由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法，所述连续铸造方法连续性 地铸造由钛或钛合金构成的铸块。
【背景技术】
[0002] 将经由真空电弧熔解、电子束熔解而熔融的金属浇注到无底的铸模内，一边使之 凝固一边从下方排出，从而连续地铸造铸块。
[0003] 专利文献1中，公开有一种自动控制等离子电弧熔解铸造方法，其是将钛或钛合 金在不活泼气体气氛中进行等离子电弧熔解，并浇注到铸模内使之凝固的方法。在不活 泼气体气氛中进行的等离子电弧熔解与在真空中进行的电子束熔解不同，不仅可以铸造纯 钛，而且也可以铸造钛合金。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本国专利第3077387号公报 [0007] 发明要解决的课题
[0008] 可是，若所铸造的铸块的铸造表皮有凹凸和伤痕，则需要在轧制前对于表面进行 切削等前处理，成为成品率降低、作业工时增加的原因。因此，要求铸造在铸造表皮没有凹 凸和伤痕的铸块。
[0009] 在此，在由钛构成的铸块的连续铸造中，只有在被等离子弧、电子束加热的熔液的 液面邻域（从液面至液面下10~20_左右的区域），铸模与铸块的表面有所接触。在比该 接触区域深的区域，铸块发生热收缩，从而与铸模之间发生空气隙。因此，推定熔液的液面 邻域对初期凝固部（熔液与铸模接触而最初凝固的部分）的供排热状况对铸造表皮的性状 造成很大的影响，认为通过恰当地控制熔液的液面邻域的供排热状态，能够得到有良好的 铸造表皮的铸块。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种可以铸造出铸造表皮的状态良好的铸块的由钛或钛 合金构成的铸块的连续铸造方法。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 本发明的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法的特征在于，是将使钛或钛合 金熔解而成的熔液浇注到无底的铸模内，一边使之凝固一边从下方排出，从而连续地铸造 由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法，通过控制所述铸模与述铸块的接触区域的所述 铸块的表面部的温度、和所述接触区域的从所述铸块的表面部向所述铸模的通过热通量中 的至少一个，从而将所述熔液凝固的凝固壳在所述接触区域的厚度纳入到规定的范围内。
[0013] 根据上述的构成，可由铸模与铸块的接触区域的铸块的表面部的温度，和接触区 域的从铸块的表面部向铸模的通过热通量中的至少一个的值，决定接触区域的凝固壳的厚 度。因此，控制接触区域的铸块的表面部的温度，和接触区域的从铸块的表面部向铸模的通 过热通量中的至少一个，从而将接触区域的凝固壳的厚度，纳入到铸块的表面不会发生缺 陷的规定的范围内。由此，能够抑制在铸块的表面发生缺陷，因而能够铸造出铸造表皮的状 态良好的铸块。
[0014] 另外，在本发明的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法中，可以将所述接触 区域的所述铸块的表面部的温度Ts的平均值控制在800°C< Ts< 1250°C的范围。根据上 述的构成，能够抑制铸块的表面发生缺陷。
[0015] 另外，在本发明的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法中，可以将所述接 触区域的从所述铸块的表面部向所述铸模的通过热通量q的平均值控制在5MW/m2< q < 7. 5MW/m2的范围。根据上述的构成，能够抑制铸块的表面发生缺陷。
