JP2018034206A - 先細りの炉を有する鋳造システム - Google Patents

Abstract

【課題】中の炉内での滞留域の形成により影響されにくい鋳造システム、さらに、より組成的に均一な鋳造合金を生成する鋳造システムと共に使用する為の炉の提供。【解決手段】エネルギー源と、先細りした空洞を有する炉４４２とを含む鋳造システム。先細りした空洞が、第１の端部４５２および第２の端部４５４を有し得、先細りした空洞が、第１の端部４５２と第２の端部４５４との間で狭まる炉４４２。さらに、先細りした空洞が、入口容量を画定する第１の端部４５２に１つの入口と、出口容量を画定する第２の端部４５４に１つ以上の出口４４８ａ，４４８ｂとを有し。空洞が単一の出口４４８ａ又は４４８ｂを有する場合、出口容量が、入口容量未満であり、空洞が複数の出口４４８ａ，４４８ｂを有する場合、合計の出口容量が、入口容量と一致し、更に、入口付近の先細りした空洞の断面積は、入口断面積と類似し得る炉４４２。【選択図】図８

Description

本開示は概ね、溶融物質を鋳造するためのシステム、方法、道具、技法、および戦略に関するものである。

ある種の鋳塊（例えば、チタン合金）およびある種の他の高性能合金の鋳造は、生成中に存在する極端な条件が与えられた、高価でかつ手続き的に難しいものであり得、この物質のこの性質は合金に含まれる。例えば、不活性雰囲気でのプラズマアーク溶融または真空溶融チャンバ内での電子ビーム溶融などの、多くの現在利用可能な低温鋳造システムにおいて、鋳造システムを使用して、所望の合金を生成するために、様々なリサイクルスクラップ、母合金、様々な他の出発物質を溶融して混合し得る。鋳造システムは、高密度および／または低密度の封入物を含有し得る出発物質を利用し、これは、やがて、低品質かつ潜在的に使用できない熱もしくは鋳塊をたらし得る。使用できないとみなされる鋳造物質は、多くの場合、溶かされ、再利用され得るが、このような物質は、典型的には、より低い品質と考えられ、市場での低価格を強いられるであろう。鋳造操作中、生産者は一般的に、鋳型内に溶融物質を指向する前に、溶融物質から封入物を除去することを望む。

溶融物質中の封入物を気化させる、分解する、または溶融するために、電子ビーム銃またはプラズマトーチなどの鋳造システムのエネルギー源は、例えば、鋳造システムの炉内で溶融物質の表面にエネルギーを加圧し得る。エネルギー源によって生成されるエネルギーは、封入物を気化させるまたは溶融するのに十分であり得る。しかしながら、鋳造操作の間、動的流路が鋳造システムの炉内に発展し、あまり動的でない領域（すなわち、滞留域またはプール）は、動的流路に隣接して、その周囲に、および／またはその付近に形成され得る。溶融物質は、十分な混合を伴わずに滞留域で静止し得、したがって、動的流路に沿って流れる溶融物質よりもより長い期間、炉内に残る。換言すれば、炉内の溶融物質の滞留時間は、溶融物質が、動的流路に沿って流れるか、または滞留域で静止するかに依存し、それ故、炉内の溶融物質の滞留時間は、一貫性がないものであり得る。さらに、滞留域内の溶融物質は、動的流路内の溶融物質よりも長い期間、エネルギー源によって生成されるエネルギーに供され得る。その結果、炉内でより長い滞留時間を有する溶融物質（すなわち、滞留域に静止する溶融物質）の要素の消耗は、炉内でより短い滞留時間を有する溶融物質（すなわち、動的流路に沿って流れる溶融物質）の要素の消耗を超え得る。炉内の溶融物質が、全体に渡って異なる化学組成物を有する場合には、結果として得られた鋳造合金は、組成的差異を有し得る。

さらに、単一の炉から延在する複数の鋳型を利用する鋳造システムにおいて、滞留域の形成は、鋳型への溶融物質の所望の流れを逸らし得る、および／またはそれを変え得る。換言すれば、鋳造速度は、鋳造システムの鋳型の間で様々であり得る。

したがって、中の炉内での滞留域の形成により影響されにくい鋳造システムを提供することが有利である。さらに、より組成的に均一な鋳造合金を生成する鋳造システムを提供することが、有利であるだろう。加えて、複数の鋳型に渡り同一または類似の鋳造速度を促進する、鋳造システムを提供することが有利であるだろう。より一般的に、チタン、他の高性能合金、ならびに金属および金属合金に一般的に有用である改良された鋳造システムを提供することが有利であるだろう。

米国特許出願第１３／６２９，６９６号 米国特許出願公開第２０１２／０２５５７０１号 米国特許第４，９６１，７７６号

本開示の一態様は、炉および複数の金型を備え得る鋳造システムの非限定的な実施形態に関する。炉は、入口断面積および複数の出口を画定する入口を備え得、各出口が、出口断面積を画定する。空洞はまた、入口と前複数の出口との間に空洞を備え得、この空洞は、入口から複数の出口に向かって先細りする。金型は、炉の各出口と整列し得る。

本開示の別の態様は、鋳造システムと共に使用するための炉の非限定的な実施形態に関し、前記炉が、第１の端部および第２の端部を備える空洞を備え得、空洞が、第１端部と第２の端部との間で狭まる。炉は、第１の端部に入口をさらに備え得、この入口が、入口容量を画定する。炉はまた、第２の端部に出口を備え、この出口が、出口容量を画定する。

本開示の別の態様は、鋳造システムと共に使用するための炉の非限定的な実施形態に関し、この炉は、溶融物質を担持するための担持手段を備え得る。担持手段は、溶融物質を受容するための受容手段を備え、受容手段が受容容量を備え得る。さらに、担持手段が、溶融物質を送達するための送達手段を備え得、前記送達手段が送達容量を備え、前記送達容量が前記受容容量と実質的に等しい。炉はまた、受容手段と送達手段との間の担持手段を狭めるための狭小化手段を備える。

本開示のさらに別の態様は、鋳造システムの非限定的な実施形態に関し、該鋳造システムは、物質を受容するように構造化された炉と炉内で物質にエネルギーを与えるように構造化されたエネルギー源とを備え得、物質の一部が、炉内で物質のスカルを形成し得る。物質のスカルが、入口断面積を画定する入口と、出口断面積を画定する出口と、入口と出口との間の空洞を備え得、空洞が入口から出口に向かって先細りする。

本開示の別の態様は、物質を鋳造するための方法の非限定な実施形態に関する。この方法は、炉の入口に溶融物質を通すことであって、入口が入口容量を備える、通すことと、炉の先細りした空洞に溶融物質を通すことと、炉の複数の出口を介して溶融物質を通すことであって、各出口が出口容量を含み、出口容量の合計が入口容量と実質的に一致する、通すことと、複数の金型内に溶融物質を通すことと、を含み得る。

本開示のさらに別の態様は、物質を鋳造するための方法の非限定な実施形態に関する。この方法は、入口に溶融物質を通して炉内に入れることと、炉内で溶融物質にエネルギーを選択的に印加して、炉内で物質のスカルを形成することであって、物質のスカルが空洞を画定する、形成することと、炉の出口に溶融物質を通すことであって、空洞が入口から出口まで先細りする、通すことと、金型内に溶融物質を通すことと、を含み得る。

本発明の特徴および利点は、以下の添付の図面を参照してより良く理解され得る。

本開示のうちの少なくとも１つの非限定な実施形態に従う、鋳造システムの概略図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、鋳造チャンバの壁が、鋳造チャンバの内部を曝露するように鋳造チャンバから離れるように移動された、図１に示される鋳造システムの概略図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、炉および平行金型の斜視図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、炉の斜視図である。 図４の炉の平面図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、炉の斜視図である。 図６の炉の平面図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、炉の斜視図である。 図８の炉の平面図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、中に配置された物質を有する炉の斜視図である。 図１０の炉の正面図である。 図１１に示された平面に沿って取得された、図１０の炉の平面断面図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、中に配置された物質を有する炉の斜視図である。 図１３の炉および物質の正面図である。 図１４に示された平面に沿って取得された、図１３の炉および物質の平面図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、中に配置された物質を有する炉の斜視図である。 図１６の炉および物質の正面図である。 図１７に示された平面に沿って取得された、図１６の炉および物質の平面図である。 本開示のうちの少なくとも１つの非限定的な実施形態に従う、中に配置された物質を有する炉の斜視図である。 図１９の炉および物質の正面図である。 図２０に示された平面に沿って取得された、図１９の炉および物質の平面図である。

以下で説明され、かつ添付の図面の一部に示される本開示に従う鋳造システムの次の非限定的な実施形態は、１つ以上の電子ビーム銃を組み込むが、しかしながら、他の溶融電源が、物質加熱デバイスとして鋳造システムで使用され得るであろうことが理解されるであろう。例えば、本開示はまた、生成されたプラズマを有する物質に接触することにより、鋳造システム内でエネルギーのプラズマを生成し、金属物質を加熱する１つ以上のプラズマ発生デバイスを用いた鋳造システムを企図する。

真空溶融チャンバ内の電子ビーム溶融などの低温炉鋳造システムは、典型的には、銅物質の溶融温度を下回る温度まで炉の温度を制限するために、流体ベースの冷却システムを組み込んだ銅炉を利用する。水ベースの冷却システムがもっとも一般的であるが、アルゴンベースまたは溶融塩冷却システムなどの他のシステムも、低温炉に組み込まれ得る。低温炉システムは、少なくとも部分的には、重力を使用して、炉内に滞留する溶融物質から封入物を除去することによって、溶融金属物質を精錬する。物質が混合され、低温炉内に流入するとき、比較的低密度の封入物が、しばらくの間、溶融物質の上で浮き、曝露された封入物が、１つ以上の鋳造システムの電子ビーム銃によって再溶融され得るか、または気化され得る。比較的高濃度の封入物は、溶融物質の底部に沈み、銅炉近くに堆積する。低温炉と接触する溶融物質が、炉の流体ベースの冷却システムの作用を介して冷却されると、物質は凍結して、炉の底面および／または側面上に、固体コーティングまたは「スカル」を形成する。スカルは、炉内の溶融物質から炉の表面を保護する。スカル内の封入物の巻き込みは、溶融物質からの封入物を除去し、より高純度の鋳造をもたらす。

電子ビーム鋳造システムの溶融炉は、溶融物質の流路を経由して、鋳造システムの精錬炉と流体通信し得る。出発物質は、溶融チャンバおよびその中の溶融炉に導入され得、１つ以上の電子ビームが衝突して、物質をその融点まで加熱し得る。１つ以上の電子ビーム銃の適切な操作を可能にするために、少なくとも１つの真空発生器が、溶融チャンバに関連付けられ得、チャンバ内で真空条件を提供し得る。特定の非限定的な実施形態において、吸気面積はまた、溶融チャンバと関連付けられ得、それを介して、出発物質が溶融チャンバ内に導入され得、溶融され、最初に溶融炉内に配置され得る。吸気面積は、例えば、溶融炉に物質を搬送するためのコンベアシステムを含み得る。鋳造システムの溶融チャンバ内に導入される出発物質は、例えば、粗い微粒子物質（例えば、スポンジ、チップ、母合金）、練炭の形態で凝縮された物質（例えば、凝縮されたスポンジ、チップ、および母合金）、または棒もしくは他の好適な形状に溶接されたバルク固体などのいくつかの形態であり得る。したがって、吸気面積は、鋳造システムによって利用されることが期待される特定の出発物質を処理するように設計され得る。

