用电子束熔化炉熔炼的热轧用钛板坯和其熔炼方法以及热 轧用钛板坯的轧制方法 【技术领域】
本发明涉及用电子束熔化炉熔炼的适合于热轧的钛板坯和其熔炼方法。背景技术 金属钛对于近年来所没有的需求的增加、 海绵钛或坯块的制造者是正在追求其增 产对应的状态。该状况不仅是海绵钛或坯块的制造者， 在对将上述钛坯块锻造成的板材进 行加工的制造者中也是同样的状况持续。
作为将上述那样的钛坯块加工成的板材的一种的带状卷材的以往的一般的制造 方法是从通过消耗电极式电弧熔化法或电子束熔化法熔化并凝固的大型的钛坯块开始、 将 其分解来制造热轧用板坯的方法。
该大型的坯块的形状在消耗电极式电弧熔化法的情况下被制造为直径约 1m 的圆 柱形， 在电子束熔化法的情况下也被制造为矩形形状， 具有一边为约 0.5 ～ 1m 的截面。由 于是这样较大的截面， 所以该大型坯块被通过分块、 锻造或轧制等热加工分解， 成为能够由 热轧机轧制的板坯形状。
在分解后， 再经过翘曲或弯曲 （拱度） 的矫正工序、 用来将表面的鳞屑或伤痕除去 的修整工序， 才成为热轧用板坯。 将该热轧用板坯加热到规定的温度， 通过钢铁等的通用的 热轧机热轧而加工为带状卷材 （薄板） 。有将该热轧成的带状卷材然后进行退火及脱鳞屑而 原样成为制品的情况、 或再实施冷轧等的冷加工和退火而成为制品的情况。
这样在钛的薄板卷材的制造时， 由于是经过某几个工序才制造的， 所以成为成本 增大的原因， 对于钛熔化制造者而言， 希望能够实现上述工序的缩短或工序改善那样的钛 板坯的提供。
另一方面， 最近， 在电子束熔化炉中， 通过使铸模的截面形状为矩形， 也熔炼矩形 的坯块。 但是， 在现状下， 上述矩形坯块的厚度不能熔炼薄到能够不经过分解工序而添加到 热轧机中的程度。 因此， 希望有熔炼更薄的矩形坯块的技术， 但处于还没有达到实用化的状 况。
即， 为了使用以往的电子束熔化炉熔炼能够直接送入到热轧机中那样的厚度的钛 板坯， 首先需要用来熔炼钛板坯的专用的铸模。但是， 在用电子束熔化炉熔炼钛板坯时， 在 单纯使以往的方形铸模的厚度变薄的情况下， 遇到在由上述铸模熔炼的钛板坯中发生翘曲 或弯曲、 在长度方向上起伏、 不能向用于钢铁等的轧制的通用的热轧机原样送入的新的课 题。
在用钢铁等的通用的热轧机制造带状卷材后， 板坯的翘曲或弯曲 （直线性较差） 损 害通材性， 所以上下较大地翘曲、 或左右摆动， 被轧制材不笔直地行进而不能进行连续的热 轧。 即使能够热轧， 被轧制材也剧烈地碰撞在导引部或输送辊上， 所以发生边缘的裂纹或表 面伤痕。 在熔炼后的钛板坯的翘曲或弯曲较大的情况下， 需要加热而进行热矫正、 或者通过 切削等机械加工将厚度或宽度切除对应的量以便成为规定的形状。
通过电子束熔化炉的使用方形铸模的矩形坯块的熔炼方法例如在特开平 04 － 131330 号公报 （专利文献 1） 中公开。在专利文献 1 的图 1 中， 表示了将熔融金属从方形铸 模 1 的长边铸模壁侧注入的图。但是， 在专利文献 1 中， 虽然有通过将矩形坯块熔炼能够改 善上述坯块的轧制工序的效果的记载， 但看不到关于使用方形铸模熔炼的钛板坯的弯曲及 翘曲等的直线性的技术公开。
但是， 在考虑实际作业的情况下， 将在减压的电子束熔化炉中熔炼的钛板坯在大 气压下拔出的技术还没有实用化， 为了拔出而必须将电子束熔化炉的运转停止使炉内成为 大气压等， 难以连续地进行电子束熔化和板坯的拔出， 希望今后的周边技术的进步。
这样， 为了使用电子束熔化炉直接熔炼适合于热轧用的钛板坯， 需要解决上述课 题， 希望有上述课题的合理的解决手段。
