JP2016513017A - 直接チル鋳造のためのプロセスおよび装置 - Google Patents

Abstract

融液含有容器を含む少なくとも１つの炉と、少なくとも１つの炉に結合され、かつ、溶融金属を少なくとも１つの炉から受け取るように動作可能である中間鋳造生成物ステーションであって、その中間鋳造生成物ステーションは、鋳造ピットと、鋳造ピットに配置された少なくとも１つの移動可能プラテンと、鋳造ピットの少なくとも上部周縁の周囲の排出ポートのアレイと、鋳造ピットの少なくとも上部周縁の周囲のガス導入ポートのアレイとを含む、中間鋳造生成物ステーションと、不活性ガスをガス導入ポートのアレイに供給するように動作可能な不活性ガス源とを備えるシステム。

Description

関連出願への相互参照
本願は、同時継続中の米国特許出願第６１／７６０，３２３号（２０１３年２月４日出願）、国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０４１４５７号（２０１３年５月１６日出願）、国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０４１４５９号（２０１３年５月１６日出願）、国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０４１４６４号（２０１３年５月１６日出願）、および、米国特許出願第６１／９０８，０６５号（２０１３年１１月２３日出願）のより早い出願日の利益を主張し、それらの全ては、本明細書で参照によって援用される。

分野
アルミニウムリチウム（Ａｌ−Ｌｉ）合金の直接チル鋳造。

従来の（非リチウム含有）アルミニウム合金は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ（現Ａｌｃｏａ）による１９３８年における直接チル（「ＤＣ」）鋳造の発明以来、開放式底部鋳型において半持続的に鋳造されている。このプロセスに対する多くの修正および改変が、それ以来、行われているが、基本のプロセスおよび装置は、同じままである。アルミニウムインゴット鋳造の当業者は、新しい革新がその一般的機能を維持しながらプロセスを改善することを、理解する。

米国特許第４，６５１，８０４号は、より現代的なアルミニウム鋳造ピット設計について説明している。金属溶融炉を地表レベルの若干上方に搭載し、鋳造鋳型が地表レベルまたはその近傍にあり、鋳造動作が進むにつれて鋳造インゴットが水含有ピット中に降下させられることが標準的実践となりつつある。直接チルからの冷却水は、ピット内に流動し、そこから持続的に除去される一方で、ピット内に恒久的な深い水溜りを残す。このプロセスは、現在使用されており、世界中で、年間およそ５００万トンを超えるアルミニウムおよびその合金が、この方法によって生産されている。

残念ながら、そのようなシステムを使用すると、「滲出（ｂｌｅｅｄ−ｏｕｔ）」または「湯漏れ（ｒｕｎ−ｏｕｔ）」由来の固有のリスクが存在する。「滲出」または「湯漏れ」は、鋳造中のアルミニウムインゴットが、鋳造鋳型において適切に固化されず、液体状態にあるままで、鋳型を予想外かつ時期尚早に残したままにする場合に生じる。溶融アルミニウムは、「滲出」または「湯漏れ」中、水に接触すると、（１）水を＞２１２^ｏＦまで加熱するアルミニウムのサーマルマスによる水のスチームへの変換によるか、または、（２）爆発性化学反応を生じさせるほどのエネルギーの放出をもたらす溶融金属と水との化学反応による爆発を生じさせ得る。

このプロセスを使用して、鋳型から現れたインゴットの側面からかつ／または鋳型の境界から溶融金属が逃げ出す「滲出」、「湯漏れ」が生じた場合に、世界中で多くの爆発が生じている。結果、ＤＣ鋳造のために最も安全である可能な条件を確立するために、多数の実験研究が実施されている。中でも、初期かつ恐らく最も公知の研究は、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ ＡｍｅｒｉｃａのＧ． Ｌｏｎｇ（「Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓ ｏｆ Ｍｏｌｔｅｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｃａｕｓｅ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ」、Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ、１９５７年５月、Ｖｏｌ． ７１、１０７〜１１２ページ））（下記では、「Ｌｏｎｇ」と呼ばれる）によって行われたものであって、その後、さらなる調査が続き、爆発のリスクを最小限にするように設計された業界の「実践規範」が確立された。これらの規範は、概して、世界中の鋳物工場によってフォローされている。規範は、Ｌｏｎｇの研究に広範に基づき、通常、（１）ピットに恒久的に維持される水の深度は、少なくとも３フィートであるべきであることと、（２）ピット内の水のレベルは、鋳型の下方に少なくとも１０フィートであるべきであることと、（３）鋳造機械およびピット表面は、清浄であり、錆がなく、かつ、実証済みの有機材料でコーティングされるべきであることとを必要とする。

彼の実験において、Ｌｏｎｇは、２インチ以下の深度を有するピットにおける水の貯留がある場合、非常に激しい爆発が生じないことを見出した。しかしながら、代わりに、溶融金属をピットから放出させ、かつ、この溶融金属を危険な様式でピットの外部に分散させるために十分な小規模の爆発を生じさせた。ゆえに、実践規範は、前述のように、少なくとも３フィートの深度を有する水の貯留がピットに恒久的に維持されることを必要とする。Ｌｏｎｇは、アルミニウム／水爆発が生じる場合、特定の要件が満たされなければならないという結論を導き出した。これらの中でも、溶融金属によってカバーされる場合にはいくつかの種類の誘発作用がピットの底部表面上で生じる必要があり、彼は、この誘因が、流入金属の下方に捕捉された非常に薄い水の層のスチームへの突然の変換に起因する小規模爆発であることを示唆している。グリース、油、または、塗料が、ピット底部上にあるとき、誘発爆発のために必要な水の薄層が、コーティングされていない表面と同一の様式で溶融金属の下に捕捉されないので、爆発は、防止される。

実際は、推奨される少なくとも３フィートの水の深度が、概して、垂直ＤＣ鋳造のために採用され、いくつかの鋳物工場（特に、大陸欧州諸国）では、水レベルは、上記の推奨（２）とは対照的に、鋳型の裏側に非常に近接させられる。したがって、ＤＣ方法によって鋳造を行っているアルミニウム業界は、ピットに恒久的に維持される深い水の貯留の安全性を選択している。実践規範は実験結果に基づくことが、強調されなければならない。すなわち、種々の種類の溶融金属／水爆発において実際に起こることは、完全には理解されていない。しかしながら、実践規範への注意は、アルミニウム合金による「湯漏れ」の場合、事故を回避する事実上の確実性を保証する

過去数年において、リチウムを含む軽金属合金への関心が高まりつつある。リチウムは、溶融合金をより反応性にする。上記で言及された「Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ」という記事において、Ｌｏｎｇは、Ａｌ−Ｌｉを含むいくつかの合金に対するアルミニウム／水反応に関して報告を行ったＨ． Ｍ． Ｈｉｇｇｉｎｓによる以前の研究について言及し、「溶融金属が、何らかの態様で水中に分散されると、Ａｌ−Ｌｉ合金は、強い反応を受ける」と結論付けている。さらに、Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．（Ａｍｅｒｉｃａ）によって、ＤＣプロセスによってそのような合金を鋳造する場合、特定の危険が存在することが、発表されている。Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａは、そのような合金が水と混合されると非常に激しく爆発し得ることを実証する試験のビデオ記録を公開している。

米国特許第４，６５１，８０４号は、ピットに水の貯留の蓄積が生じないように、鋳造ピットの底部から水を除去する設備を伴う前述の鋳造ピットの使用を教示している。この構成は、Ａｌ−Ｌｉ合金を鋳造するための好ましい方法論である。欧州特許第０−１５０−９２２号は、水が鋳造ピットにおいて集まり得ないことを確実にし、したがって、水およびＡｌ−Ｌｉ合金の直接接触による爆発の発生を減少させる付随のオフセット水収集リザーバ、水ポンプ、および、関連付けられた水レベルセンサを伴う、勾配付きピット底部（好ましくは、３％〜８％傾斜勾配のピット底部）について説明している。水の蓄積が生じ得ないように、インゴット冷却剤水をピットから持続的に除去する能力は、この特許の教示の成功にとって重要である。

他の研究もまた、アルミニウム合金へのリチウムの添加と関連付けられた爆発力が、爆発エネルギーの性質を、リチウムを有さないアルミニウム合金の何倍にも増強させ得ることを実証している。リチウムを含む溶融アルミニウム合金が水と接触する場合、水がＬｉ−ＯＨおよび水素イオン（Ｈ^＋）に解離するとき、水素の急発生が生じる。米国特許第５，２１２，３４３号は、アルミニウム、リチウム（および、他の元素も同様）の水への添加が、爆発反応を引き起こすことを教示している。水中でのこれらの元素（特に、アルミニウムおよびリチウム）の発熱性反応は、大量の水素ガス、典型的に、アルミニウム−３％リチウム合金１グラムあたり１４立方センチメートルの水素ガスを産生する。このデータの実験検証は、米国エネルギー省支援研究契約番号ＤＥ−ＡＣ０９−８９ＳＲ１８０３５号の下で実施された研究において見出されることができる。第５，２１２，３４３号特許の請求項１は、発熱性反応を介した水爆発を産生するようにこのような激しい相互作用を行うための方法について請求していることが、注記される。この特許は、リチウム等の元素の添加が、材料の単位体積あたりの高い反応エネルギーをもたらすプロセスについて説明している。米国特許第５，２１２，３４３号および同第５，４０４，８１３号に説明されるように、リチウム（または、いくつかの他の化学的に活性な元素）の添加は、爆発を促進する。これらの特許は、爆発反応が望ましい結果であるプロセスを教示する。これらの特許は、リチウムを有さないアルミニウム合金と比較して、「滲出」または「湯漏れ」に対するリチウムの添加の爆発性を強化するものである。

