CN202000026U - 一种有晶体生长控制器的定向凝固装置 - Google Patents
一种有晶体生长控制器的定向凝固装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202000026U CN202000026U CN2011200103743U CN201120010374U CN202000026U CN 202000026 U CN202000026 U CN 202000026U CN 2011200103743 U CN2011200103743 U CN 2011200103743U CN 201120010374 U CN201120010374 U CN 201120010374U CN 202000026 U CN202000026 U CN 202000026U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic field
- wave magnetic
- traveling wave
- coil
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000007711 solidification Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000008023 solidification Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 114
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 96
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 44
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 32
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 12
- 239000012208 gear oil Substances 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000819 phase cycle Methods 0.000 description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Diethyl Acetal Natural products CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical class [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
一种有晶体生长控制器的定向凝固装置，包括冷却装置、高频感应加热装置、抽拉装置、高频感应加热电源、行波磁场发生器和行波磁场变频电源。行波磁场发生器、冷却装置中的行波磁场线圈冷却箱和高频感应加热装置均位于真空室内。抽拉装置位于真空室内底部中心处。行波磁场发生器位于行波磁场线圈冷却箱内。三个行波磁场线圈分别安装在线圈架上的三层线圈挡板上。高频感应加热装置中的辐射隔热挡板位于线圈架下两个行波磁场线圈相邻表面之间间隙的中心处。在真空室的一侧壁上有真空泵连接口；在真空室底部中心有抽拉装置的水冷结晶器的安装孔。本实用新型可以通入大电流来研究真空条件下较强磁场对易氧化合金、较高熔点合金甚至高熔点合金的晶体生长过程的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁场的装置，主要应用于晶体生长。
背景技术
电磁学被广泛应用于生产和实践，特别在材料加工工程方面。电磁学之所以能在多种材料成形过程中得到广泛的应用和发展，一方面，是由于熔融金属为电的良导体，能通过磁场和电流的作用而产生电磁力，对熔融金属进行非接触性搅拌、输送和形状控制，获得比机械手段更有利的效果；另一方面又可减少污染、改善环境、提高产品质量。
