JP2010037651A - Method for producing titanium-ingot by vacuum arc melting method - Google Patents
Method for producing titanium-ingot by vacuum arc melting method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010037651A JP2010037651A JP2009056835A JP2009056835A JP2010037651A JP 2010037651 A JP2010037651 A JP 2010037651A JP 2009056835 A JP2009056835 A JP 2009056835A JP 2009056835 A JP2009056835 A JP 2009056835A JP 2010037651 A JP2010037651 A JP 2010037651A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium
- ingot
- arc
- titanium ingot
- vacuum arc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 127
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 127
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 125
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 55
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 34
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu] PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
本発明は、真空アーク溶解法を用いてスポンジチタン等のチタン材料からチタンインゴットを製造する真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法に係り、より詳しくは、真空アーク溶解法を用いてチタンインゴットを製造するにあたり、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生を抑制することができる真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a titanium ingot by a vacuum arc melting method in which a titanium ingot is produced from a titanium material such as sponge titanium using a vacuum arc melting method, and more specifically, a titanium ingot is produced using a vacuum arc melting method. In manufacturing, the present invention relates to a method for manufacturing a titanium ingot by a vacuum arc melting method capable of suppressing the occurrence of casting surface defects (surface defects) of the manufactured titanium ingot.
チタン(Ti)は、溶融温度では空気により激しく酸化される活性な金属であり鉄鋼材料のように耐火性るつぼで大気雰囲気溶解することは難しいため、様々な特殊溶解技術が開発されてきた。現在ではチタンインゴットは、真空アーク溶解法、プラズマアーク溶解法、電子ビーム溶解法、コールドクルーシブル誘導溶解法などにより製造されている。これらの製造方法のうち、チタンインゴットの製造に最も多く用いられているのが、真空アーク溶解法である。 Titanium (Ti) is an active metal that is violently oxidized by air at the melting temperature, and it is difficult to dissolve in an air atmosphere with a refractory crucible like a steel material. Therefore, various special melting techniques have been developed. At present, titanium ingots are manufactured by vacuum arc melting, plasma arc melting, electron beam melting, cold crucible induction melting, and the like. Among these manufacturing methods, the vacuum arc melting method is most frequently used for manufacturing titanium ingots.
従来から、この真空アーク溶解法を用いてスポンジチタン等のチタン材料からチタンインゴットが製造されてきたが、製造されたチタンインゴットの表面に凹凸、しわ、ひけ巣等の鋳肌不良(表面欠陥)が発生することが多く、これら鋳肌不良が発生したチタンインゴットを用いて、次工程で、鍛造、圧延のような機械加工を行うと、鍛造製品や圧延製品に、その鋳肌不良が表面欠陥としてそのまま引き継がれてしまうという問題があった。 Conventionally, titanium ingots have been manufactured from titanium materials such as sponge titanium using this vacuum arc melting method, but the surface of the manufactured titanium ingot has irregular castings such as irregularities, wrinkles and shrinkage nests (surface defects). If a titanium ingot with a defective casting surface is used and machine processing such as forging or rolling is performed in the next step, the defective casting surface may become a surface defect. There was a problem that it was taken over as it was.
そのため、チタンインゴットに一定深さ以上の鋳肌不良が発生した場合は、その表面をグラインダーや旋盤等で切削除去する作業を行うことが必要となり、余計な製造工程を必要とする問題、材料の無駄があるという問題等も兼ね備えていた。 Therefore, when a casting surface defect of a certain depth or more occurs in a titanium ingot, it is necessary to perform work to remove the surface with a grinder, a lathe, etc. It also had the problem of being wasted.
以上のような種々の問題が発生しないようにするには、真空アーク溶解法を用いてチタンインゴットを製造する際に、製造されるチタンインゴットに鋳肌不良が発生することがないようにしてチタンインゴットを製造することが必要である。そのため、従来から以下に示すような、様々な製造方法の改善が試されており、実際に鋳肌不良の発生が抑止されていた。それら従来の技術によれば、それなりの鋳肌不良発生抑止効果を得ることができてはいたものの、依然、鋳肌不良はある程度は発生しており、確実に鋳肌不良の発生を抑止することができる製造方法とは言い切れなかった。また、チタンインゴットの製造のために、様々な追加材料を必要とする製造方法等もあり、実用化が困難な製造方法でもあった。 In order to prevent the above various problems from occurring, when manufacturing a titanium ingot by using the vacuum arc melting method, the titanium ingot to be manufactured should not have a defective casting surface. It is necessary to produce an ingot. For this reason, various attempts have been made to improve various manufacturing methods as described below, and the occurrence of casting surface defects has been actually suppressed. According to those conventional techniques, although it was possible to obtain a certain casting surface defect occurrence suppression effect, the casting surface defect is still occurring to some extent, and it is possible to reliably suppress the occurrence of the casting surface defect. It could not be said that the production method can. In addition, there are manufacturing methods that require various additional materials for manufacturing titanium ingots, and it has been difficult to put into practical use.
