JPH04131330A - 純チタン又はチタン合金材の製造方法 - Google Patents
純チタン又はチタン合金材の製造方法Info
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- JPH04131330A JPH04131330A JP2253775A JP25377590A JPH04131330A JP H04131330 A JPH04131330 A JP H04131330A JP 2253775 A JP2253775 A JP 2253775A JP 25377590 A JP25377590 A JP 25377590A JP H04131330 A JPH04131330 A JP H04131330A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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。
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〉
この発明は、チタンスポンジ又はチタンスクラップ材（
ここではチタン合金スクラップ材をも含むことは言うま
でもない）を主原料として純度の高い高品質チタン又は
チタン合金材をコスト安く製造する方法に関する。
ここではチタン合金スクラップ材をも含むことは言うま
でもない）を主原料として純度の高い高品質チタン又は
チタン合金材をコスト安く製造する方法に関する。
〈従来技術とその課題〉
近年、チタンの製造技術は目を見張る進展を遂げてきた
が、それに伴い比強度や耐食・耐熱性等に優れる純Ｔｉ
及びＴｉ合金の適用分野は大幅に拡大する傾向を見せ、
その需要が益々増大するに至っている。
が、それに伴い比強度や耐食・耐熱性等に優れる純Ｔｉ
及びＴｉ合金の適用分野は大幅に拡大する傾向を見せ、
その需要が益々増大するに至っている。
ところで、従来、純チタン及びチタン合金材を製造する
に当り、一般には次のような工程が採られてきた。
に当り、一般には次のような工程が採られてきた。
ａ） 純チタン材
“チタン精製工程で得られた純スポンジチタンを圧縮成
形してブロック状としたもの”又は“純チタンスクラッ
プ塊”の各々同士或いは両者を溶接接合して真空アーク
溶解用電極を作成し、これを真空アーク溶解炉で溶解し
て円柱状インゴットに鋳造した後、鍛造処理、圧延を施
して板状や棒状の製品とする。
形してブロック状としたもの”又は“純チタンスクラッ
プ塊”の各々同士或いは両者を溶接接合して真空アーク
溶解用電極を作成し、これを真空アーク溶解炉で溶解し
て円柱状インゴットに鋳造した後、鍛造処理、圧延を施
して板状や棒状の製品とする。
（ｂｌ チタン合金材
純スポンジチタン及び／又はチタン合金スクラップにＭ
、■等の合金成分を加えて圧縮成形したものを溶接接合
して真空アーク溶解用電極を作成し、これを真空アーク
溶解炉で溶解して円柱状インゴットに鋳造した後、鍛造
処理、圧延を施して板状や棒状の製品とする。
、■等の合金成分を加えて圧縮成形したものを溶接接合
して真空アーク溶解用電極を作成し、これを真空アーク
溶解炉で溶解して円柱状インゴットに鋳造した後、鍛造
処理、圧延を施して板状や棒状の製品とする。
しかしながら、従来から採用されてきた上記チタン材製
造手段では、その鍛造処理時及び圧延時の多段階にわた
って鋳造インゴットや鍛造スラブの皮ムキを行って表面
を手入れする必要があり、そのため材料歩留が悪くてコ
スト低減の障害になるとの問題が指摘されていた。
造手段では、その鍛造処理時及び圧延時の多段階にわた
って鋳造インゴットや鍛造スラブの皮ムキを行って表面
を手入れする必要があり、そのため材料歩留が悪くてコ
スト低減の障害になるとの問題が指摘されていた。
その上、真空アーク溶解で得られるインゴットには“Ｔ
ｉＮ等から成るＬ Ｄ Ｉ ＣＬｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ
１ｎｃｌ−ｕｓｉｏｎ）やＷＣ等から成るＨ Ｄ Ｉ
（Ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙＩｎｃｌｕｓｔｏｎ）の
