活性金属的铸造方法技术

本发明专利技术的活性金属的铸造方法，是在使用了水冷铜的坩埚(2)的感应熔炼炉(3)中，从设于坩埚(2)的底部的出炉口(5)将熔融金属(M)出炉到铸模(4)中而铸造活性金属的小直径铸锭(S)的活性金属的铸造方法，其中，以铸锭直径(D)10mm以上，并且，铸锭高度(H)与铸锭直径(D)的比(H/D)为1.5以上，铸造中出炉的熔融金属(M)的重量为200kg以下的铸造条件进行铸造时，使铸造时的熔融金属(M)的温度与活性金属的熔点相比成为高温，并且调节出炉口(5)的开口径，从而一边将铸模(4)内铸造进行的速度即铸造速度(V)(mm/秒)，与铸锭高度(H)的关系控制为V≤0.1H一边进行铸造。

Casting Method of Active Metals

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活性金属的铸造方法
本专利技术涉及能够以高品质且高成品率得到活性金属的小直径铸锭的活性金属的铸造方法。
技术介绍
使用水冷铜坩埚的感应熔炼炉(CCIM：冷坩埚感应熔炼装置)，几乎不存在杂质从熔炼气氛和坩埚混入到熔融金属内的情况，适于活性金属的熔炼，特别是适于高熔点的金属的熔炼。另外，感应熔炼炉中，只要是比坩埚尺寸小的原料，在形状上便没有制约而能够在炉内熔炼，因此能够以废料等的材料为原材料而有效地利用。此外，在感应熔炼炉中引起加热的电磁感应，也使搅拌熔融金属的电磁斥力发生，因此，也可以通过由电磁斥力进行的搅拌保持熔融金属内的均质性。因此，使用感应熔炼炉的活性金属的铸造，对于原料费高，故要求有良好的成品率这样的活性金属的铸锭来说，被认为是用于以高成品率得到高品质的铸锭的有效的方法。可是，通常来说，金属相对于液体状态而言，因为在固体状态下密度大，所以凝固时铸造体的容积小。即，凝固时发生收缩，在冷却速度比较慢的凝固迟缓的部分，被称为缩孔的空洞会作为铸造时的缺陷发生。这样的缩孔，特别是在制造小直径铸锭时容易在铸锭的轴心部发生。因此，作为小直径铸锭而铸造以感应熔炼炉熔炼的金属时，为了抑制铸造时的缩孔，一般采用离心铸造法和减压铸造法等的方法。例如，在专利文献1中公开有一种方法，其是使用具备被密闭的保持炉、和经由给汤套筒连接于保持炉的铸模的铸造装置，进行减压铸造的方法。专利文献1的减压铸造法，在熔融金属填充时，可以对腔内(保持炉内)充分减压，并且也可以层流填充熔融金属，因此不用担心卷入空气，可以提高铸件品质。另外，在专利文献1的减压铸造法中，由于能够加大保持炉内与腔内的差压，从而不会限制浇铸重量，可以大量的浇铸。另外，作为抑制上述缩孔发生的方法，还已知有专利文献2所示的定向凝固方法。即，在专利文献2中，公开有一种精密凝固方法，是使用在高度方向上被分割成多个且可分别进行温度调整的加热炉，将陶瓷制铸模的上部与下部相比预先加热到高温，向经过加热的陶瓷制铸模内注入熔融金属而进行凝固的方法。在此专利文献2的精密凝固方法中，在高度方向上带有温度分布的加热炉中，将铸模的下部加热至比较低的温度，将铸模的上部加热至高温。此后，若向铸模注入熔融金属，则在铸模内会发生熔融金属从下部(熔融金属的温度低的底部侧)朝向上部缓缓凝固的定向凝固。如果发生这样的定向凝固，则认为可以防止缩孔等的缺陷发生。此外，使用了现有的水冷铜坩埚的感应熔炼炉进行的铸造法，一般是通过倾倒坩埚而进行出炉的方法，但如专利文献3所示这样，也提出有从坩埚底部进行出炉的方式。即，专利文献3的铸造方法构成为，以电磁排斥力使坩埚的中的被熔炼材料漂浮，利用感应加热使之熔化，使熔融金属从底部的出炉口出炉到铸模中。在该出炉口上可更换地嵌入呈筒状的导电性的转接器，在专利文献3的铸造方法中，通过更换转接器，可以阶段性地调整出炉流量。【先行技術文献】【专利文献】【专利文献1】日本国特开平9－57422号公报【专利文献2】日本国特开平11－57984号公报【专利文献3】日本国特开平11－87044号公报可是，专利文献1的减压铸造法，额外需要用于使保持炉的内部减压的工序，需要增加减压的工序这部分量的工序，因此在铸造时因需要增加工序而招致生产率的降低。这样的工序增加造成的生产率的降低，在使离心力作用于铸模而抑制缩孔的离心铸造法中也同样。另外，专利文献2的精密凝固方法，需要新规设置可以在高度方向上改变温度而进行加热的加热炉。另外，在进行铸造时，还需要在高度方向上细微改变加热温度，因此制造工序也容易变得复杂，容易招致制造成本的成本上升。此外，专利文献3的底部出炉式的熔炼炉，通过在底部出炉时变更出炉口的直径，从而使出炉流量大幅变化。但是，没有关于变更出炉流量时对铸锭成品率和品质造成的影响的记述，另外也没有关于小直径的被熔炼材料的铸造记述。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述的问题而做，其目的在于，提供一种活性金属的铸造方法，使用感应加热式且底部出炉式并由水冷铜等构成的坩埚，通过在铸造时控制熔融金属的浇注速度，从而实现在浇注熔融金属的铸模内从铸锭底部开始的定向凝固，减少铸锭内部的缩孔，使优质品成品率提高。为了解决上述课题，本专利技术的活性金属的铸造方法讲述以下的技术手段。即，本专利技术的活性金属的铸造方法，其特征在于，是在使用水冷铜坩埚的感应熔炼炉中，从设于该坩埚的底部的出炉口将熔融金属出炉到铸模而铸造活性金属的铸锭的活性金属的铸造方法，其中，所述铸锭其直径(D)为10mm以上，并且，铸锭高度H与铸锭直径D的比(H/D)为1.5以上，所述铸造中，以被出炉的熔融金属的重量为200kg以下的铸造条件进行铸造时，使所述铸造时的熔融金属的温度与活性金属的熔点相比形成高温，并且调整所述出炉口的开口径，从而在所述铸模内一边使铸造进行的速度即铸造速度V(mm/秒)，在与所述铸锭高度H的关系中，控制为V≤0.1H，一边进行所述铸造。根据本专利技术的活性金属的铸造方法，使用感应加热式且底部出炉式并由水冷铜等构成的坩埚，通过在铸造时控制熔融金属的铸造速度，从而能够在浇注熔融金属的铸模内实现从铸锭底部开始的定向凝固，减少铸锭内部的缩孔，使优质品成品率提高。附图说明图1A是表示用于本实施方式的活性金属的熔炼方法的铸造设备的图。图1B是表示以图1A的铸造装置铸造得到的铸锭的内部的概略剖视图。图2左侧的图是表示以现有(倾倒出炉方式)的熔炼方法铸造得到的铸锭内部的缺陷发生状态的剖视图，右侧的图是表示以本实施方式的熔炼方法铸造得到的铸锭内部的缺陷发生状态的剖视图。图3左侧的图是表示以铸造速度158.4mm/秒铸造得到的重量5kg，高度220mm的铸锭内部的温度分布，右侧的图是表示以铸造速度2.2mm/秒铸造得到的重量5kg，高度220mm的铸锭内部的温度分布。图4是表示铸造速度对铸锭的成品率带来的影响的图。图5A是表示用于现有(倾倒出炉方式)的活性金属的熔炼方法的铸造设备的图。图5B是表示以图5A的铸造装置铸造得到的铸锭的内部的概略剖视图。具体实施方式以下，基于附图详细地说明本专利技术的活性金属的铸造方法的实施方式。本实施方式的活性金属的铸造方法，是将钛(Ti)系，锆(Zr)系，钒(V)系、铬(Cr)系合金等的活性高熔点的金属(以下，称为活性金属)熔化而成的熔融金属M浇注到铸模4中而进行铸造，从而制造小直径铸锭S(铸锭)的方法。以下，首先对于本实施方式的活性金属的铸造方法所用的铸造设备1进行说明。如图1所示，本实施方式的铸造设备1具有：使用了水冷铜制的坩埚2的感应熔炼炉3；被注入从坩埚2的底部出炉的熔融金属M的铸模4，从坩埚2的底部将熔融金属M出炉至铸模4中而铸造活性金属的小直径铸锭S。用于本实施方式的铸造设备1的感应熔炼炉3，是在作为熔炼对象的材料的内部使感应电流发生，利用其电阻发热的装置，一般被称为冷坩埚感应熔炼装置(ColdCrucibleInductionMelting)。该感应熔炼炉3，使用水冷铜的坩埚2而使活性金属熔化，如果是一般的熔炼炉，则不使用多用于构成坩埚2的材料的耐火物，而是由铜形成。因此，很难受到来自耐火物的污染的影响。上述的用于感应熔炼炉3的坩埚2，如图1所示，形成为朝向上方开口的有底筒状，可以收容在内部熔化的活性金属。该坩埚2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性金属的铸造方法，其特征在于，是在使用了水冷铜的坩埚的感应熔炼炉中，从设于该坩埚的底部的出炉口将熔融金属出炉到铸模中而铸造活性金属的铸锭的活性金属的铸造方法，以所述铸锭直径D为10mm以上，并且，铸锭高度H与铸锭直径D的比H/D为1.5以上，在所述铸造中被出炉的熔融金属的重量为200kg以下的铸造条件进行铸造时，通过使所述铸造时的熔融金属的温度与活性金属的熔点相比形成高温，并且调节所述出炉口的开口径，从而在所述铸模内一边使铸造进行的速度即铸造速度V，在与所述铸锭高度H的关系中，控制为V≤0.1H，一边进行所述铸造，其中，所述铸造速度V的单位为mm/秒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.13 JP 2016-241248;2017.10.25 JP 2017-206161.一种活性金属的铸造方法，其特征在于，是在使用了水冷铜的坩埚的感应熔炼炉中，从设于该坩埚的底部的出炉口将熔融金属出炉到铸模中而铸造活性金属的铸锭的活性金属的铸造方法，以所述铸锭直径D...

【专利技术属性】
技术研发人员：森川雄三，松若大介，石田齐，池田周之，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP