(57)【要約】      （修正有）【課題】柱状晶の生成領域を良好に縮減できる鋳造方案を迅速に導出でき、もって柱状晶の生成が極めて低減された鋳物製品を作製可能にした鋳造方法を提供する。【解決手段】複数種の鋳物試料を作製するとともに、鋳物試料表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布と、前記各鋳物試料表面の結晶相分布とを取得し、前記結晶相分布と、冷却速度及び温度勾配の分布とを比較することで、前記鋳物試料において等軸晶が生成する温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、チル晶が生成する冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する。その後、係るパラメータＡ，Ｂを用いて、鋳造時の鋳物製品表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物表面の領域が最小となるように、前記溶融金属の温度と前記鋳型の温度とを設定する。【選択図】図１
2006116603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属を鋳型に流し込み概略板状の鋳物製品を形成する方法であって、
複数種の鋳物試料を作製する試験鋳造工程と、
前記鋳物試料表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を取得する温度情報取得工程と、
前記各鋳物試料の表面結晶組織を検査する結晶組織情報取得工程と、
前記結晶組織情報取得工程で得られた前記鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の各生成領域と、前記温度情報取得工程で得られた冷却速度及び温度勾配の分布とを比較することで、前記鋳物試料の幅方向において前記等軸晶が生成する温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、チル晶が生成する冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出工程と、
鋳造時の鋳物製品表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物製品表面の領域が最小となるように、前記溶融金属の温度と前記鋳型の温度とを設定する鋳造方案導出工程と
を有することを特徴とする鋳造方法。
【請求項２】
前記温度情報取得工程において、
前記冷却速度及び温度勾配の分布を、前記鋳物試料作製時の実測温度から導出することを特徴とする請求項１に記載の鋳造方法。
【請求項３】
前記温度情報取得工程において、
前記冷却速度及び温度勾配の分布を、前記鋳型における凝固解析法により取得することを特徴とする請求項１に記載の鋳造方法。
【請求項４】
前記鋳造方案導出工程において、
溶融金属温度及び鋳型温度を含む鋳造方案を予測に基づき仮に設定し、該鋳造方案について、鋳物表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を導出する工程と、前記分布と前記パラメータＡ，Ｂとを用いて当該鋳造方案における柱状晶の生成領域を導出する工程と、を含む鋳造方案検証工程を有し、
前記鋳造方案検証工程を複数の鋳造方案について実行し、各鋳造方案における柱状晶生成領域を比較することにより、前記柱状晶の生成領域が最小となる鋳造方案を導出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の鋳造方法。
【請求項５】
前記鋳造方案導出工程において、
前記鋳型の外面側に部分的に断熱材を配した鋳造方案を仮に設定し、該鋳造方案について、鋳物表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を導出する工程と、前記分布と前記パラメータＡ，Ｂとを用いて当該鋳造条件における柱状晶の生成領域を導出する工程と、を含む鋳造方案検証工程を有し、
前記鋳造方案検証工程を、前記断熱材の配設領域が異なる複数の鋳造方案について実行し、各鋳造方案における柱状晶生成領域を比較することにより、前記柱状晶の生成領域が最小となる鋳造方案を導出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の鋳造方法。
【請求項６】
前記断熱材を、前記鋳物製品の幅方向端部に対応する鋳型外面部を含む領域に配設することを特徴する請求項５に記載の鋳造方法。
【請求項７】
前記鋳造方案検証工程において、
前記冷却速度及び温度勾配の分布を凝固解析法により導出することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の鋳造方法。
【請求項８】
前記鋳造方案検証工程において、
前記冷却速度及び温度勾配の分布を、当該鋳造方案を用いた試験鋳造での実測温度に基づき導出することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の鋳造方法。
【請求項９】
前記鋳物製品は、製品形状で長さが１５０ｍｍ以上、幅が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の概略板状を成すものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の鋳造方法。
【請求項１０】
概略板状の鋳物製品の製造に用いる鋳造方案を設定するためのパラメータを導出するプログラムであって、
入力された鋳造条件に基づく鋳造シミュレーションを実行して鋳造時の冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出する温度情報取得処理と、
前記鋳造条件に対応した試験鋳造により得られた鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の結晶相分布に係る結晶組織情報を入力データとして受け取り、当該結晶組織情報と前記温度情報とを重ね合わせるデータ処理と、
前記データ処理により得られた前記温度情報と前記結晶組織情報との相関に基づき、前記等軸晶が生成する前記温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、前記チル晶が生成する前記冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムにより求めた前記パラメータＡ，Ｂを用いて鋳造方案を設定するプログラムであって、
一又は複数の鋳造方案の候補について各鋳造条件を入力データとして受け取り、前記各鋳造条件について鋳造シミュレーションを実行して、当該鋳造条件における冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出するシミュレーション処理と、
