JP6986945B2 - 鋳造方法および鋳造品 - Google Patents
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Description
本発明は、鋳造方法および鋳造品に関する。より詳細には、本発明は、フレックル（ｆｒｅｃｋｌｅ）粒子を低減または排除するための鋳造方法、ならびにこの方法から形成された鋳造品に関する。
ガスタービンエンジン用のタービンバケットなどの種々の部品は、多くの場合に、方向性凝固（ＤＳ）／単結晶（ＳＣ）鋳造技術によって形成される。より具体的には、多数の部品が、多くの場合に、溶融物で満たされたインベストメント鋳型が鋳造炉から引き出される鋳造「引き出し」技術によって形成される。溶融物で満たされたインベストメント鋳型を鋳造炉から引き出すことにより、鋳型内の溶融した状態の金属または合金が冷めて凝固し、鋳型の内側で部品を形成することができる。
溶融した状態の金属または合金が冷めるとき、固体／液体の界面を横切る温度勾配が低すぎ、あるいは界面の傾斜が水平と比べて大きすぎると、フレックル粒子の形成につながる可能性がある。フレックル粒子は、樹枝状組織間の流体の流れに起因して形成され、共晶相に囲まれた等軸相をもたらし得る。フレックル粒子は、望ましくない特徴と考えられ、特に疲労強度の低下の形で、許容できない脆弱性を有する可能性がある。
１つの典型的な実施形態においては、鋳造方法が、下端に引き出し領域を備えている鋳造炉を用意し、鋳造炉内に鋳型を配置し、鋳型内に溶融した状態の材料を配置し、鋳型を、部分的に引き出された部分をもたらす引き出し距離だけ、鋳造炉の引き出し領域を通って部分的に引き出すことで、部分的に引き出された部分を少なくとも部分的に凝固させ、その後に部分的に引き出された部分の少なくとも一部分を引き出し領域を通って鋳造炉へと再挿入することで、部分的に引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させ、次いで鋳型を引き出し領域を通って鋳造炉から完全に引き出すことで、方向性凝固または単結晶の鋳造品を生み出すことを含む。部分的に引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させることで、部分的に引き出された部分からフレックル粒子が低減または除去される。
別の典型的な実施形態においては、鋳造方法が、下端に引き出し領域を備えている鋳造炉を用意し、鋳造炉内に鋳型を配置し、鋳型内に溶融した状態の材料を配置し、鋳型を、部分的に引き出された部分をもたらすべく引き出し時間にわたって鋳造炉の引き出し領域を通って部分的に引き出すことで、部分的に引き出された部分を少なくとも部分的に凝固させ、部分的に引き出された部分の少なくとも一部分を引き出し領域を通って鋳造炉へと再挿入することで、部分的に引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させ、次いで鋳型を引き出し領域を通って鋳造炉から完全に引き出すことで、方向性凝固または単結晶の鋳造品を生み出すことを含む。部分的に引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させることで、部分的に引き出された部分からフレックル粒子が低減または除去される。
別の典型的な実施形態においては、方向性凝固または単結晶の鋳造品が、部分的な引き出しによる引き出された部分の一部分の凝固と、引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させるための再挿入と、鋳型を鋳造炉から完全に引き出すことによる方向性凝固または単結晶の鋳造品の形成とを含むプロセスによる形成に対応する方向性凝固または単結晶のミクロ組織ならびにフレックル粒子の発生を含む。
本発明の他の特徴および利点は、以下の好ましい実施形態のさらに詳細な説明を、本発明の原理を例として示している添付の図面と併せて検討することにより、明らかになるであろう。
可能な限り、同一の参照符号が同一の部分を表すために図面の全体にわたって使用される。
鋳造方法および鋳造品が提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される特徴のうちの１つ以上を使用しない鋳造方法および鋳造品と比較して、鋳造品におけるフレックル粒子の低減または排除、鋳造品の効率の向上、鋳造コストの低減、あるいはこれらの組み合わせを達成する。
図１〜図３を参照すると、鋳造方法１００は、鋳造炉２００を用意すること（ステップ１１０）と、鋳造炉２００内に鋳型２１０を配置すること（ステップ１２０）と、鋳型２１０内に溶融した状態の材料２２０を配置すること（ステップ１３０）とを含む。次に、溶融した状態の材料２２０を含んでいる鋳型２１０を、例えば一実施形態によれば鋳造炉２００の下端２０１に位置する引き出し領域２０５を通って引き出し距離２１７だけ部分的に引き出すこと（ステップ１４０）で、部分的に引き出された部分２１３がもたらされる。部分的に引き出された部分２１３の溶融した状態の材料２２０が、少なくとも部分的に凝固して、凝固部分２１５を形成する。
