定向結(jié)晶爐用保溫裝置及具有其的定向結(jié)晶爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及精密鑄造領(lǐng)域，特別地，涉及一種定向結(jié)晶爐用保溫裝置。此外，本實用新型還涉及一種包括上述保溫裝置的定向結(jié)晶爐。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀70年代中期，美、英、日等發(fā)達國家首先將定向柱晶葉片技術(shù)用于生產(chǎn)，由于消除了橫向晶界，晶體沿特定方向生產(chǎn)，定向柱晶葉片與傳統(tǒng)的等軸晶葉片相比，能大幅度提高性能、壽命以及使用溫度，已成為航空發(fā)動機研究和發(fā)展的重要方向。
[0003]目前，工業(yè)上用于生產(chǎn)定向柱晶葉片的最成熟、常用方法是快速凝固法(HRS)JP鑄型移動法，該類型定向結(jié)晶爐被隔熱擋板分成三個區(qū)域:加熱區(qū)、絕熱區(qū)、冷卻區(qū)。其中，加熱區(qū)包括加熱裝置(加熱器)和保溫裝置(保溫桶)，目的是保證足夠的熱量輸入和溫度場的均勻性，以提高定向凝固過程中的溫度梯度，獲得良好的柱狀晶組織。
[0004]現(xiàn)有的保溫裝置采用雙層桶狀結(jié)構(gòu)，由保溫內(nèi)桶、保溫內(nèi)桶蓋板和保溫外桶組成，其中保溫內(nèi)桶、保溫內(nèi)桶蓋板材質(zhì)為普通石墨，保溫外桶材質(zhì)為軟氈，且經(jīng)手工捆扎數(shù)層而制成。由于軟氈質(zhì)地疏松，手工捆扎層之間的空隙大，導(dǎo)致了保溫外桶散熱嚴重，爐內(nèi)徑向溫度不均勻，溫度梯度無法得到有效保證，保溫效果差，定向柱晶組織不好;此外，該型保溫外桶使用壽命短，使用約5天就需更換一次，而整個更換過程耗時將近I天(包括停爐冷卻、更換等)，造成爐子不能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供了一種定向結(jié)晶爐用保溫裝置及具有其的定向結(jié)晶爐，以解決現(xiàn)有的定向結(jié)晶爐由于保溫外桶散熱嚴重導(dǎo)致的爐內(nèi)徑向溫度不均勻、溫度梯度無法有效保證及保溫裝置更換頻率高導(dǎo)致的結(jié)晶爐生產(chǎn)效率低的技術(shù)問題。
[0006]本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種定向結(jié)晶爐用保溫裝置，保溫裝置采用雙層桶狀結(jié)構(gòu)，包括位于內(nèi)側(cè)的保溫內(nèi)桶、位于外側(cè)的保溫外桶，保溫外桶采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于保溫內(nèi)桶之外。
[0008]進一步地，保溫外桶與保溫內(nèi)桶間隙配合。
[0009]進一步地，保溫內(nèi)桶包括呈筒狀的內(nèi)桶桶體，內(nèi)桶桶體的頂端設(shè)有內(nèi)桶桶蓋，內(nèi)桶桶蓋的周緣下端面凹設(shè)有與內(nèi)桶桶體的頂端配合的環(huán)形凹緣。
[0010]進一步地，內(nèi)桶桶體及內(nèi)桶桶蓋采用石墨制成。
[0011]進一步地，內(nèi)桶桶蓋的中心設(shè)有用于導(dǎo)入熔融合金的第一導(dǎo)流口，保溫外桶在第一導(dǎo)流口對應(yīng)處設(shè)有與其連通的第二導(dǎo)流口。
[0012]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種定向結(jié)晶爐，包括上述的定向結(jié)晶爐用保溫裝置。
[0013]進一步地，保溫內(nèi)桶內(nèi)設(shè)置加熱裝置，保溫裝置的底端設(shè)有隔熱擋板，隔熱擋板的下面間隔設(shè)有冷卻裝置，作為定向結(jié)晶的鑄芯的定向模殼在加熱裝置、隔熱擋板及冷卻裝置之間自由的上下運動，以實現(xiàn)定向結(jié)晶。
[0014]進一步地，加熱裝置包括位于保溫內(nèi)桶內(nèi)且沿其軸向間隔設(shè)置的上加熱器和下加熱器。
[0015]本實用新型具有以下有益效果:
[0016]本實用新型定向結(jié)晶爐用保溫裝置及具有其的定向結(jié)晶爐，通過將保溫外桶采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于保溫內(nèi)桶之外，由于固體碳氈導(dǎo)熱系數(shù)遠小于傳統(tǒng)的軟氈的導(dǎo)熱系數(shù)，使得保溫裝置整體沿徑向的溫度流失大幅減少，保證了保溫裝置內(nèi)部溫度場的均勻性，從而保證結(jié)晶爐的溫度梯度，且延長了保溫裝置的使用壽命，避免頻繁更換保溫外桶，提尚了結(jié)晶爐的生廣效率。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1是本實用新型優(yōu)選實施例保溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型優(yōu)選實施例定向結(jié)晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標記說明:
[0022]1、保溫裝置；
[0023]11、保溫內(nèi)桶;111、內(nèi)桶桶體;112、內(nèi)桶桶蓋;113、第一導(dǎo)流口;
[0024]12、保溫外桶；121、第二導(dǎo)流口；
[0025]2、定向模殼;3、加熱裝置;4、冷卻裝置;5、隔熱擋板；
[0026]31、上加熱器;32、下加熱器。
【具體實施方式】
[0027]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0028]本實用新型的優(yōu)選實施例提供了一種定向結(jié)晶爐用保溫裝置，參照圖1，本實施例保溫裝置采用雙層桶狀結(jié)構(gòu)，包括位于內(nèi)側(cè)的保溫內(nèi)桶11、位于外側(cè)的保溫外桶12，保溫外桶12采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于保溫內(nèi)桶11之外。
[0029]經(jīng)驗證，在1500°C時，固體碳氈導(dǎo)熱系數(shù)(0.2-0.27W/V.°C)僅為軟氈導(dǎo)熱系數(shù)(20-25W/V.°C)的0.01倍，故采用由固體碳氈整體成型的保溫外桶12在理論上的散失的熱量僅為傳統(tǒng)的軟氈保溫桶的0.01倍，大幅減少徑向溫度流失，保證溫度場的均勻性，從而保證溫度梯度。且傳統(tǒng)的手工捆扎數(shù)層制成的保溫外桶由于捆扎層之間的空隙亦導(dǎo)致散熱嚴重，進而導(dǎo)致爐內(nèi)溫度不均勻，影響定向柱晶組織結(jié)構(gòu)，且使用壽命短，需頻繁更換影響生產(chǎn)效率。本實施例固體碳氈采用碳氈、柔性石墨紙、石墨膠等經(jīng)機械壓制粘合、固化定型、二次高溫處理制得。故本實施例固體碳氈一體成型的保溫外桶12不僅大幅減少保溫裝置整體沿徑向的溫度流失，提高了溫度梯度，從而獲得良好的定向柱晶組織，還可延長保溫裝置的使用壽命，有效減少更換頻率，提高結(jié)晶爐的生產(chǎn)效率。
[0030]本實施例中，優(yōu)選地，保溫外桶12與保溫內(nèi)桶11間隙配合。將一體成型的保溫外桶12套設(shè)于保溫內(nèi)桶11外部，使得保溫裝置便于單獨加工，且方便安裝、卸載及維護。
[0031]本實施例中，優(yōu)選地，保溫內(nèi)桶11包括呈筒狀的內(nèi)桶桶體111，內(nèi)桶桶體111的頂端設(shè)有內(nèi)桶桶蓋112，內(nèi)桶桶蓋112的周緣下端面低于中心的下端面凹設(shè)有與內(nèi)桶桶體111的頂端配合的環(huán)形凹緣。更優(yōu)選地，內(nèi)桶桶體111及內(nèi)桶桶蓋112采用石墨制成。
[0032]參照圖1，本實施例內(nèi)桶桶蓋112的中心設(shè)有用于導(dǎo)入熔融合金的第一導(dǎo)流口113，保溫外桶12在第一導(dǎo)流口 113對應(yīng)處設(shè)有與其連通的第二導(dǎo)流口 121。
[0033]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種定向結(jié)晶爐，包括上述實施例的定向結(jié)晶爐用保溫裝置I。參照圖2，本實施例定向結(jié)晶爐中，保溫裝置I內(nèi)設(shè)置加熱裝置3，保溫裝置I的底端設(shè)有隔熱擋板5，隔熱擋板5的下面間隔設(shè)置有冷卻裝置4，作為定向結(jié)晶的鑄芯的定向模殼2，可以在加熱裝置3、隔熱擋板5及冷卻裝置4之間自由的上下運動，以實現(xiàn)定向結(jié)晶。隔熱擋板5沿結(jié)晶爐的軸向形成加熱區(qū)、絕熱區(qū)、冷卻區(qū)。優(yōu)選地，加熱裝置3包括位于保溫內(nèi)桶11內(nèi)且沿其軸向間隔設(shè)置的上加熱器31和下加熱器32，以在結(jié)晶爐內(nèi)形成有效且均勻的加熱場。
[0034]從以上的描述可以得知，本實施例通過將保溫外桶采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于保溫內(nèi)桶之外，由于固體碳氈導(dǎo)熱系數(shù)遠小于傳統(tǒng)的軟氈的導(dǎo)熱系數(shù)，使得保溫裝置整體沿徑向的溫度流失大幅減少，保證了保溫裝置內(nèi)部溫度場的均勻性，從而保證溫度梯度，且延長了保溫裝置的使用壽命，避免頻繁更換保溫外桶，提高了結(jié)晶爐的生產(chǎn)效率。
[0035]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種定向結(jié)晶爐用保溫裝置，所述保溫裝置(I)采用雙層桶狀結(jié)構(gòu)，包括位于內(nèi)側(cè)的保溫內(nèi)桶(11)、位于外側(cè)的保溫外桶(12)，其特征在于， 所述保溫外桶(12)采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于所述保溫內(nèi)桶(11)之外。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向結(jié)晶爐用保溫裝置，其特征在于， 所述保溫外桶(12)與所述保溫內(nèi)桶(11)間隙配合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向結(jié)晶爐用保溫裝置，其特征在于， 所述保溫內(nèi)桶(11)包括呈筒狀的內(nèi)桶桶體(111)，所述內(nèi)桶桶體(111)的頂端設(shè)有內(nèi)桶桶蓋(112)，所述內(nèi)桶桶蓋(112)的周緣下端面凹設(shè)有與所述內(nèi)桶桶體(111)的頂端配合的環(huán)形凹緣。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定向結(jié)晶爐用保溫裝置，其特征在于， 所述內(nèi)桶桶體(111)及所述內(nèi)桶桶蓋(112)采用石墨制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向結(jié)晶爐用保溫裝置，其特征在于， 所述內(nèi)桶桶蓋(112)的中心設(shè)有用于導(dǎo)入熔融合金的第一導(dǎo)流口(113)，所述保溫外桶(12)在所述第一導(dǎo)流口(113)對應(yīng)處設(shè)有與其連通的第二導(dǎo)流口(121)。6.—種定向結(jié)晶爐，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至5任一所述的定向結(jié)晶爐用保溫目.ο7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定向結(jié)晶爐，其特征在于， 所述保溫內(nèi)桶(11)內(nèi)設(shè)置加熱裝置(3)，所述保溫裝置(I)的底端設(shè)有隔熱擋板(5)，所述隔熱擋板(5)的下面間隔設(shè)有冷卻裝置(4)，作為定向結(jié)晶的鑄芯的定向模殼(2)在所述加熱裝置(3)、所述隔熱擋板(5)及所述冷卻裝置(4)之間自由的上下運動，以實現(xiàn)定向結(jié)晶O8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的定向結(jié)晶爐，其特征在于， 所述加熱裝置(3)包括位于所述保溫內(nèi)桶(11)內(nèi)且沿其軸向間隔設(shè)置的上加熱器(31)和下加熱器(32)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種定向結(jié)晶爐用保溫裝置及具有其的定向結(jié)晶爐，該保溫裝置采用雙層桶狀結(jié)構(gòu)，包括位于內(nèi)側(cè)的保溫內(nèi)桶、位于外側(cè)的保溫外桶，保溫外桶采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于保溫內(nèi)桶之外。本實用新型通過將保溫外桶采用固體碳氈一體成型且套設(shè)于保溫內(nèi)桶之外，由于固體碳氈導(dǎo)熱系數(shù)遠小于傳統(tǒng)的軟氈的導(dǎo)熱系數(shù)，使得保溫裝置整體沿徑向的溫度流失大幅減少，保證了保溫裝置內(nèi)部溫度場的均勻性，從而保證結(jié)晶爐的溫度梯度，且延長了保溫裝置的使用壽命，避免頻繁更換保溫外桶，提高了結(jié)晶爐的生產(chǎn)效率。
【IPC分類】B22D27/04
【公開號】CN205200509
【申請?zhí)枴緾N201520924472
【發(fā)明人】羅秀廣, 劉勇, 楊超
【申請人】株洲中航動力精密鑄造有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月18日