[發(fā)明專利]一種棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置和方法

有效

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• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111575470B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 黃太文;劉林;郭敏;蘇海軍;張軍;楊文超;劉哲良;郭一諾;昌花婷;申輝;李邵穎
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/773;C21D1/34;C21D11/00;C21D1/78
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙曉琳

1.一種棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置，其特征在于，包括爐體、抽真空設備、上加熱電源和下加熱電源；所述抽真空設備、上加熱電源和下加熱電源位于爐體外；所述爐體的側壁上設置有紅外熱成像測溫窗口（5）和空氣出口（6）；所述抽真空設備與空氣出口（6）相通；

所述爐體內設置有水冷接頭（1）、上加熱區(qū)（2）、下加熱區(qū)（3）和環(huán)狀輻射屏（4）；所述水冷接頭（1）固定于爐體的頂部；

所述環(huán)狀輻射屏（4）位于上加熱區(qū)（2）和下加熱區(qū)（3）之間，所述環(huán)狀輻射屏的上端距離上加熱區(qū)底端的距離為0~2mm，所述環(huán)狀輻射屏的下端距離下加熱區(qū)頂端的距離為0~2mm；所述環(huán)狀輻射屏（4）沿軸向開設有寬1~2mm的細縫；所述細縫的長度與環(huán)狀輻射屏（4）的高度相同；所述紅外熱成像測溫窗口（5）與細縫的位置相匹配；

所述上加熱區(qū)（2）設置有上加熱棒（71）和上封閉隔熱板（81），所述下加熱區(qū)（3）設置有下加熱棒（72）和下封閉隔熱板（82）；所述上加熱電源與上加熱區(qū)（2）的上加熱棒（71）相連，所述下加熱電源與下加熱區(qū)（3）的下加熱棒（72）相連；所述上封閉隔熱板（81）和下封閉隔熱板（82）分別將上加熱棒（71）和下加熱棒（72）包圍形成封閉加熱區(qū)；在所述上封閉隔熱板（81）的上壁和下壁以及下封閉隔熱板（82）的上壁分別設有棒狀材料穿過的通道；

所述環(huán)狀輻射屏（4）的軸線與棒狀材料的軸線以及上加熱區(qū)（2）和下加熱區(qū)（3）的垂直中心線重合；所述環(huán)狀輻射屏（4）與棒狀材料不接觸。

2.根據權利要求1所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置，其特征在于，所述環(huán)狀輻射屏（4）的材質為鉭或鉬，所述環(huán)狀輻射屏（4）的厚度為0.3~0.6mm，所述環(huán)狀輻射屏（4）與棒狀材料表面的距離為10~20mm。

3.根據權利要求1所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置，其特征在于，所述上封閉隔熱板（81）和下封閉隔熱板（82）的材質為石墨氈，所述上封閉隔熱板（81）和下封閉隔熱板（82）板材的厚度獨立取值于5~10mm。

4.根據權利要求1或3所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置，其特征在于，所述上封閉隔熱板（81）和下封閉隔熱板（82）上用于棒狀材料穿過的通道與棒狀材料的間隙獨立取值于3mm以下。

5.根據權利要求1~3任一項所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置，其特征在于，在所述爐體的內壁上還設置有移動導軌（9）；所述上加熱區(qū)（2）和下加熱區(qū)（3）至少有一個可沿所述移動導軌（9）上下移動。

6.根據權利要求1~3任一項所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置，其特征在于，還包括循環(huán)水裝置，所述循環(huán)水裝置與水冷接頭相通。

7.一種棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理方法，利用權利要求1~5任一項所述棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置進行熱處理，包括以下步驟：

將棒狀材料從下到上依次穿過下加熱區(qū)（3）的上壁、環(huán)狀輻射屏（4）和上加熱區(qū)（2）的下壁和上壁，上端固定于水冷接頭（1）上；以所述棒狀材料位于上加熱區(qū)（2）和下加熱區(qū)（3）之間對應的部分作為標樣段；

利用抽真空設備將爐體抽真空，然后開啟上加熱電源和下加熱電源，通過上加熱棒（71）將所述棒狀材料位于上加熱區(qū)（2）的部分加熱，下加熱棒（72）將所述棒狀材料位于下加熱區(qū)（3）的部分加熱，并沿著棒狀材料的軸向進行傳熱，在所述棒狀材料的標樣段形成連續(xù)溫度梯度；所述上加熱區(qū)（2）和下加熱區(qū)（3）設定的加熱溫度對應棒狀材料標樣段溫度梯度的端點溫度；

通過紅外熱成像測溫窗口（5）測定所述標樣段的連續(xù)溫度梯度分布情況，待連續(xù)溫度梯度分布穩(wěn)定后，進行保溫。

8.根據權利要求7所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理方法，其特征在于，當所述棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理裝置還包括循環(huán)水裝置時，還包括在加熱前開啟循環(huán)水。

9.根據權利要求7或8所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理方法，其特征在于，所述抽真空至3.3×10^-2Pa以下。

10.根據權利要求7或8所述的棒狀材料連續(xù)溫度梯度熱處理方法，其特征在于，所述棒狀材料被加熱前，還包括在所述棒狀材料的標樣段的外壁設置熱電偶，待獲得穩(wěn)定的連續(xù)溫度梯度后，通過熱電偶對紅外熱成像測定的連續(xù)溫度梯度進行修正。