JPH0531568A - プラズマ溶解鋳造方法 - Google Patents
プラズマ溶解鋳造方法Info
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- JPH0531568A JPH0531568A JP3187752A JP18775291A JPH0531568A JP H0531568 A JPH0531568 A JP H0531568A JP 3187752 A JP3187752 A JP 3187752A JP 18775291 A JP18775291 A JP 18775291A JP H0531568 A JPH0531568 A JP H0531568A
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Landscapes
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- Plasma Technology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ溶解鋳造方法でもって、良好な表面
品質の活性金属、高融点金属、あるいは超高清浄度が求
められる各種金属の鋳塊を製造し得ると同時に、ブレー
クアウトの懸念の無い鋳造をなす。 【構成】 溶解室１と造塊室２との間のガスの流れが無
底水冷鋳型３の内側で起こり得るように無底水冷鋳型３
を配置するとともに、溶解室１の雰囲気圧力(Pm)と造塊
室２の雰囲気圧力(Pc)との圧力差の絶対値｜Pc−Pm｜
が、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲を満たすように
ガス圧力を制御する。 【効果】 良好な表面品質の鋳塊が製造し得るので、後
工程での鋳塊表面の手入れ等が軽減され、歩留りや生産
性が向上できる。また、ブレークアウトの懸念が無く安
定した鋳造が行える。
品質の活性金属、高融点金属、あるいは超高清浄度が求
められる各種金属の鋳塊を製造し得ると同時に、ブレー
クアウトの懸念の無い鋳造をなす。 【構成】 溶解室１と造塊室２との間のガスの流れが無
底水冷鋳型３の内側で起こり得るように無底水冷鋳型３
を配置するとともに、溶解室１の雰囲気圧力(Pm)と造塊
室２の雰囲気圧力(Pc)との圧力差の絶対値｜Pc−Pm｜
が、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲を満たすように
ガス圧力を制御する。 【効果】 良好な表面品質の鋳塊が製造し得るので、後
工程での鋳塊表面の手入れ等が軽減され、歩留りや生産
性が向上できる。また、ブレークアウトの懸念が無く安
定した鋳造が行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種高清浄、高純度が
要求される金属や、溶解時の酸化防止が必要な活性金属
〔チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、希土類金属およびそ
れらの合金など〕、あるいは、クロム(Cr)、ニオブ(N
b)、モリブデン(Mo)などの高融点金属のプラズマ溶解鋳
造方法に関するものである。
要求される金属や、溶解時の酸化防止が必要な活性金属
〔チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、希土類金属およびそ
れらの合金など〕、あるいは、クロム(Cr)、ニオブ(N
b)、モリブデン(Mo)などの高融点金属のプラズマ溶解鋳
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】上記の金
属、合金などの鋳塊を得るための溶解方法としては、従
来より真空アーク再溶解法（以下ＶＡＲ法と称する）が
汎用されている。このＶＡＲ法は、予め溶解金属からな
る電極を製造し、高真空下（10-2〜10-3torr程度）で電
極と水冷るつぼ内溶湯間にアークを発生させ、アーク熱
により電極を溶解させる方法である。ところがこのＶＡ
Ｒ法では、上述したように溶解に先立ち溶解金属からな
る電極を製造する必要があり、また電極の製造をも含め
工程が複雑で鋳塊の生産性が低いという難点があった。
属、合金などの鋳塊を得るための溶解方法としては、従
来より真空アーク再溶解法（以下ＶＡＲ法と称する）が
汎用されている。このＶＡＲ法は、予め溶解金属からな
る電極を製造し、高真空下（10-2〜10-3torr程度）で電
極と水冷るつぼ内溶湯間にアークを発生させ、アーク熱
により電極を溶解させる方法である。ところがこのＶＡ
Ｒ法では、上述したように溶解に先立ち溶解金属からな
る電極を製造する必要があり、また電極の製造をも含め
工程が複雑で鋳塊の生産性が低いという難点があった。
【０００３】一方、近年、真空技術の進歩および高エネ
ルギ加工技術の発達に伴いプラズマ溶解方法を利用した
プラズマ溶解鋳造方法が提案され注目されている。この
方法は、不活性ガスをプラズマアーク発生ガスとして用
い、0.01〜 1気圧程度の溶解炉内雰囲気圧下で溶解原料
にプラズマを照射して溶解し、得られた溶融金属を順次
水冷鋳型へ供給して鋳塊を得る方法である。
ルギ加工技術の発達に伴いプラズマ溶解方法を利用した
プラズマ溶解鋳造方法が提案され注目されている。この
方法は、不活性ガスをプラズマアーク発生ガスとして用
い、0.01〜 1気圧程度の溶解炉内雰囲気圧下で溶解原料
にプラズマを照射して溶解し、得られた溶融金属を順次
水冷鋳型へ供給して鋳塊を得る方法である。
【０００４】この方法では、鋳型に無底水冷鋳型を用い
ることにより鋳型内で凝固させた鋳塊を順次下方に引抜
く、所謂連続鋳造方式が使用できるので、ＶＡＲ法に比
べて長尺の鋳塊が製造し易いという特徴があるが、鋳塊
を鋳型から引抜く際に、鋳型と高温の凝固シェルとの間
に摩擦力が発生し、これが原因で、鋳塊表面に欠陥が発
生し易く、後工程の前に鋳塊表面の面削りをしなければ
ならず歩留りの低下を招き易い。また高温凝固シェル部
で亀裂を生じたり、時にはその部分からブレークアウト
を起こし鋳造不能になるなどの問題を起こし兼ねない。
ることにより鋳型内で凝固させた鋳塊を順次下方に引抜
く、所謂連続鋳造方式が使用できるので、ＶＡＲ法に比
べて長尺の鋳塊が製造し易いという特徴があるが、鋳塊
を鋳型から引抜く際に、鋳型と高温の凝固シェルとの間
に摩擦力が発生し、これが原因で、鋳塊表面に欠陥が発
生し易く、後工程の前に鋳塊表面の面削りをしなければ
ならず歩留りの低下を招き易い。また高温凝固シェル部
で亀裂を生じたり、時にはその部分からブレークアウト
を起こし鋳造不能になるなどの問題を起こし兼ねない。
【０００５】上記の問題に対して、鋼の連続鋳造では潤
滑用のフラックスを用いるなどの対策が可能であるが、
フラズマ溶解法では、溶解対象となる原料がTiやZrなど
の活性金属、Cr，Nb, Moなどの高融点金属、あるいは超
高清浄度が求められるNi基やCo基合金であるため、溶融
金属と反応する可能性のある潤滑用フラックスを利用す
ることができず、これに代わる対策が必要であった。
滑用のフラックスを用いるなどの対策が可能であるが、
フラズマ溶解法では、溶解対象となる原料がTiやZrなど
の活性金属、Cr，Nb, Moなどの高融点金属、あるいは超
高清浄度が求められるNi基やCo基合金であるため、溶融
金属と反応する可能性のある潤滑用フラックスを利用す
ることができず、これに代わる対策が必要であった。
【０００６】本発明は、上記の事情に基づいてなされた
ものであり、その目的は、良好な表面品質の活性金属、
高融点金属、あるいは超高清浄度が求められる各種金属
の鋳塊を製造し得ると同時に、ブレークアウトの懸念の
無い鋳造をなし得るプラズマ溶解鋳造法を提供すること
である。
ものであり、その目的は、良好な表面品質の活性金属、
高融点金属、あるいは超高清浄度が求められる各種金属
の鋳塊を製造し得ると同時に、ブレークアウトの懸念の
無い鋳造をなし得るプラズマ溶解鋳造法を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わるプラズマ溶解鋳造方法は、不活性ガ
ス雰囲気中でプラズマアークを熱源として原料を溶解す
るとともにその溶融金属を無底水冷鋳型内で凝固させ、
凝固した鋳塊を下方に引き抜きながら比較的長尺の鋳塊
を製造するプラズマ溶解鋳造方法において、溶解室と造
塊室との間のガスの流れが無底水冷鋳型の内側で起こり
得るように無底水冷鋳型を配置するとともに、溶解室の
雰囲気圧力(Pm)と造塊室の雰囲気圧力(Pc)との圧力差の