特許文献1には、チタンインゴット等の製造に用いる水冷銅ルツボを四隅にRを設けた角柱状に形成するとともに該ルツボの内面をCaO系、ZrO2系、TiO2系、Al2O3系等の耐火物で内張りし、かつ電極溶解時に上記ルツボの内部上下方向に5〜75ガウスの磁場を付加してチタンインゴット等を製造する方法が開示されている。
特許文献2には、ステンレス鋼等の金属・合金の鋳塊の製造において、被溶解金属を消耗電極として使用し、これをそれぞれの熱源により水冷銅鋳型内に溶解滴下させて鋳塊製造する際に、鋳型内に溶解滴下した溶湯が凝固収縮することで形成する鋳型と鋳塊の間のギャップに溶解金属を充填して鋳塊を製造する方法が開示されている。
In
特許文献3には、スポンジチタンを主原料とする消耗電極を用いてインゴットに溶解する方法であって、溶製されたインゴットを炉内で冷却し、その表面温度が300〜700℃になった段階で炉外に放出して、前記インゴットの表面温度が100〜200℃になるまで水冷した後、その表面を乾燥させる方法が開示されている。
特許文献4には、消耗電極をアークにより溶解し、滴下するチタンまたはチタン合金を凝固させてチタンインゴットを製造する方法であって、溶解初期のスターリング電流およびその反転時間を、それぞれ溶解定常期におけるスターリング電流の15〜80%、反転時間の35〜100%、またはそれぞれ溶解定常期におけるスターリング電流の80超〜100%、反転時間の35〜95%としてチタンインゴットを製造する方法が開示されている。
特許文献5には、不活性雰囲気中の銅製水冷容器内で高融点金属を溶解してインゴットを製造する際に、高融点金属(Ti)の酸化物を30%以上含有するコーティング材が内面に被覆された銅製水冷容器を使用してインゴットを製造する方法が開示されている。
In
これら特許文献に記載された技術は、その何れもが、先に説明したように、鋳肌不良の発生をある程度は抑止することはできたものの、まだ改善の余地がある技術であったり、実用化が困難な技術であったりして、更に新規な技術の開発に着手しているのが現状であり、より確実に鋳肌不良の発生を抑止することができるチタンインゴットの製造方法に関する新規な技術が開発されることが待ち望まれていた。 As described above, all of the techniques described in these patent documents can suppress the occurrence of casting surface defects to some extent, but there is still room for improvement or practical use. It is a technology that is difficult to make, and the development of new technology is underway, and a new method for manufacturing a titanium ingot that can more reliably suppress the occurrence of defective casting surface It was a long-awaited development of technology.
本発明は、上記従来の問題を解消せんとしてなされたもので、真空アーク溶解法を用いてチタンインゴットを製造するにあたり、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生を抑制することが確実にできる真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and in producing a titanium ingot using the vacuum arc melting method, it suppresses the occurrence of defective casting surface (surface defects) of the produced titanium ingot. It is an object of the present invention to provide a method for producing a titanium ingot by a vacuum arc melting method capable of ensuring the above.
