[发明专利]一种细晶、单晶双功能铸造炉

说明书

本发明公开了一种细晶、单晶双功能铸造炉及单晶铸造方法和细晶铸造方法，属于精密铸造设备技术领域，解决了现有技术中铸造炉无法同时具备单晶炉功能和细晶炉功能的问题，提高了生产的单晶和细晶质量。其包括铸型室以及位于铸型室下方的下拉水冷结晶器；铸型室包括第一通电线圈和第二通电线圈，两者内部空间构成静磁场施加区，静磁场施加区也是温度加热区；第一通电线圈位于第二通电线圈的上方；第二通电线圈内部的静磁场强度和温度均高于第一通电线圈内部的静磁场强度；用于细晶铸造时，下拉水冷结晶器与铸型之间放置耐火隔热层。上述铸造炉可用于单晶和细晶铸造，可以达到各自领域理想化的程度。

技术领域

本发明涉及精密铸造设备，涉及采用不同步弯曲过冷技术设计制造的前所未有的细晶、单晶双功能铸造炉及其在使用时分别与普通单晶炉、普通细晶炉有所不同的单晶铸造方法和细晶铸造方法。

背景技术

单晶炉和细晶炉是铸造领域的两种重要设备，单晶炉用于生产单晶铸件，细晶炉用于生产细晶铸件。单晶铸件的晶粒组织与细晶铸件的晶粒组织不同，其中，单晶铸件的晶粒组织没有晶界，整个铸件是一个晶粒；细晶铸件的晶粒组织所含晶粒越多越好，晶粒尺寸越细小越好。

现有技术中，没有同时具备单晶炉功能和细晶炉功能的铸造炉。

此外，现有的工业用单晶炉是以树枝晶方式生长的，一旦树枝晶脱落，脱落的树枝晶残块会恶化单晶的生长条件，影响单晶的生长，即使树枝晶不脱落，树枝晶型单晶也远不及目前尚未用于工业生产的平面凝固型单晶，这是因为，树枝晶型单晶存在树枝晶成分偏析、在树枝晶之间容易出现凝固疏松和小角度晶界等。

上海大学任维丽公开了Cusp磁场克服热电磁力对单晶高温合金枝晶结构的破坏和其对成分分布及相析出的影响。其中提到直流静磁场对单晶生长的影响，无论是纵向还是水平方向的直流静磁场都会破坏液固界面的枝晶，脱落的枝晶残块会恶化单晶的生长条件，但是，直流静磁场对单晶生长的液固界面的径向合金成分均匀性有利，可以减小径向偏析。因此，如果使用Cusp磁场(一种由在纵向上两个方向相反的直流静磁场组成的磁场)，可以在单晶生长的液固界面产生一个零磁面，这样不仅有利于单晶生长的液固界面的径向合金成分均匀性，又可以不破坏液固界面的枝晶。可以看出，这种磁场在单晶生长的液固界面产生一个零磁面，从而减少液固界面的树枝晶的破坏，但是，采用上述方法制备的单晶仍然是树枝晶型，树枝晶仍然存在，无法避免树枝晶型成分偏析、在树枝晶之间容易出现凝固疏松和小角度晶界。

而现有的各种细晶炉，无法形成均匀一致、各向同性、平衡稳定的细等轴晶，而且由于上述细晶炉无法形成深过冷纯液体充入型腔和稳定凝固，因此，其充型能力和晶粒的细化程度较差。

目前，稳恒磁场用于低压铝合金铸造的装置中，对合金熔体施加稳恒磁场使熔体的温度降到该合金液相线与该磁场强度下的形核温度之间设定的温度，可以使合金熔体处于过冷状态。但是，处于过冷状态的熔体并不是过冷单相纯液体，因此，上述技术方案仅能用于压铸，而无法用于浇注。此外，上述细化晶粒的方式是挤压破碎过冷粥状液体中的初生树枝晶，通过利用破碎的树枝晶，使之产生更多的结晶核心，这也说明上述专利中处于过冷状态的熔体不是过冷单相纯液体，因为过冷单相纯液体没有树枝晶可供挤压破碎。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提供了一种采用不同步弯曲过冷技术设计制造的细晶、单晶双功能铸造炉及其在使用时分别与普通单晶炉、普通细晶炉有所不同的使用方法，解决了现有技术中铸造炉无法同时具备单晶炉功能和细晶炉功能的问题，并且还提高了生产的单晶和细晶质量，使其分别达到了各自领域内质量的极端理想化水平。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：