具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

具体地，本发明提供一种坯料的热处理方法，如图6所示，其包括以下步骤：

S1、设定初始参数：确定加热环境i(i＝1,2,3)、加热精度要求K_i、坯料穿孔热处理所需温度T、脉冲电流加热完成后坯料各点最大限制温差ΔT和测温热电偶测温时间间隔t，其中，i＝1时表示坯料在加热炉中进行加热，i＝2时表示坯料通过喷火的方式进行加热，i＝3时表示坯料在脉冲电流施加的环境下进行加热；加热炉中加热完成后的精度要求为K₁，喷火加热完成后温度的精度要求为K₂，施加脉冲电流加热完成后的精度要求为K₃。

S2、对坯料进行加热炉加热，其具体包括以下子步骤：

S21、将坯料放入加热炉中进行加热，利用测温装置对加热炉中坯料上各点的温度进行实时检测并将实时温度数据传输给上位机，上位机通过比较加热炉中坯料外表面上各点温度确定温度最大值，计算公式如下：

T_1max＝max{T₁’，T₁”，T₁”’，...，T₁ ⁽ⁿ⁾}，之后计算在加热炉中加热过程中的的实

S22、将在加热炉中加热过程中的实际精度K₁’与在加热炉中加热完成后的精度要求K₁进行比较：若K₁’＜K₁，则重复步骤S21-S22直到K₁’≥K₁；若K₁’≥K₁，则进入步骤S3进行下一步加热。

S3、对坯料进行喷火加热，其具体包括以下子步骤：

S31、移出加热炉，对坯料进行喷火，经过t时间后喷火停止，利用测温热电偶插进坯料内部对坯料芯部温度进行检测，测温热电偶将坯料内表面各点的实时温度数据实时传输给上位机，上位机比较喷火加热中坯料内表面上各点温度并确定温度最大值，计算公式如下：T_2max＝max{T₂’，T₂”，T₂”’，...，T₂ ⁽ⁿ⁾}，计算在喷火加热过程中的实际精度

S32、将在喷火的方式中加热过程中的实际精度K₂’与在喷火的方式中加热完成后的精度要求K₂进行比较：若K₂’＜K₂，则重复步骤S31-S32，直至K₂’≥K₂；若K₂’≥K₂，则进入步骤S4进行下一步的加热过程。

S4、对坯料进行脉冲电流加热，其具体包括以下子步骤：

S41、停止喷火加热，将坯料放在脉冲电流施加的环境中进行加热，利用脉冲电流的焦耳热使坯料的温度提高，将测温热电偶插进坯料内部对脉冲电流施加的环境中坯料芯部各点的温度进行实时的检测，利用红外测温仪对脉冲电流施加的环境中坯料外表面各点的温度进行实时的检测，并将检测到的坯料内表面及外表面的温度数据实时传输给上位机；上位机接收到温度数据后，通过比较在脉冲电流施加的环境中坯料内外表面上各点温度得到温度最大值和温度最小值，温度最大值的计算公式为T_3max＝max{T₃’，T₃”，T₃”’，...，T₃ ⁽ⁿ⁾}，温度最小值的计算公式为T_3min＝min{T₃’，T₃”，T₃”’，...，T₃ ⁽ⁿ⁾}；

S42、根据温度最大值和温度最小值计算在脉冲电流施加的环境下坯料内外表面的最大温差ΔT’以及在脉冲电流施加的环境中加热过程中的实际精度

S43、将在脉冲电流施加的环境中加热过程中的实际精度K₃’与在脉冲电流施加的环境中加热完成后的精度要求K₃进行比较，同时将坯料的最大温差ΔT’与坯料最大限制温差ΔT进行比较：