請求項1記載の発明は、真空アーク炉の中に吊下げたチタンでなる消耗電極と、前記真空アーク炉の水冷銅るつぼの底部に敷き詰めたチタンスタート材の間にアークを発生させ、前記消耗電極から順次チタン溶滴を滴下させ、そのチタン溶滴が集まって形成された溶融プールが冷却されて凝固することでチタンインゴットを製造する真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法において、前記アークを4.0〜20.0sec/回転の回転速度で回転することで、前記溶融プールを攪拌させて前記チタンインゴットを製造することを特徴とする真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法である。
The invention according to
請求項2記載の発明は、前記チタンインゴットは、JIS1種のKS40系チタンインゴットであり、前記アークは、6.7〜10.0sec/回転の回転速度で回転する請求項1記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記チタンインゴットは、JIS2種のKS50系チタンインゴットであり、前記アークは、4.0〜6.7sec/回転の回転速度で回転する請求項1記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法である。
The invention according to
本発明の請求項1記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法によると、真空アーク溶解法を用いてチタンインゴットを製造するにあたり、鋳肌不良発生の原因となる水冷銅るつぼの内壁に付着形成されたスプラッシュを再溶解することができ、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生を抑制することが確実にできる。
According to the method of manufacturing a titanium ingot by the vacuum arc melting method according to
本発明の請求項2記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法によると、真空アーク溶解法を用いてJIS1種のKS40系チタンインゴットを製造するにあたり、鋳肌不良発生の原因となる水冷銅るつぼの内壁に付着形成されたスプラッシュを再溶解することがより確実にでき、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生を更に確実に抑制することができる。
According to the method of manufacturing a titanium ingot by the vacuum arc melting method according to
本発明の請求項3記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法によると、真空アーク溶解法を用いてJIS2種のKS50系チタンインゴットを製造するにあたり、鋳肌不良発生の原因となる水冷銅るつぼの内壁に付着形成されたスプラッシュを再溶解することがより確実にでき、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生を更に確実に抑制することができる。
According to the method for producing a titanium ingot by the vacuum arc melting method according to
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
まず、図1に基づいて、一般的な真空アーク溶解法を用いてチタンインゴットを製造する方法について説明する。はじめに、購入した粒状のスポンジチタン等のチタン材料をコンパクトプレスによりブリケット状にする。そのブリケット状チタンのいくつかをプラズマ溶接により接合して図1に示すような棒状の消耗電極1とする。この消耗電極1を1次電極として真空アーク炉2の中に吊下げ、その消耗電極1の下端と水冷銅るつぼ3の底部に敷き詰めたチタンスタート材(図示しない)の間に大電流アーク4を発生させると、そのアーク4によって消耗電極1の下端からチタンが溶解して溶滴となり順次溶け落ちる。その溶け落ちた溶滴が集まって水冷銅るつぼ3内に形成された溶融プール5が下部から冷却されて凝固し、チタンインゴット6が得られる。
First, a method for producing a titanium ingot using a general vacuum arc melting method will be described with reference to FIG. First, the purchased granular titanium material such as titanium sponge is made into a briquette by a compact press. Some of the briquette titanium is joined by plasma welding to form a rod-shaped
品質の良いチタンインゴット6を得るためには、この1次溶解だけでは成分の均質化が十分ではないため、1次溶解で得られたチタンインゴット6を再度消耗電極1とし、2次溶解、更に必要な場合は2次溶解後に3次溶解、或いはそれ以上の回数の溶解を行って最終的なチタンインゴット6を得る方法が、真空アーク溶解法では一般的である。
In order to obtain a
一般的な真空アーク溶解法は、以上に説明した手順で行われているが、更に効率良く真空アーク溶解を行うため、1次溶解時に、消耗電極1の水冷銅るつぼ3の間からチタンスクラップとスポンジチタンを混合したチャージ材(図示せず)を連続的に装入することにより、溶解所要時間と電力消費量を低減させる方法も実施されている。
The general vacuum arc melting method is performed according to the procedure described above. However, in order to perform the vacuum arc melting more efficiently, the titanium scrap and the steel scrap are formed between the water-cooled
また、本発明では少なくとも最終的なチタンインゴット6を得る際の溶解時(例えば、2度の溶解を行う場合は2次溶解時)には、電磁攪拌によりアーク4を回転させて溶融プール5を攪拌させることで、チタンインゴット6の製造を行っている。アーク4が一箇所に集中してしまうと、そのアーク4が集中した部分の温度だけが高くなってしまい鋳造欠陥があるチタンインゴット6が製造される可能性が高くなるのでアーク4を回転させる。また、溶融プール5を攪拌させることにより、溶湯を水冷銅るつぼ3の内壁に激しく接触させ、水冷銅るつぼ3に付着して鋳肌不良発生の原因となっているスプラッシュを溶かすという効果もある。
In the present invention, at least when melting to obtain the final titanium ingot 6 (for example, when melting twice, in the secondary melting), the