非金属介在物”が生じる傾向があるが、これら非金属介
在物は材料の破壊亀裂源となるため、最終製品の機械的
特性を劣化させて寿命の低下を招くと言った問題も無視
できなかった。
ｉＮ等から成るＬ Ｄ Ｉ ＣＬｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ
１ｎｃｌ−ｕｓｉｏｎ）やＷＣ等から成るＨ Ｄ Ｉ
（Ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙＩｎｃｌｕｓｔｏｎ）の
非金属介在物”が生じる傾向があるが、これら非金属介
在物は材料の破壊亀裂源となるため、最終製品の機械的
特性を劣化させて寿命の低下を招くと言った問題も無視
できなかった。
このようなことから、本発明が目的としたのは、非金属
介在物が極力少なくて優れた機械的性質を示す高純度チ
タン及びチタン合金材を、良好な材料歩留の下でコスト
安く製造し得る手段を確立することであった。
介在物が極力少なくて優れた機械的性質を示す高純度チ
タン及びチタン合金材を、良好な材料歩留の下でコスト
安く製造し得る手段を確立することであった。
く課題を解決するための手段〉
本発明者等は、上記目的を達成すべく様々な観点に立っ
て鋭意研究を重ねた結果、次に示すような知見を得るに
至ったのである。
て鋭意研究を重ねた結果、次に示すような知見を得るに
至ったのである。
即ち、最近、真空アーク溶解等で得られた金属又は合金
のインゴットを溶解電極材とし、これを第１図に示すよ
うな“メルトチャンバー内の水冷銅クルージプル（鋳型
）（１）の前に銅製で水冷式のコールドハース（２）を
設置した電子ビーム溶解装置”によって再溶解して精製
する電子ビームコールドハースリメルティングが注目さ
れている。この電子ビームコールドハースリメルティン
グは、電子ビーム銃（３）からの電子ビーム（４）で前
記溶解電極材（５）を溶解した溶湯を一旦真空（減圧）
下のコールドハース（２）内に保持することで溶湯中の
不純物を揮発除去して精製する共に、該溶湯をコールド
ハース（２）からオーバーフローさせて水冷銅クルージ
プル（１）内へ半連続的に鋳込んでスラブ（６）とする
方法であって、特に高融点金属の溶解・精製に好適とさ
れている溶解法であるが、その溶解電極材として“Ｔｉ
又はＴｉ合金”或いは“Ｆｅ、 Ａｔ等の如きＴｉ又は
Ｔｉ合金よりも蒸気圧の高い金属”の薄板や金網等でチ
タンスポンジ又はチタンスクラップ材を包んで成るもの
を使用すると、この場合でも真空アーク溶解インゴット
を溶解材としたのと殆んど変わりのない良好な作業性が
確保できるばかりか、チタンスポンジ又はチタンスクラ
ップ材を直接的に溶解材として使用するにもかかわらず
得られるスラブはＬＤＩ、ＨＤＩ等の非金属介在物や不
純物元素、更には成分偏析の極めて少ない非常に健全な
ものとなる。
のインゴットを溶解電極材とし、これを第１図に示すよ
うな“メルトチャンバー内の水冷銅クルージプル（鋳型
）（１）の前に銅製で水冷式のコールドハース（２）を
設置した電子ビーム溶解装置”によって再溶解して精製
する電子ビームコールドハースリメルティングが注目さ
れている。この電子ビームコールドハースリメルティン
グは、電子ビーム銃（３）からの電子ビーム（４）で前
記溶解電極材（５）を溶解した溶湯を一旦真空（減圧）
下のコールドハース（２）内に保持することで溶湯中の
不純物を揮発除去して精製する共に、該溶湯をコールド
ハース（２）からオーバーフローさせて水冷銅クルージ
プル（１）内へ半連続的に鋳込んでスラブ（６）とする
方法であって、特に高融点金属の溶解・精製に好適とさ
れている溶解法であるが、その溶解電極材として“Ｔｉ
又はＴｉ合金”或いは“Ｆｅ、 Ａｔ等の如きＴｉ又は
Ｔｉ合金よりも蒸気圧の高い金属”の薄板や金網等でチ
タンスポンジ又はチタンスクラップ材を包んで成るもの
を使用すると、この場合でも真空アーク溶解インゴット
を溶解材としたのと殆んど変わりのない良好な作業性が
確保できるばかりか、チタンスポンジ又はチタンスクラ
ップ材を直接的に溶解材として使用するにもかかわらず
得られるスラブはＬＤＩ、ＨＤＩ等の非金属介在物や不
純物元素、更には成分偏析の極めて少ない非常に健全な
ものとなる。
しかも、電子ビームコールドハースリメルティングにて
溶解精製した溶湯を直接角型スラブに鋳造すると、鍛造
処理工程を要することなく圧延に供することが可能とな
り、工数低減によるコストダウンや鍛造処理に付随した
皮ムキを要しないことによる材料歩留の向上効果を確保
することもできる。
溶解精製した溶湯を直接角型スラブに鋳造すると、鍛造
処理工程を要することなく圧延に供することが可能とな
り、工数低減によるコストダウンや鍛造処理に付随した
皮ムキを要しないことによる材料歩留の向上効果を確保
することもできる。
本発明は、上記知見事項等に基づいて完成されたもので
あり、 「チタンスポンジ及びチタンスクラップ材の何れか又は
双方を主体とした溶解用電極材を電子ビムコ〜ルドハー
スリメルテイングにて溶解した後、これを断面角型のス
ラブに鋳造し、次いで鍛造処理を施すことなく圧延する
ことによって、非金属介在物、不純物元素、成分偏析の
極めて少ない高品質のチタン又はチタン合金材を良好な
材料歩留の下でコスト安く製造し得るようにした点」に
大きな特徴を有している。
あり、 「チタンスポンジ及びチタンスクラップ材の何れか又は
双方を主体とした溶解用電極材を電子ビムコ〜ルドハー
スリメルテイングにて溶解した後、これを断面角型のス
ラブに鋳造し、次いで鍛造処理を施すことなく圧延する
ことによって、非金属介在物、不純物元素、成分偏析の
極めて少ない高品質のチタン又はチタン合金材を良好な
材料歩留の下でコスト安く製造し得るようにした点」に
大きな特徴を有している。
ここで、前記「チタンスポンジ及びチタンスクラップ材
の何れか又は双方を主体とした溶解用電極材」とは、チ
タンスポンジ、チタンスクラップ材の何れか又は両者を
混合して作成した電子ビム溶解用電極材、或いはチタン
スポンジ、チタンスクラップ材の何れか又は両者を混合
物に更に合金元素を混合して作成した電子ビーム溶解用
電極材を言い、この電子ビーム溶解用電極材は例えば第
２図に示す如き構成とするのが良い。
の何れか又は双方を主体とした溶解用電極材」とは、チ
タンスポンジ、チタンスクラップ材の何れか又は両者を
混合して作成した電子ビム溶解用電極材、或いはチタン
スポンジ、チタンスクラップ材の何れか又は両者を混合
物に更に合金元素を混合して作成した電子ビーム溶解用
電極材を言い、この電子ビーム溶解用電極材は例えば第
２図に示す如き構成とするのが良い。
第２図に示されるものは、本発明法に適用される電子ビ
ーム溶解用電極材の１例で、Ｆｅ、 Ａｊ！等のような
Ｔｉ又はＴｉ合金よりも蒸気圧が高い金属の薄板、或い
はＴｉ又はＴｉ合金の１板で作成された筒体（包被材）
（７）に、チタンスポンジ、チタンスクラップ材１合金
元素含有材料等の溶解材（８）が圧縮成形されることな
くそのまま充填されて成るものである。勿論、工数やコ
スト面で許されれば、チタンスポンジ、チタンスクラッ
プ材２合金元素含有材料等を圧縮成形し、それを上記薄
板で包んで電極材を構成しても何ら差し支えは無い。
ーム溶解用電極材の１例で、Ｆｅ、 Ａｊ！等のような
Ｔｉ又はＴｉ合金よりも蒸気圧が高い金属の薄板、或い
はＴｉ又はＴｉ合金の１板で作成された筒体（包被材）
（７）に、チタンスポンジ、チタンスクラップ材１合金
元素含有材料等の溶解材（８）が圧縮成形されることな
くそのまま充填されて成るものである。勿論、工数やコ
スト面で許されれば、チタンスポンジ、チタンスクラッ
プ材２合金元素含有材料等を圧縮成形し、それを上記薄
板で包んで電極材を構成しても何ら差し支えは無い。
また、第３図として示すのは本発明法を実施するに際し
て使用される電子ビーム溶解装置の具体的構成例を示し
た概略図であるが、以下、この第３図を参照しながら本
発明法をその作用と共により詳細に説明する。
て使用される電子ビーム溶解装置の具体的構成例を示し
た概略図であるが、以下、この第３図を参照しながら本
発明法をその作用と共により詳細に説明する。
く作用〉
第３図において、溶解電極材（５）は原料水平装入装置
（９）により真空（減圧）状態に保たれている溶解チャ
ンバーαω内へ真空状態を破ることなく連続して送られ