一実施形態においては、部分的な引き出し（ステップ１４０）の後で、鋳造方法１００は、鋳型２１０を部分引き出し保持時間にわたって引き出し距離２１７に保持し、その後に、部分的に引き出された部分２１３の少なくとも一部分を引き出し領域２０５を通って鋳造炉２００へと再挿入（ステップ１５０）し、再挿入部分を形成する。部分引き出し保持時間は、これらに限られるわけではないが、約５分まで、約１５秒〜約５分、約３０秒〜約５分、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲など、任意の適切な継続時間を含む。再挿入（ステップ１５０）は、凝固部分２１５を少なくとも部分的に再び溶融させることで、例えば部分的な引き出し（ステップ１４０）の際に凝固部分２１５に形成されたフレックル粒子２１４（図３を参照）を低減または除去する。再挿入（ステップ１５０）の後に、再挿入部分は、再挿入保持時間にわたって鋳造炉２００内に保持され、次いで鋳型２１０が鋳造炉２００から完全に引き出され（ステップ１６０）、溶融した状態の材料２２０が結晶化し、鋳造品３００を形成する。再挿入保持時間は、これらに限られるわけではないが、約５分まで、約１５秒〜約５分、約３０秒〜約５分、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲など、任意の適切な継続時間を含む。部分引き出し保持時間と再挿入保持時間とは、同じであり、同様であり、実質的に同様であり、あるいは異なる。
図２〜図３を参照すると、鋳造炉２００は、鋳型２１０（図２を参照）を受け入れ、溶融した状態の材料２２０（図３を参照）の温度を溶融した状態の材料の結晶化温度以上に維持するための任意の適切な鋳造炉を含む。１つの適切な鋳造炉として、これに限られるわけではないが、方向性凝固鋳造炉が挙げられる。一実施形態において、鋳造炉２００は、溶融した状態の材料２２０を鋳型２１０内に配置（ステップ１３０）する前に、鋳型２１０を受け入れ、さらには／あるいは予熱する。別の実施形態において、鋳造炉２００は、複数の鋳型２１０を受け入れ、さらには／あるいは予熱する。さらなる実施形態においては、鋳造炉２００内の複数の鋳型２１０の間にギャップが形成される。複数の鋳型２１０における温度の制御の向上を容易にするために、鋳型２１０の配置は、これらに限られるわけではないが、垂直インデキシング（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｉｎｇ）、計算された案内、ギャップの熱的な半絶縁、あるいはこれらの組み合わせを含む。次いで、溶融した状態の材料２２０が、鋳造炉２００の開口２０６を通って鋳型２１０へと導入される。開口２０６は、これらに限られるわけではないが、炉２００の上端２０２の穴、パイプ、漏斗、またはこれらの組み合わせなど、任意の適切な開口を含む。
鋳型２１０は、溶融した状態の材料２２０を受け入れ、鋳造品３００を形成するための任意の適切な鋳型を含む。例えば、一実施形態において、鋳型２１０は、鋳造品３００の形状に対応する１つ以上の空洞に連通した注ぎカップを有するセラミックインベストメントシェルモールドを含む。溶融した状態の材料２２０は、鋳造に適した任意の材料を含み、形成すべき鋳造品３００に基づいて選択される。例えば、タービンバケットを形成するための溶融した状態の材料２２０は、方向性凝固および／または単結晶形成が可能な任意の材料を含む。適切な材料として、これらに限られるわけではないが、金属、超合金（例えば、ニッケル、コバルト、または鉄ベースの超合金）、またはこれらの組み合わせが挙げられる。別の例において、溶融状態の材料２２０は、約９．８％のＣｒ、約７．５％のＣｏ、約１．５％のＭｏ、約６％のＷ、約４．８％のＴａ、約０．５％のＮｂ、約４．２％のＡｌ、約３．６％のＴｉ、約０．０８％のＣ、約０．０１％のＢ、約０．１％のＨｆ、およびＮｉからなる残部という重量組成を有する。
図３を参照すると、鋳型２１０を引き出し距離２１７だけ部分的に引き出すこと（ステップ１４０）により、部分的に引き出された部分２１３の溶融した状態の材料２２０が、鋳造炉２００の外部の低い温度に曝される。鋳造炉２００の外部の低い温度は、部分的に引き出された部分２１３の内部の溶融した状態の材料２２０を冷却する。溶融した状態の材料２２０の冷却は、溶融した状態の材料２２０を少なくとも部分的に凝固させ、部分的に引き出された部分２１３の内部に凝固部分２１５を形成する。凝固は、溶融した状態の材料２２０を収縮させ、凝固部分２１５において凝固した材料の密度を高め、フレックル粒子２１４を形成する。凝固が続くにつれて、樹枝状組織間の流体の流れが、フレックル粒子２１４を形成する。これらに限られるわけではないが鋳型２１０のサイズおよび／または形状などの種々の特徴が、凝固部分２１５におけるフレックル粒子２１４の発生の増加または減少を促す。
一実施形態において、引き出し距離２１７は、これらに限られるわけではないが、最初に引き出される部分、大きな厚さを含む部分、中断のない部分、またはこれらの組み合わせなど、フレックル粒子の形成が多いという特徴を有する鋳造品３００の少なくとも１つの領域に対応するように選択される。例えば、別の実施形態において、引き出し距離２１７は、タービンバケットのバケット先端シュラウドに対応する。引き出し距離２１７は、これらに限られるわけではないが、約０．２５０インチ（約０．６３５ｃｍ）〜約６インチ（約１５．２４ｃｍ）、約０．２５０インチ（約０．６３５ｃｍ）〜約３インチ（約７．６２ｃｍ）約０．２５０インチ（約０．６３５ｃｍ）〜約１インチ（約２．５４ｃｍ）、約０．２５０インチ（約０．６３５ｃｍ）〜約０．７５０インチ（約１．９１０ｃｍ）、約０．２５０インチ（約０．６３５ｃｍ）〜約０．５００インチ（約１．２７０ｃｍ）、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲を含む。引き出し距離２１７に達した後に、部分的に引き出された部分２１３は、鋳造炉２００へと再挿入される（ステップ１５０）。
部分的に引き出された部分２１３の再挿入（ステップ１５０）は、凝固部分２１５に形成された凝固した材料を少なくとも部分的に再び溶融させて、フレックル粒子２１４を低減または除去する。以前にフレックル粒子２１４を形成していた溶融した状態の材料２２０は、鋳造品３００におけるフレックル粒子２１４の発生を低減または排除するように、鋳型２１０の完全な引き出し（ステップ１６０）の際に凝固する。部分的な引き出し（ステップ１４０）および再挿入（ステップ１５０）の際にフレックル粒子２１４の発生を低減または排除することによって、鋳造方法１００は、これに限られるわけではないがフレックル粒子２１４を溶け込ませるなどの鋳造後のフレックル粒子の処理を伴わずに、フレックル粒子２１４の発生を低減または排除することができる。
部分的な引き出し（ステップ１４０）の際に、鋳型２１０は、鋳造炉２００から部分引き出し速度で引き出される。適切な部分引き出し速度は、これらに限られるわけではないが、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約３０インチ／時（約７６．２ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約１５インチ／時（約３８．１ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約１０インチ／時（約２５．４ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約７インチ／時（約１７．８ｃｍ／時）、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲を含む。別の実施形態において、部分引き出し速度は、凝固部分２１５の凝固の際に形成される結晶化の種類および／または量を容易にする。例えば、鋳型２１０の部分的な引き抜き（ステップ１４０）の際に、部分引き出し速度を低くすると、部分的に引き出された部分２１３の鋳造炉２００の外部の低温への暴露の時間が長くなる。暴露が長くなると、凝固部分２１５の凝固の際に形成される結晶化の量が増加する。
完全な引き出し（ステップ１５０）の際に、鋳型２１０は、鋳造炉２００から完全引き出し速度で引き出される。適切な完全引き出し速度は、これらに限られるわけではないが、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約３０インチ／時（約７６．２ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約１５インチ／時（約３８．１ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約１０インチ／時（約２５．４ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約７インチ／時（約１７．８ｃｍ／時）、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲を含む。完全引き出し速度は、鋳造品３００における結晶化の種類および／または速度を容易にする。例えば、鋳型２１０の完全な引き出し（ステップ１６０）の際に、完全引き出し速度は、方向性凝固または単結晶凝固のいずれかの量の増加を容易にする。
再挿入（ステップ１５０）の際に、部分的に引き出された部分２１３の少なくとも一部分が、部分的な引き出し（ステップ１４０）の方向の反対方向または実質的に反対方向に進む再挿入速度で鋳造炉２００へと再挿入される。一実施形態において、再挿入速度は、本明細書に開示の適切な部分引き出し速度または完全引き出し速度のいずれかと同等である。別の実施形態において、再挿入の速度は、本明細書に開示の適切な部分引き出し速度または完全引き出し速度よりも小さい。さらに別の実施形態において、再挿入の速度は、本明細書に開示の適切な部分引き出し速度または完全引き出し速度よりも大きい。例えば、適切な再挿入速度は、これらに限られるわけではないが、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約３０インチ／時（約７６．２ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約１５インチ／時（約３８．１ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約１０インチ／時（約２５．４ｃｍ／時）、約１インチ／時（約２．５４ｃｍ／時）〜約７インチ／時（約１７．８ｃｍ／時）、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲を含む。
さらに、一実施形態において、部分引き出し速度、完全引き出し速度、および／または再挿入速度は、鋳造方法１００の全体にわたって任意の適切な技術によって自動化される。適切な自動化技術として、これらに限られるわけではないが、部分的な引き出し（ステップ１４０）、再挿入（ステップ１５０）、および／または完全な引き出し（ステップ１６０）の間の推移の提供、部分的な引き出し（ステップ１４０）を自動的に逆にすることによる再挿入（ステップ１５０）の提供、再挿入（ステップ１５０）を自動的に逆にすることによる完全な引き出し（ステップ１６０）の提供、部分引き出し速度、再挿入速度、および／または完全引き出し速度の変化、鋳造炉２００内の温度のばらつきに合わせた調節、フレックル粒子２１４の形成が多いという特徴を有する鋳造品３００の領域に合わせた調節、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。
一実施形態において、部分引き出し速度、再挿入速度、および／または完全引き出し速度は、各々のステップの全体を通して維持される（各々のステップを開始するための加速および各々のステップを終了するための減速を除く）。例えば、部分引き出し速度、再挿入速度、および完全引き出し速度は、約５インチ／時（約１２．７ｃｍ）である。別の実施形態においては、部分引き出し速度、再挿入速度、および完全引き出し速度のうちの少なくとも１つが、鋳造方法１００の最中に変化する。鋳造方法１００の最中の変化として、これらに限られるわけではないが、ステップの間（例えば、部分的な引き出し（ステップ１４０）、再挿入（ステップ１５０）、および／または完全な引き出し（ステップ１６０）の間）、少なくとも１つのステップの最中、フレックル粒子２１４の形成が多いという特徴を有する鋳造品３００の領域に対応、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、一実施形態においては、部分引き出し速度および完全引き出し速度が約３インチ／時（約７．６ｃｍ／時）である一方で、再挿入速度は約１０インチ／時（約２５．４ｃｍ／時）である。
図４を参照すると、別の実施形態において、鋳造方法１００は、鋳型２１０の部分的な引き出し（ステップ１４０）および／または再挿入（ステップ１５０）の繰り返し（ステップ１５５）を含む。一実施形態においては、繰り返し（ステップ１５５）の際に、部分的な引き出し（ステップ１４０）によって、未露出部分４１３が新たに露出させられ、再挿入（ステップ１５０）によって、未露出部分４１３の再挿入部分の範囲内の凝固部分２１５が少なくとも部分的に再び溶融させられる。再挿入部分は、これらに限られるわけではないが、未露出部分４１３のすべてまたは実質的にすべて、未露出部分４１３の全体よりも小さい部分、フレックル粒子２１４の形成が多いという特徴を有する鋳造品３００の領域、あるいはこれらの組み合わせを含む。例えば、別の実施形態においては、繰り返し（ステップ１５５）の際に、部分的な引き出し（ステップ１４０）が、厚さの大きい領域に対応する約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）の再挿入部分を含む約１インチ（約２．５４ｃｍ）の未露出部分４１３を露出させる。再挿入部分の範囲内の凝固部分２１５の再溶融は、この部分に形成されたフレックル粒子２１４を減少または除去する。
別の例においては、部分的な引き出し（ステップ１４０）が、約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）の部分的に引き出された部分２１３を露出させ、再挿入（ステップ１５０）が、部分的に引き出された部分２１３内の凝固部分２１５を部分的に再び溶融させる。次に、部分的な引き出し（ステップ１４０）の繰り返し（ステップ１５５）により、部分的に再び溶融させられた凝固部分２１５を含む約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）の部分的に引き出された部分２１３と、約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）の未露出部分４１３とが、露出させられる。その後に、再挿入（ステップ１５０）の繰り返し（ステップ１５５）により、未露出部分４１３の範囲内に形成された凝固部分２１５を、部分的に再び溶融させられた部分的に引き出された部分２１３内の凝固部分２１５を再び溶融させることなく、再び溶融させられる。
一実施形態において、鋳造方法１００は、溶融した状態の材料２２０を有する鋳型２１０を引き出し時間にわたって部分的に引き出すこと（ステップ１４０）を含む。引き出し時間は、凝固部分２１５の形成に対応する任意の適切な時間量を含む。適切な時間量として、これらに限られるわけではないが、約２時間まで、約１．５時間まで、約１時間まで、約１時間〜約２時間、約０．５時間まで、あるいはこれらの任意の組み合わせ、部分的組み合わせ、範囲、または部分的範囲が挙げられる。引き出し時間における部分引き出し速度は、本明細書に開示される任意の適切な部分引き出し速度を含む。さらなる実施形態において、引き出し時間における部分引き出し速度は、これらに限られるわけではないが、一定の速度、あらかじめ設定された引き出し速度の変化、漸進的な速度、またはこれらの組み合わせを含む。
本発明について好適な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
［実施態様１］
下端（２０１）に引き出し領域（２０５）を備えている鋳造炉（２００）における鋳造方法（１００）であって、
前記鋳造炉（２００）内に鋳型（２１０）を配置するステップ（１２０）と、
前記鋳型（２１０）内に溶融した状態の材料（２２０）を配置するステップ（１３０）と、
前記鋳型（２１０）を、部分的に引き出された部分（２１３）をもたらす引き出し距離（２１７）だけ、前記鋳造炉（２００）の前記引き出し領域（２０５）を通って部分的に引き出し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に凝固させるステップ（１４０）と、
