JPH0159340B2 - - Google Patents
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- JPH0159340B2 JPH0159340B2 JP60185404A JP18540485A JPH0159340B2 JP H0159340 B2 JPH0159340 B2 JP H0159340B2 JP 60185404 A JP60185404 A JP 60185404A JP 18540485 A JP18540485 A JP 18540485A JP H0159340 B2 JPH0159340 B2 JP H0159340B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、真空溶解炉において金属スクラツ
プ、特にチタン、ジルコニウムまたはこれらの合
金のような難融性金属のスクラツプを電子ビーム
またはプラズマ電子ビームで溶解するか、あるい
は消耗電極式アーク溶解炉において前記金属スク
ラツプからつくつた電極を消耗電極として溶解し
て、インゴツトを製造する方法に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 従来、金属スクラツプ、特にチタン、ジルコニ
ウムまたはこれらの合金のような難融性金属のス
クラツプを溶解してインゴツトを製造するのに、
真空溶解炉中のハース内に供給された切粉ないし
小さな塊状のスクラツプを電子ビームまたはプラ
ズマ電子ビームによつて溶解し、その結果ハース
内に溜つた溶湯を水冷モールド内に移して、凝固
した鋳塊をモールドの下方から引き抜くか、ある
いは消耗電極式アーク溶解法により、前記金属ス
クラツプからつくつた消耗電極を水冷銅るつぼ内
に吊り下げて、その先端と銅るつぼ中の溶湯との
間に直流アークを発生させ、それによつて電極自
体をその先端から徐々に溶かして銅るつぼ中に落
下させて溶湯プールを形成させ、その溶湯プール
を下方から凝固させて、インゴツトを製造してい
た。 しかしながら、前者の真空溶解炉において電子
ビームまたはプラズマ電子ビームを使用するイン
ゴツトの製造法では、予めスクラツプをその大き
さによつて仕分けしなければならない上に、切粉
ないし小さな塊状までの寸法の小さいスクラツプ
しか処理できないので作業に手間がかかり、処理
できるスクラツプの範囲が限られるという問題が
あつたので、本発明者等は、先に、金属スクラツ
プ中に重質の不純物、例えば炭化タングステン基
超硬工具のチツピング破片が混在している場合有
利に適用できるインゴツトの製造方法として、前
記金属スクラツプと同じ材質からなる有底の管材
に詰め込まれた前記金属スクラツプを、真空溶解
炉中でその管材をハース上に水平に保持した状態
で、前記管材の有底端から順次他端へ向つて電子
ビームまたはプラズマ電子ビームで加熱すること
によつて溶解し、それによつて生成した溶湯をハ
ース内に落下させてこの溶湯を前記ハース内に集
めた後、前記溶湯の上澄みを水冷モールドにオー
バフローにより注入して凝固させる方法（特願昭
60−120158号）、および金属スクラツプ中に重質
の不純物が混在していない場合、消費電力の節減
も達成できるインゴツトの製造方法として、前記
電子ビームまたはプラズマ電子ビームの加熱によ
つて生成した金属スクラツプの溶湯を直接水冷モ
ールド内に落下させてこの溶湯を前記水冷モール
ド内で凝固させる方法（特願昭60−120157号）を
提案し、また後者の消耗電極式アーク溶解法にお
いて例えばチタンスクラツプを消耗電極として溶
解するインゴツトの製造方法では、まずスクラツ
プをその大きさから分類した後、寸法の大きいも
のはアルゴンシールを用い、大気中で互に溶接し
て電極を作製し、切粉および粒状ないし小さな塊
状のものは随意にスポンジチタンとともにプレス
してブリケツトをつくり、これを互に溶接して電
極を作製し、上記二者の中間にあたる中位の大き
さの塊状のものは細かい粒度のものに粉砕してか
ら随意にスポンジチタンとともにプレスしてブリ
ケツトをつくり、ついでこれを互に溶接して電極
を作製しているので、消耗電極をつくるのに多く
の手数と手間がかかるという問題があり、そこで
本発明者等は、先に、前記金属スクラツプが詰め
込まれたその金属スクラツプと同じ材質からなる
有底の管材を、消耗電極式アーク溶解炉中で互に
その底部を向かい合わせて水冷モールド上で水平
に保持した状態で、前記金属スクラツプの詰め込
まれたこれら管材相互間にアークを発生させて前
記金属スクラツプを溶解し、それによつて生成し
た溶湯を水冷モールド内に落下させて凝固させる
方法（特願昭60−120159号）を提案した。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のインゴツトの製造方法ではいずれも金属
スクラツプを詰め込むために有底の管材を使用し
ており、このような管材にスクラツプを詰め込む
場合は、スクラツプを一方の狭い開口からしか供
給できないために、その詰め込み作業が面倒であ