再び、米国特許第４，６５１，８０４号を参照すると、従来の（非リチウム担持）アルミニウム合金に対して爆発をもたらす２つの発生は、（１）水のスチームへの変換と、（２）溶融アルミニウムおよび水の化学反応とである。アルミニウム合金へのリチウムの添加は、第３の、水素ガスを産生する水および溶融アルミニウム−リチウム「滲出」または「湯漏れ」の発熱性反応（さらにより激しい爆発力である）を産生する。溶融Ａｌ−Ｌｉ合金が水と接触すると随時、反応が生じる。鋳造ピットに最小限の水レベルを伴って鋳造するときでも、水は、「滲出」または「湯漏れ」中の溶融金属と接触する。これは、発熱性反応の両成分（水および溶融金属）が鋳造ピットに存在するので、回避されることができず、減少させられるのみである。水とアルミニウム接触の量を減少させることは、最初の２つの爆発条件を排除するが、アルミニウム合金中のリチウムの存在は、水素発生をもたらす。水素ガス濃度が、鋳造ピットにおける臨界質量および／または体積に達する場合、爆発が生じる可能性が高い。爆発を誘発するために必要とされる水素ガスの体積濃度は、単位空間におけるガスの混合物の総体積のうちの５％体積の閾値レベルであるとする研究がある。米国特許第４，１８８，８８４号は、水中魚雷弾頭の作製について説明しており、４ページの２段落目３３行目に、リチウム等の、水と非常に反応する材料の充填材３２が添加されることを、図面を参照して記載している。同特許の１段落目２５行目には、大量の水素ガスが、水とのこの反応によって放出され、急な爆発を伴って気泡を産生することが記載されている。

米国特許第５，２１２，３４３号は、水と、ＡｌおよびＬｉを含むいくつかの元素および組み合わせとを混合し、大量の水素含有ガスを産生することによって、爆発反応を生じさせることについて説明している。７ページの３段落目には、「反応性混合物が、水との反応および接触に応じて大量の水素が比較的に少量の反応性混合物から産生されるように、選ばれる」ことが記載されている。同段落の３９行目および４０行目では、アルミニウムおよびリチウムが識別されている。８ページの５段落目２１〜２３行目では、リチウムと組み合わされたアルミニウムが示されている。同特許の１１ページの１１段落目２８−３０行目は、水素ガス爆発について言及している。

ＤＣ鋳造を行う別の方法では、水以外のインゴット冷却剤を使用することにより「滲出」または「湯漏れ」による水−リチウム反応を伴わないインゴット冷却を提供するＡｌ−ＬＩ合金鋳造関連の特許が、発行されている。米国特許第４，５９３，７４５号は、インゴット冷却剤としての、ハロゲン化炭化水素またはハロゲン化アルコールの使用について説明している。米国特許第４，６１０，２９５号、同第４，７０９，７４０号、および、同第４，７２４，８８７号は、インゴット冷却剤としての、エチレングリコールの使用について説明している。これが機能するために、ハロゲン化炭化水素（典型的に、エチレングリコール）は、水および水蒸気がない状態でなければならない。これは、爆発の危険に対する解決策であるが、高い火災の危険を導入し、実装および保守にコストがかかる。消化システムが、潜在的グリコール火災を含むように、鋳造ピット内に必要とされる。グリコール取扱システムを含むグリコールベースのインゴット冷却剤システムと、グリコールを脱水するための熱酸化剤と、鋳造ピット火災保護システムとを実装するための典型的コストは、約＄５００万ドル〜＄８００万ドル（今日の金額で）かかる。冷却剤として１００％グリコールを用いた鋳造もまた、別の問題をもたらす。グリコールまたは他のハロゲン化炭化水素の冷却能力は、水の冷却能力とは異なるので、異なる鋳造実践ならびに鋳造ツール類が、このタイプの技術を利用するために必要とされる。純粋冷却剤（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｃｏｏｌａｎｔ）としてのグリコールの使用に関する別の不利点は、グリコールが水よりも低い熱伝導性および表面熱伝達係数を有するので、冷却剤として１００％グリコールを用いた金属鋳造のマイクロ構造が、より粗い望ましくない冶金学的構成要素を有し、鋳造生成物中により多くの量の中心線引け巣（ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を呈することである。より微細なマイクロ構造の不在、および、より高い引け巣集合の同時存在は、そのような初期ストックから製造された最終生成物の特性に悪影響を及ぼす。

Ａｌ−Ｌｉ合金の鋳造における爆発の危険性を低下させるための試みのさらに別の例では、米国特許第４，２３７，９６１号が、ＤＣ鋳造中にインゴットから水を除去することを提案している。欧州特許第０−１８３−５６３号では、アルミニウム合金の直接チル鋳造中に「漏出」または「湯漏れ」溶融金属を収集するためのデバイスが、説明される。「漏出」または「湯漏れ」溶融金属の収集は、この溶融金属の質量を集中させる。この教示は、水の除去が、水が除去のために収集されるにつれて水の貯留をもたらす、人工的な爆発条件をもたらすので、Ａｌ−Ｌｉ鋳造には使用されることができない。溶融金属の「滲出」または「湯漏れ」中、「滲出」材料もまた、貯留された水エリアに濃縮される。米国特許第５，２１２，３４３号に教示されるように、これは、反応性水／Ａｌ−Ｌｉ爆発を生じさせるための好ましい方法となる。

したがって、多数の解決策が、Ａｌ−Ｌｉ合金の鋳造における爆発の潜在的可能性を削減するかまたは最小限にするために、先行技術において提案されている。これらの提案された解決策の各々は、そのような動作におけるさらなる安全保護を提供するが、いずれも、完全に安全であるかまたは商業的にコスト効果的であることが証明されていない。

したがって、Ａｌ−Ｌｉ合金を鋳造するための、より安全であり、保守が少なくて済み、かつ、よりコスト効果的である装置およびプロセスの必要性が残り、その装置およびプロセスは、同時に、より高い品質の鋳造生成物を産生する。

Ａｌ−Ｌｉ合金を鋳造するための装置および方法が、説明される。先行技術教示についての懸念は、水とＡｌ−Ｌｉ溶融金属の「滲出」または「湯漏れ」材料とが、一緒になり、発熱性反応中に水素を放出することである。勾配付きピット底部、最小限の水レベル等を用いても、水と「滲出」または「湯漏れ」溶融金属とは、依然として、密に接触し、反応が生じることを可能にし得る。先行技術特許に説明されるもの等の、水なしで別の液体を使用する鋳造は、鋳造性、鋳造生成物の品質に影響を及ぼし、実装および保守にコストがかかり、かつ、環境懸念および火災の危険性を生む。

この説明される装置および方法は、爆発が生じるために存在しなければならない構成要素を最小限にするかまたは排除することによって、Ａｌ−Ｌｉ合金のＤＣ鋳造の安全性を改善する。水（あるいは、水蒸気またはスチーム）は、溶融Ａｌ−Ｌｉ合金の存在下で水素ガスを産生することが、理解されるべきである。代表的な化学反応式は、下記であると考えられる。
２ＬｉＡｌ＋８Ｈ_２Ｏ→２ＬｉＯＨ＋２Ａｌ（ＯＨ）_３＋４Ｈ_２（ｇ）

水素ガスは、空気の密度よりも有意に低い密度を有する。化学反応中に発生する水素ガスは、空気よりも軽く、鋳造鋳型直下の鋳造ピットの上部および鋳造ピットの上部における鋳型支持構造に向かって、上向きに引き寄せられる傾向がある。典型的に封入されたこのエリアは、水素ガスが集まり、爆発雰囲気を生成するために十分に濃縮されることを可能にする。熱、スパーク、または、他の点火源が、濃縮されたままのガスの水素「プルーム」の爆発を誘発させ得る。

溶融「滲出」または「湯漏れ」材料が、（アルミニウムインゴット鋳造の当業者によって実践されるように）ＤＣプロセスにおいて使用されるインゴット冷却水と組み合わせられると、スチームおよび水蒸気を生成することが、理解される。水蒸気およびスチームは、水素ガスを産生する反応にとっての反応促進剤である。スチーム除去システムによるこのスチームおよび水蒸気の除去は、水がＡｌ−ＬＩと結合することによりＬｉ−ＯＨを生成する能力と、Ｈ_２の駆逐とを取り除くことになる。この説明される装置および方法は、１つの実施形態において、スチーム排出ポートを鋳造ピットの内側周縁の周囲に設置し、「滲出」の発生の検出に応じて、通気口を迅速に起動することによって、鋳造ピットにおける水およびスチーム蒸気の存在の潜在的可能性を最小限にする。

米国特許第４，６５１，８０４号明細書 欧州特許第０−１５０−９２２号明細書 米国特許第５，２１２，３４３号明細書 米国特許第５，４０４，８１３号明細書 米国特許第４，１８８，８８４号明細書 米国特許第４，６１０，２９５号明細書 米国特許第４，７０９，７４０号明細書 米国特許第４，７２４，８８７号明細書 米国特許第４，２３７，９６１号明細書 欧州特許第０−１８３−５６３号明細書

Ｇ． Ｌｏｎｇ「Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓ ｏｆ Ｍｏｌｔｅｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｃａｕｓｅ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ」、Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ、１９５７年５月、Ｖｏｌ． ７１、１０７〜１１２ページ

図１は、直接チル鋳造ピットの実施形態の簡略化された断面側面図である。 図２は、通常動作条件下における冷却剤送給システムのための弁構成を示す、図１の鋳造システムの上部概略図である。 図３は、滲出の検出に応じた冷却剤送給システムのための弁構成を示す、図１の鋳造システムの上部概略図である。 図４は、鋳造動作における「滲出」または「湯漏れ」に対処するプロセスの実施形態のプロセス流れ図である。 図５は、鋳造動作における「滲出」または「湯漏れ」に対処するプロセスの別の実施形態のプロセス流れ図である。 図６は、合金融液と、合金融液由来の１つまたはそれよりも多くの中間鋳造生成物とを形成するように動作可能なシステムの概略側面図である。

１つの実施形態によると、排出ポートは、鋳造ピット内のいくつかのエリア、例えば、鋳造鋳型の下方に約０．３メートル〜約０．５メートル、鋳造鋳型から約１．５メートル〜約２．０メートルの中間エリア、および、鋳造ピットの底部に位置する。参考として、下記でより詳細に説明される添付の図面に示されるように、鋳造鋳型は、典型的に、床レベルから床レベルの上方１メートル程度において、鋳造ピットの上部に設置される。鋳型テーブルの下方の鋳造鋳型の周囲の水平および垂直のエリアは、概して、希釈目的のために外気を取り込んで換気するための設備を除き、ピットスカートおよびＬｅｘａｎガラス覆いとともに閉鎖され、それによって、ピット内に含まれるガスが、所定の様式に従って導入および排出される。