一旦出発物質が溶融炉内で溶融されると、溶融物質は、完全な溶融および均質性をより良く確保するために、一定期間、溶融炉内に留まり得る。溶融物質は、溶融物質の経路を経由して溶融炉から精錬炉に移動し得る。様々な非限定的な実施形態において、溶融物質は、例えば、溶融炉と精錬炉との間で、様々な中間炉を介して流れ得る。精錬炉は、溶融チャンバまたは別の真空エンクロージャ内にあり得、精錬炉と関連付けられる１つ以上の電子ビーム銃の適切な操作を可能にするために、真空システムによって真空条件下で維持され得る。重力ベースの移動機構が使用され得るが、機械的な移動機構もまた、溶融炉から精錬炉への溶融物質の搬送を助けるために使用され得る。一旦溶融物質が、精錬炉内に配置されると、物質は、物質を許容可能に精錬するために、十分な時間、少なくとも１つの電子ビーム銃による好適な高度での連続加熱に供され得る。その上、１つ以上の電子ビーム銃は、精錬炉内で物質を溶融状態に維持するのに十分な力のものであり得、溶融物質の表面上に現れる封入物を気化させるか、または溶融するのに十分な力のものでもあり得る。さらに、特定の非限定的な実施形態において、鋳造システムは、溶融物質が流れ得る複数の精錬炉を含み得る。

溶融物質は、精錬炉から封入物を除去するために、あるいはそれ以外の場合、物質を精錬するために十分な時間、精錬炉内に保持され得る。精錬炉内の比較的長いまたは短い滞留時間は、溶融物質において、例えば、組成物および封入物の普及率に応じて選択され得る。当業者は、鋳造操作中に溶融物質の適切な精錬を提供するために、好適な滞留時間を容易に確実にし得る。好ましくは、精錬炉は低温炉であり得、溶融物質中の封入物は、炉の底部に落下してスカルに捕捉されるようになることによる、および／または融物質の表面に焦点を合わせた電子ビームの作用によって気化されることによる、溶融物質の分解を含むプロセスによって除去され得る。ある種の実施形態において、精錬炉に向かって指向された電子ビームは、混合作用を生み出すように、所定のパターンで溶融物質の表面にわたってラスタ化され得る。１つ以上の機械的な移動デバイスは、混合作用を提供するように、又は電子ビームのラスタ化することによって生成される混合作用を補足するように提供され得る。

一旦好適に精錬されると、溶融物質は、重力を介して、および／または機械的手段によって、精錬炉から鋳型への溶融物質経路に沿って進み得る。溶融物質は、鋳造チャンバ内の鋳造口中を流れ、鋳型内を通り得る。様々な非限定的な実施形態において、溶融物質は、例えば、精錬炉と鋳型との間で、様々な中間炉を介して流れ得る。溶融物質が、その形状を保持するために実質的に冷却されるまで、溶融物質は、鋳型内に留まり得る。少なくとも１つの非限定的な実施形態において、金型は、鋳造物質が鋳造操作時に金型の底部から流出することができるように、底部開放型の金型であり得る。例えば、鋳造システムは、米国特許出願第１３／６２９，６９６号に記載されている連続鋳造システム、または米国特許出願公開第２０１２／０２５５７０１号（Ｍｏｘｌｅｙら）に記載されている半連続鋳造システムであり得、これらの全開示は参照により本明細書に組み込まれる。例えば、連続鋳造システムは、鋳型の開放底部を介して鋳造物質を連続して取り除く取り除き機構を提供し得る。さらに、様々な非限定的実施形態において、精錬炉は、複数の鋳型内に溶融物質を同時に供給し得る。例えば、精錬炉は、２つ以上の平行充填の、同一の鋳型内に溶融物質を供給し得る。

上で説明される要素の配置は、図１および２を参照することによってより良く理解され得、これは、本開示に従う鋳造システム１０の非限定的な実施形態を概略的に示している。図１を参照すると、鋳造システム１０は、溶融チャンバ１４を含み、これは、溶融のためにその中で物質を受容し得る。電子ビーム銃１６などの複数の溶融電源は、例えば、溶融チャンバ１４内に延在し、かつ中に配置された出発物質にエネルギーを操作可能に提供し得る。例えば、溶融電源が、溶融チャンバ１４内の物質を溶融し、出発物質の表面にわたって高強度の電子ビームを生成し得る。真空発生器１８は、溶融チャンバ１４に関連付けられている。例えば、スクラップ物質、バルク固体、母合金、および粉末などの形態であり得る出発物質は、溶融チャンバ１４の内部へのアクセスを提供する１つ以上の吸気面積を介して溶融チャンバ１４内へ導入され得る。例えば、図１および２に示されるように、吸気チャンバ２０および２１の各々は、溶融チャンバ１４の内部と通信するアクセスハッチを含む。鋳造システム１０のある種の非限定的な実施形態において、吸気チャンバ２０は、例えば、溶融チャンバ１４内への微粒子および粉末状の出発物質の導入を可能にするように好適に適合され得、吸気チャンバ２１は、例えば、溶融チャンバ１４内への棒状および他のバルク固体の出発物質の導入を可能にするように好適に適合され得る。

図１および２を依然として参照すると、様々な非限定的な実施形態において、鋳造チャンバ２８は、溶融チャンバ１４に隣接して配置される。追加の電子ビーム銃３０などのいくつかの電源は、鋳造チャンバ２８内に延在し、鋳造チャンバ２８の内部にエネルギーを操作可能に指向し、溶融状態に物質を維持し、および／またはその中に溶融物質を精製し得る。図２に示されるように、鋳造チャンバ２８の翻訳可能側壁３２は、鋳造チャンバ２８から取り外され、鋳造システム１０から遠ざかるように移動され得、鋳造チャンバ２８の内部を曝露する。溶融炉４０、精錬炉４２、および受容容器４４は、翻訳可能側壁３２に接続され得、それ故、翻訳可能側壁３２、溶融炉４０、精錬炉４２、および受容容器４４の全ての組み合わせは、鋳造システム１０から遠ざかるように移動され、鋳造チャンバ２８の内部を曝露する。翻訳可能側壁３２は、例えば、溶融炉４０、精錬炉４２、および受容容器４４のいずれかへのアクセスを可能にするように、かつ鋳造チャンバ２８の内部にアクセスするように、鋳造チャンバ２８から遠ざかるように移動され得る。また、様々な非限定的実施形態において、１つ以上の溶融が実行された後に、翻訳可能側壁、溶融炉、精錬炉、受容容器の特定の集合は、それらの要素の異なる集合体に置き換えられ得る。溶融物質は、受容容器４４から１つ以上の鋳型に流れ得る。例えば、全開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１２／０２５５７０１号（Ｍｏｘｌｅｙら）に記載されているように、溶融物質は、受容容器４４の両側に位置する２つの鋳型の一方または他方に流れ込み得る。米国特許出願公開第２０１２／０２５５７０１号（Ｍｏｘｌｅｙら）に記載されるように、鋳造システム１０は、溶融物質が一度に鋳型の一方または他方のいずれかへ所望の流路に沿って流れるように構築され得、鋳型間で変更または切り替え得る。さらに、様々な非限定的な実施形態において、電子ビーム銃などのエネルギー源の配置および使用は、所望の流路に沿って、所望の鋳型への溶融物質の流れを制御し得る。さらに、ある種の非限定的な実施形態において、鋳造システムは、追加の炉および／または受容容器を含み得る。様々な非限定的な実施形態において、受容容器４４を介して移動する代わりに、溶融物質は、精錬炉４２から鋳型に直接移動し得る。

ここで図３を参照すると、精錬炉１４２は、溶融チャンバ２８内に配置され得る（図１および２）。様々な非限定的な実施形態において、精錬炉１４２は、鋳型部１４４ａ、１４４ｂに隣接して配置され得、精錬炉１４２は、金型１４４ａ、１４４ｂ内に溶融物質を指向し得る。ある種の非限定的な実施形態において、鋳造チャンバ２８は、例えば、精錬炉１４２のいずれかの側面に対称的に配置され得る複数の金型１４４ａ、１４４ｂを含み得、精錬炉１４２は、金型１４４ａ、１４４ｂ内に溶融物質を指向し得る。例えば、精錬炉１４２は、複数の出口１４８ａ、１４８ｂおよび／または複数の注入リップ１４９ａ、１４９ｂを有し得、各出口１４８ａ、１４８ｂは、金型１４４ａ、１４４ｂおよび／または金型入口と整列し得る。ある種の非限定的な実施形態において、溶融物質は、精錬炉１４２内に流れ込み得、金型１４４ａ、１４４ｂに流れ込むように、出口１４８ａ、１４８ｂを通って流出し得る。換言すれば、金型１４４ａ、１４４ｂは、同時に溶融物質で充填され得る。

鋳造システム１０（図１および２）が、連続または半連続鋳造のために構成された様々な非限定的な実施形態において、溶融物質が金型１４４ａ、１４４ｂ内に指向されるとき、鋳造物質は、金型１４４ａ、１４４ｂの開放底部１４５ａ、１４５ｂを介して同時に取り除かれ得る。例えば、鋳造鋳塊は、溶融物質が、精錬炉１４２の対応する出口１４８ａ、１４８ｂから金型１４４ａ、１４４ｂに流入する速度に関連した速度で、底部開放型の金型１４４ａ、１４４ｂから取り除かれ得る。鋳造鋳塊は、各金型１４４ａ、１４４ｂ内の溶融物質が、例えば、対応する出口１４８ａ、１４８ｂの注入リップ１４９ａ、１４９ｂの下に留まるような速度で取り除かれ得る。様々な非限定的な実施形態において、鋳型１４４ａ、１４４ｂの開放底部１４５ａ、１４５ｂは、鋳造チャンバ２８（図１および２）の鋳造口５８と整列し得、鋳造物質は、鋳造口５８を介して鋳造チャンバ２８から流出し得る。特定の非限定的な実施形態において、鋳造システム１０は、追加の金型を含み得、および／または精錬炉１４２は、追加の出口を含み得る。例えば、鋳造システム１０は、４つの金型を含み得、精錬炉は、４つの出口を含み得る。ある種の非限定的な実施形態において、鋳造システム１０は、３つ以上の金型を含み得、精錬炉は、例えば、３つ以上の出口を含み得る。様々な非限定的な実施形態において、鋳造システムの金型の数は、精錬炉の出口の数に対応し得、少なくとも１つの実施形態において、複数の金型は、精錬炉に対して対称的に配置され得る。ある種の非限定的な実施形態において、単一の金型が、精錬炉から延在し得る。