る上に、この管材では一方の端部しか口があいて
いないので、管材の中に詰め込まれた金属スクラ
ツプの充填状態を目視によつて判別できず、しか
もスクラツプの寸法や形状によつては管材内部に
大きな空〓が生じやすいために、全体の充填率は
50〜60％程度と低くなるばかりでなく、スクラツ
プを均一に詰め込むことができないので、真空溶
解炉において電子ビームまたはプラズマ電子ビー
ムで溶解する場合、溶解時に管材の各部位に対し
て供給すべき熱量が変化して、溶解速度を一定に
調整するのが難しく、また消耗電極式アーク溶解
の場合は、均一なアークを安定して得ることが困
難であつた。 〔研究に基づく知見事項〕 そこで、本発明者等は、このような問題を解決
するために種々研究を重ねた結果、 (1) 金属スクラツプを詰め込む部材を、前記有底
の管状の代りに、断面が多角形の管材を軸方向
に切断することによつて形成される形状を有す
る上開きの箱材とすると、この箱材ではスクラ
ツプを上方から詰め込むことができて、その詰
め込み作業が容易となり、さらに箱材内部全体
の充填状態を目視によつて判別できる上に、箱
材全体にわたつて上方から随所にスクラツプを
供給できるので、箱材の中にスクラツプを極く
簡単に均一に、しかも高い充填率で詰め込むこ
とができ、またこのように上開きの箱材を使用
するので、管材よりも材料が節減され、その製
作の手数と手間が省けること、 (2) 前記箱材の材質が金属スクラツプの材質と同
じでない場合は、そのスクラツプとともに溶解
してインゴツト中に混入した箱材がその組成を
変動させるが、その変動が許容される範囲内に
あれば、箱材の材質を金属スクラツプと同一材
質としなくても、その箱材の材質を、金属スク
ラツプの構成成分と同じ成分を１種以上含むよ
うにすれば十分であること、 を見出した。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、上記知見に基づいて発明されたも
ので、真空溶解炉または消耗電極式アーク溶解炉
において金属スクラツプを溶解してインゴツトを
製造する場合に、その溶解作業を簡単に、かつ安
定して、効率よく遂行することを目的とし、 真空溶解炉または消耗電極式アーク溶解炉にお
いて金属スクラツプを溶解し、それによつて生成
した溶湯を水冷モールド内で凝固させてインゴツ
トとすることによつて、前記金属スクラツプから
インゴツトを製造する方法において、前記金属ス
クラツプの構成成分と同じ成分を１種以上含み、
かつ断面が多角形の管材を軸方向に切断すること
によつて形成される形状を有するとともに、両端
または一端に仕切部材を有するか、あるいは両端
に全く仕切部材を備えていない上開きの箱材に前
記金属スクラツプを詰め込んだものを、前記真空
溶解炉中で水平に保持した状態でその一端から他
端へ向つて電子ビームまたはプラズマ電子ビーム
で加熱するか、あるいは前記消耗電極式アーク溶
解炉中で偶数本組み合わせ、それらの端部を互に
向かい合わせて水平に保持し、これらの端部間に
アークを発生させて、前記金属スクラツプを前記
箱材とともに溶解し、それによつて生成した溶湯
を直接水冷モールド内に落下させるか、あるいは
この溶湯を一旦ハース内に溜めた後、その上澄み
をオーバーフローにより水冷モールド内に落下さ
せて、前記溶湯を凝固させることを特徴とする、
前記インゴツトの製造方法、 を提供するものである。 〔発明の具体的な構成および作用〕 以下、この発明の具体的な構成および作用につ
いて説明する。 １ 箱材 スクラツプが充填された箱材は、スクラツプ
とともに溶解してインゴツト中に混入する結
果、そのインゴツトの材質に影響を及ぼすの
で、箱材の材質はスクラツプと同一材質である
のが最も好ましいけれども、通常、材質が若干
相違するスクラツプを混合して処理する場合も
ある上に、製品となるインゴツトの成分組成に
も或程度の許容範囲が存在するので、この箱材
の混入によるインゴツトの成分組成の変動が、
インゴツトに対して要求される成分組成範囲を
外れないかぎり、必ずしも箱材の材質をスクラ
ツプの材質と同一にする必要はなく、その混入
によるインゴツトの成分組成の変動が、インゴ
ツトに許容される成分組成範囲内に入れば、そ
の箱材の材質を、金属スクラツプの構成成分と
同じ成分を１種以上含むようにすれば十分であ
る。 この発明において使用される箱材は断面がど
のような形状のものでもよく、すなわち断面
が、多角形の一部の辺を欠いた形状となるもの
ならばどのような形状のものでもよいが、通
常、製作や取扱いが容易なところから、第４図
に示されるような断面がコ字状を呈した箱材１
が好都合に使用される。 前記箱材の一端または両端に設けられる、例
えば第４図の板状の仕切部材１ａ，１ａは、そ
の箱材の中にスクラツプを充填する際、および
このスクラツプを詰め込んだ箱材を溶解炉内に
供給して溶解する迄に、スクラツプが箱材の中
からこぼれ落ちるのを防止するためのもので、
このようなこぼれ落ちを防ぐものであれば、こ
の仕切部材は板状とはかぎらずどのようなもの
でもよく、例えばスクラツプの寸法が或程度大
きければ、これを例えばネツト状、格子状また