その後に、前記部分的に引き出された部分（２１３）の少なくとも一部分を、前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）へと再挿入し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させるステップ（１５０）と、
次いで、前記鋳型（２１０）を前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）から完全に引き出し、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）を生み出すステップ（１６０）と
を含んでおり、
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記部分的に引き出された部分（２１３）からフレックル粒子（２１４）が低減され、あるいは除去される、鋳造方法（１００）。
［実施態様２］
前記鋳型（２１０）を部分的に引き出す際の部分引き出し速度を変更することを含んでおり、該変更は、前記鋳型（２１０）のうちのフレックル粒子（２１４）の形成が多いという特徴を含む部分に対応する、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様３］
前記鋳型（２１０）を完全に引き出す際の完全引き出し速度を変更することを含んでおり、該変更は、前記鋳型（２１０）のうちのフレックル粒子（２１４）の形成が多いという特徴を含む部分に対応する、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様４］
前記鋳型（２１０）のうちの大きな厚さを含んでいる部分に対応して部分引き出し速度および完全引き出し速度の少なくとも一方を下げることを含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様５］
前記鋳型（２１０）の部分的な引き出し（１４０）は、約１インチ／時〜約１０インチ／時の部分引き出し速度を含み、前記鋳型（２１０）の完全な引き出し（１６０）は、約１インチ／時〜約１０インチ／時の完全引き出し速度を含み、前記再挿入（１５０）は、約１インチ／時〜約２０インチ／時の再挿入速度を含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様６］
前記部分引き出し速度は、前記完全引き出し速度から相違する、実施態様５に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様７］
前記再挿入速度は、前記部分引き出し速度および前記完全引き出し速度よりも大きい、実施態様５に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様８］
前記再挿入速度、前記部分引き出し速度、および前記完全引き出し速度は、同等である、実施態様５に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様９］
前記再挿入（１５０）の前の部分引き出し保持時間および前記完全な引き出し（１６０）の前の再挿入保持時間をさらに含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１０］
１つ以上の追加の鋳型を前記鋳造炉（２００）内に配置することをさらに含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１１］
前記１つ以上の追加の鋳型を配置することは、垂直インデキシング、計算された案内、前記１つ以上の追加の鋳型の間に形成される熱的に半絶縁のギャップ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１０に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１２］
前記引き出し距離（２１７）は、約０．２５０インチ〜約６．０インチである、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１３］
前記完全な引き出し（１６０）の前に前記鋳型（２１０）の前記部分的な引き出し（１４０）および前記再挿入（１５０）を繰り返すこと（１５５）、をさらに含む実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１４］
前記部分的な引き出し（１４０）の繰り返し（１５５）により、前記鋳型（２１０）の未露出部分（４１３）が露出させられ、前記再挿入（１５０）の繰り返し（１５５）により、前記鋳型（２１０）の前記未露出部分（４１３）内の凝固部分が部分的に再び溶融させられる、実施態様１３に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１５］
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記鋳造品（３００）からフレックル粒子（２１４）が除去される、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１６］
前記部分的に引き出された部分（２１３）は、タービンバケット先端シュラウドを含み、前記鋳造品（３００）は、タービンバケットを含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１７］
下端（２０１）に引き出し領域（２０５）を備えている鋳造炉（２００）における鋳造方法（１００）であって、
前記鋳造炉（２００）内に鋳型（２１０）を配置するステップ（１２０）と、
前記鋳型（２１０）内に溶融した状態の材料（２２０）を配置するステップ（１３０）と、
前記鋳型（２１０）を引き出し時間にわたって前記鋳造炉（２００）の前記引き出し領域（２０５）を通って部分的に引き出すことによって部分的に引き出された部分（２１３）をもたらし、該部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に凝固させるステップ（１４０）と、
前記部分的に引き出された部分（２１３）の少なくとも一部分を、前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）へと再挿入し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させるステップ（１５０）と、
次いで前記鋳型（２１０）を前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）から完全に引き出し、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）を生み出すステップ（１６０）と
を含んでおり、
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記部分的に引き出された部分（２１３）からフレックル粒子（２１４）が低減され、あるいは除去される、鋳造方法（１００）。
［実施態様１８］
方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）であって、
部分的な引き出し（１４０）による引き出された部分の一部分の凝固と、前記引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させるための再挿入（１５０）と、鋳型（２１０）を鋳造炉（２００）から完全に引き出す（１６０）ことによる方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）の形成とを含むプロセスによる形成に対応する方向性凝固または単結晶のミクロ組織ならびにフレックル粒子（２１４）の発生を含む、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）。
［実施態様１９］
前記ミクロ組織は、方向性凝固である、実施態様１８に記載の鋳造品（３００）。
［実施態様２０］
前記ミクロ組織は、単結晶である、実施態様１８に記載の鋳造品（３００）。
［実施態様１］
下端（２０１）に引き出し領域（２０５）を備えている鋳造炉（２００）における鋳造方法（１００）であって、
前記鋳造炉（２００）内に鋳型（２１０）を配置するステップ（１２０）と、
前記鋳型（２１０）内に溶融した状態の材料（２２０）を配置するステップ（１３０）と、
前記鋳型（２１０）を、部分的に引き出された部分（２１３）をもたらす引き出し距離（２１７）だけ、前記鋳造炉（２００）の前記引き出し領域（２０５）を通って部分的に引き出し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に凝固させるステップ（１４０）と、
その後に、前記部分的に引き出された部分（２１３）の少なくとも一部分を、前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）へと再挿入し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させるステップ（１５０）と、
次いで、前記鋳型（２１０）を前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）から完全に引き出し、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）を生み出すステップ（１６０）と
を含んでおり、
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記部分的に引き出された部分（２１３）からフレックル粒子（２１４）が低減され、あるいは除去される、鋳造方法（１００）。
［実施態様２］
前記鋳型（２１０）を部分的に引き出す際の部分引き出し速度を変更することを含んでおり、該変更は、前記鋳型（２１０）のうちのフレックル粒子（２１４）の形成が多いという特徴を含む部分に対応する、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様３］
前記鋳型（２１０）を完全に引き出す際の完全引き出し速度を変更することを含んでおり、該変更は、前記鋳型（２１０）のうちのフレックル粒子（２１４）の形成が多いという特徴を含む部分に対応する、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様４］
前記鋳型（２１０）のうちの大きな厚さを含んでいる部分に対応して部分引き出し速度および完全引き出し速度の少なくとも一方を下げることを含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様５］
前記鋳型（２１０）の部分的な引き出し（１４０）は、約１インチ／時〜約１０インチ／時の部分引き出し速度を含み、前記鋳型（２１０）の完全な引き出し（１６０）は、約１インチ／時〜約１０インチ／時の完全引き出し速度を含み、前記再挿入（１５０）は、約１インチ／時〜約２０インチ／時の再挿入速度を含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様６］
前記部分引き出し速度は、前記完全引き出し速度から相違する、実施態様５に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様７］
前記再挿入速度は、前記部分引き出し速度および前記完全引き出し速度よりも大きい、実施態様５に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様８］
前記再挿入速度、前記部分引き出し速度、および前記完全引き出し速度は、同等である、実施態様５に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様９］
前記再挿入（１５０）の前の部分引き出し保持時間および前記完全な引き出し（１６０）の前の再挿入保持時間をさらに含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１０］
１つ以上の追加の鋳型を前記鋳造炉（２００）内に配置することをさらに含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１１］
前記１つ以上の追加の鋳型を配置することは、垂直インデキシング、計算された案内、前記１つ以上の追加の鋳型の間に形成される熱的に半絶縁のギャップ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施態様１０に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１２］
前記引き出し距離（２１７）は、約０．２５０インチ〜約６．０インチである、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１３］
前記完全な引き出し（１６０）の前に前記鋳型（２１０）の前記部分的な引き出し（１４０）および前記再挿入（１５０）を繰り返すこと（１５５）、をさらに含む実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１４］
前記部分的な引き出し（１４０）の繰り返し（１５５）により、前記鋳型（２１０）の未露出部分（４１３）が露出させられ、前記再挿入（１５０）の繰り返し（１５５）により、前記鋳型（２１０）の前記未露出部分（４１３）内の凝固部分が部分的に再び溶融させられる、実施態様１３に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１５］
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記鋳造品（３００）からフレックル粒子（２１４）が除去される、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１６］
前記部分的に引き出された部分（２１３）は、タービンバケット先端シュラウドを含み、前記鋳造品（３００）は、タービンバケットを含む、実施態様１に記載の鋳造方法（１００）。
［実施態様１７］
下端（２０１）に引き出し領域（２０５）を備えている鋳造炉（２００）における鋳造方法（１００）であって、
前記鋳造炉（２００）内に鋳型（２１０）を配置するステップ（１２０）と、
前記鋳型（２１０）内に溶融した状態の材料（２２０）を配置するステップ（１３０）と、
前記鋳型（２１０）を引き出し時間にわたって前記鋳造炉（２００）の前記引き出し領域（２０５）を通って部分的に引き出すことによって部分的に引き出された部分（２１３）をもたらし、該部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に凝固させるステップ（１４０）と、
前記部分的に引き出された部分（２１３）の少なくとも一部分を、前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）へと再挿入し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させるステップ（１５０）と、
次いで前記鋳型（２１０）を前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）から完全に引き出し、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）を生み出すステップ（１６０）と
を含んでおり、
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記部分的に引き出された部分（２１３）からフレックル粒子（２１４）が低減され、あるいは除去される、鋳造方法（１００）。
［実施態様１８］
方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）であって、
部分的な引き出し（１４０）による引き出された部分の一部分の凝固と、前記引き出された部分を少なくとも部分的に再び溶融させるための再挿入（１５０）と、鋳型（２１０）を鋳造炉（２００）から完全に引き出す（１６０）ことによる方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）の形成とを含むプロセスによる形成に対応する方向性凝固または単結晶のミクロ組織ならびにフレックル粒子（２１４）の発生を含む、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）。