別の実施形態において、不活性ガスが、鋳造ピット内部空間に導入され、臨界質量への水素ガスの一体化を最小限にするかまたは排除する。この場合、不活性ガスは、空気の密度未満の密度を有し、かつ、水素ガスが典型的に存在する鋳造ピットの上部直下の同一の空間を占有する傾向があるガスである。ヘリウムガスは、空気の密度未満の密度を有する好適な不活性ガスの１つのそのような例である。

アルゴンの使用が、Ａｌ−Ｌｉ合金を周囲雰囲気から保護し、空気とのＡｌ−Ｌｉ合金の反応を防止するためのカバーガスとして、多数の技術報告において記載されている。アルゴンは、完全に不活性であるが、空気の密度よりも高い密度を有し、強力な上向きの通気が維持されない限り、鋳造ピットの上側内部の不活性化を提供しない。基準としての空気（１．３グラム／リットル）と比較して、アルゴンは、密度約１．８グラム／リットルを有するので、鋳造ピットの底部に沈下する傾向があり、鋳造ピットの重要な上部エリア内に望ましい水素変位保護を提供することがない。ヘリウムは、一方で、非可燃性であり、０．２グラム／リットルと低密度を有し、かつ、燃焼を支援しない。鋳造ピットの内側で空気をより低い密度の不活性ガスと交換することによって、鋳造ピットにおける危険な雰囲気が、爆発が支援され得ないレベルまで希釈され得る。さらに、この交換が生じている間、水蒸気およびスチームもまた、鋳造ピットから除去される。１つの実施形態において、定常状態鋳造中、かつ、「滲出」に関しての非緊急条件が経験されていない場合、水蒸気およびスチームが、外部プロセスにおいて、不活性ガスから除去される一方で、「クリーンな」不活性ガスは、鋳造ピットを通して再循環させられることができる。

ここで添付の図面を参照すると、図１は、ＤＣ鋳造システムの実施形態の断面を示す。ＤＣシステム５は、典型的に地中に形成される鋳造ピット１６を含む。鋳造ピット１６内に配置されるのは、例えば油圧パワーユニット（図示せず）を用いて、昇降され得る鋳造シリンダ１５である。鋳造シリンダ１５の上位または上部部分に取り付けられるのは、鋳造シリンダ１５とともに昇降されるプラテン１８である。この図におけるプラテン１８の上方または上位には、定置鋳造鋳型１２がある。鋳造鋳型１２は、図示されるように、開放された上部および底部と、鋳型空洞（本体を通した空洞）を画定し、かつ、その中に冷却剤のためのリザーバを含む本体とを有する。１つの実施形態において、冷却剤は、冷却剤ポート１１を通して、鋳型１２におけるリザーバに導入される。冷却剤ポート１１は、導管（例えば、ステンレス鋼導管）を通して、水等の好適な冷却剤を含む冷却剤源１７に接続される。ポンプが、冷却剤と流体連通し、冷却剤ポート１７および鋳型１２のリザーバへの冷却剤の移動を補助してもよい。１つの実施形態において、弁２１が、冷却剤源と冷却剤ポート１１との間に配置され、リザーバ内への冷却剤の流動を制御する。流量計もまた、導管に存在し、リザーバへの冷却剤の流量率を監視してもよい。弁２１は、コントローラ（コントローラ３５）によって制御されてもよく、そのようなコントローラはまた、導管を通した冷却剤の流量率を監視することができる。

溶融金属が、鋳造鋳型１２に導入され、鋳造鋳型のより低い温度によって、かつ、鋳造鋳型１２の基部または底部の周囲にある鋳造鋳型１２と関連付けられた冷却剤送給部１４を通した冷却剤の導入を通して、冷却され、その冷却剤は、中間鋳造生成物が鋳型空洞から現れた（鋳造鋳型の下方から現れた）後、中間鋳造生成物に作用する。１つの実施形態において、鋳造鋳型におけるリザーバは、冷却剤送給部１４と流体連通している。溶融金属（例えば、Ａｌ−Ｌｉ合金）が、鋳型１２に導入される。鋳造鋳型１２は、１つの実施形態において、冷却剤送給部１４を含み、その冷却剤送給部は、冷却剤（例えば、水）が、現れるインゴットの表面上に流動し、金属の直接チル化および固化を提供することを可能にする。鋳造鋳型１２を囲繞するのは、鋳造テーブル３１である。図１に示されるように、１つの実施形態において、例えば耐高温シリカ材料から加工されるガスケットまたはシール２９が、鋳型１２およびテーブル３１の構造の間に位置する。ガスケット２９は、スチームまたは任意の他の雰囲気が、鋳型テーブル３１の下方から鋳型テーブルの上方に達することを阻止し、それによって、鋳造作業員が動作させかつ呼吸する空気の汚染を阻止する。

図１に示される実施形態において、システム５は、滲出または湯漏れを検出するために、鋳型１２の直下に位置付けられた溶融金属検出器１０を含む。溶融金属検出器１０は、例えば、米国特許第６，２７９，６４５号に説明されるタイプの赤外線検出器、米国特許第７，２９６，６１３号に説明されるような「漏出検出器」、または、「滲出」の存在を検出することができる任意の他の好適なデバイスであってもよい。

図１に示される実施形態において、システム５はまた、排出システム１９を含む。１つの実施形態において、排出システム１９は、この実施形態において、鋳造ピット１６に位置付けられた排出ポート２０Ａ、２０Ａ’、２０Ｂ、２０Ｂ’、２０Ｃ、２０Ｃ’を含む。排出ポートは、点火源（例えば、Ｈ_２（ｇ））および反応物（例えば、水蒸気またはスチーム）を含む発生させられたガスの、鋳造ピットの内側空洞からの除去を最大限にするように位置付けられる。１つの実施形態において、排出ポート２０Ａ、２０Ａ’は、鋳型１２の下方に約０．３メートル〜約０．５メートルに位置付けられ、排出ポート２０Ｂ、２０Ｂ’は、鋳型１２の下方に約１．５メートル〜約２．０メートルに位置付けられ、排出ポート２０Ｃ、２０Ｃ’は、滲出金属が捕捉されて含まれる鋳造ピット１６の基部に位置付けられる。排出ポートは、各レベルにおけるペアで示される。図１におけるように、異なるレベルで排出ポートのアレイが存在する実施形態において、２つよりも多くの排出ポートが各レベルに存在してもよいことが、理解される。例えば、別の実施形態において、３つまたは４つの排出ポートが各レベルに存在してもよい。別の実施形態において、２つ未満（例えば、各レベルに１つ）が存在してもよい。排出システム１９はまた、遠隔排出通気口２２を含み、その遠隔排出通気口は、鋳造鋳型１２から遠隔にあり（例えば、鋳型１２から約２０〜３０メートル離れている）、システムから排出されたガスの流出を可能にする。排出ポート２０Ａ、２０Ａ’、２０Ｂ、２０Ｂ’、２０Ｃ、２０Ｃ’は、導管（例えば、亜鉛めっき鋼またはステンレス鋼の導管）を通して、排出通気口２２に接続される。１つの実施形態において、排出システム１９は、排出ガスを排出通気口２２に方向付けるために、排出ファンのアレイをさらに含む。

図１は、この実施形態において、不活性ガス導入ポート（例えば、不活性ガス導入ポート２６Ａ、２６Ａ’、２６Ｂ、２６Ｂ’、２６Ｃ、２６Ｃ’）を含むガス導入システム２４をさらに示し、それらの不活性ガス導入ポートは、鋳造ピットの周りに配置され、不活性ガス源（単数または複数）２７に接続される。１つの実施形態において、ポート２６Ｂ、２６Ｂ’、および、ポート２６Ｃ、２６Ｃ’の各々の位置に並んで、過剰空気導入ポートが、位置付けられ、発生した水素ガスの通過途中のさらなる希釈を保証する。ガス導入ポートの位置付けは、ガス導入システム２４を介して、ピット内のガスおよびスチームを直ちに置換するための大量の不活性ガスを提供するように選択され、そのガス導入システムは、必要である限り（特に、滲出の検出に応じて）、「滲出」条件の検出から所定の時間（例えば、最大約３０秒）以内に、不活性ガス導入ポート２６を通して鋳造ピット１６に不活性ガスを導入する。図１は、鋳造ピット１６の上部部分近傍に位置付けられたガス導入ポート２６Ａ、２６Ａ’と、鋳造ピット１６の中間部分に位置付けられたガス導入ポート２６Ｂ、２６Ｂ’と、鋳造ピット１６の底部部分に位置付けられたガス導入ポート２６Ｃ、２６Ｃ’とを示す。圧力調整器または弁が、各ガス導入ポートと関連付けられることにより、不活性ガスの導入を制御してもよい。ガス導入ポートは、各レベルにおけるペアで示される。各レベルにガス導入ポートのアレイが存在する実施形態において、２つよりも多くのガス導入ポートが各レベルに存在してもよいことが、理解される。例えば、別の実施形態において、３つまたは４つのガス導入ポートが各レベルに存在してもよい。別の実施形態において、２つ未満（例えば、１つ）が各レベルに存在してもよい。

