipated. In view of such a situation, the granular raw material made of the alloy component allows the component in the melted alloy ingot to be close to the target value by adding a large amount to the starting material in consideration of evaporation loss. Have been devised.

しかしながら、前記した方法では、溶解ルツボから蒸発した合金成分は、ロス分として計上され、原料歩留まりが低下するという課題が残る。また、消耗電極とスタート材との間のアークの熱エネルギーによってスタート材が溶融し、飛散してしまうというスプラッシュ現象が問題となっていた。更には、溶解ルツボから蒸発した合金成分は、真空アーク溶解炉内や真空排気系に局部的に凝集するため、前記凝集した合金成分を除去する必要があるが、前記清掃作業は人手により行われるため作業工数が余分に必要となり改善の余地が残されている。   However, in the above-described method, the alloy component evaporated from the melting crucible is counted as a loss, and there remains a problem that the raw material yield decreases. Moreover, the splash phenomenon that the start material melts and scatters due to the thermal energy of the arc between the consumable electrode and the start material has been a problem. Furthermore, since the alloy component evaporated from the melting crucible locally aggregates in the vacuum arc melting furnace or the vacuum exhaust system, it is necessary to remove the aggregated alloy component, but the cleaning operation is performed manually. As a result, extra work steps are required, leaving room for improvement.

前記したスプラッシュの点については、飛散し易いスポンジチタンや切粉に代えて円板状のチタン材を用いることにより解消することができる技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   As for the above-mentioned splash point, a technique that can be solved by using a disc-shaped titanium material instead of sponge titanium or chips that easily scatter (see, for example, Patent Document 1).

また、前記スタート材として微粒なスポンジチタンを溶解ルツボの底面に配置することによりアークの発生を容易にする技術も開示されている(例えば、特許文献2参照。)。   Also disclosed is a technique for facilitating the generation of an arc by disposing fine sponge titanium as the starting material on the bottom surface of the melting crucible (see, for example, Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1および2には、溶製されたインゴット中の合金成分のバラツキや、揮発する合金成分の歩留まり解消に関する知見は開示されていない。   However, Patent Documents 1 and 2 do not disclose knowledge about variations in alloy components in the melted ingot and elimination of yield of volatilized alloy components.

このように、消耗電極式真空アーク炉を用いた合金インゴットの溶製方法において、合金歩留まりの低減がなく、また、溶製された合金インゴットの組成変動の少ない合金の溶製方法が望まれている。   Thus, in the method for melting an alloy ingot using a consumable electrode type vacuum arc furnace, there is a demand for a method for melting an alloy that does not reduce the alloy yield and has a small composition fluctuation of the melted alloy ingot. Yes.

特公昭38−024202号公報Japanese Patent Publication No. 38-024202 特開平03−180407号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-180407

本発明は、真空アーク溶解炉を用いた合金インゴットを溶製する方法において、前記合金インゴットの溶製に使用する合金原料の歩留まりの低下が少なく、また、溶製された合金インゴットの組成変動の少ない合金インゴットの溶製方法を提供することを目的としている。   The present invention provides a method for melting an alloy ingot using a vacuum arc melting furnace, in which a decrease in the yield of alloy raw materials used for melting the alloy ingot is small, and compositional variation of the melted alloy ingot is reduced. The object is to provide a method for melting a small number of alloy ingots.

かかる実情に鑑み前記課題について鋭意検討を進めてきたところ、塊状または顆粒状原料として、金属の単なる混合成型物ではなく合金とした上で、消耗電極の溶製開始時に使用するスタート材として用いることにより、溶製後の合金インゴットの合金組成が長手方向に均一になることを見出し、本願発明を完成するに至った。   In view of this situation, the above-mentioned problems have been intensively studied. As a bulk or granular raw material, an alloy, not a simple metal mixture, is used as a starting material used when starting consumable electrodes. Thus, the alloy composition of the alloy ingot after melting was found to be uniform in the longitudinal direction, and the present invention was completed.

即ち、本発明は、消耗電極式真空アーク溶解炉を用いたチタン合金インゴットの溶製方法であって、溶解炉の底部に塊状または顆粒状の合金をスタート材として配置し、塊状または顆粒状合金からなるスタート材は、溶製後のチタン合金インゴットの成分と一致するように成分調整された合金で構成されており、消耗電極の底面に、スタート材と同じ材料で構成された着火ブロックを装着し、着火ブロックは、消耗電極径に対して1/3〜1/2の径を有し、かつ、着火ブロック径の1/3〜1/2の高さを有するものであり、スタート材と消耗電極との間にアークを発生させて溶製を開始することを特徴としている。 That is, the present invention is a method for melting a titanium alloy ingot using a consumable electrode type vacuum arc melting furnace, wherein a lump or granule alloy is arranged as a starting material at the bottom of the melting furnace, and the lump or granule alloy The starting material is composed of an alloy whose components are adjusted to match the components of the titanium alloy ingot after melting, and an ignition block made of the same material as the starting material is mounted on the bottom surface of the consumable electrode The ignition block has a diameter of 1/3 to 1/2 with respect to the consumable electrode diameter and a height of 1/3 to 1/2 of the ignition block diameter. An arc is generated between the consumable electrodes to start melting.

本発明においては、消耗電極が溶製後のチタン合金インゴットの成分と一致するように成分調整されて混合された溶解原料で構成されていることを好ましい態様としている。 In this invention, it is set as the preferable aspect that the consumable electrode is comprised with the melt | dissolution raw material adjusted and mixed so that it might correspond with the component of the titanium alloy ingot after melting.

本発明においては、塊状または顆粒状合金がスカル炉で溶製して製造された合金であることを好ましい態様としている。   In the present invention, a preferred embodiment is that the massive or granular alloy is an alloy produced by melting in a skull furnace.

本発明においては、塊状または顆粒状合金を溶解炉の底面に対して山形に挿入することを好ましい態様としている。   In this invention, it is set as the preferable aspect that a lump or a granular alloy is inserted in a mountain shape with respect to the bottom face of a melting furnace.

本発明においては、合金が金属チタンよりも蒸気圧の高い合金成分を含んでいることを好ましい態様としている。そのような合金成分としては、アルミニウム、スズ、亜鉛が挙げられる。 In this invention, it is set as the preferable aspect that the alloy contains the alloy component whose vapor pressure is higher than metal titanium. Such alloy components include aluminum, tin, and zinc.

以上述べた本願発明の方法に従ってスタート材を使用して真空アーク溶解炉により合金インゴットを溶製することにより、前記合金の溶製に使用される合金成分のうち揮発成分に起因する溶解歩留りの低下を効果的に抑制できるのみならず、スタート材を含む溶製されたインゴットの溶解開始部分の成分変動も効果的に抑制できるという効果を奏するものである。   By reducing the melting yield due to the volatile components among the alloy components used for melting the alloy by melting the alloy ingot using a starter material in accordance with the method of the present invention described above and using a vacuum arc melting furnace. As a result, it is possible to effectively suppress component fluctuations at the melting start portion of the melted ingot containing the start material.

本発明の最良の実施形態について図面を用いて以下に説明する。
図1は、本願発明を実施するための好ましい真空アーク溶解炉の主要部の一例を模式的に表したものである。符号1は、溶解に供される合金原料を成型した消耗電極であり、スタブ4を介して、上下方向に移動可能なスティンガーロッド5に保持されている。消耗電極1は、冷却機能を有する水冷銅ルツボ6内に吊り下げられており、水冷銅ルツボ6の底部には、インゴットの合金組成を有する合金の顆粒状原料からなるスタート材3が保持されている。
The best embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of a main part of a preferable vacuum arc melting furnace for carrying out the present invention. Reference numeral 1 denotes a consumable electrode obtained by molding an alloy material to be melted, and is held by a stinger rod 5 that can move in the vertical direction via a stub 4. The consumable electrode 1 is suspended in a water-cooled copper crucible 6 having a cooling function, and a start material 3 made of an alloy granular material having an ingot alloy composition is held at the bottom of the water-cooled copper crucible 6. Yes.

ここで、図示しない排気装置を稼動させて雰囲気を真空に保ち、消耗電極1とスタート材3との間に所定の電圧を印加することによって消耗電極1とスタート材との間にアークが発生し、消耗電極1の溶解が開始される。その後はスティンガーロッド5の上下位置を適宜調整しつつアーク放電を継続することによって、最終的には全ての消耗電極1を溶解させる。溶湯は、水冷銅ルツボ6内にて冷却され、インゴットを形成する。   Here, an evacuation device (not shown) is operated to keep the atmosphere in a vacuum, and an arc is generated between the consumable electrode 1 and the start material by applying a predetermined voltage between the consumable electrode 1 and the start material 3. The melting of the consumable electrode 1 is started. Thereafter, arc discharge is continued while appropriately adjusting the vertical position of the stinger rod 5 to finally dissolve all the consumable electrodes 1. The molten metal is cooled in the water-cooled copper crucible 6 to form an ingot.

本願発明に用いる消耗電極1は、溶製されるインゴットの組成が得られるような合金原料で構成されている。前記合金原料が顆粒状原料である場合には、顆粒状原料をプレスしてブリケットとし、前記ブリケットを組み合わせて溶接接合することにより構成することができる。   The consumable electrode 1 used in the present invention is made of an alloy raw material that can provide a composition of a molten ingot. When the alloy raw material is a granular raw material, the granular raw material can be pressed into briquettes, and the briquettes can be combined and welded.

前記消耗電極1は、スティンガーロッド5に係合されており、前記スティンガーロッド5と消耗電極1は、スタブ4を介して係合されている。前記スティンガーロッド5は、消耗電極1の自重を支持するのみならず、消耗電極1と水冷銅ルツボ6との間の通電する電極の役目も担っている。   The consumable electrode 1 is engaged with a stinger rod 5, and the stinger rod 5 and the consumable electrode 1 are engaged via a stub 4. The stinger rod 5 not only supports the weight of the consumable electrode 1 but also serves as an electrode for energizing between the consumable electrode 1 and the water-cooled copper crucible 6.

本願発明においては、水冷銅ルツボ6の底面には、スタート材3を載置しておくことを特徴としている。スタート材3を載置しておくことで、スタート材3を用いない場合と比較して、消耗電極1と水冷銅ルツボ6底面との間に最初に形成させるアークの生成を容易ならしめることができるという効果を奏するものである。   The present invention is characterized in that the start material 3 is placed on the bottom surface of the water-cooled copper crucible 6. By placing the start material 3, it is possible to facilitate the generation of an arc that is initially formed between the consumable electrode 1 and the bottom surface of the water-cooled copper crucible 6 as compared with the case where the start material 3 is not used. It has the effect of being able to do it.

本願発明においては、前記スタート材3は、消耗電極1を構成する顆粒状原料を使用することが好ましく、更に前記顆粒状原料を一旦溶解して塊状に加工した材料(以降、「ブロック状スタート材」と呼ぶ場合がある)を使用することが好ましい。   In the present invention, the starting material 3 is preferably a granular raw material constituting the consumable electrode 1, and a material obtained by once melting the granular raw material and processing it into a lump (hereinafter referred to as “block-shaped starting material”). Is sometimes used).

前記のようなブロック状原料をスタート材3として使用することにより、消耗電極1とスタート材3との間に生成するアークの熱エネルギーによりスタート材が溶融する際のスプラッシュ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。   By using such a block-shaped raw material as the start material 3, the occurrence of splash when the start material melts due to the thermal energy of the arc generated between the consumable electrode 1 and the start material 3 is effectively suppressed. The effect that it can be done is produced.

また、本願発明においては、図2に示すように、消耗電極1の下端面に、消耗電極1の断面よりも小さい着火ブロック2を接合配置しておくことがより好ましい。前記のような着火ブロック2を消耗電極1の下端面に接合しておくことで、消耗電極1と水冷銅ルツボ6との間に初期段階に形成されるアークの成長を効果的に進行させることができるという効果を奏するものである。   In the present invention, as shown in FIG. 2, it is more preferable that an ignition block 2 smaller than the cross section of the consumable electrode 1 is joined and disposed on the lower end surface of the consumable electrode 1. By joining the ignition block 2 as described above to the lower end surface of the consumable electrode 1, the growth of the arc formed in the initial stage between the consumable electrode 1 and the water-cooled copper crucible 6 can be effectively advanced. It has the effect of being able to.

