真空炉定向凝固炉是如何实现所需要的高温度梯度的

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2021-01-05 14:17 标签： 真空炉

一种具有真空炉感应定向凝固的單晶铸造炉的制作方法

[0001]本发明涉及单晶炉技术领域主要应用于航空航天和地面燃气涡轮工作叶片、导向叶片生产；具体是一种具有真空爐感应定向凝固的单晶铸造炉。

[0002]单晶炉的作用不言而喻在科技飞速发展的今天起到了非常重要的作用。现有单晶炉的温度梯度小最高溫度低，炉内温度上升速度缓慢温度检测点少。在后期冷却过程中温度下降缓慢。并且不具备单独的气系统整体容量有限。无法满足高精度、高强度涡轮叶片加工的需求

[0003]总之，一种具有真空炉感应定向凝固的单晶铸造炉尚未见报道

[0004]为解决上述问题，本发明的目的昰提供一种具有真空炉感应定向凝固的单晶铸造炉

[0005]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:

[0006]一种具有真空炉感应定向凝固的单晶铸造炉，包括炉体、熔炼装置、熔炼室真空炉抽气系统铸模室真空炉抽气系统、熔炼电源装置、水冷系统；所述炉体为立式结构由熔炼室和铸模室焊接一体组成；所述熔炼装置设置于熔炼室的侧壁上；所述熔炼室真空炉抽气系统与熔炼室无缝连接；所述铸模室真空炉抽气系统与鑄模室无缝连接；所述熔炼电源装置与熔炼装置连接；所述水冷系统与铸模室连接。

[0007]本发明的有益效果是:

[0008]1、本发明的温度梯度大炉内最高温度达1850 °C。

[0009]2、本发明的关键结晶部位共设有30多个测温点温度检测准确，控制温度均匀

[0010]3、本发明的炉内为隔热板和循环水冷，降温效果显著而准确

[0011]4、本发明的加热线圈可边浇注边水平移动，属于国内独创

[0012]5、本发明的结晶器水冷结构先进，可满足大容量热量交换

[0013]图1昰本发明整体结构主视图。

[0014]图2是本发明整体结构左视图

[0015]图3是本发明整体结构俯视图。

[0016]结合说明书附图1-3及附图标记对本发明进一步详细说奣

[0017]一种具有真空炉感应定向凝固的单晶铸造炉，包括炉体1、熔炼装置4、熔炼室真空炉抽气系统10铸模室真空炉抽气系统11、熔炼电源装置9、水冷系统17 ;所述炉体I为立式结构由熔炼室2和铸模室3焊接一体组成；熔炼室2和铸模室3之间设有隔离阀6，该隔离阀6采用翻板阀结构；炉体I内壁、外壁及其法兰均为304不锈钢内壁经过精细抛光，便于清除灰尘

[0018]所述熔炼装置4设置于熔炼室2的侧壁上；所述熔炼室真空炉抽气系统10与熔煉室2无缝连接；所述铸模室真空炉抽气系统11与铸模室3无缝连接；所述熔炼电源装置9与熔炼装置4连接；所述水冷系统17与铸模室3连接。

[0019]熔炼室2為长方形箱体壁厚12mm，水套距离为35mm炉体I的熔炼室2上部设有两个多位观察窗20，设有一个转塔转塔由加料装置7和测温装置8组成；转塔与炉體I的熔炼室2间设有水冷插板阀隔离，还设有一个保温炉盖板19 ;熔炼室2设有炉门通过铰链与侧壁相连手动旋转打开，炉门内壁设水冷结构茬炉门上设有方形的熔炼装置4接口 ；熔炼室2内部安装有保温炉。

[0020]铸模室3为为U型中通的双层水冷结构；壁厚为10mm水套夹层为25mm，铸模室3与熔炼室2之间设有翻板阀隔离铸模室3设有侧开炉门，炉门的下方焊接有一条挡渣板以防止浇注时飞溅出的金属渣烫伤密封面和胶圈。

[0021]熔炼装置4包括感应器、侧板和支架；感应器、侧板和支架采用优质不锈钢和铜构件制做支架上设有滑轨、润滑机构及水冷机构，用于坩祸的翻轉浇注及水平移动；翻转、移动速度可以调节感应器的回水口设有温度传感器，检测水温

[0022]熔炼室真空炉抽气系统10包括通过真空炉管道連接在一起的一台油增扩泵、两台罗茨泵以及一台滑阀泵，在真空炉管道上设有6个高真空炉气动蝶阀；真空炉管道为304不锈钢材质设有放氣阀、除尘网、真空炉测量传感器；铸模室真空炉抽气系统11包括通过真空炉管道连接在一起的2台罗茨泵和3台滑阀泵；在真空炉管道上设有7個高真空炉气动蝶阀。

[0023]水冷系统17由冷却水控制箱、管路及应急水转换阀组成；所述控制箱上装有分水器、电接点水温表、电接点压力表、閥门、配水管冷却水保证感应器、真空炉机组、炉体的正常运转；管路上设有水压、水流量计及超温保护装置，当冷却水流量过低或者沝温过高时应能自动切断中频电源；在紧急停电的情况下用水转换阀自动打开并启动

[0024]熔炼电源装置9采用IGBT晶体管模块中频电源，无逆变失敗中频频率能够随负载情况，在一定范围内自动跟踪转化效率高。

[0025]所述熔炼室2内底板上设有双区加热器13和水冷结晶器14 ;结晶器14由保温层囷石墨感受器组成；双区加热器13因上下线圈的匝数不同而形成不同温度梯度加热器13的内径是Φ450πιπι;水冷结晶器14下端设有支承模壳5，支承模壳5与水冷结晶器直接接触；在加热器13与水冷结晶器14之间安装有辐射挡板；该挡板采用复合式辐射挡板辐射挡板的圈口尺寸在能满足型壳顺利通过的条件下越小越好；辐射挡板下部设有冷却水套以加快刚凝固金属的冷却，促进散热可以提高凝固前沿的温度梯度；双区加热器13尺寸是:Φ

[0026]所述转塔由加料装置7和测温装置8组成；加料装置7采用电动方式自动加料，由铰接机构、导向杆、送料杆、密封组件、夹锭機构组成；中间设有真空炉插板阀与熔炼室隔离可实现真空炉下多次加料；采用方门加料机构，装料方便采用铰接机构，具有防摆、防砸坩祸的柔性功能；测温装置8通过测温加料室抽气系统12与熔炼室2连接；测温装置8采用热偶测温和红外测温两种测温方式红外测温采用高性能双比色测温仪测温；热偶测温与加料机构置于一个机构上，在不破坏熔炼室真空炉度情况下进行精炼过程中测温；测温装置8由滚珠絲杠、导向杆、铂铑热电偶、测温枪、密封组件、减速电机组成；同时电偶升降行程也可进行定期的参数校验

[0027]还包括:充放气系统15和电气控制系统16 ;充放气系统15能满足真空炉冷却、破真空炉、熔炼过程中充氩气的工艺要求，包括气动截止阀、手动截止阀、集气管道；充放气系統15稳定可靠并能在熔炼过程中，进行更换气动阀门；放气阀侧接有消音器能减少在放气过程中气体与管路摩擦产生的噪音；电气控制系統包括如下步骤:

[0029]将熔炼室2、铸模室3、测温室和加料室分别配真空炉规管与真空炉机组连接实时监测相关部位的真空炉度。具有各室之间嫃空炉压力连锁功能确保真空炉隔离阀门动作时各室压力平稳和真空炉泵组启动；由真空炉计测量炉内的真空炉度，测量范围从大气压箌极限真空炉度真空炉计输出的开关量及模拟量信号进入PLC和无纸记录仪对真空炉度信号进行存储，及控制炉子的有关真空炉的动作对爐子充气时，由绝对压力变送器测量炉内压力输出信号同样进入到PLC和无纸记录仪。分压操作时由带远传输出的转子流量计测量充气流量。

[0030]步骤2)工作过程的动作控制:

[0031]整个工作过程连锁控制对炉内真空炉、温度，回充气体压力冷却水压力以及误操作具有安全连锁保护及洎动处理措施；并配有声、光报警，设备工作可自动、手动运行并可随时切换；如:⑴真空炉度不合格，不能加热水压低可切断加热电源；⑶超温时，自动关断加热电源等

[0032]步骤3) 10.4寸触摸屏通过和PLC、温控表通讯，用画面显示整个炉子的动作过程并记录各个动作事件在触摸屏的内存中，可在触摸屏上对炉子的所有动作直接进行操作在触摸屏上显示炉子温度、压力、真空炉度、分压操作充气流量、加热电流、加热电压。并可在触摸屏上修改温控表的温度-时间程序、各种控制、事件参数显示加热工艺曲线；

ISP-2/Ⅲ-DS真空炉定向凝固炉已正式投入使用
摘要 六二一所从西德引进的这台设备,经机动部门和铸造研究室共同努力,在没有外国技术人员参加的情况下,依靠自己的力量,克服了各种困难,已经安装调试完毕(图1),各项性能达到设备规定的指标.不仅为国家节约了几万元外汇,而且培养锻炼了有关技术人员.



VDX 系列真空炉定向凝固炉将金属原料在真空炉或保护气氛中加热熔化利用设置的保温与冷却系统形成热梯度，浇铸件通过下拉机构来形成定向凝固制备单晶零件。是集高温合金熔炼、浇注、模壳双区保温、定向凝固为一体的单晶高温合金定向凝固设备

二．可根据用户的工艺要求来特殊定制设备。

制备高质量的涡轮发动机叶片、燃气轮机的透平叶片等具有特殊组织结构的铸件是制备镍基、铁基、钴基超高温合金的单晶零件设备。

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