由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及對由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯進(jìn)行連續(xù)鑄造的、由鈦或者鈦合金構(gòu)成 的板坯的連續(xù)鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 將通過真空電弧熔化、電子束熔化而熔融的金屬注入到無底的鑄模內(nèi)，一邊使其 凝固一邊向下方拉拔，由此連續(xù)地鑄造鑄錠。
[0003] 在專利文獻(xiàn)1中公開了自動(dòng)控制等離子熔化鑄造方法，其中，將鈦或者鈦合金在 非活性氣體環(huán)境中進(jìn)行等離子電弧熔化，注入到鑄模內(nèi)并使之凝固。對于在非活性氣體環(huán) 境中進(jìn)行的等離子電弧熔化，與在真空中進(jìn)行的電子束熔化不同，不僅能夠鑄造純鈦，還能 夠鑄造鈦合金。
[0004] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特許第3077387號公報(bào)
[0007] 然而，若在鑄造出的鑄錠的鑄件表面上存在凹凸、瑕疵，則需要在軋制之前進(jìn)行切 削表面等的預(yù)處理，成為成品率降低、作業(yè)工時(shí)增加的原因。因此，要求鑄造出鑄件表面沒 有凹凸、瑕疵的鑄錠。
[0008] 在此，考慮通過等離子電弧熔化來連續(xù)鑄造例如250X750mm、250X 1000mm、 250X 1500mm這類尺寸的薄板坯的情況。此時(shí)，由于等離子槍的加熱范圍存在極限，因此 需要使等離子槍沿著截面矩形的鑄模在水平方向上移動(dòng)，抑制鑄模附近的初始凝固部的生 長。
[0009] 然而，由于在鑄模的長邊側(cè)，等離子槍的滯留時(shí)間較長，因此，向初始凝固部輸入 的熱量大，凝固坯殼變薄。另一方面，由于在鑄模的短邊側(cè)、拐角部，等離子槍的滯留時(shí)間 短，因此，向初始凝固部輸入的熱量不足，凝固坯殼生長（變厚）。這樣，凝固行為因薄板坯 的位置不同而不均勻，導(dǎo)致鑄件表面性質(zhì)的惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的課題
[0011] 本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠鑄造出鑄件表面狀態(tài)良好的板坯的、由鈦或者 鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法。
[0012] 用于解決課題的手段
[0013] 在本發(fā)明的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法中，將熔化鈦或者鈦合金 而成的熔融金屬注入到截面為矩形且無底的鑄模內(nèi)而使其凝固，并且向下方拉拔，從而連 續(xù)地鑄造由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯，其中，在所述鑄模內(nèi)的所述熔融金屬的液面上使等 離子槍在水平方向上旋轉(zhuǎn)，通過電磁攪拌在所述鑄模內(nèi)的所述熔融金屬的至少液面處產(chǎn)生 在水平方向上旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)。
[0014] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在等離子槍的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的基礎(chǔ)上，通過電磁攪拌在鑄模內(nèi)的熔融 金屬的至少液面處產(chǎn)生在水平方向上旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)。由此，滯留在鑄模的長邊側(cè)的熱的熔融 金屬向鑄模的短邊側(cè)、拐角部移流，因而鑄模的長邊側(cè)的初始凝固部的熔融、以及鑄模的短 邊側(cè)、拐角部的初始凝固部的生長得到緩和。因此，能夠使板坯整體均勻地凝固，因而能夠 鑄造出鑄件表面的狀態(tài)良好的板坯。