絶対値｜Pc−Pm｜が、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範
囲を満たすようにガス圧力を制御するものである。
に、本発明に係わるプラズマ溶解鋳造方法は、不活性ガ
ス雰囲気中でプラズマアークを熱源として原料を溶解す
るとともにその溶融金属を無底水冷鋳型内で凝固させ、
凝固した鋳塊を下方に引き抜きながら比較的長尺の鋳塊
を製造するプラズマ溶解鋳造方法において、溶解室と造
塊室との間のガスの流れが無底水冷鋳型の内側で起こり
得るように無底水冷鋳型を配置するとともに、溶解室の
雰囲気圧力(Pm)と造塊室の雰囲気圧力(Pc)との圧力差の
絶対値｜Pc−Pm｜が、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範
囲を満たすようにガス圧力を制御するものである。
【０００８】そして、ガス圧力の制御は、造塊室にガス
を供給するかまたは造塊室からガスを排出して行うとよ
い。
を供給するかまたは造塊室からガスを排出して行うとよ
い。
【０００９】
【作用】以下、本発明をより詳細に説明する。従来より
行われているプラズマ溶解鋳造方法は、図２ａに示すよ
うに、水冷ハースと呼ばれる水冷容器18を用いて原料９
を溶解し、この溶融金属を水冷容器18からオーバーフロ
ーする形で無底水冷鋳型３内に注入する方法と、図２ｂ
に示すように、無底水冷鋳型３内に直接原料９を装入す
るか、あるいは無底水冷鋳型３の直上に棒状原料（図示
せず）を供給して、プラズマアークにより溶解する方法
とに大別される。
行われているプラズマ溶解鋳造方法は、図２ａに示すよ
うに、水冷ハースと呼ばれる水冷容器18を用いて原料９
を溶解し、この溶融金属を水冷容器18からオーバーフロ
ーする形で無底水冷鋳型３内に注入する方法と、図２ｂ
に示すように、無底水冷鋳型３内に直接原料９を装入す
るか、あるいは無底水冷鋳型３の直上に棒状原料（図示
せず）を供給して、プラズマアークにより溶解する方法
とに大別される。
【００１０】いずれの方法においても、無底水冷鋳型３
内に形成される溶融金属浴11を保持するためにプラズマ
加熱を行う必要がある。また鋳塊12は、無底水冷鋳型３
内に形成される溶融金属浴11の浴面（メニスカス）がほ
ぼ一定となるように、無底水冷鋳型３内への原料９の装
入速度に応じて引抜かれる。
内に形成される溶融金属浴11を保持するためにプラズマ
加熱を行う必要がある。また鋳塊12は、無底水冷鋳型３
内に形成される溶融金属浴11の浴面（メニスカス）がほ
ぼ一定となるように、無底水冷鋳型３内への原料９の装
入速度に応じて引抜かれる。
【００１１】なお、図中、19は溶解鋳造室、10は原料フ
ィーダ、８はプラズマトーチ、13は引抜き装置のロッド
を示す。
ィーダ、８はプラズマトーチ、13は引抜き装置のロッド
を示す。
【００１２】上記プラズマ溶解鋳造方法で製造した鋳塊
の表面欠陥としては、（イ）プラズマ加熱出力が不足し
て、無底水冷鋳型内の溶融金属浴の形成が不十分なため
に発生する凹凸、（ロ）プラズマ加熱出力が過大すぎ
て、溶融金属が先に凝固した鋳塊表面を被う二重肌状欠
陥、（ハ）鋳塊を下方に引抜く際の鋳型内壁と凝固シェ
ルとの摩擦力により凝固シェルに発生する水平方向の微
小な割れ、等の欠陥がある。
の表面欠陥としては、（イ）プラズマ加熱出力が不足し
て、無底水冷鋳型内の溶融金属浴の形成が不十分なため
に発生する凹凸、（ロ）プラズマ加熱出力が過大すぎ
て、溶融金属が先に凝固した鋳塊表面を被う二重肌状欠
陥、（ハ）鋳塊を下方に引抜く際の鋳型内壁と凝固シェ
ルとの摩擦力により凝固シェルに発生する水平方向の微
小な割れ、等の欠陥がある。
【００１３】これらの欠陥の内、（イ）の欠陥は適正な
プラズマ加熱出力を選択することにより比較的容易に解
決できる。しかしながら、（ロ）と（ハ）の欠陥は、溶
融金属浴や凝固シェルと鋳型内壁との接触状況に依存す
るため、この欠陥を防止するためには、無底水冷鋳型と
非接触あるいは無底水冷鋳型との接触圧力を緩和した状
態で鋳造する必要がある。このような鋳造法として、例
えばアルミニウムの分野では、電磁気力で溶湯を保持す
る電磁界鋳造が知られている。ただ、この電磁界鋳造法
の場合の冷却法は、鋳塊表面に直接水をかける方式であ
り、大気雰囲気下で、比較的低温で溶融できるアルミニ