はスリツト状のものなど、貫通孔が形成されて
いるものでもよく、この仕切部材はスクラツプ
のこぼれ落ちの虞れがない場合は箱材の一端だ
けに設けるか、あるいはその取付を全く省くこ
とができる。 なお、この箱材は、任意の方法によつて製造
できるが、一般に熱間圧延後脱スケールして得
た板を溶接組立によつて製造するのが有利であ
り、したがつてこの箱材の製造では、円形パイ
プと比べて巾の狭い板でも利用することができ
るだけでなく、厳しい温度管理の下に遂行しな
ければならない熱間圧延や熱処理を必要としな
いという利点も有する。 (2) 鋳造方法 金属スクラツプからインゴツトを製造するこ
の発明においては、第１図〜第３図にその製造
状態の要点を側面図で示したように、仕切部材
１ａを有する箱材１に種々の大きさのスクラツ
プＳを仕分けしないでそのまま詰め込み、 (i) これを、真空溶解炉中、水冷モールド３上
（第１図）またはハース４上（第２図）で水
平に保持しながら、加熱源である電子ビーム
またはプラズマ電子ビーム２によつて高温に
加熱されている帯域５内に、その一端から少
しずつ進入させると、前記金属スクラツプＳ
は箱材１とともに、第１図に示されるよう
に、水冷モールド３内に溶け落ちるか、ある
いは第２図に示されるように、ハース４内に
溶け落ちて溶湯６のプールを形成した後、こ
の溶湯６の上澄みがハース４から水冷モール
ド３内にオーバーフローして、その水冷モー
ルド３内の上方で溶湯６のプールを形成する
一方、その下方では水冷モールド３により前
記溶湯６が冷却されて固化し、インゴツト７
を形成し、 (ii) 前記スクラツプＳが詰め込まれた箱材１
を、第３図に示されるように、それらの端部
を互に向かい合わせて水冷モールド３上で水
平に配置し、これらを消耗電極としてその間
にアーク８を発生させると、両電極を構成し
ている金属スクラツプＳは箱材１とともに水
冷モールド３内に溶け落ちて、その水冷モー
ルド３の上方で溶湯６のプールを形成する一
方、その下方では水冷モールド３により溶湯
６が冷却され固化し、インゴツト７を形成す
る。なお、この方法においても前記(i)項で述
べたように、溶湯６を一旦ハース４内に集め
た後、その上澄みをオーバーフローにより水
冷モールド３内に落下させてもよく、このよ
うなハースを使用する方法は、スクラツプ中
に含まれている炭化タングステンのような重
質の不純物を取り除く場合好都合に使用さ
れ、一方ハースを使用しない前述の方法は、
このような不純物がスクラツプ中に混入して
いる虞れがない場合、消費電力を節減する方
法として有利に使用される。 この発明では、溶解作業中に溶解原料が前記箱
材の中から滑り落ちたり、あるいは転がり落ちた
りするような支障が生じなければ、この箱材をど
のように配置してもよく、したがつて、本明細書
中で使用している「水平」という用語は、完全な
水平ばかりでなく、上記の意味も当然含めた、ほ
ぼ水平な横向きの状態も意味している。 スクラツプがこぼれ落ちるのを防止していた仕
切部材１ａが溶け落ちた後には、箱材中に詰め込
まれていたスクラツプのうちの幾分かが、溶解作
業中に溶解しないまま、水冷モールド３またはハ
ース４に形成された溶湯プールに落下する場合も
起るが、このようなスクラツプは寸法が比較的小
さいために、電子ビームまたはプラズマ電子ビー
ムまたはアークによつて加熱されている前記溶湯
プール中で容易に溶解する。 この発明においては、一度に処理する箱材は必
ずしも１本または１対とは限らず、例えば生産性
を上げるため、同時に複数本の箱材を前記加熱帯
域５に送り込んでも、あるいは２対以上の消耗電
極を対向させてそれらの間にアーク８を発生させ
てもよい。 なお、この発明は、特にチタンやジルコニウム
またはこれらの合金のような難融性金属のスクラ
ツプからインゴツトを製造する場合好都合に適用
されるが、その他の金属スクラツプでも、電子ビ
ームまたはプラズマ電子ビームを加熱源とする真
空溶解法または消耗電極式アーク溶解法で溶解す
るのに適した金属スクラツプならば、どのような
金属スクラツプに対してもこの発明を適用できる
ことは言う迄もない。 〔実施例および実施例に基づく効果〕 ついで、この発明を実施例によつて説明する。 第４図に示されるような形状を有し、かつ巾：
350mm×高さ：600mm×長さ：2400mm×板厚：３mm
の寸法と54Kgの重量を有する仕切部材付きの純チ
タン製箱材を用意し、この箱材に、Ti−６％Al
−４％Ｖの組成を有する最小：５mm角から最大：
約150mm×150mm×400mm（重量35Kg）の大きさに
至る種々の寸法のチタン合金スクラツプを詰め込
んだ。このときのスクラツプの全重量は1600Kgと
なり、充填率は74％に達した。これを第１図に示
されるようにプラズマビーム溶解炉中で横置きと
し、真空（0.01mmHg）下、プラズマ出力：
500KW、箱材進行速度：２cm／minの条件下で
プラズマ電子ビームを照射して、直径：440mm×
長さ：2100mmの寸法と約1.4tonの重量を有する円
柱状のインゴツトを製造した。 この溶解作業では、前記のようにインゴツトを
高い充填率で、しかも均一に箱材に詰めることが
