内的反馈控制，因此能够提高铸件的尺寸精度和表面质量。
[0048]将继续参照图1说明根据第一示例性实施例的自由铸造方法。
[0049]首先，通过上引机108降下起动器ST，使得起动器ST从形状确定部件102的熔融金属通过部103通过，并且将起动器ST的末端部浸入在熔融金属Ml中。
[0050]接下来，开始以预定速度上引起动器ST。这里，即使起动器ST与熔融金属表面分离，熔融金属Ml也通过表面膜和表面张力而跟随起动器ST并从熔融金属表面被上引，并形成被保持的熔融金属M2。如图1所示，被保持的熔融金属M2形成在形状确定部件102的熔融金属通过部103中。亦即，形状确定部件102赋予被保持的熔融金属M2其形状。
[0051]接下来，通过从冷却气体喷嘴106吹出的冷却气体来冷却起动器ST (或通过被保持的熔融金属M2凝固而形成的铸件M3)。结果，被保持的熔融金属M2被间接冷却并从上侧朝下侧逐渐凝固，从而形成铸件M3。这样，能够连续地铸造出铸件M3。
[0052]根据第一示例性示例的自由铸造方法将凝固界面控制成将它保持在预定的基准范围内。在下文中，将参照图5说明凝固界面控制方法。图5是图示了根据第一示例性实施例的凝固界面控制方法的流程图。
[0053]首先，成像部109捕捉凝固界面附近的区域的图像(步骤STl)。然后，图像分析部110分析由成像部109捕捉到的图像(步骤ST2)。更具体地，图像分析部110通过比较相继地捕捉到的多个图像来将反射光的亮度值在短的变动周期内大幅改变的位置确定为振荡的被保持的熔融金属M2的表面并将几乎不存在振荡的位置确定为铸件M3的表面。然后，图像分析部110将由成像部109捕捉到的图像中检测到振荡的区域和振荡小到未被检测到的区域之间的边界部确定为凝固界面。
[0054]这里，对形状确定部件102的上表面应用图案P。该图案P被反射到被保持的熔融金属M2上，因此被保持的熔融金属M2的表面的亮度在被保持的熔融金属M2稍微振荡时大幅改变。因此，即使在熔融金属表面低且熔融金属表面的振荡小时，也能够确定凝固界面。
[0055]接下来，铸造控制部111判定由图像分析部110确定的凝固界面的位置是否处在基准范围内(步骤ST3)。如果凝固界面的位置未处在基准范围内(即，在步骤ST3中为“否”)，则铸造控制部111改变冷却气体流量、铸造速度和保持炉设定温度这些条件中的一个(步骤ST4)。然后，铸造控制部111判定铸造是否完成(步骤ST5)。
[0056]更具体地，在步骤ST4中，如果由图像分析部110确定的凝固界面高于上限，贝Ij铸造控制部111降低上引机108的上引速度，降低熔融金属保持炉101的设定温度，或增大从冷却气体供给部107供给的冷却气体的流量。另一方面，如果由图像分析部110确定的凝固界面低于下限，则铸造控制部111提高上引机108的上引速度，升高熔融金属保持炉101的设定温度，或减小从冷却气体供给部107供给的冷却气体的流量。
[0057]如果凝固界面的位置处在基准范围内(即，在步骤ST3中为“是”)，则铸造条件均不改变且处理直接前进到步骤ST5。
[0058]如果铸造未完成(即，在步骤ST5中为“否”)，则处理返回步骤STl。另一方面，如果铸造完成(即，在步骤ST5中为“是”)，则对凝固界面的控制结束。
[0059]这样，对于根据第一示例性实施例的自由铸造方法，对形状确定部件102的上表面应用图案P，并且捕捉反射到凝固界面附近的区域上的图案P的图像，且由该图像来确定凝固界面。由于该图案P被反射到被保持的熔融金属M2上，所以被保持的熔融金属M2的表面的亮度在被保持的熔融金属M2稍微振荡时大幅改变。因此，即使凝固界面低且熔融金属的振荡小，也能够确定凝固界面。结果，即使凝固界面低，也能够执行用于将凝固界面保持在预定的基准范围内的反馈控制，因此能够提高铸件的尺寸精度和表面质量。
[0060]在该示例性实施例中，图案P被描述为由黑色和白色构成，但它不限于此。图案P可由两种以上的任意适当的颜色构成。此外，在该示例性实施例中，说明了图案P呈条纹状的示例，但图案P并不限于此。图案P可以是任意适当形状的图案，例如，诸如图6所示的网状。