若K₃’＜K₃，则重复步骤S41-S43；若K₃’≥K₃，ΔT’＞ΔT，则停止脉冲电流的施加，使坯料通过热传导的方式使坯料上各点温度趋于一致；

若K₃’≥K₃，ΔT’≤ΔT且T_3min＜T，则继续在脉冲电流的环境下进行加热，利用脉冲电流的焦耳热使坯料最低点的温度进行提升；

若K₃’≥K₃，ΔT’≤ΔT，且T_3min≥T，则终止脉冲加热，取出坯料进行后续穿孔工艺。

如图1所示，本发明提供一种不锈钢管坯的热处理装置，包括坯料14(不锈钢管坯)、工作台34、上位机29、脉冲电源32、脉冲电流电极、喷火加热组件11、热电偶测温组件、控制台31、红外测温组件以及丝杠传动组件，两个红外测温组件横向对称固定安装在工作台34两边，丝杠传动组件固定在两个红外测温组件的中间，喷火加热组件34安装在不锈钢管坯14的一侧，脉冲电源32与控制台31放置在不锈钢管坯14的另一侧，上位机29安装在控制台31前方。上位机29在实施例中为计算机或中控机或其他控制器。

丝杠传动组件包括横向固定安装在工作台34上的第一滑轨16、第一动滑块18、第一定滑块13以及第一丝杠15，第一滑轨16的第一端固定焊接有第一定滑块13，第一滑轨16的第二端设置有能够移动的第一动滑块18，第一定滑块13与第一动滑块18间穿设有第一丝杠15，第一丝杠15与第一动滑块18通过螺栓连接并与第一电机20连接以实现第一动滑块18在第一滑轨16上的运动。

喷火加热组件包括设置在第一定滑块13侧面的第二滑轨5、第二动滑块42、第二定滑块41以及第二丝杠，焊接在第二滑轨5上的第二定滑块41与能移动的第二动滑块42之间穿设有第二丝杠7，第二丝杆7与第二电机6连接，第二动滑块42上固定有第一液压缸43，第一液压缸43连接有第一液压泵组件1，第一液压泵组件1包括第一油箱101、第一液压泵102以及电机103，第一液压缸43的一端与固定在第一油箱101上的第一液压泵102连接，第一液压泵102上设置有液压马达103。第一液压缸43的另一端与进气管支架114通过螺栓或其他连接件固定连接在一起，进气硬管111包括氧气进气硬管1112和天然气进气硬管1111，进气硬管111搭设在进气管支架114上，进气管支架114上固定有火花塞点火装置112，进气硬管111的第一端开设有沿周向彼此之间呈90°分布的喷火口113，氧气进气硬管1112和天然气进气硬管1111的第二端通过氧气进气软管10和天然气进气软管2分别与氧气气罐9和天然气气罐3相连。天然气气罐3借助于天然气气罐座4进行安装。氧气气罐9借助于氧气气罐座8固定。

红外测温组件包括第一红外测温组件和第二红外测温组件，第一红外测温组件包括固定在工作台上的第三滑轨38、第三定滑块40、第三动滑块35和第三丝杠39，第三定滑块40焊接在第三滑轨38的一侧，第三丝杠39穿过第三动滑块35后与第三电机33连接，第三动滑块35上固定有第一支撑杆36，第一支撑杆36上有用圆锥销或其他连接件固定的第一红外测温仪37，第二红外测温组件17与第一红外测温组件对称分布在工作台34侧面。

热电偶测温组件包括设置在第一电机侧面的第四滑轨21、第四丝杠28、第四动滑块26以及第四定滑块30，第四定滑块30焊接在第四滑轨21上，第四定滑块30和第四动滑块26之间穿设有第四丝杠28，第四丝杆28与第四电机25连接，第四动滑块26上固定有第二液压缸24，第二液压缸24的第一端与第二液压泵组件27连接，第二液压缸24的第二端与热电偶支架23固定连接在一起，热电偶支架23上搭设有测温热电偶22。第二液压泵组件27的具体组件与第一液压泵组件1的结构相同，在此不再赘述。