前記着火ブロックは、消耗電極1の下端面に接合溶着させておくことが好ましく、着火ブロックは、前記ブロック状スタート材と同じ材料で構成しておくことが好ましい。
なお、前記着火ブロックの径は、消耗電極に比べて1/3〜1/2の範囲に構成しておくことが好ましい。また、高さは、着火ブロックの径の1/3〜1/2の範囲に構成して
おくことが好ましい。前記のような形状の着火ブロックを消耗電極1の下端面に装着しておくことで、アークの発生を更に容易にすることができるという効果を奏するものである。
The ignition block is preferably joined and welded to the lower end surface of the consumable electrode 1, and the ignition block is preferably made of the same material as the block-shaped start material.
The diameter of the ignition block is preferably in the range of 1/3 to 1/2 of the consumable electrode. Moreover, it is preferable that the height is configured in a range of 1/3 to 1/2 of the diameter of the ignition block. By attaching the ignition block having the shape as described above to the lower end surface of the consumable electrode 1, it is possible to further facilitate the generation of the arc.

なお、スタート材3は、図示するように、水冷銅ルツボ6の底面に山形になるように載置しておくことが好ましい。前記のような配置としておくことで、消耗電極1と水冷銅ルツボ6との間に安定してアークを生成させ、かつ成長させることができるという効果を奏するものである。   In addition, it is preferable to place the start material 3 in a mountain shape on the bottom surface of the water-cooled copper crucible 6 as illustrated. With the arrangement as described above, it is possible to stably generate and grow an arc between the consumable electrode 1 and the water-cooled copper crucible 6.

また、本願発明においては、合金インゴットを溶製するために、所望の合金組成となるように原料を混合して成型した消耗電極と共に、所望の合金組成を有するスタート材を用いるが、溶解に使用するスタート材は、合金インゴットの原料である消耗電極1を構成する顆粒状原料を、予めスカル炉にて溶解して金属にした合金ブロックを使用することが好ましい。   In addition, in the present invention, in order to melt an alloy ingot, a starting material having a desired alloy composition is used together with a consumable electrode formed by mixing raw materials so as to have a desired alloy composition. As the starting material, it is preferable to use an alloy block in which a granular raw material constituting the consumable electrode 1 which is a raw material of the alloy ingot is previously melted in a skull furnace to form a metal.

前記ブロック状スタート材をスカル炉で溶製する際に用いる顆粒状合金原料中の合金成分は、次工程の真空アーク溶解中に揮発する合金成分の蒸発量を見込んだ形で配合しておくことが好ましい。本願発明においては、目標合金組成に対して5%〜25%だけ過剰に投入しておくことにより、全域に亘り組成の均一なチタン合金インゴットを溶製することができるという効果を奏するものである。   The alloy component in the granular alloy raw material used when melting the block-shaped start material in a skull furnace should be blended in a form that allows for the evaporation amount of the alloy component that volatilizes during vacuum arc melting in the next process. Is preferred. In the present invention, by adding an excess of 5% to 25% with respect to the target alloy composition, there is an effect that a titanium alloy ingot having a uniform composition can be melted over the entire region. .

前記したような合金ブロックをスタート材3として使用することで、溶解開始時のアークの生成に伴う熱エネルギーにより溶融したスタート材3中の合金成分の揮発ロス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。   By using the alloy block as described above as the start material 3, it is possible to effectively suppress the volatilization loss of the alloy components in the start material 3 melted by the thermal energy accompanying the generation of the arc at the start of melting. There is an effect.

また、消耗電極1を構成する溶解原料中の合金成分も、真空アーク溶解の溶製中に揮発する分を想定して適宜溶解作業に先立って調整しておくことが好ましい。その結果、溶製された合金インゴットの合金組成を目標範囲に収めることができるという効果を奏する。   In addition, it is preferable that the alloy component in the melting raw material constituting the consumable electrode 1 is appropriately adjusted prior to the melting operation, assuming that it volatilizes during the melting of the vacuum arc melting. As a result, there is an effect that the alloy composition of the melted alloy ingot can be kept within the target range.

本願発明においては、スタート材のみならず、消耗電極1自身も、スポンジチタンのような母材の顆粒状原料と合金の顆粒状原料の混合原料ではなく、一旦別溶解炉にて溶解して合金とした材料を使用してもよい。例えば、スポンジチタンに合金成分を添加した溶解原料を電子ビーム溶解炉もしくはプラズマアーク溶解炉にて事前に溶解して一次インゴットとした後、次いで前記一次インゴットを図1に示したような消耗電極1として使用することもできる。   In the present invention, not only the starting material but also the consumable electrode 1 itself is not a mixed raw material of the granular raw material of the base material such as sponge titanium and the granular raw material of the alloy, but once melted in a separate melting furnace The materials described above may be used. For example, a melting raw material in which an alloy component is added to sponge titanium is melted in advance in an electron beam melting furnace or a plasma arc melting furnace to form a primary ingot, and then the consumable electrode 1 as shown in FIG. It can also be used as

前記のような方法で溶製された合金インゴットは、顆粒状原料を使用して構成した消耗電極1を用いる場合に比べてより成分偏析の少ない合金インゴットを溶製することができるという効果を奏するものである。   The alloy ingot melted by the method as described above has an effect that an alloy ingot with less component segregation can be melted as compared with the case where the consumable electrode 1 configured using a granular raw material is used. Is.

