CN114622078A - 加热炉和工件的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热炉，涉及热处理领域，该加热炉包括：炉管，具有中空的加热腔；炉壳，炉壳内设置有冷却腔，且炉壳套设于炉管的外部，以在炉壳与炉管之间形成容纳腔；加热组件，位于容纳腔内，并与炉管接触；供气组件，分别与加热腔、容纳腔和冷却腔连通；其中，加热腔、容纳腔和冷却腔相互隔离。本发明还提供一种工件的热处理方法，采用上述加热炉对工件进行热处理，能够更方便地对热处理的过程中的参数进行控制。

Description

加热炉和工件的热处理方法

技术领域

本发明涉及热处理领域，尤其涉及一种加热炉和工件的热处理方法。

背景技术

加热炉是材料处理领域中的重要设备，能够对工件进行加热，并通过对工件进行加热的过程中的参数进行控制，得到不同性能的工件。相关的加热炉包括炉管、加热丝和隔热件，加热丝围绕在炉管的外部，以对炉管内的工件进行加热，隔热件包覆在加热丝的外部，以减小热散失。这种加热炉难以对热处理的过程中的参数进行控制。

发明内容

本发明提供一种加热炉及一种热处理方法，以解决如何更方便地对热处理的过程中的参数进行控制。

本发明实施例提供一种加热炉，该加热炉包括：炉管，具有中空的加热腔；炉壳，所述炉壳内设置有冷却腔，且所述炉壳套设于所述炉管的外部，以在所述炉壳与所述炉管之间形成容纳腔；加热组件，位于所述容纳腔内，并与所述炉管接触；供气组件，分别与所述加热腔、所述容纳腔和所述冷却腔连通；其中，所述加热腔、所述容纳腔和所述冷却腔相互隔离。

进一步的，所述冷却腔包括多个冷却腔，各冷却腔沿所述炉壳的延伸方向间隔设置，且各冷却腔分别与所述供气组件连通。

进一步的，所述炉壳包括多个子炉壳，各子炉壳内均设置有所述冷却腔，各所述子炉壳的端部依次连接，以形成所述炉壳。

进一步的，所述加热组件的数量为多个，且沿所述炉管的延伸方向设置。

进一步的，所述加热组件包括：均温件，套设于所述炉管的外部，并与所述炉管接触；加热件，套设于所述均温件的外部，并与所述均温件接触；热屏蔽组件，套设于所述加热件的外部。

进一步的，所述热屏蔽组件包括多个热屏蔽套管，在垂直于所述炉管的延伸方向上，多个所述热屏蔽套管间隔设置。

进一步的，沿所述炉管的延伸方向，所述热屏蔽组件的各所述热屏蔽套管的端部相距预设距离，以在所述热屏蔽组件的端部形成定位结构，且相邻的所述热屏蔽组件的定位结构相互匹配。

本发明实施例还提供一种工件的热处理方法，该热处理方法采用上述加热炉对工件进行热处理，该热处理方法包括：将所述工件放入所述加热腔内；控制所述加热组件对所述工件加热预设时长，控制所述供气组件向所述加热腔内通入惰性气体，同时，通过所述供气组件分别控制所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的成分或气体的压强，以对所述工件进行保温和冷却；在所述工件的温度降低至预设温度后，将所述工件由所述加热腔内取出。

进一步的，所述通过所述供气组件分别控制所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的成分或气体的压强，包括：向所述容纳腔和所述冷却腔内通入导热气体，并封闭所述容纳腔和所述冷却腔。

进一步的，所述通过所述供气组件控制所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的成分或气体的压强，以对所述工件进行保温和冷却，包括：在所述加热组件对所述工件进行加热的状态下，控制所述供气组件抽取所述容纳腔和所述冷却腔内的气体，直至所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的压强小与预设阈值，以对所述工件进行保温；在对工件进行保温的时长达到预设时长的状态下，控制所述供气组件向所述容纳腔和所述冷却腔内通入导热气体，以对所述工件进行降温。

进一步的，所述控制所述供气组件向所述容纳腔和所述冷却腔内通入导热气体，包括：通过供气组件驱动所述导热气体以预设速度流入所述冷却腔并由所述冷却腔流出，以控制所述工件的降温速度；其中，所述工件的降温速度与所述导热气体的流动速度成正相关关系。

