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JPH0159340B2 - - Google Patents

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
molten metal
scrap
ingot
water
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.)
Expired
Application number
JP60185404A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6247432A (en
Inventor
Yoshiharu Mae
Tsutomu Oka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Metal Corp filed Critical Mitsubishi Metal Corp
Priority to JP18540485A priority Critical patent/JPS6247432A/en
Priority to US06/868,120 priority patent/US4681627A/en
Priority to FR8607890A priority patent/FR2587366B1/en
Priority to DE19863618531 priority patent/DE3618531A1/en
Priority to GB8613366A priority patent/GB2178059B/en
Publication of JPS6247432A publication Critical patent/JPS6247432A/en
Publication of JPH0159340B2 publication Critical patent/JPH0159340B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔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。
[Industrial Field of Application] The present invention involves melting metal scraps, particularly scraps of refractory metals such as titanium, zirconium, or their alloys, with an electron beam or plasma electron beam in a vacuum melting furnace, or by melting metal scraps using a consumable electrode. The present invention relates to a method of manufacturing an ingot by melting an electrode made from the metal scrap as a consumable electrode in a type arc melting furnace. [Prior Art] Conventionally, metal scraps, particularly scraps of refractory metals such as titanium, zirconium, or alloys thereof, are melted to produce ingots.
Chips or small lumps of scrap fed into the hearth of a vacuum melting furnace are melted by an electron beam or plasma electron beam, and the molten metal collected in the hearth is transferred to a water-cooled mold and solidified into cast metal. Either the lump is pulled out from below the mold, or by the consumable electrode arc melting method, the consumable electrode made from the metal scrap is suspended in a water-cooled copper crucible, and a direct current arc is applied between the tip and the molten metal in the copper crucible. As a result, the electrode itself was gradually melted from its tip and dropped into a copper crucible to form a molten metal pool, and the molten metal pool was solidified from below to produce ingots. However, in the former method of manufacturing ingots, which uses electron beams or plasma electron beams in a vacuum melting furnace, it is necessary to sort the scraps in advance according to their size. Since only scrap can be processed, the work is time-consuming and the range of scrap that can be processed is limited.The present inventors first investigated the problem of heavy impurities in metal scrap, such as tungsten carbide-based carbide. As an ingot manufacturing method that can be advantageously applied when tool chipping fragments are present, the metal scrap is packed into a bottomed tube made of the same material as the metal scrap, and the tube is hearthed in a vacuum melting furnace. While held horizontally above, the tube material is melted by heating it with an electron beam or plasma electron beam sequentially from the bottom end to the other end, and the molten metal thus generated is allowed to fall into the hearth. After collecting the molten metal in the hearth, the supernatant of the molten metal is injected into a water-cooled mold by overflow and solidified.
