CN106077500A - 一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉 - Google Patents
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Abstract
一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，包括可直接放置于铸造设备中的炉体，炉体上设有炉盖；炉体内设有用于放置型壳的内腔，炉盖上设有用于向型壳内浇铸的浇铸孔。其制备方法为，设计炉体尺寸，进行下料、壳体焊接成型，预留导线接孔及热电偶插入孔；壳体中放置陶瓷纤维；在炉体内排布电热丝；预留孔中放置热电偶；电热丝、热电偶与可编程温控仪连接。采用该加热炉铸件的方法为，将型壳放于炉体的内腔中，炉体置于铸造设备中，对型壳进行预热后，将熔炼液通过浇铸孔浇铸到型壳中，保温，取出炉体，取出铸件。本发明炉体可直接放置于铸造设备中，不受环境温度差异、搬运操作时间及浇铸准备时间等因素的影响，使浇铸充型时的型壳温度精确可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种控温加热炉，具体的说是一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉。
背景技术
高温合金精密铸件广泛应用于航空发动机、地面燃气轮机及核工业的核心热端部件，对航空发动机和地面燃气轮机的安全性、可靠性及使用寿命有着至关重要的影响。在高温合金精密铸造工艺过程中，由于浇铸温度高，为了增加高温合金熔液在充型过程中的流动性，从而减少冷隔、浇不足、表面裂纹等铸造缺陷的发生，需要对型壳进行预热，针对不同规格型号的高温合金精密铸造零部件，型壳预热温度都是一项重要的工艺参数，对高温合金精密铸件的合格率有着直接的影响，合理的型壳预热温度可以通过先期的铸造模拟实验和长期的科研生产经验积累获得。
目前，在涉及高温合金精密铸造的实际科研生产过程中，浇铸前型壳大多在铸造设备配套的加热炉中进行预热，然后将预热后的型壳搬运至铸造设备中进行浇铸，在搬运及准备浇铸过程中，受到不同季节的环境温度差异、搬运操作时间及浇铸准备（设备抽真空、高温合金熔炼等）时间等因素影响，型壳实际温度会有不同程度的降低，能否保证浇铸充型时的型壳温度精确达到理论预设值，对高温合金精密铸件的合格率有着直接的影响。
发明内容
本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，炉体可直接放置于铸造设备中，不受环境温度差异、搬运操作时间及浇铸准备时间等因素的影响，使浇铸充型时的型壳温度精确可控。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，包括可直接放置于铸造设备中的炉体，炉体上设有炉盖；炉体内设有用于放置高温合金精密铸造型壳的内腔，炉盖上设有用于向高温合金精密铸造型壳内浇铸的浇铸孔。
作为本发明的优选方案，所述炉体外层为不锈钢壳体，中间层为双层陶瓷纤维板保温层，内层为多个加热丝组成的加热层；所述保温层中的间隙采用陶瓷纤维棉填充。
作为本发明的优选方案，所述加热丝为铁铬铝锰合金。
作为本发明的优选方案，所述浇铸孔内设有防尘盖。
作为本发明的优选方案，所述炉体设有控温系统。
作为本发明的优选方案，所述控温系统，包括铂铑热电偶和可编程温控仪，可编程温控仪与固态继电器连接，固态继电器控制加热功率。
作为本发明的优选方案，一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、根据高温合金精密铸件所需预热型壳的尺寸要求，设计加热炉的炉体尺寸，炉体采用不锈钢材质，根据设计的炉体尺寸进行下料并进行壳体焊接成型，并预留导线接孔及热电偶插入孔；
步骤二、在步骤一所制备的壳体中放入双层陶瓷纤维板，间隙填充陶瓷纤维棉；
步骤三、在炉体内排布铁铬铝锰合金加热丝，并与外接电源接线柱连接；
步骤四、在步骤一所制备的壳体的热电偶插入孔中插入铂铑热电偶；
步骤五、将电热丝、铂铑热电偶和可编程温控仪连接，并进行调试；
步骤六、根据不同铸件对升温速率的需要，编制可编程温控仪的加热曲线，即制备出用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉。
采用所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉制造高温合金精密铸件的方法，包括以下步骤：将用于高温合金精密铸造型壳放于炉体的内腔中，加炉盖，除去防尘盖后；将放入用于高温合金精密铸造型壳的炉体置于铸造设备中，根据不同铸件对升温速率的需要对用于高温合金精密铸造型壳进行预热，预热结束后，将铸造设备的熔炼坩埚内的熔炼液通过浇铸孔浇铸到放置在内腔内的高温合金精密铸造型壳中，浇铸结束后炉体继续对高温合金精密铸造型壳进行保温，保温结束后取出炉体，打开炉盖，取出高温合金精密铸件。
