JP2003523831A - 核生成鋳造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 減圧下で鋳造品を製造する核生成鋳造装置及び方法。かかる鋳造装置は、精錬液体金属を受入れる液相線部分と凝固部分からなる鋳造品にして実質的に酸化物と硫化物を含まず偏析欠陥のない微細粒均質ミクロ組織を有する鋳造品が製造される。かかる鋳造装置は、精錬によって酸化物と硫化物が除去された精錬液体金属の供給源と、鋳造装置の少なくとも一部分を減圧にする減圧装置と、鋳造品を形成するための核生成鋳造装置とを含む。減圧装置は、鋳造品の液相線部分から巻き込み空気を低減させるのに十分な減圧を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

本発明は、鋳造品の製造用の核生成鋳造装置及びその関連方法に関する。具体
的には、本発明は減圧核生成鋳造装置及び方法に関する。

【０００２】 鉄（Ｆｅ）基、ニッケル（Ｎｉ）基、チタン（Ｔｉ）基及びコバルト（Ｃｏ）
基合金のような金属は、微細粒ミクロ組織、均質性及び実質的に欠陥のない組成
が望まれるタービン部品用途に多用される。超合金の製造コストは高いので、超
合金の鋳造品及びインゴットに問題があるのは望ましくなく、こうした問題の結
末は特にタービン部品へと加工されるインゴットで有害である。従来の鋳造品製
造装置では、鋳造品から製造される部品に不都合な結果を生じかねない不純物、
夾雑物その他の成分の量を低減させることが試みられていた。

【０００３】 製品（以下「鋳造品」という。）を製造するための鋳造方法には、少なくとも
エレクトロスラグ精錬（ＥＳＲ）工程（例えば、すべて本願出願人に譲渡された
米国特許第５１６０５３２号、同第５３１０１６５号、同第５３２５９０６号、
同第５３３２１９７号、同第５３４８５６６号、同第５３６６２０６号、同第５
４７２１７７号、同第５４８００９７号、同第５７６９１５１号、同第５８０９
０５７号及び同第５８１００６６号に開示されたもの）を含むものがある。不純
物、夾雑物その他の成分の量を低減すべくさらに精錬して鋳造品を製造するため
、その他の冶金的方法、例えば、特に限定されないが精錬及び機械的加工をＥＳ
Ｒと組合せることもある。かかる処理順序で製造された金属は極めて有用で、金
属製品自体高い価値を有するものの、かかる処理には多大な費用と時間を要する
。さらに、比較的大量の金属（超合金など）の処理及び精錬には、例えば均質な
無欠陥組織を得る上での問題を含め、数々の問題が付随する。

【０００４】 超合金でよくみられる問題の一つは、核生成及び液体から固体への凝固時の精
錬金属の結晶粒度その他のミクロ組織の制御である。さらに、大量の金属で処理
を行うため、合金又は成分の偏析の問題も生ずる。ある種のエレクトスラグ精錬
処理作業時に問題が起こることもある。例えば、従来のエレクトロスラグ精錬プ
ロセスでは、通例、溶融精錬金属の層の上に浮かんだスラグ精錬層を収容する精
錬容器が用いられる。未精錬金属のインゴットが一般に消耗電極として用いられ
、これを容器内に降下させて溶融エレクトロスラグ層と接触させる。スラグ層を
通してインゴットに電流を流して、インゴットとスラグ層の界面で表面融解させ
る。インゴットの融解に伴い、夾雑酸化物及び不純物がスラグに暴露され、イン
ゴットとスラグとの接点で除去される。精錬金属の液滴が形成され、スラグを通
過して、スラグの真下の溶融精錬金属のプールに集められる。こうしたエレクト
ロスラグ精錬装置は、精錬電流、比入熱及び融解速度（ただし、これらに限定さ
れない。）など個々のプロセスパラメータ間の関係によって左右されかねない。
こうした関係には、金属のエレクトロスラグ精錬速度と、金属インゴットの温度
と、精錬溶融金属鋳造品の冷却速度との不都合な相互依存性があり、いずれも鋳
造品に不良金属学的組織をもたらしかねない。

【０００５】 従来のエレクトロスラグ精錬プロセスに付随しかねないもう一つの問題は、エ
レクトロスラグるつぼ内で比較的深い金属プールが形成されることである。溶湯
プールが深いと、プール内に空気が巻き込まれて鋳造品中に有害なボイドや気孔
を生じることがある。また、溶湯プールが深いと、金属に様々な成分マクロ偏析
を引起こし、さらに有害なミクロ組織（例えば、微細粒ミクロ組織以外のミクロ
組織）や、元素偏析を起こして不均質組織を生じることがある。こうした深い溶
湯プールの問題を解決するため、エレクトロスラグ精錬プロセスと併せて後処理
作業を用いることが提唱されている。こうした後処理に、真空アーク再溶解（Ｖ
ＡＲ）がある。真空アーク再溶解は、真空アーク工程でインゴットを処理して比
較的浅い溶湯プールが形成されたときに開始し、改善されたミクロ組織を生じさ
せるが、かかるミクロ組織は水素含量が低下していることもある。真空アーク精
錬プロセスに続いて、得られたインゴットを機械的に加工して望ましい微細粒ミ
クロ組織を有する金属素材を得る。かかる機械的加工としては、鍛造加工、引抜
き加工及び熱処理の組合せがある。かかる熱機械的処理には、高価な大規模設備
だけでなく、多大なエネルギー入力も必要とされる。

【０００６】 望ましい鋳造品ミクロ組織を得る試みは、米国特許第５３８１８４７号でも提
唱されており、鉛直鋳造プロセスで樹枝状結晶成長を抑制して結晶粒ミクロ組織
を制御することが試みられている。この方法は幾つかの用途に有用なミクロ組織
を与え得る。鉛直鋳造方法では半固形金属液滴を生じるが、液滴が鋳造品の液相
線部分に衝突する際にその表面に若干のガスが巻き込まれることがある。核生成
鋳造品及び液滴に付随する浮力は、通例、鋳造品からのガスの除去には不十分で
ある。そのため、得られる鋳造品が有害なボイドを含み、鋳造品の用途が損なわ
れかねない。さらに、核生成鋳造装置では、特に限定されないが不純物や酸化物
やその他の有害成分を始めとする原料金属含有量が制御されない。鉛直鋳造方法
は鋳型中で比較的深い液相線部分を形成し、かかる液相線部分が凝固する際に鋳
造品に若干のガスが巻き込まれて鋳造品に有害なボイドや気孔を生じることがあ
る。ボイド及び気孔は、鋳造品のミクロ組織及び特性に悪影響を及ぼしかねない
。

