JPH03285028A - チタンおよびチタン合金鋳塊の製造方法 - 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〕 本発明は、スポンジ状のチタン塊から金属チタンおよび
チタン合金鋳塊を製造する方法に関するものである。〔
従来の技術〕 金属チタンの製造工程は、周知のようにチタン鉱石を塩
素ガスと反応させて四酸化チタンをつくり、これを金属
マグネシウムまたは金属ナトリウムで還元してスポンジ
状の金属チタン（スポンジチタンと称される）をつくり
、このスポンジチタンを機械的に圧縮し溶接して棒状の
電極をつくり、この棒状電極を真空アーク炉（ＶＡＲと
称される）の消耗電極として２回以上溶解させチタン鋳
塊を製造するものであった。

また、チタン鋳塊中の酸素含有量、鉄含有量等を調整す
るのに、従来ではスポンジチタンの中に酸化物や酸化鉄
等を含浸させ、或いはスポンジチタンの塊の中に忍び込
ませることで、所望成分のチタン合金を製造する方法が
採られていた。

〔従来技術の課題〕

しかし上記のチタン製造法では、スポンジチタンをコン
パクトに圧縮して棒状の消耗電極をつくるに際して単位
長さの消耗電極どうしを継ぎ合わせる手間（真空中にて
溶接する）が掛かり、しかもこの真空アーク炉（ＶＡＲ
）による溶解は１回ではなお不溶解粒子が残り、体積が
大幅に収縮するので１回溶解したものを２個継ぎ合わせ
て２回目の溶解を行うため２回以上溶解を繰り返さねば
ならずその度毎に複数の消耗電極を製作し、溶接継ぎセ
ねばならずコストが掛るという問題点があった。

また、スポンジチタンに酸化チタンを含浸させること等
による成分調整は、通常のスポンジチタン原料の製造過
程の後に、含浸の工程（混錬材にてスポンジにＴ１０！
をまふし、真空中で加熱溶解した後、冷却、粉砕等を行
う）を追加して行わないと、微細に成分コントロールさ
れた所望のチタンを得ることが困難であった。

〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記課題を解決しようとするもので、スポンジ
チタンを主原料としこれにチタンスクラップと酸素含有
率１〜２％のチタン切削屑を混合し、これをプラズマア
ーク式溶解炉の不活性ガス雰囲気中で溶解し、その溶湯
を凝固させて得られたチタン鋳塊をさらに真空アーク炉
により溶解しチタン鋳塊を得ることを更に混合するもの
である。

また本発明のチタン鋳塊の製造方法は、スポンジチタン
を主原料としこれにチタンスクラップと粒状のチタンホ
ワイトを適量混合しこれをプラズマアーク式溶解炉の不
活性ガス雰囲気中で溶解し、その溶湯を凝固させて得ら
れたチタン鋳塊をさらに真空アーク炉により溶解し目標
とする化学成分のチタン鋳塊を得ることを更に混合する
ものでもある。

また本発明は、上記チタン鋳塊の製造方法において、酸
化鉄等の金属酸化物を主原料であるスポンジチタンに混
合することでチタン合金鋳塊を製造する方法を擾供する
ものである６ 〔実施例１〕 主原料のスポンジチタンは四酸化チタンを還元すること
によって製造された見掛密度の低い極めて多孔質の物で
、これを粉砕すると共に、このスポンジチタンにチタン
スクラップと酸素含有率１〜２％（重量）のチタン切削
屑を混合する。このチタン切削屑はダライ粉と称される
厚さ０．３〜０゜３ｆｉ、長さ０．５〜３０ｍのもので
、切削加工によりチタン製品を製作する際にスクラップ
として大量に排出されるので低コストで安定的に得られ
る。

このチタン切削屑の酸素含有率は、例えば酸素分圧０．
０５〜０．２気圧で残りがアルゴンガス等の不活性ガス
雰囲気中でこのチタン切削屑を６００〜８００℃に加熱
し２時間程保持しておくことにより調整できる０次表は
酸素含有率０．１３％（重量％）のチタン切削屑を上記
雰囲気ガスにて加熱処理した後の酸素含有率の実験結果
を表示したものである。

この結果７００℃で２時間加熱することにより酸素含有
率１〜２％の成分レベルのチタン切削屑が得られ、これ
を酸素コントロール用原料として使用する。ここで３％
を越えるものを除いたのは、酸化スケールが＃ＩＭする
ため、添加用として不適当のためである。

第１図にプラズマアーク式溶解炉の一例を示し、図中、
ｌは無底水冷鋳型、２は該水冷鋳型中に昇降するような
大きさを持つ底板、３は該鋳型１中に斜め上注によりア
ルゴンガスとともに５０００　’Ｃ程のプラズマ７−り
を放射するトーチ、４は前記スポンジチタンとチタンス
クラップとチタン切削屑とを予めよ（混合したものが容
れられた原料ポツパーで、該原料ホッパーからこの原料
をこの鋳型１中に落下させプラズマアークの高熱により
これを溶解し溶湯５をつくる。溶湯５は鋳型］の内壁に
より冷却され凝固してチタン鋳塊６を得ることができる
。そこで該チタン鋳塊６を支持する底板２を下降させる
ことにより所望長さのチタン鋳塊６を得ることができる
。

次にこのチタン鋳塊６を消耗電極とする第２図に示した
ような真空アーク炉によりチタン鋳塊６を再溶解する。

同図において、１０は調性の水冷るつぼ、１１は該るつ
ぼ中に前記チタン鋳塊６を吊下している昇降ロッド、１
２は該ロッドの昇降装置、１３は該るつぼ内を外気と仕
切しているカバー、１４は該カバー内の空気を真空ポン
プに吸引する吸気口である。るつぼｌＯとロッド１１の
間には直流電源が印加されチタン鋳塊６の下端と溶湯プ
ール１５との間のアーク放電により該チタン鋳塊６が真
空中で溶解され、該溶湯プール１５はるつぼ１０の内壁
により次第と冷却され凝固してるつぼ１０中にチタン鋳
塊１６が得られる。

次表は上記造塊工程における原料スポンジチタンとチタ
ンスクラップとチタン切削屑の配合割合の一例とその酸
素含有率、鉄含有率を示したものである。

この表の配合割合にて各原料を配合し上記プラズマアー
ク式溶解炉による溶解および真空アーク炉による溶解を
経て製造されたチタン鋳塊は、その成分を測定したとこ
ろ酸素含有率０．１７％、鉄含有率０．０５５％であっ
て、純チタンとしての工業規格に合致し、その機械的、
物理的特性の秀れたものが得られた。

〔実施例２〕 実施例２は上記実施例１のチタン切削屑の代わりに白色
顔料として広く使用されているチタンホワイト（Ｔｉ　
ｏｘ　　：９Ｂ％）の粒状品（０，５〜５劾）を使用し
たもので、次表にその配合割合を示す。

Ｔ　ｉ　）を目標としたもので、その配合割合は次表の
とおりである。

上記原料配合により、実施例１と同様２度の熔解を経て
チタン鋳塊を製造したところその成分分析結果は、酸素
含有率０．３５％、鉄含有率０．０５５％と純チタンと
しての望ましい目標の成分が達成された。

〔実施例３〕 実施例３は実施例２の原料にさらに酸化鉄（Ｆ、、０．
；９Ｂ％）およびアルミバナジウム合金とアルミニウム
を配合してＴｉ合金（６Ａ１−４Ｖ−上記配合にて原料
を２度にわたり溶解し、チタン合金鋳塊を製造したとこ
ろ、そのチタン合金鋳塊の酸素含有率は０．１８％、鉄
含有率は０．１７％となりほぼ目標の成分割合となった
。

〔発明の効果〕

このように本発明のチタンおよびチタン合金鋳塊はプラ
ズマアーク式溶解炉を第１次の原料溶解に用いたので、
従来のようにスポンジチタンを消耗電極に加工する工程
を要さず真空溶解も一回で済むのでコストが低減できる
と共に、チタン鋳塊の成分はチタン切削屑またはチタン
ホワイトの配合量の簡単な調整操作により容易にコント
ロールでき所望の特性を有したチタン及びチタン合金鋳
塊を低コストで製作することを可能にするなど種々の利
点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示したもので、第１図はプラ
ズマアーク式溶解炉の概略を示した縦断面図、第２図は
真空アーク炉の概略を示した縦断面図である。 第１図 特　許　出　願　人　大同特殊鋼株式会社ヒト漠交；７ 第２図 許庁長官　　　吉　１）文　毅　殿 、事件の表示 平成２年特許願　第８６７５９号 、発明の名称 チタンおよびチタン合金鋳塊の製造方法、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称（３７１）大同特殊調株式会社 、代理人　〒４６４ 住所　愛知県名古屋市千種区今池二丁目１番６号千種橋
ビル６階Ｃ号 電話名古屋（０５２）７４１−４００１番１１１明細書
中第３頁第１５行目に「混錬材」とあるを「混錬機」と
補正する。 （２）明細書中第９頁の表を次のとおり補正する。 （３）明細書中第１Ｏ頁の表を次のとおり補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スポンジチタンを主原料としこれにチタンスクラッ
   プと酸素含有率１〜２％のチタン切削屑を混合し、これ
   をプラズマアーク式溶解炉の不活性ガス雰囲気中で熔解
   し、その溶湯を凝固させて得られたチタン鋳塊をさらに
   真空アーク炉により溶解しチタン鋳塊を得ることを特徴
   とするチタンおよびチタン合金鋳塊の製造方法 ２、スポンジチタンを主原料としこれにチタンスクラッ
   プと粒状のチタンホワイトを適量混合しこれをプラズマ
   アーク式溶解炉の不活性ガス雰囲気中で溶解し、その溶
   湯を凝固させて得られたチタン鋳塊をさらに真空アーク
   炉により溶解しチタン鋳塊を得ることを特徴としたチタ
   ンおよびチタン合金鋳塊の製造方法。 ３、酸化鉄等の金属酸化物を更に混合する請求項２に記
   載のチタンおよびチタン合金鋳塊の製造方法。