金属凝固组织热模拟实验，中央控制器通过温控器分别调整各石墨发热体的输出功率，控制坩祸各表面的降温速率，实现设定外场条件下的金属凝固组织热模拟实验，金属原料与坩祸均处于真空度1Pa的保温环境中，设有炉体旋转系统，炉体旋转系统由设置于真空炉壳外部炉体下方的旋转底盘和动力装置组成，通过中央控制器控制动力装置来驱动旋转底盘带动整个炉体往复旋转运动，使坩祸内的金属熔体内部形成强制对流，实现设定流场条件下的金属凝固组织热模拟实验，设有外场导入装置，利用外场导入装置向坩祸内的金属熔体导入外场，通过中央控制器控制外场导入装置，使金属熔体凝固过程处于定制的外场作用下进行，实现设定外场条件下的金属凝固组织热模拟实验。
[0014]作为本发明优选的技术方案，外场导入装置的导入线圈设置于真空炉壳内部，导入线圈在炉体内部可控升降，并为导入线圈配置冷却系统。
[0015]作为本发明进一步优选的技术方案，导入线圈的冷却系统为水冷系统，使导入线圈内通水冷却，冷却水流量根据水管外壁温度的高低加以调节。
[0016]作为本发明上述方案的进一步优选技术方案，隔热毡为碳毡。
[0017]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:
1.大铸锭的凝固过程是一个复杂的过程，凝固组织的生长过程既受温度场、流场的影响，又影响着大铸锭缩孔、缩松和宏观偏析等缺陷的形成，本发明可以模拟大铸锭凝固组织生长过程，结果直接与铸锭的凝固组织相联系，对控制大铸锭的凝固过程，改善大铸锭的凝固组织，实现大型铸锭成分均质化有重要意义；
2.本发明通过改变冷却条件，再现大铸锭凝固过程中不同区域的温度梯度以及冷却速率，研宄大铸锭内部不同区域凝固组织的生长过程，为发展基于内部产生、外场强化增殖的均质化凝固控制方法，实现大型铸锭的均质化提供依据和参考。
【附图说明】
[0018]图1是本发明优选实施例模拟大铸锭凝固组织生长的熔铸实验装置示意图。
[0019]图2是沿着图1中A-A方向的剖视图。
[0020]图3是在本发明优选实施例中制备的大铸锭试样中心取样位置示意图。
[0021]图4是沿着图3中B-B方向的剖视图。
[0022]图5是本发明优选实施例采用的热模拟控温曲线图。
[0023]图6是本发明优选实施例大铸锭中心无温度梯度条件下的热模拟铸锭中心断面照片。
[0024]图7是本发明优选实施例大铸锭靠近铸锭边缘的热模拟铸锭边缘断面照片。
【具体实施方式】
[0025]本发明的优选实施例详述如下:
在本实施例中，参见图1~图7，一种模拟大铸锭缓冷条件下凝固组织生长方法的熔铸实验装置，主要由加热及气氛保护系统、控温及温度采集系统、炉体旋转系统和中央控制器组成，加热及气氛保护系统主要包括设置于密封的真空炉壳I内的坩祸7和石墨保护套3，石墨保护套3套在坩祸7的外部，在石墨保护套3和坩祸7之间填实刚玉细砂8，金属原料放置在坩祸7里，控温及温度采集系统由一系列测温热电偶6和温度数据采集系统4和温控器组成，温度数据采集系统4和温控器皆与中央控制器信号连接，在真空炉壳I内，石墨保护套3的4个侧面分别面对一组石墨加热体2，各石墨加热体2的工作电流均由温控器进行独立控制，各测温热电偶6分别布置在各石墨加热体2与坩祸7之间，在真空炉壳I和石墨保护套3之间的间隙空间中，相邻的每组石墨加热体2之间均用隔热板12隔开，分别形成一系列独立的加热室11，每个加热室11内的温度分别由对应的独立的一组石墨加热体2控制，各加热室11之间的底面和顶面均由隔热毡5封闭以防损失热量，隔热毡5为碳毡，通过中央控制器根据大铸锭凝固过程中不同位置的冷却曲线来控温，在不同方向上设置坩祸7内对应温度梯度，实现定制温度梯度条件下的金属凝固组织热模拟实验，中央控制器通过温控器分别调整各石墨发热体2的输出功率，控制坩祸7各表面的降温速率，实现设定外场条件下的金属凝固组织热模拟实验，金属原料与坩祸7均处于真空度为1Pa的保温环境中，设有炉体旋转系统，炉体旋转系统由设置于真空炉壳I外部炉体下方的旋转底盘10和动力装置组成，通过中央控制器控制动力装置来驱动旋转底盘10带动整个炉体往复旋转运动，使坩祸7内的金属熔体内部形成强制对流，实现设定流场条件下的金属凝固组织热模拟实验，炉体旋转系统由电机、机械传动系统和限位零件组成，在三相交流电机驱动下，通过旋转底盘10带动整个炉体往复旋转运动，使钢液内部形成强制对流，设有外场导入装置9，利用外场导入装置9向坩祸7内的金属熔体导入外场，通过中央控制器控制外场导入装置9，使金属熔体凝固过程处于定制的外场作用下进行，实现设定外场条件下的金属凝固组织热模拟实验，外场导入装置9的导入线圈设置于真空炉壳I内部，导入线圈在炉体内部可控升降，为防止工作时因高温辐射导致失效，对导入线圈配置冷却系统，导入线圈的冷却系统为水冷系统，使导入线圈内通水冷却，冷却水流量根据水管外壁温度的高低加以调节。
[0026]在本实施例中，参见图1~图7，一种模拟大铸锭缓冷条件下凝固组织生长的实验装置，主要包括由加热及气氛保护系统、控温及温度采集系统、炉体旋转系统以及外场导入系统四个系统，该设备具体实施方法如下:
a.将金属原料制成合适大小的块体，经酸洗除锈后，放入长方体的坩祸7中、坩祸7的内腔尺寸为长150mm，宽100mm，高230mm，一次实验用金属原料约20Kg，为防止坩祸7在加热时破裂，坩祸7外套有一个石墨保护套3，坩祸7和石墨保护套3中间用高纯刚玉细砂8填实，用隔热板将整个炉腔分为四个加热室11，各加热室11的顶部和底部均用用碳毡封闭，金属原料和长方体坩祸7整体处于真空度为1Pa的真空环境中；
b.设置石墨发热体2的输出功率，温度采集系统可以按照1Hz频率采集数据，将加热炉内气氛温度加热至1550°C，保温120分钟，使金属原料完全熔化； C.根据图3和图4中所模拟的大铸锭内部不同取样区域，按照图5中的温度曲线设定各石墨发热体2的降温程序，控制坩祸7不同面的冷却速度，使坩祸7内的金属熔体在不同的温度梯度下凝固；
d.按照设定曲线继续降温，直至降至室温，完全冷却后，打开放气阀，开启炉盖，将试样取出，经过预磨、抛光后，用50%的盐酸溶液在80°C的温度下浸泡30分钟，取出后迅速用无水酒精清洗表面，观察并统计实验结果，如图6和图7所示，铸锭中心和边缘的组织细化，晶粒均匀。
[0027]本实施例将金属原料放置在坩祸7中，金属原料与坩祸7处于良好保温的真空环境中。坩祸7的四个侧面温度由面对的四个独立的石墨加热体2来控制。石墨加热体2共同加热使坩祸7中的金属原料完全熔化成金属熔体。在坩祸7的四个侧面根据大铸锭凝固过程中不同位置的冷却曲线来控温，由此可以在坩祸7内部形成温度梯度。通过调整石墨加热体2的输出功率，在坩祸7的两端形成不同的冷却速率。利用炉体的整体水平旋转在金属熔体内部产生的强制对流。另外