【０００７】 そこで、鋳造品中のボイドや気孔を低減させる金属鋳造方法及び装置であって
、比較的均質な微細粒ミクロ組織を有する鋳造品を生じ、かつ清浄な金属源を供
給できる金属鋳造方法及び装置を提供する必要性が存在する。さらに、比較的均
質な微細粒ミクロ組織を有する鋳造品を製造する方法及び装置を提供する必要性
も存在する。さらに、タービン部品用の、酸化物を実質的に含まない鋳造品を製
造する方法及び装置を提供する必要性も存在する。

【０００８】

【発明の概要】

本発明の一態様では、減圧下で鋳造品を製造する核生成鋳造装置を開示する。
本鋳造装置は、精錬液体金属を受入れる液相線部分と凝固部分とを含む鋳造品を
生じ、鋳造品は実質的に酸化物と硫化物を含まず偏析欠陥のない微細粒均質ミク
ロ組織を有する。本鋳造装置は、精錬によって酸化物と硫化物が除去された精錬
液体金属の供給源と、鋳造装置の少なくとも一部分を減圧にする減圧装置と、鋳
造品を形成するための核生成鋳造装置とを含む。減圧装置は、鋳造品の液相線部
分から巻き込み空気を低減するのに十分な減圧を生じさせる。

【０００９】 本発明の別の態様では、減圧下で鋳造品を製造する核生成鋳造方法が提供され
る。鋳造装置は、精錬液体金属を受入れる液相線部分と凝固部分とを含む鋳造品
を生じ、鋳造品は実質的に酸化物と硫化物を含まず偏析欠陥のない微細粒均質ミ
クロ組織を有する。鋳造装置は、精錬によって酸化物と硫化物が除去された精錬
液体金属の供給源と、鋳造装置の少なくとも一部分を減圧にする減圧装置と、鋳
造品を形成するための核生成鋳造装置とを含む。減圧装置は、鋳造品の液相線部
分から巻き込み空気を低減するのに十分な減圧を生じさせる。

【００１０】 本発明の上記その他の態様、利点及び顕著な特徴は、本発明の実施形態につい
て開示した以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することで明らかとなろ
う。図面全体を通して、類似部品は類似の符号で示した。

【００１１】

【発明の実施の形態】

本発明に係る鋳造装置及び方法は、核生成鋳造装置（「鉛直鋳造装置」として
も知られる。）用の液体金属流として供給できる清浄金属源を含む。本発明に係
る鋳造装置は、本発明に係る減圧装置で発生させることのできる減圧環境中での
鋳造をも可能にする。減圧装置は核生成鋳造装置内に比較的軽度の真空を生じ、
鋳造品の液相線部分から巻き込みガスが除去される。比較的軽度の真空は、約０
．１〜約０．５気圧の圧力範囲内で加えられる。本発明に係る鋳造装置内でのこ
の範囲の減圧は、特に従来の核生成鋳造装置に比べ、鋳造品の密度を高める。

【００１２】 本鋳造方法は、例えばエレクトロスラグ精錬装置から清浄液体金属源を生成さ
せる工程と、減圧装置内で清浄金属を核生成鋳造装置に送入又は供給する工程と
、減圧装置によって巻き込みガスを除去することから生じる緻密な鋳造品を製造
する工程とを含む。かかる鋳造品としては、特に限定されないが、酸化物及び不
純物を実質的に含まない材料からなる鋳造品、インゴット及びプリフォームが挙
げられる。「実質的に含まない」という用語は、材料中のいかなる成分も材料に
悪影響を与えない（例えば、強度及びその関連特性に関して）ことを意味する。
さらに、かかる鋳造方法は、特に上記のような従来の融解方法で製造された鋳造
品に比べて偏析欠陥の低減した鋳造品を生ずる。本発明の記載では、かかる鋳造
方法及び装置で製造した鋳造品について説明するが、これは単なる例示にすぎず
、本発明を限定するものではない。

【００１３】 清浄液体金属源は、エレクトロスラグ精錬工程で清浄液体金属を与えるエレク
トロスラグ精錬装置からなるものでもよい。例えば、かかるエレクトロスラグ精
錬装置は、例えば本願出願人に付与された上記米国特許に開示されているような
低温誘導案内（ＣＩＧ）装置と協働するエレクトロスラグ精錬装置からなる。核
生成鋳造装置は溶融金属を冷却域に通過させる装置を含むものでもよく、冷却域
は各液滴の平均約３０体積％以下が凝固するのに十分な長さに形成される。液滴
は次いで鋳型に入り、金属液滴の凝固は鋳型内で完了する。液滴の約３０体積％
未満が固体状態のときは、液滴は液体としての特性を保持しており、鋳型内で容
易に流動する。

【００１４】 本発明に係る減圧装置は、鋳造装置全体に適用（特に限定されないが、例えば
鋳造装置全体を包囲すること）できる。別法として、本発明に係る減圧装置は、
鋳造品の液相線部分から巻き込みガスを除去するため鋳造装置の一部分のみを包
囲することもできる。本発明に係る減圧装置によって包囲される鋳造装置部分は
、鋳造操作に際して鋳造品の液相線部分から巻き込みガスを除去するために十分
なものである。減圧装置に関連して使用される「包囲する」という用語は、減圧
装置が本発明に係る減圧装置を取囲み、収納し、取巻き、その他の方式で包囲す
ることを意味する。

【００１５】 本発明に係る鋳造方法及び装置は、タービン部品用途に多用される多く金属及
び合金（特に限定されないが、例えばニッケル（Ｎｉ）基超合金、コバルト（Ｃ
ｏ）基超合金、鉄（Ｆｅ）基合金及びチタン（Ｔｉ）基合金）用の均質な微細粒
ミクロ組織を有する鋳造品を生じる。本鋳造方法及び装置によって製造される鋳
造品は、均質微細粒ミクロ組織のため、少ない加工及び熱処理工程で最終鋳造品
のビレットへと加工することもできるし、或いは直接鍛造することもできる。従
って、かかる鋳造方法及び装置は、特に限定されないが、ディスク、ロータ、動
翼、静翼、ホイール、バケット、リング、軸、ホイールその他の同様の構成要素
などの回転装置用途及びその他のタービン部品用途を始めとする数多くの用途に
使用できる高品質の鍛造品の製造に使用することができる。鋳造品から製造した
タービン部品に関して本発明を説明するが、これは本発明の技術的範囲に属する
用途の例示にすぎない。

【００１６】 添付図面について説明すると、図１は減圧装置を備えた鋳造装置３の半模式的
部分断面立面図である。図２〜図４は、図１に示す鋳造装置構成要素の細部を示
す。本発明の理解を図るべく、まずエレクトロスラグ精錬装置１について説明し
、次に鋳造装置３について説明し、さらに減圧装置について説明する。

【００１７】 図１では、鋳造装置３及び鋳造プロセス用の清浄金属は、エレクトロスラグ精
錬装置１によって提供し得る。清浄金属は、核生成鋳造装置２に供給し得る。エ
レクトロスラグ精錬装置１と核生成鋳造装置２は協働して減圧装置を備えた鋳造
品製造用の鋳造装置３を構成する。エレクトロスラグ精錬装置１では、精錬すべ
き金属の消耗電極２４をエレクトロスラグ精錬装置１に直接導入し、消耗電極２
４を精錬して清浄精錬金属溶湯４６（以下「清浄金属」という。）を生じさせる
。消耗電極２４としてのエレクトロスラグ精錬装置１用金属源は単なる例示にす
ぎず、本発明の技術的範囲には、特に限定されないが、インゴット、金属溶湯、
粉末金属及びこれらの組合せを含む金属源が包含される。消耗電極に関して本発
明を説明するが、これは単なる例示にすぎず、本発明を限定するものではない。
清浄金属４６は、エレクトロスラグ精錬装置１の下方に取付けられた低温炉床構
造物４０に収容され保持される。清浄金属４６は、低温炉床構造物４０の下方に
配置されたコールドフィンガオリフィス構造物８０を通して低温炉床構造物４０
から排出される。

【００１８】 エレクトロスラグ精錬装置１は、金属のエレクトロスラグ精錬速度及び低温炉
床構造物４０への精錬金属の送出速度がコールドフィンガオリフィス構造物８０
のオリフィス８１を通しての低温炉床構造物４０からの溶融金属４６の排出速度
に近似していれば、清浄金属４６の供給について実質的に定常運転をもたらす。
そこで、かかる鋳造方法は長期間連続して運転でき、大量の金属を処理できる。
別法として、かかる鋳造方法は鋳造装置３のいずれか１以上の構成要素の間欠運
転によって間欠的に運転することもできる。

【００１９】 エレクトロスラグ精錬装置１からコールドフィンガオリフィス構造物８０を通
して清浄金属４６が流れ５６として流出すると、核生成鋳造装置２へと流入して
鋳造品１４５を形成する。流れ５６及び（液相線部分１４８を含む）鋳造品１４
５は、本発明に係る減圧装置２００で包囲される。鋳造品１４５を加工して精錬
金属の比較的大形のインゴットを製造してもよい。別法として、鋳造品１４５を
を加工して小形の鋳造品、インゴット又は鋳造品を製造してもよいし、連続鋳造
品としてもよい。本発明に係る鋳造方法及び装置では、望ましい材料特性を有す
る金属鋳造品の製造に従前必要とされていた上記のような加工作業の多くが不要
となる。

【００２０】 図１に、鋳造装置３の一部分を減圧にする減圧装置２００が一般的に示されて
いる。減圧装置２００は、鋳造装置３内を減圧にする減圧発生装置２０１を含む
。減圧発生装置２０１は、減圧系統管路２０２により、鋳造装置３の少なくとも
一部分を包囲してその中の圧力を低下させる減圧室に連結されている。図１に示
されるように、減圧装置２００は鋳造装置３の全体を包囲する（点線で示した）
減圧室２２５内に減圧を生じさせることができる。別法として、減圧装置２００
は鋳造品１４５から巻き込みガスを除去するために鋳造装置３の一部分（例えば
核生成鋳造装置２）のみを包囲する減圧室２３５を含むこともできる。減圧室２
３５は、鋳造装置３の様々な構成要素及び部品に対し、鋳造装置３の運転を可能
にしながら減圧装置２００内に減圧を維持するのに十分な適当な封止構造物（図
示せず）を含む。

【００２１】 減圧発生装置２０１は、本発明に係る密閉領域（例えば減圧室）の圧力を低下
させることのできる任意適宜の形状の装置からなる。例えば、本発明を限定する
ものではないが、減圧発生装置２０１は真空ポンプからなる。この場合、真空ポ
ンプは本発明に係る減圧室内の圧力を約０．１〜約０．５気圧の範囲内の減圧（
「真空度」としても知られる）にまで低下させることができる。本発明に係る減
圧装置２００は、鋳造品１４５の液相線部分１４８から巻き込みガスを除去する
のに十分な減圧を鋳造装置３内に生じる。巻き込み空気が鋳造品１４５から除去
されるので、得られる鋳造品１４５の密度は特に従来の核生成鋳造装置に比べて
上昇する。密度の上昇は、鋳造品の数多くの用途（特に限定されないが、例えば
タービン部品用途）にとって望ましい。

【００２２】 図１に、鉛直運動制御装置１０を略示する。鉛直運動制御装置１０は鉛直支持
体１４に取付けられたボックス１２を含んでいて、ボックス１２には特に限定さ
れないがモータその他の機構のような動力装置（図示せず）が収容される。動力
装置は、ねじ部材１６に回転運動を与えるように構成される。インゴット支持構
造物２０は、ねじ部材１６と一端でねじ係合した部材（特に限定されないが、例
えば部材２２）を含む。部材２２はその他端において、特に限定されないがボル
ト２６などの適当な連結手段によって消耗電極２４を支持する。

【００２３】 エレクトロスラグ精錬構造物３０は、特に限定されないが水のような適当な冷
却材で冷却される溶湯溜め３２を含む。溶湯溜め３２は溶融スラグ３４を含んで
おり、過剰のスラグ３４は固体スラグ粒子３６として示してある。鋳造プロセス
に使用されるスラグの組成は処理すべき金属に応じて異なる。後述の通り、内壁
８２の外側を流れる冷却材の冷却作用により、溶湯溜め３２の内壁８２の内面に
スラグスカル７５を形成し得る。

【００２４】 エレクトロスラグ精錬構造物３０の下方には低温炉床構造物４０（図１〜図３
）が取付けられる。低温炉床構造物４０は、水などの適当な冷却材で冷却された
炉床４２を含む。炉床４２は、凝固した精錬金属のスカル４４と精錬液体金属４
６とを収容している。溶湯溜め３２は、炉床４２と一体に形成してもよい。別法
として、溶湯溜め３２と炉床４２を別個のユニットとして形成し、それらを連結
してエレクトロスラグ精錬装置１を形成してもよい。コールドフィンガオリフィ
ス構造物８０にはエレクトロスラグ精錬装置１の底部オリフィス８１が設けられ
ているが、これについては図３と図４を参照して説明する。エレクトロスラグ精
錬装置１で精錬され、酸化物、硫化物その他の夾雑物を実質的に含まない清浄金
属４６は、エレクトロスラグ精錬装置１を横断してコールドフィンガオリフィス
構造物８０のオリフィス８１から流出する。

【００２５】 電源構造物７０は、エレクトロスラグ精錬装置１に精錬電流を供給する。電源
構造物７０は、電力供給制御機構７４を含んでいてもよい。部材２２に電流を伝
え、ひいては消耗電極２４へと電流を伝えることのできる電気導体７６で電源構
造物７０を部材２２に接続する。導体７８を溶湯溜め３２に接続すれば、エレク
トロスラグ精錬装置１の電源構造物７０の回路が完成する。

【００２６】 図２は、エレクトロスラグ精錬構造物３０及び低温炉床構造物４０の詳細部分
断面図であり、エレクトロスラグ精錬構造物３０は溶湯溜め３２の上方部分を画
成し、低温炉床構造物４０は溶湯溜め３２の下方部分４２を画成する。一般に、
溶湯溜め３２は内壁８２と外壁８４を有する二重壁の溶湯溜めからなる。内壁８
２と外壁８４の間には特に限定されないが水などの冷却材８６が供給される。冷
却材８６は、供給源９８（図３）から通常の入口及び出口（図示せず）を通して
内壁８２と外壁８４の間に画成される流路に流せばよい。低温炉床構造物４０の
壁８２を冷却する冷却水８６は、エレクトロスラグ精錬装置３０及び低温炉床構
造物４０を冷却して、低温炉床構造物４０の内面にスカル４４を形成させる。冷
却材８６は、エレクトロスラグ精錬装置１、鋳造装置３又はエレクトロスラグ精
錬構造物３０の運転に不可欠ではない。冷却は、液体金属４６が内壁８２に接触
して攻撃するのを確実に防止する。さもないと、壁８２が多少溶解して液体金属
４６を汚染しかねない。

【００２７】 図２では、低温炉床構造物４０は外壁８８も含んでいて、外壁はフランジ付き
の管状部分９０及び９２を含んでいてもよい。図２の底部には、２つのフランジ
付き管状部分９０及び９２が示してある。外壁８８は、核生成鋳造装置２と協力
して後述のような制御雰囲気環境１４０を与える。低温炉床構造物４０は、図３
及び図４に詳細に示すコールドフィンガオリフィス構造物８０を含む。コールド
フィンガオリフィス構造物８０は、図３に、低温炉床構造物４０とコールドフィ
ンガオリフィス構造物８０を通して低温炉床構造物４０から流出する液体金属４
６の流れ５６に関して示してある。コールドフィンガオリフィス構造物８０は、
固形金属スカル４４及び液体金属４６と構造的に協働するように図示してある（
図２及び図３）。なお、図４は液体金属又は固形金属スカルのないコールドフィ
ンガオリフィス構造物８０を示しており、コールドフィンガオリフィス構造物８
０の細部が示してある。

【００２８】 コールドフィンガオリフィス構造物８０は、処理溶融金属４６を流れ５６とし
て流出させるためのオリフィス８１を含む。コールドフィンガオリフィス構造物
８０は、低温炉床構造物４０及び低温炉床構造物３０に連結している。従って、
低温炉床構造物４０は概して不純物を含まない処理合金が低温炉床構造物４０の
壁に接触してスカル４４及び８３を形成できるようにする。このように、スカル
４４及び８３は溶融金属４６の容器として機能する。さらに、コールドフィンガ
オリフィス構造物８０に形成されたスカル８３（図３）はその厚さが制御でき、
通例、スカル４４よりも薄い厚さに形成される。厚肉スカル４４は低温炉床構造
物４０に接し、薄肉スカル８３はコールドフィンガオリフィス構造物８０に接し
、スカル４４とスカル８３は互いに接して実質的に連続したスカルを形成する。

【００２９】 制御された量の熱をスカル８３に供給して液体金属４６に熱伝達させることが
できる。熱は、低温炉床構造物の周囲に配置された誘導加熱コイル８５から供給
される。誘導加熱コイル８５は、供給源８７から水などの適当な冷却材を流して
冷却した誘導加熱コイルでもよい。誘導加熱電力は、図３に略示した電源８９か
ら供給される。コールドフィンガオリフィス構造物８０の構成は、誘導エネルギ
ーによる加熱がコールドフィンガオリフィス構造物８０を貫通し、液体金属４６
及びスカル８３を加熱してオリフィス８１を開放状態に保って流れ５６がオリフ
ィス８１から流出できるようにする。コールドフィンガオリフィス構造物８０に
加熱電力を印加しないと、液体金属４６の流れ５６が凝固してオリフィスが閉鎖
されることがある。加熱は、コールドフィンガオリフィス構造物８０の各フィン
ガが隣接フィンガから絶縁されていること、例えばエアギャップ又はガスギャッ
プ或いは適当な絶縁材で絶縁されていることに依存する。

【００３０】 コールドフィンガオリフィス構造物８０を図４に示すが、スカル４４及び８３
と溶融金属４６は簡略化のため省略してある。各コールドフィンガ９７はギャッ
プ９４によって隣接フィンガ（例えばフィンガ９２）から切り離されている。ギ
ャップ９４は、特に限定されないがセラミック材料や絶縁ガスのような絶縁材で
満たしてもよい。こうすると、スカル８３がコールドフィンガ間を架橋して液体
金属４６がギャップを通るのを防くので、コールドフィンガオリフィス構造物８
０の内部に配置された溶融金属４６（図示せず）がギャップから漏れ出すことが
なくなる。図４に示す通り、各ギャップはコールドフィンガオリフィス構造物８
０の底部まで延在するが、図では、ギャップ９９は観察者の視線に合わせて示し
てある。ギャップは約２０〜約５０ミルの範囲内の幅で設ければよく、これは各
隣接フィンガ同士の絶縁隔離をもたらすのに十分である。

【００３１】 各フィンガには、適当な冷却材供給源（図示せず）から導管９６に冷却材を流
すことで水などの冷却材を供給できる。冷却材は次いでマニホルド９８の周囲を
流れるとともにマニホルド９８から各冷却管（例えば冷却管１００）へと流れ込
む。冷却管１００から出た冷却材は冷却管１００の外面とフィンガの内面との間
を流れる。冷却材は次いでマニホルド１０２に回収され、排水管１０４を通して
コールドフィンガオリフィス構造物８０から流出する。このような個別コールド
フィンガ給水管構成はコールドフィンガオリフィス構造物８０全体の冷却を可能
にする。

【００３２】 コールドフィンガオリフィス構造物８０を介してスカル４４及び８３と液体金
属４６に供給される加熱・冷却の量は、オリフィス８１を流れ５６として通過す
る液体金属４６の量を調節することで制御し得る。加熱又は冷却の制御は、誘導
コイル８５及びコールドフィンガオリフィス構造物８０に流す電流及び冷却材の
量を調節することによって行われる。加熱又は冷却の制御によって、スカル４４
及び８３の厚さを増減でき、オリフィス８１の開閉又はオリフィス８１を通過す
る流れ５６の量を増減できる。スカル４４及び８３の厚さを増減させることによ
って、コールドフィンガオリフィス構造物８０を通してオリフィス８１に流入す
る液体金属４６の量を調節して流れ５６を規制できる。スカル４４及び８３の厚
さを制御しながらオリフィス８１を所定の通過サイズに維持すべく誘導加熱コイ
ル８５への冷却水と加熱電流及び電力を調節することによって、流れ５６の流量
を望ましいバランスに保つことができる。

【００３３】 次に、鋳造装置３のエレクトロスラグ精錬装置１の運転について図面を参照し
て概説する。エレクトロスラグ精錬装置１は、欠陥及び不純物を含むインゴット
又はある程度まで精錬されたインゴットを精錬することができる。消耗電極２４
はエレクトロスラグ精錬装置１によって融解される。消耗電極２４は、エレクト
ロスラグ精錬装置内の溶融スラグと接するようにエレクトロスラグ精錬装置１に
取付けられる。電力をエレクトロスラグ精錬装置及びインゴットに供給する。電
力は、溶融スラグとの接触面でインゴットの融解を引起こし、金属の溶融液滴を
生じさせる。溶融液滴は溶融スラグを通って落下する。液滴は溶融スラグを通過
した後、エレクトロスラグ精錬構造物３０の下方の低温炉床構造物４０に精錬液
体金属として集められる。消耗電極２４由来の酸化物、硫化物、夾雑物その他の
不純物は、インゴット表面に液滴が形成され溶融スラグを通過する際に除去され
る。溶融液滴は、コールドフィンガオリフィス構造物８０のオリフィス８１で流
れ５６としてエレクトロスラグ精錬装置１から排出される。鋳造装置３のエレク
トロスラグ精錬装置１を出て鋳造品を形成する流れ５６は、酸化物、硫化物、夾
雑物その他の不純物を実質的に含まない精錬溶湯からなる。

【００３４】 金属の流れ５６がコールドフィンガオリフィス構造物８０を出る速度は、オリ
フィス８１の上方の液体金属４６の液位を調節することでさらに制御することが
できる。コールドフィンガオリフィス構造物８０のオリフィス８１の上方に延在
する液体金属４６とスラグ４４及び８３が液位を画成する。液位とオリフィス８
１のサイズを一定に保ってエレクトロスラグ精錬装置１を備えた鋳造装置３を運
転すれば、実質的に一定な液体金属の流量を成立させることができる。

【００３５】 通例、鋳造装置３から流れ５６として取出す速度に融解速度が概ね等しくなる
ようにするため、定常状態の電力が望ましい。ただし、鋳造装置３に印加される
電流を調節して、オリフィス８１上方の液体金属４６とスラグ４４及び８３を増
減させることもできる。オリフィス８１上方の液体金属４６とスラグ４４及び８
３の量は、インゴットを融解する電力及びスカルを生じるエレクトロスラグ精錬
装置１の冷却によって決定される。印加電流の調節によって、オリフィス８１を
通る流量を制御できる。

【００３６】 また、定常状態での運転を達成するには消耗電極２４と溶融スラグ３４の上面
と接触した状態に保てばよい。定常状態での運転のため消耗電極２４が溶融スラ
グ３４の上面と確実に接した状態に維持するには、消耗電極２４の溶湯４６中へ
の降下速度を調整すればよい。こうすると、鋳造装置３における流れ５６の定常
状態での出湯を維持できる。鋳造装置３のエレクトロスラグ精錬装置１で生じた
金属の流れ５６はエレクトロスラグ精錬装置１を出て核生成鋳造装置２に供給さ
れる。核生成鋳造装置２は図１ではエレクトロスラグ精錬装置１と協働した状態
で略示した。

【００３７】 核生成鋳造装置２は、清浄金属核生成鋳造装置３のエレクトロスラグ精錬装置
１から流れ５６を受取るように配置された破壊部位１３４を含む。破壊部位１３
４は、流れ５６を複数の溶融金属液滴１３８に変える。破壊部位１３４への流れ
５６の供給は、液滴１３８の実質的かつ不都合な酸化の防止に十分な制御された
雰囲気環境１４０下で行われる。制御雰囲気環境１４０は、流れ５６の金属と反
応しないガス又は複数のガスの組合せを含んでいてもよい。例えば、流れ５６が
アルミニウム又はマグネシウムを含む場合、制御雰囲気環境１４０は、液滴１３
８が火災原因となるのを防止する環境を与える。通例、制御雰囲気環境１４０で
の使用には貴ガス又は窒素が適している。これらのガスは本発明の技術的範囲に
属する大半の金属及び合金に対して非反応性であるからである。例えば、安価な
ガスである窒素は、過度の窒化を受け易い金属及び合金を除けば、制御雰囲気環
境１４０に使用し得る。また、金属が銅を含む場合、制御雰囲気環境１４０は窒
素、アルゴン又はそれらの混合物を含んでいてもよい。金属がニッケル又は鋼を
含む場合、制御雰囲気環境１４０は窒素、アルゴン又はそれらの混合物を含んで
いてもよい。

【００３８】 破壊部位１３４は流れ５６を液滴１３８に変えるのに適した装置であればよい
。例えば、破壊部位１３４はガスアトマイザからなり、流れ５６を１以上のジェ
ット１４２で外接させる。流れに衝突するジェット１４２からのガスの流量を調
節すれば、液滴１３８の大きさ及び速度を制御できる。本発明の技術的範囲に属
する別の噴霧装置として、制御雰囲気環境１４０の生成に用いるガス流の形態の
高圧噴霧ガスがある。制御雰囲気環境１４０用のガス流は金属の流れ５６に衝突
して液滴１３８へと変えることができる。その他のタイプの流れ破壊装置の例と
しては、電界に垂直な磁石を用いてＤＣ電源に接続した２枚の電極間の狭いギャ
ップに流れ５６を流す磁気流体アトマイザ装置、及び機械式流れ破壊装置が挙げ
られる。

【００３９】 液滴１３８は破壊部位１３４から下方（図１）に散布され、概して発散型円錐
形をなす。液滴１３８は、破壊部位１３４と鋳型１４６に保持された金属鋳造品
の上面１５０との間の距離で画成される冷却域１４４を通過する。冷却域１４４
は、液滴が冷却域１４４を通過して金属鋳造品の上面１５０に衝突するまでの間
に所定の体積分率の液滴を凝固させるのに十分な長さをもつ。液滴１３８の凝固
した部分（以下「固形分体積分率」という。）は、鋳型内での液状流動性が実質
的に失われる粘度変曲点に至るまでは鋳型１４６内での粗大樹枝状結晶成長を防
ぐのに十分である。

【００４０】 部分溶融／部分凝固金属液滴（以下「半固形液滴」という。）は鋳型１４６に
集められる。かかる鋳型１４６は、図１の破線で示すような単一の一体鋳型から
なるものでもよい。別法として、かかる鋳型は鋳型１４６の側壁から引離すこと
のできる伸縮式底板２４６を含む引取り式鋳型からなるものでよい。本発明に関
する以下の説明では、鋳型の非限定的な例として引取り式鋳型について述べるが
、本発明を限定するものではない。伸縮式底板２４６を軸２４１に連結すれば、
底板を側壁から矢印２４２の方向に移動させることができる。さらに、軸２４１
で伸縮式底板２４６を矢印２４３の方向に回転させれば、鋳型の大部分を後述の
冷却装置に向けることができる。固形分体積分率が粘度変曲点未満であれば、半
固形液滴は液体の様に挙動し、半固形液滴は十分な流動性を示して鋳型の形状に
順応する。一般に、粘度変曲点を規定する固形分体積分率の上限は約４０体積％
未満である。例示的な固形分体積分率は約５〜約４０体積％の範囲内にあり、約
１５〜約３０体積％の範囲内の固形分体積分率は粘度変曲点に悪影響を及ぼさな
い。

【００４１】 液滴１３８の噴霧は、鋳型１４６内の鋳造品１４５の表面に近接した液相線上
方部分１４８を生じる。液相線上方部分１４８の深さは、液相線部分の冷却、そ
の凝固速度、並びに清浄金属核生成鋳造装置３の様々な因子、例えば特に限定さ
れないが、噴霧ガス速度、液滴速度、冷却域１４４の長さ、流れの温度、液滴粒
度などに依存する。液相線上方部分１４８は、鋳型１４６内での深さが約０．０
０５〜約１．０インチの範囲内となるように生じさせればよい。本発明の技術的
範囲に属する典型的な液相線上方部分１４８は、鋳型内で約０．２５〜約０．５
０インチの範囲内の深さを有する。一般に、鋳型１４６内の液相線上方部分１４
８は、鋳造品の金属が主に液体特性を示す領域を超えるべきでない。

【００４２】 鋳型１４６は、鋳型１４６の壁を通しての熱伝導と鋳造品の上面１５０からの
対流によって鋳造品から熱を抽出する。液相線部分１４８は、液相線部分１４８
に固有の撹乱性によって鋳造品の温度勾配を低減する。温度勾配の低減は、いず
れも鋳造品にとって望ましくない鋳造品の熱間割れ及び樹枝状晶粗大化を低減さ
せる。鋳造品１４５から熱が抽出され、凝固が完了して鋳造品が形成される。凝
固時に微細等軸ミクロ組織１４９が鋳造品１４５及び最終製品に生じるように鋳
造品１４５に十分な核を生成させることができる。本発明に係る鋳造方法によっ
て、気孔及び熱間加工割れが低減もしくは実質的になくなる。

【００４３】 鋳型１４６は鋳造用途に適した材料で作ればよく、例えば、特に限定されない
が、黒鉛、鋳鉄、銅などがある。黒鉛は、機械加工が比較的容易で除熱に十分な
熱伝導率を示すので、鋳型１４６に適した材料である。鋳型に冷却コイルを埋込
んで冷却材を循環させれば、鋳型１４６を通しての除熱を促進することができる
。当技術分野で公知のその他の鋳型冷却手段も本発明の技術的範囲に属する。半
固形液滴は既に部分的に凝固しているので、鋳型１４６には従来の鋳型ほどの熱
保護は必要とされない。すなわち、半固形液滴からはそれらを部分的に凝固させ
るため既に熱がある程度除去されており、すべて液体金属から形成される従来の
鋳造品に比べ、半固形液滴が鋳型に存在する場合に除去する必要のある熱は少な
い。除熱量の低減は鋳型１４６の熱変形を低減させるとともに、鋳造品からの一
様な除熱速度をもたらして鋳造品の一様性及び均質性を高める。

【００４４】 鋳型１４６が金属で満たされていくと、その上面１５０は破壊部位１３４に近
づいて、冷却域１４４が減少しかねない。エレクトロスラグ精錬装置１又は鋳型
１４６の少なくとも一方を可動支持体に取付けて一定の速度で引離せば、冷却域
１４４の寸法を一定に保つことができる。こうすると、金属に概ね一定の固形分
体積分率が生ずる。制御雰囲気環境１４０をエレクトロスラグ精錬装置１から鋳
型１４６に拡張するため、核生成鋳造装置２にバッフル１５２を設けてもよい。
バッフル１５２により、部分溶融金属液滴１３８の酸化を防ぎ、制御雰囲気環境
ガス１４０を保持することができる。本発明による減圧下での鋳造を行うため、
制御雰囲気環境１４０と冷却域１４４を減圧装置２００内に封じ込めてもよい。

【００４５】 鋳造装置３は、望ましくない樹枝状結晶成長を防ぎ、鋳造品及び製品の凝固収
縮孔を低減し、鋳造品の鋳造時及び後段での熱間加工時の熱間割れを低減させる
。さらに、鋳造装置３は、鋳造時の鋳型の変形が最小限で、鋳型内での鋳造品凝
固時の熱伝達が制御され、核生成が制御される結果、鋳造品に一様な等軸組織を
生じる。鋳造装置３は、従来の鋳造品に比べて製品の延性及び破壊靭性を向上さ
せる。

【００４６】 以上、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本明細書の記載から
当業者であれば構成要素の様々な組合せ、変更又は改良を施すことができ、それ
らも本発明の技術的範囲に属することは自明であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る減圧装置を備えた鋳造装置の略図である。

【図２】 図１に示す鋳造装置の部分概略縦断面図であって、該鋳造装置のエレクトロス
ラグ精錬装置部分の細部を示す。

【図３】 エレクトロスラグ精錬装置部分を詳細に示す部分概略縦断面図である。

【図４】 鋳造品を製造するための鋳造装置のエレクトロスラグ精錬装置を示す部分概略
部分断面図である。

【符号の説明】

１ エレクトロスラグ精錬装置 ２ 核生成鋳造装置 ３ 鋳造装置 １０ 鉛直運動制御装置 ２４ 消耗電極 ３０ エレクトロスラグ精錬構造物 ３２ 溶湯溜め ３４ 溶融スラグ ４０ 低温炉床構造物 ４４ スカル ４６ 溶融金属 ５６ 流れ ７０ 電源構造物 ７５ スラグスカル ８０ コールドフィンガオリフィス構造物 ８１ オリフィス ８３ スカル １３４ 破壊部位 １３８ 液滴 １４０ 制御雰囲気環境 １４５ 鋳造品 １４６ 鋳型 １４８ 液相線部分 １４９ ミクロ組織 １５０ 上面 ２００ 減圧装置 ２０１ 減圧発生装置 ２０２ 減圧系統管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 23/00 Ｂ２２Ｄ 23/00 Ｅ Ｈ 27/20 27/20 Ｄ Ｃ２２Ｂ 9/04 Ｃ２２Ｂ 9/04 9/18 9/18 Ｄ 9/193 Ｅ (72)発明者 ザバラ，ロバート・ジョン アメリカ合衆国、12303、ニューヨーク州、 スケネクタデイ、テリー・アベニュー、39 番 (72)発明者 クヌーセン，ブルース・アラン アメリカ合衆国、12010、ニューヨーク州、 アムステルダム、ベルファンス・ロード、 238番 Ｆターム(参考） 4K001 AA07 AA10 AA19 AA27 EA02 FA05 GA01 GB01 GB02 GB12

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精錬液体金属を受入れる液相線部分と凝固部分からなる鋳造
   品にして実質的に酸化物と硫化物を含まず偏析欠陥のない微細粒均質ミクロ組織
   を有する鋳造品を製造する減圧鋳造装置であって、当該鋳造装置が、 精錬によって酸化物と硫化物が除去された精錬液体金属の供給源と、 鋳造装置内に減圧を生じる減圧装置と、 精錬液体金属を受入れて、実質的に酸化物と硫化物を含まず偏析欠陥のない微
   細粒均質ミクロ組織を有する鋳造品を形成するための核生成鋳造装置とを含んで
   いて、 減圧装置で生じた減圧が鋳造品の凝固時に巻き込まれたガスを除去するのに十
   分である鋳造装置。
2. 【請求項２】 精錬液体金属の供給源がエレクトロスラグ精錬装置からなる
   、請求項１記載の鋳造装置。
3. 【請求項３】 エレクトロスラグ精錬装置が、 精錬液体金属の供給源のエレクトロスラグ精錬を行って溶融スラグを与えるエ
   レクトロスラグ精錬構造物と、 溶融スラグの直下に精錬溶融金属を保持して精錬溶融金属を提供するための低
   温炉床構造物と、 エレクトロスラグ精錬構造物内に挿入してエレクトロスラグ精錬構造物内の溶
   融スラグに接触させて精錬金属源を生じさせるための原料金属源と、 電源、原料金属源、溶融スラグ及びエレクトロスラグ精錬構造物からなる回路
   を通して、溶融スラグと接した原料金属源を抵抗融解させて精錬液体金属の溶融
   滴を生成させるのに十分な原料金属源のエレクトロスラグ精錬用の電力を供給す
   るための電源と、 溶融スラグを通して溶融液滴を落下させるための出口と、 溶融スラグを通過した後の溶融液滴をエレクトロスラグ精錬構造物の直下の低
   温炉床構造物内に精錬液体金属として集めるためのコレクタと、 低温炉床構造物の下方部分に設けられたオリフィスを有するコールドフィンガ
   オリフィス構造物であって、低温炉床構造物内に集められたエレクトロスラグ精
   錬金属をコールドフィンガオリフィス構造物のオリフィスを通して排出するため
   のコールドフィンガオリフィス構造物とを含む、請求項２記載の鋳造装置。
4. 【請求項４】 金属源がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属か
   ら選択される１種以上の合金からなり、鋳造方法で製造される鋳造品がニッケル
   基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属の１種以上からなる、請求項３記載の鋳
   造装置。
5. 【請求項５】 精錬構造物内への金属源の前進速度が、インゴットの下端が
   抵抗融解で融解する速度に対応している、請求項３記載の鋳造装置。
6. 【請求項６】 オリフィスが溶融金属の流れを形成する、請求項３記載の鋳
   造装置。
7. 【請求項７】 エレクトロスラグ精錬構造物と低温炉床構造物が同一構造物
   の上方部分と下方部分を構成する、請求項３記載の鋳造装置。
8. 【請求項８】 電源が精錬液体金属中に形成された回路を含む、請求項３記
   載の鋳造装置。
9. 【請求項９】 オリフィスが抵抗融解速度にほぼ等しい排出速度を設定する
   、請求項３記載の鋳造装置。
10. 【請求項１０】 核生成鋳造装置が、精錬液体金属の供給源からの金属を集
    めて凝固させるための鋳型をさらに含んでいて、鋳型の上面には攪乱域が生じ、
    攪乱域が平均約５０体積％未満凝固している、請求項１記載の鋳造装置。
11. 【請求項１１】 撹乱域が平均約５〜約４０体積％凝固している、請求項１
    ０記載の鋳造装置。
12. 【請求項１２】 鋳造品が鋳造品、インゴット及びプリフォームの１以上か
    らなる、請求項１記載の鋳造装置。
13. 【請求項１３】 鋳造品がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属
    の１種以上からなる、請求項１記載の鋳造装置。
14. 【請求項１４】 鋳造品がタービン部品用途に使用できる、請求項１記載の
    鋳造装置。
15. 【請求項１５】 精錬液体金属の供給源が消耗電源、粉末金属源及び溶融金
    属源から選択される１種以上である、請求項１記載の鋳造装置。
16. 【請求項１６】 鋳造装置内に減圧を生じる減圧装置が、１以上の減圧発生
    装置と鋳造装置の少なくとも一部分を包囲する減圧室とを含んでいて、減圧発生
    装置が１以上の減圧系統管路で減圧室と接続している、請求項１記載の鋳造装置
    。
17. 【請求項１７】 減圧発生装置が真空ポンプからなる、請求項１６記載の鋳
    造装置。
18. 【請求項１８】 真空ポンプが約０．１〜約０．５気圧の範囲内の減圧を減
    圧室内に生じる、請求項１７記載の鋳造装置。
19. 【請求項１９】 鋳造装置の少なくとも一部分を包囲する減圧室が鋳造装置
    全体を包囲する、請求項１６記載の鋳造装置。
20. 【請求項２０】 鋳造装置の少なくとも一部分を包囲する減圧室が少なくと
    も核生成鋳造装置を包囲する、請求項１６記載の鋳造装置。
21. 【請求項２１】 精錬液体金属を受入れる液相線部分と凝固部分からなる鋳
    造品にして実質的に酸化物と硫化物を含まず偏析欠陥のない微細粒均質ミクロ組
    織を有する鋳造品を製造するための減圧鋳造方法であって、鋳造方法が、 精錬によって酸化物と硫化物が除去された精錬液体金属の供給源を用意する工
    程と、 鋳造装置の少なくとも一部分の圧力を低下させる工程と、 核生成鋳造装置内での核生成鋳造によって減圧下で鋳造品を形成する工程とを
    含んでいて、減圧が精錬液体金属中に巻き込まれたガスを凝固時に除去して鋳造
    品中のボイドを低減させるのに十分である鋳造方法。
22. 【請求項２２】 精錬液体金属の供給源を用意する工程がエレクトロスラグ
    精錬工程からなり、エレクトロスラグ精錬工程が、 精錬すべき精錬液体金属の供給源を用意する工程と、 精錬液体金属の供給源のエレクトロスラグ精錬を行うためのエレクトロスラグ
    精錬構造物を設けるとともに該容器内に溶融スラグを用意する工程と、 溶融スラグの真下に精錬溶融金属を保持するための低温炉床構造物を設けると
    ともに低温炉床構造物内に精錬溶融金属を用意する工程と、 精錬液体金属の供給源を取付けた後、精錬液体金属の供給源をエレクトロスラ
    グ精錬構造物内に挿入してエレクトロスラグ精錬構造物内の溶融スラグに接触さ
    せる工程と、 電力を供給するための電源を設ける工程と、 電源、金属源、溶融スラグ及びエレクトロスラグ精錬構造物からなる回路を通
    して、精錬液体金属の供給源のエレクトロスラグ精錬によって溶融液滴状の精錬
    液体金属を生成させるための電力を供給する工程と、 金属源と溶融スラグが接する部位で金属源を抵抗融解させて金属の溶融液滴を
    生成させる工程と、 溶融スラグを通して溶融液滴を落下させる工程と、 溶融スラグを通過した後の溶融液滴をエレクトロスラグ精錬構造物の直下の低
    温炉床構造物内に精錬液体金属として集める工程と、 低温炉床構造物の下方部分に、オリフィスを有するコールドフィンガオリフィ
    ス構造物を設ける工程と、 低温炉床構造物内に集められたエレクトロスラグ精錬金属を、コールドフィン
    ガオリフィス構造物のオリフィスを通して排出する工程とを含む、請求項２１記
    載の方法。
23. 【請求項２３】 精錬液体金属の供給源がニッケル基、コバルト基、チタン
    基及び鉄基金属から選択される１種以上の合金からなり、核生成鋳造方法で製造
    される鋳造品がニッケル基、コバルト基、チタン基及び鉄基金属の１種以上から
    なる、請求項２２記載の方法。
24. 【請求項２４】 精錬構造物内への精錬液体金属の供給源の前進速度が抵抗
    融解速度に対応している、請求項２２記載の方法。
25. 【請求項２５】 排出工程が溶融金属の流れを形成することを含む、請求項
    ２２記載の方法。
26. 【請求項２６】 エレクトロスラグ精錬構造物と低温炉床構造物が同一構造
    物の上方部分と下方部分を構成する、請求項２２記載の方法。
27. 【請求項２７】 電力を供給する工程が精錬液体金属中に回路を形成するこ
    とを含む、請求項２２記載の方法。
28. 【請求項２８】 排出工程が抵抗融解速度にほぼ等しい排出速度を成立させ
    ることを含む、請求項２２記載の方法。
29. 【請求項２９】 鋳造品を形成する工程が、 核生成鋳造装置に供給する精錬液体金属の供給源を生成させる工程と、 核生成鋳造工程によって鋳造品を形成するための鋳型内に精錬液体金属を集め
    て凝固させる工程とを含んでいて、鋳型の上面には流れによって撹乱域が生じ、
    精錬液体金属を集めて凝固させる工程は乱流域内に液滴を集めて流れの平均約５
    ０体積％未満を凝固させる、請求項２２記載の方法。
30. 【請求項３０】 圧力を低下させる工程が鋳造装置内に減圧を生じる減圧装
    置を設けることを含み、減圧装置が１以上の減圧発生装置と鋳造装置の少なくと
    も一部分を包囲する減圧室とを含んでいて、減圧発生装置が１以上の減圧系統管
    路で減圧室と接続している、請求項２１記載の方法。
31. 【請求項３１】 圧力を低下させる工程が真空ポンプを用いて圧力を低下さ
    せることを含む、請求項３０記載の方法。
32. 【請求項３２】 圧力を低下させる工程が約０．１〜約０．５気圧の範囲内
    の減圧を生じる、請求項３１記載の方法。
33. 【請求項３３】 鋳造装置の少なくとも一部分を包囲する減圧室が鋳造装置
    全体を包囲する、請求項３０記載の方法。
34. 【請求項３４】 鋳造装置の少なくとも一部分を包囲する減圧室が少なくと
    も核生成鋳造装置を包囲する、請求項３０記載の方法。