[发明专利]一种定向凝固用熔炼测温装置

说明书

技术领域

本发明涉及定向凝固材料制备领域，具体是一种定向凝固设备熔炼过程的测温装置。

背景技术

定向凝固过程中，需要精确地对熔炼过程进行控温，以控制各种工艺参数，如浇注温度、过热温度等。合适的浇注温度控制可以预防浇注温度过高而产生的铸件显微疏松和浇注温度过低而出现的坩埚内合金浇不尽现象；准确的过热温度可以保证更高的合金液合金化程度、精炼除杂，同时防止过热温度过高而造成的不必要的元素烧损。因而能准确的对定向凝固过程中的熔炼过程进行测温、控温，是生产合格铸件的必要手段。定向凝固过程中的整个熔炼过程都在真空下进行，因而也对测温手段提出了更高的要求。

目前定向凝固熔炼过程中普遍使用的是用氧化铝陶瓷套管作为保护外套、内部填充氧化镁绝缘材料的铠装热偶或红外测温仪。但这两种测手段各有弊端，铠装热电偶一旦受损，必须更换整个铠装热偶组件，代价较高，且氧化铝陶瓷套管作为保护外套的测温手段由于热电偶测温接触点被高绝缘氧化镁材料及陶瓷套管包围，导热性较差，测温响应时间较长；红外测温仪同样价格较高，且长期使用存在观察孔玻璃变色而影响测温精度的问题。中国实用新型专利CN 2515665Y实用新型中公开了一种以合金套管作为保护套、内部填充氧化镁绝缘材料的铠装热电偶，但此种测温装置会因作为保护外套的合金套管与高温下液态的合金反应而降低铠装热偶的使用寿命，且一旦损坏需更换整套测温装置，代价较高。

发明内容

为了克服现有测温技术中存在的陶瓷保护套管响应时间较长，铠装热偶更换不便、维护费用较高，以及光电测温准确性较差等缺点，本发明提出一种定向凝固用熔炼测温装置。

本发明包括补偿导线、热偶丝、过渡套管、测温点位置调节管、热偶丝保护套管、压紧螺母、外套管、内套管和测温点套管。其中：内套管位于外套管内。内套管的一端与过渡套管连接。测温点位置调节管位于外套管和过渡套管之间，并套装在内套管上；测温点位置调节管与内套管之间有1～2mm间隙；测温点套管有通孔的一端端面与外套管的另一端的端面对接，并通过套管压紧螺母将测温点套管的凸缘与外套管固定；热偶丝保护套管位于内套管内和测温点套管内。外套管的管壁为夹层结构，所述的管壁夹层之间的空间形成了循环水的通路，该夹层之间间距为3～6mm，工作时外通循环水压保持在0.4MPa。测温点位置调节管的一个端面与过渡套管封闭端底板的外表面贴合。两根热偶丝分别穿过热偶丝保护套管的两个热偶丝过孔；位于热偶丝保护套管内一端的两根热偶丝的端头焊接在一起，形成测温点；两根热偶丝位于内套管内的另一端穿过过渡套管封闭端底板上的过孔，在过渡套管的内腔中分别与固定在过渡套管上的电极陶封法兰的两个内电极连接；电极陶封法兰的两个外电极均与补偿导线连接。

当内套管装入外套管后，内套管的外表面与外套管的内壁表面有间隙。

外套管上部有贯通外套管管壁的循环水进口和循环水出口；外套管的一端位于压紧螺母和外套管的循环水进出口之间的外圆表面有螺纹。

热偶丝保护套管内有两个与该热偶丝保护套管轴线平行的热偶丝通孔；内套管的内径大于热偶丝保护套管的外径，并且当热偶丝保护套管装入内套管后，热偶丝保护套管的外表面与内套管的内壁表面之间的间距为2～4mm。

在过渡套管封闭端底板的中心有一对热偶丝的过孔；过渡套管的另一端固定有电极陶封法兰；通过法兰密封胶圈将电极陶封法兰固定在过渡套管上。

动力杆套装在外套管上，位于压紧螺母与外套管的循环水进出口之间；动力杆与外套管之间有1～3mm间隙。

本发明位于炉体顶部，感应熔炼坩埚的正上方，外套管通过动密封与炉体相连结合，由电机或手动作为动力源，通过动力杆带动测温机构完成测温所需的热偶升降运动。本发明的技术方案是：通过钨铼或双铂铑热偶丝进行测温，热偶丝测温点采用金属陶瓷套管进行保护，该材料陶瓷管导热良好，且坚固耐用。测温点位置可通过测温点位置调节管进行调节，确保测温点尽可能接近金属陶瓷保护套管底端却并不接触底端，且该装置与炉体的相对位置可通过改变动力杆与该装置之间的相对位置进行调整，确保由不同型号坩埚之间尺寸差别而影响该装置的可用性。