前記シミュレーション処理で得られた温度情報と前記パラメータＡ，Ｂとに基づいて、前記各鋳造条件で得られる結晶組織を予測する結晶組織予測処理と、
前記結晶組織予測処理で得られた結晶組織の傾向に基づいて、前記鋳物表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、前記パラメータＡ，Ｂに対して（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物表面の領域が最小となる前記鋳込温度と鋳型温度とを算出する鋳造方案算出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
概略板状の鋳物製品の製造に用いる鋳造方案を設定するプログラムであって、
複数種の鋳物試料を作製する試験鋳造工程と、前記鋳物試料表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を取得する温度情報取得工程と、前記各鋳物試料の表面結晶組織を検査する結晶組織情報取得工程と、前記結晶組織情報取得工程で得られた前記鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の各生成領域と、前記温度情報取得工程で得られた冷却速度及び温度勾配の分布とを比較することで、前記鋳物試料の幅方向において前記等軸晶が生成する温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、チル晶が生成する冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出工程とを実行して得たパラメータＡ，Ｂを用い、
一又は複数の鋳造方案の候補について各鋳造条件を入力データとして受け取り、前記各鋳造条件について鋳造シミュレーションを実行して、当該鋳造条件における冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出するシミュレーション処理と、
前記シミュレーション処理で得られた温度情報と前記パラメータＡ，Ｂとに基づいて、前記各鋳造条件で得られる結晶組織を予測する結晶組織予測処理と、
前記結晶組織予測処理で得られた結晶組織の傾向に基づいて、前記鋳物表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、前記パラメータＡ，Ｂに対して（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物表面の領域が最小となる前記鋳込温度と鋳型温度とを算出する鋳造方案算出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
入力された鋳造条件に基づく鋳造シミュレーションを実行して鋳造時の冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出する温度情報取得処理と、
前記鋳造条件に対応した試験鋳造により得られた鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の結晶相分布に係る結晶組織情報を入力データとして受け取り、当該結晶組織情報と前記温度情報とを重ね合わせるデータ処理と、
前記データ処理により得られた前記温度情報と前記結晶組織情報との相関に基づき、前記等軸晶が生成する前記温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、前記チル晶が生成する前記冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１４】
請求項１３に記載の記録媒体であって、
一又は複数の鋳造方案の候補について各鋳造条件を入力データとして受け取り、前記各鋳造条件について鋳造シミュレーションを実行して、当該鋳造条件における冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出するシミュレーション処理と、
前記シミュレーション処理で得られた温度情報と前記パラメータＡ，Ｂとに基づいて、前記各鋳造条件で得られる結晶組織を予測する結晶組織予測処理と、
前記結晶組織予測処理で得られた結晶組織の傾向に基づいて、前記鋳物表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、前記パラメータＡ，Ｂに対して（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物表面の領域が最小となる前記鋳込温度と鋳型温度とを算出する鋳造方案算出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋳造方法とそのプログラム、及び記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばガスタービンエンジンや航空機エンジンにおいては、鋳造によって製作されたタービンブレード等の部材が非常に高い温度下で長時間の運転にさらされる。このため、上記の部材は高温強度を要求され、このような高温強度条件を満たす鋳造合金として、Ｎｉをベースに、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｉ等を含有する、Ｎｉ基耐熱超合金が知られている。そして、この種の鋳造用Ｎｉ基耐熱超合金では、近年のタービンエンジン等の高温高圧化に伴い、ますます高温強度を要求されており、所望の強度を得るために鋳物製品の結晶組織を適切に制御する方法が検討されている。
【０００３】
上記のような鋳造合金を用いてタービンブレード等の製品を製造する方法では、一般的に精密鋳造法と呼ばれる鋳造方法が用いられる。この精密鋳造法では、真空または不活性ガス雰囲気下で合金を溶解し、予め高温に加熱した鋳型に溶融金属を流し込み、主として鋳型の表面からの放射冷却によって抜熱することで溶融金属を冷却して凝固させる。この方法により得られた製品は全体的に等軸晶と呼ばれる結晶組織をもつ。また、一方向凝固法と呼ばれる鋳造方法も知られており、この方法では、鋳型の外周を加熱する筒状の加熱装置内に挿入した鋳型に溶融金属を流し込み、この溶融金属を流し込んだ鋳型を上記の加熱装置から序々に引き出す。この際、鋳型からの放射冷却によってあるいはチルプレートを設けることによって当該鋳型の底部の溶融金属から順に冷却して凝固させることにより、単結晶組織または柱状結晶組織を有する鋳物合金を形成する。これらの鋳造方法にて得られた鋳物の高温強度は、その結晶粒の大きさや形状と密接な関連を有しているため、前記鋳造方法における結晶組織の適切な制御を目的とする種々の検討が行われている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２４３５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２８３０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した鋳造方法を用いて例えば精密鋳造タービンブレードを製造する場合、タービンブレードのエッジ部（薄肉部）にチル晶と呼ばれる微細な等軸晶組織が形成され、同ブレードの厚肉部には粗大な等軸晶組織が形成される。そして、これらの等軸晶組織の間に、一方向に細長く延びる柱状晶と呼ばれる組織が形成される。図１８に示す説明図によりタービンブレードのような概略板状の鋳物製品における結晶組織の分布を説明すると、鋳物製品５００における結晶組織は、鋳物製品５００の側端部にチル晶領域５０１，５０１が形成され、中央部に等軸晶領域５０３が形成され、それらの間に柱状晶領域５０２が形成されたものとなる。そして、このような結晶組織を有する鋳物製品をタービンブレードのような高温環境で使用される部材に適用する場合、上記柱状組織の領域５０２においてクラックが生じ易くなることが知られており、係る柱状晶領域は可能な限り縮減することが好ましい。
【０００５】
しかし、従来、鋳物製品における柱状晶の生成を予測する方法は得られておらず、その生成の抑制や制御を行うことは極めて困難であった。そのため従来の鋳造工程では、柱状晶の生成を低減するために、試行錯誤により鋳造方案の変更と試作鋳造とを行い、柱状晶を最も低減できる鋳造条件により製造を行うという方法が採られていた。したがって最適な鋳造方案を得るのに時間とコストが費やされるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、柱状晶の生成領域を良好に縮減できる鋳造方案を迅速に導出でき、もって柱状晶の生成が極めて低減された鋳物製品を作製可能にした鋳造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、様々な鋳造試験及び結果の解析を行った結果、以下のような知見を得た。
【０００８】
（１）チル晶は、冷却速度が大きい部位で生成する。
（２）粗大等軸晶は、冷却速度が小さく、温度勾配が小さい部位で生成する。
（３）柱状晶は、冷却速度が小さく、温度勾配が大きく、かつチル晶と等軸晶の間に生成する。
【０００９】
上記（１）〜（３）をまとめると、以下のようになる。
【００１０】
冷却速度      大          大          小          小
温度勾配      大          小          大          小
結晶組織    チル晶      チル晶      柱状晶      等軸晶
【００１１】
本発明者らは、上記知見から、鋳造時の冷却速度及び温度勾配と、得られる結晶組織とには相関関係があり、これらをパラメータとして利用することで鋳造方案の最適化を効率よく行うことが可能であると考えて検討を重ね、本発明を完成するに到ったものである。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、溶融金属を鋳型に流し込み概略板状の鋳物製品を形成する方法であって、複数種の鋳物試料を作製する試験鋳造工程と、前記鋳物試料表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を取得する温度情報取得工程と、前記各鋳物試料の表面結晶組織を検査する結晶組織情報取得工程と、前記結晶組織情報取得工程で得られた前記鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の各生成領域と、前記温度情報取得工程で得られた冷却速度及び温度勾配の分布とを比較することで、前記鋳物試料の幅方向において前記等軸晶が生成する温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、チル晶が生成する冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出工程と、鋳造時の鋳物製品表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物製品表面の領域が最小となるように、前記溶融金属の温度と前記鋳型の温度とを設定する鋳造方案導出工程とを有することを特徴とする鋳造方法を提供する。
【００１３】
この鋳造方法によれば、所定形状の鋳型を用いた鋳造を行うに際して、まず試験鋳造により鋳造時の温度勾配及び冷却速度と、得られる結晶組織との相関を示すパラメータＡ及びパラメータＢを得る。そして、係るパラメータＡ，Ｂに対して、温度勾配Ｇ及び冷却速度Ｌが上記関係を満たす範囲を最小化するように鋳込温度と鋳型温度とを設定することで、柱状晶の生成領域が最小化された鋳物製品を得られる鋳造方案を導出するようになっている。
このように鋳造方案の最適化に際してパラメータＡ，Ｂを用いることで最適化の方向性を定めやすくなり、試行錯誤を行うことなく迅速に、最適な鋳造方案を決定することができるようになる。また係る方法により得られる鋳造方案を用いて鋳造される鋳物製品は柱状晶の生成領域が最小化されたものであるので、歩留まりが高く、それにより製造コストの低減も実現できる。
【００１４】
本発明の鋳造方法では、前記温度情報取得工程において、前記冷却速度及び温度勾配の分布を、前記鋳物試料作製時の実測温度から導出することもできる。あるいは、前記温度情報取得工程において、前記冷却速度及び温度勾配の分布を、前記鋳型における凝固解析法（鋳造シミュレーション）により取得することもできる。
【００１５】
本発明の鋳造方法では、前記鋳造方案導出工程において、溶融金属温度及び鋳型温度を含む鋳造方案を予測に基づき仮に設定し、該鋳造方案について、鋳物表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を導出する工程と、前記分布と前記パラメータＡ，Ｂとを用いて当該鋳造方案における柱状晶の生成領域を導出する工程と、を含む鋳造方案検証工程を有し、前記鋳造方案検証工程を複数の鋳造方案について実行し、各鋳造方案における柱状晶生成領域を比較することにより、前記柱状晶の生成領域が最小となる鋳造方案を導出することができる。
係る鋳造方法では、先に導出したパラメータＡ，Ｂを用いることで、任意に設定した鋳造方案について柱状晶が生成される領域を予測することができるので、試行錯誤を行うことなく鋳造方案の検討を行うことができ、迅速かつ効率的に最適化された鋳造方案を得ることができる。
【００１６】
本発明の鋳造方法では、前記鋳造方案導出工程において、前記鋳型の外面側に部分的に断熱材を配した鋳造方案を仮に設定し、該鋳造方案について、鋳物表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を導出する工程と、前記分布と前記パラメータＡ，Ｂとを用いて当該鋳造条件における柱状晶の生成領域を導出する工程と、を含む鋳造方案検証工程を有し、前記鋳造方案検証工程を、前記断熱材の配設領域が異なる複数の鋳造方案について実行し、各鋳造方案における柱状晶生成領域を比較することにより、前記柱状晶の生成領域が最小となる鋳造方案を導出することもできる。
係る方法によれば、外面側に断熱材が設けられた鋳型を用いた場合に、効率的に鋳造方案を最適化できる鋳造方法が提供される。この鋳造方法によれば、鋳込温度や鋳型温度を変更できない場合にも断熱材の配設形態を変更して鋳物表面の温度勾配及び冷却速度を変更し、柱状晶の生成領域を効果的に制御するものである。また本方法によれば、鋳込温度や鋳型温度の最適化を行っても十分に柱状晶の生成領域を縮減できない場合にも、さらなる鋳造方案の最適化が可能になる。
【００１７】
本発明の鋳造方法では、前記断熱材を、前記鋳物製品の幅方向端部に対応する鋳型外面部を含む領域に配設することが好ましい。すなわち、柱状晶の主たる生成領域である上記領域について断熱材を設け、当該領域における冷却速度及び温度勾配を断熱材の配設形態により制御することが好ましい。
【００１８】
本発明の鋳造方法では、前記鋳造方案検証工程において、前記冷却速度及び温度勾配の分布を凝固解析法により導出することができる。すなわち、鋳物の冷却速度及び温度勾配は鋳造シミュレーションを用いて導出してもよい。この方法によれば実際に鋳造を行う必要がないため、鋳造方案の最適化に要する時間やコストを低減できる。
ただし、前記鋳造方案検証工程において、前記冷却速度及び温度勾配の分布を、当該鋳造方案を用いた試験鋳造での実測温度に基づき導出してもよいのは勿論である。実際に鋳造を行って冷却速度と温度勾配とを導出すれば、柱状晶の生成領域の予測について正確性を高めることができる。
【００１９】
本発明の鋳造方法を用いて好適に製造できる鋳物製品は、製品形状で長さが１５０ｍｍ以上、幅が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の概略板状を成すものである。係る寸法の鋳物製品ではその端部に柱状晶が生じやすく、タービンブレード等に用いるに際して柱状晶に起因するクラックが問題になりやすいが、本発明の鋳造方法を適用することで、柱状晶の生成が極めて低水準に抑えられた鋳物製品を製造することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の鋳造方法によれば、柱状晶の生成が極めて少ない鋳物製品を作製できる鋳造方案を効率的に導出でき、試験鋳造に係る時間の短縮と鋳造工程における歩留まりの改善、及びそれによるコスト低減を実現することができる。本発明の鋳造方法は、柱状晶の生成が極めて少ない鋳物製品を製造できることから、特にタービンブレード等の高温高圧環境にて使用される部材の製造に用いて好適な鋳造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２は、本実施形態の鋳造方法のフローチャートである。図１は鋳造方案の導出に用いるパラメータＡ，Ｂを決定する工程を示しており、図２は、図１にて得られたパラメータＡ，Ｂを用いて適切な鋳造方案を導出する工程を示している。
【００２２】
本発明に係る鋳造方法は、先に記載したように、溶融金属を鋳型に流し込み概略板状の鋳物製品を形成する方法であって、複数種の鋳物試料を作製する試験鋳造工程と、前記鋳物試料表面の幅方向における冷却速度及び温度勾配の分布を取得する温度情報取得工程と、前記各鋳物試料の表面結晶組織を検査する結晶組織情報取得工程と、前記結晶組織情報取得工程で得られた前記鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の各生成領域と、前記温度情報取得工程で得られた冷却速度及び温度勾配の分布とを情報を比較することで、前記鋳物試料の幅方向において前記等軸晶が生成する温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、チル晶が生成する冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出工程と、鋳造時の鋳物製品表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物製品表面の領域が最小となるように、前記溶融金属の温度と前記鋳型の温度とを設定する鋳造方案導出工程とを有する鋳造方法である。
【００２３】
上記各工程を具備する本発明の鋳造方法において、図１に示すフローチャートは上記温度パラメータ導出工程までを示すものであり、より詳細には、図１のステップ２１０は温度情報取得工程、ステップ２２０は試験鋳造工程、ステップ２３０は結晶組織情報取得工程、ステップ２４０は温度パラメータ取得工程に対応する。
また図２に符号３００を付して示すフローチャートは、上記鋳造方法のうち鋳造方案導出工程３００を示すものである。
【００２４】
まず、図１に示す温度パラメータ導出工程２００について、図３から図７に示す試験例を参照しつつ説明する。この工程では、後述の鋳造方案導出工程３００において結晶組織の予測に用いるパラメータＡ及びパラメータＢを導出する。
【００２５】
図３は、本実施形態の鋳造方法を好ましく適用できる鋳型及び鋳物製品の概略構成図である。図３に示す鋳物１００は、（ａ）図に示す略菱形の断面形状を有する概略板状を成しており、（ｂ）図に示す幅ｗに対してｚ方向に十分な長さを有している。鋳型１１０は勿論鋳物１００を作製し得る形状のキャビティを有している。
【００２６】
まず、図１に示すステップ２０１において、パラメータＡ，Ｂ導出のための試験鋳造に係る鋳造方案（試験鋳造方案）を予測に基づき決定する。すなわち、鋳物１００の板厚や鋳込温度（溶融金属の温度）、鋳型１１０の温度を変更した複数種の鋳造方案を用意する。後段では、これらの試験鋳造方案のうち鋳込温度を変更した３種類（１５００℃、１４００℃、１３５０℃）の試験鋳造方案によりパラメータＡ，Ｂを導出する場合を説明する。
【００２７】
次に、ステップ２１０（温度情報取得工程）、ステップ２２０（試験鋳造工程）に進む。ステップ２１０の温度情報取得工程では、上記各試験鋳造方案を用いた鋳造における鋳物表面の温度勾配及び冷却速度を、鋳造シミュレーションを用いて導出する。一方、ステップ２２０の試験鋳造工程では、上記各試験鋳造方案を用いて試験的に鋳造を行い、複数種の鋳物試料を作製する。
【００２８】
ステップ２１０は、鋳造シミュレーションに先立ち、各試験鋳造方案における鋳型形状、物性値、境界条件、計算条件等を決定するステップ２１１と、ステップ２１１にて設定された条件に基づき溶湯の流れ及び金属の凝固状態をシミュレーションするステップ２１２と、ステップ２１２のシミュレーション結果から温度情報を算出するステップ２１３と、これらの温度情報に基づき鋳物表面における冷却速度及び温度勾配の分布を算出するステップ２１４とを含む。
【００２９】
ステップ２１２における鋳造シミュレーションは、溶融金属の流れ解析とともに鋳型内のキャビティ領域中の溶融金属について凝固解析を行うものである。一例を挙げるならば、鋳型に鋳込まれる溶融金属を鋳型形状にしたがって複数の微小な要素に分割し、その微小要素毎に熱伝導及び溶質移動を解析するものがある。すなわち、前記微小要素内の溶融金属モデルを、凝固状態に応じて変化する温度と、固相及び液相からなる相状態を示す変数と、固相内及び液相内の溶質元素濃度とによって構築し、各微小要素間で経過時間毎に熱伝導及び溶質移動を解析することで、前記温度、変数、溶質元素濃度を経過時間に沿って更新する。したがってシミュレーションの結果からキャビティ表面における温度分布の経時的な変化に関する情報が得られるので、係る温度情報に基づき上記冷却速度と温度勾配の分布を算出することができる。係る鋳造シミュレーションを行うために用いられる凝固解析システムの詳細は後述する。
【００３０】
一方、試験鋳造工程であるステップ２２０では、実際に先の試験鋳造方案に沿った形状の鋳型を作製し（ステップ２２１）、その鋳型を用いた試験鋳造を行う（ステップ２２２）。ステップ２２２の試験鋳造では、鋳込温度、鋳型温度等を変えた複数の条件について鋳物試料を作製する。
【００３１】
次に、結晶組織情報取得工程であるステップ２３０に移り、ステップ２２０で作製した複数の鋳物試料について、表面（特に鋳物の側端部表面）の結晶組織の観察を行う（ステップ２３１）。その後、得られた結晶組織情報に基づき、鋳物試料の表面における結晶相の境界位置を実測し特定する（ステップ２３２）。これにより、例えば図４に示すような結晶相の分布を得る。
【００３２】
図４は、鋳物１００の側方部分の形状（（ａ）図）と、当該部分の表面１００ａにおける鋳物試料の結晶相分布（（ｂ）〜（ｄ）図）を示している。図４（ｂ）〜図４（ｄ）は、異なる鋳込温度（１５００℃、１４００℃、１３５０℃）にそれぞれ対応する結晶相分布２７１〜２７３を示しており、結晶相分布２７１〜２７３から分かるように、同一形状の鋳型１１０を用いて鋳造を行っても、鋳込温度（溶融金属温度）を異ならせることで、鋳物表面１００ａにて生成する結晶組織の分布は大きく異なっている。本例の場合、鋳込温度の上昇に伴いチル晶と等軸晶との間に形成される柱状晶の領域が広くなっている。
なお、図４に示した鋳込温度と、得られる鋳物の結晶組織との相関図は一例を示すものであり、鋳物の材質や鋳型の形状等によりこれらの関係は変化する。
【００３３】
また、ステップ２１０の温度情報取得工程では、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示した鋳込温度条件で、図５〜図７に示すような温度勾配と冷却速度の分布を示すグラフ２８１〜２８３が得られる。図５〜図７には、それぞれ対応する結晶相分布２７１〜２７３を併記している。
【００３４】
次に、温度パラメータ取得工程であるステップ２４０では、まず、ステップ２４１において、図５〜図７に示すように、温度情報取得工程（ステップ２１０）にて得られた冷却速度及び温度勾配の分布のグラフ２８１〜２８３と、結晶組織情報取得工程（ステップ２３０）にて得られた結晶相分布２７１〜２７３とを重ね合わせる。すなわち、鋳物１００の幅方向（ｗ方向）における側端からの距離を基準にして、冷却速度分布と、温度勾配分布と、結晶相分布とを重ね合わせる。
【００３５】
次いで、ステップ２４２において、上記重ね合わせの結果から、鋳物表面１００ａにおける結晶相の境界位置（チル晶と柱状晶、柱状晶と等軸晶、チル晶と等軸晶）に対応する冷却速度と温度勾配とを読み取る。すると図５〜図７に示すように、上記結晶相の境界における冷却温度の値と温度勾配の値には相関があり、チル晶と柱状晶との境界における冷却速度は１３℃／ｃｍでほぼ一定であり、柱状晶と等軸晶との境界における温度勾配は２０℃／秒でほぼ一定である。そして本実施形態では、柱状晶と等軸晶との境界に対応する温度勾配ＢをパラメータＡとし、上記チル晶と柱状晶との境界に対応する冷却速度をパラメータＢとして決定し（ステップ２４３）、後述の鋳造方案導出工程３００における鋳造方案の検討に用いる。
【００３６】
以上の工程によりパラメータＡ及びパラメータＢを導出したならば、図２に示す鋳造方案導出工程により、最適な鋳造方案を導出する。図２に示すように、本実施形態に係る鋳造方案導出工程３００は、符号３１１〜３２０を付して示す複数の工程を含んでいる。
【００３７】
ステップ３１１は、鋳造方案を最適化するに先立ち、予測に基づき鋳造方案の候補を決定する工程である。
ステップ３１２は、上記ステップ３１１で決定した鋳造方案における鋳物形状等のデータや鋳込温度、熱伝導率等の物性値を決定する工程である。
ステップ３１３は、上記ステップ３１２で決定したデータに基づく流動凝固解析を鋳造シミュレーションにより行う工程である。
ステップ３１４は、ステップ３１３の鋳造シミュレーションの結果から鋳物表面の温度情報を算出する工程である。
ステップ３１５は、ステップ３１４で得られた温度情報に基づき鋳物表面における冷却速度及び温度勾配の分布を算出する工程である。
ステップ３１６は、先の温度パラメータ導出工程２００にて得られたパラメータＡ，Ｂに基づき上記鋳造方案で得られる鋳物の結晶組織を予測する工程である。
ステップ３１７は、上記鋳造方案を用いて作製する鋳物製品の結晶組織に係る仕様（スペック）を用意する工程である。
ステップ３１８は、ステップ３１６で得られた結晶組織と、ステップ３１７で用意した仕様に係る結晶組織とを比較する工程である。
ステップ３１９は、上記鋳造方案の候補を修正する工程である。
【００３８】
以下、上記鋳造方案導出工程３００による鋳造方案の導出について、図８から図１０に具体例を示してより詳細に説明する。
まず、ステップ３１１にて、予測に基づく鋳造方案の候補を決定する。本実施形態では、以下の３種類の鋳造方案を用いて鋳造方案の最適化を行う場合について説明する。
【００３９】
方案例１；鋳込温度１５００℃、鋳型温度１２００℃
方案例２；鋳込温度１５００℃、鋳型温度１０００℃
方案例３；鋳込温度１４００℃、鋳型温度１０００℃
【００４０】
次に、ステップ３１２に移り、上記各方案例１〜３に対応する鋳型の形状データ、物性値、境界条件、計算条件等を決定する。次いで、ステップ３１３に移り、上記各データ及び条件に基づき、鋳造シミュレーションを行う。
次に、ステップ３１４に移り、ステップ３１３で行ったシミュレーションの結果から温度情報を算出し、さらにステップ３１５にて冷却速度と温度勾配とを算出する。
【００４１】
このようにして３種類の方案例１〜３につき鋳造シミュレーションを行うことで、図８から図１０に示す、鋳物の端部からの距離に対する冷却速度及び温度勾配の分布を示すグラフ３４１〜３４３が得られる。図８から図１０に示すグラフ３４１〜３４３は、それぞれ方案例１〜３に対応するものである。
【００４２】
上記冷却速度及び温度勾配の分布が得られたならば、ステップ３１６に移り各鋳造方案により得られる鋳物の結晶組織の予測を行う。このとき、先の温度パラメータ導出工程２００で導出したパラメータＡ，Ｂを用いる。具体的には、図８〜図１０に示すグラフ３４１〜３４３から、パラメータＡ（温度勾配＝２０℃／ｃｍ）、パラメータＢ（冷却速度＝１３℃／秒）に対応する鋳物端部からの距離を導出する。図１１では、パラメータＡに対応する位置は鋳物端部から約１４ｍｍの位置であり、パラメータＢに対応する位置は鋳物端部から約５ｍｍの位置である。図１２ではパラメータＡに対応する位置は、鋳物端部から約１１ｍｍの位置であり、パラメータＢに対応する位置は鋳物端部から約５ｍｍの位置である。図１３ではパラメータＡに対応する位置は鋳物端部から約９ｍｍの位置であり、パラメータＢに対応する位置は鋳物端部から約４ｍｍの位置である。
【００４３】
このようにしてグラフ３４１〜３４３においてパラメータＡ，Ｂに対応する位置を導出することで、図８〜１０に示すような結晶相分布３３１〜３３３を得ることができる。
つまり、先の温度パラメータ導出工程２００にて導出したパラメータＡに対応する鋳物表面の位置に、チル晶と柱状晶の境界が存在していることが予測され、パラメータＢに対応する鋳物表面の位置に柱状晶と等軸晶との境界が存在していることが予測される。したがって、パラメータＡ，Ｂに対応する鋳物表面の位置の間に、柱状晶が生成することが予測される。
【００４４】
上記各方案例１〜３にて得られる結晶組織が予測されたならば、係る結晶組織と、ステップ３１７にて用意した鋳物製品の結晶組織に係る仕様（スペック）とを比較する（ステップ３１８）。
そして、このステップ３１８での比較の結果、予測された結晶組織が仕様を満たさないと判断された場合（例えば柱状晶の生成領域が広く、同領域をさらに縮減する必要があると認められた場合）、ステップ３１９に移り鋳造方案の修正を行う。
【００４５】
この鋳造方案の修正では、各方案例１〜３で予測された結晶組織の傾向に基づいて、鋳込温度ないし鋳型温度を変更する。すなわち、鋳物表面の温度勾配（Ｇ）が、パラメータＡに対応する温度勾配（２０℃／ｃｍ）の値を超えており、かつ鋳物表面の冷却速度（Ｌ）がパラメータＢに対応する冷却速度（１３℃／秒）の値未満である領域が最小となるように、鋳込温度及び鋳型温度を設定する。
【００４６】
ステップ３１９で修正した鋳造方案を決定したならば、ステップ３１１に戻り、以降の工程を繰り返し行う。そして修正後の鋳造方案について予測された結晶組織が仕様を満たしていると認められたならば、ステップ３２０に移り、正式な鋳造方案（鋳物製品の製造に用いる鋳造方案）として上記の鋳造方案を採用する。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の鋳造方法では、試験鋳造を行って温度勾配に係るパラメータＡと冷却速度に係るパラメータＢとを導出し、これらのパラメータＡ，Ｂを用いて柱状晶の生成領域を高精度に予測することで、効率的にかつ迅速に最適な鋳造方案を導出することが可能であり、鋳造方案の導出に要する時間も大幅に短縮することができる。また最適化された鋳造方案を用いた鋳造を行えるので、歩留まりの改善とそれによるコストダウンを実現できる。
【００４８】
そして上記手順により得られる鋳造方案を用いて鋳造された鋳物製品は、その表面領域における柱状晶の生成が効果的に抑制され、例えばタービンブレード等の高温高圧環境で使用される部材に用いた場合にクラック等を生じ難く、優れた高温耐性を奏する部材を構成することができる。
【００４９】
上記実施形態では、ステップ２１０の温度情報取得工程と、ステップ３１１〜３１５での冷却速度及び温度勾配の分布の算出についてのみプログラム処理を行うこととしているが、上記鋳造方法における一連の工程をコンピュータ処理により自動化することも可能である。
【００５０】
図１に示す温度パラメータ導出工程２００についてコンピュータ処理を行う場合には、（１）入力された鋳造条件に基づいて鋳造シミュレーションを実行し、当該鋳造条件における冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出する温度情報取得処理と、（２）前記鋳造条件に対応する試験鋳造により得られた鋳物試料の幅方向におけるチル晶、柱状晶、及び等軸晶の結晶相分布に係る結晶組織情報を外部入力から受け取り、前記温度情報取得処理で得られた前記冷却速度及び温度勾配の分布と重ね合わせるデータ処理と、（３）前記データ処理で得られた温度情報と結晶組織情報との相関から、前記等軸晶が生成する温度勾配の最高値に相当するパラメータＡと、前記チル晶が生成する冷却速度の最低値に相当するパラメータＢとを導出する温度パラメータ導出処理と、をコンピュータに実行させるプログラム（温度パラメータ導出プログラム）を用いる。
【００５１】
かかる温度パラメータ導出プログラムによれば、前記（１）の温度情報取得処理において前記ステップ２１１〜２１４に対応する温度情報の取得を行うことができ、前記（２）のデータ処理において前記ステップ２４１に相当する、前記ステップ２２０，２３０において得られる結晶組織情報の入力を受けて前記温度情報との重ね合わせ処理を行うことができ、前記（３）の温度パラメータ導出処理において前記ステップ２４２，２４３に相当するパラメータＡ，Ｂの決定を行うことができる。そして、このようなコンピュータ処理によれば、上記実施形態では手動で行っているパラメータＡ，Ｂの導出をデータ入力のみで容易かつ迅速に得ることができる。
【００５２】
また、図２に示す鋳造方案導出工程についてコンピュータ処理を行う場合には、（１）一又は複数の鋳造方案の候補について各鋳造条件を入力データとして受け取り、前記各鋳造条件について鋳造シミュレーションを実行して、当該鋳造条件における冷却速度及び温度勾配の分布に係る温度情報を算出するシミュレーション処理と、（２）前記シミュレーション処理で得られた温度情報と、予め求めた前記パラメータＡ，Ｂとに基づいて前記各鋳造条件で得られる結晶組織を予測する結晶組織予測処理と、（３）前記結晶組織予測処理で得られた結晶組織の傾向に基づいて、前記鋳物表面の温度勾配Ｇと冷却速度Ｌとが、前記パラメータＡ，Ｂに対して（Ｇ＜ＡかつＬ＜Ｂ）なる関係を満たす鋳物表面の領域が最小となる前記鋳込温度と鋳型温度とを算出する鋳造方案算出処理と、をコンピュータに実行させるプログラム（鋳造方案導出プログラム）を用いる。
【００５３】