尚、アーク4の回転や溶融プール5の攪拌は、水冷銅るつぼ3の外周を囲むように螺旋状に配置されたソレノイドコイル7に電流を流すことにより行う。真空アーク溶解法では、消耗電極1と水冷銅るつぼ3の間に電流を通電することでアーク4を発生させる。その際、電流は溶融プール5の表面を水平方向に放射状に流れる。一方、ソレノイドコイル7に電流を通電すると、溶融プール5の垂直方向に磁場が発生する。ソレノイドコイル7により発生する磁場の影響で円周方向に力が働き、アーク4は回転し、溶融プール5は攪拌される。
The rotation of the
本発明者らは、鋭意研究の結果、操業に係るパラメータの中でも、アーク4の回転を特定の範囲に制御することで、水冷銅るつぼ3の内壁に付着形成されたスプラッシュが再溶解され、鋳肌不良の発生が抑制されることを見出した。
As a result of earnest research, the inventors have re-melted the splash formed on the inner wall of the water-cooled
本発明のチタンインゴットの製造方法では、少なくとも最終的なチタンインゴット6を得る際の溶解時に、アーク4を4.0〜20.0sec/回転の回転速度で回転することで、溶融プール5を攪拌させてチタンインゴット6を製造し、チタンインゴット6の表面に発生する鋳肌不良の面積率を、以後の鍛造工程や圧延工程で問題が発生しない範囲に抑制することができる。
In the method for producing a titanium ingot of the present invention, the
真空アーク溶解法で、最終的なチタンインゴット6を得る際の溶解時でのアーク4の回転速度を20.0sec/回転超とすれば、製造されるチタンインゴット6の表面に発生する鋳肌不良の面積率が、以後の鍛造工程や圧延工程で問題が発生する程度に高くなる可能性がある。また、アーク4の回転速度を4.0sec/回転未満としても、製造されるチタンインゴット6の表面に発生する鋳肌不良の面積率が、以後の鍛造工程や圧延工程で問題が発生する程度に高くなる可能性がある。従って、少なくとも最終的なチタンインゴット6を得る際の溶解時に、アーク4を4.0〜20.0sec/回転の回転速度で回転させてチタンインゴット6を製造すれば、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生を抑制することができる。
If the rotational speed of the
尚、一般的に用いられている代表的な純チタンには、JIS1種のKS40系と、JIS2種のKS50系がある。KS40系とKS50系の違いは、例えば、図2および図3に示すように、原料の配合量の違いであって、KS40系の方がKS50系よりスポンジチタンの配合量が多い。鋳肌不良発生の原因の一つは水冷銅るつぼの内壁に付着形成されたスプラッシュであるが、このスプラッシュはスポンジチタンがアーク溶解される時に発生しており、水冷銅るつぼの内壁に付着形成されるスプラッシュの厚さは、KS40系で約8mm、KS50系で約6mmである。従って、KS40系とKS50系では、そのスプラッシュを溶かすためのより好ましいアークの回転速度は異なることとなる。
Note that typical pure titanium used in general includes a
KS40系の場合、アーク5の回転速度を6.7〜10.0sec/回転とすれば、製造されるチタンインゴット6の表面に発生する鋳肌不良の面積率がより低くなり、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生をより確実に抑制することができる。一方、KS50系では、アーク5の回転速度を4〜6.7sec/回転とすることで、製造されるチタンインゴット6の表面に発生する鋳肌不良の面積率がより低くなり、製造されるチタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生をより確実に抑制することができる。
In the case of the KS40 system, if the rotation speed of the
本実施例では、1次溶解と2次溶解の2度の溶解で得られるチタンインゴットの鋳肌不良の発生について検討を行った。尚、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、3度以上の溶解を行う等、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術範囲に含まれる。 In the present example, the occurrence of a casting surface defect of a titanium ingot obtained by two melting steps of primary melting and secondary melting was examined. The present invention is not limited to this example, and can be carried out with appropriate modifications within a range that can be adapted to the gist of the present invention, such as dissolving three times or more. Are included in the technical scope of the present invention.
本実施例では、純チタンに含まれる不可避的不純物の含有量の差により試験結果に影響がでないように、代表的な純チタンであるJIS1種のKS40系とJIS2種のKS50系のチタンインゴットを9本ずつ合計18本製造した。KS40系としてはKS40M、KS50系としてはKS50のチタンインゴットを夫々製造した。表1に純チタンの成分規格を示す。本実施例でチタンインゴットの製造に用いた消耗電極とチャージ材の合計質量は、8400kgであり、その内訳の詳細は、図2並びに図3に示す通りである。 In this example, JIS1 type KS40 type KS40 type titanium ingots and JIS2 type KS50 type titanium ingots, which are representative pure titanium, are not affected by the difference in content of inevitable impurities contained in pure titanium. A total of 18 pieces of 9 pieces were produced. Titanium ingots of KS40M for KS40 and KS50 for KS50 were produced. Table 1 shows the component specifications of pure titanium. The total mass of the consumable electrode and the charge material used for manufacturing the titanium ingot in this example is 8400 kg, and details of the breakdown are as shown in FIG. 2 and FIG.
