[发明专利]热轧用钛铸坯及其制造方法

说明书

在利用电子束熔炼法、等离子体电弧熔炼法制造的包含钛合金的钛铸坯的成为轧制面的表面处，在深度1mm以上的范围内具有熔融再凝固层，所述熔融再凝固层是添加一种或二种以上的β相稳定化元素并使其熔融和再凝固而得到的，至深度1mm为止的范围内的β相稳定化元素的浓度的平均值以质量％计比母材中的β相稳定化元素的浓度高出0.08质量％以上且1.50质量％以下。作为含有β相稳定化元素的原材料，使用粉末、碎片、线、箔。另外，作为使表层熔融的手段，利用电子束加热和等离子体电弧加热。

技术领域

本发明涉及包含钛合金的热轧用钛铸坯的制造方法，特别是涉及即使省略初轧、锻造等开坯工序也能够良好地保持热轧后的表面性状的钛铸坯及其制造方法。

背景技术

钛材料通常以海绵钛、钛废料作为原料，利用非消耗电极式电弧熔炼法、电子束熔炼法、等离子体电弧熔炼法等进行熔炼，从而形成钛铸锭(钛铸坯)。非消耗式电弧熔炼法中，以将海绵钛加压成形而得到的坯块作为电极，使电极和铸模进行电弧放电，使电极本身熔解，并在铸模内进行铸造，从而得到铸锭。因此，必须均匀地进行铸模与电极的放电，从而使铸模形状被限定为圆筒型，铸造后的铸锭形状成为圆柱状。另一方面，电子束熔炼法、等离子体电弧熔炼法中分别使用电子束和等离子体电弧，虽然熔炼法不同，但在熔炼时，将在炉床上熔炼的钛熔液注入至铸模，因此，铸模形状的选择是自由的，不限定于圆柱状，可以制造矩形、钢坯状等各种形状的铸锭。

目前的钛材料制造工序中，在之后经过铸锭的被称为开坯工序的初轧、锻造等热加工工序后，实施热轧，开坯工序是必需的。然而认为，从其形状出发，利用矩形铸锭(板坯状铸锭)制造板材时可以省略开坯工序，利用圆柱状和钢坯状铸锭制造棒材、线材时可以省略开坯工序，研究了省略开坯工序地进行热轧的技术。如果确立该技术，则可以期待通过省略工序和提高成品率来改善成本。

然而，利用电子束熔炼法、等离子体电弧熔炼法制造的钛铸坯由于保持了铸造时的状态，因此存在达到数十mm的粗颗粒。对于这样的钛铸坯，省略开坯工序地进行热轧时，由于由粗颗粒导致的晶粒内和各晶粒间的变形各向异性的影响，在表面产生凹凸，其成为表面瑕疵。为了去除热轧中产生的表面瑕疵，必须利用作为后续工序的酸洗工序来增加热轧材料表面的熔削量，成品率相应地恶化，担心成本增加。

因此，对于利用电子束熔炼法、等离子体电弧熔炼法制造的钛铸锭，一方面期待通过省略初轧、锻造等开坯工序来改善成本，另一方面担心因表面瑕疵的增加而导致成本增加，妨碍了省略开坯工序的钛铸坯的实用化。

专利文献1中公开了如下方法：在电子束熔炼炉中进行熔炼，从铸模内直接取出的钛板坯的截面组织中，从表层朝向内部的凝固方向与板坯的铸造方向所成的角度θ为45°～90°的情况下，或者在表层的晶体取向分布中，hcp的c轴与板坯表层的法线所成的角度为35°～90°的情况下，铸件表面良好，且即使省略铸锭的开坯工序也能够改善热轧后的表面瑕疵。即，通过控制表面的晶粒形状、晶体取向，能够抑制因这种粗大晶粒而产生的瑕疵。

专利文献2中，作为省略钛材料的铸锭的开坯工序并直接进行热轧的方法，通过利用高频感应加热、电弧加热、等离子体加热、电子束加热和激光加热等，使成为轧制面的表面的表层进行熔融并再凝固，从而进行自表层起1mm以上深的细粒化。通过利用该板坯表层的骤冷凝固而形成微细且不规则的晶体取向分布，从而防止表面瑕疵的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2010/090353号公报

专利文献2：日本特开2007-332420号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明提供：尽管省略开坯工序且不需要对保持了铸造时的状态的钛铸坯表层进行切削精整的工序，仍然可抑制后续的热轧后的钛材产生表面瑕疵的钛铸坯及其制造方法。