有益效果是：
1、本发明用于高温合金精密铸造型壳进行预热及保温加热炉，炉体可直接放置于铸造设备中，不受环境温度差异、搬运操作时间及浇铸准备时间等因素的影响，使浇铸充型时的型壳温度精确可控。本发明用于高温合金精密铸造在应用于实际科研生产过程中，能够保证浇铸充型时的型壳温度精确达到理论预设值，可有效降低高温合金精密铸件冷隔、浇不足、表面裂纹等铸造缺陷的发生，从而提高高温合金精密铸件的合格率，并降低生产成本。本发明为航空发动机、地面燃气轮机及核工业等所用核心热端部件的成品率提高、生产成本降低，提供了一种有效设备及技术途径。
2、本发明炉体采用不锈钢材质，保温绝热材料使用双层陶瓷纤维板，间隙填充陶瓷纤维棉，保温效果好、热损失小；加热丝采用耐高温合金电热丝，升温迅速，长时保温温度900~1300℃，极限使用温度1400℃；温控系统使用铂铑热电偶及可编程温控仪，加热曲线编程可控，使用固态继电器控制加热功率，无触点使用寿命长，温升控制准确。
附图说明
图1是本发明用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉的结构示意图；
图2是本发明用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉使用状态结构示意图；
图中标记是：1、炉体，2、炉盖，3、内腔，4、浇铸孔，5、防尘盖，6、温控仪，7、壳体，8、保温层，9、加热层，10、铂铑热电偶，11、铸造设备，12、熔炼坩埚。
具体实施方式
如图所示，一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，包括可直接放置于铸造设备中的炉体1，炉体1上设有炉盖2；炉体1内设有用于放置高温合金精密铸造型壳的内腔3，炉盖2上设有用于向高温合金精密铸造型壳内浇铸的浇铸孔4。
包括炉体，炉体1上设有炉盖2；所述炉体1可直接置放于铸造设备中；炉体1内设有可置放高温合金精密铸造型壳的内腔3，炉盖2上设有用于浇铸的浇铸孔4。
作为本发明的优选方案，所述炉体1外层为不锈钢壳体7，中间层为双层陶瓷纤维板保温层8，内层为多个加热丝组成的加热层9；所述保温层8中的间隙采用陶瓷纤维棉填充。
作为本发明的优选方案，所述加热丝为铁铬铝锰合金。
作为本发明的优选方案，所述浇铸孔4内设有防尘盖5。
作为本发明的优选方案，所述炉体1设有控温系统6。
作为本发明的优选方案，所述控温系统，包括铂铑热电偶10和可编程温控仪6，可编程温控仪与固态继电器连接，固态继电器控制加热功率。
作为本发明的优选方案，一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、根据高温合金精密铸件所需预热型壳的尺寸要求，设计精确控温加热炉实施例的炉体外观尺寸，炉体采用不锈钢材质，根据炉体设计尺寸进行下料并进行壳体焊接成型，并预留导线接孔及热电偶插入孔；
步骤二、在步骤一所制备的壳体中放置双层陶瓷纤维板作为保温绝热材料，间隙填充陶瓷纤维棉；
步骤三、在炉体内排布铁铬铝锰合金耐高温合金电热丝，并与外接电源接线柱连接；
步骤四、在步骤一所制备的壳体的预留孔中放置铂铑热电偶；
步骤五、将电热丝接线柱及热电偶与可编程温控仪连接，并进行联通调试；
步骤六、根据不同铸件型号对升温速率的需要，编制加热曲线，即制备出一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉。
采用所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉制造高温合金精密铸件的方法，包括以下步骤：将用于高温合金精密铸造型壳放于炉体1的内腔3中，加炉盖2，除去防尘盖5后；将放入用于高温合金精密铸造型壳的炉体置于铸造设备11中，根据不同铸件对升温速率的需要对用于高温合金精密铸造型壳进行预热，预热结束后，将铸造设备11的熔炼坩埚12内的熔炼液通过浇铸孔4浇铸到放置在内腔3内的高温合金精密铸造型壳中，浇铸结束后炉体继续对高温合金精密铸造型壳进行保温，保温结束后取出炉体1，打开炉盖2，取出高温合金精密铸件。
实施例
本实施例炉体采用不锈钢材质，保温绝热材料使用双层陶瓷纤维板，间隙填充陶瓷纤维棉，在较小的热损失下可实现高效保温，耐热温度为1400℃，正常工作时炉体外侧温度小于100℃。炉体外观尺寸为300~2000mm*300~2000mm*300~2000mm（L*W*H），炉体内腔尺寸为100~1800mm*100~1800*100~1800mm（L*W*H）。
本发明加热炉精确控温系统采用铂铑热电偶及可编程温控仪，加热曲线编程可控，可根据不同铸件型号对升温速率的需要编制加热曲线，使用固态继电器控制电热丝的加热功率，无触点、使用寿命长，加热炉腔体内实际温度测量及温升控制准确。
本发明加热炉所用加热丝为型号为0Cr27Al7Mo2的耐高温铁铬铝锰合金电热丝，实施例规格为φ3mm，升温迅速，长时保温温度900~1300℃，极限使用温度1400℃。
一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：据某型号高温合金精密铸件所需预热型壳的尺寸要求，设计本发明精确控温加热炉实施例的炉体外观尺寸为400mm*400mm*500mm（L*W*H），炉体采用不锈钢材质，根据炉体设计尺寸进行下料并进行壳体焊接成型，并预留导线接孔及热电偶插入孔。
步骤2：在步骤1所制备的壳体中放置双层陶瓷纤维板作为保温绝热材料，间隙填充陶瓷纤维棉。
步骤3：在炉体内排布铁铬铝锰合金（0Cr27Al7Mo2）耐高温合金电热丝，规格为φ3mm，并与外接电源接线柱连接。
步骤4：在步骤1所制备的壳体的预留孔中放置铂铑热电偶。
步骤5：将电热丝接线柱及热电偶与可编程温控仪连接，并进行联通调试。
步骤6：根据不同铸件型号对升温速率的需要，编制加热曲线，然后对型壳进行预热及保温。
本实施例中采用所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉制造某型号高温合金精密铸件的方法，包括以下步骤：将高温合金精密铸件所需预热型壳放于炉体1的内腔3中，加炉盖2，除去防尘盖5后；将放入用于某型号高温合金精密铸件所需预热型壳的炉体置于铸造设备11中，根据不同铸件对升温速率的需要对用于高温合金精密铸造型壳进行预热，同时，铸造设备11的熔炼坩埚12对高温合金进行熔炼得到熔炼液；某型号高温合金精密铸造型壳预热结束后，将熔炼液通过浇铸孔4浇铸到放置在内腔3内的高温合金精密铸造型壳中，浇铸结束后炉体继续对某型号高温合金精密铸造型壳进行保温，保温结束后取出炉体1，打开炉盖2，取出某型号高温合金精密铸件。
Claims (8)
1.一种用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，其特征在于：包括可直接放置于铸造设备中的炉体，炉体上设有炉盖；炉体内设有用于放置高温合金精密铸造型壳的内腔，炉盖上设有用于向高温合金精密铸造型壳内浇铸的浇铸孔。
2.如权利要求1所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，其特征在于：所述炉体外层为不锈钢壳体，中间层为双层陶瓷纤维板保温层，内层为多个加热丝组成的加热层；所述保温层中的间隙采用陶瓷纤维棉填充。
3.如权利要求2所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，其特征在于：所述加热丝为铁铬铝锰合金加热丝。
4.如权利要求3所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，其特征在于：所述浇铸孔内设有防尘盖。
5.如权利要求4所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，其特征在于：所述炉体设有控温系统。
6.如权利要求5所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉，其特征在于：所述控温系统，包括铂铑热电偶和可编程温控仪，可编程温控仪与固态继电器连接，固态继电器控制加热功率。
7.如权利要求6所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、根据高温合金精密铸件所需预热型壳的尺寸要求，设计加热炉的炉体尺寸，炉体采用不锈钢材质，根据设计的炉体尺寸进行下料并进行壳体焊接成型，并预留导线接孔及热电偶插入孔；
步骤二、在步骤一所制备的壳体中放入双层陶瓷纤维板，间隙填充陶瓷纤维棉；
步骤三、在炉体内排布铁铬铝锰合金加热丝，并与外接电源接线柱连接；
步骤四、在步骤一所制备的壳体的热电偶插入孔中插入铂铑热电偶；
步骤五、将电热丝、铂铑热电偶和可编程温控仪连接，并进行调试；
步骤六、根据不同铸件对升温速率的需要，编制可编程温控仪的加热曲线，即制备出用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉。
8.采用如权利要求1-6其中之一所述用于高温合金精密铸造型壳预热及保温的加热炉制造高温合金精密铸件的方法，其特征在于：包括以下步骤：将用于高温合金精密铸造型壳放于炉体的内腔中，加炉盖，除去防尘盖后；将放入用于高温合金精密铸造型壳的炉体置于铸造设备中，根据不同铸件对升温速率的需要对用于高温合金精密铸造型壳进行预热，预热结束后，将铸造设备的熔炼坩埚内的熔炼液通过浇铸孔浇铸到放置在内腔内的高温合金精密铸造型壳中，浇铸结束后炉体继续对高温合金精密铸造型壳进行保温，保温结束后取出炉体，打开炉盖，取出高温合金精密铸件。
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