［実施態様１９］
前記ミクロ組織は、方向性凝固である、実施態様１８に記載の鋳造品（３００）。
［実施態様２０］
前記ミクロ組織は、単結晶である、実施態様１８に記載の鋳造品（３００）。
１００ 鋳造方法
２００ 鋳造炉
２０１ （鋳造炉の）下端
２０２ （鋳造炉の）上端
２０５ （鋳造炉の）引き出し領域
２０６ 開口
２１０ 鋳型
２１３ 部分的に引き出された部分
２１４ フレックル粒子
２１５ 凝固部分
２１７ 引き出し距離
２２０ 溶融した状態の材料
３００ 鋳造品
４１３ 未露出部分
２００ 鋳造炉
２０１ （鋳造炉の）下端
２０２ （鋳造炉の）上端
２０５ （鋳造炉の）引き出し領域
２０６ 開口
２１０ 鋳型
２１３ 部分的に引き出された部分
２１４ フレックル粒子
２１５ 凝固部分
２１７ 引き出し距離
２２０ 溶融した状態の材料
３００ 鋳造品
４１３ 未露出部分
Claims (12)
- 下端（２０１）に引き出し領域（２０５）を備えている鋳造炉（２００）における鋳造方法（１００）であって、
前記鋳造炉（２００）内に鋳型（２１０）を配置するステップ（１２０）と、
前記鋳型（２１０）内に溶融した状態の材料（２２０）を配置するステップ（１３０）と、
前記鋳型（２１０）を、部分的に引き出された部分（２１３）をもたらす引き出し距離（２１７）だけ、前記鋳造炉（２００）の前記引き出し領域（２０５）を通って部分的に引き出し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に凝固させるステップ（１４０）と、
その後に、前記部分的に引き出された部分（２１３）の少なくとも一部分を、前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）へと再挿入し、前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させるステップ（１５０）と、
次いで、前記鋳型（２１０）を前記引き出し領域（２０５）を通って前記鋳造炉（２００）から完全に引き出し、方向性凝固または単結晶の鋳造品（３００）を生み出すステップ（１６０）と
を含んでおり、
前記部分的に引き出された部分（２１３）を少なくとも部分的に再び溶融させることで、前記部分的に引き出された部分（２１３）からフレックル粒子（２１４）が低減され、あるいは除去される、鋳造方法（１００）。 - 前記鋳型（２１０）を部分的に引き出す際の部分引き出し速度を変更することを含んでおり、該変更は、前記鋳型（２１０）のうちのフレックル粒子（２１４）の形成が多いという特徴を含む部分に対応する、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記鋳型（２１０）を完全に引き出す際の完全引き出し速度を変更することを含んでおり、該変更は、前記鋳型（２１０）のうちのフレックル粒子（２１４）の形成が多いという特徴を含む部分に対応する、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記鋳型（２１０）のうちの大きな厚さを含んでいる部分に対応して部分引き出し速度および完全引き出し速度の少なくとも一方を下げることを含む、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記鋳型（２１０）の部分的な引き出し（１４０）は、１インチ／時〜１０インチ／時の部分引き出し速度を含み、前記鋳型（２１０）の完全な引き出し（１６０）は、１インチ／時〜１０インチ／時の完全引き出し速度を含み、前記再挿入（１５０）は、１インチ／時〜２０インチ／時の再挿入速度を含む、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記部分引き出し速度は、前記完全引き出し速度から相違する、請求項５に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記再挿入速度は、前記部分引き出し速度および前記完全引き出し速度よりも大きい、請求項５に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記再挿入（１５０）の前の部分引き出し保持時間および前記完全な引き出し（１６０）の前の再挿入保持時間をさらに含む、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記引き出し距離（２１７）は、０．２５０インチ〜６．０インチである、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記完全な引き出し（１６０）の前に前記鋳型（２１０）の前記部分的な引き出し（１４０）および前記再挿入（１５０）を繰り返すこと（１５５）、をさらに含む請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記部分的な引き出し（１４０）の繰り返し（１５５）により、前記鋳型（２１０）の未露出部分（４１３）が露出させられ、前記再挿入（１５０）の繰り返し（１５５）により、前記鋳型（２１０）の前記未露出部分（４１３）内の凝固部分が部分的に再び溶融させられる、請求項１０に記載の鋳造方法（１００）。
- 前記部分的に引き出された部分（２１３）は、タービンバケット先端シュラウドを含み、前記鋳造品（３００）は、タービンバケットを含む、請求項１に記載の鋳造方法（１００）。
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