図１に示されるように、１つの実施形態において、鋳造ピット１６の上部１４におけるガス導入ポート２６Ａ、２６Ａ’を通して導入される不活性ガスは、鋳型１２の下方で固化された半固体および液体のアルミニウムリチウム合金に作用するべきであり、このエリアにおける不活性ガス流量率は、１つの実施形態において、「滲出」または「湯漏れ」の存在の検出前の冷却剤の体積流量率に、少なくとも実質的に等しい。別の実施形態において、ガス導入システム２４は、鋳型１２に補助ガス導入ポート２３への導管を含み（例えば、示される実施形態において、鋳型１２の本体は、冷却剤源１７、冷却剤ポート１１、および、冷却剤送給部１４と流体連通している冷却剤のためのリザーバと、不活性ガス源２７、補助ガス導入ポート２３、および、鋳造ピット内への１つまたはそれよりも多くの不活性ガス送給部２５と流体連通する不活性ガスのための別個のマニホールドとを有する）、それによって、不活性ガスが、鋳型を通して流動する冷却剤に取って替わるかまたはそれとともに添加されるか（例えば、冷却剤送給部を通して、不活性ガスを冷却剤とともに放出することによって）、あるいは、鋳型を通して別個に流動し得る。代表的に、弁１３が、導管に配置され、補助ガス導入ポート２３を通した鋳型１２内への不活性ガスの流動を制御または調節する。１つの実施形態において、弁１３は、非滲出または非湯漏れ条件下では閉鎖または部分的に閉鎖され、滲出または湯漏れに応答して開放される。鋳造ピットの異なるレベルにガス導入ポートが存在する実施形態において、そのようなガス導入ポートを通した流量率は、鋳造ピット１６の上部１４におけるガス導入ポートを通した流量率と同じであっても、異なってもよい（例えば、鋳造ピット１６の上部１４におけるガス導入ポートを通した流量率未満）。弁１３は、コントローラ（コントローラ３５）によって制御されてもよく、補助ガス導入ポート２３へ向かう導管における圧力は、例えば導管における圧力ゲージを通して、コントローラによって監視されてもよい。

前述のように、ガス導入ポートを通して導入するために好適な１つの不活性ガスは、ヘリウムである。ヘリウムは、空気の密度未満の密度を有し、アルミニウムまたはリチウムと反応することにより反応性生成物を産生することがなく、比較的に高い熱伝導性（０．１５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）を有する。滲出または湯漏れの状況等において、不活性ガスが、鋳型１２を通した冷却剤の流動に取って替わるために導入される場合、１つの実施形態において、比較的に高い熱伝導性を有するヘリウム等の不活性ガスが、溶融金属による鋳型の変形を阻止するために導入される。別の実施形態において、不活性ガスの混合物が、導入されてもよい。代表的に、不活性ガスの混合物は、ヘリウムガスを含む。１つの実施形態において、不活性ガスの混合物は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスを含み、ヘリウムガスを少なくとも約２０％含む。別の実施形態において、ヘリウム／アルゴン混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約６０％含む。さらなる実施形態において、ヘリウム／アルゴン混合物は、少なくとも約８０％のヘリウムガスと、対応して、最大約２０％のアルゴンガスとを含む。

ガス導入ポートを通して導入される置換不活性ガスは、上側排出システム２８によって鋳造ピット１６から除去され、その上側排出システムは、持続的ベースではより低い体積で起動を維持されるが、「滲出」の検出に応じて、体積流量率が直ちに向上させられ、鋳造ピットから除去された不活性ガスを排出通気口２２に方向付ける。１つの実施形態において、滲出の検出の前に、ピットの上側部分における雰囲気が、（例えば、湿気ストリッピングカラムおよびスチーム乾燥剤の）雰囲気精製システム３０を通して持続的に循環させられることによって、ピットの上側領域における雰囲気は、適度に不活性に保たれてもよい。除去されたガスは、循環させられている間、雰囲気精製システム３０を通過させられ、いかなる水蒸気も除去され、不活性ガスを含む上側ピット雰囲気を精製する。精製された不活性ガスは、次いで、好適なポンプ３２を介して不活性ガス注入システム２４に再循環させられてもよい。この実施形態が採用されるとき、不活性ガスカーテンが、ポート２０Ａと２６Ａとの間、および、同様にポート２０Ａ’と２６Ａ’との間に維持され、ピット通気および排出システムを通して、鋳造ピットの上側領域の貴重な不活性ガスの逃げ出しを最小限にする。

排出ポート２０Ａ、２０Ａ’、２０Ｂ、２０Ｂ’、２０Ｃ、２０Ｃ’および不活性ガス導入ポート２６Ａ、２６Ａ’、２６Ｂ、２６Ｂ’、２６Ｃ、２６Ｃ’の、数および正確な場所は、動作させられる特定の鋳造ピットのサイズおよび構成の関数であり、これらは、空気およびガスの再循環の専門家の協力によって、ＤＣ鋳造を実践する当業者によって計算される。図１に示されるように、３セット（例えば、３つのペア）の排出ポートおよび不活性ガス導入ポートを提供することが、最も望ましい。鋳造中の生成物の性質および重量に応じて、ある程度、複雑でなく、安価であるが、等しく効果的な装置が、鋳造ピット１６の上部の周縁の周囲にある排出ポートおよび不活性ガス導入ポートの単一アレイを使用して得られ得る。

前述のように、中間鋳造生成物が鋳造鋳型空洞から現れるにつれて、鋳造鋳型の周囲の冷却剤送給部からの冷却剤が、冷却剤が冷却剤送給部１４から流出する場所の直下の点に対応する中間鋳造生成物の周縁の周囲に作用する。後者の場所は、一般に、固化ゾーンと呼ばれる。これらの標準的な条件下、水および空気の混合物が、中間鋳造生成物の周縁の周囲の鋳造ピットにおいて産生され、その中に、新しく産生された水蒸気が、鋳造動作が持続しているとき、持続的に導入される。

図２に示されるのは、鋳造鋳型１２および鋳造テーブル３１を示すシステム５の概略上部平面図である。この実施形態において、システム５は、鋳造鋳型１２におえるリザーバ（図２におけるリザーバ５０）と、冷却剤送給部（冷却剤送給部１４、図１）またはリザーバ５０の上流のいずれかとの間の冷却剤送給部に設置された冷却剤送給システムを含む。図２に示されるように、図示される実施形態において、冷却剤送給システム５６は、リザーバ５０の上流にある。冷却剤送給システム５６は、この実施形態において、冷却剤ポート１１、弁２１、および、冷却剤ポート１１と冷却剤源１７との間の関連付けられた導管に取って替わる。鋳型１２（この実施形態において、丸い鋳型として図示される）は、金属４４（例えば、鋳型１２に導入される溶融金属）を囲繞する。さらに、図２に見られるように、冷却剤送給システム５６は、リザーバ５０に送給する導管６３または導管６７に接続された弁システム５８を含む。導管６３および導管６７ならびに本明細書で論じられる他の導管および弁のための好適な材料は、限定ではないが、ステンレス鋼（例えば、ステンレス鋼管状導管）を含む。弁システム５８は、導管６３と関連付けられた第１の弁６０を含む。第１の弁６０は、冷却剤源１７からの弁６０および導管６３を通した冷却剤（概して、水）の導入を可能にする。弁システム５８はまた、導管６７と関連付けられた第２の弁６６を含む。１つの実施形態において、第２の弁６６は、不活性流体源６４からの第２の弁６６および導管６７を通した不活性流体の導入を可能にする。導管６３および導管６７は、それぞれ、冷却剤源１７および不活性流体源６４をリザーバ１２に接続する。

不活性流体源６４のための不活性流体は、リチウムまたはアルミニウムと反応することにより反応性（例えば、爆発性）生成物を産生することがなく、同時に、燃焼性ではないかまたは燃焼を支援しない液体またはガスである。１つの実施形態において、不活性流体は、不活性ガスである。好適な不活性ガスは、空気の密度未満の密度を有し、リチウムまたはアルミニウムと反応することにより反応性生成物を産生することがないガスである。対象の実施形態において使用されるべき好適な不活性ガスの別の特性は、ガスが、不活性ガス中または空気および不活性ガス混合物中で通常利用可能であるよりも高い熱伝導性を有するべきであるということである。前述の要件を同時に満たすそのような好適なガスの例は、ヘリウム（Ｈｅ）である。滲出または湯漏れの状態等で、鋳型１２を通した冷却剤の流動に取って替わるように不活性ガスが導入される場合、１つの実施形態において、比較的に高い熱伝導性を有するヘリウム等の不活性ガスが導入され、溶融金属による鋳型の変形を阻止する。別の実施形態において、不活性ガスの混合物が、導入されてもよい。代表的に、不活性ガスの混合物は、ヘリウムガスを含む。１つの実施形態において、不活性ガスの混合物は、ヘリウムガスを含み、アルゴンガスが、使用されてもよい。１つの実施形態によると、ヘリウム／アルゴン混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約２０％含む。別の実施形態によると、ヘリウム／アルゴン混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約６０％含む。さらなる実施形態において、ヘリウム／アルゴン混合物は、少なくとも約８０％のヘリウムガスと、対応して、最大約２０％のアルゴンガスとを含む。

通常の鋳造条件を表す図２では、第１の弁６０が開放され、第２の弁６６が閉鎖される。この弁構成では、冷却剤源１７からの冷却剤のみ、導管６３に流入させられ、したがって、リザーバ１２に流入させられる一方で、不活性流体源６４からの不活性流体は、そこに入らないようにされる。弁６０の位置（例えば、完全に開放、部分的に開放）は、弁６０と関連付けられるかまたは弁６０に隣接して別個に位置付けられた流量率モニタ（第１の流量率モニタ６８として、弁６０の下流に図示される）によって測定される所望の流量率を達成するように選択されてもよい。１つの実施形態によると、所望に応じて、第２の弁６６は、不活性流体源６４からの不活性流体（例えば、不活性ガス）が、通常の鋳造条件中に、冷却剤源１７からの冷却剤とリザーバ１２において混合され得るように、部分的に開放されることができる。弁６６の位置は、弁６６と関連付けられるかまたは弁６６に隣接して別個に位置付けられた流量率モニタ（第２の流量率モニタ６９として、弁６６の下流に図示される）（例えば、不活性流体源のための圧力モニタ）によって測定される所望の流量率を達成するために選択されてもよい。

１つの実施形態において、第１の弁６０、第２の弁６６、第１の流量率モニタ６８、および、第２の流量率モニタ６９の各々は、コントローラ３５に、電気的にかつ／または論理的に接続される。コントローラ３５は、非一時的な機械可読命令を含み、その非一時的な機械可読命令は、実行されると、第１の弁６０および第２の弁６６の一方または両方を作動させる。例えば、図２に示されるような通常の鋳造動作下、そのような機械可読命令は、第１の弁６０を部分的または完全に開放させ、第２の弁６６を閉鎖させるかまたは部分的に開放させる。

ここで、図３を参照すると、この図は、「滲出」または「湯漏れ」の発生に応じた構成における弁システム５８を示す。これらの状況下では、滲出検出デバイス１０（図１参照）による「滲出」または「湯漏れ」の検出に応じて、第１の弁６０は、閉鎖され、冷却剤源１７からの冷却剤（例えば、水）の流動を停止する。同時に、または、その直後、３〜２０秒以内に、第２の弁６６が開放され、不活性流体源６４からの不活性流体の流入を可能にし、それによって、不活性流体のみが導管６７内に流入させられる。不活性流体がヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスである場合、この条件下、ヘリウムの空気、水、または、水蒸気よりも低い密度を所与として、鋳造ピット１６の上部におけるエリア、および、鋳型１２の周囲のエリア（図１参照）は、不活性ガスですぐにいっぱいになり、それによって、水および空気の任意の混合物を変位させ、このエリアにおける水素ガスの形成、または、溶融Ａｌ／Ｌｉ合金と冷却剤（例えば、水）との接触を阻止し、それによって、この領域におけるこれらの材料の存在に起因する爆発の可能性を有意に低下させる。１．０フィート／秒〜約６．５フィート／秒、好ましくは約１．５フィート／秒〜約３フィート／秒、最も好ましくは約２．５フィート／秒の速度が、使用される。不活性流体が不活性ガスである１つの実施形態において、不活性ガス源６４は、図１を参照して説明されるガス導入システム２４に供給する不活性ガス源（単数または複数）２７に対応してもよい。

さらに、図２および図３に示されるのは、第１の弁６０および第２の弁６６とそれぞれ関連付けられた逆止弁７０および逆止弁７２である。各逆止弁は、滲出および鋳型内への材料流動の変化の検出に応じて、対応する弁６０、６６内への冷却剤および／または不活性流体（例えば、ガス）の逆流を阻止する。

図２および図３に図式的に示されるように、１つの実施形態において、冷却剤供給ライン６３はまた、バイパス弁７３を具備し、第１の弁６０内への冷却剤の流入の前に、外部「ダンプ（ｄｕｍｐ）」への冷却剤の流動の即時進路変更を可能にし、それによって、第１の弁６０の閉鎖のときの、送給システムへのウォーターハンマリング作用または損傷、あるいは、弁６０を通した漏出が、最小限にされる。１つの実施形態において、コントローラ３５における機械可読命令は、「滲出」が、例えば赤外線温度計からコントローラ３５への信号によって、検出されると、命令が、バイパス弁７３を作動させて、冷却剤流動を進路変更するように開放させ、第１の弁６０を続けて作動させて閉鎖させ、第２の弁６６を作動させて開放させることにより不活性ガスの流入を可能にするような命令を含む。

前述のように、１つの好適な不活性ガスは、ヘリウムである。ヘリウムは、冷却剤流動が中断されると、鋳造鋳型および固化ゾーンからの熱の持続的除去を可能にする比較的に高い熱伝導性を有する。この持続的熱除去は、鋳造中のインゴット／ビレットを冷却する働きをし、それによって、インゴット／ビレットの頭部（ｈｅａｄ）における残留熱に起因したいかなる追加的な「滲出」または「湯漏れ」の生じる可能性も低下させる。同時に、鋳型は、過剰加熱から保護され、それによって、鋳型への損傷の潜在的可能性を低下させる。比較として、ヘリウム、水、および、グリコールの熱伝導性は、Ｈｅ；０．１５１３Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１、Ｈ_２Ｏ；０．６０９Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１、および、エチレングリコール；０．２５８Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１である。

ヘリウムの熱伝導性および前述のガス混合物の熱伝導性は、これらのガスが、固化ゾーンまたはその近傍において、インゴットまたはビレット等の中間鋳造生成物に作用する場合には、水またはグリコールの熱伝導性よりも低いが、別様に表面熱伝達係数を減少させることによって冷却剤の有効熱伝導性を減少させ得る「スチームカーテン」が、産生されない。したがって、単一の不活性ガスまたはガス混合物は、それらの直接的な相対熱伝導性のみを考慮して最初に予測され得るものよりも、水またはグリコールにはるかに近い有効熱伝導性を呈する。

当業者に明白であるように、図２および図３は、鋳造金属のビレットまたは丸い断面の中間鋳造生成物が形成されるように描写するが、説明される装置および方法は、長方形インゴットあるいは他の形状または形態の鋳造にも等しく適用可能である。

１つの実施形態において、プラテン１８／鋳造シリンダ１５の移動、鋳型１２への溶融金属供給入口、および、鋳型への水入口の各々は、コントローラ３５によって制御される。溶融金属検出器１０もまた、コントローラ３５に接続される。コントローラ３５は、非一時的有形媒体の形態として、機械可読プログラム命令を含む。１つの実施形態において、プログラム導入は、システム５（図１〜３）を参照する図４の方法に図示される。図４および方法１００を参照すると、最初に、Ａｌ−Ｌｉ溶融金属の「滲出」または「湯漏れ」が、溶融金属検出器１０によって検出される（ブロック１１０）。溶融金属検出器１０からコントローラ３５への、Ａｌ−Ｌｉ溶融金属の「滲出」または「湯漏れ」の信号に応答して、コントローラ３５によって実行される機械可読命令は、プラテン１８の移動および溶融金属入口供給（図示せず）を停止させ（ブロック１２０、１３０）、鋳型１２内への冷却剤流動（図示せず）を停止および／または進路変更させ（ブロック１４０）、同時にまたは約１５秒以内に、別の実施形態においては約１０秒以内に、高容量排出システム１９を起動させ、排出ポート２０Ａ、２０Ａ’、２０Ｂ、２０Ｂ’、２０Ｃ、２０Ｃ’を介して、排ガスを含む水蒸気および／または鋳造ピットからの水蒸気を排出通気口２２に進路変更させる（ブロック１５０）。同時に、または、その直後（例えば、約１０秒〜約３０秒以内に）、コントローラ３５によって実行される機械可読命令は、ガス導入システム２４（図１）を起動させ、ヘリウム等の空気の密度未満の密度を有する不活性ガスが、ガス導入ポート２６Ａ、２６Ａ’、２６Ｂ、２６Ｂ’、２６Ｃ、２６Ｃ’を通して導入される（ブロック１６０）。補助ガス導入ポートが、鋳造鋳型（鋳造鋳型１２、図１）に存在し、かつ、導管を通して不活性ガス源に接続される実施形態において、命令はまた、任意のアクセス弁（例えば、弁１３、図１）を開放し、不活性ガスを鋳造鋳型に入れる命令を含む。同時に、または、その直後、１つの実施形態において、機械可読命令の実行は、弁６６を作動させて開放し（図３）、不活性流体（例えば、ヘリウムガスまたは不活性ガスの混合物）を冷却剤送給部１４に導入する（例えば、導管送給部５２を通して不活性流体を鋳型１２に導入するための弁６６の作動）（ブロック１７０）。導入される不活性ガスは、続いて、排出システムを介して収集され、次いで、精製されてもよい。導入される不活性ガス（例えば、ガス導入システム２４（図１）を通して導入される不活性ガス、および／または、不活性流体源６４（図３）から冷却剤送給部１４内に導入される不活性ガス）は、続いて、排ガスシステムを介して収集され、次いで、精製されてもよい（ブロック１８０）。滲出仲介（ｂｌｅｅｄ ｏｕｔ ｍｅｄｉａｔｉｏｎ）が持続しているとき、コントローラ３５による機械可読命令の実行は、例えばポンプ３２（図１）を制御することによって、不活性ガスの収集および精製をさらに制御する。

窒素もまた「不活性」ガスであるという一般的業界知識のため、アルミニウム−リチウム合金の溶融および鋳造を除いたアルミニウム合金の溶融および直接チル鋳造の当業者は、ヘリウムの代わりに、窒素ガスを使用したくなり得ることが、注記されるべきである。しかしながら、プロセスの安全性を維持する理由から、窒素が液体アルミニウム−リチウム合金と相互作用することになる場合、窒素は実際には不活性ガスではないと、本明細書では述べる。窒素は、合金と反応してアンモニアを産生し、そして、そのアンモニアは、水と反応し、危険な結果のさらなる反応をもたらし、ゆえに、窒素の使用は、完全に回避されるべきである。別のあり得る不活性ガスである二酸化炭素にも同じことが該当する。その使用は、溶融アルミニウムリチウム合金が二酸化炭素と接触する限られた機会が存在するいかなる適用においても回避されるべきである。

空気よりも軽い不活性ガスの使用を通して得られる有意な利益は、残留ガスが鋳造ピット内に沈降することによりピット自体に非安全環境をもたらすことがないということである。限られた空間に存在する空気ガスよりも重いことにより窒息由来の死をもたらす多数の事例が、存在する。鋳造ピット内の空気は、限られた空間の入口について監視されるが、いかなるプロセスガス関連問題も生成されないことが、予期される。

図５は、方法の別の実施形態を示す。図５および方法２００を参照し、図１のＤＣ鋳造システムを使用すると、最初に、溶融金属「滲出」または「湯漏れ」が、溶融金属検出器１０によって検出される（ブロック２１０）。溶融金属検出器１０とコントローラ３５との間の、「滲出」または「湯漏れ」の信号に応答して、鋳型１２内への冷却剤流動が減少させられ（ブロック２４０）、鋳型内への金属供給が停止させられ（ブロック２３０）、プラテン１８の移動が減少させられる（ブロック２２０）。冷却剤流動の減少およびプラテン移動の減少に関して、そのような減少は、完全減少（停止または中断）であっても、部分的減少であってもよい。例えば、冷却剤流量率は、流量率ゼロよりも大きいが、現れるインゴット上に流動することにより金属の直接チル化および固化を提供するように選択された所定の流量率未満である率まで減少させられてもよい。１つの実施形態において、流量率は、「滲出」または「湯漏れ」に対処するために実装されたさらなる手段を所与として、容認可能に安全である率（例えば、数リットル／分以下）まで減少させられる。同様に、プラテン１８も、容認可能に安全であるが、鋳造金属について所定の選択された率から減少させられた率で、鋳造ピット１６を通して持続的に移動することができる。最後に、１つの実施形態において、冷却剤流動およびプラテン移動の減少は、両方とも、完全中止または完全中止よりも大きい率のいずれかまで減少させられるという意味では、関連している必要はない。言い換えると、１つの実施形態において、冷却剤流量率は、「滲出」の検出に続いて、停止または中断されてもよく（すなわち、流量率ゼロまで減少させられる）、プラテン移動は、中断または停止しそうであるが、中断または停止させられない率、すなわち、ゼロよりも大きい移動率まで減少させられてもよい。別の実施形態において、プラテン１８の移動は、中断または停止させられる（すなわち、ゼロ率まで減少させられる）一方で、冷却剤流動率は、中断または停止しそうであるが、中断または停止させられない率、すなわち、ゼロよりも大きい流動率まで減少させられてもよい。さらに別の実施形態において、冷却剤流動およびプラテン１８の移動は両方とも、中断または停止させられる。

