本願発明の最良の実施形態について以下に� ��細に説明する。
 本願発明に用いる溶解原料は、粉状の酸化� ��を成型・焼結して塊状酸化物とし、前記塊� ��酸化物に顆粒状金属原料を混合して用いる� ��とが好ましい。

 本願発明に用いる粉状の酸化物としては� ��酸化チタンや酸化鉄を好適に用いることが� ��きる。前記粉状酸化物の純度は、溶製する� ��ンゴットの純度に応じて適宜選択すればよ� ��が、本願発明においては純度が99%以上の粉� ��酸化物を用いることが好ましい。前記のよ� ��な粉状酸化物を用いることにより、純度の� ��いチタン合金インゴットを溶製することが� ��きる。

 また、前記粉状酸化物の比表面積は、1~20m ² /gの範囲から選択することが好ましい。本願� ��明においては、前記粉状酸化物を、そのま� ��圧縮成型するに先立って、一旦、顆粒状に� ��工しておくことが好ましい。粉状酸化物を� ��粒状に加工しておくことにより流動性が向� ��するため、圧縮成型作業を円滑に進めるこ� ��ができるという効果を奏するものである。

 前記の顆粒状酸化物は、粉状酸化物にPVA( ポリビニルアルコール)のようなバインダー� �適宜配合してスラリーとした後、スプレー� �燥し、高温に加熱して脱灰することにより� �度の高い顆粒状酸化物を製造することがで� �る。

 前記した顆粒状酸化物の粒度は30~100μmの� ��囲となるように構成することが好ましい。� ��記した粒度範囲に顆粒状酸化物を構成する� ��とにより、圧縮成型のための型に前記顆粒� ��酸化物を効率よく充填することができると� ��う効果を奏するものである。

 また、前記顆粒状酸化物の純度がそれほ� ��厳しく要求されない場合には、粉状酸化物� ��製造工程で発生する純度の低い塊状付着物� ��粉砕・整粒して用いることもできる。この� ��うな原料を用いることにより、安価でしか� ��スプレー乾燥工程も不要となる。

 前記の方法で製造された顆粒状酸化物は� ��定の大きさにプレス成型後、高温にて焼結� ��て板状ペレットに成型することが好ましい� ��

 本願発明では、前記板状ペレットの見かけ� ��度は、2.0~4.0g/cm ³ の範囲に構成することが好ましい。前記範囲 に構成することで、ハース内の溶湯面に供給 された板状ペレットは、円滑に溶解してハー ス内の溶湯と短時間のうちに合体させること ができる。

 前記板状ペレットの密度が2.0g/cm ³ よりも小さい場合には、ハース内の溶湯面に 達した場合にも、長時間に亘り溶湯面を浮遊 し、完全溶解前に鋳型に流出する場合があり 好ましくない。一方、前記板状ペレットの密 度が4.0g/cm ³ 以上の場合には、ハース内の溶湯面に達した 時点で比較的容易に溶湯内に溶解沈降するた め好ましいが、それに先立って行う成型・焼 結時には、高圧や高温が必要となり好ましく ない。

 また本願発明では、前記ペレットは板状� ��成型することが好ましい。また、前記板状� ��レットの相当直径に対する厚みの比は、0.2~ 0.5の範囲となるように構成しておくことが好 ましい。

 前記板状ペレットの相当直径に対する厚� ��の比が、0.5よりも大きくなると、溶湯面に� ��した時点で自己崩壊して空間部に飛散する� ��いう現象が予備試験により観察されている� ��また、ハース内に供給してから溶湯流に溶� ��消滅するまでに鋳型に排出されるという現� ��も観察されている。

 一方、塊状ペレットの厚みが薄くなりす� ��るとハースに原料を供給するアルキメデス� ��内において破損して、顆粒状金属との混合� ��が低下し均一な組成を有する原料をハース� ��供給することが困難となる。よって、本願� ��明においては、板状ペレットの相当直径に� ��する厚みの比は0.2よりも大きくなるように� ��定しておくことが好ましい。

