一种用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112553682A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011308886.8(22)申请日2020.11.19(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人王富杨强马德新徐维台(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人范巍(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)C30B29/52(2006.01)B22D27/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置(57)摘要本发明公开了一种用于单晶叶片铸造的平行式加热和冷却装置，包括平行式加热组件、平行式冷却组件、支架和隔热挡板；其中，平行式加热组件和平行式冷却组件分别置于支架的上部和下部，且由隔热挡板隔开实现热区与冷区的隔离。本发明突破原有定向凝固炉环形加热器和环形组模方式的限制，采用平行式加热器和冷却器进行加热和冷却，使叶片两侧都成了阳面，得到对称而相同的加热和冷却效果，消除了传统环形加热器的“阴影效应”，获得了更加均匀的温度场，从而消除单晶叶片铸造过程中因温场不均匀造成的缺陷，提高单晶叶片的品质和成品率。将加热器设计成上、下双区加热，可以根据叶片的实际尺寸选择单区或者双区加热，既提高了加热的效率，节约了能源，也提高了温度场的均匀性。CN112553682ACN112553682A权利要求书1/1页1.一种用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，包括平行式加热组件、平行式冷却组件、支架(8)和隔热挡板(14)；其中，平行式加热组件和平行式冷却组件分别置于支架(8)的上部和下部，且由隔热挡板(14)隔开实现热区与冷区的隔离。2.根据权利要求1所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述的平行式加热组件包括保温包(9)、电阻加热器(10)、加热器电极(11)、引电极(12)、加热电源(13)和热区控温装置(15)；其中，电阻加热器(10)设置于保温包(9)内，在保温包(9)一侧设有与电阻加热器(10)相连的加热器电极(11)，引电极(12)设置于保温包(9)外部且与所述加热器电极(11)相连，引电极(12)还与外部加热电源(13)相连；热区控温装置(15)设置在保温包(9)的另一侧。3.根据权利要求2所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述的热区控温装置(15)由若干B型热电偶、陶瓷保护套管和热电偶固定接口组成；B型热电偶穿过陶瓷保护套管，且通过在加热器(10)与保温包(9)之间的热电偶固定接口与热区相连，用于测量热区的温度场分布。4.根据权利要求2所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述电阻加热器(10)采用C‑C复合材料制成，分为上、下两区，其中上区最高加热温度为1650℃，下区最高加热温度为1650℃，能够根据实际叶片大小选择单区或者双区加热。5.根据权利要求2所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述的保温包(9)采用石墨硬毡作为保温材料，采用不锈钢作为保温包支撑材料，保温包(9)为矩形结构用于包覆加热体。6.根据权利要求2所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述加热器电极(11)为石墨电极；所述引电极(12)为铜电极。7.根据权利要求1所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述的平行式冷却组件包括结晶器(16)、水冷铜环(17)、冷却水管(18)和冷区控温装置(19)；其中，冷却水管(18)有两路，结晶器(16)与其中一路冷却水管(18)构成的冷却回路密封相连，能够在冷区进行上、下抽拉运动实现定向凝固冷却；水冷铜环(17)与另一路冷却水管(18)相连构成封闭冷却回路，位于隔热挡板(14)下侧且固定在支架(8)上；冷区控温装置(19)固定在支架(8)下方，用于测量冷区的温度场分布。8.根据权利要求7所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述的冷区温控装置(19)由若干B型热电偶、陶瓷保护套管和热电偶固定接口组成；B型热电偶穿过陶瓷保护套管，且通过设置在固定在支架(8)上的热电偶固定接口与冷区相连，用于测量冷区的温度场分布。9.根据权利要求7所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述水冷铜环(17)为铜质材料制成的矩形冷却环，其内环尺寸与结晶器(16)外缘尺寸保持一致。10.根据权利要求1～9中任意一项所述的用于单晶叶片定向凝固铸造的平行式加热和冷却装置，其特征在于，所述支架(8)由不锈