行波磁场(TMF)是一种由通有三相交流电的多匝线圈产生的随时间变化的移动磁场。行波磁场产生的洛仑兹力直接使导电熔体在整个试样中产生了对称的子午线方向的流动，这种流动有利于控制熔体中的温度场和浓度场。近十年来人们对行波磁场的研究主要集中在行波磁场对熔体流动的稳定性、晶体生长界面形貌、溶质分布和铸造充型能力及净化作用等方面。晶体生长过程中流动的稳定性、溶质分布和生长界面形貌与凝固组织关系密切，而行波磁场引起的子午线流可能有利于凝固界面前沿熔体流动的稳定性、生长界面的平整和溶质的均匀分布，也可能促进凝固界面前沿熔体流动的稳定向不稳定转变并影响生长界面的凹凸变化和溶质偏析，所以研究行波磁场对晶体生长过程中这几方面的影响是十分重要的。
研究行波磁场的实验的前提条件是需要设计一个行波磁场发生器，该装置设计的最大难点是其散热问题，为了控制较大磁场对较高熔点甚至高熔点合金的凝固过程中流场，合理设计一种行波磁场发生器是必要的。目前，国内外主要有平板状和圆柱状两种形状的行波磁场发生器。平板状行波磁场发生器主要应用在铝合金的充型，圆柱状行波磁场发生器主要应用在垂直梯度凝固法(VGF)下的晶体生长。其中，平板状行波磁场发生器是由三相4级24槽双层短距无补偿叠绕组构成的直线电机，圆柱状行波磁场发生器是由六匝线圈垂直排布而成。
但是，平板状行波磁场发生器通常用于铝合金充型，线圈电流较小，使用时间不宜过长，主要使用在大气环境下，且需要风扇冷却。圆柱状行波磁场发生器线圈内通有电流较小，产生磁场较小(Bmax≈3.4mT)，主要使用在大气环境下对极低熔点的合金(GaInSn等)的研究。
发明内容
为了克服发生器的电流小、磁场弱和大气环境下极低熔点的合金的研究的不足，本发明提出了一种有晶体生长控制器的定向凝固装置。
本发明包括冷却装置、高频感应加热装置、抽拉装置、真空泵连接口和高频感应加热电源，其特征在于，还包括行波磁场发生器和行波磁场变频电源。其中，行波磁场发生器、冷却装置中的行波磁场线圈冷却箱和高频感应加热装置均位于真空室内；抽拉装置位于真空室内底部中心处。行波磁场发生器位于行波磁场线圈冷却箱内；行波磁场发生器包括三个行波磁场线圈和线圈架；三个行波磁场线圈分别安装在线圈架上的三层线圈挡板上，并且相邻的行波磁场线圈的间距为54～72mm；行波磁场变频电源的频率变化范围为50～600Hz；每个行波磁场线圈的匝数为30～180匝；每个行波磁场线圈的截面形状为方形，电流为5～60A；三个行波磁场线圈的磁场强度为1～42.5mT。高频感应加热装置位于圆环形行波磁场线圈冷却箱的内孔中，套装在抽拉装置的陶瓷管上；高频感应加热装置中的辐射隔热挡板位于线圈架下两个行波磁场线圈相邻表面之间间隙的中心处。在真空室的一侧壁上有真空泵连接口；在真空室底部中心有抽拉装置的水冷结晶器的安装孔。
线圈架包括4根丝杆、12块线圈挡板和1个圆环形的底圈；其中，丝杆外圆表面带有螺纹；线圈挡板的一端有连接孔；该连接孔的直径与丝杆的外径相等。底圈为圆环状，外径小于外壁的内径并大于行波磁场线圈的外径，内径大于内壁的外径。在底圈表面边缘处圆周上均匀对称分布四个丝杆安装孔，4根丝杆的一端固定在该丝杆安装孔内；12块线圈挡板分为三层，沿丝杆的轴向均匀分布并套装在每个丝杆上，并且各层的四块线圈挡板处于同一高度；通过螺帽将线圈挡板固定在各丝杆上，组成了线圈架。
冷却装置包括行波磁场线圈冷却箱、冷却油箱和齿轮油泵；行波磁场线圈冷却箱为圆环形筒体，由圆环形底板、圆形内壁、圆形外壁、进油管、行波磁场线圈冷却箱盖和出油管组成；内壁和外壁分别焊接在底板表面的内边缘与外边缘上，形成了圆环形筒体，用于安放行波磁场发生器和冷却用的变压器油；圆环形行波磁场线圈冷却箱盖固定在行波磁场线圈冷却箱敞口端的法兰边上；行波磁场线圈冷却箱盖上有出油管；内壁与行波磁场线圈之间、外壁与行波磁场线圈之间有变压器油的循环流动通路；外壁底部有进油管的安装孔；在外壁一侧上排布有行波磁场线圈接线的过孔。
冷却油箱为有内层和外层的夹层结构；冷却油箱的内层箱体内用于盛放变压器油；在冷却油箱的内层箱体的两端分别有变压器油的进口和出口；冷却油箱的内层和外层之间为循环冷却水通路；冷却油箱的内层和外层之间的循环冷却水通路密封；冷却油箱的小箱体内还排布有冷却水管；该冷却水管的两端分别焊接在小箱体两端端板上的通孔上，使小箱体内的冷却水管均与冷却油箱的内层和外层之间的循环冷却水通路连通。
安装时：
将四根丝杆分别插入底圈的四个圆孔中，并用螺母和垫片固定，使底圈在线圈架的最底部。将四个线圈挡板安置在丝杆上，紧靠底圈，线圈挡板的方形端指向线圈架的中心，并用螺母和垫片固定，在最下层的线圈挡板上安置第一个行波磁场线圈。在丝杆的上部分按同样的方式安装第二层线圈挡板和第二个行波磁场线圈以及第三层线圈挡板和第三个行波磁场线圈，构成行波磁场发生器，三个行波磁场线圈垂直排布，线圈间距d＝54mm。将三个行波磁场线圈按星型连接的方式连接并将行波磁场发生器装入行波磁场线圈冷却箱。将行波磁场发生器的4根接线分别从外壁一侧上的9/10高度处相邻的4个圆孔中接出，在圆孔处的线外皮上再包一层绝缘胶带，并用环氧树脂将接线在4个圆孔处固定并密封。将涂有高真空硅脂的氟橡胶O型密封圈装进行波磁场线圈冷却箱盖的槽内，行波磁场线圈冷却箱的箱体和箱盖以法兰的形式连接，且进油管和出油管分布在中心轴的两侧。将装有行波磁场发生器的行波磁场线圈冷却箱放入真空室，并保证辐射隔热挡板处于下面两个相邻行波磁场线圈间隙的中心处，线圈接线通过外壁上的圆孔与真空室一侧的壁上的接线柱连接，接线柱于真空室外的行波磁场变频电源相连。冷却装置中进油管与齿轮油泵的出油口通过管路连接，接口处密封。齿轮油泵的进油管和冷却油箱的出油口通过管道连接，出油管与冷却油箱1的进油口通过管道连接，接口处密封。
将辐射隔热挡板置于储有冷却用液态金属的水冷结晶器上，并安装高频感应加热线圈，使高频感应加热线圈下端面与辐射隔热挡板紧贴。将装有金属材料的陶瓷管穿过辐射隔热挡板的中心孔与下拉装置相连接，将石墨加热体和保温套置于辐射隔热挡板之上，使高频感应加热线圈和保温套之间保有间隙，保温套和石墨加热体之间保有间隙，石墨加热体与陶瓷管之间保有间隙。以上行波磁场线圈冷却箱、行波磁场发生器、高频感应加热装置、陶瓷管、水冷结晶器和下拉系统同轴，并将以上各组件共同置于真空室中。
本发明将三个行波磁场线圈垂直排布，并用循环变压器油进行冷却，循环变压器油顺利带走行波磁场线圈通电后产生的热量和石墨加热体的辐射热。同时，石墨加热体屏蔽了高频感应加热线圈的磁场，而低频的行波磁场能顺利通过。利用CT-3特斯拉计测量磁场，该装置正中心部位能够获得Bmax为42.5mT的行波磁场，而且该磁场对装入陶瓷管中金属熔体的定向凝固过程发生作用，并能够研究真空条件下较强的行波磁场对易氧化合金、较高熔点合金甚至高熔点合金的晶体生长过程的影响。
与自然对流仅使溶质在糊状区传输相比，行波磁场引起的对称子午线流能够使溶质在整个试样中传输，这种流动有利于控制溶质和温度的分布，子午线流的方向由线圈中电流的相序来决定。利用本发明对直径为4mm试样的Sn-0.65Cd合金初步进行了实验，其中温度梯度G＝-109k/cm，抽拉速率V＝4μm/s。当B＝0mT时，如图10(a)所示，试样内自然对流导致溶质和温度的分布不均匀，使得试样界面呈现微弱不平整。当通入三个线圈4的电流的相序是b/a/c且B＝3.2mT，I＝10A时，如图10(b)所示，由于行波磁场产生的子午线流和自然对流作用，径向溶质分布均匀，界面前沿溶质较少，凝固界面为平界面，且整个凝固界面较平整。当通入三个线圈4的电流的相序是a/b/c且B＝3.2mT，I＝10A时，如图10(c)所示，行波磁场产生的子午线流与相序为b/a/c时产生的子午线流方向相反，这种子午线流与自然对流相互作用后，使得界面前沿的溶质较多，从而出现胞状界面，而且径向溶质分布不均匀，导致凝固界面不平整。
另外，为了检测该发明能否应用于高温合金的研究，于是以熔点为1350℃左右的DZ125高温合金为研究对象，在本发明下进行定向凝固实验，磁场B＝10.3mT，I＝40A，加热和抽拉时间保持为5小时。如图11所示，进入冷却油箱的最高油温达到57℃，经过细长的冷却油箱的冷却后由齿轮油泵抽出的变压器油的温度为36℃，而25#变压器油的闪点为168℃，所以最高油温57℃为安全温度，即本发明可以应用于高温合金的研究。
附图说明
图1是有晶体生长控制器的定向凝固装置的结构示意图；
图2是行波磁场发生器的主视图；
图3是行波磁场发生器的俯视图；
图4是行波磁场线圈和行波磁场变频电源的连接图；
图5是行波磁场线圈冷却箱的主视图；
图6是行波磁场线圈冷却箱的俯视图；
图7是行波磁场线圈冷却箱的左视图；
图8是冷却油箱的俯视图；
图9是冷却油箱的左视图；
图10是不同条件下凝固界面的宏观组织；其中：a.自然对流，b.B＝3.2mT(b/a/c)，c.B＝3.2mT(a/b/c)；
图11是DZ125高温合金，B＝10.3mT时的冷却效果。
1.冷却油箱 2.齿轮油泵 3.进油管 4.行波磁场线圈 5.丝杆6.真空泵连接口 7.密封圈 8.高频感应加热线圈 9.保温套 10.石墨加热体11.陶瓷管 12.行波磁场线圈冷却箱盖 13.出油管 14.高频感应加热电源15.行波磁场线圈冷却箱 16.线圈挡板 17.真空室 18.底圈19.辐射隔热挡板 20.冷却用液态金属 21.水冷结晶器 22.下拉装置23.外壁 24.内壁 25.底板 26.行波磁场变频电源