如图2所示，第一定滑块13和第一动滑块18顶端具有呈对称分布的斜面，以实现对不同直径不锈钢管坯14的支撑，同时第一定滑块13和第一动滑块18顶端斜面上分别镶嵌有脉冲电流阳极19和脉冲电流阴极12，且顶端斜面材料的选择要具有优良的绝缘性和耐高温性，在具体实施例中，镶嵌在第一定滑块13和第一动滑块18顶端斜面上的脉冲电流电极的材料选择阻值非常小的铜，在本具体实施例中，顶端斜面的材料选用具有优良的绝缘性和耐高温性Hp5云母板。

如图3所示，喷火加热组件11的进气硬管111前端分为若干段，若干段之间通过其上的螺纹副实现固定连接，以实现对不同长度不锈钢管坯14的喷火处理，进气管支架114下方的第一液压缸43可以在第一液压泵1的驱动下进行伸长与收缩，便于对进气管支架114的高度进行调节，以实现对不同直径的不锈钢管坯的喷火处理。

如图4所示，火花塞点火装置112包括点火线圈1121和火花塞1122。

如图5所示，天然气进气硬管1111内设置有锥形进气口，锥形进气口可以起到防止回火的作用。

下面结合实施例对本发明的工作过程及工作原理进行进一步叙述：

以下实施例需要进行热处理的坯料和使用的脉冲电流的参数具体如下表：

1、坯料参数见下表：

2、脉冲电流参数见下表：

3、测温热电偶测温时间间隔t参数见下表：

具体实施例1：

在本实施例中，初始参数的选取如下表数据：

具体包括以下步骤：

步骤1，设定初始参数：确定加热环境i(i＝1,2,3)，其中i＝1时表示不锈钢管坯14在加热炉中进行加热，i＝2时表示不锈钢管坯14通过喷火的方式进行加热，i＝3时表示不锈钢管坯14在脉冲电流施加的环境下进行加热；加热精度要求K_i，其中加热炉中加热完成后的精度要求为K₁，喷火加热完成后温度的精度要求为K₂，施加脉冲电流加热完成后的精度要求为K₃；不锈钢管坯14穿孔热处理所需温度T；脉冲电流加热完成后不锈钢管坯14各点最大限制温差ΔT；测温热电偶测温时间间隔t；

步骤2，根据不锈钢管坯14的长度和直径，通过控制台31调整第一动滑块18的位置，使第一动滑块18、第一定滑块13与两者的间距之和接近不锈钢管坯14的全长，同时对进气硬管111长度和进气管支架114高度进行调节；

步骤3，将不锈钢管坯14放在i＝1即在加热炉中进行加热，通过对加热炉中的测温装置对加热炉中不锈钢管坯14上各点的温度进行实时的检测并将温度数据实时的传输给上位机29，上位机29通过比较确定加热炉中不锈钢管坯14上各点温度的最大值T_1max＝max{T₁’，T₁”，T₁”’，...，T₁ ⁽ⁿ⁾}，加热炉中各点温度最小值确定后上位机29开始计算在加热炉中加热

步骤4，将在加热炉中加热过程中的实际精度K₁’与在加热炉中加热完成后的精度要求K₁进行比较：

(1)若K₁’＜0.7，则重复步骤3-4；

(2)若K₁’≥0.7，进行下一步加热过程；

步骤5，将不锈钢管坯14放在i＝2即在喷火的方式中进行加热，经过t时间后喷火停止，第二电机6工作将喷火组件11带出不锈钢管坯14内部同时第四电机25工作将测温热电偶22插进不锈钢管坯14内部对不锈钢管坯14芯部温度进行检测，测温热电偶22将不锈钢管坯14内表面各点的温度数据实时的传输给上位机29，上位机29通过比较确定喷火的方式中不锈钢管坯14内表面上各点温度的最大值T_2max＝max{T₂’，T₂”，T₂”’，...，T₂ ⁽ⁿ⁾}，喷火的方式中各点温度最大值确定后上位机29开始计算在喷火的方式中加热过程中的实际精度

