[发明专利]金属钛卷材真空热处理炉及其热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属热处理领域的设备及其热处理方法，具体是一种金属钛真空热处理炉及其处理方法。

背景技术

钛及钛合金强度高，耐高温、耐腐蚀性好，具有良好的低温韧性，生物相容性，因而被广泛应用于国防、化工、能源、航空航天和生物工程等领域。但钛在加工过程中，经轧制、拉拔后会出现加工硬化的现象，易和许多材料发生粘着磨损，从而限制了它更广泛的应用。

钛在加工时会产生加工硬化，塑性降低。通过退火可以消除加工硬化并可产生再结晶，使材料软化，塑性提高。其中不产生再结晶，只是消除加工应变的称为消除应力退火。为了提高耐蚀性和加工时的表面耐蚀性以及利用其干涉色的表面着色处理，有时也将钛的表面进行氧化处理。

经对现有技术的文献检索发现，雷霆等在《稀有金属》，2007年第31期第126-130页上发表的“精密异型钛材加工的热处理工艺研究”：对精密异型钛材进行热处理的工艺进行了研究。选择外热式真空退火炉，对精密异型钛材进行退火处理。具体的工艺过程可分为两个阶段：热处理前的预处理，包括清洗、碱洗、酸洗。目的是清除材料表面的氧化皮、吸气层以及残留的润滑剂等污染物；热处理过程真空退火，确定退火工艺，对钛材进行真空退火处理。其缺点是：功率不大，每次热处理的钛材质量较少，效率低，投资和单位成本都很大。其次，对真空炉的真空度要求较高，热处理前的预处理较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型真空热处理设备及其热处理方法，通过这种大型真空热处理设备，可以一次性处理大量的金属钛及其合金，处理后的产品颜色保持光亮，对钛卷材进行热处理时，层与层之间不会粘结在一起，保证卷材各部分硬度均匀。

金属钛卷材真空热处理炉，它包括抽真空系统、电加热系统、内循环冷却系统、检测监控和操作系统，其特征是炉体包括上炉盖、炉身和能与炉身活动连接的下炉座；炉身中设多层隔热反射屏包围的炉膛，炉膛内壁上设电加热组件，电加热组件之间设温度监测元件，炉身设在台架上，下炉座内设物料承重盘，下炉座在炉底升降机上，设于台架下的炉底升降机的上升或下降，使下炉座与炉身密封闭合或分离。

金属钛卷材真空热处理方法，其特征包括以下步骤：

a、对已装好物料的真空热处理炉抽真空，首先启动机械泵工作，至机械泵抽真空阀门关闭时扩散泵打开，真空度到达6.67×10^-3～6.67×10^-4帕时停止；

b、对上述已抽真空的料炉进行通电加热，加热到700～850℃、真空度为6.67×10^-2～6.67×10^-3帕时保温10～15小时，随炉自然冷却；

c、当上述炉温降到400～350℃时，由内循环冷却系统通入纯度为99.99％的氩气进行快速冷却；

d、当上述炉温降到80℃以下时，把内循环冷却的氩气完全排空，物料出炉。

本发明针对目前的金属钛热处理炉效率低，每次只能处理少量金属钛，而且单位产品的成本很高，以及真空度要求很高等方面的不足，提供了一种比较优异的金属钛热处理方法。可以极大的提高热处理效率，降低产品的成本，可以一次性处理大量的金属钛，而且处理后的产品颜色保持光亮。同时对钛卷材进行热处理时，层与层之间不会粘结在一起，保证卷材各部分硬度均匀。该发明进行热处理所需时间短，工作效率高。比目前绝大多数的金属钛热处理炉都具有更高的效率和更低的单位成本。本发明可以对金属钛卷和冷轧钛材进行真空热处理。

附图说明

图1为真空热处理炉系统结构图。

图2为炉体剖面图。

图3为下炉座和升降机示意图，其中a表示液压水平移动装置，b表示液压升降。

图4为抽真空系统示意图。

图5为内循环冷却系统示意图。

具体实施方式

图1所示的真空热处理炉系统结构，包括炉体1，支撑炉体的台架2，升降机3，水平移动物料车4，内循环冷却系统5，抽真空系统6，炉体水冷循环系统7，检测监控和操作系统在图中未描出。

炉体1包括上炉盖16、炉身17和下炉座18。

上炉盖16壁采用双层夹壁结构，由双层标准封头及法兰盘组焊而成，夹层内循环冷却水进行冷却，内封头和法兰盘采用优质不锈钢材料制造，内封头内壁采用内抛光工艺，上炉盖16同炉身17连接采用多个螺栓紧固密封连接结构；

上炉盖的隔热反射屏101采用全金属隔热反射屏的形式，由四层耐高温不锈钢板和一层耐热不锈钢板固定框架组成。