在特开昭 62 － 050047 号公报 （专利文献 2） 中， 公开了通过在对从构成电子束熔 化炉的铸模拉拔的钛板坯的表面照射电子束而将表层部熔融加热后、 作用在表面成形轧辊 上而制造板坯、 来改善铸造板坯的铸造表面的方法。
根据专利文献 2， 是由于单单将板坯从铸模拉拔会发生表面缺陷或较大的振痕、 所 以通过在再次照射电子束而将表层部熔融后作用在表面成形辊上而得到良好的铸造表面 的方法， 公开了具有 180mm×50mm 的截面的矩形钛板坯的例子。 但是， 在专利文献 2 中， 也看不到关于使用方形铸模熔炼的钛板坯的弯曲或翘曲 等的直线性的技术公开。此外， 该 180mm×50mm 的截面在工业中是非常小的， 所以在制造带 状卷材的钢铁等的大型的热轧机中温度下降较多， 并不适合。
进而， 在专利文献 2 中， 需要另外准备从铸模拉拔后的表面成形辊和在电子束熔 化炉的内部钛板坯加热用的电子枪， 还存在成本方面的课题。
此外， 最近还开发了在电子束熔化炉中配设方形的铸模、 制造方形的坯块的技术。 上述方形的坯块与圆型坯块相比热锻造较容易， 起到能够使上述锻造工序效率化的效果。
进而， 还研究了使上述方形坯块的厚度更薄的板坯的制造方法， 但是有在使用上 述方形铸模熔炼的板坯的角部发现裂纹或损伤的情况， 要求改善。
如果有上述裂纹或损伤， 则有在然后进行的锻造或轧制工序中加工的薄板的表面 上残留损伤的情况， 此外， 有在薄板自身上出现裂纹的情况。进而， 即使在角部没有发生裂 纹或损伤， 在方形板坯的角形状不合适的情况下， 如果原样热轧则在边缘部发生裂纹， 使薄 板的制品成品率大幅下降， 要求改善。
关于这样的方面， 有如在连续铸造技术中看到那样的、 通过使铸模的内面为伸出 到外部的形状、 缓和对于上述板坯的角部的冷却强度、 结果制造出改善了铸造表面的坯块 的尝试 （例如参照专利文献 3） 。
此外， 还公开了通过构成为、 使上述铸模的截面积朝向板坯的拉拔方向减小、 改善 铸模与板坯的密接性、 来谋求上述角部及铸造表面的改善的技术 （例如参照专利文献 4） 。
但是， 这些技术是关于熔炼的铸片整体的铸造表面言及的， 关于在上述方形坯块 的角部发生的裂纹并没有言及。这样， 要求稳定地制造没有使用电子束熔化炉熔炼的方形 坯块的角部的裂纹及损伤的发生的健全的铸造表面的坯块的技术。
专利文献 1 ： 特开平 04 － 131330 号公报 专利文献 2 ： 特开昭 62 － 050047 号公报
专利文献 3 ： 特开平 11 － 028550 号公报 专利文献 4 ： 特开平 04 － 319044 号公报。 发明内容 本发明的目的是提供一种能够在由电子束熔化炉进行的熔化后不经过分解工序 及然后的矫正工序而送入到热轧机中那样的、 具备适合于热轧的特性的钛板坯和其熔炼方 法。
鉴于该实际情况， 对上述课题进行专心研究， 发现通过从构成方形铸模的长边铸 模壁和短边铸模壁中的上述短边铸模壁侧注入熔融金属， 能够熔炼长度方向的直线性良好 的钛板坯， 完成了以下的本申请发明。
即， 有关本申请发明的热轧用钛板坯是从电子束熔化炉的铸模直接熔炼的钛板 坯， 其特征在于， 板坯的每 1000mm 长度的翘曲是 5mm 以下、 弯曲是 2.5mm 以下。