进一步的，所述冷却腔包括多个冷却腔，且各冷却腔分别与所述供气组件连通；所述通过供气组件驱动所述导热气体以预设速度流入所述冷却腔并由所述冷却腔流出，包括：通过所述供气组件驱动所述导热气体流入各所述冷却腔并由各所述冷却腔流出，并根据流出各所述冷却腔的所述导热气体的温度，控制流入各所述冷却腔的所述导热气体的速度，以使所述工件的各部分的冷却速度相同；其中，流入各所述冷却腔的所述导热气体的流速与流出各所述冷却腔的所述导热气体的温度成正相关关系。

本发明实施例提供一种加热炉，该加热炉包括：具有中空的加热腔的炉管，内设置有冷却腔的炉壳，与炉管接触的加热组件以及供气组件。其中，炉壳套设在炉管的外部，以在炉壳与炉管之间形成容纳腔，加热组件位于容纳腔内，供气组件分别与加热腔、容纳腔和冷却腔连通，且加热腔、容纳腔和冷却腔相互隔离。通过在炉管内设置加热腔，在炉管和炉壳之间形成容纳腔，并在炉壳内设置冷却腔，以使加热腔、容纳腔和冷却腔相互隔离，并通过供气组件分别连通加热腔、容纳腔和冷却腔，从而可以通过供气组件对加热腔、容纳腔和冷却腔内的气氛进行独立，进而可以更方便地对热处理过程中的参数进行控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种加热炉的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的加热炉中的一种炉壳的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的加热炉中的第一种类型的炉壳的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的加热炉中的第二种类型的炉壳的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的加热炉中的炉管和加热组件的装配示意图；

图6为本发明实施例提供的加热炉中的加热组件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的加热炉中的均温件与第一种类型的加热件的装配示意图；

图8为本发明实施例提供的加热炉中的均温件与第二种类型的加热件的装配示意图；

图9为本发明实施例提供的加热炉中的热屏蔽组件的装配示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种加热炉的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种热处理方法的流程示意图；

图12为本发明实施例提供的另一种热处理方法的流程示意图；

图13为本发明实施例提供的另一种热处理方法的流程示意图；

图14为本发明实施例提供的另一种热处理方法的流程示意图；

图15为本发明实施例提供的另一种热处理方法的流程示意图；

图16为本发明实施例提供的另一种热处理方法的流程示意图。

附图标记说明：

1、加热炉；10、炉管；11、加热腔；20、炉壳；21、冷却腔；22、容纳腔；20A、第一种类型的炉壳；21A、密封件；20B、第二种类型的炉壳；23B、子炉壳；231B、通孔；232B、法兰盘；30、加热组件；31、均温件；32、加热件；32A、第一种类型的加热件；32B、第二种类型的加热件；33、热屏蔽组件；331、热屏蔽套管；40、供气组件；50、炉体支架；60、端面封闭件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\...”仅仅是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“外”、“内”均为正常使用状态时的方位，“左”、“右”方向表示在具体对应的示意图中所示意的左右方向，可以为正常使用状态的左右方向也可以不是。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。术语“连接”在未特别说明的情况下，既包括直接连接也包括间接连接。

需要说明的是，具体实施方式中的加热炉可以用于实现任何热处理工艺，该热处理工艺例如可以为材料处理、陶瓷烧结、气相沉积和真空退火中的任意一种。该加热炉可以用于加热任意形状的工件，例如，该加热炉可以用于加热块状工件，例如，该加热炉也可以用于加工长管状工件。为了便于说明，以下均以该加热炉用于加热长管状工件为例，对加热炉的结构进行示例性说明。

在一些实施例中，如图1所示，加热炉1包括：炉管10、炉壳20、加热组件30和供气组件40。炉管10具有中空的加热腔11，加热腔11用于放置待加热的工件。炉壳20内设置有冷却腔21，且炉壳套设于炉管10的外部，以在炉壳20和炉管10之间形成容纳腔22。加热组件30位于容纳腔22内，并与炉管10接触，以对炉管10内的工件进行加热。供气组件40，分别与加热腔11、容纳腔22和冷却腔21连通，用于对加热腔11、容纳腔22和冷却腔21内的气氛进行控制，从而对加热过程中的参数进行控制。需要说明的是，腔体内的气氛，可以理解为，该腔体内的气体的环境，示例性的，该气体的环境例如可以为该腔体内的气体的成分，或该腔体内的气体的压强。

其中，加热腔11、容纳腔22和冷却腔21相互隔离，且均不与加热炉外部的空气连通，可以理解为，加热腔11、容纳腔22和冷却腔21均为封闭的腔体，且加热腔11、容纳腔22和冷却腔21内的气体互不连通，从而使供气组件40能够对加热腔11、容纳腔22和冷却腔21内的气体的成分或气压进行独立控制，可以理解为，供气组件40能够对加热腔11、容纳腔22和冷却腔21内的气体的成分以及气体的压强进行独立控制，从而更方便地对热处理的过程中的参数进行控制。示例性的，在通过加热组件30对加热腔11中的工件进行加热并在加热后进行保温时，供气组件40可以抽取容纳腔22和冷却腔21内的气体，从而将容纳腔22和冷却腔21抽真空，从而在加热和保温的过程中，减少加热腔11中的热量由于热传导散失到外部空间中的量，从而能够使加热腔11内的温度提升速度更快，同时，降低在保温的过程中加热腔11内的温度的下降速度。示例性的，在对加热腔11内的工件加热完成并对工件进行冷却的过程中，供气组件40可以向容纳腔22和冷却腔21内通入导热气体，以使加热腔11内的热量可以向外散失，从而实现对加热腔11内的工件的冷却。可选的，可以通过向容纳腔22和冷却腔21内通入的导热气体的导热系数，从而控制加热腔11内的工件的降温速度。可选的，供气组件40可以驱动导热气体流入冷却腔21并流出冷却腔21，供气组件40可以通过控制导热气体的流动速度，从而控制加热腔11内的工件的降温速度。

其中，热处理的过程中的参数例如可以为加热温度、保温时间和冷却速度中的任意一种。通过对热处理的过程中的参数进行控制，能够使热处理实现不同的功能，示例性的，可以对工件进行低温加热并以较慢的速度冷却，即，对工件进行退火，可以消除工件在切削加工过程中产生的冷作硬化，以便于对该工件进行后续加工；示例性的，可以对工件进行高温加热并在保温较短的时间后以较快的速度冷却，即，对工件进行表面淬火，可以提高工件的表面的硬度，并使该工件的内部具有较好的韧性。

本发明实施例提供一种加热炉，该加热炉包括：具有中空的加热腔的炉管，内设置有冷却腔的炉壳，与炉管接触的加热组件以及供气组件。其中，炉壳套设在炉管的外部，以在炉壳与炉管之间形成容纳腔，加热组件位于容纳腔内，供气组件分别与加热腔、容纳腔和冷却腔连通，且加热腔、容纳腔和冷却腔相互隔离。通过在炉管内设置加热腔，在炉管和炉壳之间形成容纳腔，并在炉壳内设置冷却腔，以使加热腔、容纳腔和冷却腔相互隔离，并通过供气组件分别连通加热腔、容纳腔和冷却腔，从而可以通过供气组件对加热腔、容纳腔和冷却腔内的气氛进行独立，进而可以更方便地对热处理过程中的参数进行控制。

在一些实施例中，如图2所示，冷却腔21的数量为多个，各冷却腔21沿炉壳20的延伸方向设置，且各子冷却腔21分别与图1中的供气组件40连通，以通过供气组件40分别对各冷却腔21内的气氛进行独立控制，从而能够对工件的不同部分的热处理的过程中的参数进行控制。示例性的，在对加热腔11内的工件进行冷却的过程中，供气组件40能够向各组冷却腔21内通入具有不同导热系数的导热气体，从而分别对工件的不同部分的冷却速度进行控制。示例性的，供气组件40能够驱动导热气体分别流入各冷却腔21内并由各冷却腔21流出，通过控制供气组件40流入各冷却腔21的流速，从而分别对工件的不同部分的冷却速度进行控制。可选的，加热炉1还包括测控组件，测控组件分别与各冷却腔21连接，用于检测各冷却腔21内的气体的温度，供气组件40通过该测控组件检测到的各冷却腔21内的气体的温度，控制导热气体流入各冷却腔21的流速，以使各冷却腔21内的气体的温度保持一致，从而使工件的各部分的冷却速度保持一致。需要说明的是，炉壳20可以为任何能够在内部形成多个冷却腔21的结构，下面分别结合图3和图4对炉壳20的结构进行示例性说明。本领域技术人员应当理解，炉壳20还可以为除图3和图4所示的结构外的其他结构。

如图3所示，第一种类型的炉壳20A为整体结构，沿第一种类型的炉壳20A的延伸方向，第一种类型的炉壳20A的内部设置有空腔，在该空腔内，沿第一种类型的炉壳20A的延伸方向间隔设置有多个密封件21A，以将整体的空腔分隔形成多个冷却腔21。其中，第一种类型的炉壳20A为整体结构，可以理解为，第一种类型的炉壳20A为一体化成型的结构，或第一种类型的炉壳20A的各部分通过非可拆卸地连接方式固定连接为一体。示例性的，第一种类型的炉壳20A可以为通过增材制造一体化成型的结构。示例性的，第一种类型的炉壳还可以包括多个通过铸造成型的子结构，并通过焊接形成的整体结构。通过将第一种类型的炉壳20A设置为整体结构，可以提高各冷却腔21以及容纳腔22的气密性。

如图4所示，第二种类型的炉壳20B包括多个子炉壳23B，各子炉壳23B内均设置有冷却腔21，各子炉壳23B的端部依次连接，以形成炉壳20B，示例性的，如图4所示，各子炉壳23B的两端设置有带有通孔231B的法兰盘232B，各子炉壳23B通过法兰盘232B和通孔231B可拆卸地连接，下面结合图5对将各子炉壳23B装配为第二种类型的炉壳20B的过程进行示例性说明。将一个子炉壳23B的法兰盘232B与另一个子炉壳23B的法兰盘232B抵接，并使两个法兰盘232B的通孔231B连通；在将两个法兰盘232B上的通孔231B连通后，将螺栓穿过两个通孔231B，并将螺母套设在螺栓穿过两个通孔231B的部分的外部，然后将螺母拧紧以使两个法兰盘232B紧贴，从而将两个子炉壳23B拼接形成第二种类型的炉壳20B。其中，各子炉壳23B内的冷却腔21均为密封的腔体，从而使各子炉壳23B拼接形成第二种类型的炉壳20B后，使各子炉壳23B内的冷却腔21相互隔离。可选的，第二种类型的炉壳20B还包括密封垫片，密封垫片设置于两个相邻的子炉壳23B的法兰盘232B之间，在两个子炉壳23B的法兰盘232B连接后，密封垫片能够密封两个法兰盘232B的间隙，从而提高容纳腔22的气密性。

在一些实施例中，如图5所示，加热组件30的数量为多个，且沿炉管10的延伸方向设置，即，在炉管10的延伸方向，通过多个不同的加热组件30对加热腔11内的工件的不同部分进行加热，通过不同的加热组件30分别对加热腔11的不同部分进行加热，能够根据加热腔11内的不同部分的温度，分别控制各加热组件30的输出功率，从而分别对加热腔11内的温度进行控制，更方便地控制热处理过程中的参数。示例性的，可以根据加热腔11的各部分的温度，分别对加热组件30的输出功率进行补偿控制，对加热腔11中的温度较低的部分进行更高温度地加热，对加热腔11中的温度较高的部分进行较低温度地加热，从而使加热腔11的各部分的加热温度保持基本一致，使热处理得到的工件的各部分具有相同的性能。示例性的，还可以根据需求控制加热组件30分别对加热腔11内的不同部分进行不同温度的加热，从而使热处理得到的工件的不同部分具有所需的性能。可选的，加热炉1还包括测控装置，该测控装置的用于检测温度的测温结构与炉管10的外表面接触或伸入加热腔11内以检测加热腔11内的温度，其中，各测温结构沿炉管10的延伸方向间隔设置，从而检测不同部分的加热腔11内的温度。同时，该测控装置还分别与各加热组件30连接，并根据不同部分的加热腔11内的温度，分别控制各加热组件30的输出功率，从而对各加热腔11内的温度进行反馈控制，提高对热处理的参数的控制的准确性。

在一些实施例中，如图6所示，加热组件30包括：均温件31、加热件32和热屏蔽组件33。均温件31套设于炉管10的外部，并与炉管10接触，加热件32套设于均温件31的外部，并与均温件31接触，加热件32用于产生热量，并将热量通过均温件31传道至加热腔11内，从而对加热腔11内的工件进行加热。其中，均温件31与炉管10的外部的接触面积大于预设阈值，且均温件31的导热系数大于预设阈值，即，均温件31与炉管10的外表面充分接触，且具有良好的导热能力，能够将加热件32发出的热量均匀地传道至加热腔11内，扩大了加热腔11内的均温区所占的比例，从而能够对加热腔11内的工件的不同部分进行更均匀地加热。可选的，加热件32与均温件31的接触面积大于预设阈值，在能够通过对加热腔11内的工件进行更均匀地加热的同时，降低了对均温件31的导热能力的要求，降低了均温件31的制造成本，需要说明的是，加热件32的形状可以为任何能够与均温件31充分接触的形状，下面结合图7和图8对加热件32的形状进行示例性说明，加热件32还可以为除图7和图8外的其他形状。如图7所示，第一种类型的加热件32A为螺旋形，并螺旋盘绕于均温件31的外部；如图8所示，第二种类型的加热件32B为弯曲的蛇形结构，且环绕在均温件31的外部。

如图6所示，热屏蔽组件33套设于加热件32的外部，用于阻挡加热件32发出的热辐射，具体的，加热件32发出的热量中的一部分通过热传导的形式传递至加热腔11内，以对加热腔11内的工件进行加热，加热件32发出的热量中的另一部分通过热传导、热对流和热辐射的形式耗散到炉管10的外部空间中，这一部分耗散的热量不仅会减小加热件32对加热腔11内的工件的加热效率，还有可能对设置于炉管10外部的炉壳20的使用寿命造成影响。其中，热传导和热对流均需要热传递介质，在加热件32对加热腔11内的工件的加热的过程中，通过供气组件40将容纳腔22和冷却腔21抽真空，能够减小散失的热量以热传导和热对流的形式耗散到炉管10的外部空间；热辐射不需要热传递介质，通过设置热屏蔽组件33能够阻挡耗散的热量通过热辐射的形式耗散到炉管10的外部空间，进一步减小了加热件32发出的热量中的耗散热量的占比，提高了加热件32对加热腔11的加热效率，使加热腔11内的温度的提升速度更快，同时，还对炉壳20进行了保护，延长了炉壳20的使用寿命。

在一些实施例中，如图9所示，热屏蔽组件33包括多个热屏蔽套管331，在垂直于炉管10的延伸方向上，多个热屏蔽套管331间隔设置，即，多个热屏蔽套管331依次套设，各热屏蔽套管331之间形成空腔，该空腔形成容纳腔22的一部分，在供气组件40在抽取容纳腔22内的气体的过程中，能够使各热屏蔽套管331之间的空腔形成真空，从而在通过多个热屏蔽套管331阻挡加热件32发出的热辐射，进一步增加热屏蔽组件33阻挡热辐射的可靠性的同时，还能够使各热屏蔽套管331之间的空腔内的真空，减少以热传导和热对流的形式散失到炉壳20的外部的热量。

在一些实施例中，如图9所示，沿图1中的炉管10的延伸方向，热屏蔽组件33的各热屏蔽套管331的端部相距预设距离，以在热屏蔽组件33的端部形成定位结构，且相邻的定位结构相互匹配。可以理解为，相邻的热屏蔽组件33的端部形成凹凸不平的定位结构，该定位结构的一部分为突出部分，另一部分为内凹部分，相邻的热屏蔽组件33的其中一个热屏蔽组件33的定位结构的突出部分，能够插入另一个热屏蔽组件33的定位结构的内凹部分，以便于将相邻的热屏蔽组件33拼接为一个整体。

在一些实施例中，如图10所示，加热炉1还包括炉体支架50，炉壳20与炉体支架50可拆卸地连接，以便于炉壳20的安装。可选的，在炉壳20包括多个子炉壳23的情况下，各子炉壳23能够分别与炉体支架50连接，且能够沿炉体支架50的延伸方向滑动，从而便于将各子炉壳23拼接形成整体的炉壳20。

在一些实施例中，如图10所示，加热炉1还包括端面封闭件60，加热炉的炉管10的端部为开口端，端面封闭件60与炉管10的端部可拆卸地连接，以控制加热腔11的打开与关闭。在端面封闭件60与炉管10的端部拆卸的状态下加热腔11打开，此时能够将工件放入加热腔11内，或将热处理后的工件从加热腔11内取出；在端面封闭件60与炉管10的端部安装的状态下加热腔11封闭，此时能够对加热腔11内的工件进行热处理。可选的，炉管10的端部设置有安装法兰盘，端面封闭件60通过安装法兰盘与炉管10的端部可拆卸地连接。

本发明还提供一种工件的热处理方法，采用了如图1至图10中任意一幅所示的加热炉对工件进行加热。该热处理方法通过加热炉的控制元件执行，该控制元件可以为加热炉内置的控制芯片，该控制元件也可以为独立设置并与加热炉连接的控制装置。

在一些实施例中，如图11所示，该热处理方法包括：

步骤S101、将工件放入加热腔内。

具体的，将工件放入炉管的加热腔内，以对工件进行加热。可选的，加热炉还包括端部密封件，炉管的端面为开口端，该端部密封件与炉管的端部可拆卸地连接，以打开或封闭加热腔。将该端部密封件从炉管的开口端拆下以打开加热腔，并将工件放入加热腔内，然后将端部密封件与炉管的端部连接以封闭加热腔。

步骤S102、控制加热组件对工件加热预设时长，控制供气组件向加热腔内通入惰性气体，同时，通过供气组件分别控制容纳腔和冷却腔内的气体的成分或气体的压强，以对工件进行保温和冷却。

其中，向加热腔内通入惰性气体，能够在加热的过程中，减小工件被氧化的可能性，从而对工件进行保护，同时，惰性气体还能够导热，加热组件对加热腔内的空气进行加热，被加热后的惰性气体环绕加热腔内的工件，以对该工件的各部分进行更均匀地加热。示例性的，该惰性气体可以为氦气或氖气。

通过供气组件分别控制容纳腔和冷却腔内的气体的成分或气体的压强，以对工件进行保温和冷却，可以理解为，在加热组件对加热腔内的工件加热预设时长，以使加热腔内的温度达到预设温度后，通过供气组件分别对容纳腔和冷却腔内的气体的成分或气体的压强进行控制，以对容纳腔内的工件进行保温，以使加热腔内的温度保持预设的时长；在对加热腔内的工件的保温时长达到目标时长后，通过供气组件分别对容纳腔和冷却腔内的气体的成分或气体的压强进行控制，以使加热腔内的工件以预设的速度进行冷却。需要说明的是，供气组件对容纳腔和冷却腔内的气体的成分或气体的压强进行控制的过程，可以为任何能够实现对加热腔内的工件进行保温和冷却的过程，供气组件对容纳腔和冷却腔内的气体的成分或气体的压强进行控制的具体过程在其他实施例中进行示例性说明，故不再此赘述。

步骤S103、在工件的温度降低至预设温度后，将工件由加热腔内取出。

在工件以预设的温度降低至预设温度后，将工件由加热腔内取出。可选的，在工件的温度降低至预设温度后，将端面密封件与炉管的端面分离，从而打开加热腔并将工件由加热腔内取出。

在一些实施例中，本发明实施例提供一种热处理方法，如图12所示，图12所示的热处理方法与图11所示的热处理方法的不同点在于，在图11中的步骤S101之前，该热处理方法还包括：

步骤S201、将炉管、炉壳、加热组件和供气组件装配形成加热炉。

具体的，根据炉壳的结构的不同，加热炉的装配顺序不同。示例性的，炉壳为整体结构，则加热炉的装配过程包括：首先将各供气组件套设在炉壳的外部；然后将整体结构的炉壳套设在加热组件的外部，并将供气组件分别与炉管内的加热腔、炉管和炉壳之间的容纳腔和炉壳内的冷却腔连通，从而形成加热炉。示例性的，炉壳包括多个子炉壳，各子炉壳的端部可拆卸地连接，则加热炉的装配过程包括：将各加热组件分别与各子炉壳装配形成子炉壳组件，并将各子炉壳装配为一体，从而形成炉壳和加热组件的装配体；然后将该装配体套设在炉管的外部，并将供气组件分别与炉管内的加热腔、炉管和炉壳之间的容纳腔和炉壳内的冷却腔连通，从而形成加热炉。

在一些实施例中，本发明实施例提供一种热处理方法，如图13所示，图13所示的热处理方法与图11所示的热处理方法的不同点在于，图11中的步骤S102包括：

步骤S301、向容纳腔和冷却腔内通入导热气体，并封闭容纳腔和冷却腔。

具体的，在加热组件对加热腔内的工件进行加热，并通过供气组件向加热腔内通入惰性气体的同时，通过供气组件向容纳腔和冷却腔内通入导热气体，并在容纳腔和冷却腔内的气压达到预设压强时，封闭容纳腔和冷却腔。在加热组件将加热腔内的工件加热达到预设温度时关闭加热组件，容纳腔和冷却腔内的导热气体能够将加热腔内的热量导出至加热炉的外部，从而对加热腔内的工件进行冷却。通过在加热的过程中向容纳腔和冷却腔内通入导热气体，能够在无需改变容纳腔和冷却腔内的气体的成分和气体的压强不变的前提下，对加热腔内的工件进行冷却。其中，该导热气体可以为惰性气体，也可以为空气。

需要说明的是，向加热腔和冷却腔内通入空气以对加热腔内的工件进行冷却，可以适用于对加热腔内的工件进行较低温度的加热以及较慢速度的热处理过程中。在通过较低温度对工件进行加热，加热腔内的温度与加热炉的外部的温度之间的温差较小，能够降低加热腔内的温度散失速度，从而使加热腔内的工件能够将加热腔内的温度以较长时间保持在预设温度的附近。同时，以较低温度对加热腔内的工件进行加热，还能够降低容纳腔内的加热组件与空气中的氧气进行反应的速度，以减轻加热组件被氧化的程度，从而使加热组件具有较长的使用寿命。

在一些实施例中，本发明实施例提供一种热处理方法，如图14所示，图14所示的热处理方法与图11所示的热处理方法不同的是，图11中的步骤S102包括：

步骤S401、在加热组件对工件进行加热的状态下，控制供气组件抽取容纳腔和冷却腔内的气体，直至容纳腔和冷却腔内的气体的压强小于预设阈值，以对工件进行保温。

其中，供气组件抽取容纳腔和冷却腔内的气体，以使容纳腔和冷却腔大致处于真空状态，示例性的，通过供气组件抽取容纳腔和冷却腔内的气体，以使容纳腔内的真空度大于10^-3Pa(帕斯卡，以下Pa的含义均为帕斯卡)，使冷却腔内的真空度大于10^-2Pa，其中，真空度可以理解为，大气压强与容纳腔或冷却腔内的气压之间的差值。通过将容纳腔和冷却腔内成真空状态，能够减小加热腔内的热量以热传导和热对流的形式耗散至加热炉的外部的可能性，从而对容纳腔内的工件进行更有效地保温，提高加热组件对加热腔内的工件的加热效率。同时，加热组件还包括能够阻挡热辐射的热屏蔽组件，从而减小加热组件发出的热量以热辐射的形式耗散至加热炉的外部的可能性，从而进一步对容纳腔内的工件进行更有效地保温。

步骤S402、在对工件进行保温的时长达到预设时长的状态下，控制供气组件向容纳腔和冷却腔内通入导热气体，以对工件进行降温。

其中，在对工件进行保温的时长到达预设时长的状态下，通过供气组件向容纳腔和冷却腔内通入导热气体，从而使加热腔内的热量能够通过热传导的形式耗散至加热炉的外部，从而对加热腔内的工件进行冷却。可选的，该导热气体可以为空气，以降低热处理过程中的成本。可选的，向容纳腔内通入的导热气体可以为惰性气体，以对容纳腔内的加热组件进行保护；向冷却腔内通入的导热气体可以为具有较高导热系数的冷却介质。

在其他一些实施例中，供气组件还可以向冷却腔内通入液态的冷却介质，通过该液态的冷却介质转化为气态，可以吸收加热腔内的热量，在该液态的冷却介质转化为气态后，还能够通过热传导进一步吸收加热腔内的热量，从而能够进一步加快对加热腔内的工件的冷却速度。

在一些实施例中，本发明实施例提供一种热处理方法，如图15所示，图15所示的热处理方法与图14所示的热处理方法不同的是，图14中的步骤S402包括：

S501、通过供气组件驱动导热气体以预设速度流入冷却腔并由冷却腔流出，以控制工件的降温速度。

具体的，冷却腔具有进气口和出气口，且在进气口和出气口处均设置有单向阀，该单向阀仅允许导热气体由进气口进入冷却腔，并在冷却腔内的气体的压强大于预设压强的状态下，使冷却腔内的气体由出气口排出，从而使导热气体能够进入冷却腔并流出冷却腔的同时，使冷却腔内与冷却腔的外部的空气保持相对隔离。其中，工件的降温速度与导热气体的流动速度成正相关关系，即，供气组件驱动导热气体由进气口流入冷却腔并由出气口流出冷却腔的速度越快，加热腔的温度与冷却腔的温度的温差越大，加热腔内的热量的耗散速度越快，从而使加热腔内的工件的冷却速度越快。通过供气组件驱动导热气体的流动速度，能够控制工件的冷却速度，从而使工件的冷却速度满足热处理所需的冷却速度。

在一些实施例中，本发明实施例提供一种热处理方法，该热处理方法应用于一种加热炉，且该加热炉中冷却腔包括多个冷却腔，且各冷却腔分别与供气组件连通。该热处理方法如图16所示，图16所示的热处理方法与图15所示的热处理方法不同的是，图15中的步骤S501包括：

步骤S601、通过供气组件驱动导热气体流入各冷却腔并由各冷却腔流出，并根据流出各冷却腔的导热气体的温度，控制流入各冷却腔的导热气体的速度，以使工件的各部分的降温速度相同。

其中，流入各冷却腔内的导热气体的流速与流出各冷却腔的导热气体的温度成正相关关系。具体的，加热炉还包括测控组件，该测控组件能够测量导热气体流出冷却腔的温度，并根据检测到的温度控制供气阻流驱动导热气体流入该冷却腔的速度，从而加快该冷却腔对工件的冷却速度，从而使工件的各部分的冷却速度相同。

可选的，冷却腔的出气口与供气组件连通，从而使导热气体在流出冷却腔后回流至供气组件内，从而使导热气体在冷却腔和供气组件之间旋转流动，从而减少导热气体的消耗，减少热处理方法的实现成本。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种加热炉，其特征在于，所述加热炉包括：

炉管，具有中空的加热腔；

炉壳，所述炉壳内设置有冷却腔，且所述炉壳套设于所述炉管的外部，以在所述炉壳与所述炉管之间形成容纳腔；

加热组件，位于所述容纳腔内，并与所述炉管接触；

供气组件，分别与所述加热腔、所述容纳腔和所述冷却腔连通；

其中，所述加热腔、所述容纳腔和所述冷却腔相互隔离。

2.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述冷却腔包括多个冷却腔，各冷却腔沿所述炉壳的延伸方向间隔设置，且各冷却腔分别与所述供气组件连通。

3.根据权利要求2所述的加热炉，其特征在于，所述炉壳包括多个子炉壳，各子炉壳内均设置有所述冷却腔，各所述子炉壳的端部依次连接，以形成所述炉壳。

4.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述加热组件的数量为多个，且沿所述炉管的延伸方向设置。

5.根据权利要求4所述的加热炉，其特征在于，所述加热组件包括：

均温件，套设于所述炉管的外部，并与所述炉管接触；

加热件，套设于所述均温件的外部，并与所述均温件接触；

热屏蔽组件，套设于所述加热件的外部。

6.根据权利要求5所述的加热炉，其特征在于，所述热屏蔽组件包括多个热屏蔽套管，在垂直于所述炉管的延伸方向上，多个所述热屏蔽套管间隔设置。

7.根据权利要求6所述的加热炉，其特征在于，沿所述炉管的延伸方向，所述热屏蔽组件的各所述热屏蔽套管的端部相距预设距离，以在所述热屏蔽组件的端部形成定位结构，且相邻的所述热屏蔽组件的定位结构相互匹配。

8.一种工件的热处理方法，其特征在于，采用了如权利要求1至7任一项所述的加热炉对所述工件进行热处理，所述热处理方法包括：

将所述工件放入所述加热腔内；

控制所述加热组件对所述工件加热预设时长，控制所述供气组件向所述加热腔内通入惰性气体，同时，通过所述供气组件分别控制所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的成分或气体的压强，以对所述工件进行保温和冷却；

在所述工件的温度降低至预设温度后，将所述工件由所述加热腔内取出。

9.根据权利要求8所述的热处理方法，其特征在于，所述通过所述供气组件分别控制所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的成分或气体的压强，包括：

向所述容纳腔和所述冷却腔内通入导热气体，并封闭所述容纳腔和所述冷却腔。

10.根据权利要求8所述的热处理方法，其特征在于，所述通过所述供气组件控制所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的成分或气体的压强，以对所述工件进行保温和冷却，包括：

在所述加热组件对所述工件进行加热的状态下，控制所述供气组件抽取所述容纳腔和所述冷却腔内的气体，直至所述容纳腔和所述冷却腔内的气体的压强小与预设阈值，以对所述工件进行保温；

在对工件进行保温的时长达到预设时长的状态下，控制所述供气组件向所述容纳腔和所述冷却腔内通入导热气体，以对所述工件进行降温。

11.据权利要求10所述的热处理方法，其特征在于，所述控制所述供气组件向所述容纳腔和所述冷却腔内通入导热气体，包括：

通过供气组件驱动所述导热气体以预设速度流入所述冷却腔并由所述冷却腔流出，以控制所述工件的降温速度；

其中，所述工件的降温速度与所述导热气体的流动速度成正相关关系。

12.根据权利要求11所述的热处理方法，其特征在于，所述冷却腔包括多个冷却腔，且各冷却腔分别与所述供气组件连通；

所述通过供气组件驱动所述导热气体以预设速度流入所述冷却腔并由所述冷却腔流出，包括：

通过所述供气组件驱动所述导热气体流入各所述冷却腔并由各所述冷却腔流出，并根据流出各所述冷却腔的所述导热气体的温度，控制流入各所述冷却腔的所述导热气体的速度，以使所述工件的各部分的冷却速度相同；

其中，流入各所述冷却腔的所述导热气体的流速与流出各所述冷却腔的所述导热气体的温度成正相关关系。

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