かかる鋳造方案導出プログラムによれば、前記（１）のシミュレーション処理において前記ステップ３１２〜３１５に沿う等する温度情報の取得を行うことができ、前記（２）の結晶組織予測処理において前記ステップ３１６に相当する結晶組織の予測による結晶組織情報の取得を行うことができ、前記（３）の鋳造方案算出処理において前記ステップ３１９に相当する修正方案の導出を行うことができる。そして、このようなコンピュータ処理によれば、パラメータＡ，Ｂに基づく結晶組織の予測と、それにより得られる結晶組織の傾向に基づいた鋳造方案の最適化を、データ入力のみで容易かつ迅速に行うことができる。
【００５４】
なお、上記鋳造方案導出プログラムにおいて用いるパラメータＡ，Ｂは、先の温度パラメータ導出プログラムを用いて導出したものであってもよく、先に記載のように、冷却速度及び温度勾配の分布と結晶相分布とを比較することにより前記冷却速度及び温度勾配の分布から読み取ったものを用いてもよい。またこれらのパラメータＡ，Ｂは、入力データとして鋳造方案導出プログラムに渡してもよく、予め求めたものを記録手段に記憶しておき、前記鋳造方案導出プログラムが必要に応じて読み出す構成としてもよい。
【００５５】
前記鋳造方案導出プログラムにおいては、前記（２）と（３）との間に、当該鋳造方案を用いて製造する鋳物製品に係る仕様の入力を受けて、該仕様と前記結晶組織予測処理で得られた結晶組織情報とを比較して鋳造方案に対する修正の要否を判断する方案評価処理を含んでいてもよい。かかる方案評価工程では、例えば、（２）で得られた結晶組織情報と、前記仕様に係る結晶組織との差異に係る評価情報を算出し、予め設定された限界値と当該評価情報とを比較することで前記修正の要否を判断する処理を採用することができる。かかる構成とするならば、予測に基づき定めた鋳造方案の適否を迅速に判断することができるようなる。
【００５６】
上記実施の形態では、鋳造に際して初期設定する鋳込温度と鋳型温度とを変更して作成した方案例１〜３について柱状晶生成領域を予測し、鋳造方案を導出する場合について説明したが、鋳物表面における温度勾配及び冷却速度を変化させる方法として、鋳型に断熱材（保温手段）を設ける方法も採用することもできる。あるいは保温手段に代えて冷却手段を設けることもできる。
【００５７】
以下、鋳型外面に断熱材を設けた場合の鋳造方案の導出手順について説明する。本実施形態では、断熱材の配設形態を異ならせた４種類の方案例４〜７について検討し、最適な鋳造方案を導出する場合について説明する。
【００５８】
図１１は、本実施形態に係る方案例４〜７に対応する鋳型及び断熱材の概略構成を示す図であり、図１１（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ方案例４〜７に対応している。方案例４〜７において、鋳込温度及び鋳型温度は共通であるが、断熱材１２１〜１２４の被着長さが異なっている。鋳込温度は１４００℃、鋳型温度は１０００℃である。
【００５９】
また、方案例４〜７では厚さ１２ｍｍの断熱材を用いているが、断熱材１２１〜１２４の厚さ及び熱伝導率は適宜変更することが可能である。例えば断熱材の熱伝導率を変更する場合、本実施形態で用いた断熱材１２１〜１２４の厚さがｄ（ｍｍ）であり、熱伝導率がＣ（Ｗ／ｍＫ）であるとして、変更後の熱伝導率がＤ（Ｗ／ｍＫ）であれば、その厚さをｄ×Ｄ／Ｃ（ｍｍ）とすれば、本実施形態と同等の条件となる。
【００６０】
方案例４〜７を決定したならば、先の実施形態と同様、鋳造方案導出工程３００にて各方案例の検討を行う。具体的な手順は先の実施形態と同様であるので、ここでは省略する。
方案例４〜７について、鋳造シミュレーションを行った結果から得られた温度勾配及び冷却速度の分布を図１２〜図１５に示す。図１２〜図１５に示すグラフ４２１〜４２４は、それぞれ方案例４〜７に対応している。
【００６１】
また先の実施形態と同様、図１２〜図１５のグラフと、先の温度パラメータ導出工程２００にて導出したパラメータＡ及びパラメータＢとを用いて、それぞれの方案例４〜７で得られる鋳物表面の結晶相分布（結晶組織）を予測する。得られた結晶組織についても、図１２〜図１５に結晶相分布４１１〜４１４として示している。
【００６２】
図１２〜図１５に示すように、鋳込温度及び鋳型温度を一定とした場合にも、鋳型１１０の外面に披着する断熱材の長さを変えることで、鋳物表面の温度勾配及び冷却速度の分布が変化しており、それに伴って柱状晶が生成する範囲も変化している。そしてこの結果から、柱状晶生成領域が最も狭くなる断熱材の配設形態を選択すれば、容易に鋳造方案の最適化を行うことができる。
【００６３】
本実施形態は、鋳込温度や鋳型温度を変更することができない場合や、鋳込温度及び鋳型温度の調整によっても鋳造方案の最適化が不十分である場合に特に有効な鋳造方法である。すなわち、鋳型の形状や鋳物製品の材質によっては、鋳込温度及び鋳型温度の調整のみでは十分に柱状晶生成領域の縮減を達成できないことも予想されるが、先の実施形態の鋳造方法を用いて鋳込温度及び鋳型温度を最適化した後、さらに本実施形態の鋳造方法を用いて断熱材条件を最適化することで、柱状晶生成領域が所望の水準まで縮減された最適な鋳造方案を極めて効率的に得ることができる。
【００６４】
なお、上記断熱材を用いた場合の鋳造方法においても、先に記載の温度パラメータ導出プログラムについて、前記断熱材を設けた場合の鋳造条件と、試験鋳造から得られた結晶組織情報とを入力するようにすれば、コンピュータによる自動処理によってパラメータＡ，Ｂを導出することができる。また、鋳造方案導出プログラムについても同様に、シミュレーション条件に断熱材のパラメータを追加し、上記パラメータＡ，Ｂに基づく結晶組織予測を行えば、鋳造方案の評価をコンピュータによる自動処理とすることができる。
【００６５】
以下、先の鋳造シミュレーションで用いた凝固解析システムの構成につき図１６を参照して説明する。同図において、凝固解析システムは、鋳物の凝固解析に関するデータ処理を行うデータ処理装置１０と、ハードディスクドライブ等の外部記憶装置２０と、フレキシブルディスク等の記憶媒体５０に記憶されたデータを読み取るデータ読取装置３０とを有している。
【００６６】
データ処理装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１４と、入力部１５と、表示部１６と、プリンタ１７と、インターフェース（ＩＦ）１３とを有している。ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１４、入力部１５、表示部１６、プリンタ１７、及びインターフェース１７はバス１８を介して相互に接続されている。
【００６７】
ＲＯＭ１２には、各種制御プログラム及び固定データが格納されている。また、ＲＡＭ１４には、凝固解析に関連する処理結果や、各種パラメータが一時的に格納されるようになっている。
外部記憶装置２０には、湯流れシミュレーション、凝固シミュレーション等を実行するためのプログラムや、各種パラメータが格納されている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されている制御プログラム及び外部記憶装置２０に格納されているプログラムを実行することにより、各部を制御するとともに、鋳物の凝固解析に関する処理を行う。
【００６８】
入力部１５は、キーボード、マウス等により構成され、ユーザにより鋳物の凝固解析に必要な各種データが入力されるようになっている。
表示部１６は、入力部により入力されたデータや、データ解析の内容を表示する。解析結果は、プリンタ１７により出力されるようになっている。
インターフェース１３には、外部記憶装置２０及びデータ読取装置３０が接続されている。
【００６９】
上記構成からなる凝固解析システムにおいて成される解析処理は、ユーザが入力部１５により形状データ、物性値、境界条件及び計算条件を入力することにより開始される。ここで、形状データとは、解析対象となる鋳物及び鋳型の寸法を含む鋳物及び鋳型の形状に関連するデータであり、物性値とは、鋳物及び鋳型の熱伝導率、比熱、密度、鋳物の液相線温度、固相線温度、凝固潜熱等の値である。また、境界条件とは、鋳物の流入速度、温度、鋳型の温度、及び鋳型と鋳物との間の熱伝導率である。さらに、計算条件とは、計算時間等のデータである。
【００７０】
そして、外部記憶装置２０からＲＡＭ１４に読み込まれたプログラムをＣＰＵ１１が実行することにより流動解析、凝固解析が行われる。ここで、「流動解析」は、空の鋳型に溶湯を注入した場合における鋳物の流動性をチェックするためのシミュレーションであり、「凝固解析」は、鋳物の凝固状態をチェックするためのシミュレーションである。
【００７１】
図１７は、上記凝固解析システムにより実行される解析処理の概略構成を示すフローチャートである。上記解析処理は、解析形状モデルを作製し、解析に必要な物性値や鋳造条件を入力するステップ（ＳＴ１〜ＳＴ６）と、作製した形状モデルに対して熱伝導および物質移動解析を実行するソルバーステップ（ＳＴ７）とを有する。上記解析形状モデルを作製するに際し、第１ステップＳＴ１で解析モデル（微小要素データ）の入力を行う。すなわち、解析対象をメッシュ状の細かな要素に分け、各要素ごとの大きさや位置を定義する。
【００７２】
つぎの第２ステップＳＴ２では、流動解析計算を行う。この流動解析計算は、流動解析を解析モデルの初期条件に使用する場合に実施され、例えば、２次元モデルを作成し直接差分法を用いて解析する公知の方法を用いることができる。第２ステップＳＴ２終了後、それぞれ第３ステップＳＴ３で初期条件が、第４ステップＳＴ４でタイムステップΔｔが設定される。このうち、第３ステップＳＴ３で設定される初期条件として、各種鋳造条件や物性データのほか各要素ごとに温度や濃度の初期値が与えられる。
【００７３】
以上のモデル化及び条件設定が終了すると、第５ステップＳＴ５からは、作製した形状モデルに対して必要に応じて変更を反映させながら流動凝固解析を実行する。すなわち、時間の初期化（第５ステップＳＴ５），最初のタイムステップ加算（第６ステップＳＴ６）の後、第７ステップＳＴ７で流動凝固解析計算を実行する。この流動凝固解析計算は、第８ステップＳＴ８で凝固終了と判断されるまで、タイムステップ加算（第６ステップＳＴ６）を経て繰り返される。
【００７４】
なお、流動凝固解析計算を実行するステップＳＴ７では、ＳＴ１及びＳＴ３にて入力されたデータに基づき、要素間の熱拡散量、有効移動断面積、要素間の溶質移動係数、要素間の溶質移動量、エンタルピー、平均濃度、液相線温度、固相線温度、凝固率、温度場、液相濃度、固相濃度、共晶量（共晶率）等、種々の計算が行われ、各要素の状態をタイムステップ毎に算出するようになっている。
【００７５】
このようなステップを経て成される解析処理により、本実施形態に係る凝固解析システムでは、タイムステップ毎の鋳型及び鋳物の温度、鋳型内部における溶質の凝固状態等を得ることができる。そして係るシステムから出力される解析結果に基づき、先の実施形態では、鋳物表面の温度勾配や冷却速度を算出するようになっている。
【００７６】
なお、図１６におけるデータ処理装置１０におけるＣＰＵ１１の機能を実現するための凝固解析プログラム（図１７に示すフローチャートに相当する。）をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより凝固解析を行ってもよい。
また、先の実施形態に係る温度パラメータ導出プログラムや、鋳造方案導出プログラムについても、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより前記パラメータＡ，Ｂの導出やこれらのパラメータを用いた鋳造方案の導出を行ってもよいのは勿論である。
【００７７】
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００７８】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００７９】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施形態に係る鋳造方法のフローチャート。
【図２】実施形態に係る鋳造方法のフローチャート。
【図３】鋳型の概略図。
【図４】試験鋳造１〜３に係る結晶組織情報を示す説明図。
【図５】試験製造１に係る温度情報を示す説明図。
【図６】試験製造２に係る温度情報を示す説明図。
【図７】試験製造３に係る温度情報を示す説明図。
【図８】方案例１に係る温度情報を示す説明図。
【図９】方案例２に係る温度情報を示す説明図。
【図１０】方案例３に係る温度情報を示す説明図。
【図１１】方案例４〜７に係る鋳型の概略構成図。
【図１２】方案例４に係る温度情報を示す説明図。
【図１３】方案例５に係る温度情報を示す説明図。
【図１４】方案例６に係る温度情報を示す説明図。
【図１５】方案例７に係る温度情報を示す説明図。
【図１６】凝固解析システムの概略構成図。
【図１７】凝固解析処理の一例を示すフローチャート。
【図１８】鋳物製品における結晶組織の状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００８１】
１００  鋳物、１１０  鋳型、１２１〜１２４  断熱材（保温手段）、１０  データ処理装置、２０  外部記憶装置、３０  データ読み取り装置、５０  記憶媒体、１１  ＣＰＵ、１２  ＲＯＭ、１３  インターフェース、１４  ＲＡＭ、１５  入力部、１６  表示部、１７  プリンタ
【図１】
2006116603.tif 000003
【図２】
2006116603.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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