60-120158), and metal scrap produced by heating with the electron beam or plasma electron beam as an ingot manufacturing method that can also reduce power consumption if heavy impurities are not mixed in the metal scrap. We have proposed a method (Japanese Patent Application No. 120157/1986) in which molten metal from scrap is directly dropped into a water-cooled mold and solidified in the water-cooled mold. In the manufacturing method of ingots that are melted into electrodes, scraps are first sorted by size, and then larger items are welded together in the atmosphere using an argon seal to make electrodes. The lumps are optionally pressed with titanium sponge to make briquettes, which are welded together to make electrodes, and the medium-sized lumps between the above two are crushed into fine particles. After that, briquettes are made by pressing with titanium sponge at will, and then welded together to make electrodes, so there is a problem that it takes a lot of time and effort to make consumable electrodes. The present inventors first placed bottomed tubes made of the same material as the metal scraps filled with the metal scraps in a consumable electrode type arc melting furnace, with their bottoms facing each other, and placed them on a water-cooled mold. A method of melting the metal scrap by generating an arc between the tubes packed with the metal scrap while holding the metal scrap horizontally, and causing the molten metal thus generated to fall into a water-cooled mold and solidify (particularly 1986-120159). [Problems to be Solved by the Invention] All of the above ingot manufacturing methods use a tube with a bottom for stuffing metal scraps, and when stuffing scraps into such a tube, the scraps must be placed on one side. Since it can only be supplied through a narrow opening, the filling process is troublesome, and since the pipe is open at only one end, it is difficult to visually check the filling state of the metal scrap packed inside the pipe. Moreover, depending on the size and shape of the scrap, large voids can easily form inside the pipe, so the overall filling rate is
Not only is it low (about 50 to 60%), but it is also impossible to pack the scrap uniformly, so when melting with an electron beam or plasma electron beam in a vacuum melting furnace, the amount of heat that must be supplied to each part of the pipe during melting changes, making it difficult to adjust the melting rate to a constant value, and in the case of consumable electrode type arc melting, it is difficult to stably obtain a uniform arc. [Findings based on research] Therefore, the inventors of the present invention have conducted various studies in order to solve such problems. (1) Instead of the bottomed tubular member for filling the metal scrap, the present inventors have found that: If a top-opening box material is formed by cutting a tube material with a polygonal cross section in the axial direction, this box material allows scraps to be stuffed from above, making the stuffing process easier. Furthermore, not only can the filling condition of the entire inside of the box material be determined visually, but also scraps can be supplied from above throughout the entire box material, making it extremely easy to evenly distribute scraps inside the box material. (2) The material of the box material is If the material is not the same as that of the metal scrap, the box material melted together with the scrap and mixed into the ingot will change its composition, but if the variation is within an allowable range, the material of the box material will be the same as that of the metal scrap. It has been found that even if the material of the box material is not the same as that of the metal scrap, it is sufficient if the material of the box material contains one or more of the same components as those of the metal scrap. [Means for Solving the Problems] This invention was invented based on the above knowledge, and it provides a method for producing ingots by melting metal scrap in a vacuum melting furnace or a consumable electrode type arc melting furnace. With the aim of performing melting operations easily, stably, and efficiently, metal scrap is melted in a vacuum melting furnace or consumable electrode type arc melting furnace, and the resulting molten metal is solidified in a water-cooled mold. In the method for producing an ingot from the metal scrap, the ingot contains one or more of the same components as the metal scrap,
A top-opening box material having a shape formed by cutting a tube material with a polygonal cross section in the axial direction, and having partition members at both ends or one end, or having no partition members at both ends. The metal scrap packed in the metal scrap is heated by an electron beam or a plasma electron beam from one end to the other while being held horizontally in the vacuum melting furnace, or in the consumable electrode type arc melting furnace. Combine an even number of metal scraps, hold them horizontally with their ends facing each other, and generate an arc between these ends to melt the metal scrap together with the box material, and the resulting molten metal. The molten metal is solidified by directly dropping it into a water-cooled mold, or by once storing the molten metal in a hearth and then dropping its supernatant liquid into the water-cooled mold by overflow.
The present invention provides a method for manufacturing the ingot. [Specific structure and operation of the invention] Hereinafter, the specific structure and operation of the present invention will be explained. 1. Box material The box material filled with scraps melts together with the scraps and mixes into the ingot, which affects the material of the ingot, so it is most preferable that the material of the box material be the same as the scrap material. Usually, scraps with slightly different materials are mixed and processed, and there is a certain tolerance range for the composition of the ingot that becomes the product. The fluctuation of
The material of the box material does not necessarily have to be the same as the material of the scrap, as long as the composition does not fall outside the range of composition required for the ingot, and variations in the composition of the ingot due to such mixing may affect the composition of the ingot. Within this range, it is sufficient to make the material of the box material contain one or more of the same components as those of the metal scrap. The box material used in this invention may have any shape in cross section, that is, it may have any shape as long as the cross section is a polygon with some sides missing. Usually, a box material 1 with a U-shaped cross section as shown in Fig. 4 is used because it is easy to manufacture and handle.
is conveniently used. For example, the plate-shaped partition members 1a, 1a shown in FIG. This is to prevent scrap from falling out of the box material until it is supplied to the container and melted.
