JPS5942171A - 一方向凝固鋳型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋳造に係り、更に詳細には単結晶物品を一方
向凝固に−Ｃ製造づる方法及びそれに使用されるｑｈ型
に係る。

一方向凝固法は、凝固界面を杼Ｉ瀾にて充！眞された鋳
型内を通して徐々に移動さけるべく制御された冷７Ｊｌ
　ｆ７、を用い−Ｕ　ｔｈ造づる方法である。かかる−
ｈ向凝固法の高度の実施例に於ては単結晶物品が≦’Ａ
造される１、石川４Ｔ形状を右づる単結晶物品を鋳造づ
る方法は幾゛つか存在づる。それらの何れに於−（ム凝
固界面は鋳型内を通って移動４る。しかし所望の単結晶
組織とプる方法は種々のものが存在リル。米国特ｒ１第
１　、７９３　、６７２号ニ／Ｉ／Ｖ（ＬＪ、狭い通路
及び種結晶を″切用することが記載されている。本発明
は種結晶に関づるものではなく、複数の柱状晶にり一つ
の柱状晶を選定しそれを物品の単結晶組織どして伝播成
長さけるという前）小の米国特許に於て使用され現在で
は当技術分野に於’Ｔ−一般的に使用され−（いる原理
に基くものである１、一つの方法に於ては、鋳型は一つ
の結晶粒のみが成長により通過し得るＪ：う小さくされ
た通路を右している。米国性ｒ［第３，４９４．７’０
９号及び同第３．５３６．’＋　２１＠に於ては、鋳型
に段【）られたジクリ７り状の通路ににり複数の柱状晶
より一つの（１状晶が迅速に選定される改善されｌｃｈ
法が記載されている。

より洗練された方法に於ては、米国特Ｆｌ第４゜１１１
、”２５２号及び同第４．１３３，３６８号に記載され
ている如く、通路の形状どして螺旋形状が使用される。

螺旋形状は商業的に広く使用されている。事実鋳型はデ
ルブレー１〜」ニに載置されたスタータキャビディ内 を有しζいる。加熱された鋳型が溶湯にて充填されると
、スタータキャビディ内に流入した溶湯はブルブしノー
【−に接触づる領域に於て瞬間的に凝固する。しかし鋳
型は高温状態にあるので、かかる溶湯の凝固はデルプレ
ー１〜より鋳型の長手方向に泊って短い距離の範囲内に
於てのみ進行りる。しかる後例えば鋳型を高温炉より引
き抜くことにより、温度勾配が鋳型の長さ方向に沿って
徐々に移動けしめられる。このことにより凝固界面がｔ
′ｔｊ型内を通して移動せしめられ、最初に凝固した金
属にリコ、ビラ４；シＶル成長した柱状晶が形成される
、。

面心立りのニッケル超合金に於ては、［’０’０１］方
位を’４’ｉ　７１る結晶は他の方位を右型る結晶より
も迅速に成長する。かくして［’ＯＯ１１方位を右づる
（］状晶は他の方位を有Ｊ−る４］状晶より抜は出Ｔ　
。

スタータの最十部に於て螺旋通路内に侵入する。

典型的には凝固界面は物品の主軸線に沿つ−Ｃ移動ぜし
められ、従って［００１］方位は主要な結晶学的方位と
呼ばれる。凝固界面が鋳型の螺旋状レクション内を移動
する際には、凝固界面は物品の主＋１’ｌｌｌ線に垂直
な平面をなづ状態にて移１ＦＪＪ　ｔＪシめられる。か
くして螺旋通路は［’Ｏ’０１］方位を右する多結晶状
態の柱状晶を単結晶凝固界面に転Ｊ！ｉｔ！づる。この
ことに関しては、１９８２年１月２７日付にて出願され
本願出願（人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願
第３４３，０８４号を参照されたい。凝固界面は螺旋通
路を通過し１＝後物品キ亀・ビアイ内に侵入し、所望の
物品を形成すべく物品キＶビデイ内に於（し凝固界面は
更に移動ぜしめられる。

一般に上述の如き構造をイｊする鋳型も多結晶組織では
なく単結晶組織を生成する点に於−Ｃ良好に機能す゛る
。しかし螺旋状通路に関し富に困ｔｌＩな点が存イ［づ
る。例えば螺旋状部分を沫比較的脆弱であり、製造が困
難なものである。例えば前）ホの米国時ｆｆ第４．１３
３．：３６８号及び同第１１．．１１１゜２５２号を参
照されたい。また螺旋管がレラミツク支持ロンドの周り
に巻き（＝、Ｉ　ｔＪられることを開示している米国特
許第４．１８０．１　’Ｉ　’−）弓を参照されたい。

かかる螺旋管を使用する一般的な目的は、スタータキＶ
ビフイ、螺ｔｉｅ　ｔ、＠部分及びこれらに関連づるＭ
４造休の垂直力向高さを最小限に抑えることである。何
故ならば、鋳造後に廃棄されるゲーティングとは対照的
に、物品を郭定する鋳型（こＣ炉を充填することにより
炉の使用可能な垂直力向高さを効率的に使用することが
望ましいからである。しかしスタータキＰヒデイ及び螺
旋状通路をコンパクトにし且チルブレー１−に近い（ｆ
／置に保持層る場合には、これらの部材を加熱すること
に関し問題が発生する。例えば国際出願第０，０３／１
，０２１号にはスタータキャビラーイ及び螺旋管の周り
に断熱材を使用することが記載されている、。

甲結晶技術がカスタービンエンジンの超合金製タービン
シレー１へやベーンの製造に於て良く知られたものにな
るにつれて、新たな発見がなされている。これらの発見
には旧来及び新たな問題の解決と同様、以前に【；ノ、
明白でなかった重要な点の認識が含まれ−（いる。ｎｒ
ｉ　ｉホの米国特許第３，４９４゜７０９２′Ｊには、
［’Ｏ’０１　］結晶軸が７ル−トの主＠線即Ｊう長子
方向軸線に対し２０’の範囲にて整合された石川な超合
金製甲結晶タービンブレードが記載されている。［’Ｏ
’０１］軸はガスタービンブレードに付与されるクリー
プ強さ及び熱疲労性の相合けが優れたものになるのでり
ｒましい。しかし前述の米国時８′Ｆに記載されている
如き±２０゜という広い範囲に比して［’００１］軸が
部Ｈの主軸線とＪ、り一層ｉｆ：　ＭＣに整合している
ことが求めｌうれることが多い。更に［’０　’０１　
］結晶軸の力位の変動により部材の機械的挙動の変動が
発生されることがある。従クーＣ鋳造金属のｆ、　’０
０１　］軸又は他の結晶軸を部材の所定の軸線とより一
層正確に整合させることが一つの一般的’、＊　［目的
どなってさている。即ち従来より知られたスタータ及び
螺旋通路を使用して１ｑられる結晶軸ど部材の軸線との
整合の精度は更に一層改善される必要がある。

本発明の目的は、ｔＲ”ｌｈされた物品の主軸線に対づ
る所望の結晶軸の整合の程度を改善づることＣある。特
に本発明の目的は、ニラクル超合金部月の長手方向ｌ軸
線（Ｕ造に際し凝固界面はこれに沿って移動けしめられ
た）よりの［’ｏ　Ｏｌ　ＩＩ　Ｍ品軸のずれの程度を
低減することである。

本発明ににれば、凝固界面の形状（よぞれが鋳型のスタ
ータセクション内を通つ−（−移動する際に廿意深く制
御される。単結晶部材を一方向凝固にＪ：って鋳造して
いる間に、帖型内に於（ｊる熱伝達条件を制御゛するこ
とにより、凝固界面はそれが鋳型のスタータを通って移
動しけレフターセクション内に侵入する際により一層平
面に近付りにうにされる。本発明の好ましい実施例に於
ては、鋳型は段部を右し二つのサブセクションに分割さ
れたスタータセクションを右している。螺旋状のけレク
タ−１ごクショ］ンに近い第一のリブセクションはプル
プレー１−に当接する第二の（ノブセクションに比して
容積に対りる表面積の比が比較的高い。レレクターレク
ションの入口の幅は該廿しクターレクシ］ンに接続され
たスタータセクションの第一一のりブしクシコンの幅よ
りも小さいもの′Ｃな（プればならない。前述の鋳型の
り一層はクシコン間の容積関係は重要ｌあることが解っ
ている。第二の１）ブしクシコンの容積はスタータセク
ションの全容積の５２〜％）８％、好ましくは７５〜８
５％で’、＞　Ｉｔノれ［３工ならない。ｊ二に第一の
リブセクションのｌ１ｑｈ　ｉ皇方向長さは第二のリブ
セクションの軸線方向長さＪ２りも人さいことが好まし
い。

第二のり゛ブレクシコンはそれに流入する溶湯がスター
タセクションを充分に加熱し得るに充分な容積をスター
タセクションに与える。スタータヒクシ」ンの第一のリ
ブセクションの横断面積が小さいことによりより一層好
ましい熱伝達条件が可能にされ、第一のり゛ブレクシコ
ンを通過する凝固界面がより一層平面的なものにされる
。金属学的検査により、社状品成長は上述の如きスター
タはクシコンによってその性格が変化され、セレクター
はクシコンに到達する結晶粒４Ｊ容積が同一である横断
面積一定の従来のスタータセクションが使用された場合
にりも鋳型の長手）ｊ同軸線により一層整合されること
が解っている。円錐形のスタータも使用されてよいが、
スタータは第一二のリブセクションの隣接覆る軸線方向
に延びる壁より測定しＩＣＣ会合幅長さが少なくともＱ
、（３ｃｍである段部を有していることが好ましい。ニ
ラクル単用合金に゛ついては、スタータは約５ｃｍの全
高を有していることが好ましく、第一のり一層セクショ
ンは１゜６−／ａｍの高さをイｊし−くいることが好Ｊ
、しく、第二のり一層セクションは１．６〜２．５０ｍ
の高さを有していることが好ましい。第一のサブセクシ
ョンの幅Ｇ；Ｌ０，６〜ｌ、６ｃｍであり、第二のザブ
セクションの幅は２．５〜５ｃｍであることが好８１：
シい。

本発明の構造を改善されたスタータは−での全高が実質
的に増大されていないの（゛効率的である。

結晶学的り位のずれは本ＪＰ明にＪ、れば従来技術に於
Ｌ−Ｊる値の約半分に低減される。また改善されたスタ
ータは容易に旧単純に製）鐵され１ｑるものである。

ｊストに添（＝Ｊの図を参照しつつ、本発明を実施例に
つい″′Ｃ訂細に説明づる。

これまり木光明を米国時Ｗ［第４，２０９，３４８号及
び同第４，２２２．７９４号に記載されＩζ合金の如き
単結晶ニッケル超合金をレラミック鋳型内にて一方向凝
固にＪ：すｖｔ造づることに関し説明ηる。、シかし本
発明は１１１１の月利を＠造づる場合にも適用可能なも
のである。一方向凝固の一般的千続さが例えば米国特γ
１第３．／１９４．７０９弓、同第３，７６３３，９２
６号、同第４，１９０．’０９４号の如き特１１′１文
献や技術文献に広く記載されている。

−ｈ１ｒｊＪ凝固法に於ては、凝固界面（本明細書に於
ては液相の等混線とほぼ形状が対応しＣいるものとづる
）が、ジル−１ン、シリカ、アルミ−ノ、又はそれらの
混合物の如き耐火セラミックにＣ形成されＩＪ鋳型内を
移動（！シめられる。鋳造に際し−（は種結晶が使用さ
れても使用されなくでもよいが、本明細書に於ては種結
晶を使用しないで鋳造物品を形成する場合につい（説明
する。一般にｖｔ型は凝固界面がＪ：ず等軸晶成長し、
次いで柱状晶に゛Ｃ成長し、更に単結晶にで成長づるよ
う構成されている。結晶の形態変化は凝固界面の移動と
凝固界面が通過しなければならない鋳型の形状により達
成される。

第１図は間口端２２を右する鋳型２ｏを示しており、鋳
型２０は開口６Ｎ２２にてプールプレー１・２４に当接
し−Ｃいる。鋳型２０は三つの主要なセクションよりな
っており、鋳型のベース部に於て（よデルプレート２４
に近接したスタータはクシコン２６を有している。スタ
ータセクション２Ｇにはセレクターセクション２８が接
続され一’Ｃ’　ｄ３す、セレクターセクション２８は
螺旋状をなしでいる。

セレクターしクシコン２８にｔよ物品セクション３０が
接続されて（１３す、物品はクシコン３０は所望の物品
形状を郭定づる形状を有している。本明細出に於てｔＪ
、説明の目的で′、物品セクション３０はセレクターセ
クション２８よりも上方の部分全体をいうものとする。

この定義は説明を簡明化覆るためのらのである。何故な
らば、ロレクターセクシ＝１ン２６３よりも上方の部分
は通常遷移レクシ円ン３２及び押湯セクション３４を含
んでいるかうである。遷移セクション３２は物品セクシ
ョン３０に侵入した単結晶が横方向に膨張して成長する
ことを可能ならしめるｌｃめのちのであり、押湯セクシ
ョン３４はｖｉ造工程中に溶湯のためのリザーバを与え
るためのものである。一般に押湯セクション３４を経て
加熱された鋳型内に導入された溶湯ｌｉＬ物品しクショ
ン３０及びけレクタ−しクシコン２８を経てスタータセ
クション２６内へ流入し、該セレクターしクシコン内に
於てデルプレート２４と接触づる。溶湯の一部はチルブ
レー１・２４ど接触して非常に迅速に凝固づる。しかる
後鋳型がそれを収容する炉に対し相対的に移動ししめら
れ、これにより鋳型の長手方向軸線に冶っ゛（温度勾配
が移動され、これによりスタータセクション２６内に於
Ｃ柱状品が生成される。柱状晶の成長界面はスタータセ
クション２６よりセレクターセクション２８内へ移動す
る。セレクターセクション２８内に於ては凝固界面の速
度ベクトルはＺ軸に沿って移動しつつ、それがＺ軸の方
向に垂直な平面に投影してみた場合Ｚ＠の周りに回転す
る。

セレクターセクション２８の螺旋形状により惹起こされ
るかかる運動により柱状晶成長より単結晶成長に転換さ
れる。この点については、１９８２年１月２７日付にて
出願され本願出願人ど同一の■受入に譲渡された米国時
γ（出願第３４３，０８４号を参照されたい。

１１１純な円筒形のスタータを右Ｗ　？）鋳型を用い−
ｃ１参考写真１に示されている如き多数の柱状物品が従
来技術によって形成された。面心立りのニッケル超合金
が一方向凝固にて鋳造される場合には、［００１］結晶
軸は結晶成長の方向にほぼ平行であるか、叉【よ第１図
に示された鋳型の場合には物品の７軸にほぼ平行である
。しかし調査により、多数の鋳型にて＃ｈ造を行った結
果によれば、結晶軸と結晶成長方向との間の整合には変
動があることが解った。かかる変動が生じる質囚は明白
ひはイ丁い１、しかし本発明により得られた知見によれ
ば、方位のずれた、即ｊ５傾斜された柱状晶も螺旋状の
レレクターレクシ、−ｊン内に侵入づることができ、セ
レクターセクションを経て成長して方位のずれた柱状の
甲結晶が形成されることは明らかである。

かくして問題はしレフターセクション内に於て生じる（
１状晶の方位の変動を如何に低減するがということにな
った。

第１図は結晶学内方１イｌのす゛れを低減ηる階段構造
を右づるスタータセクションを示している。スタータセ
クション２６は第２図に詳細に示され−Ｃいる如く、第
一のサブセクション３６とデルプレー　１−２　／Ｉの
近１チフに位置し第一のり”ブセクションより大ぎいサ
ブセクション３８とよりなっている。

スタータレクレヨン２６内には二つの４ｊ−ＪＬ！クシ
ョンの接合部に段部４８が存在する。段部４８は軸線に
垂直な鋳型の一部をなしくおり、該段部は第二の奢ナブ
セクション３８の外壁３９より半径方向内方へ距離１に
Ｃ延イｌしている。。

鋳造物品が第１図及び第２図に示された構造の鋳型を用
いて製造された場合には、実質的な改善が認めＩＥＩ）
れた。このことは下記のデータにＪ、り示され−Ｃいる
。本願発明者等は、直径約３．２’ｃｍ、高さ／１．ｃ
ｍの直線円筒形のスタータを用いで形成されＩＣ物品を
、ｌ軸り向の全長１１が約４ｃｍ’＋：あり、長さ（−
（１が約２．５Ｃ…であり直径が約１，３ｃＩＩｌであ
る第一のサブセクション３６と長ざ１１２が約１゜（３
０ｍＦあり直径が約３．２ｃｍである第二の畳ナプセク
ション３８とを右向る本発明の一つの好ましいスタータ
を用いて形成された物品と比較した。各スタータには６
二つの巻回よりなる螺り、を状のヒレフタが取（ｔ　Ｌ
：Ｊられており、螺旋状のセレクタは前述の米国特許出
願第３４３．０８４８に記載されている如く、約１ｃｍ
の螺旋直径を右し、約２ｃｍのピッチを右し、約０．７
０ｍの通路同径を右りる−しのＣあった。

米国特ｉ′１第１Ｉ、２２２．７９／Ｉ号型の合金鋳造
物品の結晶学的１５位が、Ｊ−ａｕｅ　Ｘ線回折法を使
用しく物品の中心近傍の横断平面の中心（こ於１Ｍ１１
定された。方位は［００１］結晶軸と物品のｌ軸との間
の角度を測定りることによって法定された。

１ａｕｅ法に通じた人には解る如く、×及びｙ方向のザ
゛れが測定され、ぞれらの値が角度値じ）に転換される
。第３図に示されたデータは本発明ににれり、ｒ　／’
ｊ位の変動が大きく低減されることを示し【いる。また
結晶学的方位のメジアンが約９°から約４，５°へより
一層Ｏに近いずれに修正される。参考写真１Ｇは従来技
術のスタータ内にて凝固した物品に典型的な結晶粒組織
を腐食して示して４３す、この参考写真１より、図示の
相様は粗く概ね重油に延在しくいることが解る。これに
対し参考写真２は本考案のスタータ内にて凝固した物品
の結晶粒組織を示している。この参考写真２より。

より大きい第二のリーブセクシ三１ン内にて形成されノ
〔れ３４品粒１ｇ＋織はその底面より同一の距離に於け
る参考写真１の結晶粒組織と同様であるが、直径の小さ
い第一のりブヒクション内にて形成された結晶粒組織は
はるかに洗練されＩおり狙垂直に延在していることが解
る。

第４図は段部を有するスタータ１にクション内にて凝固
した金属の中火縦断面を示してＪ３す、本発明によれば
如何に結晶学的改善がなされるかを理解する手助けとな
るものぐある。図に於Ｃは結晶粒組織が示され（おり、
これは結晶学的組織とは異なるものであるが、面心立方
のニッケル合金の場合ｔこは［００’１　］結晶軸は実
質的に結晶成長方向と整合していることが経験的に解っ
ている。第４図に於て、デルブレー１〜２／Ｉに接触し
ＩＣ金属４０は実質的に等軸晶組織を右しでいることが
解る。

第二のリプセクション３８内に於Ｃ凝固した金属／１２
は、等軸晶４０より成長を開始しく＃Ｒ型内の溶湯を通
し゛（湿度勾配を移動させること（こよって形成された
り勤向的な杓状晶である。柱状晶金属を２内に於てはよ
り一層迅速に成長づる［　００１　］の結晶が好ましく
ない方位、即ち［００１］以外の方位よりＩ友Ｇノ出て
いる。線＄１は凝固界面が第一のリブセクション３３８
内を移動しＣいる際に川われる凝固界面の名目的な形状
を示している。第４図Ｊ、す、凝固界面は名目的な半径
Ｒ１を有する窪み形であることが解る。凝固界面の形状
は８１紳（米国持ｇ＋１第１１．１９０，０９４弓参照
）によっ（も、また凝ｖ１界而に対し実質的に垂直な（
↑状晶成長パターンによっても決定され１ｑる。［１状
品は、す１０クシヨン３８内の金属４２の半径方向外り
部に於ては半径ｌＪ向内方へ傾斜し−（いる。チルブレ
ー１−２　／１近傍に於りる熱伝達現象は複雑であるの
−Ｃ゛、凝固界面の形状に１厳密には解らない場合が多
い。凝固界面はリガ型的なスタータ内の１ツジに於て」
−りへ湾曲しく、ｊ３す、ｆｉｌＪら凝区（界面のＴツ
ジは（４状晶が中央へ向けて傾斜し又いることより解る
如くその平均高さＪこりも高い。しかし内部はより一層
複雑な構造である。本発明の原理は鋳造結束に反映りる
の又、本明細ｉｉ；に於−（は本願光明者等の理解する
ところを最も良く反映した−っの単ｌｌＴｌな例を〒示
して本発明の詳細な説明覆る。

直径の小さい第一のナブ廿りション３６内の金属４４の
結晶粒組織は異なった外観を有しくいる。

結晶粒は鋳型のｌ軸とにリ一層整合しており、このこと
はスタータの直径の大ぎい第二のリーブはクレヨン３８
内に於りる凝固界面よりもより一層甲面に近い凝固界面
Ｓ２と対応している。

凝固界面の凹状形状は主に鋳型の外面Ｊζり熱が除去さ
れる一方向凝固率の高い鋳造に特徴的なことである。従
って本発明による改良されたスタータにより１りられた
結果の分析にＪ、れば、第一の９１セクシヨン゛３Ｇの
ｌ！ｉ径を小さくすることによりＪ、り一層平面的な１
疑固シヤ而を生成さ」県、これにＪ：り凝固界面がしレ
フター廿りシ１ン２８の孔／′Ｉ６に侵入Ｊる際にｈ”
　（−Ｊる結晶学的り位を７軸にＪ：リ一層整合させる
ことがＣきる。

本発明の一般的なし−Ｆに於ては、凝固界面はそれがセ
レクターしクシコン２８内に侵入Ｊる前により一層平面
的仔ものにされる。凝固界面が平面的になればなる稈柱
状晶の［００１Ｊの方（ｉ’、Ｉはｌ軸により一層整合
覆る。本発明に於てはこのことは熱伝達条件をより一層
好ましい条件にし、セレクタ−セクションに接続された
部分に於けるスタータヒフシコンの直径を低減すること
によって達成される。熱伝達を変化さぜＪ：た凝固界面
がセレクターセクション内を移動する際に於ける凝固界
面の形状を変化ざぜる他のｈ法も考慮されてよい。

本願発明者等は本発明にかかる段部を右する円筒形ｌ？
Ｉ！造が最も単純で最も優れた構造であると考える。ス
タータの第一のり一プレクションこ３６の容積に対づる
表面積の比が第二のリブセクション３８の容積に対りる
表面積の比よりも大きい限り８、本発明の鋳型構造とは
異なる鋳型構造によっても木５１明の［１的を達成Ｊる
ことがｌ′□きる。尚ここに表面積とは鋳型の内壁の円
周にイのセクションの単位長さを乗じた（１「１を意味
する。また容積どは中位長さの部分の内容積を意味Ｊる
。

本発明に於て使用し得る円筒形スタータの比率についＣ
は既に説明した。第２図に於て、仝高ト１は４〜５ｃｎ
＋でなりればならない。この全高よりも大きいスタータ
も機能づるが、そのようなスタータは一１二連の如く望
ましいものて′はない。第二のリブセクション３８の高
さト１２．は約１，６〜２．５ＣＩ１１、好ましくはｌ
、Ｑｃｍでな（プればならり゛、第一のリブセクション
３６の高さト（１は約１．６へ・４Ｃ１１１、好ましく
は２．５ＣＩＩ＋でな（ノればならない。第二の丈ブセ
クション３８の直径Ｗ２は約２．５〜５ｃｎ＋、好まし
くは３．２ｃｍでなければならない。

この直径Ｗ２は上述の値よりも大きいものであってもよ
いが、直径が大きくなるとスタータの横方向寸法が一般
的な物品の横方向寸法に比しではるかに大きい実際的な
限界に近付く３．鋳造に要する金属を低減Ｊるという点
からは直径Ｗ２は小さい方が好ましい。第一のリブしク
シ三１ン３６の直径Ｗ１は人き過ぎ−Ｃはならず、直径
Ｗ１は約０．６〜１．（３ｃｍ、好Ｊ、しくは′１，３
ｃｍでなりればならない。直径Ｗ１が大き過ぎると、結
晶学的組織に関し所望の改善を得ることができない。逆
に直径Ｗ１が小さ過ぎると、鋳型が跪弱になり、追加の
支持装置が使用されな番ノればならない。直径Ｗ１が１
Ｃ０１又はそれ以ＦＴ：ある場合には、理由は不明であ
るが結晶粒の方位が幾分が不適当なものになる。更にヒ
レフタ−セクション２８の通路の横方向ｊＪ法は、該セ
レクターセクション内に侵入づる（１状晶の数をできる
だり少なくして結晶学的品質を史に改善覆るためには、
スタータの第一のサブセクション３６の横方向＝Ｊ法よ
りも小さいものでな（〕ればならない。この要！ｌによ
り第一のリブセクション３Ｇの１径Ｗ１の最ｚｌいＪ法
が更に制限される。何故ならば、実際にはセレクターセ
クション２８の直径は一般に少なくともＱ、５ｃｍはな
ければ４Ｔらないからである。

スタータの第一のザブセクション３６と第二のりプレシ
ジヨン３８との間の容積関係は重要である。実際の如何
イ蒙る状況に於ても、Ｍｉ型のスタータはクシ１ン２６
は鋳型の他の部分よりも平均的に見てより低調である。

鋳型を溶湯に（充填リ−る際にスタータはクシ三］ンに
流れ込んだ溶湯にＪ：す、スタータセクションに顕然が
匈えられる。かかる理由から、スタータは過剰の溶湯を
受りるに充分な容積を有していなければならず、それ故
従来の円筒形のスタータは必然的に２．５ｃｍ又はイれ
以上の高さ及び直径を有していた。横力向の寸法が一様
で小さいスタータはそれが充分に長く形成されたもので
ない限り効率的には機能しない。しかし炉の有用性が低
減されまた鋳型が脆弱になるという点に於て、幅が小さ
く高さが大きいスタータは非効率的である。

本発明による段部を右するスタータに於て所要の容積と
ずべく１ナブセクシヨンを大きくしたのは−Ｖ述の如き
理由による。本発明によれば、スタータの容積は少なく
とも約６．４１１１ｍ’である。第二のサブセクション
３Ｂの容積はスタータの全容積の５２〜９８％、好まし
くは７５〜８５％でなければならない、、第ニーの→リ
ブセクションが１１常に大きく旧長い極端な場合には、
第一のザブはクションの直径及び長さは小さく、第一の
ザブセクションの容積はスタータの全容積の９８％にも
なる。

ミラ２％の値は」−）ボのＪ：うな＼１法条１′１の場
合には悪い状態を表わしている。当然の結果として、第
一の１ノブピクシヨン３６の容積はスタータキャビディ
の全容積の２−・４８％でなりればなら４工いどいえる
。

断面形状が正方形、長方形、楕円、又は他の形状Ｃある
鋳型も使用されてよい。Ｃれらの鋳型も円１Ｉｊ）形の
スタータについて上述した平均寸法を有しＣいることが
好ましい。チルプレート５４に接触する端部５２より先
細り状をなす第５図に示されている如き円錐形のスター
タセクション５０にＪ、っＣも改善されＩｃ　ｖ３果を
得ることができるものと思われる。しかし、この場合４
ｑられる改善は上）ボした本ｇし明の好ましい実施例に
よる場合より゛し小さかった。デーパ状のスタータセク
ション５６にも第１図に示されＣいる如き横り向に延在
Ｊる部分／Ｉ８ａ、即ら段部を設けることが重要である
。

スタータの外周縁、特にデルプレート近傍の特旨Ｊの壁
面５８に於ては、一般にかなりの核（その成長は第１図
に於て符８４２にて示されている如く典型的な柱状晶よ
りのエピタキシャル成長ではない）が発生づる。スター
タが段部をイｊしない円錐形である場合には、かなりの
数の結晶核がセレクターセクションヘ向（）゛Ｃ伝播成
長しようどづる。

本願発明者等が行った実験によれば、直線的な側壁を右
Ｊるスタータの幅は、ｌ軸に垂′＠なｔ１径り向に測定
して（第２図に於てＬにて示されでいる）少なくとも９
．６ｃｍでなりればならない。

本明細書に於て示された一ブ）向凝固に於りる一般的な
熱力学的ＩＪ？ｉ狸は単結晶が必要どけされていない柱
状晶成長鋳造物品に於Ｃも有用である。またそれらの原
理は本発明の方法にＪ：れば任意の凝固界面に於ｔＪる
結晶学的変動を低減するという点に於て、種結晶を使用
覆る場合に−ｂ′４］用である。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかがる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にどって明らが−（あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による鋳型の縦断面図である、。 第２図は第１図に示された鋳型のスタータセクジョンを
示づ拡大部分縦断面図である。 第３図は本発明を（、″Ｌ来技（むと対比して結晶学的
方位のデータを示すグラフである。 第４図は参考写真２に示されている如き鋳造物。 品が鋳型内に配置された状態のままにてその縦断面の結
晶学的組織を示す第２図と同様の１１断面図である。 第５５図は円錐形のスタータセクションを示Ｊ第２図と
同様の縦断面図である。 第０図は水平方向の段部を４１覆る円錐形のスタータセ
クションを示す第５図と同様の縦断面図である。 参考写真１は従来技術の鋳型のスタータＪ：り取出され
柱状晶を示すべく腐食された鋳造された金属体を示す′
り真である。 参考′ｌ）′真２は木琵明による昌ハ１シのスタータよ
り取出された金属鋳造体を承り参考写真１と同様の写真
である。 ２０・・・鋳型、２２・・・開目端、２４・・・デルシ
レー１−．２６・・・スタータセクション２２８・・・
セレクター１クション、３０・・・物品セクション、３
２・・・遷移セクション、３４・・・押湯セクション、
３６・・・第一のザブセクション、３８・・・第二のザ
ブセクション、３９・・・外壁、４０・・・等軸品、４
２．４４・・・金属、４６・・・孔、４８・・・段部、
５０・・・スタータセクション、５２・・・端部、５４
・・・デルプレー１〜，５６・・・スタータセクション
、５８・・・壁面特Ｗ１出願人　　二しナイテッド・ブ
クノ［」シーズ・二１−ボレイション 代　　理　　人　　　　弁　　理　　士　　　　明　　
イコ　　昌　　毅図面の浄（！］（内容に変更なし） Ｆ／Ｇ６ （方　式）（自　発） 手続補正門 １、小イ′１の表示　１１ｊ（相５８）目！ｆ：ｊ１　
ｍ＋ｈ＞　０３　／１３００　月２、光明の名称 一方面凝固法及び＃Ｊｆ！ｖ！ ３、？ｌ＋ｌ１ｉｌ−をＪる省 事１′１どの関係　　特Ｙ１出願人 １１　　所　　アメリカ合衆Ｉη丁１ネブカツｉ〜州、
バー１−フィード、フィノーンシ１シル・ブラザ　１ 名　称　　コライテッド・テ／／、／　ｒ＋ジーＸ゛・
：１−ポレイション４、代理人 居　所　　〒１（）４東京都中央区新川１丁目５番１９
号茅鴨町艮岡ビル３階　電話５５Ｌ−４１７１（方　式
）　　特開昭５９−４２１７１＜９）１、事件の表示　
昭和５８５１特許願第０３４３００弓２、発明の名称 一方向凝固法及び鋳型 ３、補正をする者 事件どの関係　　特誇出願人 住　所　　アメリカ合衆国＝１ネブノＪット州、バー１
−フＡ−ド、フィナンシレル・ブラザ　１ 名　称　　二しナイデッド・デクノロシース′・＝１−
ボレイション４、代理人 居　所　　〒１０４東京都中央区新川１丁１１５番１９
号茅場町長岡ビル３階　電話５５１−４１７１昭和５８
年８月１０日（ｌｌｉ（和５８年８月３　’０１”：ｉ
発送）（１）明細内の下記の部分の１′参考写真１」を
「第７図」と補正づる（６箇所）。 第１４頁　第１７行 第１７頁　第１３行、ｉ１５行 第１８頁　第１行 第２７頁　第１３行、第１７行 （２）明ｗＩ用の下記の部分の「参考写真２」をＶ第８
図」と補正づる（４箇所）。 第１７貞　第１６行へ・第１７行、第１８行第２７頁　
第４行、第１６行 （３）明細内の下記の部分の「写真」を「外観図」と補
正覆る（２ｉ所）。 第２７頁　第１５行、ｉＩ！１ε３行 ＜／Ｉ）参考写真１及び参考写真２を添付の第７図及び
第ε）図１こでれぞれ補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （”Ｉ　）　−一方向凝固される鋳造物品の長手方向軸
   線に対づるその結晶方位を改善する方法であって。 スタータセクションＪ二り物品レクションまで凝固界面
   を鋳型内を通して前記長手方向軸線に沿って連続的に移
   動されることを含む方法に於て、前記鋳型の前記スター
   タはクシコン内へ溶湯を注湯することと、前記鋳型内に
   て前記溶湯をデルブレー１−に当接さけて凝固ざＵるこ
   とと、凝固界面をデル化されｌご表面Ｊ：り前記スター
   タセクション内を通して移動さけて第一の形状を右づる
   界面にて結晶成長さけることと、前記界面が前記スター
   タセクションの端部に近イ１くとき熱伝達条件を変化さ
   ｔＩＣ前ＦｊＬ界面に第二の形状を付与し、これにより
   前記第二の形状を前記第一の形状に比してより一層平面
   に近い形状にでることと、前記界面を前記鋳型の前記物
   品セクションを通して移動さけることとを含／υでいる
   ことを特徴とする方法。 （２）単結晶物品を鋳造覆るだめの鋳型で゛あって、前
   記物品を郭定する物品セクションと、前記物品レクショ
   ンに接続され柱状晶成長を単結晶成長に転換さけ゛るた
   めのけレフターセクションと、前記しレフターセクショ
   ンに接続されｌ〔第一の端部及び溶湯丙に柱状晶の成長
   を行わける第二の間口端を右するスタータセクションと
   を自す゛る鋳型に於て、前記スタータセクション及び前
   記レレクターしクションの長さｈ向は前記鋳型の長手方
   向軸線に沿って、１３す、前記セレクタ−ロクションは
   該セレクターセクションに当接する前記スタータセクシ
   ョンの横方向１法よりも横方向寸法の小さい通路を有し
   ており、前記スタータセクションは前記第一の端部に設
   （Ｊられた第一の１ナブセクシヨンと前記第二の開【＝
   １端に設りられた第二のリーブはクションとを有し、前
   記第一のザブレクションは前記第二のりプレクションよ
   りも容積に対重る表面積の比が大きいことを特徴とする
   鋳型。