温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113061709A(43)申请公布日2021.07.02(21)申请号202110176454.4C22F1/10(2006.01)(22)申请日2021.02.09(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路三巷11号申请人钢铁研究总院北京钢研高纳科技股份有限公司(72)发明人刘国怀杨雨轩王民庆杜金辉邓群曲敬龙王昭东(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人陈玲玉(51)Int.Cl.C21D9/34(2006.01)C21D11/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法(57)摘要本发明属于金属材料热处理领域。公开了温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法。该梯度热处理炉包括开合行走机构、对开炉体、电热元件、热电偶、加热/冷却模块、上下隔热筒、工件、移动小车；本发明的中间的顶部和底部加热/冷却模块，可以高效实现轮毂部位升温过程，并在高温阶段实现轮毂部位的冷却控制操作。炉体环形加热体对轮缘进行加热、中心加热/冷却功能模块进行轮毂控温，能够实现圆盘件轮缘和轮毂部分在50～400℃宽温度范围内梯度热处理，而且能够实现圆盘件在较大温度梯度下加热温度均匀、高效加热和有效控温、温度梯度精确可控。与传统热处理方法相比，本发明实现高温合金圆盘件轮缘/轮毂部分具有粗/细晶粒双性能组织。CN113061709ACN113061709A权利要求书1/2页1.温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法，其特征在于，该梯度热处理炉包括开合行走机构(1)、炉体(2)、电热元件(3)、轮缘测温热电偶(4)、顶部加热/冷却模块(5)、轮毂测温热电偶(6)、上盖(7)、上隔热桶(8)、工件(9)、下隔热桶(10)、底部加热冷却模块(11)、托举小车(12)；其中，工件(9)为待热处理圆盘件，用托举小车(12)推送，并升高到炉内；炉体(2)是平面开闭结构，由两个半圆结构闭合成一个圆柱体的炉体，两个半圆的炉体用中间转轴连接；电热元件(3)均布在炉体内构成环形加热体，电热元件(3)用于加热工件(9)轮缘的温度；轮缘测温热电偶(4)用于测量炉内的温度显示轮缘温度，在上、下隔热筒以及炉体(2)的圆周内均布热电偶，用于测量工件(9)的轮缘温度；轮毂测温热电偶(6)用于测量炉内心部的温度，测量工件(9)的轮毂温度；上、下隔热筒把工件(9)的轮毂部分和轮缘部分隔离开；电热元件(3)和轮缘测温热电偶(4)相连，通过硅碳棒加热，实现炉内的迅速升温；顶部加热/冷却模块(5)和底部加热/冷却模块(11)用于加热/冷却工件的内部轮毂温度，加热/冷却模块和轮毂测温热电偶(6)相连，通过电阻丝加热以及氩气气冷，实现炉内的迅速升温和气体冷却，实现工件(9)轮毂部位的控温；托举小车(12)上装有升举装置，移动小车把工件安装在升举装置上以后，打开加热炉，小车推入炉内，并把工件升举到加热位置后，合上两扇炉体，进行加热；工件达到工艺要求后，打开两扇炉门把工件降落，用小车把加热工件推出；所述热处理炉的梯度热处理步骤如下：步骤1，装炉：通过气缸水平平移打开环形加热炉体(2)，通过托举小车(12)装入圆盘工件，闭合环形加热炉体(2)；步骤2，梯度热处理：打开加热电源，通过布置在工件(9)外圈的电热元件(3)和工件(9)中心的顶部和底部加热/冷却模块实现同时快速升温，此时隔热筒直径保证隔热作用并使高温区在轮缘的设定位置处，温度升高到设定温度时，顶部和底部加热/冷却模块通过电阻丝进行加热和均匀分布的氩气充气管进行气体冷却过程，实现轮毂部分热处理温度的精确可控；同时轮缘部分通过电热元件(3)将温度快速升至目标温度，此时通过环形加热体和中心的顶部和底部加热/冷却模块实现大温度梯度的梯度热处理，到达热处理时间后关闭电源；步骤3，出炉：待圆盘工件冷却至室温后，通过气缸水平平移打开环形加热炉体，利用炉体中心部分支撑结构托举热处理圆盘工件，取出圆盘工件，闭合环形加热炉体，完成对圆盘工件的梯度热处理。2.根据权利要求1所述的温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法，其特征在于，所述电热元件(3)由硅碳棒进行加热，实现环状的四个区域分布设置，实现均匀加热过程。3.根据权利要求1所述的温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法，其特征在于，上、下隔热筒内分别设置8个热电偶，实现轮缘的控温和测温操作。4.根据权利要求1所述的温度梯度精确可控的双组织圆盘件梯度热处理炉设计方法，其特征在于，上、下隔热桶通过厚度和直径设计，能够隔热工件(9)轮缘热区和轮毂冷区设定位置，实现不同位置的梯度热处理。2CN113