できたので、容易に溶解速度を一定に調整するこ
とができ、したがつて溶解作業の制御が容易にな
り、さらに作業時間を短縮できるとともに、消費
電力を節減することができた。 この実施例において使用したスクラツプと、得
られたインゴツトの成分分析値は第１表に示すと
おりであつた。
プ、特にチタン、ジルコニウムまたはこれらの合
金のような難融性金属のスクラツプを電子ビーム
またはプラズマ電子ビームで溶解するか、あるい
は消耗電極式アーク溶解炉において前記金属スク
ラツプからつくつた電極を消耗電極として溶解し
て、インゴツトを製造する方法に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 従来、金属スクラツプ、特にチタン、ジルコニ
ウムまたはこれらの合金のような難融性金属のス
クラツプを溶解してインゴツトを製造するのに、
真空溶解炉中のハース内に供給された切粉ないし
小さな塊状のスクラツプを電子ビームまたはプラ
ズマ電子ビームによつて溶解し、その結果ハース
内に溜つた溶湯を水冷モールド内に移して、凝固
した鋳塊をモールドの下方から引き抜くか、ある
いは消耗電極式アーク溶解法により、前記金属ス
クラツプからつくつた消耗電極を水冷銅るつぼ内
に吊り下げて、その先端と銅るつぼ中の溶湯との
間に直流アークを発生させ、それによつて電極自
体をその先端から徐々に溶かして銅るつぼ中に落
下させて溶湯プールを形成させ、その溶湯プール
を下方から凝固させて、インゴツトを製造してい
た。 しかしながら、前者の真空溶解炉において電子
ビームまたはプラズマ電子ビームを使用するイン
ゴツトの製造法では、予めスクラツプをその大き
さによつて仕分けしなければならない上に、切粉
ないし小さな塊状までの寸法の小さいスクラツプ
しか処理できないので作業に手間がかかり、処理
できるスクラツプの範囲が限られるという問題が
あつたので、本発明者等は、先に、金属スクラツ
プ中に重質の不純物、例えば炭化タングステン基
超硬工具のチツピング破片が混在している場合有
利に適用できるインゴツトの製造方法として、前
記金属スクラツプと同じ材質からなる有底の管材
に詰め込まれた前記金属スクラツプを、真空溶解
炉中でその管材をハース上に水平に保持した状態
で、前記管材の有底端から順次他端へ向つて電子
ビームまたはプラズマ電子ビームで加熱すること
によつて溶解し、それによつて生成した溶湯をハ
ース内に落下させてこの溶湯を前記ハース内に集
めた後、前記溶湯の上澄みを水冷モールドにオー
バフローにより注入して凝固させる方法（特願昭
60−120158号）、および金属スクラツプ中に重質
の不純物が混在していない場合、消費電力の節減
も達成できるインゴツトの製造方法として、前記
電子ビームまたはプラズマ電子ビームの加熱によ
つて生成した金属スクラツプの溶湯を直接水冷モ
ールド内に落下させてこの溶湯を前記水冷モール
ド内で凝固させる方法（特願昭60−120157号）を
提案し、また後者の消耗電極式アーク溶解法にお
いて例えばチタンスクラツプを消耗電極として溶
解するインゴツトの製造方法では、まずスクラツ
プをその大きさから分類した後、寸法の大きいも
のはアルゴンシールを用い、大気中で互に溶接し
て電極を作製し、切粉および粒状ないし小さな塊
状のものは随意にスポンジチタンとともにプレス
してブリケツトをつくり、これを互に溶接して電
極を作製し、上記二者の中間にあたる中位の大き
さの塊状のものは細かい粒度のものに粉砕してか
ら随意にスポンジチタンとともにプレスしてブリ
ケツトをつくり、ついでこれを互に溶接して電極
を作製しているので、消耗電極をつくるのに多く
の手数と手間がかかるという問題があり、そこで
本発明者等は、先に、前記金属スクラツプが詰め
込まれたその金属スクラツプと同じ材質からなる
有底の管材を、消耗電極式アーク溶解炉中で互に
その底部を向かい合わせて水冷モールド上で水平
に保持した状態で、前記金属スクラツプの詰め込
まれたこれら管材相互間にアークを発生させて前
記金属スクラツプを溶解し、それによつて生成し
た溶湯を水冷モールド内に落下させて凝固させる
方法（特願昭60−120159号）を提案した。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のインゴツトの製造方法ではいずれも金属
スクラツプを詰め込むために有底の管材を使用し
ており、このような管材にスクラツプを詰め込む
場合は、スクラツプを一方の狭い開口からしか供
給できないために、その詰め込み作業が面倒であ
る上に、この管材では一方の端部しか口があいて
いないので、管材の中に詰め込まれた金属スクラ
ツプの充填状態を目視によつて判別できず、しか
もスクラツプの寸法や形状によつては管材内部に
大きな空〓が生じやすいために、全体の充填率は
50〜60％程度と低くなるばかりでなく、スクラツ
プを均一に詰め込むことができないので、真空溶
解炉において電子ビームまたはプラズマ電子ビー
ムで溶解する場合、溶解時に管材の各部位に対し
て供給すべき熱量が変化して、溶解速度を一定に
調整するのが難しく、また消耗電極式アーク溶解