別の実施形態において、「滲出」または「湯漏れ」の検出に応じて、図３の方法を実装する機械可読命令は、図４に関して前述された方法と同様に、鋳造ピット１６からの排ガスおよび／または水蒸気の排気を命令し（ブロック２５０）、不活性ガスをピットに導入し（ブロック２６０）、不活性流体を冷却剤送給部に導入し（ブロック２７０）、随意に、ピットから除去された不活性ガスを収集および／または精製する（ブロック２８０）。

図１を参照して前述された鋳造システムでは、システム５は、「滲出」または「湯漏れ」を検出するように構成された溶融金属検出器１０を含む。図４および図５を参照して説明される方法の実施形態は、溶融金属検出器１０が「滲出」または「湯漏れ」を検出してその状態をコントローラ３５に通信するように、溶融金属検出器１０等の検出デバイスが、コントローラ（例えば、図１のシステム５におけるコントローラ３５）と通信可能にリンクされる実施形態を含む。別の実施形態において、溶融金属検出器１０または検出器１０とコントローラ３５との間のリンクの有無にかかわらず、「滲出」および「湯漏れ」が、検出されてもよい。方法の１つは、システム５を動作させるオペレータによって、「滲出」または「湯漏れ」を視覚的に観察することである。そのような事例では、オペレータが、コントローラ３５と通信し、「滲出」または「湯漏れ」の影響を最小限にするための、コントローラ３５による措置を実施してもよい（例えば、発生させられたガスを鋳造ピットから排出する、不活性ガスを鋳造ピットに導入する、金属の流動を停止する、冷却剤の流動を減少または停止させる、プラテンの移動を減少または停止させる等）。そのような通信は、例えば、コントローラ３５と関連付けられたキーパッド上のキー（単数または複数）を押し下げることであってもよい。

本明細書に説明されるプロセスおよび装置は、エチレングリコールのようなハロゲン化液体を使用する鋳造等の異質なプロセス方法を利用せずに、商業プロセスが良好に動作させられることができるように、Ａｌ−Ｌｉの「滲出」または「湯漏れ」を適正に含むための独特の方法を提供し、その異質なプロセス方法は、プロセスを鋳造金属品質にとって最適ではないものにし、鋳造のためのプロセスの安定性を低下させ、同時に、プロセスを非経済的かつ燃焼可能性のあるものにする。インゴット鋳造のいずれの当業者も理解するように、いかなるＤＣプロセスにおいても「滲出」および「湯漏れ」が生じることが、言明されなければならない。その発生率は、概して、非常に低いが、機械的機器の通常動作中、適切な動作範囲外の何らかのことが生じると、プロセスは、予期されるようには行われない。説明される装置およびプロセスの実装ならびに本装置の使用は、死傷者および物的損害をもたらすＡｌ−Ｌｉ合金を鋳造している間の「滲出」または「湯漏れ」による水と溶融金属との水素爆発を最小限にする。

１つの実施形態において、説明されるような直接チル鋳造ピットを使用して製造されたＡｌ−Ｌｉ合金は、約０．１％〜約６％のリチウム、別の実施形態において、約０．１％〜約３％のリチウムを含む。１つの実施形態において、説明されるような装入装置を使用して製造されたＡｌ−Ｌｉ合金は、０．１％〜６．０％の範囲のリチウム、０．１％〜４．５％の範囲の銅、および、０．１％〜６％の範囲のマグネシウムとともに、少量の添加剤として銀、チタン、ジルコニウムと、バランスアルミニウム（ｂａｌａｎｃｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）を伴う微量のアルカリおよびアルカリ土類金属とを含む。代表的Ａｌ−Ｌｉ合金は、限定ではないが、Ａｌｌｏｙ ２０９０（銅２．７％、リチウム２．２％、銀０．４％、および、ジルコニウム０．１２％）、Ａｌｌｏｙ ２０９１（銅２．１％、リチウム２．０９％、および、ジルコニウム０．１％）、Ａｌｌｏｙ ８０９０（リチウム２．４５％、ジルコニウム０．１２％、銅１．３％、および、マグネシウム０．９５％）、Ａｌｌｏｙ ２０９９（銅２．４〜３．０％、リチウム１．６〜２．０％、亜鉛０．４〜１．０％、マグネシウム０．１〜０。５％、マンガン０．１〜０．５％、ジルコニウム０．０５〜０．１２％、鉄最大０．０７％、および、シリコン最大０．０５％）、Ａｌｌｏｙ ２１９５（１％リチウム、４％銅、０．４％銀、および、０．４％マグネシウム）、および、Ａｌｌｏｙ ２１９９（亜鉛０．２〜０．９％、マグネシウム０．０５〜０．４０％、マンガン０．１〜０．５％、ジルコニウム０．０５〜０．１２％、鉄最大０．０７％、および、シリコン最大０．０７％）を含む。代表的Ａｌ−Ｌｉ合金は、１００，０００ポンド／平方インチ（「ｐｓｉ」）の引張強度および８０，０００ｐｓｉの降伏強度の要件を満たす特性を有するＡｌ−Ｌｉ合金である。

図６は、直接チル鋳造プロセスにおいて、ビレット、スラブ、インゴット、ブルーム、または、他の形態等の１つまたはそれよりも多くの中間鋳造生成物を形成するためのシステムの概略の側面図を表す。図６によると、システム３００は、炉容器３１０を含む誘導炉３０５と、インダクタコイルが周りに位置する融液含有容器３３０とを含む。Ａｌ−Ｌｉ合金を作製する１つの実施形態において、アルミニウムおよびリチウム、ならびに、所望の合金のための任意の他の金属の固体装入物が、炉容器３１０の下側部分および融液含有容器３３０に導入される。代表的に、アルミニウム金属が、導入され、リチウム金属の導入の前に、最初に溶融されてもよい。アルミニウム金属が溶融されると、リチウム金属が、導入される。他の金属も、アルミニウムの初期導入前またはアルミニウムとともに、あるいは、リチウム金属の前、後、または、リチウム金属とともに導入されてもよい。そのような金属は、装入装置を用いて導入されてもよい。金属は、誘導加熱（誘導コイルを介して）によって溶融され、溶融された金属は、例えば重力送りによって、導管を通して、第１のフィルタ３１５に輸送され、デガッサ３２０を通して、第２のフィルタ３２５および中間鋳造生成物形成ステーション３４０に輸送される。

システム３００における誘導炉３０５は、融液含有容器３３０を囲繞する誘導コイルを含む。１つの実施形態において、融液含有容器３３０の外側表面と誘導コイルの内側表面との間に間隙が存在する。１つの実施形態において、不活性ガスが、間隙において循環させられる。図６における誘導炉３０５の表現は、代表的に円筒形の融液含有容器の周囲（例えば、容器の外側表面全体の周囲）を循環するガスを示す。図６は、システム３００と関連付けられたガス循環サブシステムを示す。１つの実施形態において、不活性ガス（例えば、ヘリウム）等のガスが、ガス源３５５から、例えばステンレス鋼管を通して、供給される。種々の弁が、ガスの供給を制御する。ガスがガス源３５５から供給される場合、ガス源３５５に隣接する弁３５６が、開放され、そのままで、弁３５１が、送給ポート３４５にガスが導入されることを可能にし、弁３５２が、排出ポート３４６から循環サブシステムにガスが排出されることを可能にする。１つの実施形態において、ガスは、誘導炉３０５と関連付けられた送給ポート３４５に導入される。導入されたガスは、融液含有容器３３０と誘導コイルとの間の間隙において循環する。循環させられたガスは、次いで、排出ポート３４６を通して、誘導炉３０５から流出する。排出ポート３４６から、ガスが、インライン水素分析器３５８を通過させられる。水素分析器３５８は、ガス流中の水素の量（例えば、濃度）を測定する。その量が、例えば、体積あたり０．１％を超える場合、ガスは、通気口弁３５９を通して、大気に通気される。排出ポート３４６から循環させられたガスはまた、精製器３６０を通過させられる。精製器３６０は、水素および／または湿気を不活性ガスから除去するように動作可能であるかまたは構成される。湿気を除去するための精製器の例は、除湿器である。精製器３６０から、ガスは、熱交換器３７０に曝露される。熱交換器３７０は、熱をガスから除去し、ガス温度を、例えば、１２０°Ｆを下回るように調整するように構成される。代表的に、誘導コイルと融液含有容器との間の間隙を通した循環において、ガスは、熱を取り込み／保持し得るので、ガスの温度は、上昇する。熱交換器３７０は、ガスの温度を低下させ、１つの実施形態においては１２０°Ｆを下回り、１つの実施形態においてはほぼ室温である標的温度にそのような温度を戻すように構成される。１つの実施形態において、熱交換器３７０へのガスの曝露に加え、ガスは、ガスを冷却源３７５に曝露することによって、冷却されてもよい。このように、ガスの温度は、誘導炉３０５への流入／再流入の前に、有意に低下させられ得る。図６に示されるように、ガス循環サブシステム３５０は、送給ポート３４５の前に、温度モニタ３８０（例えば、熱電対）を含む。温度モニタ３８０は、送給ポート３４５内に送給されているガスの温度を測定するように動作可能である。ガス循環サブシステム３５０の説明された段階（例えば、水素分析器３５８、精製器３６０、熱交換器３７０、および、冷却源３７５）を通したガスの循環は、各説明された段階が接続される管、例えば、ステンレス鋼管を通してものであってもよい。加えて、説明される段階の順序は、変動してもよいことが認識される。

別の実施形態において、融液含有容器３３０と誘導コイルとの間の間隙を通して循環させられるガスは、大気である。そのような実施形態は、前述のように、反応性元素を含有しない合金と併用されてもよい。図６を参照すると、大気が間隙に導入されることになる場合、ガス循環サブシステム３５０は、汚染を回避するように隔離されてもよい。したがって、１つの実施形態において、弁３５１、３５２、３５６は、閉鎖される。送給ポート３４５への空気の導入を可能にするためには、空気送給弁３５３が、開放される。排出ポート３４６からの排出を可能にするためには、空気排出弁３５７が、開放される。空気送給弁３５３および空気排出弁３５７は、ガス循環サブシステム３５０が使用され、かつ、ガスがガス源３５５から供給されるときは、閉鎖される。空気送給弁３５３および空気排出弁３５７が開放されると、大気が、送風機３５８（例えば、供給ファン）によって、間隙に供給される。送風機３５８は、代表的に約１２，０００ｃｆｍの体積において、空気を（例えば、管類を通して）送給弁３４５に供給する空気流動を生成する。空気は、間隙を通して循環し、排出ポート３４６を通して大気に排出される。

前述のように、誘導炉３０５から、溶融された合金が、フィルタ３１５およびフィルタ３２５を通して流動する。各フィルタは、不純物を融液から濾過するように設計される。融液はまた、インラインデガッサ３２０を通過させられる。１つの実施形態において、デガッサ３２０は、望ましくないガス種（例えば、水素ガス）を融液から除去するように構成される。融液の濾過および脱ガスに続いて、融液は、中間鋳造生成物形成ステーション３４０に導入され、１つまたはそれよりも多くの中間鋳造生成物（例えば、ビレット、スラブ）が、例えば直接チル鋳造プロセスにおいて、形成されてもよい。中間鋳造生成物形成ステーション３４０は、１つの実施形態において、図１および付随するテキストにおけるシステム５と同様に、直接チル鋳造システムを含む。そのようなシステムは、代表的に、限定ではないが、滲出または湯漏れを検出するように動作可能な溶融金属検出器と、発火源および反応物を含む発生させられたガスを鋳造ピットから除去するように動作可能な排出システムと、不活性ガスを鋳造ピットに提供するように動作可能な不活性ガス源を含むガス導入システムと、空気を鋳造ピットに導入するように動作可能な空気導入ポートと、鋳造ピットから流出する不活性ガスを収集し（例えば、排出システムを通して）、成分（例えば、スチーム）を不活性ガスから除去するように動作可能な収集システムと、収集された不活性ガスを再循環させるための再循環システムとを含む。

前述のシステムは、コントローラによって制御されてもよい。１つの実施形態において、コントローラ３９０は、システム３００の動作を制御するように構成される。したがって、誘導炉３０５、第１のフィルタ３１５、デガッサ３２０、第２のフィルタ３２５、および、中間鋳造生成物形成ステーション３４０等の種々のユニットは、ワイヤを通して、または、ワイヤレスのいずれかで、コントローラ３９０に電気的に接続される。１つの実施形態において、コントローラ３９０は、非一時的媒体の形態として、機械可読プログラム命令を含む。１つの実施形態において、プログラム命令は、誘導炉３０５における装入物を溶融し、融液を中間鋳造生成物形成ステーション３４０に送達する方法を行う。装入物の溶融に関して、プログラム命令は、例えば、融液を撹拌し、誘導コイルを動作させ、誘導コイルと融液含有容器３３０との間の間隙を通してガスを循環させるための命令を含む。ある実施形態において、装入装置が、撹拌手段または混合手段を含む場合、そのようなプログラム命令は、融液を撹拌または掻き混ぜるための命令を含む。中間鋳造生成物形成ステーション３４０への融液の送達に関して、そのような命令は、誘導炉３０５からフィラ（ｆｉｌｌｅｒ）およびデガッサを通して融液の流動を確立するための命令を含む。中間鋳造生成物形成ステーション３４０では、命令は、１つまたはそれよりも多くのビレットまたはスラブの形成を命令する。１つまたはそれよりも多くのビレットの形成に関して、プログラム命令は、例えば、１つまたはそれよりも多くの鋳造シリンダ３９５を降下させ、冷却剤３９７を噴霧し、金属合金鋳造物を固化させるための命令を含む。

１つの実施形態において、コントローラ３９０はまた、システムを調整および監視する。そのような調整および監視は、信号をコントローラ３９０に送信するか、または、コントローラ３９０によってクエリされるかのいずれかである、システム全体を通したいくつかのセンサによって達成されてもよい。例えば、誘導炉３０５を参照すると、そのようなモニタは、融液含有容器３３０および／または上側炉容器３１０と関連付けられた１つまたはそれよりも多くの温度ゲージ／熱電対を含んでもよい。他のモニタは、融液含有容器３３０と誘導コイルの内側表面との間の間隙に導入されるガス（例えば、不活性ガス）の温度を提供するガス循環サブシステム３５０と関連付けられた温度モニタ３８０を含む。循環ガスの温度を監視することによって、融液含有容器３３０と関連付けられた凍結平面（ｆｒｅｅｚｅ ｐｌａｎｅ）は、所望の位置に維持され得る。１つの実施形態において、融液含有容器の外部表面の温度もまた、融液含有容器３３０の外部表面に隣接して熱電対（熱電対３４４）を設置することによって、コントローラ３９０によって測定および監視されてもよい。ガス循環サブシステム３５０と関連付けられた別のモニタは、水素分析器３５８と関連付けられる。水素分析器３５８がガス中に過剰量の水素を検出すると、信号が、コントローラ３９０に送信されるか、または、そのコントローラによって検出され、コントローラ３９０は、通気口弁３５９を開放する。１つの実施形態において、コントローラ３９０はまた、例えば、コントローラ３９０が弁を開放する程度によって制御されるガスの流量率を用いて、ガスがガス源３５５から供給される（弁の各々が、開放される）とき、ガス循環サブシステム３５０と関連付けられた弁３５１、３５２、３５６の開閉を制御し、周囲空気が送風機３５８から供給されるとき、弁の各々は、閉鎖され、空気送給弁３５３および空気排出弁３５７が、開放される。１つの実施形態において、空気が間隙を通して循環させられる場合、コントローラ３９０は、送風機３５８の速度および／または送給弁３５３が開放される量を調整し、例えば融液含有容器３３０の外部に隣接する熱電対３４４からの温度測定に基づいて、融液含有容器３３０の外部表面の温度を調整してもよい。さらなるモニタは、例えば、誘導炉３０５と関連付けられた滲出検出サブシステムと関連付けられたプローブを含む。全体的システム３００に関して、さらなるモニタが提供され、例えば、溶融金属の滲出または湯漏れについて、システムを監視してもよい。中間鋳造生成物形成ステーション３４０における滲出または湯漏れの監視および制御に関して、１つの実施形態において、コントローラ３９０は、少なくとも、鋳造鋳型への冷却剤の流動、鋳造ピットにおけるプラテンの移動、排出システム、ガス（例えば、不活性ガス）導入システム、および、再循環システムを監視および／または制御する。

前述のシステムは、限定されないが、自動車、スポーツ、航空機、および、航空宇宙産業を含む種々の産業において使用され得るビレットまたはスラブ、あるいは、他の中間鋳造生成物形態を形成するために使用されてもよい。図示されるシステムは、直接チル鋳造プロセスによって、ビレットまたはスラブを形成するためのシステムを示す。スラブ、あるいは、丸形または長方形以外も、代替として、類似システムにおいて形成されてもよい。形成されたビレットは、例えば、航空機、自動車、または、押出成形された金属部品を利用する任意の産業のための所望の構成要素を押出成形または鍛造するために使用されてもよい。同様に、スラブまたは他の形態の鋳造物は、圧延または鍛造等によって、自動車、航空機、または、航空宇宙産業のための構成要素等の構成要素を形成するために使用されてもよい。

前述のシステムは、１つの誘導炉送給中間鋳造生成物形成ステーション３４０を図示する。別の実施形態において、システムは、複数の誘導炉と、代表的に、複数の源ガス、複数のフィルタ、および、デガッサを含む複数のガス循環サブシステムを含んでもよい。

上に述べたように、Ａｌ−Ｌｉ合金の直接チル鋳造における爆発の潜在的可能性を最小限にするために、商業上有用な方法および装置が説明された。Ａｌ−Ｌｉ合金に関して説明されたが、この方法および装置は、他の金属および合金の鋳造において使用されることもできることが、理解される。

上記で開示されたもののうちのいくつか、または、他の特徴および機能、あるいは、その代替または変形例が、望ましくは、多くの他の異なるシステムまたは適用に組み合わせられてもよいことが、理解される。さらに、本明細書における種々の代替、修正、変形例、または、改良が、その後、当業者によって行われてもよく、これらはまた、下記の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

好ましい実施形態において、本発明は、下記の項目を提供する。
（項目１）
システムであって、前記システムは、
融液含有容器を備える少なくとも１つの炉と、
前記少なくとも１つの炉に結合され、前記少なくとも１つの炉から溶融金属を受け取るように動作可能である中間鋳造生成物ステーションであって、前記中間鋳造生成物ステーションは、
鋳造ピットと、
本体を備える鋳造鋳型であって、前記本体は、前記本体を通る空洞を有する、鋳造鋳型と、
前記鋳造鋳型と関連付けられた冷却剤送給部と、
前記鋳造ピットに配置された少なくとも１つの移動可能プラテンと、
前記鋳造ピットの少なくとも上部周縁の周囲の排出ポートのアレイと、
前記鋳造ピットの少なくとも前記上部周縁の周囲のガス導入ポートのアレイと
を備える、中間鋳造生成物ステーションと、
前記冷却剤送給部への冷却剤または不活性流体の選択的流入を可能にする弁システムと、
不活性ガスを前記ガス導入ポートのアレイに供給するように動作可能な不活性ガス源と
を備える、システム。
（項目２）
前記少なくとも１つの炉と前記融液含有容器との間に配置された少なくとも１つのフィルタをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記鋳造鋳型の前記本体は、前記冷却剤送給部と流体連通しているリザーバを備える、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記排出ポートのアレイは、前記鋳造ピットの中間部分の周縁、または、前記鋳造ピットの底部部分の周縁のうちの少なくとも一方の周囲の排出ポートのアレイをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記不活性ガス導入ポートのアレイは、前記鋳造ピットの中間部分、または、前記鋳造ピットの底部部分のうちの少なくとも一方の周囲の不活性ガス導入ポートのアレイをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記ガス導入ポートのアレイは、前記鋳造ピットの中間部分の周囲にあり、かつ、前記鋳造ピットの底部部分の周囲にある、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記ガス導入ポートのアレイは、前記鋳造鋳型におけるポートを含む、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記システムは、
前記滲出の発生を検出するための機構と、
前記滲出の検出に応じて、冷却剤の流動を修正するための機構と、
前記滲出の検出に応じて、前記プラテンの下向き移動を修正するための機構と
をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記鋳造ピットから流出する不活性ガスを収集し、前記収集された不活性ガスから水蒸気を除去し、かつ、前記不活性ガスを前記鋳造ピットに再循環させるための機構をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
前記排出ポートのアレイは、
前記鋳型の約０．３〜約０．５メートル下方に位置する第１のアレイと、
前記鋳型から約１．５〜約２．０メートルに位置する第２のアレイと、
前記鋳造ピットの底部に位置する第３のアレイと
を備える、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記システムは、
前記鋳造ピットから前記排出ポートを通して、発生させられたガスを持続的に除去するための機構と、
前記鋳造ピットの前記上部部分から水蒸気および任意の他のガスを吸引し、そのような混合物から水を持続的に除去し、かつ、滲出が検出されない場合には前記鋳造ピットの前記上部部分に任意の他のガスを再循環させるが、滲出が検出される場合には前記上側エリアから水蒸気および他のガスを完全に排出するための機構と
をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
前記不活性流体は、ヘリウムガスである、項目１に記載のシステム。
（項目１３）
前記不活性流体は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの混合物である、項目１に記載のシステム。
（項目１４）
前記不活性流体は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの混合物であり、前記混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約２０％含む、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
前記不活性流体は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの混合物であり、前記混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約６０％含む、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
項目１に記載のシステムを使用して作製されたリチウム−アルミニウム合金を含む中間鋳造生成物。
（項目１７）
前記合金は、リチウムを約０．１％〜６％含む、項目１６に記載の中間鋳造生成物。
（項目１８）
前記合金は、１００，０００ポンド／平方インチ（「ｐｓｉ」）の引張強度、および、８０，０００ｐｓｉの降伏強度の要件を満たす特性を備える、項目１６に記載の中間鋳造生成物。
（項目１９）
項目１に記載のシステムを使用して作製されたリチウム−アルミニウム合金を含む押出成形された生成物。
（項目２０）
項目１に記載のシステムを使用して作製されたリチウム−アルミニウム合金を含む生成物であって、前記生成物は、航空機または自動車のための構成要素である、生成物。
（項目２１）
溶融金属検出器を備えるシステムで生産されたアルミニウム−リチウム合金であって、前記溶融金属検出器は、直接チル鋳造と関連付けられた滲出または湯漏れを検出するように動作可能であり、そのような検出に応じて、（１）鋳造鋳型内への液体冷却剤の流動を減少させ、かつ、（２）不活性ガスを前記鋳造ピットに導入するように動作可能である、アルミニウム−リチウム合金。
（項目２２）
前記鋳造鋳型内への前記液体冷却剤の流動の減少は、流量率ゼロまでの減少を含む、項目２１に記載のアルミニウム−リチウム合金。
（項目２３）
前記滲出または湯漏れの検出に応じて、前記システムは、前記鋳造鋳型と関連付けられた鋳造ピットにおけるプラテンの任意の移動を減少させるようにさらに動作可能である、項目２１に記載のアルミニウム−リチウム合金。
（項目２４）
前記滲出または湯漏れの検出に応じて、前記システムは、不活性ガスを前記鋳造鋳型に導入するように動作可能である、項目２１に記載のアルミニウム−リチウム合金。
（項目２５）
前記不活性ガスは、不活性ガスの混合物である、項目２１に記載のアルミニウム−リチウム合金。

Claims (23)

1. システムであって、前記システムは、
   融液含有容器を備える少なくとも１つの炉と、
   前記少なくとも１つの炉に結合され、前記少なくとも１つの炉から溶融金属を受け取るように動作可能である中間鋳造生成物ステーションであって、前記中間鋳造生成物ステーションは、
   鋳造ピットと、
   本体を備える鋳造鋳型であって、前記本体は、前記本体を通る空洞を有し、リザーバを画定する、鋳造鋳型と、
   前記鋳造鋳型と関連付けられ、前記リザーバと流体連通している冷却剤送給部と、
   前記鋳造ピットに配置された少なくとも１つの移動可能プラテンと、
   前記鋳造ピットの少なくとも上部周縁の周囲の排出ポートのアレイと、
   前記鋳造ピットの少なくとも前記上部周縁の周囲のガス導入ポートのアレイと
   を備える、中間鋳造生成物ステーションと、
   前記冷却剤送給部への冷却剤または不活性流体の選択的流入を可能にする弁システムと、
   不活性ガスを前記ガス導入ポートのアレイに供給するように動作可能な不活性ガス源と、
   前記鋳造ピットから流出する不活性ガスを収集し、前記収集された不活性ガスから水蒸気を除去し、かつ、前記不活性ガスを前記鋳造ピットに再循環させるための機構と
   を備える、システム。
2. 前記少なくとも１つの炉と前記融液含有容器との間に配置された少なくとも１つのフィルタをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記排出ポートのアレイは、前記鋳造ピットの中間部分の周縁、または、前記鋳造ピットの底部部分の周縁のうちの少なくとも一方の周囲の排出ポートのアレイをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記不活性ガス導入ポートのアレイは、前記鋳造ピットの中間部分、または、前記鋳造ピットの底部部分のうちの少なくとも一方の周囲の不活性ガス導入ポートのアレイをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記ガス導入ポートのアレイは、前記鋳造ピットの中間部分の周囲にあり、かつ、前記鋳造ピットの底部部分の周囲にある、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ガス導入ポートのアレイは、前記鋳造鋳型におけるポートを含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記システムは、
   前記滲出の発生を検出するための機構と、
   前記滲出の検出に応じて、冷却剤の流動を修正するための機構と、
   前記滲出の検出に応じて、前記プラテンの下向き移動を修正するための機構と
   をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記排出ポートのアレイは、
   前記鋳型の約０．３〜約０．５メートル下方に位置する第１のアレイと、
   前記鋳型から約１．５〜約２．０メートルに位置する第２のアレイと、
   前記鋳造ピットの底部に位置する第３のアレイと
   を備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記システムは、
   前記鋳造ピットから前記排出ポートを通して、発生させられたガスを持続的に除去するための機構と、
   前記鋳造ピットの前記上部部分から水蒸気および任意の他のガスを吸引し、そのような混合物から水を持続的に除去し、かつ、滲出が検出されない場合には前記鋳造ピットの前記上部部分に任意の他のガスを再循環させるが、滲出が検出される場合には前記上側エリアから水蒸気および他のガスを完全に排出するための機構と
   をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記不活性流体は、ヘリウムガスである、請求項１に記載のシステム。
11. 前記不活性流体は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの混合物である、請求項１に記載のシステム。
12. 前記不活性流体は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの混合物であり、前記混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約２０％含む、請求項１に記載のシステム。
13. 前記不活性流体は、ヘリウムガスおよびアルゴンガスの混合物であり、前記混合物は、ヘリウムガスを少なくとも約６０％含む、請求項１に記載のシステム。
14. 請求項１に記載のシステムを使用して作製されたリチウム−アルミニウム合金を含む中間鋳造生成物。
15. 前記合金は、約０．１％〜６％のリチウムを含む、請求項１４に記載の中間鋳造生成物。
16. 前記合金は、１００，０００ポンド／平方インチ（「ｐｓｉ」）（６８９５バール）の引張強度、および、８０，０００ｐｓｉ（５５１６バール）の降伏強度の要件を満たす特性を備える、請求項１４に記載の中間鋳造生成物。
17. 請求項１に記載のシステムを使用して作製されたリチウム−アルミニウム合金を含む押出成形された生成物。
18. 請求項１に記載のシステムを使用して作製されたリチウム−アルミニウム合金を含む生成物であって、前記生成物は、航空機または自動車のための構成要素である、生成物。
19. 前記システムは、溶融金属検出器を備え、前記溶融金属検出器は、直接チル鋳造と関連付けられた滲出または湯漏れを検出するように動作可能であって、そのような検出に応じて、（１）鋳造鋳型内への液体冷却剤の流動を減少させ、かつ、（２）不活性ガスを前記鋳造ピットに導入するように動作可能である、請求項１に記載のシステムにおいて生産されるアルミニウム−リチウム合金。
20. 前記鋳造鋳型内への前記液体冷却剤の流動の減少は、流量率ゼロまでの減少を含む、請求項１９に記載のアルミニウム−リチウム合金。
21. 前記滲出または湯漏れの検出に応じて、前記システムは、前記鋳造鋳型と関連付けられた鋳造ピットにおけるプラテンの任意の移動を減少させるようにさらに動作可能である、請求項１９に記載のアルミニウム−リチウム合金。
22. 前記滲出または湯漏れの検出に応じて、前記システムは、不活性ガスを前記鋳造鋳型に導入するように動作可能である、請求項１９に記載のアルミニウム−リチウム合金。
23. 前記不活性ガスは、不活性ガスの混合物である、請求項１９に記載のアルミニウム−リチウム合金。

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