はじめに、1次溶解と2次溶解から得られる操業データー(アーク電圧、アーク電流、真空度、ソレノイドコイルに流す電流等)を定常状態と非定常状態に分けて事前確認を行った。 First, the operation data (arc voltage, arc current, degree of vacuum, current flowing through the solenoid coil, etc.) obtained from the primary melting and the secondary melting were divided into a steady state and an unsteady state, and prior confirmation was performed.
真空アーク炉内での消耗電極の溶解が始まると徐々に電流を上げていき、その電流が38.5kA前後に到達した時点で安定すると、その状態を保つようにして消耗電極の溶解を続ける。これが定常状態である。その後、消耗電極の溶解が進み、消耗電極の長さが1/10より短くなると電流を下げる。これが非定常状態である。非定常状態での溶解時間は1.5時間程度で全操業時間に占める割合は多いが、非定常状態での溶解で得られるチタンインゴットの全体積に占める割合は1/10にも満たず、チタンインゴットの鋳肌不良の発生への影響は大きくないと考えられる。 When melting of the consumable electrode in the vacuum arc furnace starts, the current is gradually increased, and when the current reaches around 38.5 kA, when the current stabilizes, melting of the consumable electrode is continued while maintaining that state. This is a steady state. Thereafter, the melting of the consumable electrode proceeds, and the current is lowered when the length of the consumable electrode becomes shorter than 1/10. This is an unsteady state. The dissolution time in the unsteady state is about 1.5 hours, and the proportion of the total operation time is large. However, the proportion of the total volume of the titanium ingot obtained by the dissolution in the unsteady state is less than 1/10, It is thought that the influence on the occurrence of defective casting surface of the titanium ingot is not great.
従って、本実施例では、電流値が安定している定常状態で得られるチタンインゴットの範囲について検討を行うこととした。定常状態で得られるチタンインゴットの範囲を上下45〜50に分割し、夫々を1つのセルとした。その1つのセル分の製造に要する時間は4〜5分であり、チタンインゴットの高さの50mm程度に相当する。 Therefore, in this example, the range of titanium ingots obtained in a steady state where the current value is stable was examined. The range of the titanium ingot obtained in a steady state was divided into upper and lower 45 to 50, and each was made into one cell. The time required for manufacturing one cell is 4 to 5 minutes, which corresponds to about 50 mm of the height of the titanium ingot.
次に、夫々のセルにおける鋳肌不良面積率を算出し(算出の仕方は以下に説明する)、縦軸に鋳肌不良面積率、横軸にアーク電圧の周波数(Hz)をとり、グラフを作成した。そのグラフを図4に示す。 Next, the casting surface defect area ratio in each cell is calculated (how to calculate will be described below), the vertical axis is the defective casting surface area ratio, the horizontal axis is the arc voltage frequency (Hz), and the graph Created. The graph is shown in FIG.
参考のため、アーク回転速度(sec/回転)をモニターで確認して実測したところ、アーク電圧の周波数(Hz)とアーク回転速度(sec/回転)には、アーク電圧の周波数(Hz)×アーク回転速度(sec/回転)=100という関係があることが確認できた。この関係を示すのが図5である For reference, when the arc rotation speed (sec / rotation) was confirmed with a monitor and measured, the arc voltage frequency (Hz) and the arc rotation speed (sec / rotation) were calculated as follows: arc voltage frequency (Hz) x arc It was confirmed that there was a relationship of rotational speed (sec / rotation) = 100. FIG. 5 shows this relationship.