本明細書で説明されるように、金型１４４ａ、１４４ｂは、鋳造物質が、例えば、連続鋳造操作の間に金型１４４ａ、１４４ｂの開放底部１４５ａ、１４５ａから流出し得るように、底部開放型の金型であり得る。さらに、金型１４４ａ、１４４ｂは、鋳造物質の意図された形状に対応する内周を有し得る。環状内周は、例えば、シリンダーを作製し得、矩形内周は、例えば、矩形角柱を作製し得る。様々な非限定的実施形態において、金型１４４ａ、１４４ｂは、例えば、約６インチ〜約３２インチの直径を有する環状内周を有し得る。さらに、ある種の非限定的実施形態において、金型１４４ａ、１４４ｂは、例えば、約３６インチＸ約５４インチである矩形内周を有し得る。少なくとも１つの非限定的な実施形態において、金型１４４ａ、１４４ｂは、例えば、約２８平方インチ未満、または約２０００平方インチを超える断面積を有し得る。

本明細書で説明されるように、精錬炉１４２内の溶融物質中の封入物は、例えば、炉１４２の底部に落下してスカルに捕捉されるようになることによる、および／または溶融物質の表面に焦点を合わせた電子ビーム銃３０（図１および２）によって生成される電子ビームの作用によって気化されることによる、溶融物質の分解を含むプロセスによって除去され得る。精錬炉１４２において、動的流路が発展し得、あまり動的でない領域（すなわち、滞留域またはプール）は、動的流路に隣接して、その付近に、および／またはその周囲に発展し得る。溶融物質は、十分に混合せずに、延長された期間中、精錬炉１４２内の滞留域で静止し得、したがって、比較的長い期間中、精錬炉に留まるが、一方、動的流路内の溶融物質は、精錬炉１４２を介してより迅速に移動し得る。本明細書で説明されるように、滞留域に保持される溶融物質は、動的流路内の溶融物質よりもより長い期間、電子ビームに供され、これは、滞留域に比較的より要素の消耗を、かつ動的流路内に比較的少ない要素の消耗をもたらし得る。上述したように、例えば、電子ビーム銃３０（図１および２）および／またはプラズマ発生デバイスなどの様々な溶融電源は、金属物質を加熱する、および／または精錬するために、物質加熱デバイスとして鋳造システム１０で使用され得るであろうことが企図されている。

本開示によると、精錬炉１４２の形状は、その中での滞留域の形成を低減するように設計され、および／または選択され得、それ故、そこを通る溶融物質の化学的均一性を改良し得る。例えば、図３を参照すると、精錬炉１４２は、その中の入口１４６と出口１４８ａ、１４８ｂとの間で先細りする、および／または狭まる。換言すれば、精錬炉１４２の断面積（炉１４２の流れ軸に対して横方向に、すなわち溶融物質の流れの方向に対して横方向に切り取られた断面）は、炉１４２の流れ軸に沿って減少し得る。別言すれば、精錬炉１４２は、入口１４６で、および／またはその付近でより広く、出口１４８ａ、１４８ｂで、および／またはその付近でより狭くあり得る。例えば、先細りした炉１４２を介した一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、入口１４６とその出口１４８ａ、１４８ｂとの間で加速し得る。

精錬炉１４２の改善された形状は、そこを通って流れる溶融物質の流速を加速させ得、溶融物質の圧力を低減し得る。別言すれば、先細りした炉１４２を介して一定または実質的に一定の質量流を維持するために、例えば、溶融物質の流速は、入口１４６から出口１４８まで加速し得、溶融物質の圧力は、入口１４６から出口１４８まで相応して低減し得る。さらに、精錬炉１４２の改善された形状は、溶融物質のためのより直接的な流路を提供し得、これは、溶融物質中の滞留域の形成を低減し得る、および／または制限し得る。低減された滞留域を有する改良された溶融物質の流路は、炉内でより均一な滞留時間を促進し得る。定義された滞留時間は、溶融物質中の封入物を十分に気化させるように制御され得るが、一方、その中の過度の要素の消耗を制限するおよび／または阻止する。加えて、複数の金型の連続鋳造操作中に、改善された溶融物質の流路は、様々な鋳型内で同一または類似の鋳造速度を促進し得る。

さらに、またはあるいは、様々な実施形態において、精錬炉１４２の入口１４６は、入口断面積（炉１４２の流れ軸に対して横方向に切り取られた断面）を備え得、出口１４８ａ、１４８ｂは、合計の出口断面積を提供するように総計され得る出口断面積（炉１４２の流れ軸に対して横方向に切り取られた断面）を備え得る。合計の出口断面積は、例えば、入口断面積と一致するか、または類似し得る。ある種の非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、例えば、入口断面積未満であり得る。他の非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、例えば、入口断面積より大きくあり得る。さらに、またはあるいは、様々な実施形態において、精錬炉１４２の入口１４６の断面積は、入口１４６の、その付近の、および／またはそれに隣接する精錬炉１４２の断面積と一致するか、またはそれと類似し得る。このような実施形態において、溶融物質は、精錬炉１４２に流入すると、その入口流速を維持し得、さらに、その流速はその後、精錬炉１４２の先細りした長さに沿って加速し得る。

図４および５を参照すると、改善された形状を有する精錬炉２４２が示されている。精錬炉２４２は、第１の端部２５２のまたはその付近の入口２４６と第２の端部２５４のまたはその付近の出口２４８とを含み得る。様々な非限定的な実施形態において、出口２４８は、隣接する金型内に溶融物質を指向するための注入リップを有し得る。精錬炉２４２を通る溶融物質は、入口２４６を経由して精錬炉２４２に流入し得、出口２４８を経由して精錬炉２４２から流出し得る。換言すれば、溶融物質の流れは、入口２４６から出口２４８に向かって指向され得る。さらに、精錬炉２４２は、例えば、第１の端部２５２と第２の端部２５４との間に延在し得る側壁２５０ａ、２５０ｂを含み得る。図５を主に参照すると、精錬炉２４２は、軸Ｘ１を画定し得、ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉２４２は、軸Ｘ１に対して対称的であり得る。様々な非限定的な実施形態において、側壁２５０ａ、２５０ｂは、軸Ｘ１に対して角度を成して配向され得、角度θ１は、各側壁２５０ａと、２５０ｂと、軸線Ｘ１との間に画定され得る。様々な非限定的な実施形態において、角度θ１は、例えば、約４度であり得る。ある種の非限定的な実施形態において、角度θ１は、例えば、約１度〜約１０度であり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、角度θ１は、例えば、１度未満であり得る、および／または例えば、１０度を超え得る。換言すれば、精錬炉２４２の側壁２５０ａ、２５０ｂは、第１の端部２５２のまたはその付近の入口２４６と第２の端部２５４のまたはその付近の出口２４８との間で先細りし得る、および／または狭まり得る。様々な非限定的な実施形態において、側壁２５０ａ、２５０ｂは、入口１４６と出口２４８との間で継続的に先細りし得る。さらに、側壁２５０ａ、２５０ｂは、入口２４６と出口２４８との間で湾曲し得、および／または真直ぐであり得、先細りの程度は、その長さに沿って様々であり得る。例えば、側壁２５０ａ、２５０ｂの一部は、湾曲され得、および／または側壁２５０ａ、２５０ｂの一部は、傾斜され得る。さらに、曲線（複数可）は、例えば、様々な半径の曲率を有し得、傾斜部分（複数可）は、例えば、様々な程度に傾斜され得る。本明細書で説明されるように、例えば、精錬炉２４２の先細りした空洞を介した一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、入口２４６と出口２４８との間で加速し得る。

図４および５を依然として参照すると、入口２４６は、入口断面積を画定し得、出口２４８は、入口断面積未満の出口断面積を画定し得る。例えば、出口断面積は、入口断面積より約１０％〜約５０％小さいものであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、この差は、例えば、約１０％未満、例えば、約５０％を超えるものであり得る。様々な非限定的な実施形態において、入口２４６は、入口幅または直径Ａ１を有し得、出口２４８は、出口幅または直径Ｂ１を有し得る。特定の非限定的な実施形態において、出口幅Ｂ１は、入口幅Ａ１未満であり得る。様々な非限定的な実施形態において、入口幅Ａ１は、約１２．５インチであり得、出口幅Ｂ１は、例えば、約８．４インチであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、入口幅Ａ１は、約１０．５インチ〜約１４．５インチであり得、出口幅Ｂ１は、例えば、約６．４インチ〜約１０．４インチであり得る。少なくとも一つの非限定的な実施形態において、入口幅Ａ１は、例えば、約１４．５インチを超えるか、または約１０．５インチ未満であり得、出口幅Ｂ１は、例えば、約１０．４インチを超えるか、または約６インチ未満であり得る。入口幅Ａ１と出口幅Ｂ１との間の差は、例えば、精錬炉２４２の長さおよび／または角度θ１に依存し得る。様々な非限定的な実施形態では、追加的または代替的寸法は、入口断面積が出口断面積より大きくなるように、入口２４６と出口２４８との間で様々であり得る、および／または一致し得る。例えば、入口２４６は入口の高さを有し得、出口２４８は入口の高さ未満の出口の高さを有し得る。代替的に、入口２４２および出口２４８は、一致または類似した高さを有し得る。例えば、様々な非限定的な実施形態において、入口２４６の高さおよび出口２４８の高さは、約２インチであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、入口２４６および出口２４８の高さは、例えば、約１インチ〜約３インチであり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、入口２４６および出口２４８の高さは、例えば、約１インチ未満であり得るか、または約３インチを超え得る。様々な非限定的な実施形態において、入口断面積は、入口容量に対応し得、出口断面積は、出口容量に対応し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口容量は、例えば、入口容量未満であり得る。

様々な実施形態において、入口２４６および／または出口２４８について寸法を選択するとき、出口２４８の低縁部および入口２４６の低縁部の位置は、考慮され得る。例えば、ある種の非限定的な実施形態において、出口２４８の低縁部は、入口２４６の低縁部よりも高くなり得る。このような非限定的な実施形態において、出口のより高い低縁部は、精錬炉２４２の底部に向かって、および／またはスカルに向かって落下した封入物が出口２４８を通ることを阻止し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口２４８の低縁部は、入口２４６の低縁部と実質的に同じ水準にあり得る。

ある種の非限定的な実施形態において、入口断面積は、例えば、入口２４２の、その付近の、またはそれに隣接する精錬炉２４２の断面積と一致し得るか、または実質的に一致し得る。出口断面積は、例えば、入口断面積と約１％〜約５％の差があり得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口断面積は、例えば、入口断面積と約１％未満の差があり得る。他の非限定的な実施形態において、出口断面積は、例えば、入口断面積を約５％超える差があり得、例えば、入口断面積と約１０％の差があり得る。様々な非限定的な実施形態において、出口断面積は、入口断面積より大きくあり得る。

様々な非限定的な実施形態において、第１の端部２５２と第２の端部２５４との間の精錬炉２４２の長さは、例えば、約３０インチであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉２４２の長さは、例えば、約２０インチ〜約４０インチであり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、精錬炉の長さは、例えば、約２０インチ未満であり得るか、または約４０インチを超え得る。様々な非限定的な実施形態において、精錬炉の深さは、約６インチであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉２４２の深さは、例えば、約４インチ〜約８インチであり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、精錬炉２４２の深さは、例えば、約４インチ未満であり得るか、または約８インチを超え得る。精錬炉２４２におけるスカルの深さは、精錬炉２４２の長さおよび幅に沿って様々であり得る。精錬炉２４２内の固体物質のスカルは、精錬炉の一部を埋め得る。例えば、スカルは、精錬炉２４２の長さの一部に沿って約４インチの深さであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、スカルの奥行きは、例えば、約２インチ〜約６インチであり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、スカルの奥行きは、例えば、約２インチ未満であり得るか、または約６インチを超え得る。本明細書に説明されるように、スカルの形状および大きさは、精錬炉２４２へのエネルギーの適用によって設計され、制御され得る。

様々な非限定的な実施形態において、図４および５を依然として参照すると、入口幅Ａ１は、入口２４６に隣接する精錬炉２４２の側壁２５０ａと２５０ｂとの間に画定された空洞の幅未満であり得る。さらに、入口断面積は、入口２４６に隣接する精錬炉２４２の空洞の断面積未満であり得る。このような実施形態では、精錬炉２４２に流入すると、溶融物質の流速は最初に減速し得る。しかしながら、溶融物質が、精錬炉２４２の先細りした空洞を介して出口２４８に向かって移動するとき、溶融物質の流速は加速し得る。

ここで図６および７を参照すると、改善された形状を有する精錬炉３４２は、本明細書に説明されている精錬炉２４２（図４および５）に類似し得る。例えば、精錬炉３４２は、第１の端部３５２のまたはその付近の入口３４６と、第２の端部３５４のまたはその付近の出口３４８とを含み得る。精錬炉３４２を通る溶融物質は、入口３４６を経由して精錬炉３４２に流入し得、出口３４８を経由して精錬炉３４２から流出し得る。換言すれば、溶融物質の流れは、入口３４６から出口３４８に向かって指向され得る。さらに、精錬炉３４２は、例えば、第１の端部３５２と第２の端部３５４との間に延在し得る側壁３５０ａ、３５０ｂを含み得る。様々な非限定的な実施形態において、出口３４８は、精錬炉２４２の側壁部３５０ａ、３５０ｂを介して画定され得る。

主に図７を参照すると、精錬炉３４２は、側壁部３５０ａ、３５０ｂは平行であり得る、軸Ｘ２を画定し得る。ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉３４２は、軸Ｘ２に対して非対称的であり得、側壁部３５０ａ、３５０ｂは、例えば、平行でなくてもよい。様々な非限定的な実施形態において、側壁３５０ａ、３５０ｂのうちの少なくとも１つは、軸Ｘ２に対して角度を成して配向され得、角度θ２は、精錬炉３４２の側壁３５０ａと３５０ｂとの間に画定され得る。例えば、側壁３５０ａは、軸に対して角度を成して配向され得、側壁３５０ｂは、軸Ｘ２に対して平行であり得る。様々な非限定的な実施形態において、角度θ２は、例えば、約８度であり得る。ある種の非限定的な実施形態において、角度θ２は、例えば、約２度〜約３０度であり得る。少なくとも１つの非限定的な実施形態において、角度θ２は、例えば、約２度未満、および／または約３０度を超えるものであり得る。換言すれば、精錬炉３４２の側壁３５０ａ、３５０ｂは、第１の端部３５２のまたはその付近の入口３４６と第２の端部３５４のまたはその付近の出口３４８との間で先細りし得る、および／または狭まり得る。様々な非限定的な実施形態において、側壁３５０ａ、３５０ｂは、入口３４６と出口３４８との間で継続的に先細りし得る。さらに、側壁３５０ａ、３５０ｂは、入口３４６と出口３４８との間で湾曲し得、および／または真直ぐであり得、先細りの程度は、その長さに沿って様々であり得る。例えば、側壁３５０ａ、３５０ｂの一部は、湾曲され得、および／または側壁３５０ａ、３５０ｂの一部は、傾斜され得る。さらに、曲線（複数可）は、例えば、様々な半径の曲率を有し得、傾斜部分（複数可）は、例えば、様々な程度に傾斜され得る。本明細書で説明されるように、例えば、先細りした炉３４２を介して一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、入口３４６とその出口３４８との間で加速し得る。

図６および７を依然として参照すると、入口３４６は、入口断面積を画定し得、出口３４８は、入口断面積未満の出口断面積を画定し得る。例えば、出口断面積は、入口断面積より約１０％〜約５０％小さいものであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、この差は、例えば、約１０％未満、例えば、約５０％を超えるものであり得る。様々な実施形態において、入口３４６は、入口幅または直径Ａ２を有し得、出口３４８は、出口幅または直径Ｂ２を有し得る。様々な非限定的な実施形態において、入口幅Ａ２は、入口３４６の、その付近の、および／またはそれに隣接する精錬炉３４２の側壁３５０ａと３５０ｂとの間に画定される空洞の幅と一致し得るか、または実質的に一致し得る。さらに、入口断面積は、例えば、入口３４６の、その付近の、および／またはそれに隣接する精錬炉３４２の空洞の断面積と一致し得るか、または実質的に一致し得る。入口３４６の断面積が、入口３４６に隣接する精錬炉３４２の断面積と一致するか、または実質的に一致する場合、入口３４６を介して精錬炉３４２に流入する溶融物質の流速は、維持され得るか、または実質的に維持され得る。別言すれば、溶融物質の流速は、精錬炉３４２に流入すると、減速し得ないか、または実質的に減速し得ない。様々な非限定的な実施形態において、本明細書で説明される精錬炉２４２の入口幅Ａ１および出口幅Ｂ１と同様に、出口幅Ｂ２は、入口幅Ａ２未満であり得る。様々な非限定的な実施形態において、追加的または代替的寸法は、入口断面積が出口断面積より大きくなるように、入口３４６と出口３４８との間で様々であり得る、および／または一致し得る。ある種の非限定的な実施形態において、入口断面積は、出口断面積と一致し得るか、または実質的に一致し得、他の非限定的な実施形態において、入口断面積は、出口断面積未満であり得る。

ここで図８および９を参照すると、本明細書で説明される精錬炉１４２（図３）と同様に、精錬炉４４２は、第１の端部４５２付近にある入口４４６および第２の端部４５４付近にある１対の出口４４８ａ、４４８ｂを含み得る。精錬炉４４２を通る溶融物質は、入口４４６を経由して精錬炉４４２に流入し得、出口４４８ａ、４４８ｂを経由して精錬炉４４２から流出し得る。換言すれば、溶融物質の流れは、入口４４６から出口４４８ａ、４４８ｂに向かって指向され得る。さらに、精錬炉４４２は、例えば、第１の端部４５２と第２の端部４５４との間に延在し得る側壁４５０ａ、４５０ｂを含み得る。出口４４８ａ、４４８ｂは、側壁４５０ａ、４５０ｂを介して画定され得る。様々な非限定的な実施形態において、溶融物質の流れは分岐するか、または分離して、精錬炉４５２の対向する側壁４５０ａ、４５０ｂ上の出口４４８ａ、４４８ｂ内に流れ込み得る。図９を参照すると、精錬炉４４２は、軸Ｘ３を画定し得、ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉４４２は、軸Ｘ３に対して対称的であり得る。このような実施形態において、出口４４８ａ、４４８ｂは、対称的であり得る。様々な非限定的な実施形態において、各側壁４５０ａ、４５０ｂは、軸Ｘ３に対して角度を成して配向され得、角度θ３は、各側壁４５０ａと、４５０ｂと、軸線Ｘ３との間に画定され得る。様々な非限定的な実施形態において、角度θ３は、例えば、約４度であり得る。ある種の非限定的な実施形態において、角度θ３は、例えば、約１度〜約３０度であり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、角度θ３は、例えば、約１度未満であり得る、および／または例えば、約３０度を超え得る。換言すれば、精錬炉４４２の側壁４５０ａ、４５０ｂは、第１の端部４５２付近の入口４４６と、第２の端部４５４付近の出口４４８ａ、４４８ｂとの間で先細りし得る、および／または狭まり得る。様々な非限定的な実施形態において、側壁４５０ａ、４５０ｂは、入口４４６と出口４４８ａ、４４８ｂとの間で継続的に先細りし得る。さらに、側壁４５０ａ、４５０ｂは、入口４４６と出口４４８ａ、４４８ｂとの間で湾曲し得、および／または真直ぐであり得、先細りの程度は、その長さに沿って様々であり得る。例えば、側壁４５０ａ、４５０ｂの一部は、湾曲され得、および／または側壁４５０ａ、４５０ｂの一部は、傾斜され得る。さらに、曲線（複数可）は、例えば、様々な半径の曲率を有し得、傾斜部分（複数可）は、例えば、様々な程度に傾斜され得る。本明細書で説明されるように、例えば、先細りした炉４４２を介して一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、入口４４６とその出口４４８ａ、４４８ｂとの間で加速し得る。

図８および９を依然として参照すると、入口４４６は、入口断面積を画定し得、出口４４８ａ、４４８ｂは、出口断面積を画定し得る。出口断面積の総計または合計（すなわち、合計の出口断面積）は、入口断面積と一致し得るか、またはそれと類似し得る。様々な非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、入口断面積と約１％〜約５％の差があり得る。様々な非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、入口断面積と約１％未満の差があり得る。他の非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、例えば、入口断面積と約５％超える差があり得、例えば、入口断面積と約１０％の差があり得る。様々な非限定的な実施形態において、入口４４６は、入口幅または直径Ａ３を有し得、第１の出口４４８ａは、出口幅または直径Ｂ３を有し得、第２の出口４４８ｂは、出口幅または直径Ｃ３を有し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口幅Ｂ３およびＣ３の合計は、入口幅Ａ３に等しいか、または実質的に等しいものであり得る。例えば、出口幅Ｂ３およびＣ３は、等しいものであり得、このような各出口は、入口幅Ａ３の長さの５０％であり得る。様々な非限定的な実施形態において、追加的または代替的寸法は、合計の出口断面積が入口断面積と一致するように、入口４４６と出口４４８ａ、４４８ｂとの間で、様々であり得る、および／または一致し得る。様々な非限定的な実施形態において、入口断面積は、入口容量に対応し得、合計の出口断面積は、合計の出口容量に対応し得る。ある種の非限定的な実施形態において、合計の出口容量は、例えば、入口容量と一致し得る。様々な非限定的な実施形態において、入口断面積は、例えば、合計の出口断面積未満であり得るか、またはそれを超え得る。

様々な非限定的な実施形態において、電子ビーム銃３０（図１および２）および／またはプラズマトーチなどのエネルギー源は、炉内に形成される物質のスカルの形状およびサイズを制御するために、精錬炉に対して配置され得る。例えば、エネルギー源は、制御され得、その中に形成されるスカルの形状を操るように、炉に対して一方向に配向され得る。参照によりその全開示が本明細書に組み込まれる米国特許第４，９６１，７７６号（Ｈａｒｋｅｒ）への参照がなされる。所望のスカル位置に向かっておよび／またはその周囲に指向されるエネルギー源は、スカルがその所望の位置で凝固し、成長することを許容にするように制御され得る。ある種の非限定的な実施形態において、エネルギー源は、精錬炉に向かって指向され、よって、先細りしたスカルを形成するように制御され得る。先細りしたスカルは、例えば、従来の正方形または矩形の炉内などの、先細りしない炉内で形成され得る。本明細書で説明される様々な実施形態と同様に、精錬炉内でのスカルの先細り形状は、溶融物質のための改良された流路を提供し得る。