ウムには適用し易いが、活性で高融点なチタン、クロム
などを対象とするプラズマ溶解鋳造方法においては、直
接水を冷却に利用できないこともあり、直ちに電磁界鋳
造法を適用するには困難が多い。また、電磁気力を発生
する装置は高価でありコスト高となる。
プラズマ加熱出力を選択することにより比較的容易に解
決できる。しかしながら、（ロ）と（ハ）の欠陥は、溶
融金属浴や凝固シェルと鋳型内壁との接触状況に依存す
るため、この欠陥を防止するためには、無底水冷鋳型と
非接触あるいは無底水冷鋳型との接触圧力を緩和した状
態で鋳造する必要がある。このような鋳造法として、例
えばアルミニウムの分野では、電磁気力で溶湯を保持す
る電磁界鋳造が知られている。ただ、この電磁界鋳造法
の場合の冷却法は、鋳塊表面に直接水をかける方式であ
り、大気雰囲気下で、比較的低温で溶融できるアルミニ
ウムには適用し易いが、活性で高融点なチタン、クロム
などを対象とするプラズマ溶解鋳造方法においては、直
接水を冷却に利用できないこともあり、直ちに電磁界鋳
造法を適用するには困難が多い。また、電磁気力を発生
する装置は高価でありコスト高となる。
【００１４】また、他の鋳造方法として、鋳型の内壁を
ポーラスに形成しその孔より加圧気体を噴出させて、溶
湯や凝固シェルを保持する方式の鋳造法も提案されてい
る。ただ、この鋳造法は、ポーラス体の製造が難しいこ
となどの理由から実用はされていないと思われる。
ポーラスに形成しその孔より加圧気体を噴出させて、溶
湯や凝固シェルを保持する方式の鋳造法も提案されてい
る。ただ、この鋳造法は、ポーラス体の製造が難しいこ
となどの理由から実用はされていないと思われる。
【００１５】一方、プラズマ溶解鋳造法では、高純度な
不活性ガス（アルゴン、ヘリウムなど）をプラズマガス
として使用し、溶解時の雰囲気圧力は通常１気圧前後で
あり、減圧あるいは加圧を行う場合でも0.01〜 2気圧程
度の範囲で操業が行われている。
不活性ガス（アルゴン、ヘリウムなど）をプラズマガス
として使用し、溶解時の雰囲気圧力は通常１気圧前後で
あり、減圧あるいは加圧を行う場合でも0.01〜 2気圧程
度の範囲で操業が行われている。
【００１６】そこで、本発明者等は、無底水冷鋳型と溶
湯や凝固シェルとの間の接触圧を緩和する手段として、
上記雰囲気ガスに着目し、鋳型と凝固シェルとの間に雰
囲気ガスによるガス流を形成させることを考えた。
湯や凝固シェルとの間の接触圧を緩和する手段として、
上記雰囲気ガスに着目し、鋳型と凝固シェルとの間に雰
囲気ガスによるガス流を形成させることを考えた。
【００１７】すなわち、本発明は、溶解室と造塊室との
間のガスの流れが無底水冷鋳型の内側で起こり得るよう
に無底水冷鋳型を配置するとともに、溶解室の雰囲気圧
力(Pm)と造塊室の雰囲気圧力(Pc)との圧力差の絶対値｜
Pc−Pm｜を、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲を満た
すようにガス圧力を制御するものである。
間のガスの流れが無底水冷鋳型の内側で起こり得るよう
に無底水冷鋳型を配置するとともに、溶解室の雰囲気圧
力(Pm)と造塊室の雰囲気圧力(Pc)との圧力差の絶対値｜
Pc−Pm｜を、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲を満た
すようにガス圧力を制御するものである。
【００１８】上記本発明では、基本的なプラズマ溶解鋳
造方法に使用される装置自体を大幅に変更する必要がな
く、比較的容易に適用することができる。
造方法に使用される装置自体を大幅に変更する必要がな
く、比較的容易に適用することができる。
【００１９】鋳型内壁と凝固シェルとの間に形成される
ガス流を直接的に制御することは困難であるが、鋳型内
壁と凝固シェルとの間隙だけをガスの通路となるよう
に、溶解室と造塊室とに仕切りを設け、溶解室と造塊室
との間のガス圧力差を制御することにより、鋳型内壁と
凝固シェルとの間に安定したガス流を形成することが可
能となる。
ガス流を直接的に制御することは困難であるが、鋳型内
壁と凝固シェルとの間隙だけをガスの通路となるよう
に、溶解室と造塊室とに仕切りを設け、溶解室と造塊室
との間のガス圧力差を制御することにより、鋳型内壁と
凝固シェルとの間に安定したガス流を形成することが可
能となる。
【００２０】その溶解室と造塊室とのガス圧力差の絶対
値｜Pc−Pm｜は、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲内
で制御することが望ましい。その理由は、ガス圧力差が
0.05気圧未満では、ガス流が形成され難くなり、無底水
冷鋳型と溶湯や凝固シェルとの間の接触圧を緩和する効
果が期待できない。一方、ガス圧力差が 0.5気圧以上に
なると、鋳型上面付近の溶融金属が小滴となって飛散す
るようになり、実用的でなくなるためである。
値｜Pc−Pm｜は、0.05≦｜Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲内
で制御することが望ましい。その理由は、ガス圧力差が
0.05気圧未満では、ガス流が形成され難くなり、無底水
冷鋳型と溶湯や凝固シェルとの間の接触圧を緩和する効
果が期待できない。一方、ガス圧力差が 0.5気圧以上に
なると、鋳型上面付近の溶融金属が小滴となって飛散す
るようになり、実用的でなくなるためである。
【００２１】また、ガス流の方向は、造塊室から溶解室
側へ流れるようにする方がやや良好な結果が得られる。
これは溶解室から造塊室側への流れでは、溶融金属浴の
溶湯が、その下側の鋳型内壁と凝固シェルとの間隙（鋳
塊の凝固収縮により形成される）に押し込まれる可能性
が多くなるためと考えられる。
側へ流れるようにする方がやや良好な結果が得られる。
これは溶解室から造塊室側への流れでは、溶融金属浴の
溶湯が、その下側の鋳型内壁と凝固シェルとの間隙（鋳
塊の凝固収縮により形成される）に押し込まれる可能性
が多くなるためと考えられる。
【００２２】
【実施例】図１は、本発明に係わるプラズマ溶解鋳造方
法に適用される装置の一例を示すもので、この図に示す
装置では、溶解室１と造塊室２とは、無底水冷鋳型３を
境にして仕切られ、溶解室１と造塊室２には、それぞれ
不活性ガスの導入管４，５と真空ポンプに接続された排
気管６，７とが設けられ、また溶解室１の鋳型の上方に
はプラズマトーチ８が設けられている。
法に適用される装置の一例を示すもので、この図に示す
装置では、溶解室１と造塊室２とは、無底水冷鋳型３を
境にして仕切られ、溶解室１と造塊室２には、それぞれ
不活性ガスの導入管４，５と真空ポンプに接続された排
気管６，７とが設けられ、また溶解室１の鋳型の上方に
はプラズマトーチ８が設けられている。
【００２３】上記装置によるプラズマ溶解鋳造は、溶解
室１と造塊室２内の雰囲気を所定の不活性ガス雰囲気圧
にした後、原料９を原料フィーダー10により無底水冷鋳
型３内に供給しながらプラズマトーチ８により溶解し、
無底水冷鋳型３内に溶融金属浴11を形成するとともに、
鋳型内壁により冷却されて凝固した鋳塊12を引抜き装置
のロッド13を所定の速度で引下ろすことによって無底水
冷鋳型３内より引抜いて行われる。そして、その溶解鋳
造中は、溶解室１と造塊室２内の不活性ガス雰囲気圧
は、導入管４，５と排気管６，７に設けられている弁1
4, 15, 16, 17の開度により制御される。
室１と造塊室２内の雰囲気を所定の不活性ガス雰囲気圧
にした後、原料９を原料フィーダー10により無底水冷鋳
型３内に供給しながらプラズマトーチ８により溶解し、
無底水冷鋳型３内に溶融金属浴11を形成するとともに、
鋳型内壁により冷却されて凝固した鋳塊12を引抜き装置
のロッド13を所定の速度で引下ろすことによって無底水
冷鋳型３内より引抜いて行われる。そして、その溶解鋳
造中は、溶解室１と造塊室２内の不活性ガス雰囲気圧
は、導入管４，５と排気管６，７に設けられている弁1
4, 15, 16, 17の開度により制御される。
【００２４】次に、上述した構成の装置を用い、内径 1
20mmの無底水冷鋳型３、出力 100kWのプラズマトーチ８
およびプラズマトーチガスとしてアルゴン(Ar)を使用し
て、Ti-6Al-4V のチタン合金を、溶解のプラズマ出力70
kW、溶解速度15kg／hr、プラズマトーチガスの流量30ｌ
／分の条件の下で、且つ溶解室１内の不活性ガス雰囲気
圧(Pm)と造塊室２内の不活性ガス雰囲気圧(Pc)との圧力
差ΔＰを変えて溶解鋳造し、得られた鋳塊12の表面品質
を調査した。この調査結果を圧力差ΔＰと対応させて表
１に示す。なお、この時の圧力差ΔＰは、溶解室１側を