[0015] 另外，在本發(fā)明的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法的基礎(chǔ)上，也可以 構(gòu)成為，在沿長邊方向設(shè)置將所述板坯的長邊的長度設(shè)為L且將所述板坯的長邊的中央設(shè) 為0的坐標(biāo)軸x時(shí)，將所述鑄模的長邊側(cè)的鑄壁附近的、位于一 2L/5 < x < 2L/5的范圍內(nèi) 的所述熔融金屬的液面處的x軸方向的流速的平均值的絕對值設(shè)為300mm/sec以上。根據(jù) 上述結(jié)構(gòu)，能夠使滯留在鑄模的長邊側(cè)的熱的熔融金屬適當(dāng)?shù)叵蜩T模的短邊側(cè)、拐角部移 流。
[0016] 另外，在本發(fā)明的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法的基礎(chǔ)上，也可以 構(gòu)成為，所述鑄模的長邊側(cè)的鑄壁附近是與所述鑄模的長邊側(cè)的鑄壁相距1〇_的位置。根 據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使滯留在鑄模的長邊側(cè)的熱的熔融金屬適當(dāng)?shù)叵蜩T模的短邊側(cè)、拐角部 移流。
[0017] 另外，在本發(fā)明的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法的基礎(chǔ)上，也可以 構(gòu)成為，使所述熔融金屬的所述X軸方向的流速的絕對值的、與位置以及時(shí)刻的變動(dòng)相關(guān) 的標(biāo)準(zhǔn)偏差0處于50mm/sec< 0 <85mm/sec的范圍。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠使恪融金屬 與板坯接觸的接觸區(qū)域中的板坯的表面溫度的變動(dòng)幅度的最大值在板坯整周上處于400°C 以下。
[0018] 另外，在本發(fā)明的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法的基礎(chǔ)上，也可以 構(gòu)成為，在所述熔融金屬的至少液面處產(chǎn)生在與所述等離子槍的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋 轉(zhuǎn)的流動(dòng)。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠減小板坯的表面溫度的變動(dòng)幅度。由此，能夠使板坯整體均 勾地凝固。
[0019] 發(fā)明效果
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法，緩和了鑄模的長邊側(cè) 的初始凝固部的熔融、以及鑄模的短邊側(cè)、拐角部的初始凝固部的生長。由此，能夠使板坯 整體均勻地凝固，因而能夠鑄造出鑄件表面狀態(tài)良好的板坯。
【附圖說明】
[0021] 圖1是示出連續(xù)鑄造裝置的立體圖。
[0022] 圖2是示出連續(xù)鑄造裝置的剖視圖。
[0023] 圖3A是表不表面缺陷的產(chǎn)生機(jī)理的說明圖。
[0024] 圖3B是表不表面缺陷的產(chǎn)生機(jī)理的說明圖。
[0025] 圖4A是從上方觀察鑄模時(shí)的示意圖。
[0026] 圖4B是從上方觀察鑄模時(shí)的示意圖。
[0027] 圖4C是從上方觀察鑄模時(shí)的示意圖。
[0028] 圖5是鑄模的俯視圖。
[0029] 圖6A是鑄模的俯視圖。
[0030] 圖6B是鑄模的俯視圖。
[0031] 圖7A是不出板還的表面溫度的時(shí)間變動(dòng)的概念圖。
[0032] 圖7B是示出板坯的表面溫度的時(shí)間變動(dòng)的概念圖。
[0033] 圖8是鑄模與板坯的接觸區(qū)域的示意圖。
[0034] 圖9是示出通過熱流通量與板坯表面溫度的關(guān)系的圖。
[0035] 圖10A是示出等離子槍的移動(dòng)模式以及液面熱量輸入分布的圖。
[0036] 圖10B是不出等尚子槍的移動(dòng)模式以及液面熱量輸入分布的圖。
[0037] 圖11A是示出電磁攪拌的模式以及洛倫茲力分布的圖。
[0038] 圖11B是示出電磁攪拌的模式以及洛倫茲力分布的圖。
[0039] 圖12是示出數(shù)據(jù)的選取位置與等離子槍的位置的圖。
[0040] 圖13是示出數(shù)據(jù)的各個(gè)選取位置處的板坯的表面溫度的圖。
[0041] 圖14是示出數(shù)據(jù)的各個(gè)選取位置處的溫度變動(dòng)幅度的圖。
[0042] 圖15是示出數(shù)據(jù)的各個(gè)選取位置處的板坯的表面溫度的圖。
[0043] 圖16是示出數(shù)據(jù)的各個(gè)選取位置處的溫度變動(dòng)幅度的圖。
[0044] 圖17是示出數(shù)據(jù)的各個(gè)選取位置處的板坯的表面溫度的圖。
[0045] 圖18是示出數(shù)據(jù)的各個(gè)選取位置處的溫度變動(dòng)幅度的圖。
[0046] 圖19A是示出工作線上的流速大小的圖。
[0047] 圖19B是示出工作線上的流速大小的圖。
[0048] 圖20A是示出工作線上的流速大小的圖。
[0049] 圖20B是示出工作線上的流速大小的圖。
[0050] 圖21A是示出工作線上的流速大小的圖。
[0051] 圖21B是示出工作線上的流速大小的圖。
[0052] 圖22A是示出工作線上的流速大小的圖。
[0053] 圖22B是示出工作線上的流速大小的圖。
[0054] 圖23A是示出等效線圈電流與熔融金屬的平均流速的關(guān)系的圖。
[0055] 圖23B是示出等效線圈電流與流速的標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系的圖。
[0056] 圖23C是示出等效線圈電流與溫度變動(dòng)幅度的最大值的關(guān)系的圖。
[0057] 圖24A是示出熔融金屬的平均流速與溫度變動(dòng)幅度的最大值的關(guān)系的圖。
[0058] 圖24B是示出熔融金屬的流速的標(biāo)準(zhǔn)偏差與溫度變動(dòng)幅度的最大值的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 以下，參照附圖，對本發(fā)明的適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式進(jìn)行說明。
[0060] (連續(xù)鑄造裝置的結(jié)構(gòu)）
[0061] 在本實(shí)施方式的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造方法中，將經(jīng)由等離子電 弧熔化的鈦或者鈦合金的熔融金屬注入到截面為矩形且無底的鑄模內(nèi)，一邊使其凝固一邊 向下方拉拔，由此連續(xù)地鑄造由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯。如立體圖的圖1以及剖視圖的 圖2所示，實(shí)施該連續(xù)鑄造方法的由鈦或者鈦合金構(gòu)成的板坯的連續(xù)鑄造裝置1具有鑄模 2、冷爐床3、原料投入裝置4、等離子槍5、起熔塊6以及等離子槍7。連續(xù)鑄造裝置1的周 圍形成由氬氣、氦氣等構(gòu)成的非活性氣體環(huán)境。
[0062] 原料投入裝置4向冷爐床3內(nèi)投入海綿鈦、金屬肩等鈦或者鈦合金的原料。等離 子槍5設(shè)置在冷爐床3的上方，產(chǎn)生等離子弧而使冷爐床3內(nèi)的原料熔融。冷爐床3將原 料熔融而成的熔融金屬12從澆注部3a向鑄模2內(nèi)注入。鑄模2是銅制的，無底且截面形 狀形成為矩形，通過在方筒狀的壁部的至少一部分的內(nèi)部循環(huán)的水進(jìn)行冷卻。起熔塊6通 過未圖示的驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行上下移動(dòng)，能夠封堵鑄模2的下側(cè)開口部。等離子槍7設(shè)置在鑄模 2內(nèi)的熔融金屬12的上方，一邊通過未圖示的移動(dòng)機(jī)構(gòu)在熔融金屬12的液面上水平移動(dòng)， 一邊通過等離子弧來加熱向鑄模2內(nèi)注入的熔融金屬12的液面。
[0063] 在以上結(jié)構(gòu)中，向鑄模2內(nèi)注入的熔融金屬12從與水冷式的鑄模2接觸的接觸面 開始凝固。然后，通過將封堵鑄模2的下側(cè)開口部的起熔