[0061]或者，可通过对形状确定部件102的上表面应用凹凸形状来形成图案P，如图7的俯视图和图8的侧视图中所示。结果，能够向形状确定部件102的上表面上分配不同亮度，因此甚至通过被保持的熔融金属M2的最轻微振荡也能够大幅改变被保持的熔融金属M2的表面的亮度，正如图案P由多种颜色构成的情形那样。因此，即使凝固界面低且熔融金属的振荡小，也能够确定凝固界面。
[0062](试验结果)
[0063]接下来，发明人改变了凝固界面的高度并且测量了界面检测率，因此现在将说明其试验结果。这里，界面检测率是图像分析部I1能够检测到凝固界面的时间与成像部109的捕捉时间之比。
[0064]在该试验中，针对未对形状确定部件102的上表面应用图案P的情形和对形状确定部件102的上表面应用诸如图9所示的网状图案P的情形测量界面检测率。图10是在未向形状确定部件102的上表面应用图案P的情形和在向形状确定部件102的上表面应用图案P的情形中凝固界面附近的区域的示例性图像的视图。对于应用图案P的情形，显而易见的是图案P反射到被保持的恪融金属M2上，如图10所示。
[0065]图11是图示了试验方法的视图。图11中的xyz坐标与图1中的xyz坐标相同。在该试验中，成像部109配置成从X轴方向正侧捕捉负侧的图像，如图11所示。
[0066]首先，在时刻tl至t2，熔融金属Ml沿竖直方向(即，朝向z轴方向正侧)被上引。接下来，在时刻t2至t3，熔融金属Ml相对于竖直向上的方向朝X轴方向正侧被倾斜地上弓I。此时，位于由成像部109捕捉的一侧的凝固界面低于在时刻tl至t2的凝固界面。最后，在时刻t3至t4，熔融金属Ml相对于竖直向上的方向朝X轴方向负侧被倾斜地上引。此时，位于由成像部109捕捉的一侧的凝固界面高于在时刻tl至t2的凝固界面。
[0067]图12是界面检测率和凝固界面的位置之间的关系的视图(即，试验结果的视图)。如图12所示，当界面位置为中或低时，界面检测率在无图案P的情况下极低，为30%或0%。这是因为，当界面位置比较低时，在无图案P的情况下难以识别出凝固界面。相比而言，在有图案P的情况下，不论界面位置如何(即，即使在界面位置低时)，界面检测率也为约100%。这是因为，当设置图案P时，不论界面位置如何，都能识别出凝固界面。
[0068]<第二示例性实施例>
[0069]接下来将参照图13和14说明根据本发明第二示例性实施例的自由铸造装置。图13是根据第二示例性实施例的形状确定部件202的俯视图。图14是根据第二示例性实施例的形状确定部件202的侧视图。图13和14中的xyz坐标也与图1中的xyz坐标一致。
[0070]图2所示的根据第一示例性实施例的形状确定部件102由一个板构成，因此熔融金属通过部103的厚度tl和宽度wl是固定的。相比而言，根据第二示例性实施例的形状确定部件202包括四个矩形的形状确定板202a、202b、202c和202d，如图13所示。亦即，根据第二示例性实施例的形状确定部件202被分成多个区段。这种结构使得能改变熔融金属通过部203的厚度11和宽度《I。此外，四个矩形的形状确定板202a、202b、202c和202d能够沿z轴方向同步地移动。此外，与形状确定部件102相似，对形状确定部件202的上表面应用图案P。
[0071]如图13所示，形状确定板202a和202b配置成沿y轴方向排列成彼此对向。此外，如图14所示，形状确定板202a和202b配置在z轴方向上的相同高度处。形状确定板202a和202b之间的距离决定熔融金属通过部203的宽度《I。形状确定板202a和202b能沿y轴方向独立地移动，因此它们能够改变宽度wl。如图13和14所示，在形状确定板202a上可设置有激光位移计SI，在形状确定板202b上可设置有激光反射板S2，以测量熔融金属通过部203的宽度wl。
[0072]此外，如图13所示，形状确定板202c和202d配置成沿X轴方向排列成彼此对向。此外，形状确定板202c和202d配置在z轴方向上的相同高度处。形状确定板202c和202d之间的距离决定恪融金属通过