加圧した場合と、造塊室２側を加圧した場合の両者を行
った。
20mmの無底水冷鋳型３、出力 100kWのプラズマトーチ８
およびプラズマトーチガスとしてアルゴン(Ar)を使用し
て、Ti-6Al-4V のチタン合金を、溶解のプラズマ出力70
kW、溶解速度15kg／hr、プラズマトーチガスの流量30ｌ
／分の条件の下で、且つ溶解室１内の不活性ガス雰囲気
圧(Pm)と造塊室２内の不活性ガス雰囲気圧(Pc)との圧力
差ΔＰを変えて溶解鋳造し、得られた鋳塊12の表面品質
を調査した。この調査結果を圧力差ΔＰと対応させて表
１に示す。なお、この時の圧力差ΔＰは、溶解室１側を
加圧した場合と、造塊室２側を加圧した場合の両者を行
った。
【００２５】また、この時の溶解室１と造塊室２との圧
力差ΔＰを変える操作は、導入管４，５と排気管６，７
に設けられている弁14, 15, 16, 17の開度を制御するこ
とで行った。また、溶解初期の雰囲気圧力は１気圧とし
た。
力差ΔＰを変える操作は、導入管４，５と排気管６，７
に設けられている弁14, 15, 16, 17の開度を制御するこ
とで行った。また、溶解初期の雰囲気圧力は１気圧とし
た。
【００２６】さらに、鋳塊の表面品質の調査は、鋳塊を
縦方向に切断し、その断面での疵深さで評価した。
縦方向に切断し、その断面での疵深さで評価した。
【００２７】
【表１】
【００２８】上記表１より明らかなように、溶解室の雰
囲気圧を高くし鋳型内のガス流を溶解室から造塊室側へ
流した場合、圧力差ΔＰが 0.025気圧以下では、鋳型内
のガス流が殆ど無いため、従来のプラズマ溶解鋳造法に
より得られた鋳塊の表面性状とほぼ変わらないものであ
った。一方、圧力差ΔＰが 0.6気圧以上と高くなると、
鋳型内のガス流が速くなり鋳造が不安定になり、得られ
た鋳塊の表面の疵深さが深くなる。さらに、圧力差ΔＰ
が 0.8気圧以上では、鋳型内のガス流が速くなるととも
に上から下に流れるため溶融金属浴の外周部の溶湯が鋳
型間に押し込まれ、二重肌状の欠陥が発生した。
囲気圧を高くし鋳型内のガス流を溶解室から造塊室側へ
流した場合、圧力差ΔＰが 0.025気圧以下では、鋳型内
のガス流が殆ど無いため、従来のプラズマ溶解鋳造法に
より得られた鋳塊の表面性状とほぼ変わらないものであ
った。一方、圧力差ΔＰが 0.6気圧以上と高くなると、
鋳型内のガス流が速くなり鋳造が不安定になり、得られ
た鋳塊の表面の疵深さが深くなる。さらに、圧力差ΔＰ
が 0.8気圧以上では、鋳型内のガス流が速くなるととも
に上から下に流れるため溶融金属浴の外周部の溶湯が鋳
型間に押し込まれ、二重肌状の欠陥が発生した。
【００２９】また、上記とは逆に、造塊室の雰囲気圧を
高くし鋳型内のガス流を造塊室から溶解室側へ流した場
合は、圧力差ΔＰが 0.025気圧以下では、上記と同様に
鋳型内のガス流が殆どなく、従来のプラズマ溶解鋳造法
により得られた鋳塊の表面性状と変わらないものであっ
たが、圧力差ΔＰが 0.6気圧あるいは 0.8気圧では、上
記と違い鋳型内のガス流が下から上に流れるため溶融金
属浴の鋳型間への押し込みがないため、得られた鋳塊表
面の疵深さは比較的浅く良好乃至は普通と良いものであ
った。しかし、溶融金属が鋳型間から吹き出し飛散する
現象が見られ、安定した操業ができなかった。
高くし鋳型内のガス流を造塊室から溶解室側へ流した場
合は、圧力差ΔＰが 0.025気圧以下では、上記と同様に
鋳型内のガス流が殆どなく、従来のプラズマ溶解鋳造法
により得られた鋳塊の表面性状と変わらないものであっ
たが、圧力差ΔＰが 0.6気圧あるいは 0.8気圧では、上
記と違い鋳型内のガス流が下から上に流れるため溶融金
属浴の鋳型間への押し込みがないため、得られた鋳塊表
面の疵深さは比較的浅く良好乃至は普通と良いものであ
った。しかし、溶融金属が鋳型間から吹き出し飛散する
現象が見られ、安定した操業ができなかった。
【００３０】圧力差ΔＰが0.05〜 0.5気圧では、鋳塊表
面の疵深さが浅く良好な表面性状の鋳塊が得られた。ま
た、より好ましい表面性状の鋳塊を得るには、圧力差Δ
Ｐは、表１から明らかなように 0.1気圧の前後がよい。
面の疵深さが浅く良好な表面性状の鋳塊が得られた。ま
た、より好ましい表面性状の鋳塊を得るには、圧力差Δ
Ｐは、表１から明らかなように 0.1気圧の前後がよい。
【００３１】
【発明の効果】上述したように、本発明に係わるプラズ
マ溶解鋳造法によれば、良好な表面品質の活性金属、高
融点金属、あるいは超高清浄度が求められる各種金属の
鋳塊を製造し得、後工程での鋳塊表面の手入れ等が軽減
され、歩留りや生産性が向上できる。また、ブレークア
ウトの懸念が無く安定した鋳造が行える。
マ溶解鋳造法によれば、良好な表面品質の活性金属、高
融点金属、あるいは超高清浄度が求められる各種金属の
鋳塊を製造し得、後工程での鋳塊表面の手入れ等が軽減
され、歩留りや生産性が向上できる。また、ブレークア
ウトの懸念が無く安定した鋳造が行える。
【図１】本発明に係わるプラズマ溶解鋳造方法に適用さ
れる装置の一例を示す概要図である。
れる装置の一例を示す概要図である。
【図２】従来のプラズマ溶解鋳造方法に適用される装置
の概要図であって、（ａ）は溶解原料を水冷容器で溶解
してから鋳型へ注入する場合の例、（ｂ）は溶解原料を
直接鋳型へ装入する場合の例である。
の概要図であって、（ａ）は溶解原料を水冷容器で溶解
してから鋳型へ注入する場合の例、（ｂ）は溶解原料を
直接鋳型へ装入する場合の例である。
１：溶解室 ２：造塊室
３：無底水冷鋳型 ４，５：不活性ガスの導入管 ６，７：排気管 ８：プラズマトーチ
９：溶解原料 10：原料フィーダー 11：溶融金属浴 1
2：鋳塊 13：引抜き装置のロッド 14, 15, 16, 17：弁
３：無底水冷鋳型 ４，５：不活性ガスの導入管 ６，７：排気管 ８：プラズマトーチ
９：溶解原料 10：原料フィーダー 11：溶融金属浴 1
2：鋳塊 13：引抜き装置のロッド 14, 15, 16, 17：弁
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所
// Ｂ２２Ｄ 21/00 Ｚ 8926−4Ｅ
Claims (2)
- 【請求項１】 不活性ガス雰囲気中でプラズマアークを
熱源として原料を溶解するとともにその溶融金属を無底
水冷鋳型内で凝固させ、凝固した鋳塊を下方に引き抜き
ながら比較的長尺の鋳塊を製造するプラズマ溶解鋳造方
法において、溶解室と造塊室との間のガスの流れが無底
水冷鋳型の内側で起こり得るように無底水冷鋳型を配置
するとともに、溶解室の雰囲気圧力(Pm)と造塊室の雰囲
気圧力(Pc)との圧力差の絶対値｜Pc−Pm｜が、0.05≦｜
Pc−Pm｜＜0.5 気圧の範囲を満たすようにガス圧力を制
御することを特徴とするプラズマ溶解鋳造方法。 - 【請求項２】 ガス圧力の制御を、造塊室にガスを供給
するかまたは造塊室からガスを排出して行う請求項１記
載のプラズマ溶解鋳造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187752A JPH0531568A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | プラズマ溶解鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187752A JPH0531568A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | プラズマ溶解鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531568A true JPH0531568A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16211585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3187752A Withdrawn JPH0531568A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | プラズマ溶解鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0531568A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100659285B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2006-12-20 | 한국생산기술연구원 | 플라즈마 아크 용해법 및 이를 이용한 고융점 활성금속소경봉 제조방법 |