 前記したように、塊状酸化物を板状に成� ��しておくことにより、電子ビーム溶解炉の� ��ースに保持した溶湯面に達した後、短時間� ��うちに高温に昇温されて、ハース溶湯内に� ��滑に溶解させることができるという効果を� ��するものである。

 前記の板状ペレットの製造に際しては、� ��記のプレス成型に代えて顆粒状原料を打錠� ��のような自動成型器に供給することにより� ��効率よく成型することができる。

 前記した板状ペレットの焼結雰囲気は、� ��活性ガス雰囲気が好ましく、アルゴンガス� ��囲気で焼結することがより好ましいとされ� ��。このような高温でしかも不活性ガス中で� ��結することにより緻密な酸化物焼結体を製� ��することができる。

 なお、塊状酸化物である板状ペレットの� ��当直径は、顆粒状金属の粒度範囲と整合す� ��ように構成しておくことが好ましい。この� ��うな大きさに成型しておくことにより、塊� ��酸化物と顆粒状金属から構成された溶解原� ��の均一性を向上させることができ、その結� ��、溶製される金属インゴットの合金組成の� ��動も最小限に抑制することができるという� ��果を奏するものである。

 塊状酸化物を酸化鉄で構成する場合には、� ��知のように酸化鉄はFe ₂ O ₃ 、Fe ₃ O ₄ 、あるいはFeOのような複数の酸化物形態が存 在するので、溶解原料に用いる前に、予め酸 化鉄中の化合物成分を分析し、Fe ₂ O ₃ 以外の酸化鉄が含まれている場合には、大気 中あるいは酸化性雰囲気中にて、高温処理し ておくことが好ましい。その結果、溶製され る合金中の酸素および鉄の組成を精度良く制 御することができるという効果を奏する。

 前記した方法により製造された塊状酸化� ��は、顆粒状金属と均一に混合した後、電子� ��ーム溶解炉内に溶解ハースに供給すること� ��より均一な合金インゴットを溶製すること� ��できる。

 また、本願発明に用いる顆粒状金属は、� ��ポンジチタンのみならず、切粉や鍛造片等� ��リサイクルチタンを用いることもできる。� ��願発明にいては、前記顆粒状金属の粒度は� ��1~25.4mmの範囲に整粒しておくことが好まし� �。前記した粒度範囲に整粒しておくことに� �り、顆粒状金属に配合する塊状酸化物の分� �性を高めることができる。

 本願発明に用いる塊状酸化物は、前記の� ��粒状金属の中心部に配置した塊状体を溶解� ��料として用いることもできる。このような� ��金成分と溶製金属を一体化した原料を用い� ��ことにより、経時的に組成変動の小さい合� ��インゴットを安定して製造することができ� ��という効果を奏するものである。

 次いで、前記した溶解原料を用いて合金� ��ンゴットを溶製する好ましい方法について� ��図1を用いて詳細に説明する。図1は、本願� �明に用いる電子ビーム溶解炉Mの構成例を表� ��ている。本実施態様においては、顆粒状金� ��がスポンジチタンで、塊状酸化物が酸化チ� ��ンで構成した板状の酸化チタンペレットで� ��る場合を念頭において以下に説明する。

 符号1は、アルキメデス缶と呼ばれる円筒 状回転式の原料排出装置であり、アルキメデ ス缶1の内部には螺旋状に仕切りが設けられ� �おり、缶内に充填された物体は、アルキメ� �ス缶1の回転によって螺旋状の仕切り内を供� ��口から排出口へ順次移送される仕組みとな� ��ている。アルキメデス缶1の内部には、溶解 原料3(スポンジチタンと板状酸化チタンペレ� ��トから構成された顆粒状混合物)が充填され ており、アルキメデス缶1の回転に伴い連続� �に原料フィーダー2に排出される。なお、溶� ��原料3を構成するスポンジチタンと板状酸化 チタンペレットは、アルキメデス缶1に供給� �れる前に予め混合器を用いて充分に混合し� �おくことが好ましい。

 本実施形態におけるアルキメデス缶1は、 水平回転式の原料切り出し装置であって、前 記アルキメデス缶1の内面には、らせん状の� �ブが配設されており前記リブにより、アル� �メデス缶内に充填された原料が逆混合する� �となく、押し出し流れに近い状態で原料を� �子ビーム溶解炉に供給することができる。� �の結果、原料組成の均一なインゴットを溶� �できるという効果を奏するものである。

 原料フィーダー2に排出された溶解原料3� �、前記原料フィーダー2の下流に配置したハ� ��ス4に供給される。前記ハース4に供給され� �溶解原料3は、電子ビーム照射手段10から溶� �5の表面に照射される電子ビームおよび溶湯5 からの熱供給を受けて、前記ハース4内に保� �された溶湯5中を滞留している間に完全に溶� ��して、溶湯5と一体化する。

 この際、前記したハース4に保持した溶湯 5の下流側には、図2に示すように他のハース� ��域に比べて電子ビームの照射密度を高めた� ��ードゾーン55を設けるように操業すること� �好ましい。図2において、ハース4内の縦線の 描画密度が、電子ビームの照射密度を模式的 に表現している。

 前記ガードゾーン55に照射する電子ビー� �の照射密度は、その他の領域にあるハース� �の溶湯5に照射される電子ビームの密度に比� ��て、3~15倍だけ大きく照射することが好まし く、4~8倍大きく照射することがさらに好まし い。その結果、前記ガードゾーン55の温度を� ��その他のハース内の溶湯5に比べて高温に保 持することができ、溶解原料がハースに滞留 している間に確実に溶解させることができる という効果を奏する。

 前記のガードゾーン55を設けることによ� �、ハース4内に溶湯5に供給された溶解原料3� �一部が未溶解のままバイパスして下流側に� �出しようとした場合においても、前記ガー� �ゾーンに入ると、そこでバイパスしようと� �た溶解原料3がトラップされて完全に溶解さ� ��て溶湯5と一体化されるという効果を奏する ものである。なお、前記ガードゾーン55では� ��ハース4内の溶湯5の流れと逆行するように� �湯流れの下流側から上流側に向かって、電� �ビームを走査させつつ照射することが好ま� �い。前記したような電子ビームの走査方式� �採用することで、溶湯表面を未溶解物がバ� �パスして鋳型へ流入する現象を抑制できる� �みならず、比重の小さいLDIの流出も効果的� �抑制することができるという効果を奏する� �のである。

 本願発明においては、電子ビーム溶解炉� ��構成するハースに供給された板状の酸化物� ��レットを浮遊させつつ溶湯流に載置させて� ��流側に移動させ下流側に形成したガードゾ� ��ン内にて減速させた後、前記酸化物ペレッ� ��を溶解消滅させることが好ましい。

 これは、ガードゾーンに照射する電子ビ� ��ムの走査間隔や照射密度あるいはハースの� ��流側から上流側方向の照射速度を調節する� ��とで達成することができる。

 ハースから鋳型プール6に排出された溶湯 は、水冷鋳型7からの冷却を受けてインゴッ� �8が形成する。前記水冷鋳型7により形成され たインゴット8は、前記インゴット8の下端部� ��係合された引き抜き装置9により下方に連続 的に引き抜かれる。

 以上述べたように本願発明によれば、粉� ��の酸化物を成型焼結して塊状とし、前記塊� ��酸化物と顆粒状金属との混合物を溶解原料� ��することにより、原料供給装置内への溶解� ��料の残留を極力回避することができるのみ� ��らず、前記原料供給装置からハース内の溶� ��に供給された原料の自己崩壊による飛散を� ��果的に抑制できるという効果を奏するもの� ��ある。

 その結果、ハース内の溶湯に対する溶解� ��料の歩留まり低下を抑制することができる� ��みならず、溶製されるインゴット中の成分� ��動も効果的に抑制できるという効果を奏す� ��ものである。