定向结晶炉用保温装置及具有其的定向结晶炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及精密铸造领域，特别地，涉及一种定向结晶炉用保温装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述保温装置的定向结晶炉。
【背景技术】
[0002]20世纪70年代中期，美、英、日等发达国家首先将定向柱晶叶片技术用于生产，由于消除了横向晶界，晶体沿特定方向生产，定向柱晶叶片与传统的等轴晶叶片相比，能大幅度提高性能、寿命以及使用温度，已成为航空发动机研究和发展的重要方向。
[0003]目前，工业上用于生产定向柱晶叶片的最成熟、常用方法是快速凝固法(HRS)JP铸型移动法，该类型定向结晶炉被隔热挡板分成三个区域:加热区、绝热区、冷却区。其中，加热区包括加热装置(加热器)和保温装置(保温桶)，目的是保证足够的热量输入和温度场的均匀性，以提高定向凝固过程中的温度梯度，获得良好的柱状晶组织。
[0004]现有的保温装置采用双层桶状结构，由保温内桶、保温内桶盖板和保温外桶组成，其中保温内桶、保温内桶盖板材质为普通石墨，保温外桶材质为软毡，且经手工捆扎数层而制成。由于软毡质地疏松，手工捆扎层之间的空隙大，导致了保温外桶散热严重，炉内径向温度不均匀，温度梯度无法得到有效保证，保温效果差，定向柱晶组织不好;此外，该型保温外桶使用寿命短，使用约5天就需更换一次，而整个更换过程耗时将近I天(包括停炉冷却、更换等)，造成炉子不能连续生产，生产效率低。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种定向结晶炉用保温装置及具有其的定向结晶炉，以解决现有的定向结晶炉由于保温外桶散热严重导致的炉内径向温度不均匀、温度梯度无法有效保证及保温装置更换频率高导致的结晶炉生产效率低的技术问题。
[0006]本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]根据本实用新型的一个方面，提供一种定向结晶炉用保温装置，保温装置采用双层桶状结构，包括位于内侧的保温内桶、位于外侧的保温外桶，保温外桶采用固体碳毡一体成型且套设于保温内桶之外。
[0008]进一步地，保温外桶与保温内桶间隙配合。
[0009]进一步地，保温内桶包括呈筒状的内桶桶体，内桶桶体的顶端设有内桶桶盖，内桶桶盖的周缘下端面凹设有与内桶桶体的顶端配合的环形凹缘。
[0010]进一步地，内桶桶体及内桶桶盖采用石墨制成。
[0011]进一步地，内桶桶盖的中心设有用于导入熔融合金的第一导流口，保温外桶在第一导流口对应处设有与其连通的第二导流口。
[0012]根据本实用新型的另一方面，提供一种定向结晶炉，包括上述的定向结晶炉用保温装置。
[0013]进一步地，保温内桶内设置加热装置，保温装置的底端设有隔热挡板，隔热挡板的下面间隔设有冷却装置，作为定向结晶的铸芯的定向模壳在加热装置、隔热挡板及冷却装置之间自由的上下运动，以实现定向结晶。
[0014]进一步地，加热装置包括位于保温内桶内且沿其轴向间隔设置的上加热器和下加热器。
[0015]本实用新型具有以下有益效果:
[0016]本实用新型定向结晶炉用保温装置及具有其的定向结晶炉，通过将保温外桶采用固体碳毡一体成型且套设于保温内桶之外，由于固体碳毡导热系数远小于传统的软毡的导热系数，使得保温装置整体沿径向的温度流失大幅减少，保证了保温装置内部温度场的均匀性，从而保证结晶炉的温度梯度，且延长了保温装置的使用寿命，避免频繁更换保温外桶，提尚了结晶炉的生广效率。
[0017]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1是本实用新型优选实施例保温装置的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型优选实施例定向结晶炉的结构示意图。
[0021]附图标记说明:
[0022]1、保温装置；
[0023]11、保温内桶;111、内桶桶体;112、内桶桶盖;113、第一导流口;
[0024]12、保温外桶；121、第二导流口；
[0025]2、定向模壳;3、加热装置;4、冷却装置;5、隔热挡板；
[0026]31、上加热器;32、下加热器。
【具体实施方式】
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0028]本实用新型的优选实施例提供了一种定向结晶炉用保温装置，参照图1，本实施例保温装置采用双层桶状结构，包括位于内侧的保温内桶11、位于外侧的保温外桶12，保温外桶12采用固体碳毡一体成型且套设于保温内桶11之外。
[0029]经验证，在1500°C时，固体碳毡导热系数(0.2-0.27W/V.°C)仅为软毡导热系数(20-25W/V.°C)的0.01倍，故采用由固体碳毡整体成型的保温外桶12在理论上的散失的热量仅为传统的软毡保温桶的0.01倍，大幅减少径向温度流失，保证温度场的均匀性，从而保证温度梯度。且传统的手工捆扎数层制成的保温外桶由于捆扎层之间的空隙亦导致散热严重，进而导致炉内温度不均匀，影响定向柱晶组织结构，且使用寿命短，需频繁更换影响生产效率。本实施例固体碳毡采用碳毡、柔性石墨纸、石墨胶等经机械压制粘合、固化定型、二次高温处理制得。故本实施例固体碳毡一体成型的保温外桶12不仅大幅减少保温装置整体沿径向的温度流失，提高了温度梯度，从而获得良好的定向柱晶组织，还可延长保温装置的使用寿命，有效减少更换频率，提高结晶炉的生产效率。
[0030]本实施例中，优选地，保温外桶12与保温内桶11间隙配合。将一体成型的保温外桶12套设于保温内桶11外部，使得保温装置便于单独加工，且方便安装、卸载及维护。
[0031]本实施例中，优选地，保温内桶11包括呈筒状的内桶桶体111，内桶桶体111的顶端设有内桶桶盖112，内桶桶盖112的周缘下端面低于中心的下端面凹设有与内桶桶体111的顶端配合的环形凹缘。更优选地，内桶桶体111及内桶桶盖112采用石墨制成。
[0032]参照图1，本实施例内桶桶盖112的中心设有用于导入熔融合金的第一导流口113，保温外桶12在第一导流口 113对应处设有与其连通的第二导流口 121。
[0033]根据本实用新型的另一方面，提供一种定向结晶炉，包括上述实施例的定向结晶炉用保温装置I。参照图2，本实施例定向结晶炉中，保温装置I内设置加热装置3，保温装置I的底端设有隔热挡板5，隔热挡板5的下面间隔设置有冷却装置4，作为定向结晶的铸芯的定向模壳2，可以在加热装置3、隔热挡板5及冷却装置4之间自由的上下运动，以实现定向结晶。隔热挡板5沿结晶炉的轴向形成加热区、绝热区、冷却区。优选地，加热装置3包括位于保温内桶11内且沿其轴向间隔设置的上加热器31和下加热器32，以在结晶炉内形成有效且均匀的加热场。
[0034]从以上的描述可以得知，本实施例通过将保温外桶采用固体碳毡一体成型且套设于保温内桶之外，由于固体碳毡导热系数远小于传统的软毡的导热系数，使得保温装置整体沿径向的温度流失大幅减少，保证了保温装置内部温度场的均匀性，从而保证温度梯度，且延长了保温装置的使用寿命，避免频繁更换保温外桶，提高了结晶炉的生产效率。
[0035]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种定向结晶炉用保温装置，所述保温装置(I)采用双层桶状结构，包括位于内侧的保温内桶(11)、位于外侧的保温外桶(12)，其特征在于， 所述保温外桶(12)采用固体碳毡一体成型且套设于所述保温内桶(11)之外。2.根据权利要求1所述的定向结晶炉用保温装置，其特征在于， 所述保温外桶(12)与所述保温内桶(11)间隙配合。3.根据权利要求1所述的定向结晶炉用保温装置，其特征在于， 所述保温内桶(11)包括呈筒状的内桶桶体(111)，所述内桶桶体(111)的顶端设有内桶桶盖(112)，所述内桶桶盖(112)的周缘下端面凹设有与所述内桶桶体(111)的顶端配合的环形凹缘。4.根据权利要求3所述的定向结晶炉用保温装置，其特征在于， 所述内桶桶体(111)及所述内桶桶盖(112)采用石墨制成。5.根据权利要求1所述的定向结晶炉用保温装置，其特征在于， 所述内桶桶盖(112)的中心设有用于导入熔融合金的第一导流口(113)，所述保温外桶(12)在所述第一导流口(113)对应处设有与其连通的第二导流口(121)。6.—种定向结晶炉，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的定向结晶炉用保温目.ο7.根据权利要求6所述的定向结晶炉，其特征在于， 所述保温内桶(11)内设置加热装置(3)，所述保温装置(I)的底端设有隔热挡板(5)，所述隔热挡板(5)的下面间隔设有冷却装置(4)，作为定向结晶的铸芯的定向模壳(2)在所述加热装置(3)、所述隔热挡板(5)及所述冷却装置(4)之间自由的上下运动，以实现定向结晶O8.根据权利要求7所述的定向结晶炉，其特征在于， 所述加热装置(3)包括位于所述保温内桶(11)内且沿其轴向间隔设置的上加热器(31)和下加热器(32)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种定向结晶炉用保温装置及具有其的定向结晶炉，该保温装置采用双层桶状结构，包括位于内侧的保温内桶、位于外侧的保温外桶，保温外桶采用固体碳毡一体成型且套设于保温内桶之外。本实用新型通过将保温外桶采用固体碳毡一体成型且套设于保温内桶之外，由于固体碳毡导热系数远小于传统的软毡的导热系数，使得保温装置整体沿径向的温度流失大幅减少，保证了保温装置内部温度场的均匀性，从而保证结晶炉的温度梯度，且延长了保温装置的使用寿命，避免频繁更换保温外桶，提高了结晶炉的生产效率。
【IPC分类】B22D27/04
【公开号】CN205200509
【申请号】CN201520924472
【发明人】罗秀广, 刘勇, 杨超
【申请人】株洲中航动力精密铸造有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年11月18日