锻造船用锻件时，坯料的加热是整个锻造工艺中至关重要的一环，直接决定了锻件的内部质量、机械性能以及锻造过程的顺利进行。

船用锻件（如艉轴、中间轴、舵杆、连杆、大型法兰等）通常尺寸大、重量重，且对力学性能、耐腐蚀性和安全性要求极高。因此，其坯料加热需要精确控制。

以下是坯料加热的详细流程和要点：

一、 核心加热设备：工业炉

船用锻件坯料（通常是钢锭或大型钢坯）的加热主要使用大型工业炉，常见的有：

燃气/燃油室式炉：

原理：炉膛像一个封闭的房间，燃料（天然气、煤气、重油等）在炉内燃烧，通过对流和辐射将热量传递给坯料。

优点：结构相对简单，适用性强，可加热各种尺寸和形状的坯料，是锻造车间最常用的炉型。

缺点：炉温均匀性相对较差，能耗较高。

台车炉：

原理：炉底是一个可移动的台车，装料时台车开出，坯料用吊车装到台车上，然后台车开进炉内加热。加热完成后，台车再开出取料。

优点：非常适合加热超重、超大的坯料（这正是大型船用锻件的特点），装卸料方便。

缺点：炉门大，密封性稍差，热损失较大。

环形炉：

原理：炉底呈环形，缓慢旋转。坯料从装料口送入，随着炉底旋转一周后，从出料口取出，恰好完成加热。

优点：加热连续化，生产效率高，炉温稳定，加热均匀，氧化烧损少。

缺点：投资巨大，占地面积大，通常用于大批量、规模化的专业锻造生产线。

二、 加热过程的关键步骤与控制要点

加热不仅仅是把坯料烧红那么简单，而是一个严格控制的工艺过程。

1. 装炉

炉温：坯料需在低温（一般≤800°C）下“冷”装炉，以防止因热应力过大而产生内部裂纹。

摆放：坯料应垫高，与炉底保持一定距离，以保证受热均匀。坯料与坯料之间、坯料与炉壁之间需留有足够间隙，确保热气流畅通。

2. 加热阶段（核心环节）
加热过程通常分为三个阶段，尤其是对于大型钢锭：

预热阶段（低温阶段）：

温度范围：从室温到~800°C。

目的：使坯料内外均匀地、缓慢地升温，消除由于温度不均产生的热应力，并防止因组织转变过快而产生组织应力。对于大型钢锭，这个阶段还能扩散氢元素，防止“白点”缺陷。

控制要点：缓慢升温，长时间保温。

加热阶段（高温阶段）：

温度范围：从~800°C到锻造温度。

目的：快速将坯料加热到可进行锻造的塑性最佳温度。

控制要点：在确保坯料心部也热透的前提下，可以加快升温速度。炉温可以设定得比目标锻造温度稍高一些（通常高50-100°C），以提高效率，但需避免坯料局部过热。

均热阶段（保温阶段）：

温度范围：在锻造温度下保温。

目的：使坯料内外温度均匀一致，消除热透后坯料内部的温度梯度。这是保证锻造质量的关键，如果心部温度不够，锻造时会发生“锻不透”的现象，导致内部缺陷。

控制要点：保温时间取决于坯料的材质、截面尺寸和装炉量。经验法则通常是每100mm截面直径（或厚度）保温1小时左右。

3. 出炉锻造

一旦均热完成，应迅速将坯料从炉中取出，送往锻造设备（水压机或锻锤）进行锻造。

操作要快，以减少坯料在输送过程中的温度下降（温降），确保在最佳的锻造温度范围内完成变形。

三、 核心工艺参数

锻造温度范围：

始锻温度：开始锻造的最高温度，一般低于材料熔点100-200°C，以防止过热和过烧。例如，碳钢的始锻温度通常在1150-1250°C之间。

终锻温度：停止锻造的最低温度。终锻温度过高，晶粒会继续长大变粗；终锻温度过低，则塑性差，容易锻裂。例如，碳钢的终锻温度通常在750-800°C之间。

加热速度：主要由预热阶段的升温速度控制，取决于钢种和坯料尺寸。

加热时间：从装炉到出炉的总时间，由预热、加热、均热三个阶段的时间总和决定。

四、 必须避免的加热缺陷

过热：加热温度过高或在高温下停留时间过长，导致晶粒粗大，降低材料的力学性能。可通过正火等热处理补救。

过烧：加热温度接近熔点，导致晶界氧化甚至熔化，材料完全报废，无法挽回。

氧化和脱碳：坯料表面与炉气反应生成氧化皮（铁皮），造成金属损失和表面粗糙；表面碳元素被烧掉，导致表面硬度下降。可通过控制炉内气氛（如采用保护气氛）来减轻。

内部裂纹：加热速度过快，特别是对于导热性较差的合金钢和大截面坯料，内外温差过大产生巨大热应力所致。

总结

锻造船用锻件时，坯料的加热是一个精细化、自动化控制的过程。现代大型锻造车间通常采用计算机控制的台车炉或环形炉，通过热电偶实时监测炉温和坯料温度，严格按照预设的加热曲线（规定了各阶段的温度、时间和速度）执行，确保坯料热透、均匀且无缺陷，从而为锻造出高质量、高可靠性的船用锻件奠定坚实基础。