図4と、このアーク電圧の周波数(Hz)×アーク回転速度(sec/回転)=100という関係をもとに作成したのが表2である。鋳肌不良面積率は、チタンインゴットを、鍛造・圧延した後のスラブ状態の表面の鋳肌不良部をマーキングした表面スケッチから求めた。その表面スケッチをトップ部からボトム部まで45〜50個のセルに等分し、夫々のセル毎に鋳肌不良面積を求めた。1つのセルにおいて、鋳肌不良面積/全面積=鋳肌不良面積率であり、得られたデーターの平均値を表2に鋳肌不良面積率として示した。 Table 2 is created based on the relationship of FIG. 4 and the arc voltage frequency (Hz) × arc rotation speed (sec / rotation) = 100. The defective casting surface area ratio was obtained from a surface sketch that marked a defective casting surface portion of the surface of a slab after forging and rolling a titanium ingot. The surface sketch was equally divided into 45 to 50 cells from the top part to the bottom part, and the defective casting surface area was determined for each cell. In one cell, the defective casting surface area / total area = the defective casting surface area ratio, and the average value of the obtained data is shown in Table 2 as the defective casting surface area ratio.
鋳肌不良面積率が0.1未満のものを◎で合格、鋳肌不良面積率が0.2未満0.1以上のものを○で合格、鋳肌不良面積率が0.2以上のものを×で不合格として表2の判定欄に示す。 If the defective surface area of the casting surface is less than 0.1, pass with ◎, if the defective surface area of the casting surface is less than 0.2, 0.1 or more, pass with ○, and the defective surface area of the casting surface is 0.2 or more. Is shown in the judgment column of Table 2 as x.
表2および図4によると、アーク回転速度が4.0〜20.0sec/回転で、鋳肌不良面積率が0.2未満で合格となっており、特に、アーク回転速度が6.7〜10.0sec/回転では、鋳肌不良面積率が0.1未満となることが確認できた。 According to Table 2 and FIG. 4, the arc rotation speed is 4.0 to 20.0 sec / rotation, and the defective surface area ratio of the casting surface is less than 0.2, and in particular, the arc rotation speed is 6.7 to At 10.0 sec / rotation, it was confirmed that the defective casting surface area ratio was less than 0.1.
尚、KS40系とKS50系では、前記したように、より好ましいアークの回転速度は異なることとなるので、ここでは、KS40系とKS50系に分けて、アークの回転速度のより好ましい範囲を特定した。 As described above, since the more preferable arc rotation speed is different between the KS40 system and the KS50 system, a more preferable range of the arc rotation speed is specified separately for the KS40 system and the KS50 system. .
図4のグラフをKS40系とKS50系に分けて作成したグラフが図6と図7であり、図6はKS40系のアーク電圧の周波数(Hz)と鋳肌不良面積率の関係を、図7はKS50系のアーク電圧の周波数(Hz)と鋳肌不良面積率の関係を、夫々示す。 FIG. 6 and FIG. 7 are graphs created by dividing the graph of FIG. 4 into the KS40 system and the KS50 system. FIG. 6 shows the relationship between the arc voltage frequency (Hz) of the KS40 system and the defective casting surface area ratio. Indicates the relationship between the frequency (Hz) of arc voltage of the KS50 system and the defective surface area ratio of the casting surface.
図6によると、鋳肌不良面積率が0.1未満であるのは、アーク回転速度が6.7〜10.0sec/回転のときである。すなわち、KS40系の場合、アークを6.7〜10.0sec/回転の回転速度で回転することで、チタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生をより確実に抑制することができる。 According to FIG. 6, the casting surface defect area ratio is less than 0.1 when the arc rotation speed is 6.7 to 10.0 sec / rotation. That is, in the case of the KS40 system, the occurrence of a casting surface defect (surface defect) of the titanium ingot can be more reliably suppressed by rotating the arc at a rotation speed of 6.7 to 10.0 sec / rotation.
図7によると、鋳肌不良面積率が0.1未満であるのは、アーク回転速度が4.0〜6.7sec/回転のときである。すなわち、KS50系の場合、アークを4.0〜6.7sec/回転の回転速度で回転することで、チタンインゴットの鋳肌不良(表面欠陥)の発生をより確実に抑制することができる。 According to FIG. 7, the defective casting surface area ratio is less than 0.1 when the arc rotation speed is 4.0 to 6.7 sec / rotation. That is, in the case of the KS50 system, the occurrence of a casting surface defect (surface defect) of the titanium ingot can be more reliably suppressed by rotating the arc at a rotation speed of 4.0 to 6.7 sec / rotation.
1…消耗電極
2…真空アーク炉
3…水冷銅るつぼ
4…アーク
5…溶融プール
6…チタンインゴット
7…ソレノイドコイル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記アークを4.0〜20.0sec/回転の回転速度で回転することで、前記溶融プールを攪拌させて前記チタンインゴットを製造することを特徴とする真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法。 An arc is generated between a consumable electrode made of titanium suspended in a vacuum arc furnace and a titanium start material laid on the bottom of the water-cooled copper crucible of the vacuum arc furnace, and titanium droplets are dropped sequentially from the consumable electrode. In the method for producing a titanium ingot by the vacuum arc melting method in which the molten pool formed by collecting the titanium droplets is cooled and solidified to produce a titanium ingot.
A method for producing a titanium ingot by a vacuum arc melting method, wherein the titanium ingot is produced by stirring the molten pool by rotating the arc at a rotation speed of 4.0 to 20.0 sec / rotation.
前記アークは、6.7〜10.0sec/回転の回転速度で回転する請求項1記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法。 The titanium ingot is a JIS1 type KS40 titanium ingot,
The method for producing a titanium ingot according to claim 1, wherein the arc rotates at a rotation speed of 6.7 to 10.0 sec / rotation.
前記アークは、4.0〜6.7sec/回転の回転速度で回転する請求項1記載の真空アーク溶解法によるチタンインゴットの製造方法。 The titanium ingot is a JIS type 2 KS50 titanium ingot,
The method for producing a titanium ingot by the vacuum arc melting method according to claim 1, wherein the arc rotates at a rotation speed of 4.0 to 6.7 sec / rotation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009056835A JP2010037651A (en) | 2008-07-10 | 2009-03-10 | Method for producing titanium-ingot by vacuum arc melting method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008180496 | 2008-07-10 | ||
| JP2009056835A JP2010037651A (en) | 2008-07-10 | 2009-03-10 | Method for producing titanium-ingot by vacuum arc melting method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010037651A true JP2010037651A (en) | 2010-02-18 |
Family
ID=42010491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009056835A Pending JP2010037651A (en) | 2008-07-10 | 2009-03-10 | Method for producing titanium-ingot by vacuum arc melting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010037651A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010095767A (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Toho Titanium Co Ltd | Method for producing alloy ingot |
| JP2013252550A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Kobe Steel Ltd | Method of manufacturing titanium ingot |
| JP2016047535A (en) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 株式会社神戸製鋼所 | Method for manufacturing ingot made of titanium or titanium alloy |
| CN112853103A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | Titanium alloy recovery method |
| CN113564393A (en) * | 2021-07-26 | 2021-10-29 | 攀钢集团攀枝花钛材有限公司江油分公司 | A kind of method for preparing titanium ingot from residual titanium |
| CN115466866A (en) * | 2022-09-06 | 2022-12-13 | 西部钛业有限责任公司 | Method for preparing TA2 slab ingot by EB (electron beam) smelting and recycling TA1 massive waste |
| CN115612873A (en) * | 2022-09-27 | 2023-01-17 | 哈尔滨工业大学 | Equipment and method for preparing high-temperature alloys by combining high-temperature heat treatment and arc melting |
| CN119259959A (en) * | 2024-09-30 | 2025-01-07 | 湖南湘投金天钛业科技股份有限公司 | Preparation method and product of titanium alloy ingot |
| CN119456964A (en) * | 2024-11-21 | 2025-02-18 | 西部超导材料科技股份有限公司 | A method for eliminating short circuits during the melting and feeding stage of titanium alloy ingots |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611990A (en) * | 1975-11-06 | 1986-01-07 | アセア、アクチ−ボラグ | Direct current arc furnace device |
| JPS61165584A (en) * | 1985-01-16 | 1986-07-26 | チタニウム メタルズ コ−ポレ−シヨン オブ アメリカ | Electric arc device and method of operating electric arc furnace |
| JPH0867921A (en) * | 1994-08-25 | 1996-03-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Consumable electrode vacuum arc melting method for high melting point active metals |
| JP2003221630A (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Sumitomo Titanium Corp | Method for manufacturing titanium ingot |
| US20060123946A1 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Forbes Jones Robin M | Method and apparatus for treating articles during formation |
-
2009
- 2009-03-10 JP JP2009056835A patent/JP2010037651A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS611990A (en) * | 1975-11-06 | 1986-01-07 | アセア、アクチ−ボラグ | Direct current arc furnace device |
| JPS61165584A (en) * | 1985-01-16 | 1986-07-26 | チタニウム メタルズ コ−ポレ−シヨン オブ アメリカ | Electric arc device and method of operating electric arc furnace |
