高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)及其在線淬火工藝，該在線淬火系統(tǒng)包括擠壓機(jī)、保溫爐、淬火裝置和牽引機(jī)；該在線淬火工藝包括鋁合金鑄棒預(yù)熱、邊熱擠壓邊牽引、保溫或加熱保溫、淬火處理步驟；采用本實(shí)用新型的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)及其在線淬火工藝后，從鋁合金型材離開擠壓機(jī)的型材出口，到淬火裝置進(jìn)行快速冷卻淬火處理，整個(gè)轉(zhuǎn)移過程時(shí)間很短，實(shí)現(xiàn)了鋁合金型材擠壓制品件擠壓完成之后的即時(shí)在線淬火、連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)周期大大縮短，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；生產(chǎn)過程中，熱量損失少，能耗低，既節(jié)約了能源，又改善了環(huán)境，與立式空氣爐淬火工藝相比，節(jié)約能源80％以上，經(jīng)濟(jì)效益客觀。
【專利說明】高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及高強(qiáng)度鋁合金熱處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于對高強(qiáng)度鋁合 金進(jìn)行在線淬火的系統(tǒng)及其在線淬火工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 高強(qiáng)度鋁合金系列中，2XXX系鋁合金稱為硬鋁，7XXX系鋁合金稱為超硬鋁。這兩 個(gè)系列的鋁合金由于硬度高、變形抗力大，在將鋁合金鑄棒熱擠壓成鋁合金型材時(shí)，擠壓速 度很慢，一般都在〇. 8-3. 5米/分鐘之間的速度。由于這樣慢的速度不能保證擠壓出的整 根鋁合金型材溫度一致性，因此是不能實(shí)現(xiàn)在線淬火的。目前，大多數(shù)采用立式空氣爐對鋁 合金型材進(jìn)行淬火，其工藝過程是：將鋁合金鑄棒預(yù)熱一用擠壓機(jī)擠壓成鋁合金型材一冷 卻鋁合金型材一在鋁合金型材的端口鉆孔后穿鐵絲一將鋁合金型材掛上吊盤一將鋁合金 型材放入立式空氣爐加熱一保溫達(dá)到淬火溫度一將鋁合金型材出爐并在冷卻液中淬火。
[0003] 這種工藝存在的問題是：
[0004] (一）由擠壓機(jī)熱擠壓出的鋁合金型材本身溫度很高（440°C以上），但這部分熱量 卻未被充分利用，而是自然散失到周圍環(huán)境中，鋁合金型材被冷卻至常溫，而在后續(xù)的淬火 步驟前，還需要將常溫的鋁合金型材放入立式空氣爐中重新加熱、升溫、保溫達(dá)到所需要的 淬火溫度，因此這種淬火工藝能耗很高，周圍環(huán)境溫度高，操作環(huán)境惡劣；立式空氣爐的投 資昂貴，一個(gè)立式空氣爐的投資通常在1〇〇萬元-1000萬元人民幣之間（根據(jù)立式淬火爐 高度不同）；此外，還要修建一個(gè)淬火用的深水井。因此，整套設(shè)備投資大。
[0005] (二）這種淬火工藝是間歇式生產(chǎn)，鋁合金型材不能實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)淬火，生產(chǎn)周期 較長，一般需要2-3天的時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是：提供一種高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系 統(tǒng)，該在線淬火系統(tǒng)充分利用由擠壓機(jī)擠壓出的鋁合金型材本身熱量快速達(dá)到淬火溫度， 以節(jié)約能源、降低能耗；同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋁合金型材的在線淬火、連續(xù)生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期，提高生 產(chǎn)效率。
[0007] 本實(shí)用新型所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是：提供一種應(yīng)用高強(qiáng)度鋁合金在線淬火 系統(tǒng)的在線淬火工藝。
