內(nèi)的反饋控制，因此能夠提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。
[0048]將繼續(xù)參照圖1說明根據(jù)第一示例性實施例的自由鑄造方法。
[0049]首先，通過上引機108降下起動器ST，使得起動器ST從形狀確定部件102的熔融金屬通過部103通過，并且將起動器ST的末端部浸入在熔融金屬Ml中。
[0050]接下來，開始以預(yù)定速度上引起動器ST。這里，即使起動器ST與熔融金屬表面分離，熔融金屬Ml也通過表面膜和表面張力而跟隨起動器ST并從熔融金屬表面被上引，并形成被保持的熔融金屬M2。如圖1所示，被保持的熔融金屬M2形成在形狀確定部件102的熔融金屬通過部103中。亦即，形狀確定部件102賦予被保持的熔融金屬M2其形狀。
[0051]接下來，通過從冷卻氣體噴嘴106吹出的冷卻氣體來冷卻起動器ST (或通過被保持的熔融金屬M2凝固而形成的鑄件M3)。結(jié)果，被保持的熔融金屬M2被間接冷卻并從上側(cè)朝下側(cè)逐漸凝固，從而形成鑄件M3。這樣，能夠連續(xù)地鑄造出鑄件M3。
[0052]根據(jù)第一示例性示例的自由鑄造方法將凝固界面控制成將它保持在預(yù)定的基準范圍內(nèi)。在下文中，將參照圖5說明凝固界面控制方法。圖5是圖示了根據(jù)第一示例性實施例的凝固界面控制方法的流程圖。
[0053]首先，成像部109捕捉凝固界面附近的區(qū)域的圖像(步驟STl)。然后，圖像分析部110分析由成像部109捕捉到的圖像(步驟ST2)。更具體地，圖像分析部110通過比較相繼地捕捉到的多個圖像來將反射光的亮度值在短的變動周期內(nèi)大幅改變的位置確定為振蕩的被保持的熔融金屬M2的表面并將幾乎不存在振蕩的位置確定為鑄件M3的表面。然后，圖像分析部110將由成像部109捕捉到的圖像中檢測到振蕩的區(qū)域和振蕩小到未被檢測到的區(qū)域之間的邊界部確定為凝固界面。
[0054]這里，對形狀確定部件102的上表面應(yīng)用圖案P。該圖案P被反射到被保持的熔融金屬M2上，因此被保持的熔融金屬M2的表面的亮度在被保持的熔融金屬M2稍微振蕩時大幅改變。因此，即使在熔融金屬表面低且熔融金屬表面的振蕩小時，也能夠確定凝固界面。
[0055]接下來，鑄造控制部111判定由圖像分析部110確定的凝固界面的位置是否處在基準范圍內(nèi)(步驟ST3)。如果凝固界面的位置未處在基準范圍內(nèi)(即，在步驟ST3中為“否”)，則鑄造控制部111改變冷卻氣體流量、鑄造速度和保持爐設(shè)定溫度這些條件中的一個(步驟ST4)。然后，鑄造控制部111判定鑄造是否完成(步驟ST5)。
[0056]更具體地，在步驟ST4中，如果由圖像分析部110確定的凝固界面高于上限，貝Ij鑄造控制部111降低上引機108的上引速度，降低熔融金屬保持爐101的設(shè)定溫度，或增大從冷卻氣體供給部107供給的冷卻氣體的流量。另一方面，如果由圖像分析部110確定的凝固界面低于下限，則鑄造控制部111提高上引機108的上引速度，升高熔融金屬保持爐101的設(shè)定溫度，或減小從冷卻氣體供給部107供給的冷卻氣體的流量。
[0057]如果凝固界面的位置處在基準范圍內(nèi)(即，在步驟ST3中為“是”)，則鑄造條件均不改變且處理直接前進到步驟ST5。
[0058]如果鑄造未完成(即，在步驟ST5中為“否”)，則處理返回步驟STl。另一方面，如果鑄造完成(即，在步驟ST5中為“是”)，則對凝固界面的控制結(jié)束。
[0059]這樣，對于根據(jù)第一示例性實施例的自由鑄造方法，對形狀確定部件102的上表面應(yīng)用圖案P，并且捕捉反射到凝固界面附近的區(qū)域上的圖案P的圖像，且由該圖像來確定凝固界面。由于該圖案P被反射到被保持的熔融金屬M2上，所以被保持的熔融金屬M2的表面的亮度在被保持的熔融金屬M2稍微振蕩時大幅改變。因此，即使凝固界面低且熔融金屬的振蕩小，也能夠確定凝固界面。結(jié)果，即使凝固界面低，也能夠執(zhí)行用于將凝固界面保持在預(yù)定的基準范圍內(nèi)的反饋控制，因此能夠提高鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。
[0060]在該示例性實施例中，圖案P被描述為由黑色和白色構(gòu)成，但它不限于此。圖案P可由兩種以上的任意適當?shù)念伾珮?gòu)成。此外，在該示例性實施例中，說明了圖案P呈條紋狀的示例，但圖案P并不限于此。圖案P可以是任意適當形狀的圖案，例如，諸如圖6所示的網(wǎng)狀。