这里， 本申请发明中的 “翘曲” ， 是指在板坯的剖视图中板坯的铅直方向 （厚度方 向） 相对于长度方向的变形量中的最大的变形量。此外， 所谓 “弯曲” ， 是指在板坯的俯视图 中、 板坯的水平方向 （宽度方向） 相对于长度方向的变形量中的最大的变形量。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯优选的形态是， 上述钛板坯的宽度 （W） 对厚 度 （T） 的比 （W/T） 是 2 ～ 10 的范围， 并且长度 （L） 对宽度的比 （L/W） 是 5 以上。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯优选的形态是， 厚度是 150 ～ 300mm、 宽度是 1750mm 以下、 长度是 5000mm 以上。
优选的形态是， 在有关本申请发明的热轧用钛板坯的角部上， 形成有具有 5 ～ 50mm 的曲率半径 （rc） 的倒角部。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯优选的形态是， 将在配设在电子束熔化炉内 的炉床内熔化生成的钛的熔融金属从构成设在炉床的下游侧的矩形铸模的短边铸模壁注 入到矩形铸模内而熔炼成。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯优选的形态是， 由纯钛或钛合金构成。 这里， 所谓纯钛， 是指相当于 JIS1 种到 4 种的物质。此外， 所谓钛合金， 是指在上述纯钛中故意添 加了规定的以外的金属元素的钛材。
有关本申请发明的热轧用钛板坯的熔炼方法的特征在于， 从构成内装在上述电子 束熔化炉中的方形铸模的长边铸模壁及短边铸模壁中的短边铸模壁侧注入熔融金属。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯的熔炼方法优选的形态是， 使对形成在上述 矩形铸模内的熔融钛池表面照射的电子束密度从与熔融金属注入侧的短边铸模壁对置的 短边铸模壁侧朝向熔融金属注入侧的短边铸模壁侧减小。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯的熔炼方法优选的形态是， 使用在上述矩形 铸模的角部上形成有倒角部、 上述倒角部的形状形成为与作为形成在矩形铸模的内部的熔 融金属与形成在其外周部上的凝固壳的边界的平衡固相线相似的铸模。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯的熔炼方法优选的形态是， 使用在上述矩 形铸模的角部上形成有倒角部、 将上述倒角部用圆弧的一部分构成、 上述圆弧的曲率半径 （rc） 为 2 ～ 50mm 的铸模。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯的熔炼方法优选的形态是， 使用上述矩形铸
模的宽度 （W） 对厚度 （D） 的比 （W/D） 为2≤ （W/D） ≤ 10 的范围的铸模。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯的熔炼方法优选的形态是， 使用构成为、 使 上述矩形铸模的倒角部的曲率半径 （rc） 相对于铸模短边对铸模长边的比 （α） 为比例关系 的铸模。
有关本申请发明的热轧用钛板坯的轧制方法优选的形态是， 将上述热轧用板坯送 入到热轧机中， 向带状卷材热轧。
有关本申请发明的上述热轧用钛板坯的轧制方法优选的形态是， 使用串列式轧 机、 斯特格尔式轧机或行星式轧机进行上述热轧。
根据本发明， 由于钛板坯的翘曲及弯曲受高度抑制， 所以提供一种在电子束熔化 后不需要分解工序及然后的矫正工序、 能够送入到热轧机中那样的长度方向的直线性良好 的热轧用钛板坯及其熔炼方法。