の場合は、均一なアークを安定して得ることが困
難であつた。 〔研究に基づく知見事項〕 そこで、本発明者等は、このような問題を解決
するために種々研究を重ねた結果、 (1) 金属スクラツプを詰め込む部材を、前記有底
の管状の代りに、断面が多角形の管材を軸方向
に切断することによつて形成される形状を有す
る上開きの箱材とすると、この箱材ではスクラ
ツプを上方から詰め込むことができて、その詰
め込み作業が容易となり、さらに箱材内部全体
の充填状態を目視によつて判別できる上に、箱
材全体にわたつて上方から随所にスクラツプを
供給できるので、箱材の中にスクラツプを極く
簡単に均一に、しかも高い充填率で詰め込むこ
とができ、またこのように上開きの箱材を使用
するので、管材よりも材料が節減され、その製
作の手数と手間が省けること、 (2) 前記箱材の材質が金属スクラツプの材質と同
じでない場合は、そのスクラツプとともに溶解
してインゴツト中に混入した箱材がその組成を
変動させるが、その変動が許容される範囲内に
あれば、箱材の材質を金属スクラツプと同一材
質としなくても、その箱材の材質を、金属スク
ラツプの構成成分と同じ成分を１種以上含むよ
うにすれば十分であること、 を見出した。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、上記知見に基づいて発明されたも
ので、真空溶解炉または消耗電極式アーク溶解炉
において金属スクラツプを溶解してインゴツトを
製造する場合に、その溶解作業を簡単に、かつ安
定して、効率よく遂行することを目的とし、 真空溶解炉または消耗電極式アーク溶解炉にお
いて金属スクラツプを溶解し、それによつて生成
した溶湯を水冷モールド内で凝固させてインゴツ
トとすることによつて、前記金属スクラツプから
インゴツトを製造する方法において、前記金属ス
クラツプの構成成分と同じ成分を１種以上含み、
かつ断面が多角形の管材を軸方向に切断すること
によつて形成される形状を有するとともに、両端
または一端に仕切部材を有するか、あるいは両端
に全く仕切部材を備えていない上開きの箱材に前
記金属スクラツプを詰め込んだものを、前記真空
溶解炉中で水平に保持した状態でその一端から他
端へ向つて電子ビームまたはプラズマ電子ビーム
で加熱するか、あるいは前記消耗電極式アーク溶
解炉中で偶数本組み合わせ、それらの端部を互に
向かい合わせて水平に保持し、これらの端部間に
アークを発生させて、前記金属スクラツプを前記
箱材とともに溶解し、それによつて生成した溶湯
を直接水冷モールド内に落下させるか、あるいは
この溶湯を一旦ハース内に溜めた後、その上澄み
をオーバーフローにより水冷モールド内に落下さ
せて、前記溶湯を凝固させることを特徴とする、
前記インゴツトの製造方法、 を提供するものである。 〔発明の具体的な構成および作用〕 以下、この発明の具体的な構成および作用につ
いて説明する。 １ 箱材 スクラツプが充填された箱材は、スクラツプ
とともに溶解してインゴツト中に混入する結
果、そのインゴツトの材質に影響を及ぼすの
で、箱材の材質はスクラツプと同一材質である
のが最も好ましいけれども、通常、材質が若干
相違するスクラツプを混合して処理する場合も
ある上に、製品となるインゴツトの成分組成に
も或程度の許容範囲が存在するので、この箱材
の混入によるインゴツトの成分組成の変動が、
インゴツトに対して要求される成分組成範囲を
外れないかぎり、必ずしも箱材の材質をスクラ
ツプの材質と同一にする必要はなく、その混入
によるインゴツトの成分組成の変動が、インゴ
ツトに許容される成分組成範囲内に入れば、そ
の箱材の材質を、金属スクラツプの構成成分と
同じ成分を１種以上含むようにすれば十分であ
る。 この発明において使用される箱材は断面がど
のような形状のものでもよく、すなわち断面
が、多角形の一部の辺を欠いた形状となるもの
ならばどのような形状のものでもよいが、通
常、製作や取扱いが容易なところから、第４図
に示されるような断面がコ字状を呈した箱材１
が好都合に使用される。 前記箱材の一端または両端に設けられる、例
えば第４図の板状の仕切部材１ａ，１ａは、そ
の箱材の中にスクラツプを充填する際、および
このスクラツプを詰め込んだ箱材を溶解炉内に
供給して溶解する迄に、スクラツプが箱材の中
からこぼれ落ちるのを防止するためのもので、
このようなこぼれ落ちを防ぐものであれば、こ
の仕切部材は板状とはかぎらずどのようなもの
でもよく、例えばスクラツプの寸法が或程度大
きければ、これを例えばネツト状、格子状また
はスリツト状のものなど、貫通孔が形成されて
いるものでもよく、この仕切部材はスクラツプ
のこぼれ落ちの虞れがない場合は箱材の一端だ
けに設けるか、あるいはその取付を全く省くこ
とができる。 なお、この箱材は、任意の方法によつて製造
できるが、一般に熱間圧延後脱スケールして得
た板を溶接組立によつて製造するのが有利であ
り、したがつてこの箱材の製造では、円形パイ
プと比べて巾の狭い板でも利用することができ
るだけでなく、厳しい温度管理の下に遂行しな
ければならない熱間圧延や熱処理を必要としな
