KR100718412B1 - 방향성 응고용 노 장치와, 방향성 응고 방법 및 이에 의해 형성된 제품 - Google Patents

Abstract

액체 금속 배스를 이용하여 용탕으로부터 제품의 방향성 응고를 가능하게 하는 주조 노와, 이러한 노를 작동시키는 방법에 있어서, 몰드를 가열 챔버내로부터 가열 챔버 바로 아래에 위치된 액체 금속 배스내로 하강시키는 수단이 제공된다. 가열 챔버 바로 아래의 비교적 일정한 위치에서 액체 금속 배스의 레벨을 자동적으로 유지하기 위한 자동화 수단이 제공되며, 배스내로의 몰드의 침적으로 인해 배스의 레벨이 상승하는 동시에, 배스가 하강되며, 이에 의해 액체 금속 배스의 레벨이 이러한 실질적으로 일정한 위치에서 유지될 수 있다.

Description

방향성 응고용 노 장치와, 방향성 응고 방법 및 이에 의해 형성된 제품{LIQUID METAL BATH FURNACE AND CASTING METHOD}

도 1a는 몰드를 액체 금속 배스내로 하강시키기 위한 수단과, 배스 컨테이너내의 용융 금속을 가열 챔버 바로 아래에 위치시키기 위한 수단을 구비하는 종래 기술의 방향성 응고 노의 측단면도로서, 몰드가 배스내에 침적되기 직전의 상태를 도시한 도면,

도 1b는 도 1a에 도시된 종래 기술의 방향성 응고 노의 측단면도로서, 몰드가 액체 금속 배스내에 침적되어 있는 상태를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명의 방향성 응고 노의 측단면도로서, 액체 금속 배스를 상승시켜 가열 챔버 바로 아래에 위치시킨 상태를 도시하는 도면,

도 3은 도 2의 방향성 응고 노의 측단면도로서, 몰드가 액체 금속 배스내에 부분적으로 침적되고, 액체 금속 배스가 본 발명의 방법에 따라서 대응적으로 하강되어 액체 금속 배스의 레벨이 가열 챔버 바로 아래의 일정한 위치에 유지되는 것을 도시하는 도면,

도 4는 용탕 주입 단계 동안을 도시하는 것으로 본 발명의 동일한 방향성 응고 노의 측단면도로서, 몰드 부스러기를 수납하기 위한 리셉터클의 다른 이용을 도시하고, 이러한 리셉터클이 신장 위치에 있는 것을 도시한 도면,

도 5는 도 4의 방향성 응고 노를 도시한 것으로서, 리셉터클이 후퇴 위치에서 몰드 부스러기를 수납하는 상태를 도시한 도면,

도 6은 도 4의 방향성 응고 노를 도시한 것으로서, 몰드가 액체 금속 배스내에 부분적으로 침적되고, 액체 금속 배스 레벨이 본 발명의 방법에 따라서 대응적으로 하강되어 액체 금속 배스의 레벨의 증가를 보상하는 것을 도시하고, 후퇴 위치의 리셉터클을 더 도시하는 도면,

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 주조 노 32 : 원통형 하우징

40 : 초합금 용탕 42 : 진공 펌프

46 : 몰드 50 : 제 1 또는 상부 엘리베이터

60 : 도가니 62 : 유도 가열기

70 : 컨테이너 72 : 냉각재

76 : 제 2 엘리베이터 90 : 냉각 플레이트

94 : 유압 펌프 100 : 리셉터클 또는 용기

본 발명은 일반적으로 금속의 주조에 관한 것이며, 보다 상세하게 초합금의 방향성 응고(drectional solidification)에 사용되는 금속 배스 노(metal bath furnace)와, 방향성 응고를 이용하는 초합금의 주조를 실시하는 방법에 관한 것이다.

예를 들어 가스 터빈 엔진용의 터빈 블레이드 및 고정자 베인과 같은 특정 부품은, 그들의 상대적인 복잡한 형상과 이들 부품이 조립되는 가혹한 작동 환경 때문에, 고강도이고 전형적으로 매우 높은 용융 온도를 갖는 초합금으로 공지되어 있는 니켈계 합금 및 코발트계 합금의 주조품이다.

이들 부품의 강도는 실질적으로 단결정 부품을 제조하기 위한 방향성 응고 주조를 이용하여 터빈 베인(고정자) 및 특히 터빈 블레이드를 형성함으로써 개선된다. 이러한 프로세스는 종래에 공지되어 있다.

미국 특허 제 4,108,236 호 및 제 4,175,609 호에 개시된 방향성 응고 주조 장치 및 방법과 같은 방향성 응고 주조를 위한 다양한 프로세스 및 방법이 본 산업 분야에 공지되어 있고 다양하게 실시되고 있다. 이들 프로세스에 있어서, 구체적으로 터빈 엔진 블레이드 또는 베인과 같은 주조되는 특정 부품의 형상으로 적당한 세라믹 몰드가 형성된다. 이러한 몰드는 예열되는 가열 챔버내로 하강되고, 다음에 과열 액체(superheated liquid) 용탕 상태의 소망의 초합금으로 충전된다. 그 후에, 몰드의 바닥이 우선적으로 냉각되어 단결정 형성을 위해 필요한 일방향 응고 프로세스를 개시하고, 이 응고 프로세스는 몰드를 통해 상방으로 진행한다.

몰드의 냉각은 상이한 방법으로 수행될 수 있다. 하나의 종래의 프로세스에 있어서, 용융 주석 또는 알루미늄과 같은 적당한 액체 금속 냉각재는 몰드 아래의 배스내에 수용되며, 다음에 몰드를 냉각 배스내에 침적하여, 용탕(melt)내에 실질적으로 큰 온도 구배를 초래하여서 방향성 응고를 향상시킨다.

전형적인 방향성 응고 주조 노에 있어서, 장입물(charge)로서 공지된 고체 초합금은 유도 가열기와 같은 적당한 가열기에 의해서 둘러싸인 용융 도가니 내측에 최초에 위치되고, 이 가열기는 장입물을 용융시켜서 적당한 과열 상태의 액체 용탕을 형성한다. 몰드는 노내의 가열 챔버 내측에 최초에 위치되고, 이 가열 챔버는 몰드를 적당한 고온으로 예열한다. 그리고, 노 및 몰드는 액체 금속 냉각 배스 위에 위치된다. 이들 부품은 전형적으로 노를 구성하는 공통 압력 용기 또는 하우징내에 배치되며, 이 용기 또는 하우징은 통상 비어있거나, 적당한 불활성 가스로 충전된다.

프로세스 동안에, 용탕은 용융 도가니로부터 예열된 몰드내로 주입된다. 다음에, 몰드는 침적 냉각을 위한 배스내로 바닥 단부가 먼저 하강되어 몰드 내측의 용탕을 상방으로 방향성 응고시킨다. 몰드 내측의 용탕 응고의 완료시에, 몰드는 배스, 노 및 하우징으로부터 상방으로 제거된다. 새로운 장입물 및 몰드가 하우징 내측에 위치되며, 프로세스를 반복하여 추가적인 부품을 주조한다.

수직 상방으로의 일방향 결정 성장을 성취하기 위해서, 축(수직)방향으로 균일한 높은 열적 구배가 필요하므로, 몰드내에 수평의 액체-고체 계면이 있고, 이러한 계면은 금속이 냉각함에 따라 수직 상방으로 이동한다는 것이 공지되어 있다. 따라서, 냉각은 수직(축) 방향으로 일방향으로 이뤄져야 한다. 반경방향(즉, 몰드의 반경방향 외측)으로의 열손실 또는 열적 구배는 바람직하지 않으며, 일방향 결정 형성에 악영향을 미치고, 몰드의 외부 부분이 몰드의 내부 부분보다 먼저 냉각되기 쉬우므로, 비평면형의 액체-고체 계면을 야기하여 일방향 냉각과 그에 따른 일방향 결정 성장 형성에 악영향을 미친다. 몰드용 가열 챔버와 액체 금속 배스의 레벨 사이에 임의의 공간이 있으면, 몰드가 배스내로의 침적을 위해 가열 챔버를 벗어나 하강될 때, 몰드의 일부분, 특히 그 외부가 그렇게 노출된 몰드의 내부보다도 방사를 통해 빠르게 열 손실되며, 그 결과 바람직하지 못한 반경방향 열적 구배가 생긴다.

따라서, 일방향 냉각을 위해 순수한 축방향(수직방향) 열적 구배를 달성하기 위해서, 가열 챔버 바로 아래에 액체 금속 컨테이너, 특히 액체 금속 배스의 레벨을 위치시킬 수 있도록 액체 금속 배스를 가변적으로 위치설정하게 하는 것이 공지되어 있다. 이러한 방법에서, 가열 챔버와 액체 금속 배스 사이에는 공간이 없으며, 냉각재내로 침적하기 위해 가열 챔버를 벗어나 하강될 때 몰드는 이러한 냉각재내로 바로 밀려진다. 가열 부재 바로 아래로 위치설정할 수 있는 액체 금속 배스를 구비하는 이러한 노는 1993년 2월 2일자로 출원된 유럽 공개 특허 공보 제 0 631 832A1 호에 개시되어 있으며, 상기 특허는 에이엘디 베큠 테크놀로지스 게엠베하(ALD Vacuum Technologies GmbH)에게 양도되었다. 액체 금속 냉각재의 레벨이 가열 챔버 바로 아래에 위치되는 상황에서, 액체 금속 배스를 수용한 컨테이너내에 몰드를 침적할 때에, 액체 금속 냉각재의 레벨은 이러한 컨테이너내의 액체 금속이 침적된 몰드에 의해 변위되므로 상승하게 된다. 이러한 용융 액체 냉각재의 레벨의 어떠한 상승도 매우 바람직하지 못한데, 그 이유는 냉각재가 가열 챔버에 근접하여 있으므로 가열 챔버에 바로 들어가고, 이러한 가열 챔버에 대한 광범위한 손상 및/또는 액체 금속 냉각재의 증발과 같은 다른 문제점를 야기할 수 있기 때문이다. 이러한 문제점은 가열 챔버가 유도 또는 저항 가열 코일을 이용하고 그리고 액체 금속이 이러한 가열 코일과 접촉하는 경우에 매우 심하다. 이러한 상항에서, 액체 금속 냉각재의 온도보다 상당히 높은 온도로 인해 가열 코일에 대한 손상이 통상 야기된다.

이러한 문제점을 극복하기 위해서, 종래 기술의 실시예에서는 배스 컨테이너를 액체 금속 냉각재로 상부까지 정확하게 충전하여, 어떠한 잉여물도 가열 챔버내로 진입하지 않는 대신에 배스 컨테이너의 상부 립(lip)을 넘쳐 흘러서 노의 바닥상으로 떨어뜨린다. 이것은, 노의 바닥상에 응고된 냉각재가 흩트려지고 축적되는 단점이 있을 뿐만 아니라 다음 주조를 실행하기 위해서 각 주조후에 배스 컨테이너에 액체 금속 냉각재가 항상 첨가되어야 한다는 명확한 단점을 갖는다. 한편, 추가 액체 금속이 변위를 통해 손실된 액체 금속의 양을 보충하도록 첨가되지 않으면, 다음 주조 작업에서 배스 컨테이너가 이동되어 잔류 액체 금속의 레벨이 가열 챔버 바로 아래에 위치되는 경우, 일부 금속 냉각재가 이전에 손실되었기 때문에 액체 금속이 이제 배스 컨테이너내에서 상승할 공간을 가지므로, 침적시에 액체 금속 냉각재의 레벨이 상승하여 가열 챔버에 진입하여서, 바람직하지 못하고 해로운 결과가 야기된다.

액체 금속이 노의 바닥으로 유출되는 문제점을 극복하기 위한 공지된 수단은 전술된 유럽 공개 특허 공보 제 0 631 832 A1 호, 특히 도 4에 개시되고 도시된 바와 같이 액체 금속 냉각재 오버플로(overflow)를 포획 및 수용하는 유출로(spillover)를 구비하는 배스 컨테이너를 제공하는 것이다. 불행하게도, 액체 금속 "유출물(spillover)"은 이러한 유출로에 의해 보유되지만, 다음 주조 작업 이전에 배스 컨테이너에 액체 금속을 재첨가할 필요가 있다. 종종, 이러한 액체 금속은 응고되어 가며, 이것은 재가열될 필요가 있다는 것을 의미하여, 그로 인해 시간과 열에너지를 낭비하게 된다. 그러나 보다 중요하게, 각 주조 작업마다 "유출물"을 재첨가하는 것은 연속적인 많은 부품의 주조를 시간 소모적이고 비효율적이게 하여, 각 개별 주조 제품의 비용을 증가시킨다. 선택적으로, 유출물을 보상하기 위해서 몰드를 배스내에 침적할 때에 배스 컨테이너의 상부 립을 넘쳐흐르는 "유출물"이 발생하지 않도록 배스 컨테이너를 충분히 깊게 하면, 노의 조작자는 2가지 선택권이 있지만, 양자 모두 바람직하지 못하다. 조작자는 배스 컨테이너내의 용융 액체 금속의 레벨을 가열 챔버 바로 아래에 위치시키도록 선택할 수 있고, 이 경우에 몰드의 침적시에 레벨은 상승하고 가열 챔버에 들어가서, 전술된 유해한 결과를 야기한다. 선택적으로, 조작자는 액체 금속의 레벨을 가열 챔버 약간 아래에 위치시키도록 선택할 수 있고, 그에 따라 몰드가 완전히 침적된 후에만 액체 금속의 레벨이 가열 챔버의 최하부 말단까지 상승할 것이다. 불행하게도, 이것은 냉각재 배스와 가열 챔버 사이에 최초에 "공간"이 존재하는 것을 의미하며, 이것은 전술한 비방향성 냉각 문제점을 야기한다.

따라서, 종래 기술의 전술한 문제점을 극복하는 초합금의 일방향 응고용의 노 장치가 필요하게 되었다.

종래 기술의 문제점을 극복하고 그리고 초합금의 일방향 응고용 노의 효율적인 작동을 제공하기 위해서, 본 발명의 넓은 실시예중 하나는, 용탕으로부터 제품을 방향성 응고시키기 위한 노 장치로서, 하우징과; 작동시에 몰드 부재를 예열하여 몰드 부재가 용탕을 수용하고 그리고 용탕을 몰드 부재내에 액체 상태로 유지시키기에 적합한, 하우징내의 가열 챔버와; 가열 챔버 하부에 위치되고 액체 금속 배스를 수용하는 도가니 부재와; 가열 챔버내로부터 도가니 부재내로 몰드 부재를 하강시키는 수단과; 도가니 부재의 수직방향 이동을 가능하게 하는 수단과; 액체 금속 배스의 레벨이 상승하였을 때 그리고 몰드 부재 및 용탕이 액체 금속 배스내로 하강될 때에 도가니 부재를 자동적으로 하강시켜서, 몰드 부재를 액체 금속 배스내로 하강시키는 동안에 가열 챔버 바로 아래의 실질적으로 일정한 위치에 액체 금속 배스의 레벨을 유지시킬 수 있게 하는, 사람의 개입이 없는 자동화 수단을 포함하는, 방향성 응고용 노 장치를 제공한다.

유리하게, 상기 구성의 노는 액체 금속 냉각재의 레벨이 가열 챔버 바로 아래에 연속적으로 유지되게 하여, 가열 챔버의 최하단부에 시일을 효과적으로 형성하고 가열 챔버로부터의 복사 손실을 제거한다. 액체 금속 냉각재의 레벨과 가열 챔버의 최하부 말단 사이에는 "공간"이 존재할 필요가 없으며, 그렇지 않으면 전술한 바와 같이 반경방향 열 냉각 구배를 야기하여 일방향 응고의 실패를 초래한다. 더욱이, 유출물을 제거함으로써 어떠한 흩트려짐도 회피되고, 배스에 유출물을 재첨가할 필요성과, 유출물을 재첨가하고, 또한 이러한 "유출물"이 (도중에 그것이 응고된 경우) 다시 용융될 때까지 대기하여야 하는 시간 소모 단계가 회피된다.

또한, 전술한 특징에 따르면, 각 주조 작업후에 유출물을 보충하기 위해서 작동을 정지시킬 필요없이 배스내의 동일한 액체 금속을 이용하여 연속적인 주조가 이뤄질 수 있다. 그 결과, 많은 연속 주조가 지금까지의 경우보다 신속하게 실행될 수 있다.

본 발명의 노 장치의 일 실시예에 있어서, 도가니 부재를 자동적으로 하강시키는 자동화 수단은, 몰드 부재가 액체 금속 배스내에 침적된 경우에 액체 금속 배스의 레벨이 가열 챔버에 대한 소정의 지점 이상으로 상승하였는지를 검출하는 검출 수단을 포함하며, 다음에 이 검출 수단이 배스의 레벨이 이러한 지점 이상으로 상승한 것을 검출하였을 때 도가니 부재를 하강시킨다.

본 명세서에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 검출 수단은 전기 유도 센서를 포함할 수 있고, 특히 센서로부터의 전극이 상승하는 전기 유도 액체 금속 냉각재에 접촉할 때에 전기 회로가 닫히는 형태의 센서를 포함할 수도 있다.

다른 실시예에 있어서, 센서를 이용하는 대신에, 자동화 수단은 몰드 부재가 액체 금속 배스내로 하강되는 거리와, 액체 금속 배스가 액체 금속 배스내의 액체 금속의 변위로 인해 대응적으로 상승하는 거리 사이의 공지된 변위 관계를 이용하는 것과, 이러한 액체 금속 배스의 레벨을 비교적 일정하게 유지하기 위해서 상기 공지된 관계에 따라 도가니 부재를 이러한 배스내로 자동적으로 하강시키는 수단을 포함한다.

또한, 본 발명은, 전술한 액체 금속 배스 노를 이용하여 용융 금속 초합금을 방향성 응고시키기 위한 방법으로서, 액체 금속 냉각재의 배스를 수용하는 도가니 부재 바로 위의 가열 챔버내의 몰드를 예열하는 단계와; 몰드내로 용융된 금속 초합금을 주입하는 단계와; 액체 금속 배스, 특히 이 액체 금속 배스내의 액체 금속의 레벨을 가열 챔버 바로 아래에 위치시키는 단계와; 몰드를 액체 금속 배스내로 하강시키는 단계와;
몰드가 배스내로 하강될 때에 가열 챔버에 대한 액체 금속 배스의 레벨의 실질적인 상승을 방지하기 위해서 액체 금속 배스를 수용한 도가니 부재를 하강시키는 단계를 포함하는, 방향성 응고 방법을 제공한다.
방향성 응고를 이용할 때에, 통상적으로 내화물 세라믹 재료로 이루어지며 취성이고 비교적 깨지기 쉬운 몰드는 예열된 몰드내로의 최초의 용탕 주입 프로세스 동안에 종종 파손 또는 균열되거나, 또는 몰드내로 주입될 때 용탕은 흘러넘쳐서, 그 결과 일부 파손된 몰드를 포함하는 모든 이러한 재료가 가열 챔버를 통해 냉각 배스내로 하방으로 통상 떨어지게 된다. 배스의 바람직하지 못한 오염으로 인해 이 오염물이 다음 주조 작업전에 제거되어야 한다. 따라서, 몰드 파손의 경우에 냉각 배스 및 몰드 노(몰드 부스러기로 더렵혀진 것으로 인해 손상될 수 있음)를 오염으로부터 보호하기 위해서, 본 발명의 장치는 몰드 부스러기를 포획하기 위한 캐치 용기 또는 리셉터클을 가열 챔버와 도가니 부재 사이에 추가로 개재하기에 특히 적합하다. 도가니 부재의 수직 이동을 가능하게 하는 수단은, 용기 부재가 가열 챔버와 도가니 부재 사이에 개재된 위치에 있는 경우에 용기 아래의 하강 위치로부터 용기가 그 개재 위치로부터 제거되는 경우에 가열 챔버 바로 아래의 상승 위치까지 도가니 부재 및 액체 금속 배스를 이동시키기에 적합하다. 마찬가지로, 본 발명의 방법은, 이동가능한 배스에 그대로 제공되는 경우에, 이러한 추가의 구성을 유사하게 용이하게 적용할 수 있다. 특히, 본 발명의 방법은, 용탕을 몰드내로 주입하기 전에, 가열 챔버와 액체 금속 배스 사이에 용기를 위치시켜서, 몰드의 파손 또는 누설의 경우에 몰드 부스러기를 포획하게 하는 단계와; 용탕을 예열된 몰드 부재내로 주입한 후에, 용기 부재를 제거하고, 액체 금속 배스의 레벨이 가열 챔버 바로 아래에 있도록 액체 배스를 상승시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

마지막으로, 몰드가 액체 금속 배스에 침적되는 동안에 액체 금속 배스를 가열 챔버에 매우 근접하게 유지할 수 있는 것에 의해 수행되는 일방향 응고에서 얻어지는 장점으로 인해서, 본 발명은 전술한 방향성 응고의 방법에 의해 형성된 제품을 더 포함한다.

첨부 도면은 본 발명의 특정 실시예를 도시한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 방향성 응고 주조 프로세스의 2개의 별개 단계 동안에 종래 기술의 방향성 응고 노(14)의 도면이다. 전형적으로, 이러한 노(14)는 주조 프로세스를 진공하에서 실행하기 위해 하우징(15)을 포함하며, 하우징(15)은 도시된 실시예에 있어서 3개의 섹션(15a, 15b, 15c)을 포함한다.

가열 챔버(6)는 내부에 위치된 몰드(5)를 예열하기에 적합한 유도 가열 코일(7)을 포함한다. 연속적인 방향성 응고 주조를 위해 용융된 초합금이 배치되는 몰드(5)는 개구부(20)를 통해 주입되는 용융된 초합금을 수용하기에 적합하다. 피스톤(2)에 의해 상하로 이동될 수 있는 엘리베이터 챔버(1)는 몰드(5)가 그 위에 위치되는 냉각 플레이트(4)를 지지할 수 있다.

몰드(5)를 급냉(quenching)하기 위해 이러한 몰드(5)를 그 내부에 침적하기 적합한 것으로 전형적으로 용융된 주석 또는 알루미늄으로 구성되는 액체 금속 급냉 배스(10)를 포함하는 액체 금속 컨테이너(8)는 붐 아암(boom arm)(9)상에 장착된다. 나사형 로드(12)에 의해서, 액체 금속 배스(10)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 이러한 배스(10), 특히 그 내부의 액체 금속(10)을 가열 챔버(6) 아래에 위치시키도록 수직으로 이동가능하다. 붐 아암(9)은 급냉 배스(10)가 가열 챔버(6) 하부에 위치될 때까지 엘리베이터 챔버(1)내의 개구부(11)에 의해 상방으로 이동하게 된다. 배스(10)는 배스(10)내로 하강될 때 몰드(5)가 통과할 수 있는 단열층(13)을 구비할 수 있다.

컨테이너(8) 및 액체 금속 배스(10)가 몰드(5)내에 존재하는 초합금의 배향 응고를 실행하기 위해 도 1a에 도시된 바와 같이 가열 챔버(6) 하부에 위치되면, 엘리베이터 챔버(1)는 도 1b에 도시된 바와 같이 활주가능한 피스톤(2)에 의해 하강되어, 몰드(5) 및 냉각 플레이트(4)가 냉각 배스(10)내에 침적되게 하며, 이에 의해 몰드(5)의 방향성 응고를 개시하며, 몰드(5)가 배스(10)내에 점진적으로 침적될 때 바닥으로부터 상부까지 몰드의 점진적인 냉각이 이뤄진다.

냉각 프로세스 동안에 몰드(5)내의 반경방향 열적 구배의 문제점을 방지하기 위해서, 배스 컨테이너(8)는 통상적으로 최상부 에지까지 용융된 금속(10)으로 충전되며, 계속해서 배스 컨테이너(8) 및 용융된 금속 배스(10)가 챔버(8)를 효율적으로 밀봉하도록 가열 챔버(6) 바로 아래에 위치되며, 이에 의해 가열 챔버(6)의 바닥을 통한 방사열 손실이 감소된다(도 1a 참조).

그러나, 불행하게도 피스톤(2)이 하강되어 도 1b에 도시된 바와 같이 냉각 배스(10)내에 몰드(5)를 침적시키는 경우에, 몰드(5)가 냉각 배스내에 침적될 때 용융된 액체 금속(10)의 변위로 인해서, 다량의 액체 금속 냉각재(10a)가 도 1b에 도시된 바와 같이 노의 바닥상으로 넘쳐흐를 것이다. 다음의 주조 작업을 실행하기 위해서, 배스 컨테이너(8)는 유출물로 충전되거나 또는 유출물과 동일한 양의 금속으로 재충전되어, 배스 컨테이너(8)를 가득 채워야 한다. 이것은 배경기술에서 언급한 이유 때문에 매우 만족스럽지 못하다.

따라서, 이들 문제점을 해결하기 위해서, 도 2 내지 도 6에 도시된 본 발명은 3개의 별개의 섹션, 즉 상부 섹션(32a), 중간 섹션(32b) 및 하부 섹션(32c)으로 구성되는 원통형 하우징(32)을 포함하는 방향성 응고 주조 노(30)를 제공한다. 전형적으로 강철로 구성되는 원통형 밀폐 하우징(32)은 초합금 용탕(40)의 가열, 주입, 주조 및 방향성 응고를 거의 진공 조건하에서 또는 선택적으로 불활성 가스의 분위기에서 실행할 수 있게 하는 대기 시일(atmospheric seal)을 형성하며, 이에 의해 본 발명의 프로세스가 정상 대기압 조건하의 공기에서 실행되는 경우에 발생할 수 있는, 초합금 용탕(40)에 존재하는 일부의 미량 금속의 산화를 방지한다. 따라서, 주조 노(30)내에 진공을 형성하기 위해 진공 펌프(42)가 제공된다. 프로세스를 항상 관찰할 필요가 있는 경우에는 관찰 포트(20a, 20b)가 도 2 내지 도 6에 도시된 위치에 제공된다.

하우징(32) 내측에는, 액체 용탕(40)을 수용하기 전에 그리고 그후 잠시동안, 몰드(46)를 예열하는 몰드 노로서 작용하는 가열 챔버(44)가 적절하게 배치된다. 이러한 가열 챔버는 모든 종래의 형태를 취할 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 가열 챔버(44)는 3개의 수직으로 정렬된 존(zone)을 갖는 다중-존 노이며, 각 존은 저항 가열 요소(48a, 48b, 48c)를 포함할 수 있는 각각 독립적으로 급전되는 존 히터를 구비한다. 존 히터(48a, 48b, 48c)는 가열 챔버(44) 내측의 존 히터(48a, 48b, 48c)로부터의 열을 수용하기 위해 적당한 단열 재료로 구성되는 단열 챔버 또는 박스(49)로 둘러싸여 있다. 가열 챔버(44)는 그 상부 및 바닥부가 개방되어 있다.

몰드(46)는 주조 프로세스의 개시시에 가열 챔버(44) 내측에 최초에 배치되며, 초합금 용탕(40)을 수용하기 위해 적당한 내화물 또는 세라믹 재료로 형성된다.

바람직하게, 제 1 또는 상부 엘리베이터(50)는 상부 하우징(32a) 위에 배치되며, 하우징(32)내로 부분적으로 연장되어 포트(92)를 거쳐서 가열 챔버(44) 및 하우징(32) 내외로 몰드(46)를 선택적으로 승강시킨다. 상부 엘리베이터(50)는 각각의 몰드(46)를 가열 챔버(44)내의 위치로 차례로 이송하기 위해 그리고 후술하는 바와 같이 주조 프로세스 동안에 다음의 수직 이동을 위해 모든 종래의 형태를 취할 수 있다.

용탕(40)은 최초에 상부 하우징 부재(32a)내의 접근 포트(acess port)(52)를 통해서 하우징(32)내로 적당하게 이송될 수 있는 고체 장입물의 형태로 제공되며, 또한 최초에 도가니(60)내에 배치된다. 도가니(60)는 모든 종래의 형태를 취할 수 있으며, 통상적으로 유도 가열기(62)에 의해 둘러싸인 적당한 내화물 재료로 형성된다. 유도 가열기(62)는 독립적으로 통전되어 도가니(60)내의 고체 초합금 장입물을 용융시켜서 액체 초합금 용탕(40)을 형성한다.

용탕 재료(40)는 예를 들어 고온 강성의 가스 터빈 엔진 로터 블레이드 및 고정자 베인을 주조하기 위한 니켈계 또는 코발트계 초합금일 수 있다. 대응적으로, 몰드(46)는 블레이드 및 베인과 같은 적당한 부품을 주조하기 위한 모든 종래의 형태를 취할 수 있으며, 구체적으로 몰드내에서의 용탕(40)의 응고시에 단결정 부품으로의 용탕(40)의 방향성 응고를 촉진하도록 구성된다. 따라서, 몰드(46)는 통상적으로 복잡한 형상 및 변동하는 외부 형상 또는 프로파일을 가질 수 있으며, 적당한 크기의 가열 챔버(44)내에 단순하게, 혹은 다중 유닛 또는 세트로 배치될 수 있다. 또한, 몰드(46)는 전형적으로 그 기부에 높은 열전도성 재료의 냉각 플레이트(90)를 구비할 수도 있으며, 이 플레이트(90)는 최하부 지점에서의 몰드의 냉각을 보장하는데 도움을 주고, 그에 따라 방향성 응고 프로세스에 도움을 준다.

도가니(60)는 최초에 가열 챔버(44)에 인접한 하우징(32) 내측에 배치되며, 가열 챔버(44)의 상부까지 도가니(60)를 운반하고 그리고 도가니(60)를 기울여서 용탕(40)을 가열 챔버(44) 내측의 몰드(46)의 상부내로 주입하기 위한 적당한 캐리지(65)에 부착된다. 캐리지(65)는 도가니(60)를 새로운 용탕 장입물(40)로 반복적으로 재충전하고 그리고 순차적인 작업으로 다음 몰드(46)를 충전하기 위해서 도가니(60)를 가열 챔버(44) 전후로 운반하기 위한 모든 종래의 형태를 취할 수 있다.

적당한 내화물 재료로 구성된 개방 도가니 또는 배스 컨테이너(70)는 가열 챔버(44) 아래에 수직으로 배치된다. 이러한 도가니(60)는 이후에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 몰드(46)를 침적 냉각시키서, 이러한 몰드(46)가 배스(70)내로 하강되는 경우에 몰드(46)내의 용탕(40)을 방향성 응고시킨다. 배스(70)는 적당한 액체 금속 냉각재(72)를 수용하며, 이 액체 금속 냉각재(72)는 몰드(46)를 냉각시키는데 사용되는 초합금 용탕(40)보다 용융점이 낮은, 예를 들어 용융 주석 또는 알루미늄일 수 있다. 저항 가열기 요소(74)로 구성된 적당한 배스 가열기는 과열 용탕(40)을 수용하는 몰드(46)를 냉각시키는데 유용한 적당한 온도로 냉각재(72)를 용융 및 유지시키기 위해 배스(70)를 둘러쌀 수 있다.

도 2에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 배스(70)는 제 2(하부) 엘리베이터(76)에 의해 수직으로 이동되며, 이 제 2 엘리베이터(76)는 하우징(32c) 아래에 수직으로 배치되고, 하우징(32c)의 바닥을 통해 부분적으로 그리고 상방으로 연장되어 배스(70)를 지지한다. 제 2 엘리베이터(76)는 가열 챔버(44)내로 그리고 가열 챔버(44) 아래의 위치로 배스(70)를 선택적으로 승강시키는 모든 종래의 형태를 취할 수 있지만, 바람직한 실시예에 있어서 전기적으로 작동될 수 있으며, 배스(70)를 승강시키는데 사용되는 유압 램/피스톤(96)에 가압하의 유압유를 공급하는 전기구동식 유압 펌프(94)를 포함할 수도 있다.

중요하게, 센서(80)가 제공된다. 이러한 센서(80)는 가열 챔버(44)에 또는 노 하우징(32)상의 모든 위치에 고정식으로 부착될 수 있으며, 후술하는 방법으로 하부 엘리베이터(76)와 결합되어 작동해서 몰드가 냉각재(72)내로 하강하는 동안에 가열 챔버(44) 바로 아래의 실질적으로 일정한 위치에 액체 금속(72)의 레벨이 유지되게 한다. 이러한 센서는 액체의 레벨을 검출하기 위한 시중에서 입수가능한 센서중 하나일 수 있지만, 일 실시예에 있어서 액체 금속 냉각재에 의해 접촉되는 경우에 폐쇄 전기 회로를 형성하는 2개의 전극(81a, 81b)을 구비하는 형태이며, 냉각재는 알루미늄과 같은 높은 전기 전도성을 갖는다. 센서(80)의 전극(81a, 81b)은 냉각재의 소망의 최대 레벨에서 또는 그 레벨보다 아주 약간 높은 위치에서 냉각재(72)에 접촉하도록 위치된다. 전극(81a, 81b)이 냉각재에 의해 접촉될 때에, 하부 엘리베이터(76)에 전기 신호가 제공되어 하부 엘리베이터가 용탕 배스(70)를 하강시키며, 이에 의해 냉각재(72)의 레벨이 하강한다. 냉각재(72)의 하강으로 인해서 전극(81a, 81b) 사이의 전기 접속이 해제됨으로써 전기 회로가 개방되자 마자, 엘리베이터(76)로의 전기 신호는 차단되고, 그 결과 배스(70) 및 냉각재(72)는 하강되는 것이 정지된다. 이러한 프로세스는 몰드(46)가 냉각재(72)내로 점진적으로 하강함에 따라 반복적으로 반복되며, 몰드의 각각의 하강으로 인해서 냉각재 레벨의 상승을 야기하며, 이것은 전기 회로가 상승하는 냉각재(72)에 의해 닫히는 경우 전극(81a, 81b)에 의해 검출될 것이며, 그 결과 전기 신호가 하부 엘리베이터(76)로 송신되어, 하부 엘리베이터가 배스(70)를 하강시키고, 배스내의 냉각재(72)를 냉각시킨다.

이하, 광범위한 실시예중 하나에 있어서의 제품의 방향성 응고 주조를 위한 본 발명의 방법을 설명한다.

빈 몰드(46)는 가열 챔버(44) 내측의 위치로 제 1 엘리베이터(50)에 의해 하강되며, 예열되어 용탕(40)을 수용하도록 몰드(46)를 준비한다. 이렇게 몰드(46)를 예열함으로써, 몰드가 용탕(40)을 수용할 때 몰드(46)에 열적 충격이 가해지는 것을 방지한다. 초합금의 고체 강편(billet)은 포트(52)를 통해 도가니(60)내로 하강되고, 가열되어 액화된 용탕(40)을 형성한다.

다음에, 용탕(40)은 캐리지(65)에 의해서 가열 챔버(44)상으로 이동되고, 예열된 몰드(46)내로 주입되며, 여기에서 방향성 응고 프로세스 전에 또는 프로세스 동안에 용탕(40)을 액체 상태로 유지하기 위해서 필요하다면 가열 챔버(44)에 의해 몰드에 열 공급을 선택적으로 계속할 수도 있다.

다음에, 액체 금속 냉각재(70)를 수용하는 배스(70)는 하부 엘리베이터(76)에 의해 상승되어, 배스(70)내의 액체 금속 냉각재(72)의 레벨을 가열 챔버(44) 바로 아래에 위치시킨다. 이러한 위치에 액체 금속 냉각재(72)를 위치시킴으로써, 가열 챔버(44)의 바닥과 액체 금속 배스의 레벨 사이의 모든 공간을 실질적으로 감소 또는 제거할 수 있으며, 그렇지 않으면 몰드(46)가 냉각재(72)에 침적되기 전에 몰드(46)로부터의 열이 반경방향으로 방출되게 된다. 실제로, 배스(70)가 상승될 수 있으며, 센서(80)는 배스(70)내의 액체 금속 냉각재(72)의 레벨이 가열 챔버의 최하부 부분 및/또는 몰드(46)의 기부상의 냉각 플레이트(90)에 사실상 접촉하여 유지되도록 위치결정되며, 이에 의해 가열 챔버(44)내로부터 그리고 몰드(46)로부터의 반경방향으로의 모든 열적 열손실을 제거하거나 가능한 한 많이 감소시킬 수 있다.

냉각재(72)가 소망하는 레벨에 있도록 배스(70) 및 냉각재(72)가 상승될 때에, 몰드(46)는 상부 엘리베이터 수단(50)에 의해서 가열 챔버(44)내로부터 냉각재(72)로 하방으로 점차 하강되어 몰드(46)내의 용탕(40)의 방향성 응고 프로세스를 개시한다. 이러한 프로세스 동안에, 방향성 응고는 몰드(46)의 바닥에서 개시하고, 몰드(46)가 냉각재(72)내로 점진적으로 하강함에 따라 그 내부의 수직 상방으로 진행한다. 이에 의해, 수직 상방으로 소망의 일방향으로 성장하는 실질적인 단결정 고체를 형성한다.

중요하게, 몰드(46)가 냉각재(72)내에 점진적으로 침적됨에 따라, 냉각재(72)의 레벨이 상승하고, 이러한 레벨의 상승은 센서(80)에 의해 검출된다. 센서(80)로부터 신호가 송신된 후에, 하부 엘리베이터(76)가 즉시 작동되어 유압 램(88)을 하강시키며, 이에 의해 배스를 하강시켜서 가열 챔버(44) 아래의 소망하는 레벨로 냉각재(72)의 레벨을 유지한다. 배스가 하강되지 않으면, 냉각재(72)의 레벨은 상승할 것이고, 배스 컨테이너(70)로부터 넘쳐흐르거나 가열 챔버(44)내로 상승하며, 이에 의해 하부 가열 저항 요소(48c) 및 가능하게는 저항 요소(48b)를 손상시킨다.

도 3 및 도 6으로부터 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 냉각재(72)내에 몰드(46)를 침적하기 때문에, 하부 엘리베이터(76)에 의해 작동된 유압 램(96)은 배스(70)를 거리(a)만큼 하강시키고, 이에 의해 침적되기 전의 레벨과 동일한 레벨, 즉 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 가열 챔버(44) 바로 아래에 냉각재(72)의 레벨을 유지시킨다.

냉각재(72)내에 몰드(46)가 완전히 침전되었을 때, 상부 엘리베이터(50)는 반전되어 몰드(46)를 배스(70) 및 가열 챔버(44)로부터 상방으로 제거하고, 그리고 상부 하우징(32a)을 통해서 출구 포트(92)를 거쳐 외측으로 제거하여, 주조 프로세스를 반복하기 위해 다음의 빈 몰드(46)로 교체한다.

주목할만한 것으로, 배스(70) 및 냉각재(72)가 용탕 주입 프로세스 동안에 가열 챔버(44) 바로 아래에 배치되어 있기 때문에(도 4 참조), 이러한 단계에서 몰드(46)의 균열 또는 파손에 의해 몰드 부스러기 및 주입된 용탕(40)으로 배스(70)내의 냉각재(72)가 오염될 것이다. 더욱이, 떨어진 몰드 부스러기 및 주입된 용탕으로 인해, 냉각재(70)가 코어 히터(48a, 48b, 48c)중 하나 이상내로 상방으로 튀어서 바람직하지 못한 코어 히터의 손상을 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 장치 및 방법의 추가 특징부로서, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 빈 리셉터클 또는 용기(basin)(100)가 가열 챔버(44)와 배스(70) 사이에 제거가능하게 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이 용탕 주입 단계 동안에 가열 챔버(44) 아래의 위치로 용기(100)를 선택적으로 전개시키고 그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 용탕 주입 단계의 완료후에 하우징(32)내의 적당한 위치에서 가열 챔버(44)로부터 용기(100)를 후퇴시켜 보관하기 위해 적당한 작동기(110)가 용기(100)에 결합되어 있다.

바람직하게, 용기(100)는 몰드(46)가 파손된 경우에 실질적으로 모든 몰드 부스러기 및 용탕(40)을 포획하는 크기를 갖는 개방 컨테이너를 포함하여 배스(70)내의 냉각재(72)의 어떠한 오염도 방지한다. 또한, 용기(100)는 낙하하는 용탕에 의해 손상되지 않는 적당한 내화물 재료로 구성되어 있다.

이하, 캐치 용기(catch basin)가 추가로 이용되는 본 발명의 방법을 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 몰드 가열 및 주입 단계를 개시하면, 가열 챔버(44)내에 위치된 몰드(46)는 예열되어, 도가니(60)내에서 가열된 액체 용탕(40)을 수납하도록 몰드를 준비한다. 배스(70)는 제 2 엘리베이터(76)에 의해 하강되고, 캐치 용기(100)는 작동기(110)에 의해 연장되어 가열 챔버(44)내의 몰드(46) 바로 아래에 용기(100)를 위치시킨다. 액체 용탕(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 캐리지(65)에 의해 몰드 개구부(20) 위로 이동되고, 몰드(46)내로 주입된다. 다음에, 캐치 용기(100)는 몰드(46) 아래의 연장 위치로부터 가열 챔버(44)로부터 떨어진 적재 위치로 작동기(110)에 의해 제거되며, 다음에 배스(70)는 센서(80)가 유압 피스톤(96)의 상방 이동을 더 이상 허용하지 않는 위치, 즉 배스(70)내의 액체 금속 냉각재(72)의 레벨이 도 5에 도시된 바와 같이 가열 챔버(44) 바로 아래에 있는 위치까지 상승된다.

그후에, 몰드(46)는 상부 엘리베이터(50)에 의해 냉각재(72)내로 하강된다. 냉각재(72)의 레벨이 몰드(46)가 냉각재내에 침적됨에 따라 상승하고, 이러한 레벨의 상승은 센서(80)에 의해 검출되며, 하부 엘리베이터(76)가 배스(70)를 하강시키도록 작동되고, 이에 의해 냉각재(72)의 레벨을 소망의 일정한 레벨로 유지하게 된다.

본 발명의 방법, 즉 몰드(46)를 냉각재(72)내로 하강시키면서 배스(70)를 하강시켜 냉각재 레벨을 소망의 일정한 레벨로 유지시키는 방법은 센서(80)를 사용하지 않고 실시될 수 있다. 특히, 몰드(46)가 액체 냉각재(72)내로 하강되는 거리와, 그에 따라 발생하는 냉각재(72)의 레벨의 상승 사이의 직접적인 비례 관계가 있으며, 이러한 관계는 높이의 함수로서 몰드의 표면적과, 높이의 함수로서 배스 컨테이너의 전체 체적에 따라 달라진다. 따라서, 이러한 관계는 수학적으로 계산될 수 있거나, 또는 몰드를 배스내에 침적하는 실험적인 시운전과, 상부 엘리베이터의 하강량과 그에 따른 냉각재 레벨의 증가 사이에 설정된 관계를 통해 실험적으로 설정될 수 있다. 이러한 관계를 설정할 때에, 하부 엘리베이터(76)는 가열 챔버(44)에 대한 냉각재(72)의 레벨을 소망의 일정한 위치로 유지하는 것을 보장하는 각각의 비례하는 속도로 상부 엘리베이터(50)를 하강시키는 것에 상응하여 배스(70)를 하강시키도록 작동될 수 있다.

본 발명의 바람직하고 예시적인 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명의 다른 변경이 당업자들에 의해 이뤄질 수 있으며, 따라서 본 발명의 사상 및 범위내에 있는 이러한 모든 변경은 첨부된 특허청구범위에 포함된다.

본 발명에 따른 노는 액체 금속 냉각재의 레벨이 가열챔버 바로 아래에 연속적으로 유지될 수 있게 하여, 가열 챔버의 최하부 단부에 밀봉을 효율적으로 형성하고 가열 챔버로부터의 복사 손실을 제거한다. 액체 금속 냉각재의 레벨과 가열 챔버의 최하부 말단 사이에는 반경방향 열 냉각 구배를 야기시켜 비방향성 응고의 손실을 야기시키는 "공간"이 존재할 필요가 없다. 더욱이, 유출물을 제거함으로써 어떠한 흩트려짐도 회피되고, 배스에 유출물을 재추가할 필요성과, 이러한 "유출물"이 다시 용융될 때까지 대기하여 실행해야 하는 시간 소비 단계가 회피되게 하는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 용탕으로부터 제품을 방향성 응고시키기 위한 노 장치에 있어서,

   하우징과,

   작동시에 몰드를 예열하여 상기 몰드가 용탕을 수용하고 그리고 상기 용탕을 상기 몰드내에 액체 상태로 유지시키도록 구성된 상기 하우징내의 가열 챔버와,

   액체 금속 배스를 수용하도록 상기 가열 챔버 하부에 위치되는 도가니 부재와,

   상기 가열 챔버내로부터 상기 도가니 부재내로 상기 몰드를 하강시키는 수단과,

   상기 도가니 부재의 수직방향 이동을 가능하게 하는 수단과,

   상기 액체 금속 배스의 레벨이 상승하였을 때에 상기 도가니 부재를 자동적으로 하강시켜서, 상기 몰드를 상기 액체 금속 배스내로 하강시키는 동안에 상기 가열 챔버 바로 아래의 일정한 위치에 상기 액체 금속 배스의 레벨을 유지시킬 수 있게 하는 자동화 수단을 포함하는

   방향성 응고용 노 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자동화 수단은, 상기 몰드가 상기 액체 금속 배스내에 침적된 경우에, 상기 액체 금속 배스의 레벨이 상기 가열 챔버에 대한 소정의 지점 이상으로 상승하였는지를 검출하는 검출 수단을 포함하며, 또한 상기 검출 수단이 상기 액체 금속 배스의 레벨이 상승한 것을 검출하였을 때 상기 도가니 부재를 하강시키는

   방향성 응고용 노 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 몰드의 파손 또는 누설시에 몰드 부스러기 및 상기 용탕을 포획하기 위해 상기 가열 챔버와 상기 도가니 부재 사이에 제거가능하게 배치된 용기 부재를 더 포함하며, 상기 도가니 부재의 수직방향 이동을 가능하게 하는 상기 수단은, 상기 용기 부재가 상기 가열 챔버와 상기 도가니 부재 사이에 개재된 위치에 있을 때의 상기 용기 부재 아래의 하강 위치로부터, 상기 용기 부재가 상기 개재 위치로부터 제거될 때의 상기 가열 챔버 바로 아래의 상승 위치까지, 상기 도가니 부재 및 그 내부의 상기 액체 금속 배스를 이동시키도록 구성된

   방향성 응고용 노 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 액체 금속 배스가 전기 전도성이며, 상기 검출 수단이 전기 전도성 센서를 포함하는

   방향성 응고용 노 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전기 전도성 센서는 상기 전도성 액체 금속이 상기 센서와 접촉할 때 상기 액체 금속 배스의 레벨이 소정의 지점 이상으로 상승하였는지를 검출하는

   방향성 응고용 노 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 도가니 부재를 자동적으로 하강시키기 위한 상기 자동화 수단은 액체 금속 배스의 레벨이 상승하는 거리와 몰드가 하강되는 거리 사이의 공지된 관계와, 상기 공지된 관계에 따라서 상기 도가니 부재를 자동적으로 하강시키는 수단을 포함하는

   방향성 응고용 노 장치.
7. 액체 금속 배스를 이용하여 용탕으로부터 제품을 방향성 응고시키기 위한 방법에 있어서,

   액체 금속 냉각재의 배스를 수용하는 도가니 부재 위의 가열 챔버내의 몰드를 예열하는 단계와,

   상기 예열된 몰드내로 용탕을 주입하는 단계와,

   상기 액체 금속 배스를 상기 가열 챔버 바로 아래에 위치시키는 단계와,

   상기 몰드 및 용탕을 상기 액체 금속 배스내로 하강시키는 단계와,

   상기 몰드가 상기 배스내로 하강될 때에 상기 가열 챔버에 대한 상기 액체 금속 배스의 레벨의 상승을 방지하기 위해서 상기 액체 금속 배스를 수용한 상기 도가니 부재를 하강시키는 단계를 포함하는

   방향성 응고 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 용탕을 주입하기 전에, 상기 가열 챔버와 상기 배스를 수용한 상기 도가니 부재 사이에 용기를 위치시켜서, 상기 몰드의 파손 또는 누설의 경우에 몰드 부스러기 및 상기 용탕을 포획하게 하는 단계와,

   상기 용탕을 상기 예열된 몰드내로 주입한 후에, 상기 용기 부재를 제거하고, 상기 액체 금속 배스의 레벨이 상기 가열 챔버 바로 아래에 있도록 상기 도가니 부재를 상승시키는 단계를 더 포함하는

   방향성 응고 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 도가니 부재를 상승시키는 상기 단계는 상기 액체 금속 배스의 레벨이 상기 가열 챔버의 최하부 말단에 접촉하도록 상기 도가니 부재를 상승시키는 단계를 더 포함하는

   방향성 응고 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 액체 금속 배스의 레벨이 상기 가열 챔버의 최하부 말단에 접촉하도록 상기 도가니 부재를 상승시키는 상기 단계는 상기 가열 챔버의 최하부 말단을 상기 액체 금속 배스내에 침적시켜서 상기 가열 챔버의 최하부 말단으로부터의 열의 누출을 차단하는 단계를 더 포함하는

    방향성 응고 방법.
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