通过上述装置及方法制造的钛板坯的长度方向的直线性良好， 结果， 能够用钢铁 等的通用的热轧机进行稳定的热轧， 能够在热轧之前省去分解工序及钛板坯的长度方向的 矫正工序， 结果， 起到能够大幅缩短钛薄板的加工时间的效果。 附图说明 图 1 是示意地表示热轧用钛板坯的形状的图。
图 2 是示意地表示板坯的长度方向的翘曲的图。
图 3 是示意地表示板坯的长度方向的弯曲 （拱度） 的图。
图 4 是表示方形铸模的截面形状、 其长边铸模壁及短边铸模壁、 以及注入熔融金 属的壁侧的图。详细地讲， 图 4（a） 是表示从短边铸模壁侧注入熔融金属的图、 图 4（b） 是 表示从长边铸模壁侧注入熔融金属的图。
图 5 是表示电子束熔化炉的主要的装置结构的图。
图 6 是表示本发明的方型铸模的钛板坯的熔炼中的状态的示意图。
附图标记说明 1 电子枪， 2 电子束， 3、 31 矩形铸模， 32 熔融池， 33 等温线， 34 固相， 35 平衡固相 线， 4 炉床， 5 熔融金属， 6 熔融池， 7 板坯， 8 拉拔台座， 9 拉拔轴， 10 原料， 11 熔化室， 12 坯块室， 20 闸阀。
具体实施方式
以下使用附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
图 1 示意地表示有关本申请发明的热轧用钛板坯的形状。此外， 图 2 表示说明板 坯的长度方向的翘曲的图， 图 3 表示说明板坯的长度方向的弯曲 （拱度） 的图。
将通过本申请发明的方法制造的热轧用钛板坯首先载置在表面平滑的平台的上 而确认翘曲和弯曲。即， 使上述钛板坯沿铅直方向摆动而确认钛板坯的铅直方向的变形状 况， 测量从平台浮起的另一端的角部与平台的距离， 测量其中的最大值如图 2 所示那样作 为 “翘曲” 。
同样， 沿着载置在平台上的钛板坯的端面在长度方向上移动， 测量在板坯的长度 方向上呈现的相对于平台上的直线的变移量、 测量其中的最大值如图 3 所示那样作为 “弯曲” 。 图 4 表示电子束熔化炉的熔炼钛板坯的方形铸模的俯视图。矩形铸模具有长边铸 模壁和短边铸模壁， 在本发明中， 如图 4（a） 所示， 从它们中的上述短边铸模壁侧注入熔融 金属为优选的形态， 结果， 起到能够熔炼长度方向的直线性良好的钛板坯的效果。 其直线性 是板坯的每 1000mm 长度的翘曲是 5mm 以下、 弯曲是 2.5mm 以下， 处于能够在钢铁等的通用 的热轧机中充分确保稳定的通材性的品质。
以往， 有如图 4（b） 那样从正面宽度较宽的长边铸模壁侧注入熔融金属、 以使熔融 金属不从铸模外框偏离而稳定地注入到铸模内的方法。在此情况下， 有如果板坯的翘曲超 过 5mm（每 1000mm 长度） 则不能得到需要的直线性的情况。考虑这是因为， 在作为板坯的 表背面的熔融金属的注入面侧的长边铸模壁侧与作为反注入面侧的对置的长边铸模壁侧， 温度差变大， 与其对应， 温度及冷却的差在作为较薄的厚度方向上变得非常大。
通过如本申请发明那样从短边铸模壁侧注入熔融金属， 由图 4（a） 可知， 铸模的角 部因为使用较薄的铸模而距离注入熔融金属的部位非常近。 铸模的角部的冷却能力比平面 部高， 有将因注入熔融金属带来的温度差急剧地缓和的作用。 通过该作用， 冷却的对称性提 高， 考虑翘曲和弯曲被抑制。此外， 由于从短边铸模壁注入， 所以关于对置的长边铸模壁彼 此温度分布为对称， 结果， 考虑不易发生较薄的厚度方向的变形。
在本申请发明中， 当将上述钛板坯熔炼时， 优选的是照射电子束， 以使对形成在矩 形铸模内的熔融钛池表面照射的电子束密度从与熔融金属注入侧的短边铸模对置的一个 短边铸模侧朝向熔融金属注入侧的短边铸模壁侧减小。
在熔融金属注入侧的短边铸模壁中， 温度较高， 在对置的短边铸模壁中， 因为有距 离而温度降低， 所以通过用上述那样的电子束照射样式将矩形铸模内的熔融钛池加热， 能 够将上述钛板坯的宽度方向的温度分布维持为均匀。结果， 起到还能够更有效地抑制熔炼 的钛板坯的变形的效果。
具体而言， 通过采用本申请发明的上述的电子束样式的装置及方法制造的热轧用 钛板坯能够控制为使板坯的每 1000mm 长度的翘曲为 5mm 以下、 弯曲为 2.5mm 以下， 优选的 是使翘曲为 2mm 以下、 弯曲为 2mm 以下， 能够使热轧时的通材性更稳定化。
除此以外， 在将处于熔炼后的钛板坯的铸造表面上的凹凸等表面缺陷通过切削等 修整除去的情况下， 通过板坯的翘曲或弯曲较小， 能够得到修整效率的提高和切削量减少 的效果。
有关本申请发明的热轧用钛板坯的特征在于被从电子束熔化炉直接熔炼。 上述钛 板坯由于从熔炼最初被调节为适合于轧制的厚度， 所以不仅不需要以往的从坯块进行的向 板坯的分解工序， 而且熔炼后原状的钛板坯的翘曲或弯曲非常小， 所以能够也不需要矫正 工序或切削等带来的机械加工。
有关本申请发明的钛板坯的优选的形态是， 是被从电子束熔化炉直接制造的热轧 用钛板坯， 上述钛板坯的宽度 （W） 相对于厚度 （T） 的比 （W/T） 是 2 ～ 10 的范围、 并且长度 （L） 相对于宽度的比 （L/W） 是 5 以上。具体而言， 优选的是， 上述钛板坯的厚度 （T） 为 150 ～ 300mm、 宽度 （W） 为 1750mm 以下、 长度 （L） 为 5000mm 以上、 进而为 5600mm 以上、 更优选的是 为 6000mm 以上、 进而更加优选的是从 7000mm 以上的范围中选择。
在上述钛板坯的宽度 （W） 相对于厚度 （T） 的比 （W/T） 不到 2 的情况下， 钛板坯相对
于宽度较厚， 所以热轧时的宽度延展变大， 在边缘部发生裂纹， 并不优选。 特别是， 如果厚度 超过 300mm， 则热轧时的自由面变大， 侧面的褶皱变深， 助长了边缘部的裂纹。
在上述钛板坯的厚度不到 150mm 的情况下， 在热轧时板坯的温度下降较多， 损害 通材性， 并且有导致边缘裂纹的情况。此外， 在板坯的铸造时， 因钛板坯自身的自重而不能 保持直线性， 继续平顺的钛板坯的熔炼变得困难。 （参照后述的图 5 所示的、 优选的电子束 熔化炉的主要的装置结构） 另一方面， 在上述钛板坯的 W/T 超过 10 的情况下， 被从铸模拉拔的板坯的厚度变得过 薄， 发生不能得到拉拔所需要的充分的强度的不良状况， 并不优选。 如果上述钛板坯的厚度 超过 300mm 或宽度超过 1750mm， 则热轧的轧制负荷增大， 不能用通用的热轧机直接轧制， 违 背了本申请的目的。
有关本申请发明的热轧用钛板坯从将上述热轧用板坯用电子束熔化炉熔炼的情 况下的生产效率、 用钢铁等的通用的热轧机轧制为带状卷材的情况下的通材稳定性的两方 面看， 优选的是， 上述热轧用钛板坯的长度 （L） 与宽度 （W） 的比即 （L/W） 是 5 以上、 板坯的 长度是 5000mm 以上， 如果板坯的 L/W 较小、 长度较短， 则由于钛的密度为钢的 60% 较轻， 所 以容易因来自输送辊等的反作用使板坯抖动， 有因该影响而在热轧后的表面上发生伤痕的 情况。此外， 在长度比 5000mm 短的情况下， 热轧带状卷材时难以咬合到下级的辊上， 并不优 选。 此外， 在用电子束熔化炉连续熔炼钛板坯的情况下， 在第 1 个板坯的铸造完成的 时点， 替换为下个真空腔。第 1 个被替换的真空腔需要用于高温的钛板坯的冷却和然后将 板坯取出的更换时间。为了提高生产效率， 需要 1 个钛板坯的铸造完成时间为该更换时间 以上。如果考虑到能够从现状的电子束供给的热量， 则使 L/W 为 5 以上是优选的。
