一种高温合金的定向凝固装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103147120A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103147120103147120A(43)申请公布日2013.06.12(21)申请号201310110702.0(22)申请日2013.04.01(71)申请人东方电气集团东方汽轮机有限公司地址618000四川省德阳市高新技术产业园区金沙江西路666号(72)发明人马德新杨功显巩秀芳(74)专利代理机构成都蓉信三星专利事务所51106代理人刘克勤段雪茵(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B29/52(2006.01)B22D27/04(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种高温合金的定向凝固装置(57)摘要本发明提供了一种高温合金的定向凝固装置，包括加热室和铸模冷室，所述加热室和铸模冷室是上下相通、相互隔热的真空腔，其腔体内设置有升降工作台，升降工作台上放置模壳，高温合金熔体在加热室内浇入模壳、随升降工作台下降进入铸模冷室而定向凝固；所述铸模冷室内：在加热室出口和水冷炉底之间、对应模壳外周面设置有一个桶体，桶体内装满表面浸涂镓铟液态金属液膜的固态接触冷却球体，所述桶体与固态接触冷却球体的材料是热的良导体。本发明装置简单紧凑，可在现有定向凝固炉上稍作添置，无需建新炉和变动原有结构；不添加加热装置进行熔化和保温，操作大大简化；冷却效果优越；能简单且有效地解决叶片模壳散热问题，改善单晶叶片的生长条件。CN103147120ACN103472ACN103147120A权利要求书1/1页1.一种高温合金的定向凝固装置，包括加热室和铸模冷室，所述加热室和铸模冷室是上下相通、相互隔热的真空腔，其腔体内设置有升降工作台，升降工作台上放置模壳，高温合金熔体在加热室内浇入模壳、随升降工作台下降进入铸模冷室而定向凝固；其特征在于：所述铸模冷室内：在加热室出口和水冷炉底之间、对应模壳外周面设置有一个桶体，桶体内装满表面浸涂镓铟液态金属液膜的固态接触冷却球体，所述桶体与固态接触冷却球体的材料是热的良导体。2.根据权利要求1所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述桶体为金属桶体。3.根据权利要求1所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述固态接触冷却球体为石墨小球。4.根据权利要求1所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述桶体内固态接触冷却球体的顶部覆盖一层隔热材料球体，该隔热材料球体的直径大于固态接触冷却球体的直径、隔热材料球体的比重小于固态接触冷却球体的比重。5.根据权利要求4所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述隔热材料球体为空心陶瓷小球。6.根据权利要求1所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述桶体外壁上焊接水冷管。7.根据权利要求1所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述桶体底部设置有闸门。8.根据权利要求1所述的高温合金的定向凝固装置，其特征在于：所述模壳是陶瓷模壳。2CN103147120A说明书1/3页一种高温合金的定向凝固装置技术领域[0001]本发明涉及高温合金部件的精密铸造，具体是在高温合金部件的精密铸造所用的一种固态接触冷却的定向凝固装置。背景技术[0002]高温合金单晶叶片是利用精密铸造的方法在真空炉中定向凝固而成。由于是靠辐射的方式散热，效率低下，造成叶片铸件凝固过程中冷却速度和温度梯度难以提高，严重影响了产品的的成品率。特别是重型燃机用的大型叶片由于体积大热量多，散热效率更是大问题。[0003]现在世界上正积极开发新工艺以改善单晶叶片的生长条件。其中最著名的为液态金属浸浴冷却工艺。如图1所示，在加热室A下面设置一个液态金属的熔池，陶瓷模壳3降入池中通过传导散热。但此法附加设备庞大，需耗巨资建新炉，且操作繁琐，要将成吨的锡或铝使用昂贵的加热油11熔化并保温、作为液态冷却剂。由于生产成本很高，效率低下，导致此工艺虽发明几十年但一直难于应用到生产中。[0004]另一种改善叶片散热的方法是气体冷却法，是向抽拉出炉膛的模壳喷射惰性气体如氩气进行强制冷却。但由于气体会吹入炉膛而使炉温大大降低，反而降低了叶片质量，因而这种方法也未能得到应用。发明内容[0005]本发明的目的在于：提供了一种用于高温合金的定向凝固装置，在炉底下用固态的介质对模壳进行有效的散热冷却，改善单晶叶片的生长条件。[0006]本发明所采用的技术方案是：一种高温合金的定向凝固装置，包括加热室和铸模冷室，所述加热室和铸模冷室是上下相通、相互隔热的真空腔，其腔体内设置有升降工作台，升降工作台上放置模壳，高温合金熔体在加热室内浇入模壳、随升降工作台下降进入铸模冷室而定向凝固；所述铸模冷室内：在加热室出口和水冷炉底之间、对