一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，具体为一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉。

背景技术

海洋、核电和化工等领域对超大规格加工材提出了迫切需求，因为锻焊品质差，超大加工材可减少大型装备制造时的焊缝，进而有效提高装备的性能和寿命。传统的“由大制小”的材料制备思路需要首先制备规格比加工材更大的铸锭，但含易偏析元素的合金熔炼时锭型越大，成分偏析越严重，同时由于熔炼吨位的限制，钛、钢、镍等的超大规格铸锭的获得也受到了限制。而利用相对小尺寸的金属坯料进行热压复合从而得到超大规格加工材的“由小制大”的思路是当前制备超大规格金属坯料的重要路线，在这一路线中的关键设备就是配套的加热装置。

热压复合制备方法需要先将金属坯料加热到一定温度后保温一段时间，然后在大型压力机的压力下实现热扩散复合，受压过程中金属坯料要在炉内持续加热保持温度恒定，才能制备出几十吨甚至几百吨级的超大规格金属坯料。目前，针对超大规格金属坯料，生产上现有的加热炉难以满足要求，不能与大型压力机组合使用，尤其是当金属坯料的高度发生变化时，无法对其进行灵活加热，容易造成加热不均匀和资源浪费。如常用的热等静压设备价格昂贵、炉腔有限，无法转运到大型压力机下施压，使得生产流程更加复杂。

如何提供一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉，以解决上述问题。

为达上述目的，本发明提供了一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉，包括：承压底座、分段设置的炉壳、冷却水循环系统和温度控制装置；

多个所述炉壳设置于所述承压底座顶端，所述冷却水循环系统设置于所述承压底座一侧，并与所述承压底座相连通；金属坯料呈堆叠状放置于承压底座的上方；

所述炉壳内部均匀安装有纵向分布的多条电热丝，所述电热丝与所述温度控制装置电连接，用于调节对金属坯料的加热温度。

进一步的，还包括炉盖，加热时，所述炉盖安装于所述炉壳顶端。

进一步的，还包括加压圆台，施压时，所述加压圆台覆盖在所述金属坯料顶端。

进一步的，所述温度控制装置包括接线仓、温度传感器和电控柜，所述接线仓安装于所述炉壳外部一侧，所述接线仓底部安装有可上下滑动的移动插头，顶部设置有与所述移动插头配合的三项插孔；所述承压底座上方设置有与所述移动插头配合的底部插孔，所述底部插孔通过电源线与所述电控柜相连；所述承压底座上中心位置设置有放置台，所述温度传感器安装于所述放置台上部内侧，所述温度传感器与所述电控柜电连接。

进一步的，电控柜正面分别设置有三相电源的电流表、电压表、温度设置器和按钮。

进一步的，所述炉壳顶部设置有凸环，底部设置有与所述凸环相配合的凹槽。

进一步的，所述承压底座上、所述炉壳内和所述炉盖内均填充保温材料。

进一步的，冷却水循环系统包括冷却水箱、进水管、出水管和空气冷却器，所述进水管一端连接冷却水箱，另一端连接承压底座的进水口，且所述进水管上安装有水泵；所述出水管一端连接承压底座的出水口，另一端连接冷却水箱；所述冷却水箱上安装有空气冷却器，并且所述冷却水箱上设置有换水口。

进一步的，所述炉壳外部设置有纵向和横向的加强筋，保证吊运过程中的强度。

进一步的，所述承压底座上方、炉壳四周和炉盖上方均连接有吊耳。

本发明的有益效果在于：

本发明结构简单、组装方便，通过调整炉壳的数量可加热不同高度的金属坯料，根据不同种类的金属材料，采用阶梯升温、保温的方式对坯料进行加热；通过大型压力机对加压圆台缓慢施压，金属坯料受压进行热压扩散复合，实现坯料之间结合的同时，可使含易偏析元素的金属材料成分更加均匀，还可以消除局部小孔洞、疏松等缺陷，可构筑得到几十到几百吨级超大规格的同种、异种金属坯料。另外，该加热炉还具有吊运方便、结构简单、成本低等优点，通过多个相同炉壳组合可加热任意高度的坯料。

附图说明

图1为本发明一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉的总装示意图；

图2为本发明一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉与大型模锻压机组合使用时的主视剖视图；

图3为本发明一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉承压底座的结构示意图；

图4为本发明一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉炉壳的结构示意图；

图5为本发明一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉电控柜的结构示意图；

图6为本发明一种用于超大规格金属坯料热压复合的冷却水循环系统的结构示意图。

其中，图中：1-承压底座，101-放置台，102-温度传感器，103-底部插孔，104-电源线，105-进水口，106-出水口，107-冷却腔；2-炉壳，201-电热丝，202-凸环，203-凹槽，204-接线仓，205-移动插头，206-三项插孔；3-炉盖；4-电控柜，401-电流表，402-电压表，403-温度设置器，404-按钮；5-冷却水循环系统，501-出水管，502-冷却水箱，503-空气冷却器，504-换水口，505-进水管，506-水泵；6-吊耳；7-金属坯料；8-加压圆台；9-压机上砧。

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能。

如图1-6所示，本发明中提供了一种用于超大规格金属坯料热压复合的加热炉，包括：承压底座1、分段设置的炉壳2、冷却水循环系统5和温度控制装置；多个所述炉壳2设置于所述承压底座1顶端，所述冷却水循环系统5设置于所述承压底座1一侧，并与所述承压底座1相连通；金属坯料7呈堆叠状放置于承压底座1的上方；所述炉壳2内部均匀安装有纵向分布的多条电热丝201，所述电热丝201与所述温度控制装置电连接，用于调节对金属坯料7的加热温度。

本发明还包括炉盖3，加热时，所述炉盖3安装于所述炉壳2顶端，进行保温。

本发明还包括加压圆台8，施压时，所述加压圆台8覆盖在所述金属坯料顶端。在所述炉壳2内侧纵向均匀安装有多条电热丝201，相邻两条电热丝201串接在一起，所述最上层的一台炉壳2不安装电热丝201和接线盒，便于和加压圆台8结合。

所述温度控制装置包括接线仓204、温度传感器102和电控柜4，所述接线仓204安装于所述炉壳2外部一侧，所述接线仓204底部安装有可上下滑动的移动插头205，顶部设置有与所述移动插头205配合的三项插孔206；所述承压底座1上方设置有与所述移动插头205配合的底部插孔103，所述底部插孔103通过电源线104与所述电控柜4相连，相邻炉壳2可通过移动插头205和三项插孔206连接通电；所述承压底座1上中心位置设置有放置台101，所述温度传感器102安装于所述放置台101上部内侧，所述温度传感器102与所述电控柜4电连接。

本实施例中，电控柜4正面分别设置有三相电源的电流表401、电压表402、温度设置器403和按钮404。

本实施例中，所述炉壳2顶部设置有凸环202，底部设置有与所述凸环202相配合的凹槽203。所述炉壳2下方的凹槽203与放置台101结合、相邻炉壳2之间凹槽203和凸环202结合实现密封连接，所述移动插头205插入插孔实现炉壳2通电。

本实施例中，所述承压底座1上、所述炉壳2内和所述炉盖3内均填充保温材料，保温材料采用耐高温无机耐火材料，优选为硅酸铝模块保温材料，实现节能保温的目的。承压底座1、炉壳2与炉盖3分开设计，炉壳2根据金属坯料7高度采用分段组合安装，所有炉壳2规格相同；一方面是成本低、配合简单、方便吊装，另一方面是通过调整炉壳2的数量，满足不同高度规格的金属坯料7加热要求，理论上可以对任意高度的坯料进行加热和锻压。承压底座1可设计为圆形或方形，相应的所述放置台101、炉壳2和炉盖3均可设计为圆形或方形，最终形成圆形或方形加热装置，优选为采用圆形设计。承压底座1和加压圆台8材质为耐热合金钢。

冷却水循环系统5包括冷却水箱502、进水管505、出水管501和空气冷却器503，所述进水管505一端连接冷却水箱502，另一端连接承压底座的进水口，且所述进水管505上安装有水泵506；所述出水管501一端连接承压底座的出水口，另一端连接冷却水箱502，承压底座内部设置有冷却腔107，冷却腔107连通出水口与进水口；所述冷却水箱502上安装有空气冷却器503，并且所述冷却水箱502上设置有换水口504。冷却水循环系统5通过水冷对承压底座进行降温，防止其高温损坏电气系统和影响外部操作。

本实施例中，所述炉壳2外部设置有纵向和横向的加强筋，保证吊运过程中的强度。

本实施例中，承压底座1上方、炉壳2四周和炉盖3上方均连接有吊耳6，吊运方便。

放置台101上部放置堆叠的金属坯料7，用起重机通过吊耳6起吊炉壳2安装在承压底座1上，所述凹槽203与放置台101结合实现密封连接，所述移动插头205插入底部插孔103实现炉壳2通电，根据金属坯料7的高度确定需要安装的炉壳2的数量，直至刚好覆盖住坯料的高度，然后盖上炉盖3，按下按钮404启动电源，开始加热。在电控柜4上设置好温度和时间，采用阶梯升温、保温的方式对坯料进行加热，钛合金最终保温温度为950～1150℃，镍及镍合金、碳钢及合金钢最终保温温度为1000～1250℃，保温保压2～24h后吊走炉盖3，放入加压圆台8，采用大型压力机从上方对坯料施加非常缓慢的压力，使堆叠的金属坯料7实现热扩散复合，最后移开压机上砧9和加压圆台8，依次吊走每层炉壳2，将加工完毕的坯料取出。

本发明结构简单、组装方便，通过调整炉壳的数量可加热不同高度的金属坯料，根据不同种类的金属材料，采用阶梯升温、保温的方式对坯料进行加热；钛合金最终保温温度为950～1150℃，镍及镍合金、碳钢及合金钢最终保温温度为1000～1250℃，保温保压2～24h后吊走炉盖，上部装入加压圆台，，通过大型压力机对加压圆台缓慢施压，金属坯料受压进行热压扩散复合，实现坯料之间结合的同时，可使含易偏析元素的金属材料成分更加均匀，还可以消除局部小孔洞、疏松等缺陷，可构筑得到几十到几百吨级超大规格的同种、异种高品质金属坯料。另外，该加热炉还具有吊运方便、结构简单、成本低、应用空间广等优点，通过多个相同炉壳组合可加热任意高度的坯料。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。