This partition member may be of any type as long as it prevents such spillage.For example, if the size of the scrap is large to a certain extent, it may be made of a net shape, a lattice shape, or a slit shape. If there is no risk of scraps spilling out, this partition member may be provided only at one end of the box material, or its attachment may be omitted altogether. Although this box material can be manufactured by any method, it is generally advantageous to manufacture it by welding and assembling plates obtained by descaling after hot rolling. In manufacturing, it not only allows the use of narrower plates than circular pipes, but also has the advantage of not requiring hot rolling or heat treatment, which must be carried out under strict temperature control. (2) Casting method In this invention, which manufactures ingots from metal scraps, various types of castings are applied to the box material 1 having the partition member 1a, as shown in side views in FIGS. (i) In the vacuum melting furnace, hold the scraps horizontally on the water-cooled mold 3 (Fig. 1) or the hearth 4 (Fig. 2), and heat the scraps S without sorting. When the metal scrap S is gradually introduced from one end into the zone 5 heated to a high temperature by the electron beam or plasma electron beam 2,
After melting together with the box material 1 into the water-cooled mold 3, as shown in FIG. 1, or melting down into the hearth 4, as shown in FIG. 2, to form a pool of molten metal 6, The supernatant of this molten metal 6 overflows from the hearth 4 into the water-cooled mold 3 and forms a pool of molten metal 6 above the water-cooled mold 3, while the molten metal 6 is cooled and solidified by the water-cooled mold 3 below. Ingot 7
(ii) a box material 1 packed with the scrap S;
are arranged horizontally on a water-cooled mold 3 with their ends facing each other, as shown in FIG. 3, and when an arc 8 is generated between them as consumable electrodes, both electrodes are formed. The metal scrap S melts down into the water-cooled mold 3 together with the box material 1, forming a pool of molten metal 6 above the water-cooled mold 3, while below it the molten metal 6 is cooled and solidified by the water-cooled mold 3. An ingot 7 is formed. In addition, in this method, as described in the above (i), after the molten metal 6 is once collected in the hearth 4, the supernatant may be allowed to fall into the water-cooled mold 3 by overflow, and such a hearth can be used. The method used is advantageously used to remove heavy impurities such as tungsten carbide contained in scrap, while the previously described method without hearth is
If there is no risk of such impurities being mixed into the scrap, it is advantageously used as a method of reducing power consumption. In this invention, the box material may be arranged in any manner as long as the melted raw material does not slip or roll down from the box material during the melting operation. As used herein, the term "horizontal" refers not only to completely horizontal, but also to a substantially horizontal, sideways position, which naturally includes the above meaning. After the partition member 1a that prevents the scraps from falling out melts down, some of the scraps packed in the box material remain undissolved during the melting process and are placed in the water-cooled mold 3 or the hearth. Scraps may fall into the molten metal pool formed in step 4, but because of their relatively small size, such scraps easily fall into the molten metal pool heated by the electron beam or plasma electron beam or arc. dissolve in In this invention, the number of box materials to be processed at a time is not necessarily one or one pair. For example, in order to increase productivity, a plurality of box materials may be fed into the heating zone 5 at the same time, or two or more pairs of box materials may be processed at a time. The consumable electrodes may be placed opposite each other to generate an arc 8 between them. The present invention is particularly advantageously applied to the production of ingots from scraps of refractory metals such as titanium, zirconium, or their alloys, but it can also be applied to scraps of other metals by heating with an electron beam or plasma electron beam. It goes without saying that the present invention can be applied to any metal scrap suitable for melting by vacuum melting or consumable electrode arc melting. [Examples and effects based on the examples] Next, the present invention will be explained with reference to examples. It has a shape as shown in Fig. 4, and has a width:
350mm x height: 600mm x length: 2400mm x board thickness: 3mm
A pure titanium box material with a partition member having dimensions of
Minimum: 5 mm square to maximum: -4% V composition:
Packed with titanium alloy scraps of various dimensions up to approximately 150mm x 150mm x 400mm (weight 35Kg). The total weight of the scrap at this time was 1,600 kg, and the filling rate reached 74%. This was placed horizontally in a plasma beam melting furnace as shown in Figure 1, under vacuum (0.01 mmHg), and the plasma output:
Diameter: 440mm x irradiated with plasma electron beam under conditions of 500KW, box material advancement speed: 2cm/min
A cylindrical ingot with dimensions of length: 2100 mm and weight of approximately 1.4 tons was produced. In this melting operation, the ingots were packed uniformly into the box material at a high filling rate as described above, so the melting rate could be easily adjusted to a constant level, and therefore the melting operation could be controlled. This made it easier to use, shortened work time, and reduced power consumption. The component analysis values of the scrap used in this example and the obtained ingot were as shown in Table 1.