步骤6，将在喷火的方式中加热过程中的实际精度K₂’与在喷火的方式中加热完成后的精度要求K₂进行比较：

(1)若K₂’＜0.92，则重复步骤5-6；

(2)若K₂’≥0.92，进行下一步加热过程；

步骤7，喷火加热停止，第二电机6工作将喷火组件11带出不锈钢管坯14内部同时第四25电机工作将测温热电偶22插进不锈钢管坯14内部对不锈钢管坯14芯部温度进行实时检测，两个红外测温仪在滑轨上面进行同步往复运动，以实现对脉冲电流施加的环境中不锈钢管坯14表面各点的温度进行实时的检测，并将内外表面的温度数据实时的传输给上位机29，随后将不锈钢管坯14放在i＝3即在脉冲电流施加的环境中进行加热，利用脉冲电流的焦耳热使坯料的温度进行提高，上位机29接收到温度数据后，通过比较确定在脉冲电流施加的环境中不锈钢管坯14内外表面上各点温度的最大值T_3max＝max{T₃’，T₃”，T₃”’，...，T₃ ⁽ⁿ⁾}和最小值T_3min＝min{T₃’，T₃”，T₃”’，...，T₃ ⁽ⁿ⁾}，在脉冲电流施加的环境中各点温度最大值确定后上位机29开始计算在脉冲电流施加的环境下不锈钢管坯14内外表面的最大温差ΔT’以及在脉冲电流施加的环境中加热过程中的实际精度

步骤8，将在脉冲电流施加的环境中加热过程中的实际精度K₃’与在脉冲电流施加的环境中加热完成后的精度要求K₃进行比较，同时将不锈钢管坯14的最大温差ΔT’与不锈钢管坯14最大限制温差ΔT进行比较：

(1)若K₃’＜1，则重复步骤7-8；

(2)若K₃’≥1，ΔT’＞30℃，则停止脉冲电流的施加，使不锈钢管坯14通过热传导的方式使不锈钢管坯14上各点温度趋于一致；

(3)若K₃’≥1，ΔT’≤30℃，且T_3min＜1210℃，则继续在脉冲电流的环境下进行加热，利用脉冲电流的焦耳热使不锈钢管坯14最低点的温度进行提升；

(4)若K₃’≥1，ΔT’≤30℃，且T_3min≥1210℃，则终止脉冲加热，取出不锈钢管坯14进行后续穿孔工艺；

具体实施例2：

现取一根初始温度26℃的Φ329mm×3000mm的TP316不锈钢管坯加热到穿孔热处理所需温度1210℃，包括以下步骤：

步骤1，根据不锈钢管坯14的长度和直径，通过控制台31调整第一动滑块18的位置，使第一动滑块18、第一定滑块13与两者的间距之和接近3000mm，同时对进气硬管111长度和进气管支架114高度进行调节使进气硬管喷火口与不锈管钢坯等轴心高度。

步骤2，将不锈钢管坯14放置在加热炉中进行加热，通过对加热炉中的测温装置对不锈钢管坯14上各点的温度进行实时的检测并将实时温度数据实时的传输给上位机29，上位机29通过比较各点温度确定加热炉中不锈钢管坯14上各点温度的最大值T_1max＝860℃，之后上位机29按照计算公式开始计算在加热炉中加热过程中的实际精度K₁’≈0.71。

步骤3，通过比较K₁’＞0.7，因此进行下一步的加热过程。

步骤4，将不锈钢管坯14取出放置在第一定滑块13和第一动滑块18上，随后采用喷火的方式进行加热，由于此时ΔT₂＝1110-860＝250℃，故经过10s后喷火停止，随后第二电机6工作将喷火组件11带出不锈钢管坯14内部同时第四电机25工作将测温热电偶22插进不锈钢管坯14内部对不锈钢管坯14芯部温度进行检测，测温热电偶22将不锈钢管坯14内表面各点的温度数据实时的传输给上位机29，上位机29通过比较确定喷火的方式中不锈钢管坯14内表面上各点温度的最大值T_2max＝1030℃，此时上位机29开始计算在喷火方式中加热过程中的实际精度K₂’≈0.85。

步骤5，通过比较K₂’＜0.92，所以采用喷火的方式进行加热，由于此时ΔT₂＝1110-1030＝80℃，故经过2s后喷火停止，随后第二电机6工作将喷火组件11带出不锈钢管坯14内部同时第四电机25工作将测温热电偶22插进不锈钢管坯14内部对不锈钢管坯14芯部温度进行检测，测温热电偶22将不锈钢管坯14内表面各点的温度数据实时的传输给上位机29，上位机29通过比较确定喷火的方式中不锈钢管坯14内表面上各点温度的最大值T_2max＝1130℃，此时上位机29开始计算在喷火方式中加热过程中的实际精度K₂’≈0.93。

步骤6，通过比较K₂’＞0.92，则喷火加热停止，第二电机6工作将喷火组件11带出不锈钢管坯14内部同时第四25电机工作将测温热电偶22插进不锈钢管坯14内部对不锈钢管坯14芯部温度进行实时检测，两个红外测温仪在滑轨上面进行同步往复运动，以实现对脉冲电流施加的环境中不锈钢管坯14外表面各点的温度进行实时的检测，并将内外表面的温度数据实时的传输给上位机29，随后将不锈钢管坯14放在脉冲电流施加的环境中进行加热，利用脉冲电流的焦耳热使坯料的温度进行提高，上位机29接收到温度数据后，通过比较确定在脉冲电流施加的环境中不锈钢管坯14内外表面上各点温度的最大值T_3max＝1230℃和最小值T_3min＝1160℃，不锈钢管坯14内外表面的最大温差ΔT’＝70℃，实际加热精度K₃’≈1.02。

步骤7，通过比较K₃’≥1，ΔT’＞30℃，则停止脉冲电流的施加，使不锈钢管坯14通过热传导的方式使不锈钢管坯14上各点温度趋于一致，测温热电偶与红外测温仪继续对不锈钢管坯14内外表面各点的温度进行实时的检测，热传导一段时间后，不锈钢管坯14内外表面上各点温度的最大值T_3max＝1220℃和最小值T_3min＝1190℃，不锈钢管坯14内外表面的最大温差ΔT’＝30℃，实际加热精度K₃’≈1.01。

步骤8，通过对上述值进行比较可知K₃’≥1，ΔT’≤30℃，且T_3min＜1210℃，故继续在脉冲电流的环境下进行加热，利用脉冲电流的焦耳热使不锈钢管坯14最低点的温度进行提升，测温热电偶与红外测温仪继续对不锈钢管坯14内外表面各点的温度进行实时的检测，脉冲电流加热一段时间后，不锈钢管坯14内外表面上各点温度的最大值T_3max＝1230℃和最小值T_3min＝1210℃，不锈钢管坯14内外表面的最大温差ΔT’＝20℃，实际加热精度K₃’≈1.02。

步骤9，通过比较K₃’≥1，ΔT’≤30℃，且T_3min＝1210℃，则终止脉冲加热，取出不锈钢管坯14进行后续穿孔工艺。

经研究发现，使用蓄热式加热炉对初始温度为26℃的Φ300mm×3000mm的TP316不锈钢管坯加热到工艺温度1210℃需要加热8个小时，保温3个小时，共计11个小时。最终检验由于裂纹所造成的废品率为10.3％，而用本发明提出的装置与工艺对此不锈钢管坯加热共用时7.55小时，且最终检验由于裂纹所造成的废品率为5.2％。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。