[0016] 另外，在本发明的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法中，可以使所述接触 区域的所述凝固壳的厚度D在0. 4mm < D < 4mm的范围内。根据上述的构成，能够抑制因 凝固壳太薄而强度不足所导致凝固壳的表面发生撕裂"断裂缺陷"、以及抑制在生长的（变 厚的）凝固壳上被覆熔液的"熔覆缺陷（日文：湯被*9欠陷）"的发生。
[0017] 另外，在本发明的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法中，可以将所述钛或 所述钛合金经冷床熔解而成的所述熔液浇注到所述铸模内。另外，所述冷床熔解可以是等 离子电弧熔解。根据上述的构成，不仅能够铸造纯钛，也能够铸造钛合金。在此，所谓冷床 熔解以等离子电弧熔解、电子束熔解作为一例，这些熔解法是上位概念的熔解法。
[0018] 发明效果
[0019] 根据本发明的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法，能够将接触区域的凝固 壳的厚度纳入到不会在铸块的表面发生缺陷的规定的范围内，从而能够抑制铸块的表面发 生缺陷，因此能够铸造出铸造表皮的状态良好的铸块。
【附图说明】
[0020] 图1是表示连续铸造装置的立体图。
[0021] 图2是表示连续铸造装置的剖面图。
[0022] 图3是表示连续铸造装置的立体图。
[0023] 图4A是表示表面缺陷的发生机理的说明图。
[0024] 图4B是表示表面缺陷的发生机理的说明图。
[0025] 图5是表示接触区域的温度与通过热通量的模型图。
[0026] 图6A是从上方观看截面圆形的铸模的模型图。
[0027] 图6B是从上方观看截面矩形的铸模的模型图。
[0028] 图7A是从上方观看截面圆形的铸模的模型图
[0029] 图7B是从上方观看截面矩形的铸模的模型图
[0030] 图8是表示由连续铸造试验得到的铸模测温结果与铸模温度的模拟结果相比较 的图。
[0031] 图9是表示通过热通量与铸块表面温度的关系的图。
[0032] 图10是表示铸块表面温度与凝固壳的厚度的关系的图。
【具体实施方式】
[0033] 以下，一边参照附图，一边对于本发明的优选的实施方式进行说明。还有，在以下 的说明中，对于等离子电弧熔解钛或钛合金的情况进行说明。
[0034](连续铸造装置的构成）
[0035] 在本实施方式的由钛或钛合金构成的铸块的连续铸造方法中，将经过等离子电弧 熔解的钛或钛合金的熔液浇注到无底的铸模内，一边使之凝固一边从下方排出，从而连续 地铸造由钛或钛合金构成的铸块。实施该连续铸造方法的钛或钛合金所构成的铸块的连续 铸造装置1如立体图1和剖面图2所示，具有：铸模2 ;冷炉床3 ;进料装置4 ;等离子体焰炬 5 ;起熔块6 ;等离子体焰炬7。连续铸造装置1的周围是氩气、氦气等构成的不活泼气体气 氛。
[0036] 进料装置4用于向冷炉床3内投入海绵钛、碎料等的钛或钛合金的原料。等离子 体焰炬5设于冷炉床3的上方，其使等离子弧发生，使冷炉床3内的原料熔融。对于冷炉床 3而言，将原料熔融的熔液12从浇注部3a浇注到铸模2内。铸模2为铜制，无底且截面形 状形成为圆形，利用在圆筒状的壁部的至少一部分的内部循环的水来进行冷却。起熔块6 经由未图示的驱动部上下起伏，可以堵塞铸模2的下侧开口部。等离子体焰炬7设于铸模 2内的熔液12的上方，以等离子弧加热浇注到铸模2内的熔液12的液面。
[0037] 在以上的构成中，浇注到铸模2内的熔液12从与水冷式的铸模2的接触面起开始 凝固。然后，将堵塞了铸模2的下侧开口部的起熔块6按规定的速度朝下方下拉，熔液12 凝固的圆柱状的铸块11 一边被从下方排出一边被连续地铸造。
[0038] 在此，在真空气氛下的电子束熔解中，因为有微少成分蒸发，所以钛合金的铸造困 难。相对于此，在不活泼气体气氛下的等离子电弧熔解中，不仅可以铸造纯钛，也可以铸造 钛合金。
[0039] 还有，连续铸造装置1也可以具有向铸模2内的熔液12的液面投入固相或液相的 助熔剂的助熔剂投入装置。在此，在真空气氛下的电子束熔解中，因为助熔剂飞散，所以将 助熔剂投入到