以上述べた本願発明にしたがって合金インゴットを溶製することにより、溶解開始時のスプラッシュの発生や合金成分の揮発が抑制されるのみならず、溶製された合金インゴット全域に亘っての組成変動も効果的に抑制されるという効果を奏するものである。   By melting the alloy ingot according to the present invention described above, not only the generation of splash at the start of melting and the volatilization of the alloy components are suppressed, but also the composition variation over the entire area of the melted alloy ingot. The effect of being effectively suppressed is achieved.

[実施例1]
以下の条件下にてTi−6Al−4V合金インゴットを溶製した。
1.試験条件
1)溶解原料
・スポンジチタン:粒度(1mm〜12.5mm)
・アルミ−バナジウム母合金:粒度(0.2mm〜7.0mm)
・アルミ粒:粒度(6mm〜13mm)
2)スタート材
前記スポンジチタンとアルミ−バナジウム母合金およびアルミ粒を所定量混合してスカル炉で溶解された合金を破砕整粒したものを使用。
3)溶解炉
消耗電極式真空アーク溶解炉
[Example 1]
A Ti-6Al-4V alloy ingot was melted under the following conditions.
1. Test conditions 1) Raw material for dissolution-Titanium sponge: Particle size (1mm-12.5mm)
Aluminum-vanadium master alloy: particle size (0.2 mm to 7.0 mm)
・ Aluminum grains: Grain size (6mm-13mm)
2) Start material The sponge titanium, aluminum-vanadium master alloy, and aluminum particles are mixed in a predetermined amount and the alloy melted in a skull furnace is crushed and sized.
3) Melting furnace Consumable electrode type vacuum arc melting furnace

2.試験結果
前記したスタート材として使用して、4tの合金インゴットを5本溶製した。溶製された合金インゴットのアルミ成分を調査したところ、溶解開始時に相当する部位の顕著なアルミ成分の低下およびインゴットの偏析は検出されなかった。
2. Test Results Five 4t alloy ingots were melted using the starting material described above. When the aluminum component of the melted alloy ingot was investigated, a remarkable decrease in the aluminum component and segregation of the ingot at the portion corresponding to the start of melting were not detected.

[比較例1]
実施例1において、スタート材として、溶製される合金インゴットと同じ組成になるようなスポンジチタンとアルミ−バナジウム母合金およびアルミ粒を配合した原料を載置した以外は、実施例1と同じ条件にて溶解したところ、前記溶製された合金インゴットの溶解開始部のアルミ濃度の顕著な低下が認められた。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the same conditions as in Example 1 except that a raw material blended with sponge titanium, aluminum-vanadium master alloy, and aluminum particles so as to have the same composition as the alloy ingot to be melted was placed as a starting material. When the aluminum alloy was melted, the aluminum concentration in the melting start portion of the melted alloy ingot was significantly reduced.

表1に、前記実施例の条件にて溶製された合金インゴットの溶解開始部のアルミの歩留まりを100とした場合の実績を記載した。その結果、実施例1は、比較例1に比べて、6%〜20%の改善効果が確認された。   Table 1 shows the results when the yield of aluminum in the melting start portion of the alloy ingot melted under the conditions of the above example is 100. As a result, the improvement effect of 6% to 20% was confirmed in Example 1 as compared with Comparative Example 1.

Figure 0005318520
Figure 0005318520

真空アーク溶解炉を使用した合金インゴットを歩留まり良く溶製することができ、また、成分偏析の小さい合金インゴットを溶製することができる。   An alloy ingot using a vacuum arc melting furnace can be melted with a good yield, and an alloy ingot with small component segregation can be melted.

本発明の消耗電極式真空アーク溶解炉におけるスタート材の配置状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the arrangement | positioning state of the start material in the consumable electrode type vacuum arc melting furnace of this invention. 本発明の消耗電極式真空アーク溶解炉における消耗電極下端に着火ブロックを設けた状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the state which provided the ignition block in the consumable electrode lower end in the consumable electrode type vacuum arc melting furnace of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

M…消耗電極式真空アーク溶解炉、1…消耗電極、2…着火ブロック、3…スタート材、4…スタブ、5…スティンガーロッド、6…水冷銅ルツボ




M: Consumable electrode type vacuum arc melting furnace, 1 ... Consumable electrode, 2 ... Ignition block, 3 ... Start material, 4 ... Stub, 5 ... Stinger rod, 6 ... Water-cooled copper crucible




Claims (7)

消耗電極式真空アーク溶解炉を用いたチタン合金インゴットの溶製方法であって、
上記溶解炉の底部に塊状または顆粒状の合金をスタート材として配置し、
上記塊状または顆粒状合金からなるスタート材は、溶製後のチタン合金インゴットの成分と一致するように成分調整された合金で構成されており、
上記消耗電極の底面に、上記スタート材と同じ材料で構成された着火ブロックを装着し、
上記着火ブロックは、上記消耗電極径に対して1/3〜1/2の径を有し、かつ、上記着火ブロック径の1/3〜1/2の高さを有するものであり、
上記スタート材と上記消耗電極との間にアークを発生させて溶製を開始することを特徴とするチタン合金インゴットの溶製方法。
A method for melting a titanium alloy ingot using a consumable electrode type vacuum arc melting furnace,
Arranged as a starting material a massive or granular alloy at the bottom of the melting furnace,
The starting material consisting of the above-mentioned massive or granular alloy is composed of an alloy whose components are adjusted so as to match the components of the titanium alloy ingot after melting,
Attach an ignition block made of the same material as the starting material to the bottom surface of the consumable electrode,
The ignition block has a diameter of 1/3 to 1/2 of the consumable electrode diameter, and has a height of 1/3 to 1/2 of the ignition block diameter.
A method for melting a titanium alloy ingot, wherein an arc is generated between the start material and the consumable electrode to start melting.
前記消耗電極は、溶製後のチタン合金インゴットの成分と一致するように成分調整されて混合された溶解原料で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のチタン合金インゴットの溶製方法。 The consumable electrode is melted titanium alloy ingot of claim 1, characterized in that it is composed of a dissolved material that has been mixed are components adjusted to match the components of the titanium alloy ingot after melting Method. 前記塊状または顆粒状合金は、スカル炉で溶製して製造された合金であることを特徴とする請求項1または2に記載のチタン合金インゴットの溶製方法。 The method for melting a titanium alloy ingot according to claim 1 or 2 , wherein the massive or granular alloy is an alloy produced by melting in a skull furnace. 前記塊状または顆粒状合金を前記溶解炉の底面に対して山形に挿入することを特徴とする請求項1または2に記載のチタン合金インゴットの溶製方法。 The method for melting a titanium alloy ingot according to claim 1 or 2 , wherein the massive or granular alloy is inserted in a mountain shape with respect to the bottom surface of the melting furnace. 前記消耗電極、スタート材、着火ブロックを構成する合金は、金属チタンよりも蒸気圧の高い合金成分を含んでいることを特徴とする請求項1または2に記載のチタン合金インゴットの溶製方法。 3. The method for melting a titanium alloy ingot according to claim 1 , wherein the alloy constituting the consumable electrode, the start material, and the ignition block contains an alloy component having a vapor pressure higher than that of metal titanium. 前記蒸気圧の高い合金成分が、アルミニウム、スズ、または亜鉛であることを特徴とする請求項5に記載のチタン合金インゴットの溶製方法。 The method for melting a titanium alloy ingot according to claim 5 , wherein the alloy component having a high vapor pressure is aluminum, tin, or zinc. 前記塊状または顆粒状合金が、スポンジチタンチタン切粉のうちの少なくとも一方と、前記蒸気圧の高い合金成分を含む合金で構成されていることを特徴とする請求項5または6に記載のチタン合金インゴットの溶製方法。 Titanium, wherein the bulk or granular alloy, and at least one of titanium sponge and titanium chips, to claim 5 or 6, characterized in that it consists of an alloy containing a high alloy components of the vapor pressure Melting method of alloy ingot.
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