[0008] 為解決上述第一個(gè)關(guān)于高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技 術(shù)方案是：高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，包括：
[0009] 擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)用于將預(yù)熱后的鋁合金鑄棒熱擠壓成鋁合金型材；
[0010] 保溫爐，所述保溫爐呈臥式筒狀結(jié)構(gòu)，所述保溫爐的入口靠近所述擠壓機(jī)的型材 出口設(shè)置，所述保溫爐用于對由所述擠壓機(jī)熱擠壓成的鋁合金型材保溫，或加熱并保溫；
[0011] 淬火裝置，所述淬火裝置靠近所述保溫爐的出口設(shè)置，用于對出自所述保溫爐的 鋁合金型材擠壓制品件進(jìn)行淬火；和
[0012] 牽引機(jī)，所述牽引機(jī)包括由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的可沿軌道往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的牽引車，所 述軌道貫穿所述淬火裝置和所述保溫爐，所述牽引車上設(shè)有夾具，所述夾具用于夾持出自 所述擠壓機(jī)型材出口的鋁合金型材的一端。
[0013] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述保溫爐包括爐體，所述爐體設(shè)有保溫層；所述爐體 內(nèi)腔設(shè)有加熱元件以及測溫元件；所述爐體內(nèi)腔底部設(shè)有用于傳送所述鋁合金型材的若干 滾筒；靠近所述保溫爐的入口處的所述爐體上設(shè)置有維修門。
[0014] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述淬火裝置包括若干呈環(huán)狀布置的冷卻噴管，若干所 述冷卻噴管的設(shè)置方向與所述鋁合金型材的運(yùn)動(dòng)方向一致，若干所述冷卻噴管上的噴孔呈 向心設(shè)置。
[0015] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述淬火裝置的下游還設(shè)置有用于放置淬火后的鋁 合金型材擠壓制品件的冷床，在所述冷床的旁側(cè)設(shè)置有用于對所述鋁合金型材擠壓制品件 拉伸矯直的拉伸機(jī)。
[0016] 為解決上述第二個(gè)關(guān)于高強(qiáng)度鋁合金在線淬火工藝的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技 術(shù)方案是：高強(qiáng)度鋁合金在線淬火工藝，包括以下步驟：
[0017] S10、所述牽引機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)所述牽引車沿所述軌道運(yùn)行至靠近所述 擠壓機(jī)的型材出口處；
[0018] S20、由所述擠壓機(jī)對預(yù)熱后的鋁合金鑄棒進(jìn)行熱擠壓；
[0019] S30、所述牽引車的夾具夾持住擠壓出的鋁合金型材的一端；在所述擠壓機(jī)對鋁合 金鑄棒進(jìn)行熱擠壓的同時(shí)，所述牽引車同步牽引擠壓出的鋁合金型材進(jìn)入所述保溫爐內(nèi)；
[0020] S40、所述鋁合金型材在所述保溫爐中被保溫，或被加熱并保溫；
[0021] S50、擠壓機(jī)擠壓完畢，即制得一個(gè)鋁合金型材擠壓制品件，所述鋁合金型材擠壓 制品件在所述保溫爐內(nèi)達(dá)到淬火溫度時(shí)，所述牽引車沿所述軌道牽引所述鋁合金型材擠壓 制品件快速行至淬火裝置，由所述淬火裝置對鋁合金型材擠壓制品件進(jìn)行淬火處理。
[0022] 上述淬火工藝技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括：S60、拉伸步驟，由拉伸機(jī)對淬火處理 后的鋁合金型材擠壓制品件進(jìn)行拉伸矯直處理。
[0023] 由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)包括擠壓 機(jī)、保溫爐、淬火裝置和牽引機(jī)，生產(chǎn)鋁合金型材擠壓制品件時(shí)，牽引機(jī)的動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)牽 引車沿軌道運(yùn)行至靠近擠壓機(jī)的型材出口處，由擠壓機(jī)對預(yù)熱后的鋁合金鑄棒進(jìn)行熱擠壓 成型，鋁合金型材的一端剛一離開擠壓機(jī)的型材出口，便被牽引車的夾具夾持住，在擠壓機(jī) 對鋁合金鑄棒進(jìn)行熱擠壓的同時(shí)，牽引車同步牽引擠壓出的鋁合金型材進(jìn)入保溫爐內(nèi)，牽 引車同步牽引的過程對鋁合金型材起到了拉伸矯直作用，能確保后續(xù)淬火時(shí)變形最小；由 于熱擠壓時(shí)鋁合金鑄棒本身溫度很高，基本接近淬火溫度，而擠壓成型的鋁合金型材一離 開擠壓機(jī)的型材出口，在幾乎沒有熱量散失的情況下，便被牽引車牽引進(jìn)入保溫爐保溫，避 免了熱量損失，此時(shí)保溫爐只需提供很少的熱量，甚至不需對鋁合金型材加熱，鋁合金型材 就能達(dá)到淬火溫度，而鋁合金型材一達(dá)到淬火溫度，便被牽引車牽引快速離開保溫爐并進(jìn) 入淬火裝置，由淬火裝置對其進(jìn)行快速冷卻淬火處理。之后，動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)牽引車沿軌道再 次運(yùn)行至靠近擠壓機(jī)的型材出口處，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。
[0024] 采用本實(shí)用新型的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)及其在線淬火工藝后，從鋁合金型 材離開擠壓機(jī)的型材出口，在保溫爐保溫或加熱保溫，到淬火裝置進(jìn)行快速冷卻淬火處理， 整個(gè)轉(zhuǎn)移過程時(shí)間很短，實(shí)際生產(chǎn)表明只用幾分鐘，實(shí)現(xiàn)了鋁合金型材擠壓制品件擠壓完 成之后的即時(shí)在線淬火、連續(xù)生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，相比于現(xiàn)有的淬火工藝，生 產(chǎn)周期大大縮短；保溫爐及牽引機(jī)的設(shè)置，確保了生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)移時(shí)間短，熱量損失少，能 耗低，既節(jié)約了能源，又改善了環(huán)境，實(shí)際生產(chǎn)表明，與傳統(tǒng)的立式空氣爐淬火工藝相比，可 節(jié)約能源80%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)的布置示意圖；
[0026] 圖2是圖1中的A-A剖面示意圖；
[0027] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火工藝的流程示意框圖；
[0028] 圖中：1_牽引機(jī)；2-冷床；3-淬火裝置；4-保溫爐；41-保溫層；42-加熱元件； 43-測溫元件；44-滾筒；45-鋁合金型材擠壓制品件；5-維修門；6-鋁合金型材；7-擠壓 機(jī)；8-拉伸機(jī)；9-軌道。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步非限制性的說明。
[0030] 圖1中箭頭所示為鋁合金型材的運(yùn)行方向。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的高 強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，包括：
[0031] 擠壓機(jī)7,擠壓機(jī)7用于將預(yù)熱后的鋁合金鑄棒熱擠壓成鋁合金型材；
[0032] 保溫爐4,保溫爐4呈臥式筒狀結(jié)構(gòu)，其中，保溫爐4的入口靠近擠壓機(jī)7的型材出 口設(shè)置，保溫爐4用于對由擠壓機(jī)7熱擠壓成的鋁合金型材進(jìn)行保溫，或者加熱并保溫；
[0033] 淬火裝置3,該淬火裝置3靠近保溫爐4的出口設(shè)置，用于對出自保溫爐4的鋁合 金型材擠壓制品件進(jìn)行淬火處理；和
[0034] 牽引機(jī)1，該牽引機(jī)1包括以電機(jī)作為動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的可沿軌道9往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的 牽引車，其中，軌道9貫穿淬火裝置3和保溫爐4而設(shè)置，在牽引車上設(shè)有夾具，該夾具用于 夾持出自擠壓機(jī)7的型材出口的鋁合金型材的一端。牽引機(jī)是現(xiàn)有技術(shù)中廣泛應(yīng)用的牽引 設(shè)備，在次不再詳述及圖示牽引機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作原理。
[0035] 如圖2所示，本實(shí)施例中，保溫爐4包括爐體，在爐體上設(shè)有保溫層41 ;在爐體內(nèi) 腔設(shè)有加熱元件42以及測溫元件43 ;在爐體內(nèi)腔底部設(shè)有用于傳送鋁合金型材的若干滾 筒44 ;在靠近保溫爐4的入口處的爐體上設(shè)置有維修門5。當(dāng)牽引車的夾具在夾持鋁合金 型材出現(xiàn)問題時(shí)，可打開該活動(dòng)設(shè)置的維修門5,由人工幫助處理故障。
[0036] 其中，淬火裝置3的結(jié)構(gòu)可以是：包括若干呈環(huán)狀布置的冷卻噴管，若干冷卻噴管 的設(shè)置方向與鋁合金型材的運(yùn)動(dòng)方向一致，若干冷卻噴管上的噴孔呈向心設(shè)置（圖中未具 體示意）?；蛘卟捎闷渌Ｒ?guī)的用于淬火的結(jié)構(gòu)。
[0037] 如圖1所示，還可進(jìn)一步地，在淬火裝置3的下游設(shè)置用于放置淬火后的鋁合金型 材擠壓制品件的冷床2,在冷床2的旁側(cè)設(shè)置用于對鋁合金型材擠壓制品件進(jìn)行拉伸矯直 的拉伸機(jī)8。
[0038] 如圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火工藝，包括以下步驟：
[0039] S1、針對不同牌號(hào)系列的高強(qiáng)度鋁合金，按照各自的溫度參數(shù)要求，預(yù)熱鋁合金鑄 棒，對其進(jìn)行均勻化處理，不同牌號(hào)系列的高強(qiáng)度鋁合金均勻化處理的溫度有所不同，但溫 度范圍在460°C -550°C;預(yù)熱擠壓機(jī)7的擠壓模具，擠壓模具的預(yù)熱溫度依據(jù)不同牌號(hào)系列 的高強(qiáng)度鋁合金而有所不同，擠壓模具的預(yù)熱溫度在420°C _480°C ;
[0040] S10、牽引機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)，由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)牽引車沿軌道9運(yùn)行至靠近擠壓機(jī)7的型材 出口處，等待牽引擠壓出的鋁合金型材；
[0041] S20、擠壓機(jī)7通過其擠壓模具對鋁合金鑄棒進(jìn)行熱擠壓；
[0042] S30、牽引車的夾具夾持住擠壓出的鋁合金型材6的一端；在擠壓機(jī)7對鋁合金鑄 棒進(jìn)行連續(xù)熱擠壓的同時(shí)，牽引車同步牽引擠壓出的鋁合金型材6進(jìn)入保溫爐4內(nèi)；
[0043] S40、自身溫度較高的鋁合金型材6在保溫爐4中被保溫，保溫層41的設(shè)置使保溫 爐4具有良好的保溫效果；當(dāng)測溫元件43測得尚未達(dá)到淬火溫度時(shí)，則由加熱元件42對鋁 合金型材進(jìn)行加熱，由于鋁合金型材6自擠壓機(jī)7進(jìn)入保溫爐4幾乎沒有熱量散失，自身溫 度較高，故加熱元件42只需提供很少的熱量就能使鋁合金型材達(dá)到淬火溫度；
[0044] S50、擠壓機(jī)7擠壓完畢，即制得一個(gè)鋁合金型材擠壓制品件45,該鋁合金型材擠 壓制品件45在保溫爐4內(nèi)一達(dá)到淬火溫度，牽引車即沿軌道9立刻牽引該鋁合金型材擠壓 制品件45快速行至淬火裝置3,由淬火裝置3對鋁合金型材擠壓制品件45進(jìn)行淬火處理。 之后，動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)牽引車沿軌道9再次運(yùn)行至靠近擠壓機(jī)7的型材出口處，進(jìn)行下一個(gè)工 作循環(huán)。
[0045] 上述淬火工藝技術(shù)方案中，還進(jìn)一步包括：S60、拉伸步驟，由拉伸機(jī)8對淬火處理 后置于冷床2上的鋁合金型材擠壓制品件45進(jìn)行常規(guī)的拉伸矯直處理。
[0046] 采用本實(shí)用新型的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)及其在線淬火工藝后，從鋁合金型 材離開擠壓機(jī)的型材出口，在保溫爐保溫或加熱保溫，到淬火裝置進(jìn)行快速冷卻淬火處理， 整個(gè)轉(zhuǎn)移過程時(shí)間很短，實(shí)際生產(chǎn)表明只用幾分鐘，實(shí)現(xiàn)了鋁合金型材擠壓制品件擠壓完 成之后的即時(shí)在線淬火、連續(xù)生產(chǎn)，相比于現(xiàn)有的淬火工藝，生產(chǎn)周期大大縮短，保證了產(chǎn) 品質(zhì)量的一致性；保溫爐及牽引機(jī)的設(shè)置，確保了生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)移時(shí)間短，熱量損失少，能 耗低，既節(jié)約了能源，又改善了環(huán)境，實(shí)際生產(chǎn)表明，與傳統(tǒng)的立式空氣爐淬火工藝相比，可 節(jié)約能源80%以上，取得了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。本實(shí)用新型的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)及 其在線淬火工藝可廣泛適用于2XXX系、7XXX系、6XXX系等高強(qiáng)度鋁合金。
[0047] 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有多重更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，其特征在于，包括： 擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)用于將預(yù)熱后的鋁合金鑄棒熱擠壓成鋁合金型材； 保溫爐，所述保溫爐呈臥式筒狀結(jié)構(gòu)，所述保溫爐的入口靠近所述擠壓機(jī)的型材出口 設(shè)置，所述保溫爐用于對由所述擠壓機(jī)熱擠壓成的鋁合金型材保溫，或加熱并保溫； 淬火裝置，所述淬火裝置靠近所述保溫爐的出口設(shè)置，用于對出自所述保溫爐的鋁合 金型材擠壓制品件進(jìn)行淬火；和 牽引機(jī)，所述牽引機(jī)包括由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)的可沿軌道往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的牽引車，所述軌 道貫穿所述淬火裝置和所述保溫爐，所述牽引車上設(shè)有夾具，所述夾具用于夾持出自所述 擠壓機(jī)型材出口的錯(cuò)合金型材的一端。
2. 如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，其特征在于：所述保溫爐包括爐 體，所述爐體設(shè)有保溫層；所述爐體內(nèi)腔設(shè)有加熱元件以及測溫元件；所述爐體內(nèi)腔底部 設(shè)有用于傳送所述鋁合金型材的若干滾筒。
3. 如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，其特征在于：靠近所述保溫爐的 入口處的所述爐體上設(shè)置有維修門。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，其特征在于：所述淬火裝 置包括若干呈環(huán)狀布置的冷卻噴管，若干所述冷卻噴管的設(shè)置方向與所述鋁合金型材的運(yùn) 動(dòng)方向一致，若干所述冷卻噴管上的噴孔呈向心設(shè)置。
5. 如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度鋁合金在線淬火系統(tǒng)，其特征在于：在所述淬火裝置的 下游還設(shè)置有用于放置淬火后的鋁合金型材擠壓制品件的冷床，在所述冷床的旁側(cè)設(shè)置有 用于對所述鋁合金型材擠壓制品件拉伸矯直的拉伸機(jī)。
【文檔編號(hào)】C21D1/667GK203938695SQ201420362999
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】吳維光, 梁世斌, 張洪亮 申請人:山東華建鋁業(yè)集團(tuán)有限公司