、コールドハース（２）後端で電子ビーム銃（３）から
の電子ビームによって溶解され、該コールドハース（２
）内に滴下する。なお、図中の符号１１で示されるもの
は真空ポンプである。
（９）により真空（減圧）状態に保たれている溶解チャ
ンバーαω内へ真空状態を破ることなく連続して送られ
、コールドハース（２）後端で電子ビーム銃（３）から
の電子ビームによって溶解され、該コールドハース（２
）内に滴下する。なお、図中の符号１１で示されるもの
は真空ポンプである。
この場合、電子ビーム溶解の条件は
溶解チャンバー内圧カニ １０−”〜１０−’ミリノｒ
−ル電子ビーム出カニ２００〜２０００ｋＷ。
−ル電子ビーム出カニ２００〜２０００ｋＷ。
鋳造速度： ７００ ｋｇ／ｈｒ以下。
に調整するのが好ましい。
コールドハース（２）内へ滴下した溶湯はオーバフロー
するまでの間中真空に暴露されるため、このコールドハ
ース（２）上で”Ｈａｒｄα”等如き溶湯中の介在物は
分解し、ＬＩＤは溶湯表面に浮上して揮発除去され、ま
たＨＤＩはコールドハース底部に沈降して除去されてし
まう。この時、溶解電極包被材の内の蒸気圧が高い成分
も同時に揮発除去されてしまい、チタン又はチタン合金
材の純度に悪影響を及ぼすことはない。
するまでの間中真空に暴露されるため、このコールドハ
ース（２）上で”Ｈａｒｄα”等如き溶湯中の介在物は
分解し、ＬＩＤは溶湯表面に浮上して揮発除去され、ま
たＨＤＩはコールドハース底部に沈降して除去されてし
まう。この時、溶解電極包被材の内の蒸気圧が高い成分
も同時に揮発除去されてしまい、チタン又はチタン合金
材の純度に悪影響を及ぼすことはない。
なお、溶湯中に残存させるべく溶解電極中（包被材や内
部混合材中）に存在せしめられた合金成分はコールドハ
ース（２）上で十分にベース金属たるＴｉ中に拡散して
しまい、偏析が生じる恐れも無い。
部混合材中）に存在せしめられた合金成分はコールドハ
ース（２）上で十分にベース金属たるＴｉ中に拡散して
しまい、偏析が生じる恐れも無い。
続いて、コールドハース（２）からオーバーフロした溶
湯はクルーシブノ喧鋳型）（１）へ半連続的に鋳造され
るが、この場合、コールドハース（２）内において十分
な不純物の除去と合金成分の拡散作用がなされているた
め得られるスラブ（６）は高純度で偏析の極力少ないも
のとなる。そのため、非金属介在物や偏析に起因して材
料の機械的性質が劣化する恐れは払拭されてしまう。
湯はクルーシブノ喧鋳型）（１）へ半連続的に鋳造され
るが、この場合、コールドハース（２）内において十分
な不純物の除去と合金成分の拡散作用がなされているた
め得られるスラブ（６）は高純度で偏析の極力少ないも
のとなる。そのため、非金属介在物や偏析に起因して材
料の機械的性質が劣化する恐れは払拭されてしまう。
本発明においては、スラブ（６）は断面角型に鋳造され
鍛造処理されることなく圧延に供される。このため鍛造
処理、皮ムキ等の工程が省略され、工数の削減、材料歩
留の顕著な改善が達成できる。
鍛造処理されることなく圧延に供される。このため鍛造
処理、皮ムキ等の工程が省略され、工数の削減、材料歩
留の顕著な改善が達成できる。
また、溶解原料として安価なスポンジチタンやスクラッ
プ材を使用するため、この点でのコスト低減効果も非常
に大きいものである。
プ材を使用するため、この点でのコスト低減効果も非常
に大きいものである。
続いて、本発明の効果を実施例により具体的に説明する
。
。
〈実施例〉
まず、純Ｍ製チューブにチタンスクラップとチタンスポ
ンジとを第１表に示す配合比で装入し、その開口に純Ｍ
製円盤を溶接して溶解電極材を作成した。
ンジとを第１表に示す配合比で装入し、その開口に純Ｍ
製円盤を溶接して溶解電極材を作成した。
この溶解電極材の成分分析値は、トータルでやはり第１
表に示した通りであった。
表に示した通りであった。
次いで、上記電極材を第３図に示したような電子ビーム
溶解設備にて第１表に示す条件で溶解・鋳造し、断面が
角型スラブを得た。
溶解設備にて第１表に示す条件で溶解・鋳造し、断面が
角型スラブを得た。
この際の材料歩留を調査したところ、何れも従来法（真
空アーク溶解−鍛造処理−圧延）の場合に比較して材料
歩留が１０％以上向上したことも分かった。
空アーク溶解−鍛造処理−圧延）の場合に比較して材料
歩留が１０％以上向上したことも分かった。
く効果の総括〉
以上に説明したごとく、この発明によれば、（ａｌ
複雑な形状のスクラップであっても、格別な処理を施す
ことなく溶解原料として使用することができる。
複雑な形状のスクラップであっても、格別な処理を施す
ことなく溶解原料として使用することができる。
（ｂｌ 中間索材としてＨＤＩ、ＬＤＩの無い健全な
スラブが得られるため、材料の機械的強度が向上して高
い信輔性を確保できる。
スラブが得られるため、材料の機械的強度が向上して高
い信輔性を確保できる。
（Ｃ） 鍛造処理の必要がなく、それに伴う皮ムキ等
も省略できる 等の効果が相俟って、優れた機械的性質を有していてジ
ェットエンジン部品等に適用しても十分に高い信軌性が
得られるチタン及びチタン合金材をコスト安く量産する
ことが可能となるなど、産業上の有用性は極めて大きい
と言わねばならない。
も省略できる 等の効果が相俟って、優れた機械的性質を有していてジ
ェットエンジン部品等に適用しても十分に高い信軌性が
得られるチタン及びチタン合金材をコスト安く量産する
ことが可能となるなど、産業上の有用性は極めて大きい
と言わねばならない。
６・・・スラブ、 ７・・・筒体（包被材）
８・・・溶解材、 ９・・・原料水平装入装置。
８・・・溶解材、 ９・・・原料水平装入装置。
１０・・・溶解チャンバー、１１・・・真空ポンプ。
Claims (1)
- チタンスポンジ及びチタンスクラップ材の何れか又は双
方を主体とした溶解用電極材を電子ビームコールドハー
スリメルティングにて溶解した後、これを断面角型のス
ラブに鋳造し、次いで鍛造処理を施すことなく圧延する
ことを特徴とする、高品質高純度チタン又はチタン合金
材の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2253775A JPH04131330A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 純チタン又はチタン合金材の製造方法 |
| US07/761,122 US5224534A (en) | 1990-09-21 | 1991-09-17 | Method of producing refractory metal or alloy materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2253775A JPH04131330A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 純チタン又はチタン合金材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04131330A true JPH04131330A (ja) | 1992-05-06 |
Family
ID=17255975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2253775A Pending JPH04131330A (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 純チタン又はチタン合金材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04131330A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004276039A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Toho Titanium Co Ltd | 高融点金属の電子ビーム溶解方法 |
| WO2010090310A1 (ja) | 2009-02-09 | 2010-08-12 | 東邦チタニウム株式会社 | 電子ビーム溶解炉で溶製された熱間圧延用チタンスラブとその溶製方法および熱間圧延用チタンスラブの圧延方法 |
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