| KR100803731B1 (ko) * | 2006-11-15 | 2008-02-15 | 주식회사 포스코 | 용융 몰드 플럭스 공급장치 및 이를 이용한 연속주조방법 |
| JP2013049084A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Kobe Steel Ltd | チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法および連続鋳造装置 |
| JP2013052417A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Kobe Steel Ltd | チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続鋳造用の鋳型およびこれを備えた連続鋳造装置 |
| JP2015530259A (ja) * | 2012-09-28 | 2015-10-15 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 圧力差を使用する物質の連続鋳造 |
| CN116890100A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-10-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种连续送料超声辅助冷坩埚制备Nb-Si合金涡轮叶片的方法 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3187752A patent/JPH0531568A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100659285B1 (ko) * | 2005-09-12 | 2006-12-20 | 한국생산기술연구원 | 플라즈마 아크 용해법 및 이를 이용한 고융점 활성금속소경봉 제조방법 |
| KR100803731B1 (ko) * | 2006-11-15 | 2008-02-15 | 주식회사 포스코 | 용융 몰드 플럭스 공급장치 및 이를 이용한 연속주조방법 |
| JP2013049084A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Kobe Steel Ltd | チタンまたはチタン合金からなるスラブの連続鋳造方法および連続鋳造装置 |
| JP2013052417A (ja) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Kobe Steel Ltd | チタンまたはチタン合金からなる鋳塊の連続鋳造用の鋳型およびこれを備えた連続鋳造装置 |
| JP2015530259A (ja) * | 2012-09-28 | 2015-10-15 | エイティーアイ・プロパティーズ・インコーポレーテッド | 圧力差を使用する物質の連続鋳造 |
| US10155263B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-12-18 | Ati Properties Llc | Continuous casting of materials using pressure differential |
| US10272487B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-04-30 | Ati Properties Llc | Continuous casting of materials using pressure differential |
| CN116890100A (zh) * | 2023-08-22 | 2023-10-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种连续送料超声辅助冷坩埚制备Nb-Si合金涡轮叶片的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |