CN1067397A - 以金属锭形式浇铸电子束熔炼的金属材料的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于将熔融金属材料浇铸成金属锭的方法 和设备，其中，将熔融金属材料输送至铸型，以一台成 象辐射计测定铸型内金属熔池的上表面温度及温度 分布，该成象辐射计设在包封住铸型的真空室外面， 通过观测孔观测熔池表面。以至少一个电子束枪将 电子流射向金属锭熔池表面，有选择地调整电子束的 强度，同时有选择地控制电子流冲击的位置，以保持 所要求的预定熔池表面温度和温度分布，从而在凝固 的金属锭中产生预定的金相组织。

Description

本发明涉及一种用于在电子束熔炼（EBM）和金属锭浇铸工艺过程中控制合金尤其是镍基高温合金凝固的方法和设备。

对于某些应用，特别是对于普遍使用镍基高温合金的航空和航天领域来说，要求金属锭的组织不含有组织缺陷。这里所说的“缺陷”一词包括（但不限于）：结疤、冷隔、缩松、晶粒度不均匀，以及导致产生裂纹或不均匀机械性能的化学偏析。电子束熔炼工艺提供了一种通过控制输入到正在凝固的金属锭中的热量来控制金属锭的组织、减少乃至消除上述缺陷的手段。对于这些金属锭的性能，还有一个要求是，它们不应含有大于成品零件晶粒度的氧化夹杂物，因为这些夹杂物对零件的低循环疲劳性能具有有害的影响。在有些电子束熔炼工艺中，在氧化夹杂物进入盛有熔融金属的锭模之前可以使这些夹杂物从熔融金属内浮上来。

在用于生产合金的电子束熔炼工艺中通常使用二种基本的方法，即滴熔法和膛式熔化法。一般地说，用这些方法制成的最终产品是由熔融金属在铸型中凝固而成的金属锭。滴熔法采用一根进料电极，利用电子束使其熔化，熔化的金属液滴落在被浇铸的金属锭的上部表面上。相比之下，膛式熔化法使用借助于电子束熔化的进料，其中，熔融的金属被收集在一个水平的槽或炉膛内，利用另外设置的对准炉膛表面的电子束使其在炉膛内保持液体形式。然后将熔融金属输送到设置在锭模上方的浇口处。人们已经知道，在这二种方法中可以进一步使用电子束来加热铸型内金属的上表面，以影响正在凝固的金属锭的凝固和冷却。为了得到合平要求的合金凝固组织和铸锭表面状态，需要对金属锭进行适当的冷却。

在此之前，有人已经提出了采用EBM滴熔法生产具有细小而均匀的晶粒的金属锭的方法。作为其中的一个例子，有一种方法采用连续铸造，在该方法中金属锭的上部表面温度被保持在合金的固相线温度以下但仍高于在熔融金属液滴和金属锭表面之间形成冶金结合的温度。在这一工艺方法中，未采取任何措施来测定金属锭表面温度以便用来控制滴落的速率和沉积方式，此外，在该方法中一般认为向金属锭上表面输入热量是不合乎需要的，这或许是固为缺乏直接测定表面温度以便控制滴落速率和沉积方式的手段。由于采用在合金固相线或低于合金固相线的温度的结果，所得产品不是真正的金属锭铸件，而是冶金结合的凝固液滴的堆积物，在其组织结构中形成了孔隙并夹带有杂质例如氧化夹杂物。

以前还有人提出了EBM膛式熔化法用于生产具有合乎要求的内部组织及合格表面状态的金属锭，不过这些方法并未获得完全成功。这些现有技术方法通常包括目视观测熔池表面以及利用双色高温计测定某一或某些位置的温度，操作人员利用这些数据来人工控制电子束的功率和冲击式样以便产生所要求的熔池表面温度，从而达到获得所需要的铸锭凝固组织的目的。迄今为止，已经证实这种方法不足以精确地控制电子束功率和冲击式样以产生所要求的金属锭凝固组织。

在一种以往的采用EBM膛式熔化工艺的金属锭浇铸方法中，其目标是将铸型中心处熔池表面温度保持稍低于合金的液相线温度，而使熔池边缘的温度保持略高于合金液相线温度。选定前一温度是为了形成固体微晶，它们起到了由以凝固形成金属锭的晶种作用;选定后一温度是为了避免在铸锭边缘形成冷隔或结疤。这一方法的优点是，可以目视监测熔池中心的温度，因为微晶的形成提供了一个可以用肉眼观察到的迹象，表明温度实际上已低于合金的液相线。但是，前已述及，目视观测和人工控制熔池表面温度不能提供生产具有的要求的凝固组织的金属锭所需要的控制精度。

这种方法还有一个缺点是，在实施该方法时金属锭熔池表面上产生的温度梯度导致在熔池中产生不能允许的快速液体对流。这种快速熔池对流有可能将位于表面的不希望有的氧化夹杂物带入内部，使其夹杂在凝固的金属锭中。另外，采用这一方法时在表面上形成的温度梯度导致凝固的金属锭中不均匀的显微组织。还有人指出了与这一方法有关的另外一个缺点：当所采用的温度低于液相线时，形成的熔池很浅，所产生的凝固组织对于以电子束加热形式施加的能量的微小变化格外敏感，这使得工艺过程更难于控制和实现。

因此本发明的一个主要目的是，提供一种用于以金属锭的形式浇铸熔融金属材料的装置，其中凝固过程受到精确控制，从而使金属锭中形成予先规定的合乎要求的凝固组织。

本发明的另一目的是，将成象辐射计与EBM膛式或滴熔装置配合起来使用，其中，设置成象辐射计是为了测定熔池上表面温度以及提供与该表面上温度分布有关的图象。

本发明的另一目的是，提供一种以金属锭形式浇铸熔融金属材料的方法，这一方法包括，精确地测量和监控熔池上表面温度以及使电子束流射向熔池上表面以便在基本上整个熔池上表面上保持大致均一的温度。

本发明还有一个目的是，提供一种以金属锭形式浇铸熔融金属材料的方法，其中熔池上表面温度由成象辐射计测量，并且通过该成象辐射计产生与所述表面上温度有关的图象，利用这一图象控制射向熔池上表面的电子流的强度及其轰击区域，以使熔池表面上保持大致均匀的温度。

通过提供一种采用电子束熔炼（EBM）膛式或滴落工艺以金属锭形式浇铸熔融金属材料的设备实现了本发明的上述及其它目的，其中使用成象辐射计来测定铸型内熔池的上表面温度，提供与该表面上温度分布有关的图象或者提供反映这一温度分布的信号，这种设备配备有一个或多个电子束枪，用以将电子流射向熔池表面，以便产生或保持予定的熔池表面温度分布，这一温度分布通过成象辐射计来测量和检验。

在本发明的方法中，提供了用以在铸型中将熔融的金属材料浇铸成金属锭的EBM膛式或滴落工艺，这一方法包括以下步骤：测定熔池上表面温度分布，有选择地控制射向熔池表面的电子流的位置并调整其强度，以便在熔池表面上保持所要求的、予先选定的温度分布。该方法的重要方面包括，在基本上整个熔池表面上保持大致均匀的温度分布。该温度最好是保持略高于正在浇铸成锭的金属材料的液相线温度。

本发明的设备和方法的其它特征包括，使用一个设置在靠近铸型内熔池表面的黑体参照辐射源，以便能够在炉子操作过程中定时核查成象辐射计的标定精度并测定观测孔的透射损失。此外，用以使电子束瞄准熔池表面上所要求的面积或区域并调整电子流强度的电子束枪控制***被连接到成象辐射计的输出端，其中，可以利用所检测的温度分布的视频显示来帮助操作人员将电子流对准熔池表面上特定区域，以保持予定的表面温度分布。作为一种供选择的方案，可以将成象辐射计与电子束枪控制的联接件与用于接收输出信号的装置和用于自动控制电子束瞄准及其强度的装置相连接。

