[實用新型]一種定向凝固用復合隔熱擋板

無效

• 申請號: 201120100216.7
• 申請日: 2011-04-07
• 公開（公告）號: CN202070753U
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉林;葛丙明;張軍;劉剛;傅恒志;黃太文;張益州
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及定向凝固材料制備領域，具體是一種應用于定向凝固裝置的高溫復合隔熱擋板。

背景技術

定向凝固過程中，將澆注入合金液體的鑄型以一定的速度從高溫區拉入低溫區，形成固/液界面前沿較高的溫度梯度，是獲得良好鑄件組織的關鍵。維持熱量盡可能的從冷卻區鑄件外表面的散失、減少加熱區向冷卻區的輻射散熱，是獲得高溫度梯度的關鍵。為了屏蔽高溫區向低溫區的輻射散熱，加強熱流的單向性，在爐子加熱區底部設置一套隔熱擋板，通過隔熱擋板將加熱區和冷卻區兩部分隔開。隔熱擋板的隔熱效果對定向凝固固/液界面前沿的溫度梯度有直接的影響。

目前，大型定向凝固設備中的隔熱擋板材料主要為剛玉，石墨氈等，但這些類型隔熱擋板材料均存在一些不足之處。剛玉環具有一定耐高溫能力，但在高溫使用中容易開裂，從而影響其隔熱效果、壽命較短；石墨氈雖然具有較好的隔熱效果，但其本身為黑色，輻射效果不佳。申請號為01250519.6的中國實用新型專利描述了一種用于定向凝固設備的隔熱擋板，該擋板由碳氈和鉬片同軸疊放而成，但其中心過孔較大且固定，不規則形狀橫截面鑄件及具有多個尺寸橫截面的鑄件從過孔中通過時，隔熱擋板內緣和鑄件模殼外表面之間會有較大間隙，隔熱效果較差，導致加熱區熱量從模殼及隔熱隔熱擋板之間大量散失，尤其是輻射到冷區的熱量嚴重影響上、下區的溫度梯度。申請號為200510046341.3的中國發明專利提供了一種由多片碳氈拼接而成的隔熱擋板，其特征主要是為通過碳氈上表面石墨紙進行輻射隔熱且中心過孔形狀及尺寸與鑄件橫截面外輪廓接近，能起到提高隔熱效果的作用，但其上表面亮面輻射效果和鉬片相比較差，碳氈的隔熱效果在一定溫度范圍也比硅酸鋁針刺氈要差，因而隔熱效果還有提升空間。

發明內容

為克服現有技術中存在的或者形狀不可變，與鑄型間空隙較大，從高溫區向低溫區熱量輻射嚴重；或者隔熱效果不佳的不足，本發明提出了一種定向凝固用復合隔熱擋板。

本發明包括兩層鉬片、一層石墨氈和一層針刺氈；其中，第一層鉬片在最底層；針刺氈位于第一層鉬片的上表面；石墨氈位于針刺氈的上表面；另一層鉬片放置在石墨氈的上表面；將上述兩層鉬片、一層石墨氈和針刺氈用鉬螺栓固緊，并使兩層鉬片、一層石墨氈和針刺氈同心。所述的鉬片的厚度為1～3mm，所述的石墨氈的厚度為3～5mm，所述的針刺氈的厚度為2～3mm。

所述的2層鉬片、石墨氈和針刺氈均為環形板狀，并且2層鉬片、石墨氈和針刺氈的外徑均與加熱體屏蔽層的內徑相同；鉬片、針刺氈的內徑與模殼的最大外徑相同；石墨氈的內孔形狀與模殼的最小橫截面外形吻合，石墨氈內徑小于鉬片內徑。

石墨氈的內緣沿正交方向剪開，并且剪開的深度為石墨氈與鉬片疊放之后石墨氈的內緣所超出鉬片內緣部分的深度。

本發明以鉬片作為最頂部隔熱層，在高溫下表面具有較強的金屬光澤，輻射隔溫效果良好，且使用壽命較長。第二層采用的碳氈具有高溫下良好的隔熱效果，且其經加工具有與鑄件模殼尺寸最小截面形狀吻合的過孔使得其距離模殼尺寸較近，空隙很小，隔熱效果良好。第三層采用的硅酸鋁針刺氈處于1000℃左右溫度區，在此溫度下其隔熱效果遠優于碳氈等材料。與現有技術中采用的環形復合隔熱擋板相比，本發明可使溫度梯度提高10％。

本發明中將鉬片、碳氈、硅酸鋁針刺氈、循環水冷托盤結合使用，以發揮每層材料各自的優勢。鉬片作為最頂部隔熱層，在高溫下表面具有較強的金屬光澤，輻射隔溫效果良好，且長期高溫下使用不易斷裂；第二層使用碳氈進行隔溫，碳氈在本身為高溫下隔熱效果良好的材料，且其經加工具有與鑄件模殼尺寸最小截面形狀吻合的過孔使得其距離模殼尺寸較近，空隙很小，隔熱效果良好；前兩層隔溫及輻射作用加之下部水冷盤的冷卻作用使得第三層硅酸鋁針刺氈位置處溫度已經降到1000℃左右，進入硅酸鋁針刺氈的工作溫度范圍，在此溫度范圍內，碳氈的導熱系數為0.45左右，而硅酸鋁針刺氈的導熱系數只有0.2左右，隔熱效果優于碳氈等材料，且其厚度一般較小，故選用硅酸鋁針刺氈置于第三層。第四層仍采用鉬片，其與頂層鉬片一起固定中間兩層隔熱材料并起進一步輻射隔溫作用。最底層循環水冷托盤對本發明進行降溫，同時增加冷卻區域冷卻效果，提高鑄件固/液界面前沿溫度梯度。現有技術的環形復合隔熱擋板相比，采用本發明可使溫度梯度提高10％。

附圖說明

圖1為定向凝固用復合隔熱擋板的結構示意圖；

圖2為圖1的AA剖面圖；

圖3為應用本發明的定向凝固裝置拉制出葉片類試樣的微觀組織圖；

圖4為應用一般環形隔熱擋板的定向凝固裝置拉制出葉片類試樣的微觀組織圖。