【手続補正書】
【提出日】平成28年9月29日(2016.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニアネットシェイプ物品を鋳造する方法であって、
溶融金属材料を含む溶融物を、モールド加熱炉の中で前記金属材料の固相線温度を超える温度に加熱されたモールドの中に供給することを含み、前記モールドが、鋳造される物品に対応する物品形状のモールドキャビティを有しており、
溶融物が入れられたモールドとモールド加熱炉とを相対的に移動させることにより、溶融物が入れられたモールドを、加熱炉から強制冷却ゾーンを通して取り出すことを含んでおり、前記強制冷却ゾーンでは、冷却ガスがモールドの外部に当たる向きに送られて、熱の能動的抽出が行われ、モールド内の溶融物を、物品の長さの少なくとも一部分に沿って等軸晶ミクロ組織を有するように凝固させる、方法。
【請求項２】
物品形状のモールドキャビティの少なくとも１つの特定横断面が強制冷却ゾーンに近接すると、溶融物が、前記特定横断面に基づいて、等軸晶ミクロ組織を有するように進行性凝固が行われるよう、モールドの加熱炉からの取出し速度、冷却ガス質量流量及びモールド温度のうちの少なくとも１つが調節される請求項１の方法。
【請求項３】
物品形状のモールドキャビティの少なくとも１つの特定横断面が強制冷却ゾーンに近接すると、溶融物が、前記特定横断面に基づいて、等軸晶ミクロ組織を有するように進行性凝固が行われるよう、モールドの取出し速度、冷却ガス質量流量及び強制冷却ゾーンでのモールド温度のうちの少なくとも２つを調節することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの特定横断面が強制冷却ゾーンの近くにある時を決定するためのモールド取出し位置を決定することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項５】
溶融物が入れられたモールドを、第１の強制冷却ゾーンの中を通過させ、次に、モールド内の溶融物からの熱抽出が継続された状態で、１又は複数の追加の強制冷却ゾーンの中を通してモールドを取り出すことを含む請求項１の方法。
【請求項６】
冷却ガスは、強制冷却ゾーンの周囲に配備された複数のノズルから放出される請求項１の方法。
【請求項７】
強制冷却ゾーンは、モールドの取出し方向に沿って配備された複数の冷却ゾーンを含み、各冷却ゾーンは、複数のノズルが配備されている請求項６の方法。
【請求項８】
冷却ゾーンの１つは、主として乱流のガス流れであり、他の冷却ゾーンは層流のガス流れである請求項７の方法。
【請求項９】
ノズルの直径、モールドからの距離、及び種類は、モールドから最大の熱抽出がもたらされるように選択される請求項６の方法。
【請求項１０】
ノズルの垂直方向と水平方向は、モールドから最大の熱抽出がもたらされるように選択される請求項６の方法。
【請求項１１】
複数のノズルは、扇形状、霧状、円錐状又は中空円錐状の冷却ガス流れのパターンを形成する請求項６の方法。
【請求項１２】
冷却ガス圧力又は冷却ガス体積又はその両方は、モールドから最大の熱抽出がもたらされるように制御される請求項１の方法。
【請求項１３】
モールドには、強制冷却ゾーンにおける熱抽出を促進するために、物品のモールドキャビティを画定する比較的薄くて熱伝導性の壁が設けられている請求項１の方法。
【請求項１４】
モールドの壁は、熱膨張係数が異なる複数のセラミック層から構成され、モールドが高温状態のときに最も内側のモールド層に圧縮力が作用するように、外側に熱膨張係数のより低いセラミック材料が用いられる請求項１の方法。
【請求項１５】
モールドが炉から取り出される前に、モールド内の溶融物の温度は、モールドキャビティの長さに沿って略一様となるように制御される請求項１の方法。
【請求項１６】
モールドが炉からモールドを取り出される前に、モールド内の溶融物の温度は、モールドキャビティの長さに沿って可変となるように制御される請求項１の方法。