いという利点も有する。 (2) 鋳造方法 金属スクラツプからインゴツトを製造するこ
の発明においては、第１図〜第３図にその製造
状態の要点を側面図で示したように、仕切部材
１ａを有する箱材１に種々の大きさのスクラツ
プＳを仕分けしないでそのまま詰め込み、 (i) これを、真空溶解炉中、水冷モールド３上
（第１図）またはハース４上（第２図）で水
平に保持しながら、加熱源である電子ビーム
またはプラズマ電子ビーム２によつて高温に
加熱されている帯域５内に、その一端から少
しずつ進入させると、前記金属スクラツプＳ
は箱材１とともに、第１図に示されるよう
に、水冷モールド３内に溶け落ちるか、ある
いは第２図に示されるように、ハース４内に
溶け落ちて溶湯６のプールを形成した後、こ
の溶湯６の上澄みがハース４から水冷モール
ド３内にオーバーフローして、その水冷モー
ルド３内の上方で溶湯６のプールを形成する
一方、その下方では水冷モールド３により前
記溶湯６が冷却されて固化し、インゴツト７
を形成し、 (ii) 前記スクラツプＳが詰め込まれた箱材１
を、第３図に示されるように、それらの端部
を互に向かい合わせて水冷モールド３上で水
平に配置し、これらを消耗電極としてその間
にアーク８を発生させると、両電極を構成し
ている金属スクラツプＳは箱材１とともに水
冷モールド３内に溶け落ちて、その水冷モー
ルド３の上方で溶湯６のプールを形成する一
方、その下方では水冷モールド３により溶湯
６が冷却され固化し、インゴツト７を形成す
る。なお、この方法においても前記(i)項で述
べたように、溶湯６を一旦ハース４内に集め
た後、その上澄みをオーバーフローにより水
冷モールド３内に落下させてもよく、このよ
うなハースを使用する方法は、スクラツプ中
に含まれている炭化タングステンのような重
質の不純物を取り除く場合好都合に使用さ
れ、一方ハースを使用しない前述の方法は、
このような不純物がスクラツプ中に混入して
いる虞れがない場合、消費電力を節減する方
法として有利に使用される。 この発明では、溶解作業中に溶解原料が前記箱
材の中から滑り落ちたり、あるいは転がり落ちた
りするような支障が生じなければ、この箱材をど
のように配置してもよく、したがつて、本明細書
中で使用している「水平」という用語は、完全な
水平ばかりでなく、上記の意味も当然含めた、ほ
ぼ水平な横向きの状態も意味している。 スクラツプがこぼれ落ちるのを防止していた仕
切部材１ａが溶け落ちた後には、箱材中に詰め込
まれていたスクラツプのうちの幾分かが、溶解作
業中に溶解しないまま、水冷モールド３またはハ
ース４に形成された溶湯プールに落下する場合も
起るが、このようなスクラツプは寸法が比較的小
さいために、電子ビームまたはプラズマ電子ビー
ムまたはアークによつて加熱されている前記溶湯
プール中で容易に溶解する。 この発明においては、一度に処理する箱材は必
ずしも１本または１対とは限らず、例えば生産性
を上げるため、同時に複数本の箱材を前記加熱帯
域５に送り込んでも、あるいは２対以上の消耗電
極を対向させてそれらの間にアーク８を発生させ
てもよい。 なお、この発明は、特にチタンやジルコニウム
またはこれらの合金のような難融性金属のスクラ
ツプからインゴツトを製造する場合好都合に適用
されるが、その他の金属スクラツプでも、電子ビ
ームまたはプラズマ電子ビームを加熱源とする真
空溶解法または消耗電極式アーク溶解法で溶解す
るのに適した金属スクラツプならば、どのような
金属スクラツプに対してもこの発明を適用できる
ことは言う迄もない。 〔実施例および実施例に基づく効果〕 ついで、この発明を実施例によつて説明する。 第４図に示されるような形状を有し、かつ巾：
350mm×高さ：600mm×長さ：2400mm×板厚：３mm
の寸法と54Kgの重量を有する仕切部材付きの純チ
タン製箱材を用意し、この箱材に、Ti−６％Al
−４％Ｖの組成を有する最小：５mm角から最大：
約150mm×150mm×400mm（重量35Kg）の大きさに
至る種々の寸法のチタン合金スクラツプを詰め込
んだ。このときのスクラツプの全重量は1600Kgと
なり、充填率は74％に達した。これを第１図に示
されるようにプラズマビーム溶解炉中で横置きと
し、真空（0.01mmHg）下、プラズマ出力：
500KW、箱材進行速度：２cm／minの条件下で
プラズマ電子ビームを照射して、直径：440mm×
長さ：2100mmの寸法と約1.4tonの重量を有する円
柱状のインゴツトを製造した。 この溶解作業では、前記のようにインゴツトを
高い充填率で、しかも均一に箱材に詰めることが
できたので、容易に溶解速度を一定に調整するこ
とができ、したがつて溶解作業の制御が容易にな
り、さらに作業時間を短縮できるとともに、消費
電力を節減することができた。 この実施例において使用したスクラツプと、得
られたインゴツトの成分分析値は第１表に示すと
おりであつた。
以上述べた説明から明らかなように、この発明
によると、スクラツプの保持部材である箱材にス
クラツプを詰め込む作業が極めて容易になるとと
もに、このスクラツプを箱材に均一に充填するこ
とができるために、電子ビームまたはプラズマ電
子ビームを使用する真空溶解法では溶解速度を容
易に一定に調整することができ、また消耗電極式
アーク溶解法では均一なアークを安定して得るこ
とができ、したがつてその溶解作業の制御も容易
となり、さらにスクラツプを高い充填率で箱材に
詰め込むことができるので、溶解効率を高め、か
つ作業性を向上させるなど産業上有用な効果を得
ることができる。
によると、スクラツプの保持部材である箱材にス
クラツプを詰め込む作業が極めて容易になるとと
もに、このスクラツプを箱材に均一に充填するこ
とができるために、電子ビームまたはプラズマ電
子ビームを使用する真空溶解法では溶解速度を容
易に一定に調整することができ、また消耗電極式
アーク溶解法では均一なアークを安定して得るこ
とができ、したがつてその溶解作業の制御も容易
となり、さらにスクラツプを高い充填率で箱材に
詰め込むことができるので、溶解効率を高め、か
つ作業性を向上させるなど産業上有用な効果を得
ることができる。
第１図〜第３図はこの発明の要点を示すために
側面から描いた説明図であり、その第１図および
第２図は電子ビームまたはプラズマ電子ビームを
加熱源とする真空溶解法を示し、第３図は消耗電
極式アーク溶解法を示し、そして第４図はこの発
明において使用される箱材の一例を示す斜視図で
ある。図において １…箱材、２…プラズマビーム、３…水冷モー
ルド、４…ハース、５…加熱帯域、６…溶湯、７
…インゴツト、８…アーク、Ｓ…スクラツプ。
側面から描いた説明図であり、その第１図および
第２図は電子ビームまたはプラズマ電子ビームを
加熱源とする真空溶解法を示し、第３図は消耗電
極式アーク溶解法を示し、そして第４図はこの発
明において使用される箱材の一例を示す斜視図で
ある。図において １…箱材、２…プラズマビーム、３…水冷モー
ルド、４…ハース、５…加熱帯域、６…溶湯、７
…インゴツト、８…アーク、Ｓ…スクラツプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空溶解炉において金属スクラツプを溶解
し、それによつて生成した溶湯を水冷モールド内
で凝固させてインゴツトとすることによつて、前
記金属スクラツプからインゴツトを製造する方法
において、前記金属スクラツプの構成成分と同じ
成分を１種以上含み、かつ断面が多角形の管材を
軸方向に切断することによつて形成される形状を
有するとともに、両端または一端に仕切部材を有
するか、あるいは両端に全く仕切部材を備えてい
ない上開きの箱材に前記金属スクラツプを詰め込
んだものを、前記真空溶解炉中で水平に保持した
状態でその一端から他端へ向つて電子ビームまた
はプラズマ電子ビームで加熱することにより、前
記金属スクラツプを前記箱材とともに溶解し、そ
れによつて生成した溶湯を直接水冷モールド内に
落下させるか、あるいはこの溶湯を一旦ハース内
に溜めた後、その上澄みをオーバーフローにより
水冷モールド内に落下させて、前記溶湯を凝固さ
せることを特徴とする、前記インゴツトの製造方
法。 ２ 消耗電極式アーク溶解炉において金属スクラ
ツプを溶解し、それによつて生成した溶湯を水冷
モールド内で凝固させてインゴツトとすることに
よつて、前記金属スクラツプからインゴツトを製
造する方法において、前記金属スクラツプの構成
成分と同じ成分を１種以上含み、かつ断面が多角
形の管材を軸方向に切断することによつて形成さ
れる形状を有するとともに、両端または一端に仕
切部材を有するか、あるいは両端に全く仕切部材
を備えていない上開きの箱材に前記金属スクラツ
プを詰め込んだものを、前記消耗電極式アーク溶
解炉中で偶数本組み合わせ、それらの端部を互に
向かい合わせて水平に保持し、これらの端部間に
アークを発生させて、前記金属スクラツプを前記
箱材とともに溶解し、それによつて生成した溶湯
を直接水冷モールド内に落下させるか、あるいは
この溶湯を一旦ハース内に溜めた後、その上澄み
をオーバーフローにより水冷モールド内に落下さ
せて、前記溶湯を凝固させることを特徴とする、
前記インゴツトの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18540485A JPS6247432A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 金属スクラツプからインゴツトを製造する方法 |
| US06/868,120 US4681627A (en) | 1985-06-03 | 1986-05-27 | Process for preparing an ingot from metal scrap |
| FR8607890A FR2587366B1 (fr) | 1985-06-03 | 1986-06-02 | Procede de preparation d'un lingot a partir de residus metalliques |
| DE19863618531 DE3618531A1 (de) | 1985-06-03 | 1986-06-03 | Verfahren zur herstellung eines barrens aus metallschrott |