图 6 是从上方观察图 5 的铸模 3 的图。如图 6 所示， 在本申请发明中， 优选的形态 是， 在矩形铸模 31 的角部形成倒角部， 使用上述倒角部的形状形成为与作为形成在矩形铸 模的内部的熔融金属 32 与形成在其外周部的凝固壳 34 的边界的平衡固相线 35 相似的铸 模。
这里， 所谓平衡固相线 35， 表示形成在矩形铸模 31 的内部的固相 34 与液相 32 的 边界面， 相当于将对应于熔融金属的凝固点的温度连结的线。一般而言， 在金属的融点处 固液共存， 但上述铸模池 32 的外周面呈固相， 在本申请发明中将该等温线称作平衡固相线 35。
上述平衡固相线 35 在铸模的长边部及短边部呈与铸模壁平行的直线。但是， 在角 部由向外凸的曲线构成。在本申请发明中， 是着眼于上述曲线的形状的， 优选的形态是， 将 方形铸模 31 的角部的形状构成为与形成在上述方形铸模 31 内的平衡固相线 35 相似的形 状。
通过将上述那样的角部构成为对应于平衡固相线的形状， 在与铸模内面正交的方 向上形成从铸模池 32 向水冷铸模 31 的抽热带来的热流， 所以随之形成的铸造组织也沿着 热流形成， 起到能够熔炼凝固组织均匀的铸块的效果。
此外， 在本申请发明中， 也可以将上述方形铸模 31 的角部的倒角部构成为圆弧的 一部分。在本申请发明中， 上述倒角部的圆弧的曲率半径 （rc） 优选的是设定为 2 ～ 50mm 的 范围。
如果构成上述角部的倒角部的圆弧的曲率半径超过上限值 50mm， 则虽然能够将熔 炼的钛板坯的角部的凝固组织维持为健全， 但通过轧制上述钛板坯而形成的薄板的均质性 下降， 并不优选。此外， 板坯角部的冷却凝固速度下降， 担心从板坯内的破裂， 并不优选。另 一方面， 在构成比上述曲率半径的下限值 2mm 小的曲率半径的倒角部的情况下， 从板坯向 铸模角部的抽热较大， 难以享受板坯表面铸造表面的改善效果， 在熔炼后的钛板坯自身的 角部上发生裂纹及损伤， 并不优选。
由此， 在本申请发明中， 构成方形铸模 31 的角部的倒角部的圆弧的曲率半径优选 的是设定为 2 ～ 50mm 的范围， 更优选地设定为 5 ～ 30mm。通过用上述范围的平滑的曲面 构成铸模的内面， 起到能够熔炼呈在角部没有裂缝或损伤的健全的凝固组织的钛板坯的效 果。
在本申请发明中， 优选的是构成为， 使上述倒角部的曲率半径 （rc） 相对于铸模短 边的长度对铸模长边的长度的比 （α） 成比例关系。即， 优选的是构成为， 使得熔炼的坯块 的厚度越增加则倒角部取得越大。通过做成这样的结构， 起到对于各种形状的方形铸模都 能够适当地对应的效果。
此外， 在本申请发明中使用的铸模的宽度 （W） 相对于厚度 （D） 的比 （W/D） 优选地为 2≤ （W/D） ≤ 10 的范围， 更优选地为 2.5 ≤ （W/D） ≤ 8 的范围。
在本申请发明中使用的铸模的形状优选的是方形， 上述铸模的厚度对于向后工序 提供的轧制工序而言较薄是优选的。但是， 随着铸模的厚度变薄， 向水冷铜壁的抽热量增 加， 所以需要使向上述铸模池供给的热量也增加， 并不优选。
由此， 在上述铸模的大小方面存在上限及下限， 在本申请发明中， 进行各种研究的 结果是， 上述铸模的宽度对厚度的比 （W/D） 以 10 为上限。这是因为， 如果超过上述上限值 使铸模宽度变短， 则从铸模池向铸模的抽热量增加， 与其相平衡的电子束加热量增加， 并不 优选。另一方面， 如果比 （W/D） 的下限值是 2 以下， 则截面接近于正方形， 铸模的宽度与厚 度的关系接近， 不能得到本申请发明的效果。进而， 是因为如果是 1 以下则宽度与厚度的关 系逆转， 不再有本申请发明的意义。上述铸模的宽度对厚度的比 （W/D） 通过更优选地设定 为 2.5 ～ 8， 起到即使在有铸模的稍稍的变形的情况下也能够可靠地熔炼目的的宽度和厚 度的板坯的效果。
在本申请发明中， 在对与保持在上述方形铸模 31 中的铸模池 32 的倒角部相邻的 池部照射电子束时， 优选的是将与上述方形铸模 32 的倒角部的形状相似的形状的电子束 照射在上述倒角部上。
此外， 在上述倒角部由圆弧的一部分构成的情况下， 优选的是将电子束的形状也 构成为圆形、 进而使上述圆形的半径与构成上述倒角部的圆弧的曲率半径一致。
通过将上述那样的电子束对铸模池 32 照射， 能够将热能投入到方形铸模 31 的倒 角部的各个角落， 结果， 起到能够得到被熔炼的钛板坯的角部的铸造表面也没有裂纹或损 伤的健全的凝固组织的效果。
上述的钛板坯由纯钛或钛合金的哪种构成都可以。例如， 对于以海绵钛为熔化原 料而熔炼的钛板坯、 或在海绵钛中添加合金成分而熔炼的钛板坯也能够采用。
接着， 参照图 5 对上述钛板坯的优选的熔炼方法进行说明。图 5 表示适合于有关 本申请发明的钛板坯的熔炼的电子束熔化炉的主要的装置结构。在本申请发明中， 将投入在炉床 4 上的钛原料 10 通过从保持在电子束熔化炉的顶部上的电子枪 1 释放的电子束 2 加热熔化而生成熔融金属 5， 将上述熔融金属 5 连续地注入到配设在炉床 4 的下游侧的铸模 3 中。
将连续注入到铸模 3 中的熔融金属 5 合体到形成在铸模 3 的内部的钛池 6 中， 并 且将在上述钛池 6 的下方凝固的钛板坯 7 连续地拉拔， 进行作业以将上述钛池面 6 保持为 一定的水平。
上述的炉床 4、 铸模 3 内装在熔化室 11 中而被与大气隔绝， 将上述熔化室 11 的内 部保持为减压。将从铸模 3 的下端拉拔的钛板坯 7 连续地拉拔到密接配置在熔化室 11 的 下部的坯块室 12 内。 上述坯块室 12 的内部优选的是与熔化室 11 同样维持为减压状态。 通 过维持上述那样的压力状态， 能够有效地抑制从坯块室 12 向熔化室 11 的大气的侵入。
优选的是， 在将拉拔到坯块室 12 内规定量的钛板坯 7 从铸模 3 完全拉拔后使闸阀 20 动作， 将熔化室 11 与坯块室 12 的边缘切掉。
接着， 优选的是， 向坯块室 12 内投入氩气， 使坯块室 12 内的压力回到大气压， 并且 将上述坯块室 12 内的温度冷却到室温附近。
被冷却到室温的钛板坯 7 能够从设在坯块室 12 上的未图示的开放门向大气中拔 出。 在本申请发明中， 从确保上述钛板坯的优选的长度的意义看， 将上述坯块室 12 的 长度至少确保为 5000mm 以上是优选的。
在本申请发明中， 上述铸模 3 优选的是构成为适合于上述钛板坯 7 的熔炼的厚度， 具体而言， 优选的是构成为 150 ～ 300mm 的范围。
此外， 上述方形铸模的宽度 （W） 对厚度 （T） 的比 （W/T） 优选的是构成为 2 ～ 10 的 范围。通过使用上述那样的截面形状的方形铸模， 起到能够直接送入到钢铁等的通用的热 轧机中的效果。
对于图 5 所示的从电子束熔化炉拔出的钛板坯， 通过接着将形成在表面上的附着 物或凹凸通过切削或研磨等除去后、 在用加热炉加热后以高温的状态送入到热轧机中， 能 够热轧为带状卷材。
在本申请发明中， 作为上述轧机， 可以适当地使用串列式轧机、 斯特格尔式轧机或 行星式轧机。 特别是， 串列式轧机在将钛板坯热轧为带状卷材时， 能够适当地在从粗轧到精 轧时使用。
通过以上所述的电子束熔化炉熔炼的钛板坯可以适当地使用钢铁制造者拥有的 热轧机， 结果， 起到能够制造品质良好的热轧钛卷材的效果。
实施例
［实施例 1］ 1. 熔化原料 ： 海绵钛 2. 熔化装置 ： 1） 电子束输出 炉床侧 ： 最大 1000kW 铸模侧 ： 最大 400kW2） 方形铸模 大小 ： 厚度 270mm× 宽度 1100mm 结构 ： 水冷铜 3） 向铸模的熔融金属注入方向 ： 从方形铸模的短边铸模注入 使用上述装置结构及原料， 熔炼出宽度 1100mm、 厚度 270mm、 长度 5600、 6000、 7000、 8000 及 9000mm 的共计 5 个钛板坯。如果将熔炼出的钛板坯的长度方向的翘曲或弯曲通过 上述的方法测量， 则翘曲为板坯的每 1000mm 长度的翘曲是 0.5 ～ 4mm、 弯曲是 0.5 ～ 2mm， 具有足够添加到然后的热轧机中的直线性。
［实施例 2］ 除了实施例 1 的条件以外， 相对于矩形铸模的宽度方向， 从朝向熔融金属注入的短边 铸模壁对置的短边铸模壁使电子束密度减小， 均匀地保持矩形铸模池表面温度而进行熔 化。结果， 熔炼后的钛板坯的翘曲和弯曲都稳定地变小， 翘曲成为 2mm 以下。
［实施例 3］ 在将由实施例 1 熔炼后的钛板坯的铸造表面的切削修整后， 将上述钛板坯添加到钢铁 的热轧机中， 得到了厚度 3 ～ 6mm 的带状卷材。进而， 通过将上述带状卷材喷丸、 进行硝氟 酸酸洗而脱鳞屑后， 通过冷轧最终能够效率良好地制造出厚度 0.3 ～ 1mm 的薄板。 ［实施例 4］ 在实施例 1 中， 除了对海绵钛添加铝－钒合金、 将 3Al － 2.5V（JIS61 种） 合金的板坯 熔炼以外， 在相同的条件下熔炼出宽度 1100mm、 厚度 270mm、 长度 5600、 6000、 7000、 8000 及 9000mm 的共计 5 个钛板坯。熔炼出的钛板坯具有足够添加到热轧机中的直线性。
［实施例 5］ 使用将图 6 所示那样的角部的截面形状沿着相似于平衡固相线的图形形成的铸模熔 炼出纯钛板坯。 调查熔炼后的板坯的表面后， 凝固组织是健全的、 并且确认没有裂纹等的生 成。但是， 为了慎重起见， 将上述板坯的表层部切削 1mm， 原样轧制而制造薄板， 但没有看到 裂纹及表面伤痕等的发生。另外， 表面切削后的板坯的成品率是 98%。
［比较例 1］ 在实施例 1 中， 除了从构成方形铸模的长边铸模方向注入熔融金属以外， 在相同的条 件下熔炼钛板坯。 结果， 能够顺利地熔炼规定长度的钛板坯， 但每 1000mm 长度的翘曲是 6 ～ 15mm、 弯曲也是 3 ～ 5mm， 不能原样向热轧机送入。所以， 添加到矫正机中而担保直线性后， 添加到轧机中而得到薄板卷材。
［比较例 2］ 代替在实施例 5 中使用的将角部用曲面构成的铸模， 使用内面也为方形的以往的铸模 熔炼出钛板坯。结果， 虽然熔炼出的板坯的平行部的铸造表面是健全的， 但在角部， 铸造表 面粗糙， 还观察到了微小的裂缝。结果， 将表层部磨削 5mm 并轧制， 制造出薄板。在制造出 的薄板上没有看到裂纹及表面伤痕等的发生。 但是， 通过在轧制之前进行的表面磨削， 切削 成品率下降到 95%。
产业上的可利用性 根据本发明， 能够使用电子束熔化炉直接熔炼高品质的钛板坯， 有利于钛制品的制造 成本的削减。