(57)【要約】【課題】鋳造品の成分濃度変動を低減できるハースを提供する。【解決手段】ハース１００であって、長手方向に延設された一対の側壁１１１、１１２、一対の側壁１１１、１１２の側縁１１１ａ、１１２ａのそれぞれと連結して延設された上流側の前壁１１３、及び一対の側壁１１１、１１２の側縁１１１ｂ、１１２ｂのそれぞれと連結して延設された下流側の後壁１１４を有し、長尺形状に形成された浴槽１１０と、前壁１１３の上端に設けられたガイドプレート１２０と、ガイドプレート１２０の一対の側縁１２０ａ、１２０ｂのそれぞれと連結して、一対の側壁１１１、１１２の上端のそれぞれの一部に延設され、下方に向かうに従い浴槽１１０に近づくように傾斜した一対の傾斜プレート１３０、１３１とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム溶解炉に使用されるハースであって、
長手方向に延設された一対の側壁、前記一対の側壁の側縁のそれぞれと連結して延設された上流側の前壁、及び前記一対の側壁の側縁のそれぞれと連結して延設された下流側の後壁を有し、長尺形状に形成された浴槽と、
前記前壁の上端に設けられたガイドプレートと、
前記ガイドプレートの一対の側縁のそれぞれと連結して、前記一対の側壁の上端のそれぞれの一部に延設され、下方に向かうに従い前記浴槽に近づくように傾斜した一対の傾斜プレートとを備えた、ハース。
【請求項２】
前記長手方向における、前記一対の側壁の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、前記一対の傾斜プレートの長さ（ＬA）の割合（ＬA／Ｌ）がそれぞれ０．２〜０．５の範囲である、請求項１に記載のハース。
【請求項３】
前記一対の側壁の外表面のそれぞれに、少なくとも前記傾斜プレートよりも下流側に延設される一対のガードプレートを更に備えた、請求項１又は２に記載のハース。
【請求項４】
前記一対の傾斜プレートにおける傾斜面の傾斜角は、水平方向に対し４０〜７０°である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハース。
【請求項５】
銅又は銅合金で形成された、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハース。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のハースを備えた、電子ビーム溶解炉。
【請求項７】
請求項６に記載の電子ビーム溶解炉を使用して鋳造品を製造する工程を含む、鋳造品の製造方法。
【請求項８】
前記鋳造品が、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ合金、およびＮｉ基合金よりなる群から選択される１種の金属で形成された、請求項７に記載の鋳造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハース、電子ビーム溶解炉、及び鋳造品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の電子ビーム溶解法は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、及びＷなどの高融点金属、これらの高純度金属、Ｔｉ合金、Ｎｉ基合金などの鋳造品を製造する方法として広く利用されている。この電子ビーム溶解法は、概略以下の通りである。電子ビーム溶解炉において、ハースに金属材料を供給し、そのハース浴槽に電子ビームを照射することによって金属材料を溶解し、ハースから溶解した金属を水冷された鋳型に注ぎ込み、鋳型の外周に設けられた冷却手段によりその金属溶解物の凝固が開始される。凝固が完了した後、下方に連続的に引き抜かれることによって鋳造品が製造される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、電子ビーム溶解中に不純物混入を回避し、ハースの上方に設けられた電子ビームの照射不可領域を形成しないため、溶湯飛散防止用のガードプレートを、金属の融解物の流れる方向であってハースの上端に設け、ガードプレートの傾斜角を水平面に対して４５°〜８０°の範囲とするハースが提案されている（特許文献１の図１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０７９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電子ビーム溶解法は、典型的に真空下で行うため蒸気圧の高い成分（Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｒ等）は優先的に蒸発し、その蒸発物は蒸気圧の高い成分が高濃度となっている。上記特許文献１においては、溶解原料を溶解するハースに備わるガードプレート上には蒸発物が多量に付着し、ハースでの溶解量が増えるにつれ蒸発物は堆積していく。ガードプレートはハース内に向かって傾斜しているため、付着した堆積物はハース浴槽内に自重で滑落して、電子ビームの照射により再度溶ける。そして、その溶解物が原料の供給側と反対側にある堰を乗り越えて鋳型に流入した場合には、ロット間だけでなく同一鋳造品の各部位ごとに金属成分を変動させてしまうおそれがある。
【０００６】
上記のような堆積物の滑落は不連続的に発生するので、鋳造品内の成分濃度の変動も不連続となり、材料強度のばらつきや半導体材料としての信頼性の低下につながる。成分変動の大きい鋳造品は典型的に不良品として取り扱うため、鋳造品の製造における歩留まりが大きく低下する。したがって、上記特許文献１に開示された公知技術であるハース自体には未だ歩留まりを向上させるために改善の余地があると考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、一実施形態において、鋳造品の成分濃度変動を低減できるハースを提供することを目的とする。また、本発明は別の一実施形態において、そのようなハースを備えた電子ビーム溶解炉を提供することを目的とする。また、本発明は別の一実施形態において、そのような電子ビーム溶解炉を使用した鋳造品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明は一側面において、電子ビーム溶解炉に使用されるハースであって、長手方向に延設された一対の側壁、前記一対の側壁の側縁のそれぞれと連結して延設された上流側の前壁、及び前記一対の側壁の側縁のそれぞれと連結して延設された下流側の後壁を有し、長尺形状に形成された浴槽と、前記前壁の上端に設けられたガイドプレートと、前記ガイドプレートの一対の側縁のそれぞれと連結して、前記一対の側壁の上端のそれぞれの一部に延設され、下方に向かうに従い前記浴槽に近づくように傾斜した一対の傾斜プレートとを備えた、ハースである。
【０００９】
本発明に係るハースの一実施形態においては、前記長手方向における、前記一対の側壁の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、前記一対の傾斜プレートの長さ（ＬA）の割合（ＬA／Ｌ）がそれぞれ０．２〜０．５の範囲である。
【００１０】
本発明に係るハースの一実施形態においては、前記一対の側壁の外表面のそれぞれに、少なくとも前記傾斜プレートよりも下流側に延設される一対のガードプレートを更に備える。
【００１１】
本発明に係るハースの一実施形態においては、前記一対の傾斜プレートにおける傾斜面の傾斜角は、水平方向に対し４０〜７０°である。
【００１２】
本発明に係るハースの一実施形態においては、銅又は銅合金で形成されている。
【００１３】
また、本発明は別の一側面において、上記いずれかのハースを備えた、電子ビーム溶解炉である。
【００１４】
また、本発明は別の一側面において、上記電子ビーム溶解炉を使用して鋳造品を製造する工程を含む、鋳造品の製造方法である。
【００１５】
本発明に係る鋳造品の製造方法の一実施形態においては、前記鋳造品が、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ合金、およびＮｉ基合金よりなる群から選択される１種の金属で形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施形態に係るハースを用いることで、鋳造品の成分濃度変動を低減できる。したがって、本発明の一実施形態においては、成分範囲に関する要求レベルの高い半導体などの電子材料に適用しうる鋳造品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明に係るハースの一実施形態を説明するための模式的な正面側斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの切断線Ｉ−Ｉにおけるハースの模式的な断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａの切断線Ｉ’−Ｉ’に沿ったハースの模式的な側面図である。
【図１Ｄ】本発明に係るハースの別の実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図２Ａ】本発明に係るハースの別の実施形態を説明するための模式的な正面側斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの切断線ＩＩ−ＩＩにおけるハースの模式的な断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの切断線ＩＩ’−ＩＩ’に沿ったハースの模式的な側面図である。
【図３】本発明に係る電子ビーム溶解炉の一実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図４】実施例１〜４及び比較例１で得られたチタン鋳造品の成分を分析する方法を説明するための模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。また、本明細書中において、単に「金属」とは、単体金属及び合金を含む概念である。更に、本明細書中において、「鉛直方向」は、ハース内の溶湯の深さ方向であり、「水平方向」は、溶湯の深さ方向に垂直であって、溶湯面に沿った方向である。
【００１９】
［１．概要］
従来より、金属材料を溶解する量を制限して、その金属材料に含まれる蒸気圧の高い成分の蒸発量を低減する方法が知られている。しかしながら、この方法は生産性の観点から不十分である。また、鋳造品の成分の変動を抑制するため電子ビーム溶解後に再度溶解を実施する方法もあり得るが、この方法は、先述した方法と同様に、生産性の観点から不十分である。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特許文献１のように電子ビームと溶湯の位置関係等に着目したものではなく、傾斜したガードプレートに付着した堆積物の挙動に着目することで本発明を完成するに至った。
上記特許文献１に開示されるようなガードプレートの主な役割としては、電子ビーム溶解炉の供給部から金属材料をハース内に供給するガイドであること、溶けた金属がハース周囲に飛散し又は電子ビームがハースの外側に照射した際に電子ビーム溶解炉内に存在するハース周囲の部材を溶損させないための遮蔽板であること、が挙げられる。したがって、金属材料の堆積部（ハースのうち、金属材料が供給される側）には、常時金属材料を堆積させれば同部位のガードプレートの主表面は金属材料で覆われており蒸発物の付着はほとんどなく、蒸発物の多くは金属材料で覆われていないガードプレートの主表面に付着する。
そこで、傾斜したガードプレートのうち、蒸発物の量が多い部分、特にハースの下流側に延設されたガードプレートを取り除くことが有効であると本発明者は着想するに至った。
以下、各実施形態についてそれぞれ説明する。
【００２０】
［２．ハース］
図１Ａは、本発明に係るハースの一実施形態を説明するための模式的な正面側斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの切断線Ｉ−Ｉにおけるハースの模式的な断面図である。図１Ｃは、図１Ａの切断線Ｉ’−Ｉ’に沿ったハースの模式的な側面図である。図１Ｄは、本発明に係るハースの別の実施形態を説明するための模式的な断面図である。なお、図１Ａ〜図４で示す構成はいずれも模式的なものであり、部材の形状やその縮尺等は必ずしも正確なものではない場合がある。各実施形態の説明に基づき部材の形状や縮尺等は適宜変更可能である。
【００２１】
本発明に係るハースの一実施形態によれば、金属の製造工程において、鋳造品の成分変動を効率的に抑制することが可能となる。図１Ａに示したハース１００は、一実施形態において、浴槽１１０と、ガイド面１２０−１を有するガイドプレート１２０と、一対の傾斜面１３０−１、１３１−１を有する傾斜プレート１３０、１３１とを備える。当該ハース１００は、冷却効果の高い金属として、銅又は銅合金で形成されていることが好ましく、無酸素銅で形成されていることがより好ましい。例えば、水等の冷却手段を有した水冷管ＷＰを浴槽の底部に備えた場合に、銅製の浴槽１１０の内表面上にスカル（不図示）と呼ばれる金属の固形層が形成されるので、浴槽１１０に含有される金属成分が金属の溶解物に移行するのを抑制することができる。なお、本発明に係るハース１００における各構成は、組み立て式でもよく、一体型で形成されてもよい。以下、図面を使用して好ましい態様を説明する。
【００２２】
（浴槽）
浴槽１１０は、長手方向に延設された一対の側壁１１１、１１２と、一対の側壁１１１、１１２の側縁１１１ａ、１１２ａのそれぞれと連結して延設された上流側の前壁１１３と、一対の側壁１１１、１１２の側縁１１１ｂ、１１２ｂのそれぞれと連結して延設された下流側の後壁１１４とを有する。そして、浴槽１１０は、長手方向に長尺形状に形成される。図１Ａに示すハース１００では、前壁１１３側で金属材料が溶解され後壁１１４側から溶湯が流れ出すため、長手方向は金属の溶解物が流れる方向でもある。図１Ｂに示すように、一対の側壁１１１、１１２内には、複数の水冷管ＷＰが設けられている。
【００２３】
（ガイドプレート）
ガイドプレート１２０は、後述する電子ビーム溶解炉１０００（図３参照。）に備わる供給部３００から浴槽１１０の上流側の前壁１１３近傍に金属材料を供給するための供給路である。浴槽１１０の上流側の前壁１１３付近においては、溶解していない金属材料が堆積する。ガイドプレート１２０は、前壁１１３の上端１１３ａから鉛直方向に延設されている。また、ガイドプレート１２０は、図１Ｄに示すように、前壁１１３の上端１１３ａに設けられ、金属の溶解物をガイドするのに下方に向かうに従い前記浴槽１１０に近づくように傾斜していてもよい。なお、このガイドプレート１２０の傾斜角φは、特に限定されないが、生産効率上の観点から、上限側としては例えば水平方向に対し９０°以下であればよく、また下限側としては例えば水平方向に対し６０°以上であればよく、７０°以上であればよりよい。なお、上記ガイドプレート１２０の傾斜角φは、ガイド面１２０−１と水平方向が形成する角にも適用できる。ガイドプレート１２０内には、複数の水冷管（不図示）が設けられてもよい。
【００２４】
（傾斜プレート）
一対の傾斜プレート１３０、１３１は、後述する電子ビーム溶解炉１０００（図３参照。）に備わる供給部３００から浴槽１１０の上流側である前壁１１３近傍に金属材料を供給するための供給路を形成しうる。供給された金属材料は、これらの金属材料が浴槽１１０の上流側の前壁１１３付近に堆積していく。一対の傾斜プレート１３０、１３１は、ガイドプレート１２０の一対の側縁１２０ａ、１２０ｂのそれぞれと連結して、一対の側壁１１１、１１２の上端１１１ｃ、１１２ｃのそれぞれの一部に延設される。また、一対の傾斜プレート１３０、１３１は、下方に向かうに従い浴槽１１０に近づくように傾斜している。図１Ｂに示すように一対の傾斜プレート１３０、１３１内には、複数の水冷管ＷＰが設けられている。
【００２５】
浴槽１１０の上流側の前壁１１３付近に堆積された金属材料は、後述する電子ビーム部５００（図３参照。）の電子ビームを照射することにより溶解する。次いで、この金属の溶解物が上流側の前壁１１３から下流側の後壁１１４に向かって流れる。その間に、電子ビームを金属の溶解物に照射するので、金属の溶解物が加熱されることによりその金属の溶解物に含有される蒸気圧の高い成分（Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｒ等）が優先的に蒸発する。この蒸発物は、蒸気圧の高い成分を主として含有する。この蒸発物は、浴槽１１０外で冷却され、傾斜プレート１３０、１３１の、特に傾斜面１３０−１、１３１−１に付着する。この付着した蒸発物は、電子ビーム溶解炉の操業とともに徐々に堆積されるので、自重により傾斜プレート１３０、１３１の傾斜面１３０−１、１３１−１に沿って浴槽１１０内に滑落する。本実施形態においては、一対の側壁１１１、１１２の上端１１１ｃ、１１２ｃにおいて傾斜プレート１３０、１３１を備えていない領域を設けたことで、蒸気圧の高い成分を主として含有する蒸発物が特に下流側の後壁１１４付近の浴槽１１０内に再度混入することがない。そのため、下流側の後壁１１４付近にある金属の溶解物は、切欠き１１４ａを乗り越えて、鋳造部４００（図３参照。）の鋳型に流れて鋳型の外周に設けられた冷却手段により凝固された後、下方に引き抜くことで鋳造品が得られる。したがって、当該ハース１００は、鋳造品の成分濃度変動を低減することができる。
【００２６】
本発明に係るハース１００は、一実施形態において、一対の傾斜プレート１３０、１３１の傾斜角θにおける傾斜面１３０−１、１３１−１の傾斜角は、水平方向に対し４０〜７０°であることが好ましい。上記傾斜角θは、金属材料を浴槽１１０に効率的に投入する（一対の傾斜プレート１３０、１３１に堆積した金属材料を下方に滑り落とす）という観点から、下限側としては、４０°以上であることが好ましく、５５°以上であることがより好ましい。また、上記傾斜角θは、ハース１００の上方に設けられた電子ビーム部５００（図３参照。）の電子ビームのズレによるハース周囲の部材への照射を減らすという観点から、上限側としては、７０°以下であることが好ましく、６５°以下であることがより好ましい。なお上記傾斜プレート１３０、１３１の傾斜角θは、傾斜面１３０−１、１３１−１と水平方向が形成する角にも適用できる。
【００２７】
本発明に係るハース１００は、一実施形態において、図１Ｃに示すように、一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、長手方向における一対の傾斜プレート１３０、１３１の長さ（ＬA）の割合（ＬA／Ｌ）がそれぞれ０．２〜０．５の範囲であることが好ましい。上記ＬA／Ｌは、傾斜プレートに付着した蒸気圧の高い成分が再度、金属の溶解物に混入しないことにより、鋳造品への汚染や成分濃度の変動をより効率的に抑制するという観点から、上限側としては０．５以下であることが好ましく、０．４以下であることがより好ましい。また、上記ＬA／Ｌは、投入した金属材料がハースの外に零れ落ちることによるロスを効率的に低減するという観点から、下限側としては０．２以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましい。さらに、本発明に係るハース１００は、一実施形態において、ロス率を低減し、更に鋳造品の成分濃度変動を確実に抑制するという観点から、一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）から、長手方向における一対の傾斜プレート１３０、１３１の長さ（ＬA）を差し引いた値が例えば０．５〜１．１ｍであればよい。その下限側は、０．７ｍ以上であってよく、０．９ｍ以上であってよい。
【００２８】
（後壁）
後壁１１４は、後述する鋳造部４００（図３参照。）の近くに設置される。後壁１１４の上端の中央部は、浴槽１１０内の金属の溶解物が、鋳造部４００の鋳型に流れるために、切欠き１１４ａが形成されていればよい。なお、切欠き１１４ａの形状は、特に限定されるものではないが、例えばＵ字状、Ｖ字状などが挙げられる。
【００２９】
本発明に係るハース１００は、一実施形態において、後述する電子ビーム部５００（図３参照。）が浴槽１１０内の金属の溶解物に照射されずにハース１００の外側に照射された場合に備え、ハース１００周囲の部材を溶損させないように、後述する電子ビーム溶解炉１０００（図３参照。）の各構成を設置してもよい。
【００３０】
図２Ａは、本発明に係るハースの別の実施形態を説明するための模式的な正面側斜視図である。図２Ｂは、図２Ａの切断線ＩＩ−ＩＩにおけるハースの模式的な断面図である。図２Ｃは、図２Ａの切断線ＩＩ’−ＩＩ’に沿ったハースの模式的な側面図である。
【００３１】
図２Ａ及び図２Ｂに示したハース２００は、一実施形態において、浴槽１１０と、ガイド面１２０−１を有するガイドプレート１２０と、一対の傾斜面１３０−１、１３１−１を有する傾斜プレート１３０、１３１と、一対のガード面２４０−１、２４１−１を有するガードプレート２４０、２４１とを備える。以下、図面を使用して好ましい態様を説明する。なお、先述した構成と重複するものについては説明を割愛する。
【００３２】
一対のガードプレート２４０、２４１は、後述する電子ビームの照射方向が意図せぬ方向にずれ、電子ビームが浴槽１１０内の金属の溶解物に照射されずにハース２００の浴槽１１０以外に照射された場合に、ハース２００周囲の部材を溶損させないといった機能を有する。さらに、金属の溶解物を電子ビームで照射し続けると、蒸気圧の高い成分が蒸発し、ガードプレート２４０、２４１の、特にガード面２４０−１、２４１−１に蒸発物が付着し、ガードプレート２４０、２４１に堆積されていくが、堆積物が浴槽１１０に滑落するといったことが生じない。そのため、浴槽１１０内においてすでに蒸発した蒸気圧の高い成分が再度混入しないので、鋳造品の成分濃度変動を低減できる。
【００３３】
一対のガードプレート２４０、２４１は、一対の側壁１１１、１１２の外表面１１１ｄ、１１２ｄのそれぞれに、少なくとも傾斜プレート１３０、１３１よりも下流側（後壁１１４側）に延設されるよう備え、外表面１１１ｄ、１１２ｄに対して直交している。ガードプレート２４０、２４１の外表面１１１ｄ、１１２ｄに対する角度は、堆積物の浴槽１１０への混入を防ぐことができれば特に限定されず適宜選択可能である。当該ハース２００が水平に設置されている場合には、一対のガードプレート２４０、２４１は、水平な方向に延設されてよい。なお、一対のガードプレート２４０、２４１は、図２Ｂに示すように、一対の側壁１１１、１１２の外表面１１１ｄ、１１２ｄの上端側に備えているが、側壁１１１、１１２の外表面１１１ｄ、１１２ｄの下端側に備えてもよい。図２Ｂに示すように一対のガードプレート２４０、２４１内には、複数の水冷管ＷＰが設けられている。
【００３４】
［３．電子ビーム溶解炉］
図３は、本発明に係る電子ビーム溶解炉の一実施形態を説明するための模式的な断面図である。図３に示した電子ビーム溶解炉１０００は、一実施形態において、供給部３００と、先述したハース１００、２００と、鋳造部４００と、電子ビーム部５００とを備える。なお、先述した構成と重複するものについては説明を割愛する。
【００３５】
供給部３００は、金属材料を供給するものであり、例えばスポンジ状金属やブリケット状の金属を供給する。また、鋳造部４００は、ハース１００、２００の後壁１１４から流れた金属の溶解物を鋳型に注入し冷却手段により凝固した後、下方に引き抜くことで鋳造品を得る。また、電子ビーム部５００は、ハース１００、２００および鋳造部４００の上方に設けられており、ここから電子ビームを照射することによって、金属材料を溶融状態にする。なお、供給部３００、鋳造部４００、及び電子ビーム部５００は、従来より公知のものを使用すればよい。また、電子ビーム溶解炉が金属材料の純度を更に向上するために、ハースを多段に備える場合には、ハース１００、２００を最も上流側に備えればよい。
【００３６】
得られた鋳造品は、金属単体又は合金で形成されうる。
金属単体としては、高融点金属であれば特に限定されないが、例えば、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ等が挙げられる。
合金としては、Ｔｉ合金、Ｎｉ基合金等が挙げられる。
Ｔｉ合金としては、Ｔｉと、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｏ等の金属（合金金属）との合金であり、具体例としては、Ｔｉ−６−４（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ等が挙げられる。なお、上記において、各合金金属の前に付されている数字は、含有量（質量％）を指す。例えば、「Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ」とは、合金金属としては、６質量％のＡｌと４質量％のＶとを含有するチタン合金を指す。
Ｎｉ基合金としては、Ｎｉと、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｖ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｏ等の金属（合金金属）との合金であり、具体例としては、ＨＫ４０（０．４Ｃ−２５Ｃｒ−２０Ｎｉ）、ＨＰ（０．５Ｃ−２５Ｃｒ−３５Ｎｉ）等が挙げられる。
【００３７】
［４．鋳造品の製造方法］
本発明に係る鋳造品の製造方法は、一実施形態において、電子ビーム溶解炉１０００を使用して鋳造品を製造する工程を含む。より詳細には、供給部３００からハース１００、２００の前壁１１３付近に金属材料を供給する工程と、供給した後、所定の条件にて金属材料を溶解させ、金属の溶解物を鋳造部４００に流す工程と、鋳造部４００に金属の溶解物を流し冷却手段により凝固した後、下方に引き抜くことで鋳造品を製造する工程とを含む。ここで、先述した所定の条件とは、金属材料の溶融温度よりも４０〜１５０℃程度高い温度であることが好ましく、例えば、金属材料がＴｉである場合には、チタン溶解物の温度が１７１０〜１８２０℃であればよい。この温度を調整する手段としては、電子ビーム照射によって適宜調整することが可能である。さらに、電子ビーム溶解炉１０００は真空下で操業することが好ましく、例えばゲージ圧で１〜１×１０-3Ｐａであればよく、０．５〜１×１０-2Ｐａであれば更によい。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【００３９】
＜実施例１＞
図３に示した構成を含む電子ビーム溶解炉１０００を設置した。電子ビーム溶解炉１０００には、図２Ａ〜Ｃに示したハース２００を設置した。ハース２００に備わる一対の傾斜プレート１３０、１３１は、一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、長手方向における一対の傾斜プレート１３０、１３１の長さ（ＬA）の割合（ＬA／Ｌ）が０．２となるようにそれぞれ延設した。なお、傾斜角θは、６０°であった。また、ハース２００に備わる、一対の側壁１１１、１１２の外表面１１１ｄ、１１２ｄに直交した一対のガードプレート２４０、２４１は、一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、長手方向における一対のガードプレートの長さの割合が０．８となるように一対の側壁１１１、１１２の外表面１１１ｄ、１１２ｄにそれぞれ延設した。即ち、一対のガードプレート２４０、２４１は一対の傾斜プレート１３０、１３１の下流側に設けられた。
さらに電子ビーム溶解炉１０００を真空（ゲージ圧、５×１０-2Ｐａ）にした。
なお、ハース２００の浴槽１１０と電子ビームについては、下記の条件である。
浴槽内：幅０．５ｍ、長さ１．３ｍ、深さ０．１ｍ
電子ビーム：出力８００ｋＷ、電子銃３本
金属の溶解物の温度：１，７１０℃
【００４０】
電子ビーム溶解炉１０００においては、供給部３００からハース２００に２トンの純スポンジチタンを供給した。ここで、純スポンジチタンは、純度９９．８質量％であり、蒸気圧の高い成分としてＭｇ０．０４質量％を含有していた。なお、この純スポンジチタンの各金属濃度は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置により測定された。
【００４１】
電子ビームの照射により溶解した溶解物が前壁１１３から後壁１１４に流れ、切欠き１１４ａを乗り越え、鋳造部４００の鋳型に流れ、その溶解物を鋳型の周囲に設けられた冷却手段により凝固させた。そして、下方に引き抜き、円柱状のチタン鋳造品５５０（図４参照。）を得た。
【００４２】
（重量変化率）
供給したスポンジチタンに対する得られたチタン鋳造品５５０（図４参照。）の百分率を算出した。その結果、重量変化率は２．３質量％であった。
【００４３】
（金属濃度）
図４に示した円柱状のチタン鋳造品５５０のうち、高さ位置Ａ〜Ｅ（鉛直方向に上部から順に、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％と等間隔で配置した。）の計５箇所において、円周方向に沿って等間隔に各３点を採取し、各高さ位置におけるＭｇ濃度を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析装置で測定した。
Ｍｇ濃度については、チタン鋳造品５５０のＡ部位のＭｇ含有量を「１０」として、各部位の相対的数値を換算した。その結果を表１に示す。なお、後述する実施例２〜４および比較例１のＭｇ含有量は、実施例１のＡ部位のＭｇ含有量を「１０」として、各部位の相対的数値を換算した。
【００４４】
＜実施例２＞
（ＬA／Ｌ）を０．３とし、これにあわせて一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、長手方向における一対のガードプレートの長さの割合を０．７としたこと以外、実施例１と同様に実施した。なお、結果を表１に示す。また、重量変化率は０．２質量％であった。
【００４５】
＜実施例３＞
（ＬA／Ｌ）を０．４とし、これにあわせて一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、長手方向における一対のガードプレートの長さの割合を０．６としたこと以外、実施例１と同様に実施した。なお、結果を表１に示す。
【００４６】
＜実施例４＞
（ＬA／Ｌ）を０．５とし、これにあわせて一対の側壁１１１、１１２の上端縁の長さ（Ｌ）に対する、長手方向における一対のガードプレートの長さの割合を０．５としたこと以外、実施例１と同様に実施した。なお、結果を表１に示す。
【００４７】
＜比較例１＞
（ＬA／Ｌ）を１．０とし、ガードプレートを除去したこと以外、実施例１と同様に実施した。なお、比較例１は２回実施したので、それぞれの平均に関する結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2020139220.tif 000003
【００４９】
（実施例による考察）
実施例１〜３は、各部位ごとの成分の濃度変動が少ない鋳造品を製造することができた。
実施例１のようにＬａ／Ｌが０．２である場合は、Ｔｉ原料のロス率が２．３％であり、実施例２のようにＬａ／Ｌが０．３である場合は、Ｔｉ原料のロス率が０．２％まで減少した。
実施例４のようにＬａ／Ｌが０．５である場合は、Ｌａ／Ｌが０．４〜０．５の範囲に延設された傾斜プレートに多くの蒸発物が付着し堆積されていたので、その堆積物は不定期に浴槽内に滑落していた。実施例４においては、表１に示したＭｇ濃度の変動幅が最大８であり、実施例１〜３においては、Ｍｇ濃度の変動幅が最大２であった。
したがって、実施例２〜３において、実施例４と比べ、チタンインゴットの成分変動をより良好に抑制でき、かつ製造における原料ロスがより少なかった。なお、実施例１では、原料ロスが若干生じたが、チタンインゴットの成分の濃度変動を良好に抑制できた。
比較例１では、表１に示したＭｇ濃度の変動幅が最大１７であり、各部位の相対値も大きく変動しており、各部位の成分の濃度変動が認められた。
【００５０】
以上より、実施例１〜４では、半導体などの電子材料に適した鋳造品が得られることを確認した。
【符号の説明】
【００５１】
１００、２００  ハース
１１０  浴槽
１１１、１１２  側壁
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ  側縁
１１１ｃ、１１２ｃ  上端
１１１ｄ、１１２ｄ  外表面
１１３  前壁
１１４  後壁
１１４ａ  切欠き
１２０  ガイドプレート
１２０ａ、１２０ｂ  側縁
１２０−１  ガイド面
１３０、１３１  傾斜プレート
１３０−１、１３１−１  傾斜面
２４０、２４１  ガードプレート
２４０−１、２４１−１  ガード面
３００  供給部
４００  鋳造部
５００  電子ビーム部
５５０  鋳造品
１０００  電子ビーム溶解炉
ＷＰ  水冷管
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020139220.tif 000005
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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