(57)【要約】【課題】ＬＤＩ(Low Density Inclusion)の少ない、品質が良好なチタンの鋳塊あるいはチタン合金の鋳塊を提供する。【解決手段】チタン合金鋳塊５２の製造方法は、原料５０を供給する原料供給工程と、原料５０を溶解する溶解工程と、ハース７において溶湯５１を精錬する精錬工程と、ハース７から供給される溶湯５１で鋳造する鋳造工程と、を含む。精錬工程では、第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２へ溶湯５１の流れ方向Ｄを変化させる。流れ方向Ｄが変化する流れ方向変化領域２９において、第１方向Ｄ１に進むに従い溶湯５０の深さＬが浅くされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン含有原料を供給する原料供給工程と、
供給された前記原料に電子ビームまたはプラズマを照射することにより前記原料を溶解する溶解工程と、
前記原料の溶湯が排出される溶湯出口を有するハースにおいて、この溶湯出口へ向けて前記溶湯を流すことで前記溶湯を精錬する精錬工程と、
前記ハースから供給される溶湯で鋳造する鋳造工程と、を含み、
前記精錬工程では、所定の第１方向から第２方向へ前記溶湯の流れ方向を変化させ、前記流れ方向が変化する領域において、前記第１方向に進むに従い前記溶湯の深さを浅くしている、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【請求項２】
前記ハースは、前記流れ方向が変化する領域において、前記溶湯に対して前記第１方向の下流に配置され前記第１方向と反対方向を向く第１方向下流側壁面を含み、
前記第１方向下流側壁面における前記溶湯の深さが５ｍｍ以下である、請求項１に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【請求項３】
前記ハースの底部は、前記流れ方向が変化する領域において、前記第１方向に進むに従い高さ位置が高くなる傾斜面および階段面の少なくとも一方を含んでいる、請求項１または請求項２に記載のチタン鋳塊または合金鋳塊の製造方法。
【請求項４】
前記ハースは、
前記チタン含有原料が投入される第１ハースと、
前記溶湯出口を含み、前記第１ハースから流入した前記溶湯の一部を冷却凝固させることで前記溶湯の下方にスカルを形成し、前記溶湯の残部を前記溶湯出口へ流す第２ハースと、
を含み、
前記精錬工程では、前記第２ハースにおいて、前記溶湯の流れ方向を前記第１方向から前記第２方向へ変化させる、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【請求項５】
前記ハースは、前記溶湯を前記第１ハースから前記第２ハースへ送る湯道を含み、
前記精錬工程では、前記第１方向を、前記湯道出口における前記溶湯の流れ方向としている、請求項４に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【請求項６】
チタン含有原料を供給する原料供給手段と、
供給された前記原料に電子ビームまたはプラズマを照射することにより前記原料を溶解する電子ビームまたはプラズマ照射手段と、
前記原料の溶湯が排出される溶湯出口を有し、この溶湯出口へ向けて前記溶湯を流すハースと、
前記ハースから供給される溶湯で鋳造する鋳型と、を備え、
前記ハースは、所定の第１方向から第２方向へ前記溶湯の流れ方向を変化させる流れ方向変化領域を含み、
前記流れ方向変化領域は、前記第１方向に進むに従い前記溶湯の深さを浅くする深さ変化部を有している、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【請求項７】
前記ハースは、前記流れ方向変化領域において、前記溶湯に対して前記第１方向の下流側に配置され前記第１方向と反対方向を向く第１方向下流側壁面を含み、
前記第１方向下流側壁面における前記溶湯の深さが５ｍｍ以下に設定されている、請求項６に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【請求項８】
前記深さ変化部は、前記第１方向に進むに従い高さ位置が高くなる傾斜面および階段面の少なくとも一方を含んでいる、請求項６または請求項７に記載のチタン鋳塊または合金鋳塊の製造装置。
【請求項９】
前記ハースは、
前記チタン含有原料が投入される第１ハースと、
前記溶湯出口を含み、前記第１ハースから流入した前記溶湯の一部を冷却凝固させることで前記溶湯の下方にスカルを形成し、前記溶湯の残部を前記溶湯出口へ流す第２ハースと、
を含み、
前記流れ方向変化領域は、前記第２ハースに形成されている、請求項６〜請求項８の何れか１項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【請求項１０】
前記ハースは、前記溶湯を前記第１ハースから前記第２ハースへ送る湯道を含み、
前記第１方向は、前記湯道出口における前記溶湯の流れ方向である、請求項９に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタンは、その溶融温度では激しく空気酸化される活性な金属であるため、鉄鋼材料のように耐火物製るつぼを用いて大気雰囲気下で溶解することは難しい。このため、工業用純チタン鋳塊（本明細書では単に「チタン鋳塊」ともいう）またはチタン合金鋳塊の製造では、水冷銅るつぼである溶解ハースおよび精錬ハースを用いる。そして、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造において実用化されている技術として、高真空下で高電圧加速した電子線を被溶解材の表面に照射することにより得られる衝撃熱を利用する電子ビーム溶解(EBM:Electron Beam Melting)技術や、非消耗電極としてプラズマトーチを用いた溶解法であるプラズマ溶解(PAM:Plasma Arc Melting)技術を挙げることができる。
【０００３】
チタンまたはチタン合金を溶解して鋳造する際には、溶湯中の成分に起因して、高密度介在物(以下、ＨＤＩ(High Density Inclusion)という)や低密度介在物(以下、ＬＤＩ(Low Density Inclusion)という)が不可避的に生成する。電子ビーム溶解法は、精錬効果が高いことからＨＤＩやＬＤＩの除去も期待され、ＨＤＩやＬＤＩの除去に特に厳格な航空機用素材の製造方法として用いられている。近年、航空機用素材の性能のさらなる厳格化に伴い、ＨＤＩおよびＬＤＩのより一層の低減が望まれている。