本发明的这些技术特征及其优点对于本专业的普通技术人员来说是容易理解的，读了下述对本发明优选实施方案的详细描述并参看附图将会更容易理解本发明，在所有附图中相同的标号代表相同的零部件。

图1是示意说明本发明的EBM膛式装置的一个有代表性的实施方案的剖面图。

图2是本发明的一个优选实施方案中EBM炉的铸型部分、成象辐射计以及有关零部件的示意图。

先看图1，图中示意地说明了适用于实施本发明的EBM膛式装置的一个有代表性的实施方案。炉膛10由炉床12构成。炉床12中包含有冷却管14，水或其它冷却液循环流过该冷却管。在这一实施方案中炉床包括了一个用来将熔融金属材料输送到锭模的装置，在下文中将对此进一步详细说明。在炉膛的入口处，采用已知方法按箭头A所示使待精炼及浇铸成锭的合金棒料16连续地朝着炉膛移动。作为供选用的替代方案，上述供入炉膛的原料可以是某种特定的形状，例如可以是欲浇铸成锭的材料的小碎片或者压制块。

在炉膛上方安装第一个可以控制方向的能量输入装置18，最好是普通的电子束枪18，用它来加热并熔化延伸到炉床12上方的合金棒料16端部，从而使熔融金属材料20流入炉床，形成熔料池22。炉床12配备有冷却管14，冷却液从中流过，这样做的目的是在炉床12内表面上形成所述材料的固体结渣24，以保护炉床不会被熔融材料损坏并尽量减少熔融材料吸收来自炉床的杂质的可能性。

由电子束枪26表示的另外的可控方向的能量输入装置可以用来使所述材料保持熔融状态，以便将其供入锭铸模28中。

需要指出的是，由于使用电子束枪18、26作为能源来熔化合金棒16并维持熔池的存在，因而图1中所示的炉床12和铸模28以本领域内熟知的方式被封闭在该图中示意表示的真空罩30内。

在与合金棒16被熔化时所处的位置相对的一端，以开孔的形式在炉膛壁上设置了一个浇口32。浇口32使得熔融金属材料由炉膛内流出进入铸模28，在这里熔融金属由于其表面辐射冷却及通过铸模28传导的结果而凝固形成金属锭34，锭铸模28最好带有冷却管36，内装冷却液例如水以使铸模冷却。通过铸模28底部的开口29，沿箭头B方向按已知方式将金属锭34向下拉出，最好是不间断地以基本上均一的速度向下拉出。向下拉的速度最好是与金属锭凝固前沿向上朝铸型表面增长的速度大致相同。

如前所述，离开炉膛进入铸型的熔融金属的温度最好过热达到高于合金液相线的温度，例如在液相线温度以上30℃和100℃之间。最好是按本专业领域中已知的方法安装一台高温计，监测浇口32处材料的温度。必要时可以利用这一温度读数来控制电子束枪18、26，所述控制可以是手动的也可以借助一个例如与高温计和电子束枪控制器相连接的自动控制***来实现。

由浇口32供入铸模的熔融金属材料38在铸模的顶部形成金属熔池40。靠近铸模内表面的部分由于其附近铸模中冷却管36的缘故其凝固往往比熔池中心部位要容易。为了控制金属锭的凝固从而在金属锭中产生所要求的予先选定的凝固组织，设置了一个或多个可以控制方向的能量输入装置，图中示意地表示为电子束枪42、44，用它们来控制熔池40表面温度。

截止到这里所描述的EBM方法和设备只具有常规的性能。现在参看图2，图中示出并进一步详细地描述了图1所示EBM炉的铸型部分。与图1中所示的一样，真空罩30将这一部分封闭起来。在真空罩或室上设置有二个电子束枪42、44，用来使电子流射向金属溶池40的表面。

为了使成象辐射计40能观测到铸模28内金属的上表面，在真空室30的顶部设置了一个观测孔46。以往在EBM炉中也曾使用观测孔，这种观测孔最好包含有用于X射线防护的铅玻璃以及硼硅酸耐热玻璃、石英或类似的耐热观察窗材料。成象辐射计48的详细情况将在下文中讨论，其类型最好是美国专利No.4687344中公布的那种，该专利已转让给本发明的受让人，这里引证该文献仅供参考。成象辐射计48设置在观察孔的外面，为了减少反射及其它虚假光源的影响，最好安置在这样一个位置上，即该辐射计的观测通道与熔池40的表面垂直相交。以前，美国专利No.4656331中曾公布了以成象辐射计探测器为基础的熔体温度控制，该专利已转让给本发明的受让人，引证这份专利仅供参考。

在真空室30内有一个黑体参照源50，它靠近锭铸模28并处在辐射计48的视场内。可以将Mikron  Instruments  Model  Blackbody黑体加以改装用于EBM膛式炉，这种型号的黑体适合用作辐射参照源50。黑体提供了用于定期核查成象辐射计48标定精度的手段，并且还为成象辐射计提供了在炉子工作过程中检测观测孔46的窗透射率的变化并予以补偿的手段。这种透射率的变化可能由于凝结或其它损耗机理而产生。另外，最好是将一个浸入式热电偶设置在可以用来对合金的辐射进行现场标定的位置上，图2中所示的热电偶52处在较低的工作位置上。由于存在热电偶污染合金的危险，利用热电偶进行标定最好是只在熔体处理工艺过程的开始或结束时进行，或是与取样结合起来进行。总之，成象辐射计的使用避免了频繁使用浸入式热电偶，因为它提供了对整个表面上温度的连续测量。

在图2中所描述的优选实施方案中，成象辐射计48采用了一个电荷注入器件（CID）硅检测器54，为了对予定范围例如700-1100毫微米的波长作出反应，在其外面用光谱带滤光镜滤光。这一范围的选定取决于构成观测孔46的材料的光谱渗透特性，可以利用的辐射计的选择局限于那些在可见光线或较短的红外波长范围内工作的辐射计。为了扩大辐射计48的响应范围，最好是在谱带滤光镜的前面安装一个近红外中性密度滤光器58。为辐射计48设置了透镜60，任选地在透镜60和观测孔46之间设置偏振滤光片62以减少来自熔池40表面的反射。

由聚焦于熔池40表面上的成象辐射计48输出视频信号，这一信号就相当于被检测到的辐射率信息。所述信号可以符合美国标准（例如EIA  RS-170）或者符合欧洲标准，可以将其直接显示出来，也可以对其进一步处理。如图2中所示，视频信号没有被直接显示出来，而是被馈送到视频分析器64中。该视频分析器最好是提供连续的图示信号强度即目的物的温度和温度分布，显示或覆盖在视频监控器66上。如果需要在目标物（熔池40）辐射强度（由成象辐射计测定）与视频分析器的图示显示和输出信号之间建立直接对应关系，那就必须对视频分析器64进行标定和调整。视频监控器66最好按以下方式显示温度和温度分布：使用全视场图象67以灰色色调或质彩色显示熔体或熔池40整个表面上的温度分布情况，此外还显示出所测得的实际温度的曲线分布图69。

特别适用于本发明的视频分析器是Colorado  Video  of  Boulder公司（科罗拉多州）制造的321型视频分析器。这种视频分析器十分理想，它还配备了一个手动的外部装置用于使一对光标68（一个水平的和一个垂直的）在监控器66显示的图象上精确定位，并获取监控器显示的图象内任何特定点或象素上的强度（被测的温度），以便向一个或多个予定的外部装置提供与所获取的强度成正比的电压。如图2中所示，设置了一台电子枪束控制计算机70，它连接到视频分析器64上，通过视频分析器输出通道72接收与被测象素强度有关的电压信号。视频分析器64最好带有附加的输入/输出通道，它们在图2中用通道线条74、76表示，这些通道用来向外部装置例如计算机70提供光标地址信号以及接收来自外部装置（在这里所述的情况下也是计算机70）的光标定位信号。

为了进一步处理视频信号，可以配置一个视频彩色量化器78，视频信号可以按图2中所示的电路结构通过视频分析器。利用视频彩色量化器以分级色调的形式在视频监控器上显示出不连续的、用户确定的灰度标强度级别。这种视频分析器的灰色色调显示通常提供了在目标物内精细的空间细部的改善了的分辨力，而当控制调节电子枪参数以使较大面积的熔池表面达到一个共同温度时，由视频彩色量化器产生的赝彩色强度影象显示则是十分有用的。所述的共同温度通过单色显示在影象中。适用于本发明的商品视频彩色量化器是Colorado  Video  Model  606。

另外，还设置了操作人员控制台80，用来控制电子枪参数例如功率或强度以及束的图形样式，以使熔池40的表面保持予定的温度分布。如果打算使EBM炉以完全自动化的方式工作，可以将控制台从这一设备中删去。控制台80与电子枪束控制计算机相连，该计算机把控制台发出的指令传送到电子枪42、44。操作人员操作这一控制***，发生指令来调整电子束功率或强度以及调节电子束在熔池表面上的冲击图形。

下面说明如何操作这一设备来实施本发明的方法，将熔融金属材料浇铸成金属锭。所述方法通常包括加热、熔化金属材料以及将其输送到铸型或锭模28，铸型或锭模的底部有个开口用于将金属锭拉出，该方法还包括，用成象辐射计测定熔池40的表面温度及温度分布，控制表面温度分布以达到所要求的予定温度及其分布，冷却并从铸型中拉出已凝固的金属锭，上面所说的控制是通过将至少一个用来使电子流射向熔池表面的电子束枪有选择地定位及有选择地调整其强度来实现的。之所以选择所要求的予定表面温度及温度分布是为了在凝固的金属锭中产生所需要的、予先选定的金相组织。

金属材料的加热、熔化和输送通常在EBM膛式熔化工艺中是已知的，就这一点而言，在也可用于实施本发明的EBM滴熔工艺中也是如此。

本发明的核心是，使用图2中所描述的成象辐射计48及其有关的零部件来控制正在凝固的金属锭的熔池表面温度，以便在合金铸锭中获得所需要的予先选定的金相组织。根据本发明的一个优选的实施方案，这种浇铸熔融金属材料的方法主要是针对生产镍基高温合金铸锭，但也可以用其它金属材料如钛基合金、锆基合金、铌基合金、钴基合金、铁基合金以及铝的金属互化物合金来实施这一方法。

本发明方法的一个重要方面是在熔池40表面上保持基本上均匀的温度。根据本发明，一般认为，在锭模28内熔池40表面上温度的差异不仅由于不同的凝固速度而导致凝固组织不同，而且还引起过分的熔池对流，这种对流往往导致金属锭内夹带有氧化物或其它不需要的杂质。通常，氧化物趋向于浮在熔池表面上，当熔池发生较强的对流时，氧化物可能被拖入表面以下并滞留在那里。

本发明的第二个重要方面是，熔池表面的温度被保持在欲浇铸成锭的合金的液相线温度以上。由于将该表面温度保持在合金液相线以上，熔融金属材料及正在凝固的金属锭的凝固前沿对于由电子束枪施加的用以将基本上均匀的表面温度保持在液相线以上的热量或能量不太敏感。

虽然一般地说要求在熔池表面上保持基本上均一的温度分布，但为了减少乃至排除形成冷隔以及为了减小或避免金属锭表面出现撕裂或开裂，可能有必要在铸型的边缘处保持稍高一些的温度，上述撕裂或开裂是在浇铸过程中熔融金属凝固到金属熔池边缘的铸型表面上，妨碍了将整个金属锭均匀地拉出或抽出而产生的。熔池中心区的温度最好是保持在合金液相线以上0℃和10℃之间，不过也可以采用最高达到合金液相线以上30℃甚至更高的熔池温度来实施本发明的方法。熔池边缘的温度最好保持不低于中心区的温度。但是，为了防止金属液过分对流，熔池中心区和边缘处之间的温差应当足够小。

成象辐射计48使本发明的这二个重要方面得以付诸实现，因为成象辐射计连续地监测整个熔池表面并在监控器上以灰色色调或赝彩色形成整个熔池表面的图象。由于成象辐射计检测的是在近红外范围（约700-1100毫微米）内的合金辐射情况，因此在测量表面温度及其分布时不需要依赖任何可以用肉眼观测的条件。在已知的现有技术方法中，由于依靠操作人员观测肉眼可见的信号，通常要求工艺过程中采用的熔池温度低于合金液相线温度。

在本发明的方法中可以采用自动或手动控制表面温度分布。在手动控制的EBM炉中，操作人员利用视频监视器66显示的图象，调节电子束枪42、44的工作参数，主要是调整电子束的功率和冲击图形，以达到并保持所要求的熔池温度和基本上均匀的温度分布。

另一方面，通过计算机70和实时控制装置（未示出）可以使EBM炉具备自动控制电子束枪42、44的能力。采用自动操作方式时，成象辐射计传感***必须能够向电子束控制硬件提供与被观测现场内任何位置的被测强度（温度）有关的信号。这可以通过一个类似于由视频分析器64提供给计算机70的信号72的***来完成，其中，由成象辐射计48测得的信息被自动地或有选择地扫描，以获得被观测的现场内某一或某些位置处的强度信号。

这样，通过以手动或自动操作方式调节电子束功率或强度以及电子束轰击图案，可以获得差不多等温的上部金属表面。一般地说，为了补偿由于辐射而从熔池中损失的热量，总是需要输入一些热量。在金属锭凝固前沿释放出的熔解热用以补偿向下面的金属锭传导的热量而有余。通过水冷却的锭模28传导而丧失的热量可以通过将电子束分布向熔池40的边缘移动而得到补偿，如前所述，为了减少或避免从铸型中拉出或抽出金属锭时在其表面上产生冷隔和撕裂或开裂，可能需要在边缘处保持稍高一些的温度。在控制表面温度及其分布时还有一个需要考虑的问题是，在使用EBM膛式炉时，浇注到铸型中的熔融金属的温度通常高于熔池中其余部分的温度，因此在该区域内需要较低的电子束功率。

在实施本发明的方法时，所得到的金属锭具有比较一致的、具有重现性的内部组织和表面质量。如果这一方法中使用的是镍基合金，可以获得的合乎要求的金相组织包括：等轴的树枝状细晶粒组织、柱状的树枝状晶粒组织、以及包含等轴树枝状细晶粒组织区和柱状枝晶组织区的组织。使用钛基合金可以获得的理想的金相组织包括等轴晶粒组织、柱状晶粒组织、以及等轴晶粒和柱状晶粒组织的混合区。

一般认为，在本发明的设备和方法中也可以使用其它工业上惯用的成象辐射计，但是有一个条件，即它们是在与EBM方法一致的波长范围内工作并与这类装置中使用的观测孔材料相适应。采用对波长范围在2-14微米的中红外线传感的控制器的商品成象辐射计，虽然不是最理想的，但也可用于本发明。采用电荷耦合器件、电荷注入器件、光导摄象管以及其它在可见光波长内工作的固态或真空管电视摄象机的传感装置可能具有足够的灵敏性用以代替上述优选的成象辐射计。

此外，一般认为，在成象辐射计传感器***中视频分析器和视频彩色量化器所起的作用也可以由视频取帧器（即与具有内部数字帧存储能力的数字转换器相类似的电视）和在用于视频图象处理的计算机中工作或与过程控制计算机结合的适当的软件来完成。

以上描述包括了本发明优选实施方案的各种细节和详细的技术特征，但是不言而喻，这些描述仅仅是为了说明的目的。对于本专业的普通技术人员来说各种改进和修改都是显而易见的，不会超出本发明的精神和范围之外。因此，本发明的范围是由所附权利要求限定的。

Claims (10)

1、用于以金属锭形式浇铸熔融金属材料的设备，包括：

用于限制和盛装引入其中的熔融金属材料的铸型装置，该铸型装置带有用于冷却所述熔融金属材料使之凝固形成金属锭的装置，该铸型装置的底部有一个开口使得可以逐步从中拉出所述的金属锭；

设置在予定位置的成象辐射计，其中所述铸型装置的上部处在该成象辐射计的视场内，这一成象辐射计可以测定在铸型装置所述上部的熔融金属材料的熔池上表面的温度和温度分布；

至少一个用于使电子流射向熔池上表面的电子束枪装置，这一电子束枪装置还包含有用于调整电子流强度的装置和用于使电子流射向熔池上表面上予先选定区域的装置；

用于有选择地控制所述电子流强度的调整以及有选择地控制所述电子流射向熔池上表面的予定区域的控制装置，该控制装置带有根据成象辐射计测得的温度分布与予定温度分布之间的差别而产生信号的装置；

将铸型装置和用以把熔融金属材料引入该铸型的装置封闭起来的真空室，所述真空室上至少设置了一个第一观测孔，该真空室用来保持适合于上述至少一个电子束枪装置有效工作的予定内部压力。

2、权利要求1所述的装置，其中所述成象辐射计产生能反映熔池上表面温度分布的视频信号，所述控制装置包括一个接收上述视频信号并在视频监测器上产生反映上述温度分布的图像的视频分析器装置。

3、权利要求1所述的设备，其中所述成象辐射计设置在真空室的外部，该成象辐射计通过设在真空室上的第一观测孔测量熔池上表面的温度分布。

4、权利要求1所述的设备，它还包括用于将熔融金属材料输送到铸型装置并将其导入铸型装置中的炉膛装置。

5、权利要求1所述的设备，还包括在炉子工作过程中定时地校准成象辐射计的装置，所述校准装置由黑体辐射参照源构成。

6、用于以金属锭形式浇铸熔融金属材料的方法，包括：

a.将熔融金属材料输送到用于容纳金属锭的铸型装置中;

b.测定反映熔融金属材料的熔池上表面温度及整个熔池上表面上温度分布的辐射率;

c.有选择地控制电子流冲击熔池表面的位置，同时有选择地调整电子流的强度，以使被测表面温度保持在予定值并使被测表面温度分布保持予定的表面温度分布，从而在所述金属锭中产生予先选择的金相组织;

d.从铸型装置中排除热量，使熔融金属材料凝固形成金属锭;

e.从铸型装置中慢慢拉出凝固了的金属锭。

7、权利要求6所述的方法，其中所述表面温度予定值是高于该金属材料液相线的温度。

8、权利要求6所述的方法，其中所述予定的表面温度分布是在整个熔池表面上基本上均匀的温度。

9、权利要求6所述的方法，其中所述予定表面温度分布包括，在熔池表面中心部分温度基本上均匀，在熔池边缘处的温度高于上述均匀温度，熔池中心部分与边缘区的温度差足够小以避免熔池中产生过大的金属液对流。

10、权利要求6所述的方法，其中所述金属材料是镍基合金或钛基合金或锆基合金或铌基合金或钴基合金或铁基合金或铝的金属互化物合金。

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