| JPH0867921A (en) * | 1994-08-25 | 1996-03-12 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Consumable electrode vacuum arc melting method for high melting point active metals |
| JP2003221630A (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Sumitomo Titanium Corp | Method for manufacturing titanium ingot |
| US20060123946A1 (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Forbes Jones Robin M | Method and apparatus for treating articles during formation |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010095767A (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Toho Titanium Co Ltd | Method for producing alloy ingot |
| JP2013252550A (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Kobe Steel Ltd | Method of manufacturing titanium ingot |
| JP2016047535A (en) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 株式会社神戸製鋼所 | Method for manufacturing ingot made of titanium or titanium alloy |
| CN112853103A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 西安西工大超晶科技发展有限责任公司 | Titanium alloy recovery method |
| CN113564393A (en) * | 2021-07-26 | 2021-10-29 | 攀钢集团攀枝花钛材有限公司江油分公司 | A kind of method for preparing titanium ingot from residual titanium |
| CN115466866A (en) * | 2022-09-06 | 2022-12-13 | 西部钛业有限责任公司 | Method for preparing TA2 slab ingot by EB (electron beam) smelting and recycling TA1 massive waste |
| CN115466866B (en) * | 2022-09-06 | 2024-01-16 | 西部钛业有限责任公司 | Method for preparing TA2 slab ingot by smelting and recycling TA1 massive waste through EB |
| CN115612873A (en) * | 2022-09-27 | 2023-01-17 | 哈尔滨工业大学 | Equipment and method for preparing high-temperature alloys by combining high-temperature heat treatment and arc melting |
| CN115612873B (en) * | 2022-09-27 | 2023-10-20 | 哈尔滨工业大学 | Equipment and method for preparing high-temperature alloy by combining high-temperature heat treatment and arc melting |
| CN119259959A (en) * | 2024-09-30 | 2025-01-07 | 湖南湘投金天钛业科技股份有限公司 | Preparation method and product of titanium alloy ingot |
| CN119456964A (en) * | 2024-11-21 | 2025-02-18 | 西部超导材料科技股份有限公司 | A method for eliminating short circuits during the melting and feeding stage of titanium alloy ingots |
| CN119456964B (en) * | 2024-11-21 | 2025-10-28 | 西部超导材料科技股份有限公司 | A method for eliminating short circuits during the feeding stage of titanium alloy ingot melting |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2010037651A (en) | Method for producing titanium-ingot by vacuum arc melting method | |
| US8668760B2 (en) | Method for the production of a β-γ-TiAl base alloy | |
| JP5064974B2 (en) | Ingot manufacturing method for TiAl-based alloy | |
| JP5027682B2 (en) | Method for producing refractory metal ingot | |
| JP6161533B2 (en) | Titanium continuous casting machine | |
| CN107385244B (en) | A method for preparing nickel-based superalloy with high purification by electron beam cladding induced solidification technology | |
| JP5048222B2 (en) | Method for producing long ingots of active refractory metal alloys | |
| JP2011173172A (en) | Method for producing long cast block of active high melting point metal alloy | |
| JP4414861B2 (en) | Long ingot manufacturing method for active refractory metal-containing alloys | |
| JP5792124B2 (en) | Titanium ingot manufacturing method | |
| JP7471946B2 (en) | Manufacturing method of titanium ingot | |
| JP5261216B2 (en) | Method for melting long ingots | |
| JP5006161B2 (en) | Ingot manufacturing method for TiAl-based alloy | |
| JP5444109B2 (en) | Method for melting long ingots | |
| JP7412197B2 (en) | Method for manufacturing Ti-Al alloy | |
| CN110484742B (en) | A method for preparing Fe-W master alloy with high purification by electron beam melting | |
| JP2003221630A (en) | Method for manufacturing titanium ingot | |
| CN106350682A (en) | Electroslag remelting and continuous unidirectional solidification method for tool and die steel production | |
| JP4652537B2 (en) | Method for melting titanium or titanium alloy scrap | |
| JP2009167511A (en) | Ingot manufacturing method by electroslag remelting method | |
| JP7406073B2 (en) | Manufacturing method for titanium ingots | |
| JPH07136740A (en) | Casting method for titanium alloy | |
| JP6208095B2 (en) | Method for producing ingot made of titanium or titanium alloy | |
| RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
| JP5701720B2 (en) | Mold for continuous casting of ingot made of titanium or titanium alloy and continuous casting apparatus provided with the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20110414 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20110414 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110901 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130903 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131022 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140204 |