〔発明の綜合的効果〕[Comprehensive effect of the invention]

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。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, it becomes extremely easy to pack scraps into the box material that is the scrap holding member, and the scraps can be uniformly filled into the box material. In the vacuum melting method using an electron beam or plasma electron beam, the melting rate can be easily adjusted to a constant value, and in the consumable electrode type arc melting method, a uniform arc can be stably obtained. The melting operation can be easily controlled, and scraps can be packed into the box material at a high filling rate, so industrially useful effects such as increased melting efficiency and workability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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。
Figures 1 to 3 are explanatory diagrams drawn from the side to show the main points of this invention, and Figures 1 and 2 show a vacuum melting method using an electron beam or plasma electron beam as a heating source. , FIG. 3 shows a consumable electrode type arc melting method, and FIG. 4 is a perspective view showing an example of a box material used in the present invention. In the figure: 1... Box material, 2... Plasma beam, 3... Water-cooled mold, 4... Hearth, 5... Heating zone, 6... Molten metal, 7
...Ingot, 8...Arc, S...Scrap.

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。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing an ingot from metal scrap by melting the metal scrap in a vacuum melting furnace and solidifying the resulting molten metal in a water-cooled mold to form an ingot, comprising: It has a shape formed by cutting in the axial direction a tube material that contains one or more of the same components as the constituent components of the metal scrap and has a polygonal cross section, and has a partition member at both ends or one end, Alternatively, a top-opening box material with no partition members at either end filled with metal scraps is held horizontally in the vacuum melting furnace, and an electron beam or plasma electron beam is applied from one end to the other. By heating with a beam, the metal scrap is melted together with the box material, and the resulting molten metal is dropped directly into a water-cooled mold, or the molten metal is temporarily stored in a hearth and the supernatant is allowed to overflow. A method for manufacturing the ingot, characterized in that the molten metal is solidified by dropping it into a water-cooled mold. 2. A method for manufacturing an ingot from the metal scrap by melting the metal scrap in a consumable electrode type arc melting furnace and solidifying the molten metal thereby produced in a water-cooled mold to form an ingot. It has a shape formed by cutting a tube material having a polygonal cross section in the axial direction, and has a partition member on both ends or one end, or In the consumable electrode arc melting furnace, an even number of the metal scraps packed in a top-opening box material without any partition members are assembled, and their ends are held horizontally with their ends facing each other; An arc is generated between these ends to melt the metal scrap together with the box material, and the resulting molten metal is dropped directly into a water-cooled mold, or after this molten metal is once stored in a hearth. , characterized in that the supernatant is allowed to fall into a water-cooled mold by overflow, and the molten metal is solidified.
A method for producing the ingot.
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DE19863618531 DE3618531A1 (en) 1985-06-03 1986-06-03 METHOD FOR PRODUCING A BAR OF METAL SCRAP
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