【請求項１７】
モールドが強制冷却ゾーンで進行性冷却されるまで、モールドの中の溶融物の温度を、金属材料の固相線温度を超える温度に制御することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項１８】
モールドが強制冷却ゾーンで進行性冷却されるまで、モールドの中の溶融物の温度を、金属材料の液相線温度を超える温度に制御することを含んでいる請求項１の方法。
【請求項１９】
モールド取出し速度、冷却ガス質量流量及びモールド温度のうちの少なくとも１つは、モールドの熱電対フィードバックループ測定温度を用いて制御される請求項１の方法。
【請求項２０】
モールド取出し速度及び冷却ガス質量流量が制御される請求項２０の方法。
【請求項２１】
モールドは端部が閉じられており、該端部はチルプレートの上に支持される請求項１の方法。
【請求項２２】
モールドは端部が閉じられており、該端部はチルプレートの断熱材料の上に支持される請求項１の方法。
【請求項２３】
モールドは端部が開口しており、該端部はチルプレートの上に支持される請求項１の方法。
【請求項２４】
鋳造される物品は、その長さに沿って、横断面の形状が変化しているか又は略一様である請求項１の方法。
【請求項２５】
物品は、タービンブレード又はタービンベーンであり、その横断面形状は長さに沿って変化している請求項１の方法。
【請求項２６】
物品の長さの少なくとも一部分に沿う等軸晶ミクロ組織は、チル晶及び柱状晶が存在しない請求項１の方法。
【請求項２７】
物品の長さの少なくとも一部分に沿う等軸晶ミクロ組織は、内部微小孔が存在しない請求項１の方法。
【請求項２８】
物品の長さの少なくとも一部分に沿う等軸晶ミクロ組織は、鋳造品の高温での溶体化熱処理を、初期溶融を生じることなく行えるほどに偏析が実質的に少ない請求項１の方法。
【請求項２９】
金属材料は、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、鉄基超合金又はステンレス鋼である請求項１の方法。
【請求項３０】
長さに沿って変化する横断面を有するニアネットシェイプのガスタービン部品を鋳造する方法であって、
溶融金属材料を含む溶融物を、モールド加熱炉の中で前記金属材料の固相線温度を超える温度に加熱されたインベストメントモールドの中に導入することを含み、前記モールドが、その横断面が鋳造される部品の長さに対応する長さに沿って変化する部品形状のモールドキャビティを有しており、
溶融物が入れられたモールドとモールド加熱炉とを相対的に移動させることにより、溶融物が入れられたモールドを、加熱炉から強制冷却ゾーンを通して取り出すことを含み、前記強制冷却ゾーンでは、冷却ガスがモールドの外部に当たる向きに送られて熱の能動的抽出が行われようにしており、
特定の部品横断面が強制冷却ゾーンに達すると、溶融物が、前記特定の部品横断面に基づいて、等軸晶ミクロ組織を有するように進行性凝固が行われるよう、モールド取出し速度、冷却ガス質量流量及びモールド温度のうちの少なくとも１つを調節することを含んでいる、方法。
【請求項３１】
長さに沿って変化するミクロ組織を有するニアネットシェイプのガスタービン部品を鋳造する方法であって、
溶融金属材料を含む溶融物を、モールド加熱炉の中で前記金属材料の固相線温度を超える温度に加熱されたインベストメントモールドのモールドキャビティの中に導入し、
溶融物が入れられたモールドとモールド加熱炉とを相対的に移動させることにより、溶融物が入れられたモールドを、炉から強制冷却ゾーンを通して取り出すことを含み、前記強制冷却ゾーンでは、冷却ガスがモールドの外部に当たる向きに送られて熱の能動的抽出が行われようにしており、
モールドが取り出されるとき、部品の長さの少なくとも一部分に沿って柱状晶又は単結晶のミクロ組織が生成されるようにモールドキャビティ内の溶融物を強制冷却ゾーンで凝固させて、
