一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法与流程

本发明涉及金属真空热处理，具体涉及一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法。

背景技术：

1、由于钛合金管材具有比强度高、耐腐蚀性好等优良特点，采用钛合金管材是飞机和航空发动机管路系统轻量化设计的必然选择，但受航空用管材所使用空间狭小、数量多、振动、压力和温度等诸多因素的影响，以及由管材加工成管路还需要进行弯曲、管连接的工序，因此为了确保航空安全，对钛合金管材应力要求尽可能低。真空退火是钛合金无缝管材生产制造过程中不可或缺的关键工序，不仅是钛合金管材机械性能的重要保障，对于一些高端钛合金来说，控制升、降温速率能够提升材料的性能，同时也是消除钛合金无缝管加工制造过程中的内应力最有效的方法。目前常用的热处理方式有卧式和立式两种,其中采用传统卧式炉退火方式，退火管材堆垛，由于受重力影响以及上层管材对下层管材压力的影响，会增大管材在受热过程中产生弯曲、压扁等风险，后续的矫直会增大管材产生内应力的几率；采用传统井式炉退火的方式虽可以有效避免卧式退火的弊端，但由于减少了接触传热的方式，仅热辐射的方式，炉膛深度较大时，炉内温度的均匀性较差，本申请为了解决这一问题提供一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法。

2、针对现有技术存在以下问题：

3、1、现有的提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法,一般在升温过程中采用多段均温的方式，仅仅由热辐射的方式进行，温度的均匀性较差，不仅增加退火时间以及成本，而且还不能保障材料的升温速率。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

2、一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法包括以下步骤：

3、s1、初始加热：在进行初始加热时，制冷机的制冷管道阀门关闭，真空机组启动，开始对炉内空气抽真空，当炉内真空度达到规定值时，关闭真空系统阀门；

4、s2、平衡温度：加热时，氩气会向炉顶部上升，当炉内氩气含量被检测到一定量时，关闭氩气接入阀门，通过调节循环泵的使用功率来调节炉膛内气体流速，使得氩气的充分循环流动保证炉内均温性；

5、s3、停止加热：首先停止对电热元件的加热，炉内气压达到某一值时开始炉温冷却措施运行，开启炉罐内气体冷却系统进行降温，外部气体管路系统启动，制冷系统打开阀门，调节循环泵；

6、s4、进行降温：在控制降温过程中，可以通过循环泵的流速以及制冷机的使用功率来控制炉罐内气体循环流动速度以及气体制冷效果。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：s1打开手动充气阀门，通入惰性气体氩气，启动循环泵，氩气由于比空气重，会顺着外部管路向炉底下沉，随着通入氩气量的增加以及循环泵的作用，氩气逐渐上升至炉膛内、炉膛顶。

8、本发明技术方案的进一步改进在于：s2位于炉顶部的氩气通过循环泵的作用，经过外部气体管路系统，达到炉罐内，实现炉内气体内部循环，使得炉内氩气气体形成强制对流，促进温度均匀性进程，使得井式炉炉内温度达到平衡。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：s3炉罐顶部的高温气体由循环泵作用吸入外部管路系统，炉罐内高温惰性气体通过导气管达到快冷系统，高温气体经过制冷机，通过制冷机将高温惰性气体热量耗散吸收，实现炉内气体温度降低。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：接着将冷却后的气体通过循环泵作用，经过炉罐底部通道通入炉罐，带走被退火材料的热量从而起到降温的作用，以此形成循环冷却。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：s4炉外部管路系统在整个炉温温度体系中起到保温隔热的效果，使得炉内温度处于平稳水平，不产生波动。

12、一种提高井式真空退火炉，包括井式加热炉炉体，所述井式加热炉炉体的顶部固定安装有真空炉罐，所述真空炉罐的一侧固定安装有热电偶，所述井式加热炉炉体的底部固定安装有吊具。

13、本发明技术方案的进一步改进在于：所述井式加热炉炉体的底部设置有快冷系统，所述快冷系统包括循环泵，所述循环泵的一侧固定安装有第二波纹管，所述第二波纹管固定安装在井式加热炉炉体的底部，所述循环泵的顶部固定安装有制冷机，所述制冷机的顶部固定安装有第一波纹管，所述第一波纹管的顶部固定安装有连接管。

14、本发明技术方案的进一步改进在于：所述热电偶的一侧设置有真空机组，所述真空机组包括手动充气阀门，所述手动充气阀门的一端固定安装有扩散泵，所述扩散泵的一侧固定安装有罗茨泵，所述罗茨泵的一侧固定安装有滑阀泵，所述连接管的底端固定安装有第二控制阀，所述手动充气阀门的另一端固定安装有第一控制阀。

15、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

16、1、本发明提供一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，主要聚焦于钛合金管材热处理过程中，传统立式退火炉由于炉膛深度大，在加热过程中存在气体热上升的现象，而在炉膛上端增加搅拌风机，不易在炉膛内产生有效气体对流的问题。为了实现炉内温度的均匀性以及可控降温，在炉罐外侧部设有气体外部管路系统，通过外部管路系统使得惰性气体与炉内能够形成充分的气体对流，提高了炉温的均匀性，加快了井式真空退火炉的温度均匀性进程。

17、2、本发明提供一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，通过制冷机和循环泵的共同作用下，在冷却时，通过调节循环泵来控制气体流速，调节制冷机的使用功率来控制制冷效果，达到井式真空炉控制降温的效果。整套装置系统操作简单、安全可靠，大大减少了钛合金管材真空退火过程中，炉内温度均匀性进程慢的状况，提升了温控效果，提高了钛合金管材热处理过程中管材退火质量，以此更好地消除管材内应力。

18、3、本发明提供一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，通过第一控制阀和第二控制阀的共同作用下，第一控制阀固定安装在手动控制阀的一端，第一控制阀能够对气体充气的开关进行控制，提高空气控制的便捷性，第二控制阀固定安装在连接管的底端，炉子升温时关闭第二控制阀，炉内气体不通过制冷机直接通过循环泵进入炉底，降温时启动制冷机打开第二控制阀，高温气体预先通过制冷机进行降温然后通过循环泵进入炉底，提高了温度调节的便捷性。

技术特征：

1.一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，包括以下步骤，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，其特征在于：s1打开手动充气阀门，通入惰性气体氩气，启动循环泵，氩气由于比空气重，会顺着外部管路向炉底下沉，随着通入氩气量的增加以及循环泵的作用，氩气逐渐上升至炉膛内、炉膛顶。

3.根据权利要求2所述的一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，其特征在于：s2位于炉顶部的氩气通过循环泵的作用，经过外部气体管路系统，达到炉罐内，实现炉内气体内部循环，使得炉内氩气气体形成强制对流，促进温度均匀性进程，使得井式炉炉内温度达到平衡。

4.根据权利要求1所述的一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，其特征在于：s3炉罐顶部的高温气体由循环泵作用吸入外部管路系统，炉罐内高温惰性气体通过导气管达到快冷系统，高温气体经过制冷机，通过制冷机将高温惰性气体热量耗散吸收，实现炉内气体温度降低。

5.根据权利要求4所述的一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，其特征在于：接着将冷却后的气体通过循环泵作用，经过炉罐底部通道通入炉罐，带走被退火材料的热量从而起到降温的作用，以此形成循环冷却。

6.根据权利要求1所述的一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，其特征在于：s4炉外部管路系统在整个炉温温度体系中起到保温隔热的效果，使得炉内温度处于平稳水平，不产生波动。

7.一种提高井式真空退火炉，包括井式加热炉炉体(1)，其特征在于：所述井式加热炉炉体(1)的顶部固定安装有真空炉罐(2)，所述真空炉罐(2)的一侧固定安装有热电偶(5)，所述井式加热炉炉体(1)的底部固定安装有吊具(6)。

8.根据权利要求7所述的一种提高井式真空退火炉，其特征在于：所述井式加热炉炉体(1)的底部设置有快冷系统(3)，所述快冷系统(3)包括循环泵(11)，所述循环泵(11)的一侧固定安装有第二波纹管(12)，所述第二波纹管(12)固定安装在井式加热炉炉体(1)的底部，所述循环泵(11)的顶部固定安装有制冷机(10)，所述制冷机(10)的顶部固定安装有第一波纹管(9)，所述第一波纹管(9)的顶部固定安装有连接管(8)。

9.根据权利要求8所述的一种提高井式真空退火炉，其特征在于：所述热电偶(5)的一侧设置有真空机组(4)，所述真空机组(4)包括手动充气阀门(7)，所述手动充气阀门(7)的一端固定安装有扩散泵(13)，所述扩散泵(13)的一侧固定安装有罗茨泵(14)，所述罗茨泵(14)的一侧固定安装有滑阀泵(15)，所述连接管(8)的底端固定安装有第二控制阀(17)，所述手动充气阀门(7)的另一端固定安装有第一控制阀(16)。

技术总结
本发明公开了一种提高井式真空退火炉温度均匀性和降温速度可控的方法，涉及金属真空热处理技术领域，包括以下步骤，S1、初始加热：在进行初始加热时，制冷机的制冷管道阀门关闭，真空机组启动，开始对炉内空气抽真空，当炉内真空度达到规定值时，关闭真空系统阀门；S2、平衡温度：加热时，氩气会向炉顶部上升，当炉内氩气含量被检测到一定量时，关闭氩气接入阀门，通过调节循环泵的使用功率来调节炉膛内气体流速，使得氩气的充分循环流动保证炉内均温性；S3、停止加热；S4、进行降温。本发明在炉罐外侧部设有气体外部管路系统，通过外部管路系统使得惰性气体与炉内能够形成充分的气体对流，提高了炉温的均匀性，加快了井式真空退火炉的温度均匀性进程。

技术研发人员：刘和平,岳劲松
受保护的技术使用者：重庆丰利钛新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25