[实用新型]一种实现挤压坯料温度梯度分布的热处理炉

说明书

技术领域

本实用新型属于金属材料领域，涉及金属及合金挤压坯料加热工艺，具体涉及一种实现等温变速挤压的坯料温度梯度分布的热处理炉。

背景技术

挤压是有色金属材料成形加工的重要方法。随着汽车轻量化、航空航天等领域的快速发展，对高性能挤压材的需求不断提高。目前，随着铝挤压工业和技术的飞速发展，出现了舌型模挤压、平面组合模挤压、大断面挤压、水冷模挤压、扁挤压、宽展挤压、精密气、水(雾)冷却在线淬火挤压、高效反向挤压、等温挤压等技术。但对于变形性能较差的铝合金(如2000系和7000系合金)和大部分镁合金来说，由于其热塑性较差、热裂倾向性强，只能在较窄的变形工艺条件下加工。因此，只有采用等温挤压工艺，才能获得长度方向上组织性能均匀的产品，以满足高性能挤压材的严格要求。近年来，等温挤压技术的相关研究和开发逐渐受到重视。通过等温挤压，不仅能获得尺寸形状稳定、组织均匀的产品，还能提高其成品率和生产效率，满足铝合金型材整体具备高比强、高比模和高韧性的力学性能，避免型材出现扭曲，裂纹等严重的现象。

目前，等温挤压技术通常有两种实现方式，一种是采用速度控制等温挤压，即通过调节挤压速度，实现产品的挤出温度保持不变，如中国实用新型专利(公开号：CN103100575A)公开的是一种速度分段控制的等温挤压方法，但是，这种通过挤压速度曲线控制的方法，由于铝合金铸棒在挤压过程中，挤压容室和铝合金铸棒之间的相对运动产生了摩擦热，如果铝合金铸棒进入挤压容室的温度沿长度方向恒定，挤压过程中挤压速度保持不变，铝合金铸棒后部材料在经历了较长路径的摩擦过程，进入变形区域时的温度已经升高，从而导致前端出口处铝合金挤压型材温度和力学性能沿长度方向变化；另一种是采用温度呈梯度分布的坯料的等温挤压，即利用变形热补偿坯料尾部的低温区域，使得坯料在模具出口的温度保持不变。产生温度呈梯度分布的坯料有两种方法，分别是梯温加热法和梯温水冷法。

然而，研究表明在温度呈梯度分布的坯料的等温挤压挤压过程中，摩擦热对型材断面温度分布不均匀性的影响最大，超过了塑性变形热和金属与工模具之间的传热【侯文荣.铝合金型材挤压过程的传热行为与温度控制研究[D].北京科技大学,2015.】。另外，铝合金的挤压研究表明，，材料的平均摩擦系数随温度升高300℃-500℃，从2.1降低到1.6【张明.6061铝合金热挤压过程中摩擦磨损行为等效表征研究[D].湖南大学,2014:22】。摩擦系数的减小能显著降低设备能耗，也会降低摩擦热，从而更准确的控制挤压变形区域的温度。

因此，等温挤压挤压过程中摩擦热对温度梯度的影响，不仅增加能量消耗、缩短挤压筒寿命，也无法达到精确度高的等温挤压效果。

实用新型内容

为克服以上技术问题，本实用新型的目的是设计一种实现挤压坯料温度梯度分布的热处理炉，得到温度分布为：轴向头高尾低、径向外高内低的挤压坯料。

为了解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种实现挤压坯料温度梯度分布的热处理炉，依次由以下三部分组成：燃气加热区、风冷区、感应加热区。

本实用新型实现挤压坯料温度梯度分布的热处理炉设置燃气加热区作用是对坯料均匀加热使坯料温度均匀分布；热处理炉设置风冷区作用是对坯料进行冷却，实现坯料轴向头高尾低温度梯度；热处理炉设置感应加热区的作用是对坯料进行二次加热，实现坯料径向的外高内低温度梯度。

优选的，燃气加热区挤压坯料头部一端设置燃烧机，燃烧机与天然气液储罐连接，将天然气通入燃烧机内燃烧加热。

优选的，在风冷区挤压坯料的尾部一端设置鼓风机。

优选的，风冷区鼓风机另一端通过管道与燃烧机连接，风冷区流出的高温空气通过燃机中天然气加热进入燃气加热区。

本实用新型将风冷区挤压坯料的头部一端通过管道与燃烧机连接，风冷区流出的高温空气通过燃机中天然气加热对挤压坯料进行加热保温，实现风冷区流出的高温空气循环利用到燃气加热区，通过热空气的重复循环利用，起到了节能效果。

优选的，所述坯料为镁合金或铝合金。

优选的，所述燃气加热区加热温度高于坯料的再结晶温度50-200℃。

优选的，所述风冷区坯料的头尾目标温差为10-30℃

优选的，所述感应加热区加热温度低于材料的过烧温度10-20℃，加热深度为2-20mm。

优选的，所述实现挤压坯料温度梯度分布的热处理炉内还安装有棒料输送机构、测温机构，所述热处理炉的侧壁还设有观察窗。