【０００４】
ＷＣなどのＨＤＩの密度はチタンまたはチタン合金の密度よりも大きい。このため、ＨＤＩは、溶解ハースおよび精錬ハースの長さをある程度確保すればこれらのハースの内部で沈降する。このため、ＨＤＩは、ハースの底部に形成されるスカル（溶湯が急冷されて直ちに凝固した薄い凝固層であり、本明細書ではハーススカルともいう）により捕捉されて除去されることが比較的容易である。
【０００５】
これに対し、ＴｉＮなどのＬＤＩの密度はチタンまたはチタン合金の密度よりも小さい。このため、ＬＤＩは、ハース内の溶湯の表面に浮上し、溶湯とともに、溶解ハースから精錬ハースへ、さらに精錬ハースから鋳型へと流れ込む。その結果、ＬＤＩは、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊に取り込まれ、製品の欠陥を招く。ＬＤＩは、１回の溶解では除去し難いのが現状である。
【０００６】
特許文献１には、スポンジチタンまたはチタンスクラップの一方または双方を主体とした溶解用電極材を電子ビーム溶解した後、断面が角型の鋳型に鋳造する発明が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、ハース内の溶湯の底部に、表面に少なくとも１個の凹部を有するハーススカルを形成し、電子ビームをハースプールの下流側から上流側へ向けて走査してハースプールを加熱する発明が開示されている。この構成により、ハースプールの表面を浮遊するＬＤＩを効果的に溶解して消滅する。これにより、チタン鋳塊へのＬＤＩの混入を防止しながら高融点金属を電子ビーム溶解することが意図されている。
【０００８】
特許文献３には、コールドハースの底部に断熱材を敷設することによりハースへの抜熱量を抑制しながら高融点金属材料を電子ビーム溶解する発明が開示されている。この構成によって、液相部分である溶湯の量を多くするとともに固相部分であるスカルの量を少なくしている。これにより、コールドハース内での溶湯の滞留時間を増加し、鋳型へのＬＤＩの混入を抑制することが意図されている。
【０００９】
さらに、特許文献４には、原料供給手段と、電子ビーム照射手段と、供給された金属原料を溶解保持するハースと、溶湯を冷却してインゴットを得る鋳型とを備える電子ビーム溶解装置が開示されている。この構成では、ハース内の上流から下流へ向けて形成される水平方向の溶湯の流れを直角方向へ変化させて、溶解ハースから精錬ハースに流入する溶湯を流れの前方にある精錬ハースの壁面に衝突させる。これにより、溶湯に含まれる固形不純物を、壁面に形成される凝固界面により捕捉することが意図されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１３１３３０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６０３９号公報
【特許文献３】特開２００５−４２１７８号公報
【特許文献４】特開２００９−１６１８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、当該特許文献１に記載の発明によりＨＤＩおよびＬＤＩの除去が可能であるとされている。しかしながら、単に真空下のコールドハース内で電子ビーム溶解することしか開示されていない。このため、特許文献１により開示された発明により、航空機用素材に要求されるレベルまでＬＤＩを除去することはできない。
【００１２】
特許文献２により開示された発明では、ハース内の溶湯の底部に、表面に少なくとも１個の凹部を有するハーススカルを一旦形成しても、溶解時間の経過に伴って凹部とその周囲の温度が均一化するために凹部が消滅する。このため、ハースプール面を浮遊するＬＤＩを消滅する効果を得られなくなる。また、電子ビームを走査してＬＤＩを溶解しても、電子ビームが照射されない場所では、溶湯の温度が低下するため、ＬＤＩが再び晶出する。仮に、ハースの流れ方向の途中位置でＬＤＩを一旦溶解できたとしても、溶湯が鋳型の中に注がれて凝固する際にはＬＤＩが再び晶出することもあり、結果的にＬＤＩを除去できない。
【００１３】
特許文献３により開示された発明では、コールドハース内での溶湯の滞留時間を単に増加しても、除去されなかったＬＤＩは、結局、ハースから鋳型に混入するため、ＬＤＩの鋳塊への取り込みを防止することはできない。
【００１４】
さらに、特許文献４により開示された発明では、壁面に形成される凝固界面に溶湯を衝突させると、衝突の極初期の段階では溶湯に含まれる固形不純物が凝固界面に確かに捕捉される。しかし、凝固界面の温度よりも高い温度の溶湯が凝固界面に衝突し続けるために、凝固界面が再溶融し、捕捉された固形不純物が流れに沿って鋳型内に流入し、鋳塊へのＬＤＩの取り込みを防止することはできない。
【００１５】
このように、従来の技術では、ＬＤＩが、例えば航空機用素材に要求されるレベルまで低減されたチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊を確実に製造することはできない。
【００１６】
本発明の目的は、ＬＤＩ等の介在物の少ないチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述のように、ハースの底部に形成されたスカルによりＬＤＩを捕捉する技術や、溶解ハースと精錬ハースを直交させて溶湯を精錬ハース内に形成した凝固界面に衝突させることによりＬＤＩを捕捉する技術、さらには、溶湯の表面のＬＤＩを電子ビームにより溶解する技術がこれまでにも開示されている。
【００１８】
しかし、これらの従来の技術は、いずれも、鋳造時間の経過を考慮していない。特に、ハースの底部にスカルを形成しながら溶解するスカル溶解の鋳造時間は、数時間から十数時間にも及ぶ。このため、従来の技術では、ＬＤＩの除去効果が鋳造時間の経過とともに消失する。
【００１９】
ＬＤＩが、例えば航空機用素材に要求されるレベルまで低減されたチタン鋳塊を製造するためには、鋳造の全時間においてＬＤＩを鋳型に流入させないことが不可欠である。
【００２０】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、ハース内に形成された、
液相部分である溶湯と固相部分であるスカルとの界面である凝固界面を、鋳造時間の経過とともに成長させ、鋳造中に経時的に成長しつつある凝固界面にＬＤＩを捕捉させ続ければよいことに想到し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。本発明は以下に列記の通りである。
【００２１】
（１）チタン含有原料を供給する原料供給工程と、
供給された前記原料に電子ビームまたはプラズマを照射することにより前記原料を溶解する溶解工程と、
前記原料の溶湯が排出される溶湯出口を有するハースにおいて、この溶湯出口へ向けて前記溶湯を流すことで前記溶湯を精錬する精錬工程と、
前記ハースから供給される溶湯で鋳造する鋳造工程と、を含み、
前記精錬工程では、所定の第１方向から第２方向へ前記溶湯の流れ方向を変化させ、前記流れ方向が変化する領域において、前記第１方向に進むに従い前記溶湯の深さを浅くしている、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【００２２】
（２）前記ハースは、前記流れ方向が変化する領域において、前記溶湯に対して前記第１方向の下流に配置され前記第１方向と反対方向を向く第１方向下流側壁面を含み、
前記第１方向下流側壁面における前記溶湯の深さが５ｍｍ以下である、（１）項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【００２３】
（３）前記ハースの底部は、前記流れ方向が変化する領域において、前記第１方向に進むに従い高さ位置が高くなる傾斜面および階段面の少なくとも一方を含んでいる、（１）項または（２）項に記載のチタン鋳塊または合金鋳塊の製造方法。
【００２４】
（４）前記ハースは、
前記チタン含有原料が投入される第１ハースと、
前記溶湯出口を含み、前記第１ハースから流入した前記溶湯の一部を冷却凝固させることで前記溶湯の下方にスカルを形成し、前記溶湯の残部を前記溶湯出口へ流す第２ハースと、
を含み、
前記精錬工程では、前記第２ハースにおいて、前記溶湯の流れ方向を前記第１方向から前記第２方向へ変化させる、（１）〜（３）項の何れか１項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【００２５】
（５）前記ハースは、前記溶湯を前記第１ハースから前記第２ハースへ送る湯道を含み、
前記精錬工程では、前記第１方向を、前記湯道出口における前記溶湯の流れ方向としている、（４）項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法。
【００２６】
（６）チタン含有原料を供給する原料供給手段と、
供給された前記原料に電子ビームまたはプラズマを照射することにより前記原料を溶解する電子ビームまたはプラズマ照射手段と、
前記原料の溶湯が排出される溶湯出口を有し、この溶湯出口へ向けて前記溶湯を流すハースと、
前記ハースから供給される溶湯で鋳造する鋳型と、を備え、
前記ハースは、所定の第１方向から第２方向へ前記溶湯の流れ方向を変化させる流れ方向変化領域を含み、
前記流れ方向変化領域は、前記第１方向に進むに従い前記溶湯の深さを浅くする深さ変化部を有している、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【００２７】
（７）前記ハースは、前記流れ方向変化領域において、前記溶湯に対して前記第１方向の下流側に配置され前記第１方向と反対方向を向く第１方向下流側壁面を含み、
前記第１方向下流側壁面における前記溶湯の深さが５ｍｍ以下に設定されている、（６）項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【００２８】
（８）前記深さ変化部は、前記第１方向に進むに従い高さ位置が高くなる傾斜面および階段面の少なくとも一方を含んでいる、（６）項または（７）項に記載のチタン鋳塊または合金鋳塊の製造装置。
【００２９】
（９）前記ハースは、
前記チタン含有原料が投入される第１ハースと、
前記溶湯出口を含み、前記第１ハースから流入した前記溶湯の一部を冷却凝固させることで前記溶湯の下方にスカルを形成し、前記溶湯の残部を前記溶湯出口へ流す第２ハースと、
を含み、
前記流れ方向変化領域は、前記第２ハースに形成されている、（６）〜（８）項の何れか１項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【００３０】
（１０）前記ハースは、前記溶湯を前記第１ハースから前記第２ハースへ送る湯道を含み、
前記第１方向は、前記湯道出口における前記溶湯の流れ方向である、（９）項に記載のチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造装置。
【発明の効果】
【００３１】
本発明により、ＬＤＩが、例えば高品質な航空機用素材に要求されるレベルまで低減されたチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明に係るチタン合金鋳塊の製造装置を模式的に示す斜視図であり、溶湯およびスカルの図示は省略している。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、溶湯およびスカルを含めて図示している。
【図３】図３（Ａ）は、本発明の変形例の主要部を示す図であり、図３（Ｂ）は、本発明のさらに別の変形例の主要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付図面を参照しながら、本発明を説明する。以降の説明では、化学組成に関する「％」は特に断りがない限り「質量％」を意味する。なお、以降の説明では、チタン合金鋳塊を製造する場合を例にとるが、本発明は、この場合には限定されず、チタン鋳塊を製造する場合にも等しく適用される。
【００３４】
１．本発明に係る製造装置
図１は、本発明に係るチタン合金鋳塊５２の製造装置１を模式的に示す斜視図であり、溶湯５１およびスカル５３の図示は省略している。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、溶湯５１およびスカル５３を含めて図示している。図１および図２を参照して、製造装置１は、原料供給手段２と、電子ビームまたはプラズマ照射手段（以下、単に「照射手段」という）３，９，１０と、第１ハース４、湯道５および第２ハース６を有するハース７と、鋳型８と、を有している。
【００３５】
ハース７は、原料５０の溶湯５１が排出される溶湯出口７ａを有している。ハース７は、この溶湯出口７ａへ向けて溶湯５１を流すように構成されている。溶湯５１は、図２において、ドットハッチングで示されている。
【００３６】
原料供給手段２は、チタン製または主成分がチタンの原料５０（チタン含有原料）を供給する原料フィーダーとして設けられている。原料５０は、チタンブリケット（チタン合金ブリケットを含む。以下同じ。）であることが好ましいが、必要に応じて、板、棒、管等のスクラップをチタンブリケットに混在させてもよい。
【００３７】
原料５０は、第１ハース４の上方から連続的に第１ハース４に供給されながら電子ビームまたはプラズマで溶解される。これにより、溶解されたチタンまたはチタン合金が、溶湯５１となり、この溶湯５１が第１ハース４に供給される。
【００３８】
原料供給手段２は、原料５０を第１ハース４の上方から供給する際、原料５０を固形物のまま落下させてもよい。しかしながら、原料供給手段２は、事前に溶解した原料５０を第１ハース４に流下することが好ましい。なぜならば、第１ハース４に供給する溶湯５１の温度を安定に維持でき、第２ハース６に供給される溶湯５１の温度も安定し、鋳型８で形成される凝固シェルを安定して成長させることができるからである。以降の説明では、原料５０としてチタンブリケットを用いる場合を例にとる。
【００３９】
原料供給手段２は、原料５０が載せ置かれる台座２ａと、この台座２ａから原料５０を第１ハース４へ投入する投入装置（図示せず）と、を有している。
【００４０】
原料供給手段２は、原料５０を、照射手段３による原料５０の溶解速度に応じた供給速度で、供給することが好ましい。
【００４１】
照射手段３は、第１ハース４へ供給された原料５０に電子ビームまたはプラズマを照射することにより原料５０を溶解する。
【００４２】
原料供給手段２は原料５０を連続して供給することが好ましい。また、照射手段３は原料５０を連続して溶解することが好ましい。
【００４３】
照射手段９は、電子ビームまたはプラズマの照射出力および照射位置を調節できる機能を有する。このため、照射手段９は、後述する溶湯プール１６，２６における溶湯５１の面積、形状あるいは深さを一定の範囲内で調整することができる。本実施形態では、第１ハース４に向けて電子ビームまたはプラズマを照射する照射手段９が１基配置されている。また、第２ハース６内を流動する溶湯５１に電子ビームまたはプラズマを照射する照射手段９が、２基配置されている。
【００４４】
照射手段９により電子ビームまたはプラズマを照射された原料５０が溶解されることで形成された、チタンまたはチタン合金の溶湯５１は、第１ハース４に収容される。この溶湯５１が一定量以上第１ハース４に満たされると、溶湯５１は湯道５を介して第２ハース６に注がれる。
【００４５】
このように、溶湯５１は、第１ハース４、湯道５、第２ハース６の順に流れ、第２ハース６の溶湯出口７ａから鋳型８へ流入する。
【００４６】
第１ハース４は、平面視で細長い矩形状に形成されており、当該第１ハース４における溶湯５１の主な流れ方向Ｄを長手方向として細長く延びている。第１ハース４は、原料５０が投入され原料５０を溶解する溶解ハースとして設けられている。
【００４７】
第１ハース４は、上流壁１１と、下流壁１２と、一対の第１側壁１３，１４と、底部１５と、を有している。
【００４８】
上流壁１１は、ハース７における溶湯５１の流れ方向Ｄの上流側端部に配置された、鉛直方向に延びる壁である。下流壁１２は、上流壁１１と間隔をあけて平行に延び且つ鉛直方向に延びる壁であり、第１ハース４における流れ方向Ｄの下流型端部に配置されている。
【００４９】
一対の第１側壁１３，１４は、互いに平行に延びており、且つ、鉛直方向に延びる壁である。一方の第１側壁１３は、上流壁１１および下流壁１２に接続されている。他方の第１側壁１４は、上流壁１１および下流壁１２に接続されている。他方の第１側壁１４のうち、下流壁１２に隣接する箇所は、上端側の一部が切り欠かれた形状を有しており、この切り欠かれた部分が、湯道５を形成している。
【００５０】
底部１５は、水平に延びる壁であり、上流壁１１、下流壁１２、および、一対の第１側壁１３，１４の下端部に接続されており、これら上流壁１１、下流壁１２、および、一対の第１側壁１３，１４と協働して、溶湯５１が溜められる第１溶湯プール１６を形成している。
【００５１】
湯道５は、溶湯５１を第１ハース４から第２ハース６へ送るために設けられている。本実施形態では、湯道５は、他方の第１側壁１４の切り欠き部分における内側面１４ａおよび下面１４ｂと、この内側面１４ａに対向する箇所における下流壁１２の内側面１２ａと、によって形成されている。湯道５の出口における溶湯５１の流れ方向Ｄは、他方の第１側壁１４の内側面１４ａと、下面１４ｂと、下流壁１２の内側面１２ａと、によって規定されている。この流れ方向Ｄは、本願実施形態では、内側面１２ａ，１４ａが延びる方向と平行な方向であり、後述する第１方向Ｄ１である。この第１方向Ｄ１は、平面視において一対の内側面１２ａ，１４ａと直交する方向でもある。
【００５２】
第２ハース６は、第１ハース４から流入した溶湯５１の一部を冷却凝固させることで溶湯５１の下方にスカル５３を形成し、溶湯５１の残部を溶湯出口７ａへ流す。第２ハース６は、第１ハース４からの流入した溶湯５１を鋳型８に供給する機能を有する。第１ハース４と第２ハース６は、湯道５の長さが長くなって溶湯５１が湯道５で固まらないように、連結されていればよい。
【００５３】
第２ハース６は、平面視で細長い矩形状に形成されており、当該第２ハース６における溶湯５１の主な流れ方向Ｄ（第２流れ方向Ｄ２）を長手方向として細長く延びている。本実施形態では、第１ハース４の長手方向と第２ハース６の長手方向とは、平行である。第２ハース６は、溶湯５１を精錬する精錬ハースとして設けられている。
【００５４】
第２ハース６は、上流壁２１と、下流壁２２と、一対の第２側壁２３，２４と、底部２５と、を有している。
【００５５】
上流壁２１は、第２ハース６における溶湯５１の流れ方向Ｄの上流側端部に配置された、鉛直方向に延びる壁である。上流壁２１の内側面２１ａは、本実施形態では、他方の第１側壁１４の切り欠き部分における内側面１４ａと同一平面となるように配置されている。下流壁２２は、上流壁１１と間隔をあけて平行に延び且つ鉛直方向に延びる壁であり、第２ハース６における流れ方向Ｄの下流型端部に配置されている。
【００５６】
一対の第２側壁２３，２４は、互いに平行に延びており、且つ、鉛直方向に延びる壁である。一方の第２側壁２３は、上流壁１１および下流壁１２に接続されている。この一方の第２側壁２３のうち、流れ方向Ｄの上流側端部は、下流壁１２の一部でもあり、湯道５に接続されている。また、一方の第２側壁２３のうち、流れ方向Ｄの下流側端部に溶湯出口７ａが設けられている。他方の第２側壁２４は、上流壁２１および下流壁２２に接続されている。
【００５７】
溶湯出口７ａは、本実施形態では、一方の第２側壁２３と下流壁２２との接続部付近に形成されている。この溶湯出口７ａは、例えば、一方の第２側壁２３の上端部の一部を切り欠くようにして形成されている。溶湯５１は、溶湯出口７ａから、第１方向Ｄ１とは平行で且つ第１方向Ｄ１とは反対の第３方向Ｄ３に向けて流れることで、鋳型８のキャビティに導入される。
【００５８】
底部２５は、概ね水平に延びる壁であり、上流壁２１、下流壁２２、および、一対の第２側壁２３，２４のそれぞれの下端部に接続されている。底部２５は、これら上流壁２１、下流壁２２、および、一対の第２側壁２３，２４と協働して、溶湯５１が溜められる第２溶湯プール２６を形成している。底部２５は、水平な面である平坦面２７と、この平坦面２７から上方へ突出するように延びる深さ変化部２８と、を有している。平坦面２７は、底部２５の上面のうち、深さ変化部２８が形成されている箇所以外に設けられている。
【００５９】
上記の構成により、溶湯５１は、湯道５から第１方向Ｄ１に沿って流動することで、第２ハース６に流入する。この溶湯５１は、第２ハース６の他方の第２側壁２４の内側面２４ａへ向かって流れ、この内側面２４ａに受けられる。これにより、溶湯５１の流れ方向Ｄは、第２ハース６の長手方向、すなわち、第１方向Ｄ１と直交（交差）する第２方向Ｄ２に変わる。第２方向Ｄ２へ向きを変えた溶湯５１は、第２方向Ｄ２に沿って下流壁２２に向けて進む。そして、下流壁２２付近に到達した溶湯５１は、第３方向Ｄ３へ向きを変えて流れ、溶湯出口７ａ、すなわち鋳型８への供給口に向かって流れる。
【００６０】
ここで、ＴｉＮ等のＬＤＩ（低密度介在物、Low Density Inclusion）は、第２ハース６を流れる溶湯５１中に懸濁しており、溶湯５１とともに第２ハース６の内部を移動する。チタン合金鋳塊を製造する従来の製造装置では、ＬＤＩは最終的に鋳型のキャビティ内に流入する。このような、鋳型８へのＬＤＩの流入を防ぐため、本実施形態では、ＬＤＩを、第２ハース６の内部に形成された凝固界面５４（スカル５３と溶湯５１との界面）に捕捉させて除去する。
【００６１】
しかも、本実施形態では、スカル５３に一旦捕捉されたＬＤＩを再び溶湯５１中に流出させないためには、凝固界面５４を移動させる。すなわち、他方の第２側壁２４の内側面２４ａのうち、第２方向Ｄ２において深さ変化部２８が設けられている箇所２４ｂ（以下、第１方向下流側壁面２４ｂともいう。）で形成されるスカル５３を、鋳造時間の経過とともに成長させる。しかし、スカル５３を第１方向下流側壁面２４ｂの全てで成長させると、溶湯５１を通過させる本来の機能を損なうため、ＬＤＩを捕捉する位置を規定することが好ましい。
【００６２】
スカル５３を成長させるために、第２ハース６は、溶湯５１の流れ方向Ｄを第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２へ変化させる流れ方向変化領域２９において、底部２５に深さ変化部２８が設けられている。
【００６３】
流れ方向変化領域２９は、上流壁２１、一対の第２側壁２３，２４、および、底部２５によって形成されている。流れ方向変化領域２９は、本実施形態では、第２ハース６における第２方向Ｄ２の上流側部分に形成されている。本実施形態では、流れ方向変化領域２９は、第１方向Ｄ１における一対の第２側壁２３，２４間の全域に設けられている。この流れ方向変化領域２９の少なくとも一部に、深さ変化部２８が設けられている。本実施形態では、流れ方向変化領域２９の全域に亘って深さ変化部２８が設けられている。なお、深さ変化部２８は、第２方向Ｄ２において、流れ方向変化領域２９を超えて設けられていてもよい。
【００６４】
深さ変化部２８は、第１方向Ｄ１に進むに従い溶湯５１の深さＬを浅くするように構成されている。深さ変化部２８は、底部２５に設けられた傾斜面３１を有する。傾斜面３１は、第２ハース６の底部２５のうち、平坦面２７から傾斜するように延びている。傾斜面３１は、第１方向Ｄ１における流れ方向変化領域２９の例えば半分以上の領域（本実施形態では、全域）に亘って形成されており、底面２５から所定の傾斜角度θ１で第１方向下流側壁面２４ｂまで延びている。このような構成により、傾斜面３１は、第１方向Ｄ１に進むに従い高さ位置が高くなっている。
【００６５】
第１方向Ｄ１に沿って湯道５から第２ハース６の流れ方向変化領域２９に流れこんだ溶湯５１は、第１方向下流側壁面２４ｂでの深さＬ１を５ｍｍ以下に設定されている。より具体的には、ハース７は、流れ方向変化領域２９において、溶湯５１に対して第１方向Ｄ１の下流側に配置され第１方向Ｄ１と反対方向を向く第１方向下流側壁面２４ｂを含んでいる。そして、この第１方向下流側壁面２４ｂにおける溶湯５１の深さＬ１が５ｍｍ以下となるように、傾斜面３１を平坦面２７から第１方向下流側壁面２４ｂへ向けて、徐々に上向きに延ばしている。第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯５１の深さＬ１が５ｍｍ以下とは、製造装置１におけるチタン合金鋳塊５２の鋳造時の全工程期間に亘って、溶湯５１の深さＬ１が５ｍｍ以下であることを意味する。なお、傾斜面３１は、第１方向下流側壁面２４ｂに連続していればよく、一方の第２側壁２３から他方の第２側壁２４までの一部にのみ設けられていてもよい。
【００６６】
傾斜面３１が設けられていることにより、溶湯５１の深さＬ１が浅い領域である第１方向下流側壁面２４ｂ側領域から溶湯５１の凝固が進行し、スカル５３と溶湯５１の界面である凝固界面５４にＬＤＩが捕捉される。そして、ＬＤＩを取り込みながら溶湯５１の一部の凝固が進行する。これにより、第１方向下流側壁面２４ｂ付近において、凝固界面５４は、図２において実線で示す位置から仮想線である二点鎖線で示す位置へ、高さ位置を変える。すなわち、深さＬ１は、実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ浅くなる。このように、溶湯５１の深さＬ１は、一方の第２側壁２３側から他方の第２側壁２４側へ向けて徐々に浅くされている。このため、第１方向下流側壁面２４ｂ付近において、スカル５３一旦が形成されると、その後に高温の溶湯５１がこのスカル５３に接触しても、スカル５３からの放熱量が多くされているので、スカル５３が再溶解することを抑制できる。
【００６７】
スカル５３の再溶解が抑制される理由として、
（ａ）溶湯５１の深さＬ１が浅い第１方向下流側壁面２４ｂ側で形成されたスカル５３は冷却が進んで温度が低下し、スカル５３の再溶解が起こり難くなること、および、
（ｂ）第１方向Ｄ１に進むに従い溶湯５１の深さＬが徐々に浅くなる。これにより、第１方向Ｄ１に進むに従い溶湯５１の流れは弱まり、溶湯５１が第１方向下流側壁面２４ｂ側の凝固界面５４に達する際には、溶湯５１の流速は十分に低下していること
を挙げることができる。
【００６８】
第２ハース６において、第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯深さＬ１を５ｍｍ以下とすることが好ましい理由を説明する。第２ハース６の第１方向下流側壁面２４ｂの付近でスカル５３を成長させるには、第１ハース４から流入する高温の溶湯５１からの熱によるスカル５３の再溶解を防ぐ必要がある。スカル５３の再溶解を防ぎながらスカル５３の成長を進行させるには、第２ハース６の第１方向下流側壁面２４ｂからの抜熱量（吸熱量）を増加すればよい。しかし、スカル５３から第１方向下流側壁面２４ｂへの抜熱量を溶湯５１からスカル５３への熱供給量よりも増やすことは難しい。
【００６９】
そこで、本実施形態では、第１方向下流側壁面２４ｂでの初期の溶湯深さＬ１を浅くして第１方向下流側壁面２４ｂ付近における溶湯５１の量を減らすことにより、溶湯５１からのスカル５３への熱供給量を減らす。第１方向下流側壁面２４ｂにおける溶湯５１の深さＬ１が５ｍｍを超えると、溶湯５１からの熱供給量が過剰となり、スカル５３の再溶解を生じ易い。したがって、第２ハース６に流れ込んだ溶湯５１が第２方向Ｄ２に向きを変える際に衝突する第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯５１の深さＬ１は、５ｍｍ以下であることが好ましい。深さＬ１は、例えば、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯５１の深さＬ１は、４ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以下であることがより一層好ましい。
【００７０】
工業的なチタンまたはチタン合金の溶解および鋳造の操業時間は数時間から十数時間と長い。このため、第２ハース６の第１方向下流側壁面２４ｂから成長したスカル５３は高温の溶湯５１に長時間曝され、第１方向下流側壁面２４ｂにおけるスカル５３の成長が停滞する可能性がある。
【００７１】
このようなスカル５３の成長遅れを防止するために、第２ハース６における流れ方向変化領域２９での底部２５における少なくとも一部に傾斜面３１を設けている。これにより、溶湯５１の深さＬを、一方の第２側壁２３側から他方の第２側壁２４側へ向けて徐々に浅くする。すなわち、第１方向下流側壁面２４ｂで形成された厚み５ｍｍ以下のスカル５３が、厚みを増しながら連続的に成長することにより、第１方向下流側壁面２４ｂ付近におけるスカル５３の再溶解を防止することができる。
【００７２】
傾斜面３１が一定の傾斜角度θ１を有している場合で、且つ、第１方向Ｄ１における一対の第２側壁２３，２４間の全域に形成されている場合、傾斜面３１が水平面に対してなす傾斜角度θ１は、ｔａｎ−１{（溶湯面５５から第２ハース６の平坦面２７までの深さｈ−５ｍｍ）／（第１方向Ｄ１における傾斜面３１の長さｗ）}度以上であることが望ましい。
【００７３】
上記傾斜角度θ１がｔａｎ−１{（溶湯面５５から第２ハース６の平坦面２７までの深さｈ−５ｍｍ）／（第１方向Ｄ１における傾斜面３１の長さｗ）}度未満であると、傾斜面３１を形成することにより得られる効果が小さくなり、スカル５３の再溶解を防止し難くなる。
【００７４】
第２ハース６において、底部２５には、冷却部３５が設けられている。この冷却部３５は、冷却水、冷却ガス等の冷媒が通過する冷媒通路３６を複数有している。冷媒通路３６は、平坦面２７に隣接配置されているとともに、傾斜面３１に隣接配置されている。傾斜面３１のうち、他方の第２側壁２４側の下方における、冷却部３５の吸熱量は、一方の第２側壁２３側の下方における、冷却部３５の吸熱量よりも大きい。これにより、冷却部３５は、第１方向下流側壁面２４ｂ付近において、スカル５３からの熱をより多く吸収できる。その結果、第１方向下流側壁面２４ｂ付近において、スカル５３の再溶融をより確実に抑制できる。第２方向Ｄ２における傾斜面３１の下流側端部は、鉛直方向に延びていてもよいし、第２方向Ｄ２の下流側に進むに従い平坦面２７に向けて連続的または段階的に高さ位置が下がってもよい。
【００７５】
傾斜面３１上を通過した溶湯５１は、平坦面２７上を通過し、溶湯出口７ａから鋳型８のキャビティへ投入される。なお、平坦面２７上では、溶湯５１は、第２方向Ｄ２の下流側へ進むに従いＨＤＩ(High Density Inclusion)を沈降させつつ、溶湯出口７ａ側へ進む。
【００７６】
鋳型８は、第２ハース６から供給される溶湯５１を冷却してチタン合金鋳塊５２（インゴット）に成形する。また、本実施形態では、鋳型８のキャビティにおける溶湯５１に向けて電子ビームまたはプラズマを照射する電子ビームまたはプラズマ照射手段１０（以下、単に「照射手段１０」という）が設けられている。
【００７７】
なお、上述の実施形態では、深さ変化部２８が傾斜面３１である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、深さ変化部２８において、傾斜面３１の傾斜角度θ１は、一定でなく、第１方向Ｄ１に進むに従い滑らかに変化してもよい。この場合、第１方向Ｄ１における傾斜面の上流側端部と下流側端部とをつないだ仮想線と水平面とがなす傾斜角度の平均値は、傾斜角度θ１と同様に設定される。
【００７８】
また、深さ変化部２８において、傾斜面３１に代えて、図３（Ａ）に示す階段面３２が設けられていてもよい。図３（Ａ）は、深さ変化部２８の変形例を示す図である。階段面３２は、複数段の階段状に形成されており、第１方向Ｄ１に進むに従い平坦面２７からの高さが段階的に高くなっている。この場合、第１方向Ｄ１における階段面３２の上流側端部３２ａと下流側端部３２ｂとをつないだ仮想線３２ｃが水平面となす傾斜角度θ１は、傾斜面３１の傾斜角度θ１と同様に設定される。階段面３２が設けられた場合でも、凝固界面５４は、滑らかな傾斜状面となる。なお、深さ変化部２８において、図３（Ｂ）に示すように、傾斜面３１と階段面３２とが組み合わされてもよい。
【００７９】
以上が製造装置１の概略構成である。
【００８０】
２．本実施形態に係るチタン鋳塊またはチタン合金鋳塊の製造方法
本実施形態では、チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊（本実施形態では、チタン合金鋳塊）の製造方法は、第１〜４の工程を有する。
【００８１】
図１および図２を参照して、第１の工程は、原料供給工程である。この第１の工程では、原料供給手段２が、チタン含有原料５０を第１ハース４へ供給する。第１の工程では、原料５０を、第２の工程での原料５０の溶解速度に応じた供給速度で、供給することが好ましい。
【００８２】
第２の工程は、溶解工程である。この第２の工程では、第１ハース４に供給された原料５０に照射手段３から電子ビームまたはプラズマを照射することにより原料５０を溶解する。なお、第１の工程で原料５０を連続して供給することが好ましく、第２の工程で原料５０を連続して溶解することが好ましい。
【００８３】
第３の工程は、精錬工程である。この第３の工程では、ハース７において、溶湯出口７ａへ向けて溶湯５１を流すことで溶湯５１を精錬する。より具体的には、第３の工程では溶湯５１を第１ハース４に収容する。そして、第２ハース６は、第１ハース４から第２ハース６へ流入する一部の溶湯を冷却凝固し、溶湯５１の下方にスカル５３を形成しながら、残部の溶湯５１を溶湯出口７ａへ流す。
【００８４】
第３の工程では、溶湯５１が湯道５を通過して第２ハース６に流入する際、第２ハース６は、第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２へ溶湯５１の流れ方向を変化させる。そして、流れ方向変化領域２９において、深さ変化部２８の傾斜面３１が設けられていることにより、第１方向Ｄ１に進むに従い溶湯５１の深さＬが浅くなっている。このような構成により、傾斜面３１上において、溶湯５１の一部が凝固することでスカル５３を形成し、このスカル５３が既に存在するスカル５３上に積層される。チタン合金鋳塊５２の鋳造開始初期時点では、第１方向下流側壁面２４ｂ付近におけるスカル５３の厚みｔ１は、薄い。そして、チタン合金鋳塊５２の鋳造開始から時間が経過すると、第１方向下流側壁面２４ｂ付近におけるスカル５３の厚みｔ１が、二点鎖線で示すように、鋳造開始初期時点での厚みｔ１よりも大きくなっている。このように、スカル５３が時間の経過とともに厚みを増すように成長することで、溶湯５１中のＬＤＩをスカル５３に取り込み続けることができる。
【００８５】
一方で、一方の第２側壁２３付近においては、溶湯５１の深さＬが深いことにより、溶湯５１の熱エネルギーは大きい。このため、一方の第２側壁２３付近においては、スカル５３は成長しない。よって、溶湯５１を第２方向Ｄ２に進行させ続ける障害となるような態様でのスカル５３の生成は、抑制される。このように、第２ハース６では、ＬＤＩは第１方向下流側壁面２４ｂ付近において成長を続けるスカル５３によって捕獲されつつ、溶湯５１はスムーズに溶湯出口７ａへ流される。そして、溶湯５１中のＨＤＩは、平坦面２７上のスカル５３に堆積する。溶湯出口７ａへ到達した溶湯５１は、鋳型８のキャビティへ流入する。
【００８６】
第４の工程は、鋳造工程である。この第４の工程では、第２ハース６の溶湯出口７ａから供給される溶湯を冷却凝固してチタン合金鋳塊５２（インゴット）とする。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によると、ＬＤＩおよびＨＤＩが、例えば高品質な航空機用素材に要求されるレベルまで低減されたチタン合金鋳塊を製造できる。
【００８８】
より具体的には、本実施形態によると、精錬工程に関して、流れ方向変化領域２９において、第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２へ溶湯５１の流れ方向Ｄが変化する。そして、流れ方向変化領域２９には、第１方向Ｄ１に進むに従い溶湯５１の深さを浅くする深さ変化部２８が設けられている。この構成により、深さ変化部２８において、第１方向Ｄ１の下流側部分（第１方向下流側壁面２４ｂ付近）では、スカル５３の成長に伴い、スカル５３によってＬＤＩを捕獲し続けることができる。しかも、深さ変化部２８のうち、第１方向Ｄ１の上流側部分では、溶湯５１の熱容量が大きい状態を維持できるので、スカル５３の成長に起因して溶湯５１の流動性が低下することを抑制できる。
【００８９】
また、本実施形態によると、第１方向下流側壁面２４ｂにおける溶湯５１の深さＬ１は、５ｍｍ以下に設定されている。この構成により、ＬＤＩを捕獲する性能を極めて高くできる。
【００９０】
また、本実施形態によると、深さ変化部２８は、第１方向Ｄ１に進むに従い高さ位置が高くなる傾斜面３１および階段面３２の少なくとも一方を含んでいる。この構成によると、簡易な形状で、ＬＤＩを捕獲する性能を極めて高くできる。
【００９１】
また、本実施形態によると、第１ハース４および第２ハース６のうちの第２ハース６に、深さ変化部２８が設けられている。この構成によると、第１ハース４で原料５０を確実に溶解しつつ、第２ハース６でＬＤＩをより確実に捕獲できる。
【００９２】
また、本実施形態によると、第１方向Ｄ１は、湯道５の出口における溶湯５１の流れ方向である。この構成によると、第２ハース６に対する湯道５の出口の向きを設定することで、流れ方向変化領域２９を所望の範囲に容易に設定できる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲に記載の範囲内において、種々の変更が可能である。
【００９４】
例えば、上述の実施形態では、ハース７が２つのハース４，６を含む形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、１つの溶湯プールを有するハースが用いられてもよい。この場合、溶湯５１の流れ方向Ｄにおけるハースの上流側端部と下流側端部（溶湯出口）との間に平面視で例えば縦壁部を設け、この縦壁部によって溶湯の流れ方向を変えるようにしてもよい。この場合、流れ方向Ｄにおいて、縦壁部に向けて溶湯の深さが浅くなるように、深さ変化部が設けられる。
【実施例】
【００９５】
本発明の効果を確認するため、図１に示す製造装置１を用いて、以下に示す試験を実施して、その結果を評価した。
（１）溶解および鋳造条件
【００９６】
（１−１）溶湯成分：Ｔｉ−６．４％Ａｌ−４．２％Ｖ
（１−２）溶湯温度：１８５０℃（第２ハース６内の溶湯の温度）
（１−３）鋳型８の内径：７５０ｍｍ
【００９７】
（１−４）溶解量：５０００ｋｇ
（１−５）溶解速度：１０００ｋｇ／時間
（１−６）ハース：２種類使用
【００９８】
（１−６−１）第１ハース４
第１ハース４は、電子ビーム照射手段３から照射される電子ビームにより原料５０を溶解するハースである。第１ハース４は、この溶湯５１を溜め、電子ビーム照射手段９によって溶湯５１または原料５０へ電子ビームを照射させながら溶湯５１を第２ハース６に供給した。第１ハース４の寸法（内寸）は、幅５００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、深さ１００ｍｍである。
【００９９】
（１−６−２）第２ハース６
第２ハース６は、第１ハース４からの溶湯５１を精錬し、鋳型８に供給するためのハースである。第２ハース６の寸法（内寸）は、幅５００ｍｍ、長さ１５００ｍｍ、深さ１００ｍｍである。２基の電子ビーム照射手段９から第２ハース６内を流動する溶湯５１へ電子ビームを照射することで、溶湯の温度を調節した。
【０１００】
（１−７）第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯深さ：２〜２０ｍｍ
（１−８）深さ変化部２８が水平面に対してなす平均的な傾斜角度θ１：９〜１１度
【０１０１】
（１−９）深さ変化部２８の形状：平滑な傾斜面、または、階段面
（１−１０）原料５０：スポンジチタンと合金成分を混合した直径１００ｍｍ×高さ２００ｍｍのチタンブリケット
【０１０２】
（１−１１）原料５０の溶解方法：原料５０を原料５０の溶解速度に合わせて連続供給するか、または、１０００ｋｇの原料５０を５回に分けて第１ハース４内に一括添加した。
【０１０３】
（１−１２）電子ビーム照射手段３，９，１０：原料５０の溶解用１基、第１ハース４用１基、第２ハース６用２基、鋳型８用に１基の合計５基
（１−１３）介在物
模擬ＨＤＩ：ＷＣ（直径１ｍｍの球状）と模擬ＬＤＩ：ＴｉＮ（直径１ｍｍの球状）を、各原料５０にそれぞれ１００個添加した。
【０１０４】
（２）評価方法
鋳造終了後に、第２ハース６に残ったスカルを採取し、全長１５００ｍｍのスカルを長手方向の４等分位置から、横断面のサンプル３枚を採取した。このサンプルの厚みが小さい側から幅１００ｍｍの観察用サンプルを切り出し、断面を鏡面研磨した後、ＥＰＭＡ(Electron Probe Micro Analyzer)で分析を行い、ＨＤＩ，ＬＤＩの個数を求めた。
【０１０５】
ここで、本発明例１〜４および比較例のそれぞれについて、ＨＤＩ，ＬＤＩが捕捉された単位面積当たりの個数を算出し、比較例の場合の個数を基準とした時の個数比を求め、介在物の捕捉効果を比較した。
【０１０６】
また、約３５００ｍｍ長のチタン合金鋳塊５２の最底部から１０００ｍｍ間隔で横断面３枚を切り出し、これらの横断面の中心を含む、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、厚み１／４位置から幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの観察用サンプルを採取して、ＥＰＭＡで分析を行った。分析結果の整理方法は、第２ハース６から採取したサンプルの場合と同様である。
【０１０７】
結果を表１にまとめて示す。
【表１】
2020015973.tif 000003
【０１０８】
表１における「連続添加」は、溶解速度に合わせて原料５０を第１ハース４の直上に一定速度で連続供給し、これに電子ビームを照射して連続的に溶解することを意味し、「一括添加」は、チタンブリケット１０００ｋｇを５回に分けて、それぞれを第１ハース４に一括添加して、これに電子ビームを照射して溶解することを意味する。
【０１０９】
表１における「溶湯深さＬ１（ｍｍ）」とは、第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯５１の深さを意味する。表１における「底面傾斜角度」とは、ｔａｎ−１{（溶湯面５５から平坦面２７までの深さｈ−５ｍｍ）÷（傾斜面３１または階段面３２の幅ｗ）}度により求められる値である。
【０１１０】
表１における「精錬ハース内のＨＤＩ，ＬＤＩの個数比（−）」とは、比較例の場合の、第２ハース６におけるＨＤＩおよびＬＤＩの単位面積当たりの個数を基準とした、個数比である。
【０１１１】
さらに、表１における「チタン合金鋳塊５２内のＨＤＩ，ＬＤＩの個数比（−）」とは、比較例の場合の、チタン合金鋳塊５２におけるＨＤＩおよびＬＤＩの単位面積当たりの個数を基準とした、個数比である。
【０１１２】
表１に示すように、発明例１〜４の何れにおいても、ＬＤＩ，ＨＤＩの割合を明確に低減できた。特に、第１方向下流側壁面２４ｂでの溶湯５１の深さＬが５ｍｍ以下となるようにすることにより、ＬＤＩを第２ハース６の内部で捕捉し、鋳型８への流入を確実に防止できることを実証できた。
【符号の説明】
【０１１３】
１  製造装置
２  原料供給手段
３  電子ビームまたはプラズマ照射手段
４  第１ハース
５  湯道
６  第２ハース
７  ハース
７ａ  溶湯出口
８  鋳型
９  電子ビームまたはプラズマ照射手段
１０  電子ビームまたはプラズマ照射手段
２４ｂ  第１方向下流側壁面
２８  深さ変化部
２９  流れ方向変化領域（流れ方向が変化する領域）
３１  傾斜面
３２  階段面
５０  原料
５１  溶湯
５２  チタン鋳塊またはチタン合金鋳塊
５３  スカル
Ｄ  溶湯の流れ方向
Ｄ１  第１方向
Ｄ２  第２方向
Ｌ  溶湯の深さ
Ｌ１  第１方向下流側壁面における溶湯の深さ
【図１】
2020015973.tif 000004
【図２】
2020015973.tif 000005
【図３】
2020015973.tif 000006