| GB8613366A GB2178059B (en) | 1985-06-03 | 1986-06-03 | Process for preparing an ingot from metal scrap |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18540485A JPS6247432A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 金属スクラツプからインゴツトを製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6247432A JPS6247432A (ja) | 1987-03-02 |
| JPH0159340B2 true JPH0159340B2 (ja) | 1989-12-15 |
Family
ID=16170198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18540485A Granted JPS6247432A (ja) | 1985-06-03 | 1985-08-23 | 金属スクラツプからインゴツトを製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6247432A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2627889B2 (ja) * | 1987-03-02 | 1997-07-09 | アンプ インコ−ポレ−テツド | ケーブルハーネス形成装置 |
| JP2002333285A (ja) * | 2001-05-10 | 2002-11-22 | Ryoda Sato | プラズマアークを用いた溶融方法およびプラズマアーク溶融炉 |
| US8748773B2 (en) * | 2007-03-30 | 2014-06-10 | Ati Properties, Inc. | Ion plasma electron emitters for a melting furnace |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5010201A (ja) * | 1973-05-22 | 1975-02-01 | ||
| JPS53106601A (en) * | 1977-03-01 | 1978-09-16 | Minoru Nakamura | Adding of matter to molten metal |
| JPS5386603A (en) * | 1977-10-11 | 1978-07-31 | Daido Steel Co Ltd | Production of active metal ingot by plasma arc melting |
| JPS55128551A (en) * | 1979-03-27 | 1980-10-04 | Nippon Jiryoku Senko Kk | Producing block of granule iron |
| JPS6037865B2 (ja) * | 1981-01-20 | 1985-08-28 | 住友金属工業株式会社 | 精錬法 |
| JPS58167730A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-04 | Yoshida Tekkosho:Kk | 紙管に封入した溶解原料 |
| JP2537897B2 (ja) * | 1987-08-24 | 1996-09-25 | 富士通株式会社 | 液晶表示用配向膜のラビング処理装置 |
| JPS6454417A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Active matrix array |
| JPS6454419A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-01 | Hitachi Ltd | Ferroelectric liquid crystal display element |
| JPS6459341A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Ricoh Kk | Enlarging and projecting device |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18540485A patent/JPS6247432A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6247432A (ja) | 1987-03-02 |
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