部品の長さの他の部分が強制冷却ゾーンに達すると、溶融物が、部品の長さの前記他の部分に沿って等軸晶ミクロ組織を有するように進行性凝固が行われるよう、モールド取出し速度、冷却ガス質量流量及びモールド温度のうちの少なくとも１つを調節することを含んでいる、方法。
【請求項３２】
物品を鋳造する装置であって、
直立した加熱チャンバーを有する炉と、
溶融物を入れるためのモールドキャビティを有するモールドが前記炉の加熱チャンバー内にあるときに配置されるモールド支持部材であって、前記モールドキャビティが、鋳造される物品の形状に対応する形状を有するモールドキャビティである、モールド支持部材と、
溶融物を入れられたモールドを炉から強制冷却ゾーンを通じて取り出すために、モールド支持部材と炉とを相対的に移動させるアクチュエータ手段であって、前記強制冷却ゾーンが、溶融物を入れられたモールドの外部に当たる向きに冷却ガスが送られて熱の能動的抽出が行われる強制冷却ゾーンである、アクチュエータ手段と、
特定の物品横断面が強制冷却ゾーンに達すると、溶融物が、前記特定の物品横断面で等軸晶ミクロ組織を有するように凝固されるよう、モールド取出し速度、強制冷却ゾーンでの冷却ガス質量流量及びモールド温度のうちの少なくとも１つを調節するための制御手段と、を含んでいる装置。
【請求項３３】
第１の強制冷却ゾーンと、溶融物が入れられたモールドが取り出されるときにモールド内の溶融物からの熱抽出を継続させる１又は複数の追加の強制冷却ゾーンとを含んでいる請求項３２の装置。
【請求項３４】
強制冷却ゾーンは、モールド取出し径路の周りに設けられた複数のノズルが配備されている請求項３２の装置。
【請求項３５】
モールドは、強制冷却ゾーンにおける熱抽出を促進するために、物品のモールドキャビティを画定する比較的薄くて熱伝導性のモールド壁を含んでいる請求項３２の装置。
【請求項３６】
モールド壁は、熱膨張係数が異なる複数のセラミック層から構成され、モールドが高温状態のときに最も内側のモールド層に圧縮力が作用する請求項３２の装置。
【請求項３７】
炉は加熱チャンバーの中に誘導コイルを含んでおり、モールドが炉から取り出される前に、モールド内の溶融物の温度は、モールドキャビティの長さに沿って略一様となるよう、前記誘導コイルによってに制御される請求項３２の装置。
【請求項３８】
制御装置は、モールドが強制冷却ゾーンで進行性冷却されるまで、モールドの中の溶融物の温度が金属材料の固相線温度を超えるように、誘導コイルを制御する請求項３２の装置。
【請求項３９】
制御装置は、モールドが強制冷却ゾーンで進行性冷却されるまで、モールドの中の溶融物の温度が金属材料の液相線温度を超えるように、誘導コイルを制御する請求項３２の装置。
【請求項４０】
モールドは端部が閉じられており、該端部はモールド支持部材の上に支持される請求項３２の装置。
【請求項４１】
モールド支持部材はチルプレートであり、モールドの閉じられた端部はチルプレートの断熱材料の上に支持される請求項４０の装置。
【請求項４２】
モールドは端部が開口しており、該端部はモールド支持部材の上に支持される請求項３２の装置。
【請求項４３】
長さの少なくとも一部分に沿って進行性凝固された等軸晶ミクロ組織を有し、該等軸晶ミクロ組織には、長さ方向に沿ってチル晶及び柱状晶が存在しない、タービン部品鋳造物。
【請求項４４】
等軸晶ミクロ組織は、長さに沿って内部微小孔が存在しない請求項４３の鋳造物。
【請求項４５】
等軸晶ミクロ組織は、鋳造品の高温での溶体化熱処理を、初期溶融を生じることなく行えるほどに偏析が少ない請求項４３の鋳造物。
【請求項４６】
長さの他の部分に沿って異なるミクロ組織を有する請求項４３の鋳造物。
【請求項４７】
長さの他の部分は、柱状晶又は単結晶のミクロ組織を有する請求項４６の鋳造物。
【請求項４８】
長さに沿って横断面形状が変化するタービンブレード又はタービンベーンの鋳造物であって、長さの少なくとも一部分に沿って進行性凝固された等軸晶ミクロ組織を有し、該等軸晶ミクロ組織には、長さ方向に沿ってチル晶及び柱状晶が存在しない、鋳造物。