精錬炉内の改善された流路は、そこを流れる溶融物質の流速を加速させ得、溶融物質の圧力を低減し得る。別言すれば、例えば、先細りした炉を介した実質的に一定の質量流を維持するために、溶融物質の流速は、入口から出口まで加速し得、溶融物質の圧力は、入口から出口まで相応して低減し得る。さらに、改善された流路は、溶融物質のためのより直接的な流路を提供し得、これは、溶融物質中の滞留域の形成を低減し得る、および／または制限し得る。低減された滞留域を有する改良された溶融物質の流路は、炉内でより均一な滞留時間を促進し得る。定義された滞留時間は、溶融物質中の封入物を十分に気化させるように制御され得るが、一方、その中の過度の要素の消耗を制限するおよび／または阻止する。加えて、精錬炉内の改善された流路は、溶融物質のためのより直接的な経路を提供し得、平行金型の連続鋳造操作中、同一または類似の鋳造速度を促進し得る。

ここで、図１０〜１２を参照すると、精錬炉５４２は、第１の端部５５２のまたはその付近の入口５４６と、第２の端部５５４のまたはその付近の出口５４８とを含み得る。精錬炉５４２を通る溶融物質５７０は、入口５４６を経由して精錬炉５４２に流入し得、出口５４８を経由して精錬炉５４２から流出し得る。換言すれば、溶融物質５７０の流れは、入口５４６から出口５４８に向かって指向され得る。さらに、様々な非限定的実施形態において、精錬炉５４２は、例えば、第１の端部５５２と第２の端部５５４との間に延在し得る側壁５５０ａ、５５０ｂを含み得る。図１０および１２を参照すると、精錬炉５４２は、例えば矩形であり得、側壁５５０ａ、５５０ｂは、例えば、平行であり得る。図１２を主に参照すると、精錬炉５４２は、軸Ｘ４を画定し得、ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉５４２は、軸Ｘ４に対して対称的であり得る。

図１０〜１２を依然として参照すると、電子ビーム銃３０（図１および２）および／またはプラズマトーチなどのエネルギー源は、先細りしたスカル５６０がその中で形成されるように、精錬炉５４２に対して制御され、配置され得る。先細りしたスカル５６０の第１の側面５６０ａは、精錬炉５４２の第１の側面上に形成され得、先細りしたスカル５６０の第２の側面５６０ｂは、精錬炉５４２の第２の側面上に形成され得る。様々な実施形態において、スカル５６０は、軸Ｘ４に対して対称的に発展し得る。さらに、図１２を主に参照すると、各スカル側面５６０ａ、５６０ｂの縁部５６２ａ、５６２ｂは、軸Ｘ４に対して角度を成して配向され得、角度θ４は、各スカル側面５６０ａ、５６０ｂの縁部５６２ａ、５６２ｂと軸Ｘ４との間に画定され得る。様々な非限定的な実施形態において、角度θ４は、例えば、約４度であり得る。ある種の非限定的な実施形態において、角度θ４は、例えば、約１度〜約３０度であり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、角度θ４は、例えば、１度未満であり得る、および／または例えば、３０度を超え得る。換言すれば、スカル側面５６０ａ、５６０ｂの縁部５６２ａ、５６２ｂは、第１の端部５５２付近の入口５４６と、第２の端部５５４付近の出口５４８との間で先細りし得る、および／または狭まり得る。例えば、入口５４６の、その付近の、および／またはそれに隣接するスカル５６０によって画定される流路の断面積は、出口５４８の、その付近の、および／またはそれに隣接するスカル５６０によって画定される流路の断面積より約１０％〜約５０％大きいものであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、この差は、例えば、約１０％未満、例えば、約５０％を超えるものであり得る。様々な非限定的な実施形態において、縁部５６２ａ、５６２ｂは、入口５４６と出口５４８との間で継続的に先細りし得る。さらに、縁部５６２ａ、５６２ｂは、入口５４６と出口５４８との間で湾曲し得、および／または真直ぐであり得、先細りの程度は、その長さに沿って様々であり得る。例えば、縁部５６２ａ、５６２ｂの一部は、湾曲され得、および／または縁部５６２ａ、５６２ｂの一部は、傾斜され得る。さらに、曲線（複数可）は、例えば、様々な半径の曲率を有し得、傾斜部分（複数可）は、例えば、様々な程度に傾斜され得る。

図１０〜１２を依然として参照すると、精錬炉２４２（図４および５）と同様に、入口５４６は、入口断面積を画定し得、出口５４８は、入口断面積未満であり得る出口断面積を画定し得る。例えば、入口５４６は、入口幅または直径Ａ４を有し得、出口５４８は、出口幅または直径Ｂ４を有し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口幅Ｂ４は、例えば、入口幅Ａ４未満であり得、精錬炉５４２の入口幅Ａ１および出口幅Ｂ１に類似し得る。様々な非限定的な実施形態において、追加的または代替的寸法は、入口断面積が出口断面積よりも大きくなるように、入口５４６と出口５４８との間で様々であり得る、および／または一致し得る。様々な非限定的な実施形態において、スカル側面５６０ａ、５６０ｂの縁部５６２ａ、５６２ｂは、第１の端部５５２の入口５４６、および第２の端部５５４の出口５４８と整列し得るか、または実質的に整列し得る。換言すれば、スカル側面５６０ａの縁部５６２ａは、精錬炉５４２の第１の側面上の入口５４６から出口５４８まで延在し得、スカル側面５６０ｂの縁部５６２ｂは、精錬炉５４２の第２の対向する側面上の入口５４６から出口５４８まで延在し得る。このような実施形態において、溶融物質５７０の流路の断面積は、入口５４６における入口断面積と一致し得、出口５４８における出口断面積と一致し得る。スカル側面５６０ａ、５６０ｂの縁部５６２ａ、５６２ｂが入口５４６と整列するとき、炉５４２内で先細りしたスカル５６０によって画定された流路に流入すると、溶融物質の流速が維持され得るか、または実質的に維持され得る。次いで、溶融物質５７０は、出口５４８に向かって先細りしたスカル５６０を通って流れるとき、溶融物質５７０の流速を加速させ得る。様々な非限定的な実施形態において、入口断面積は、入口容量に対応し得、出口断面積は、出口容量に対応し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口容量は、例えば、入口容量未満であり得る。様々な非限定的な実施形態において、入口断面積は、出口断面積と一致し得るか、または実質的に一致し得、他の実施形態において、入口断面積は、出口断面積未満であり得る。

図１３〜１５を参照すると、精錬炉６４２は、精錬炉５４２（図１０〜１２）と実質的に類似し得る。例えば、溶融物質６７０は、第１の端部６５２における入口６４６を経由して精錬炉６４２に流入し得、第２の端部６５４における出口６４８を経由して精錬炉６４２から流出し得る。さらに、様々な非限定的実施形態において、精錬炉６４２は、例えば、矩形であり得、側壁６５０ａ、６５０ｂは、平行であり得る。図１５を参照すると、精錬炉６４２は、軸Ｘ５を画定し得、ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉６４２およびその中で形成される先細りしたスカル６６０は、軸Ｘ５に対して対称的であり得る。

図１３〜１５を依然として参照すると、入口６４６は、入口断面積を画定し得、出口６４８は、入口断面積に等しいものであり得る出口断面積を画定し得る。例えば、精錬炉６４２への入口６４６は、入口幅または直径Ａ５を有し得、精錬炉６４２への出口６４８は、出口幅または直径Ｄ５を有し得、これは、入口幅Ａ５と一致し得るか、または類似し得る。換言すれば、Ａ５は、例えば、Ｄ５に等しいものであり得る。精錬炉６４２の入口幅Ａ５は、精錬炉６４２の出口幅Ｄ５と一致し得るが、スカル６６０は、精錬炉６４２内の溶融物質６７０の先細りした流路を画定し得る。例えば、先細りしたスカル６６０を介した一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、精錬炉６４２の入口６４６と出口６４８との間で加速し得る。

ある種の非限定的な実施形態において、スカルの第１の側面６６０ａは、精錬炉６４２の第１の側面上に形成され得、スカルの第２の側面６６０ｂは、精錬炉６４２の第２の側面上に形成され得る。例えば、各スカル側面６６０ａ、６６０ｂの縁部６６２ａ、６６２ｂは、第１の端部６５２において精錬炉６４２の入口６４６と整列し得るか、または実質的に整列し得、精錬炉６４２の第２の端部６５４において、出口６４８を介してより狭い流路幅Ｂ５を画定するように、入口６４６から先細りし得る。換言すれば、出口６４８におけるスカル側面６６０ａ、６６０ｂによって画定される流路幅Ｂ５は、出口幅Ｄ５未満であり得る。さらに、様々な非限定的実施形態において、スカル６６０は、入口容量および／または出口容量を画定し得る。例えば、図１３〜１５を参照すると、スカル６６０は、出口６４８において出口容量を画定し得る。さらに、スカル６６０は、例えば、入口６４６における入口容量を画定し得る。様々な非限定的な実施形態において、スカル６６０によって画定された出口容量は、入口６４６においてスカル６６０によって画定された入口容量未満であり得る。さらに、入口６４６の、その付近の、および／またはそれに隣接するスカル６６０によって画定される流路の断面積は、出口６４８の、その付近の、および／またはそれに隣接するスカル６６０によって画定される流路の断面積より約１０％〜約５０％小さいものであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、この差は、例えば、約１０％未満、例えば、約５０％を超えるものであり得る。

ここで図１６〜１８を参照すると、精錬炉７４２は、第１の端部７５２のまたはその付近の入口７４６と第２の端部７５４のまたはその付近の出口７４８とを含み得る。精錬炉７４２を通る溶融物質７７０は、入口７４６を経由して精錬炉７４２に流入し得、出口７４８を経由して精錬炉７４２から流出し得る。換言すれば、溶融物質７７０の流れは、入口７４６から出口７４８に向かって指向され得る。さらに、様々な非限定的実施形態において、精錬炉７４２は、例えば、第１の端部７５２と第２の端部７５４との間に延在し得る側壁７５０ａ、７５０ｂを含み得る。精錬炉７４２は、例えば、正方形であり得、側壁７５０ａ、７５０ｂは、平行であり得る。図１６および１８を参照すると、出口７４８は、例えば、側壁７５０ｂを介して画定され得る。他の非限定的な実施形態において、入口７４６および／または出口７４８は、精錬炉７４２の側壁７５０ａ、７５０ｂを介して画定され得る。図１８を主に参照すると、精錬炉７４２は、軸Ｘ６を画定し得、ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉７４２は、軸Ｘ６に対して対称的であり得る。

様々な非限定的な実施形態において、本明細書に説明される様々な実施形態と同様に、電子ビーム銃３０（図１および２）および／またはプラズマトーチなどのエネルギー源は、先細りしたスカル７６０がその中で形成されるように、精錬炉７４２に対して制御され、配置され得る。様々な実施形態において、スカル７６０は、軸Ｘ６に対して対称的に発展し得る。例えば、スカル７６０は、軸Ｘ６を横切る溶融物質７７０の流路を形成し得る。特定の非限定的な実施形態において、溶融物質７７０の流路は、精錬炉７４２の第１の端部７５２から第２の端部７５４まで延在し得、例えば、側壁７５０ａ、７５０ｂの出口７４８まで延在し得る。スカル７６０の第１の側面７６０ａは、精錬炉７４２の第１の側面上に形成され得、スカル７６０の第２の側面７６０ｂは、精錬炉７４２の第２の側面上に形成され得る。さらに、図１８を主に参照すると、スカル側面７６０ａ、７６０ｂの縁部７６２ａ、７６２ｂは、互いに対して角度を成して配向され得、角度θ６は、スカル側面７６０ａ、７６０ｂの縁部７６２ａ、７６２ｂの間に画定され得る。様々な非限定的な実施形態において、角度θ６は、例えば、約８度であり得る。ある種の非限定的な実施形態において、角度θ６は、例えば、約２度〜約３０度であり得、少なくとも１つの非限定的な実施形態において、角度θ６は、例えば、２度未満であり得る、および／または例えば、３０度を超え得る。換言すれば、スカル側面７６０ａ、７６０ｂの縁部７６２ａ、７６２ｂは、第１の端部７５２付近の入口７４６と、第２の端部７５４付近の出口７４８との間で先細りし得る、および／または狭まり得る。様々な非限定的な実施形態において、スカル側面７６０ａ、７６０ｂの縁部７６２ａ、７６２ｂは、入口７４６と出口７４８との間で継続的に先細りし得る。さらに、縁部７６２ａ、７６２ｂは、入口７４６と出口７４８との間で湾曲し得、および／または真直ぐであり得、先細りの程度は、その長さに沿って様々であり得る。例えば、縁部７６２ａ、７６２ｂの一部は、湾曲され得、および／または縁部７６２ａ、７６２ｂの一部は、傾斜され得る。さらに、曲線（複数可）は、例えば、様々な半径の曲率を有し得、傾斜部分（複数可）は、例えば、様々な程度に傾斜され得る。本明細書で説明されるように、先細りしたスカル７６０を介して一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、精錬炉６４２の入口７４６と出口７４８との間で加速し得る。

図１６〜１８を依然として参照すると、精錬炉６４２（図１３〜１５）と同様に、入口７４６は、入口断面積を画定し得、出口７４８は、入口断面積と一致するか、または類似する出口断面積を画定し得る。様々な非限定的な実施形態において、出口断面積は、入口断面積と約１％〜約５％の差があり得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口断面積は、入口断面積と約１％より小さい差があり得る。他の非限定的な実施形態において、出口断面積は、例えば、入口断面積を約５％超える差があり得、例えば、入口断面積と約１０％の差があり得る。様々な実施形態において、入口７４６は、入口幅または直径Ａ６を有し得、出口７４８は、出口幅または直径Ｂ６を有し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口幅Ｂ６は、入口幅Ａ６と等しいものであり得る。様々な非限定的な実施形態において、追加的または代替的寸法は、入口断面積が出口断面積と実質的に等しくなるように、入口７４６と出口７４８との間で一致し得る、および／または様々であり得る。換言すると、入口７４６および出口７４８の断面形状は異なるが、入口７４６および出口７５８は、同一または類似の断面積を画定し得る。

様々な非限定的な実施形態において、スカル７６０は、入口７４６における入口幅Ａ６よりも広く、出口７４８における出口幅Ｂ６と一致するように狭まる溶融物質７７０の流路を画定し得る。換言すれば、入口７４６に隣接するスカル７６０によって画定された溶融物質７７０の流路の断面積は、入口７４６の断面積よりも大きいものであり得る。さらに、出口７４８に隣接するスカル７６０によって画定される溶融物質７７０の流路は、出口７４８の断面積と一致し得る。このような実施形態において、溶融物質７７０の流速は、入口７４６に隣接するスカル７６０のより広い部分に流入すると、減速し得る。しかしながら、溶融物質７７０が、出口７４８に向かって先細りしたスカル７６０を介して流れるとき、溶融物質７７０の流速は加速し得る。

ここで図１９〜２１を参照すると、精錬炉８４２は、第１の端部８５２のまたはその付近の入口８４６と、第２の端部８５４のまたはその付近の出口８４８ａ、８４８ｂの対とを含み得る。精錬炉８４２を通る溶融物質８７０は、入口８４６を経由して精錬炉８４２に流入し得、出口８４８ａ、８４８ｂを経由して精錬炉８４２から流出し得る。換言すれば、溶融物質８７０の流れは、入口８４６から出口８４８ａ、８４８ｂに向かって指向され得る。本明細書において説明されるように、電子ビーム銃３０（図１および２）のようなエネルギー源は、先細りしたスカル８６０がその中で形成されるように、精錬炉８４２に対して制御され、配置され得る。ある種の非限定的な実施形態において、先細りしたスカル８６０は、入口８４６から出口８４８ａ、８４８ｂに向かって溶融物質８７０を指向し得る。さらに、精錬炉８５２は、例えば、第１の端部８５２と第２の端部８５４との間に延在する側壁８５０ａ、８５０ｂを有し得る。様々な非限定的実施形態において、精錬炉８４２は、例えば、正方形であり得、側壁８５０ａ、８５０ｂは、例えば、平行であり得る。精錬炉８４２は、正方形および／または矩形であり得るが、スカル８６０は、溶融物質８７０のための先細りした流路を形成するように、入口８４６と出口８４８ａ、８４８ｂとの間で先細りし得る。様々な実施形態において、スカルの第１の側面８６０ａは、精錬炉８４２の第１の側面上に形成され得、スカルの第２の側面８６０ｂは、精錬炉８４２の第２の側面上に形成され得る。さらに、ある種の非限定的な実施形態において、スカル８６０は、出口８４８ａと８４８ｂとの間、および第１の側面８６０ａと第２の側面８６０ｂとの間の中央部８６０ａを含み得る。中央部８６０ａは、例えば、溶融物質の第１の部分８７０ａを出口８４８ａに向かって、かつ溶融物質の第２の部分８７０ｂを出口８４８ｂに向かって指向するように、溶融物質８７０の流路を分岐し得る。

図２１を主に参照すると、精錬炉８４２は、軸Ｘ７を画定し得、ある種の非限定的な実施形態において、精錬炉８４２は、軸Ｘ７に対して対称的であり得る。このような実施形態において、出口８４８ａ、８４８ｂは対称的であり得、各出口８４８ａ、８４８ｂは、精錬炉８４２の第２の端部８５２付近の側壁８５０ａ、８５０ｂを介して画定され得る。出口８４８ａは、第１の側壁８５０ａを通って延在し得、出口８５８ｂは、例えば、第２の対向する側壁８５０ｂを通って延在し得る。様々な非限定的な実施形態において、各スカル側面８６０ａ、８６０ｂの縁部８６２ａ、８６２ｂは、中央部８６０ａの縁部８６２ａ、８６２ｂに対して角度を成して配向され得る。角度θ７ａ、θ７ｂは、スカル８６０の縁部７６２ａと７６２ｂとの間に画定され得る。たとえば、角度θ７ａは、スカル８６０の第１の側面８６０ａとスカル８８０の中央部８６０ｃとの間の第１の部分８７０ａに沿って画定され得る。角度θ７ｂは、スカル８８０の第２の側面８６０ｂとスカル８８０の中央部８６０ｃとの間の第２の部分８７０ｂに沿って画定され得る。スカル８６０が対称的である場合、軸Ｘ７に沿って選択された位置における角度θ７ａ、θ７ｂは、例えば、等しいものであり得る。様々な非限定的な実施形態において、角度θ７ａ、θ７ｂは、例えば、約８度であり得る。ある種の非限定的な実施形態において、角度θ７ａ、θ７ｂは、例えば、約２度〜約３０度であり得る。少なくとも１つの非限定的な実施形態において、角度θ７ａ、θ７ｂは、例えば、約２度未満、および／または約３０度を超えるものであり得る。換言すれば、スカル８６０の縁部８６２ａ、８６２ｂ、８６２ｃは、溶融物質８７０の流路の分岐した部分８７０ａ、８７０ｂに沿って先細りし得る、および／または狭まり得る。様々な非限定的な実施形態において、スカル８６０の縁部８６２ａ、８６２ｂ、８６２ｃは、溶融物質８７０の流路の分岐した部分８７０ａ、８７０ｂに沿って継続的に先細りし得る。さらに、縁部８６２ａ、８６２ｂ、８６２ｃの一部は、入口８４６と出口８４８ａ、８４８ｂとの間で湾曲し得、および／または真直ぐであり得、先細りの程度は、その長さに沿って様々であり得る。例えば、縁部８６２ａ、８６２ｂ、８６２ｃは、湾曲され得、および／または縁部８６２ａ、８６２ｂ、８６２ｃの一部は、傾斜され得る。さらに、曲線（複数可）は、例えば、様々な半径の曲率を有し得、傾斜部分（複数可）は、例えば、様々な程度に傾斜され得る。本明細書で説明されるように、例えば、先細りしたスカル８６０を介して一定または実質的に一定の質量流を維持するために、そこを通って流れる溶融物質の流速は、入口８４６と出口８４８ａ、８４８ｂとの間で加速し得る。

図１９〜２１を依然として参照すると、入口８４６は、入口断面積を画定し得、出口８４８ａ、８４８ｂは、出口断面積を画定し得る。出口断面積の総計または合計（すなわち、合計の出口断面積）は、精錬炉４４２（図８および９）に類似する入口断面積と一致し得るか、またはそれと類似し得る。様々な非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、入口断面積と約１％〜約５％の差があり得る。様々な非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、入口断面積と約１％未満の差があり得る。他の非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、例えば、入口断面積を約５％超える差があり得、例えば、入口断面積と約１０％の差があり得る。様々な非限定的な実施形態において、入口８４６は、入口幅または直径Ａ７を有し得、第１の出口８４８ａは、出口幅または直径Ｂ７を有し得、第２の出口７４８ｂは、出口幅または直径Ｃ７を有し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口幅Ｂ７およびＣ７の合計は、入口幅Ａ７に等しいか、または実質的に等しいものであり得る。例えば、出口幅Ｂ７およびＣ７は、入口幅Ａ７の長さに等しいものであり得るか、またはその５０％であり得る。様々な非限定的な実施形態において、追加的または代替的寸法は、入口断面積が出口断面積の合計と一致するように、入口８４６と出口８４８との間で様々であり得る、および／または一致し得る。様々な非限定的な実施形態において、入口断面積は、入口容量に対応し得、出口断面積は、出口容量に対応し得る。ある種の非限定的な実施形態において、出口容量は、例えば、入口容量と一致し得る。様々な非限定的な実施形態において、合計の出口断面積は、入口断面積未満であり得る。例えば、出口断面積は、入口断面積より約１０％〜約５０％小さいものであり得る。ある種の非限定的な実施形態において、この差は、例えば、約１０％未満、例えば、約５０％を超えるものであり得る。様々な非限定的な実施形態において、合計の出口容量は、例えば、入口容量未満か、またはそれを超え得る。

様々な実施形態が、開示されたデバイスおよび方法の要素、ステップ、ならびに使用の全体的な理解を提供するために、この明細書において説明され、例示される。この明細書において説明され例示された様々な実施形態は、限定されず、包括的ではないと理解される。それ故、本発明は、この明細書に開示された様々な非限定的かつ非包括的な実施形態の説明によって限定されない。例えば、上で説明され、かつ添付の図面の一部に示される非限定的な実施形態は、１つ以上の電子ビーム銃を組み込むが、他の溶融電源が、物質加熱デバイスとして鋳造システムで使用され得るであろうことが理解されるであろう。例えば、本開示はまた、生成されたプラズマを有する物質に接触することにより、鋳造システム内でエネルギーのプラズマを生成し、金属物質を加熱する１つ以上のプラズマ発生デバイスを用いた鋳造システムを企図する。適切な状況において、様々な実施形態と共に説明された特徴および特性は、他の実施形態のステップ、構成要素、要素、特徴、態様、特性、限定、および同種のものと組み合わされ得る、修正され得る、または再編成され得る。このような修正および変形は、この明細書の範囲内に含まれることが意図される。つまり、特許請求の範囲は、この明細書において明確にもしくは本質的に説明された、あるいはそれ以外の場合、この明細書によって明確にもしくは本質的に裏付けられた、任意の要素、ステップ、限定、特徴、および／または特性を規定するように補正され得る。さらに、出願人は、このような特徴が本明細書において明示的に説明されるかにかかわらず、先行技術に存在する要素、ステップ、限定、特徴、および／または特性を肯定的に放棄するために特許請求の範囲を補正する権利を有する。したがって、任意のこのような補正は、米国特許法第１１２条第１段落、および米国特許法第１３２条（ａ）の要件に従う。この明細書において開示され説明された様々な実施形態は、本明細書において様々に説明されるステップ、限定、特徴、および／または特性を備える、それらから成り得る、あるいはそれらから本質的に成り得る。

本明細書において識別される任意の特許、刊行物、または他の開示物は、別段示されない限り、しかしながら、組み込まれた物が既存の定義、記述、またはこの明細書に明確に規定された他の開示物と矛盾しないという範囲においてのみ、その全体がこの明細書に参照によって組み込まれる。つまり、必要な範囲で、この明細書に規定される明確な開示は、本明細書に参照によって組み込まれる任意の矛盾する物に優先する。この明細書に参照によって組み込まれると言うものの、既存の定義、記述、または本明細書に規定された他の開示物と矛盾する任意の物またはその一部が、その組み込まれた物と既存の開示物との間に矛盾が生じない範囲においてのみ組み込まれる。出願人は、本明細書に参照によって組み込まれる任意の主題、またはその一部を明確に規定するためにこの明細書を補正する権利を有する。

文法的冠詞「ｏｎｅ」、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、この明細書において使用される場合および使用される際に、別段示されない限り、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を含むことが意図される。それ故、それらの冠詞は、その冠詞の文法的目的語の１つまたは１つ以上のこと（すなわち、「少なくとも１つの」こと）を参照するためにこの明細書において使用される。例として、「構成要素」は、１つ以上の構成要素を意味し、それ故、場合により、１つ以上の構成要素が企図され、説明された実施形態の実施において用いられ得るか、または使用され得る。さらに、別段、使用法の文脈により必要とされない限り、単数名詞の使用は複数形を含み、複数名詞の使用は単数形を含む。

本明細書で一般的に使用されるとき、「含む」および「有する」は「備える」を意味する。本明細書で一般的に使用されるとき、「約」および「実質的に」という用語は、測定の性質または精度が与えられる場合、測定される量についての許容可能な誤差の程度を指す。典型的な例示的な程度は、所与の値もしくは所与の範囲の値の２０％、１０％、または５％以内であり得る。本明細書で述べられた全ての数量は、別段示されない限り、全ての場合に「約」という用語によって修飾されると理解すべきである。本明細書に開示された数量は近似であり、各数値は、列挙された値とその値前後の機能的に同等の範囲との両方を意味するように意図される。最低限、および特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値は少なくとも、報告された有効数字の数に照らして、かつ通常の四捨五入手法を適用することによって、解釈されるべきである。本明細書で述べられた数量の近似値にもかかわらず、実際に測定された値の特定の実施例で説明される数量は、可能な限り正確に報告される。

本明細書で述べられた全ての数値範囲は、その中に包含される全ての副範囲を含む。例えば、「１〜１０」の範囲は、全ての副範囲を含むことが意図され、列挙された最小値１および列挙された最大値１０を含む。本明細書で列挙された任意の最大数値限定は、全てのより低い数値限定を含むことが意図される。本明細書の任意の最小数値限定は、全てのより高い数値限定を含むことが意図される。

上の説明において、特定の詳細が、本明細書で説明される物品および方法の様々な実施形態の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者は、本明細書で説明される実施形態がこれらの詳細を伴わずに実施され得ることを理解するであろう。他の例において、物品および方法に関連付けられた周知の構造および方法は、本明細書で説明される実施形態の不必要に曖昧な記述を避けるために、詳細に図示されないか、または説明されないことがある。また、この開示は、物品もしくは方法の様々な実施形態の様々な特徴、態様、および利点を説明している。この開示が、当業者が有用であることを見出し得る任意の組み合わせまたは下位の組み合わせにおいて、本明細書で説明される様々な実施形態の様々な特徴、態様、および利点のいずれかを組み合わせることによって達成され得る、多数の代替的な実施形態を包含することが理解される。

上の説明において、特定の詳細が、本明細書で説明される物品および方法の様々な実施形態の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、当業者は、本明細書で説明される実施形態がこれらの詳細を伴わずに実施され得ることを理解するであろう。他の例において、物品および方法に関連付けられた周知の構造および方法は、本明細書で説明される実施形態の不必要に曖昧な記述を避けるために、詳細に図示されないか、または説明されないことがある。また、この開示は、物品もしくは方法の様々な実施形態の様々な特徴、態様、および利点を説明している。この開示が、当業者が有用であることを見出し得る任意の組み合わせまたは下位の組み合わせにおいて、本明細書で説明される様々な実施形態の様々な特徴、態様、および利点のいずれかを組み合わせることによって達成され得る、多数の代替的な実施形態を包含することが理解される。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
〔態様１〕
鋳造システムであって、
炉であって、
入口断面積を画定する入口と、
複数の出口であって、各出口が出口断面積を画定する、複数の出口と、
前記入口と前記複数の出口との間の空洞であって、前記空洞が、前記入口から前記複数の出口に向かって先細りする、空洞と、を備える、炉と、
複数の金型であって、１つの金型が前記炉の各出口と整列する、複数の金型と、を備える、鋳造システム。
〔態様２〕
前記出口断面積の合計が、前記入口断面積と実質的に一致する、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様３〕
前記炉が、
第１の側壁と、
第２の側壁と、を備え、前記空洞が、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に画定され、前記第１の側壁が、前記第２の側壁と平行ではない、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様４〕
前記第１の側壁が、前記第２の側壁に対して約１度〜約１０度の角度を成して配向される、態様３に記載の鋳造システム。
〔態様５〕
前記複数の出口が、第１の出口および第２の出口を備え、前記第１の出口が、前記第１の側壁を通って延在し、前記第２の出口が、前記第２の側壁を通って延在する、態様３に記載の鋳造システム。
〔態様６〕
前記第１の出口が、第１の出口断面積を画定し、前記第２の出口が、第２の出口断面積を画定し、前記第２の出口断面積が、第１の出口断面積と実質的に一致する、態様５に記載の鋳造システム。
〔態様７〕
前記空洞が、長手方向軸を画定し、前記出口が、前記長手方向軸に対して対称的に配置される、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様８〕
前記金型が、底部開放型の金型である、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様９〕
エネルギー源を備え、前記エネルギー源が、前記炉内で物質にエネルギーを与えるように構造化され、前記物質の一部が、前記炉内で前記空洞を画定する固化したスカルを形成する、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様１０〕
各出口が、注入リップを備え、各注入リップが、前記鋳造システムの金型と整列する、態様１に記載のシステム。
〔態様１１〕
前記炉が、流体ベースの冷却システムを備える、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様１２〕
前記複数の金型が、平行鋳造のために配置される、態様１に記載の鋳造システム。
〔態様１３〕
鋳造システムと共に使用するための炉であって、
空洞であって、
第１の端部と、第２の端部であって、前記空洞が前記第１の端部と前記第２の端部との間で狭まる、第２の端部と、を備える、空洞と、
第１の端部における入口であって、前記入口が入口容量を画定する、入口と、
第２の端部における出口であって、前記出口が出口容量を画定する、出口と、を備える、炉。
〔態様１４〕
第１の側壁と、
第２の側壁と、を備え、前記空洞が、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に画定され、前記第１の側壁が、前記第２の側壁に対して角度を成して配向される、態様１３に記載の炉。
〔態様１５〕
前記空洞が、第１の端部と第２の端部との間で約１度〜約１０度先細りする、態様１３に記載の炉。
〔態様１６〕
前記空洞が、第１の端部から第の２端部まで約４度先細りする、態様１５に記載の炉。
〔態様１７〕
前記空洞が、物質のスカルを備え、前記物質のスカルが、前記第１の端部と前記第２の端部との間に狭まった形状を画定する、態様１３に記載の炉。
〔態様１８〕
前記出口が、第１の出口であり、前記炉が、出口容量を画定する第２の出口を備え、前記第１の出口と前記第２の出口の前記出口容量の合計が、前記入口容量と実質的に一致する、態様１３に記載の炉。
〔態様１９〕
前記空洞が、長手方向軸を画定し、前記第１の出口および前記第２の出口が、前記長手方向軸に対して対称的に配置される、態様１８に記載の炉。
〔態様２０〕
前記入口が低縁部を備え、前記出口が低縁部を備え、前記出口の前記低縁部が、前記入口の前記低縁部よりも高い、態様１３に記載の炉。
〔態様２１〕
流体ベースの冷却システムを備える、態様１３に記載の炉。
〔態様２２〕
前記空洞が、前記第１の端部と前記第２の端部との間の流路を画定し、前記空洞が、
前記入口付近の前記流路に対して横方向の第１の断面積と、
前記出口付近の前記流路に対して横方向の第２の断面積と、を備え、前記第１の断面積が前記第２断面積よりも大きい、態様１３に記載の炉。
〔態様２３〕
前記入口容量が、前記出口容量と実質的に一致する、態様１３に記載の炉。
〔態様２３〕
前記入口容量が、前記出口容量を超える、態様１３に記載の炉。
〔態様２５〕
鋳造システムと共に使用するための炉であって、
前記溶融物質を担持するための担持手段であって、
溶融物質を受容するための受容手段であって、前記受容手段が受容容量を備える、受容手段と、
溶融物質を送達するための送達手段であって、前記送達手段が送達容量を備え、前記送達容量が前記受容容量と実質的に等しい、送達手段と、を備える、担持手段と、
前記受容手段と前記送達手段との間の前記担持手段を狭めるための狭小化手段と、を備える、炉。
〔態様２６〕
前記送達手段が、第１および第２の送達手段を備える、態様２５に記載の炉。
〔態様２７〕
前記狭小化手段が、非平行な側壁を備える、態様２５に記載の炉。
〔態様２８〕
前記狭小化手段が、物質のスカルを備える、態様２５に記載の炉。
〔態様２９〕
鋳造システムであって、
物質を受容するように構造化された炉と、
前記炉内で物質にエネルギーを与えるように構造化されたエネルギー源と、を備え、前記物質の一部が前記炉内で物質のスカルを形成し、物質の前記スカルが、
入口断面積を画定する入口と、
出口断面積を画定する出口と、
前記入口と前記出口との間の空洞であって、前記空洞が前記入口から前記出口に向かって先細りする、空洞と、を備える、鋳造システム。
〔態様３０〕
前記出口断面積が、前記入口断面積未満である、態様２９に記載の鋳造システム。
〔態様３１〕
前記スカルが、各々出口断面積を備える複数の出口を備え、前記出口断面積の合計が前記入口断面積と実質的に一致する、態様２９に記載の鋳造システム。
〔態様３２〕
複数の金型を備え、各出口が１つの金型と整列する、態様３１に記載の鋳造システム。
〔態様３３〕
前記エネルギー源が、電子ビーム銃およびプラズマ発生デバイスを含む群から選択される、態様２９に記載の鋳造システム。
〔態様３４〕
物質を鋳造するための方法であって、
炉の入口に溶融物質を通すことであって、前記入口が入口容量を備える、通すことと、
前記炉の先細りした空洞に前記溶融物質を通すことと、
前記炉の複数の出口に前記溶融物質を通すことであって、各出口が出口容量を備え、前記出口容量の前記合計が前記入口容量と実質的に一致する、通すことと、
複数の金型内に前記溶融物質を通すことと、を含む、方法。
〔態様３５〕
出発物質にエネルギーを印加して、前記溶融物質を形成することを含む、態様３４に記載の方法。
〔態様３６〕
前記複数の金型を同時に充填することを含む、態様３４に記載の方法。
〔態様３７〕
前記方法が、連続鋳造法である、態様３４に記載の方法。
〔態様３８〕
前記炉に向かってエネルギーを指向して、中に先細りした物質のスカルを形成することを含む、態様３４に記載の方法。
〔態様３９〕
物質を鋳造するための方法であって、
入口に溶融物質を通して炉内に入れることと、
前記炉内の前記溶融物質にエネルギーを選択的に印加して、前記炉内で物質のスカルを形成することであって、物質の前記スカルが空洞を画定する、形成することと、
前記炉の出口に前記溶融物質を通すことであって、前記空洞が前記入口から前記出口まで先細りする、通すことと、
金型内に前記溶融物質を通すことと、を含む、方法。
〔態様４０〕
前記入口が入口容量を備え、前記出口が、前記入口容量に等しいか、またはそれ未満のうちの１つである出口容量を備える、態様３９に記載の方法。
〔態様４１〕
前記方法が、連続鋳造法である、態様３９に記載の方法。
〔態様４２〕
前記金型から鋳造物質を取り除くことを含む、態様４１に記載の方法。
〔態様４３〕
前記炉内の前記溶融物質にエネルギーを印加して、溶融物質中の封入物を除去することを含む、態様３９に記載の方法。

Claims (43)

1. 鋳造システムであって、
   炉であって、
   入口断面積を画定する入口と、
   複数の出口であって、各出口が出口断面積を画定する、複数の出口と、
   前記入口と前記複数の出口との間の空洞であって、前記空洞が、前記入口から前記複数の出口に向かって先細りする、空洞と、を備える、炉と、
   複数の金型であって、１つの金型が前記炉の各出口と整列する、複数の金型と、を備える、鋳造システム。
2. 前記出口断面積の合計が、前記入口断面積と実質的に一致する、請求項１に記載の鋳造システム。
3. 前記炉が、
   第１の側壁と、
   第２の側壁と、を備え、前記空洞が、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に画定され、前記第１の側壁が、前記第２の側壁と平行ではない、請求項１に記載の鋳造システム。
4. 前記第１の側壁が、前記第２の側壁に対して約１度〜約１０度の角度を成して配向される、請求項３に記載の鋳造システム。
5. 前記複数の出口が、第１の出口および第２の出口を備え、前記第１の出口が、前記第１の側壁を通って延在し、前記第２の出口が、前記第２の側壁を通って延在する、請求項３に記載の鋳造システム。
6. 前記第１の出口が、第１の出口断面積を画定し、前記第２の出口が、第２の出口断面積を画定し、前記第２の出口断面積が、第１の出口断面積と実質的に一致する、請求項５に記載の鋳造システム。
7. 前記空洞が、長手方向軸を画定し、前記出口が、前記長手方向軸に対して対称的に配置される、請求項１に記載の鋳造システム。
8. 前記金型が、底部開放型の金型である、請求項１に記載の鋳造システム。
9. エネルギー源を備え、前記エネルギー源が、前記炉内で物質にエネルギーを与えるように構造化され、前記物質の一部が、前記炉内で前記空洞を画定する固化したスカルを形成する、請求項１に記載の鋳造システム。
10. 各出口が、注入リップを備え、各注入リップが、前記鋳造システムの金型と整列する、請求項１に記載のシステム。
11. 前記炉が、流体ベースの冷却システムを備える、請求項１に記載の鋳造システム。
12. 前記複数の金型が、平行鋳造のために配置される、請求項１に記載の鋳造システム。
13. 鋳造システムと共に使用するための炉であって、
    空洞であって、
    第１の端部と、
    第２の端部であって、前記空洞が前記第１の端部と前記第２の端部との間で狭まる、第２の端部と、を備える、空洞と、
    第１の端部における入口であって、前記入口が入口容量を画定する、入口と、
    第２の端部における出口であって、前記出口が出口容量を画定する、出口と、を備える、炉。
14. 第１の側壁と、
    第２の側壁と、を備え、前記空洞が、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に画定され、前記第１の側壁が、前記第２の側壁に対して角度を成して配向される、請求項１３に記載の炉。
15. 前記空洞が、第１の端部と第２の端部との間で約１度〜約１０度先細りする、請求項１３に記載の炉。
16. 前記空洞が、第１の端部から第の２端部まで約４度先細りする、請求項１５に記載の炉。
17. 前記空洞が、物質のスカルを備え、前記物質のスカルが、前記第１の端部と前記第２の端部との間に狭まった形状を画定する、請求項１３に記載の炉。
18. 前記出口が、第１の出口であり、前記炉が、出口容量を画定する第２の出口を備え、前記第１の出口と前記第２の出口の前記出口容量の合計が、前記入口容量と実質的に一致する、請求項１３に記載の炉。
19. 前記空洞が、長手方向軸を画定し、前記第１の出口および前記第２の出口が、前記長手方向軸に対して対称的に配置される、請求項１８に記載の炉。
20. 前記入口が低縁部を備え、前記出口が低縁部を備え、前記出口の前記低縁部が、前記入口の前記低縁部よりも高い、請求項１３に記載の炉。
21. 流体ベースの冷却システムを備える、請求項１３に記載の炉。
22. 前記空洞が、前記第１の端部と前記第２の端部との間の流路を画定し、前記空洞が、
    前記入口付近の前記流路に対して横方向の第１の断面積と、
    前記出口付近の前記流路に対して横方向の第２の断面積と、を備え、前記第１の断面積が前記第２断面積よりも大きい、請求項１３に記載の炉。
23. 前記入口容量が、前記出口容量と実質的に一致する、請求項１３に記載の炉。
24. 前記入口容量が、前記出口容量を超える、請求項１３に記載の炉。
25. 鋳造システムと共に使用するための炉であって、
    前記溶融物質を担持するための担持手段であって、
    溶融物質を受容するための受容手段であって、前記受容手段が受容容量を備える、受容手段と、
    溶融物質を送達するための送達手段であって、前記送達手段が送達容量を備え、前記送達容量が前記受容容量と実質的に等しい、送達手段と、を備える、担持手段と、
    前記受容手段と前記送達手段との間の前記担持手段を狭めるための狭小化手段と、を備える、炉。
26. 前記送達手段が、第１および第２の送達手段を備える、請求項２５に記載の炉。
27. 前記狭小化手段が、非平行な側壁を備える、請求項２５に記載の炉。
28. 前記狭小化手段が、物質のスカルを備える、請求項２５に記載の炉。
29. 鋳造システムであって、
    物質を受容するように構造化された炉と、
    前記炉内で物質にエネルギーを与えるように構造化されたエネルギー源と、を備え、前記物質の一部が前記炉内で物質のスカルを形成し、物質の前記スカルが、
    入口断面積を画定する入口と、
    出口断面積を画定する出口と、
    前記入口と前記出口との間の空洞であって、前記空洞が前記入口から前記出口に向かって先細りする、空洞と、を備える、鋳造システム。
30. 前記出口断面積が、前記入口断面積未満である、請求項２９に記載の鋳造システム。
31. 前記スカルが、各々出口断面積を備える複数の出口を備え、前記出口断面積の合計が前記入口断面積と実質的に一致する、請求項２９に記載の鋳造システム。
32. 複数の金型を備え、各出口が１つの金型と整列する、請求項３１に記載の鋳造システム。
33. 前記エネルギー源が、電子ビーム銃およびプラズマ発生デバイスを含む群から選択される、請求項２９に記載の鋳造システム。
34. 物質を鋳造するための方法であって、
    炉の入口に溶融物質を通すことであって、前記入口が入口容量を備える、通すことと、
    前記炉の先細りした空洞に前記溶融物質を通すことと、
    前記炉の複数の出口に前記溶融物質を通すことであって、各出口が出口容量を備え、前記出口容量の前記合計が前記入口容量と実質的に一致する、通すことと、
    複数の金型内に前記溶融物質を通すことと、を含む、方法。
35. 出発物質にエネルギーを印加して、前記溶融物質を形成することを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記複数の金型を同時に充填することを含む、請求項３４に記載の方法。
37. 前記方法が、連続鋳造法である、請求項３４に記載の方法。
38. 前記炉に向かってエネルギーを指向して、中に先細りした物質のスカルを形成することを含む、請求項３４に記載の方法。
39. 物質を鋳造するための方法であって、
    入口に溶融物質を通して炉内に入れることと、
    前記炉内の前記溶融物質にエネルギーを選択的に印加して、前記炉内で物質のスカルを形成することであって、物質の前記スカルが空洞を画定する、形成することと、
    前記炉の出口に前記溶融物質を通すことであって、前記空洞が前記入口から前記出口まで先細りする、通すことと、
    金型内に前記溶融物質を通すことと、を含む、方法。
40. 前記入口が入口容量を備え、前記出口が、前記入口容量に等しいか、またはそれ未満のうちの１つである出口容量を備える、請求項３９に記載の方法。
41. 前記方法が、連続鋳造法である、請求項３９に記載の方法。
42. 前記金型から鋳造物質を取り除くことを含む、請求項４１に記載の方法。
43. 前記炉内の前記溶融物質にエネルギーを印加して、溶融物質中の封入物を除去することを含む、請求項３９に記載の方法。

Images