[0061]或者，可通過對形狀確定部件102的上表面應(yīng)用凹凸形狀來形成圖案P，如圖7的俯視圖和圖8的側(cè)視圖中所示。結(jié)果，能夠向形狀確定部件102的上表面上分配不同亮度，因此甚至通過被保持的熔融金屬M2的最輕微振蕩也能夠大幅改變被保持的熔融金屬M2的表面的亮度，正如圖案P由多種顏色構(gòu)成的情形那樣。因此，即使凝固界面低且熔融金屬的振蕩小，也能夠確定凝固界面。
[0062](試驗結(jié)果)
[0063]接下來，發(fā)明人改變了凝固界面的高度并且測量了界面檢測率，因此現(xiàn)在將說明其試驗結(jié)果。這里，界面檢測率是圖像分析部I1能夠檢測到凝固界面的時間與成像部109的捕捉時間之比。
[0064]在該試驗中，針對未對形狀確定部件102的上表面應(yīng)用圖案P的情形和對形狀確定部件102的上表面應(yīng)用諸如圖9所示的網(wǎng)狀圖案P的情形測量界面檢測率。圖10是在未向形狀確定部件102的上表面應(yīng)用圖案P的情形和在向形狀確定部件102的上表面應(yīng)用圖案P的情形中凝固界面附近的區(qū)域的示例性圖像的視圖。對于應(yīng)用圖案P的情形，顯而易見的是圖案P反射到被保持的恪融金屬M2上，如圖10所示。
[0065]圖11是圖示了試驗方法的視圖。圖11中的xyz坐標與圖1中的xyz坐標相同。在該試驗中，成像部109配置成從X軸方向正側(cè)捕捉負側(cè)的圖像，如圖11所示。
[0066]首先，在時刻tl至t2，熔融金屬Ml沿豎直方向(即，朝向z軸方向正側(cè))被上引。接下來，在時刻t2至t3，熔融金屬Ml相對于豎直向上的方向朝X軸方向正側(cè)被傾斜地上弓I。此時，位于由成像部109捕捉的一側(cè)的凝固界面低于在時刻tl至t2的凝固界面。最后，在時刻t3至t4，熔融金屬Ml相對于豎直向上的方向朝X軸方向負側(cè)被傾斜地上引。此時，位于由成像部109捕捉的一側(cè)的凝固界面高于在時刻tl至t2的凝固界面。
[0067]圖12是界面檢測率和凝固界面的位置之間的關(guān)系的視圖(即，試驗結(jié)果的視圖)。如圖12所示，當界面位置為中或低時，界面檢測率在無圖案P的情況下極低，為30%或0%。這是因為，當界面位置比較低時，在無圖案P的情況下難以識別出凝固界面。相比而言，在有圖案P的情況下，不論界面位置如何(即，即使在界面位置低時)，界面檢測率也為約100%。這是因為，當設(shè)置圖案P時，不論界面位置如何，都能識別出凝固界面。
[0068]<第二示例性實施例>
[0069]接下來將參照圖13和14說明根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的自由鑄造裝置。圖13是根據(jù)第二示例性實施例的形狀確定部件202的俯視圖。圖14是根據(jù)第二示例性實施例的形狀確定部件202的側(cè)視圖。圖13和14中的xyz坐標也與圖1中的xyz坐標一致。
[0070]圖2所示的根據(jù)第一示例性實施例的形狀確定部件102由一個板構(gòu)成，因此熔融金屬通過部103的厚度tl和寬度wl是固定的。相比而言，根據(jù)第二示例性實施例的形狀確定部件202包括四個矩形的形狀確定板202a、202b、202c和202d，如圖13所示。亦即，根據(jù)第二示例性實施例的形狀確定部件202被分成多個區(qū)段。這種結(jié)構(gòu)使得能改變?nèi)廴诮饘偻ㄟ^部203的厚度11和寬度《I。此外，四個矩形的形狀確定板202a、202b、202c和202d能夠沿z軸方向同步地移動。此外，與形狀確定部件102相似，對形狀確定部件202的上表面應(yīng)用圖案P。
[0071]如圖13所示，形狀確定板202a和202b配置成沿y軸方向排列成彼此對向。此外，如圖14所示，形狀確定板202a和202b配置在z軸方向上的相同高度處。形狀確定板202a和202b之間的距離決定熔融金屬通過部203的寬度《I。形狀確定板202a和202b能沿y軸方向獨立地移動，因此它們能夠改變寬度wl。如圖13和14所示，在形狀確定板202a上可設(shè)置有激光位移計SI，在形狀確定板202b上可設(shè)置有激光反射板S2，以測量熔融金屬通過部203的寬度wl。
[0072]此外，如圖13所示，形狀確定板202c和202d配置成沿X軸方向排列成彼此對向。此外，形狀確定板202c和202d配置在z軸方向上的相同高度處。形狀確定板202c和202d之間的距離決定恪融金屬通過