具体实施方式
本实施例涉及一种有行波磁场发生器的布里奇曼定向凝固装置。该定向凝固装置的高频感应加热电源14的频率为200KHz。
本实施例包括行波磁场发生器、冷却装置、高频感应加热装置、抽拉装置、真空泵连接口6、高频感应加热电源14和行波磁场变频电源26。其中，行波磁场发生器、冷却装置中的行波磁场线圈冷却箱15和高频感应加热装置均位于真空室17内。行波磁场发生器包括三个行波磁场线圈4和线圈架；三个行波磁场线圈4分别安装在线圈架上的三层线圈挡板16上；行波磁场发生器位于行波磁场线圈冷却箱15内。高频感应加热装置位于圆环形行波磁场线圈冷却箱15的内孔中，套装在抽拉装置的陶瓷管11上；高频感应加热装置中的辐射隔热挡板19位于线圈架下两个行波磁场线圈4相邻表面之间间隙的中心处。高频感应加热装置通过导线与高频感应加热电源14连接；行波磁场线圈与行波磁场变频电源26之间的接线采用星型连接方式连接。在真空室17的一侧壁上有真空泵连接口6；在真空室底部中心有抽拉装置的水冷结晶器21的安装孔。由陶瓷管11、水冷结晶器21和下拉装置22组成的抽拉装置位于真空室17内底部中心处。
如附图2和附图3所示，行波磁场发生器包括环形的行波磁场线圈4和线圈架，行波磁场线圈4有三个，均用1.8×4mm2的缩醛漆包铜扁线绕制而成。
本实施例中，通过调整行波磁场发生器的参数，实现在不同参数条件下定向凝固装置中磁场的调整。本实施例中行波磁场发生器的参数如表所示：
| 线圈匝数 | 线圈电流(A) | 变频电源频率(Hz) | 线圈间距(mm) | 磁场强度(mT) |
| 30 | 20 | 100 | 72 | 1 |
| 70 | 20 | 200 | 63 | 1.7 |
| 104 | 10 | 50 | 54 | 3.2 |
| 104 | 40 | 50 | 54 | 10.3 |
| 145 | 5 | 400 | 63 | 1.3 |
| 145 | 10 | 600 | 72 | 1.6 |
| 180 | 60 | 50 | 54 | 42.5 |
本实施例中，所述的行波磁场线圈4的间距是指相邻的行波磁场线圈4高度中心之间的垂直间距。
如附图4所示行波磁场线圈4的外径小于外壁23的内径，行波磁场线圈4的内径大于内壁24的外径。行波磁场线圈4总高度小于行波磁场线圈冷却箱15的高度。行波磁场线圈与行波磁场变频电源26之间采用星型连接方式连接。
线圈架包括4根丝杆5、12块线圈挡板16和1个圆环形的底圈18。其中，丝杆5外圆表面带有螺纹，材质为奥氏体不锈钢。线圈挡板16为矩形，该线圈挡板16的一端为圆弧边，在该圆弧处有连接孔；该连接孔的内径与丝杆5的外径相等。底圈18为圆环状，外径小于外壁23的内径并大于行波磁场线圈4的外径，内径大于内壁24的外径。在底圈18表面边缘处圆周上均匀对称分布四个丝杆5的安装孔，将4根丝杆5的一端固定在该安装孔内，从而稳定整个线圈架。4根丝杆5对称分布并固定在底圈18表面的外缘处。4根丝杆5的高度均小于外壁23的高度。12块线圈挡板16分为三层，沿丝杆5的轴向均匀分布并套装在每个丝杆5上，并且各层的四块线圈挡板16处于同一高度。通过螺帽将线圈挡板16固定在各丝杆5上，组成了线圈架。
冷却装置包括行波磁场线圈冷却箱15、冷却油箱1、齿轮油泵2和连接管。如附图5、图6和图7所示，行波磁场线圈冷却箱15为有夹层的圆形筒体，由底板25、内壁24、外壁23、进油管3、冷却箱盖12、出油管13和O型密封圈7组成。底板25为圆环板，底板25的内径与内壁24的内径相等，底板25的外径与外壁23的外径相等。内壁24和外壁23分别焊接在底板25表面的内边缘与外边缘上，形成了夹层，用于安放行波磁场线圈装置和冷却用的变压器油。在行波磁场线圈冷却箱15的敞口端，有向箱体壁外侧凸出的法兰边，通过该法兰边，将圆环形冷却箱盖12固定在行波磁场线圈冷却箱15的箱体上。冷却箱盖12上有出油管13。内壁24与行波磁场线圈4之间有间隙，外壁23与行波磁场线圈4之间有间隙，通过间隙便于变压器油的循环流动。在外壁23底部有进油管3的安装孔，该安装孔的直径与进油管3外径相等。进油管3为一端有螺纹的圆管。在外壁23一侧上的9/10高度处排布有4个过孔，用于穿过行波磁场线圈4的4根接线。以上底板25、内壁24和外壁23，外壁23的底部圆孔与进油管3均以氩弧焊的方式无缝连接。冷却箱盖12的上表面为平面，下表面有凸台，凸台的两侧边分别与内壁24和外壁23配合，嵌装在内壁24和外壁23之间。凸台内外边缘均有O型密封圈7的安装槽。在冷却箱盖12上有出油管13。出油管13与冷却箱盖12上的圆孔以氩弧焊的方式无缝连接。冷却箱盖12与箱体以法兰的形式连接，构成行波磁场线圈冷却箱15，该行波磁场线圈冷却箱15除密封圈外其它均为奥氏体不锈钢。
如附图8和图9所示，冷却油箱1为用防锈铝制成的长方形夹层结构，即由一个大箱体和一个小箱体嵌套而成，形成了有内层和外层的夹层结构。冷却油箱1内层与外层之间的间隙为30mm。大箱体的长度为1200mm，宽度为长度的1/3倍，高度为长度的1/2倍。
冷却油箱1的内层箱体内用于盛放变压器油；在冷却油箱1的内层箱体的两端分别有变压器油的进口和出口。
冷却油箱1的内层和外层之间为循环冷却水通路，在冷却油箱1的外层箱体的两端分别有冷却水的进口和出口。冷却油箱1的内层和外层之间的循环冷却水通路上焊接有板条，将循环冷却水通路密封。
冷却油箱1的小箱体内还排布有5根冷却水管；该冷却水管的两端分别焊接在小箱体两端端板上的通孔上，使小箱体内的5根冷却水管均与冷却油箱1的内层和外层之间的循环冷却水通路连通。5根冷却水管的排布方式为中间一根，四周四根。
冷却装置中进油管3与齿轮油泵2的出油口通过管路连接，接口处用O型密封圈密封，齿轮油泵2的进油管和冷却油箱的出油口通过管道连接，出油管13与冷却油箱1的进油口通过管道连接，接口处用O型密封圈密封。
高频感应加热装置包括高频感应加热线圈8、保温套9、石墨加热体10和辐射隔热挡板19。高频感应加热线圈10为三匝。高频感应加热线圈的内径大于保温套的外径；保温套内径大于石墨加热体外径。
安装时：
将四根丝杆5分别插入底圈18的四个圆孔中，并用螺母和垫片固定，使底圈18在线圈架的最底部。将四个线圈挡板16安置在丝杆5上，紧靠底圈18，线圈挡板16的方形端指向线圈架的中心，并用螺母和垫片固定，在最下层的线圈挡板16上安置第一个行波磁场线圈4。在丝杆5的上部分按同样的方式安装第二层线圈挡板16和第二个行波磁场线圈4以及第三层线圈挡板16和第三个行波磁场线圈4，构成行波磁场发生器，三个行波磁场线圈4垂直排布，相邻线圈间距d＝54mm。将三个行波磁场线圈4按星型连接的方式连接并将行波磁场发生器装入行波磁场线圈冷却箱15。将行波磁场发生器的4根接线分别从外壁23一侧上的9/10高度处的相邻4个圆孔中接出，在圆孔处的线外皮上再包一层绝缘胶带，并用环氧树脂将接线在4个圆孔处固定并密封。将涂有高真空硅脂的氟橡胶O型密封圈7装进行波磁场线圈冷却箱盖12的槽内，行波磁场冷却箱的箱体和箱盖以法兰的形式连接，且进油管3和出油管13分布在中心轴的两侧。将装有行波磁场发生器的行波磁场线圈冷却箱放入真空室17，并保证辐射隔热挡板19处于下面两匝相邻行波磁场线圈4之间间隙的中心处，线圈接线通过外壁23上的圆孔与真空室17一侧的壁上的接线柱连接，接线柱于真空室17外的行波磁场变频电源26相连。冷却装置中进油管3与齿轮油泵2的出油口通过管路连接，接口处用O型密封圈密封，齿轮油泵2的进油管和冷却油箱的出油口通过管道连接，出油管13与冷却油箱1的进油口通过管道连接，接口处用O型密封圈密封。
将辐射隔热挡板19置于储有冷却用液态金属20的水冷结晶器21上，并安装高频感应加热线圈8，使高频感应加热线圈8下端面与辐射隔热挡板19紧贴。将装有金属材料的陶瓷管13穿过辐射隔热挡板19的中心孔与下拉装置22相连接，将石墨加热体10和保温套9置于辐射隔热挡板19之上，使高频感应加热线圈8和保温套9之间保有间隙，保温套9和石墨加热体10之间保有间隙，石墨加热体10与陶瓷管11之间保有间隙。以上行波磁场线圈冷却箱、行波磁场发生器、高频感应加热装置、陶瓷管11、水冷结晶器21和下拉装置22同轴，并将以上各组件共同置于真空室17中。
Claims (5)
1.一种有晶体生长控制器的定向凝固装置，包括冷却装置、高频感应加热装置和抽拉装置，其特征在于，还包括行波磁场发生器和行波磁场变频电源(26)；其中，
a.行波磁场发生器、冷却装置中的行波磁场线圈冷却箱(15)和高频感应加热装置均位于真空室(17)内；抽拉装置位于真空室(17)内底部中心处；
b.行波磁场发生器位于行波磁场线圈冷却箱(15)内；行波磁场发生器包括三个行波磁场线圈(4)和线圈架；三个行波磁场线圈(4)分别安装在线圈架上的三层线圈挡板(16)上，并且相邻的行波磁场线圈(4)的间距为54～72mm；行波磁场变频电源(26)的频率变化范围为50-600Hz；每个行波磁场线圈(4)的线圈为30～180匝；每个行波磁场线圈(4)的截面形状为方形，电流为5～60A；三个行波磁场线圈(4)的磁场强度为1～42.5mT；
c.高频感应加热装置位于圆环形行波磁场线圈冷却箱(15)的内孔中，套装在抽拉装置的陶瓷管(11)上；高频感应加热装置中的辐射隔热挡板(19)位于线圈架下两个行波磁场线圈(4)相邻表面之间间隙的中心处；
d.在真空室(17)的一侧壁上有真空泵连接口(6)；在真空室底部中心有抽拉装置的水冷结晶器(21)的安装孔。
2.如权利要求1所述一种有晶体生长控制器的定向凝固装置，其特征在于，线圈架包括4根丝杆(5)、12块线圈挡板(16)和1个圆环形的底圈(18)；其中，丝杆(5)外圆表面带有螺纹；线圈挡板(16)的一端有连接孔；该连接孔的直径与丝杆(5)的外径相等；在底圈(18)表面边缘处圆周上均匀对称分布四个丝杆安装孔，4根丝杆(5)的一端固定在该丝杆安装孔内；12块线圈挡板(16)分为三层，沿丝杆(5)的轴向均匀分布并套装在每根丝杆(5)上，并且各层的四块线圈挡板(16)处于同一高度；通过螺帽将线圈挡板(16)固定在各丝杆(5)上，组成了线圈架。
3.如权利要求1所述一种有晶体生长控制器的定向凝固装置，其特征在于，冷却装置包括行波磁场线圈冷却箱(15)、冷却油箱(1)和齿轮油泵(2)；行波磁场线圈冷却箱(15)为圆环形筒体，由底板(25)、内壁(24)、外壁(23)、进油管(3)、行波磁场线圈冷却箱盖(12)和出油管(13)组成；内壁(24)和外壁(23)分别焊接在底板(25)表面的内边缘与外边缘上，形成了圆环形筒体，用于安放行波磁场发生器和冷却用的变压器油；圆环形冷却箱盖(12)固定在行波磁场线圈冷却箱 (15)敞口端的法兰边上；行波磁场线圈冷却箱盖(15)上有出油管(13)；内壁(24)与行波磁场线圈(4)之间、外壁(23)与行波磁场线圈(4)之间有变压器油的循环流动通路；外壁(23)底部有进油管(3)的安装孔；在外壁(23)一侧上排布有行波磁场线圈(4)接线的圆孔。
4.如权利要求1所述一种有晶体生长控制器的定向凝固装置，其特征在于，冷却油箱(1)为有内层和外层的夹层结构；冷却油箱(1)的内层箱体内用于盛放变压器油；在冷却油箱(1)的内层箱体的两端分别有变压器油的进口和出口；冷却油箱(1)的内层和外层之间为循环冷却水通路；冷却油箱(1)的内层和外层之间的循环冷却水通路密封；冷却油箱(1)的小箱体内还排布有冷却水管；该冷却水管的两端分别焊接在小箱体两端端板上的通孔上，使小箱体内的冷却水管均与冷却油箱(1)的内层和外层之间的循环冷却水通路连通。
5.如权利要求2所述一种有晶体生长控制器的定向凝固装置，其特征在于，底圈(18)为圆环状，外径小于外壁(23)的内径并大于行波磁场线圈(4)的外径，内径大于内壁(24)的外径。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011200103743U CN202000026U (zh) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | 一种有晶体生长控制器的定向凝固装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011200103743U CN202000026U (zh) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | 一种有晶体生长控制器的定向凝固装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202000026U true CN202000026U (zh) | 2011-10-05 |
Family
ID=44702771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011200103743U Expired - Lifetime CN202000026U (zh) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | 一种有晶体生长控制器的定向凝固装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202000026U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102071469A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-05-25 | 西北工业大学 | 一种有行波磁场发生器的定向凝固装置 |
| CN108193279A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-06-22 | 天津工业大学 | 一种具有行波磁场的锑铟镓晶体生长炉 |
| CN108817357A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-16 | 涿州新卓立航空精密科技有限公司 | 细晶、单晶双功能铸造炉及单晶铸造方法和细晶铸造方法 |
| CN109280961A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-29 | 宁国市华成金研科技有限公司 | 一种采用不同步弯曲技术的定向炉及单晶铸造方法 |
| CN111230077A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-05 | 西北工业大学 | 高温合金宽调速定向凝固装置 |
| CN112899787A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-06-04 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种用于单晶/定向凝固中频感应加热保温炉装置 |
-
2011
- 2011-01-13 CN CN2011200103743U patent/CN202000026U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102071469A (zh) * | 2011-01-13 | 2011-05-25 | 西北工业大学 | 一种有行波磁场发生器的定向凝固装置 |
| CN102071469B (zh) * | 2011-01-13 | 2013-02-06 | 西北工业大学 | 一种有行波磁场发生器的定向凝固装置 |
| CN108193279A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-06-22 | 天津工业大学 | 一种具有行波磁场的锑铟镓晶体生长炉 |
| CN108817357A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-16 | 涿州新卓立航空精密科技有限公司 | 细晶、单晶双功能铸造炉及单晶铸造方法和细晶铸造方法 |
| CN108817357B (zh) * | 2018-05-25 | 2021-05-25 | 赵京晨 | 一种细晶、单晶双功能铸造炉 |
| CN109280961A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-29 | 宁国市华成金研科技有限公司 | 一种采用不同步弯曲技术的定向炉及单晶铸造方法 |
| CN111230077A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-05 | 西北工业大学 | 高温合金宽调速定向凝固装置 |
| CN112899787A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-06-04 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种用于单晶/定向凝固中频感应加热保温炉装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102071469A (zh) | 一种有行波磁场发生器的定向凝固装置 | |
| CN202000026U (zh) | 一种有晶体生长控制器的定向凝固装置 | |
| US9476645B2 (en) | Open bottom electric induction cold crucible for use in electromagnetic casting of ingots | |
| US20170038156A1 (en) | Induction molten salt heat transfer system | |
| CN208038591U (zh) | 一种具有行波磁场的锑铟镓晶体生长炉 | |
| CN102154687B (zh) | 大直径单晶炉勾型电磁场装置 | |
| CN102816899B (zh) | 棒状材料梯度热处理装置 | |
| FI65930C (fi) | Anordning foer reglering av en smaelt metallstroem i ett roer med ungefoer rektangulaert tvaersnitt | |
| CN105551779B (zh) | 一种超导可控电抗器 | |
| RU161187U1 (ru) | Кольцевой индуктор нагрева прокатных валков под закалку | |
| KR20210057056A (ko) | 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 주조용 몰드에서의 전자기 교반장치, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 주조용 몰드에서의 교반 방법, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 주조용 몰드 및 주조 머신(Electromagnetic stirring device in a mould for casting aluminium or aluminium alloys, stirring method in a mould for casting aluminium or aluminium alloys, mould and casting machine for casting aluminium or aluminium alloys) | |
| CN113255191B (zh) | 一种感应加热模型的等效电路参数辨识方法 | |
| CN104513971B (zh) | 反应腔室及等离子体加工设备 | |
| CN205398704U (zh) | 一种生产铝合金圆铸锭的废铝屑熔炼装置 | |
| CN212494600U (zh) | 一种超大铝合金铸锭在线加热装置 | |
| CN208068802U (zh) | 一种高效涡流加热运油式防析碳模温机 | |
| CN208175025U (zh) | 水冷电磁螺旋盘管 | |
| RU2301507C2 (ru) | Индуктивно-кондуктивный нагреватель жидкости | |
| CN217715897U (zh) | 一种中频感应电炉 | |
| CN108193279A (zh) | 一种具有行波磁场的锑铟镓晶体生长炉 | |
| CN206498556U (zh) | 一种电磁加热组件及具有其的热水器、液体加热器 | |
| US20240210112A1 (en) | Induction coils as non-contact temperature boosters and flow boosters for ferrous and non-ferrous materials in a furnace | |
| CN212704334U (zh) | 用于中间罐的电磁感应加热装置 | |
| RU2759438C1 (ru) | Устройство индукционного нагрева жидкостей проточного типа | |
| CN206879128U (zh) | 一种镁合金电磁能加热汤道管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20111005 Effective date of abandoning: 20130306 |
|
| RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |