一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法，所述装置包括自前至后依次布置的连续挤压机、线圈感应快速加热装置、第一冷却装置、加热保温装置和第二冷却装置，所述线圈感应快速加热装置包括加热感应线圈和保温感应线圈，所述加热感应线圈位于保温感应线圈前侧。本发明一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法，它将连续挤压、在线固溶和在线时效有机结合，实现了合金杆坯在线固态相变热处理的一体化和连续化，具有生产效率高和产品性能稳定的优势。
【专利说明】
一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法，属于金属材料加工技术领域。
【背景技术】
[0002]形变热处理是机械工业的一项重要基础技术，其对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命有重要意义。
[0003]目前，公知的在线热处理方法有:CN201410675128.8公开了一种中高碳超细规格制绳用钢丝在线热处理酸洗磷化工艺，可保证多种规格、多种材质的产品在同一生产线上生产;CN201410291509.6提供一种铜质金属拉丝在线热处理装置，包括拉丝机，及其出线端连接电磁感应加热设备的电磁加热线圈入口，该电磁加热线圈的出口连接冷却水槽入口 ；CN201410265459.4公布了一种高强钢通过热乳及在线热处理的制备方法，使用低中碳钢，在热乳终乳后对热乳板立即进行在线余热淬火处理，随后在线加热至两相区进行保温，然后快冷至配分区，最后快冷至室温;CN 201210489696.X公开了一种铝合金导线的制备及在线形变热处理方法，将制备的铝合金导线牵引到在线固溶冷却水箱中，打开通水开关，使水箱中的冷却水喷射到挤压成形的铝合金导线上进行在线固溶处理，在线固溶温度为400?5500C，冷却水流量为15?20L/min，固溶冷却水箱长度8m，走线速度为20?50m/min，对固溶后的铝合金导线进行I?4道次连续ECAE，利用连续ECAE变形热进行动态时效，采用卷取机将时效后的导线进行卷取。
[0004]尽管我国目前的形变热处理技术有了一定的基础和突破，但是还存在热处理设备落后、产品质量性能不稳定、生产效率低、耗能高、污染严重的问题。因此，对于大长度、大直径的合金杆，还没有一种有效的热处理技术能使其性能均匀，且能大规模生产的方法。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法，它将连续挤压、在线固溶和在线时效有机结合，实现了合金杆坯在线固态相变热处理的一体化和连续化，具有生产效率高和产品性能稳定的优势。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种合金杆坯的在线固态相变处理装置，它包括自前至后依次布置的连续挤压机、线圈感应快速加热装置、第一冷却装置、加热保温装置和第二冷却装置，所述线圈感应快速加热装置包括加热感应线圈和保温感应线圈，所述加热感应线圈位于保温感应线圈前侧。
[0007]所述第一冷却装置和第二冷却装置均包括回流冷却水箱，所述汇流冷却水箱上方设置有蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器一侧设置有冷却水槽，所述冷却水槽上部和下部分别设置有冷却水进水口和冷却水出水口，所述冷却水槽顶部通过管路与蒸汽冷凝器顶部相连接，所述蒸汽冷凝器底部通过管路与回流冷却水箱相连接，所述回流冷却水箱通过管路分别与冷却水进水口和冷却水出水口相连接。
[0008]一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，所述方法包括如下步骤:
步骤一、将合金在感应熔炼炉中熔炼，通过连续铸造工艺得到大长度的合金杆坯；步骤二、将大长度的铸造合金杆坯通过连续挤压机挤压成连续挤压合金杆，并在连续挤压机的模腔出口处安装线圈感应快速加热装置，通过连续挤压和线圈感应加热产生的热量将连续挤压合金杆加热到一定温度进行保温，接着通过第一冷却装置将连续挤压合金杆快速冷却；
步骤三、将步骤二生产的连续挤压合金杆通过加热保温装置，接着将保温完成的连续挤压合金杆通过第二冷却装置进行水冷或空冷；
步骤四、最后通过收线设备将连续挤压合金杆成卷。
[0009]合金杆坯的直径为20mm，连续挤压合金杆的直径为25mm。
[0010]步骤一中得到的大长度的合金杆坯在进入连续挤压机前先将加热好的7?8段铜短料连续不断放入连续挤压机的挤压轮槽内。
[0011]线圈感应快速加热装置包括加热感应线圈和保温感应线圈，所述保温感应线圈长度大于加热感应线圈长度，所述加热感应线圈设定温度为960-980°C，所述保温感应线圈设定温度为980 ±10 °C。
[0012]所述保温感应线圈长度为15m，设定保温时间为30min。
[0013]步骤二中连续挤压机的挤压速度为0.52m/min。
[0014]第一冷却装置和第二冷却装置中的冷却水温度为20±5°C，步骤二中保温完成的连续挤压合金杆通过第一冷却装置快速冷却至20 °C，步骤三中保温完成的连续挤压合金杆通过水冷或空冷至20 °C。
[0015]步骤三中的加热保温装置的长度为30m，设定温度为500 ± 5°C，保温时间为60 土5min0
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明一种合金杆坯的在线固态相变处理装置及其处理方法，它能够克服目前相变强化型合金杆存在的性能较差且不均匀、不能大长度生产、生产工艺复杂的问题，通过将一定直径铸造后合金杆坯借助连续挤压工艺进行大塑性变形，提高变形储能，并利用合金连续挤压时产生变形热和模具出口加装的快速加热装置进行在线固态相变热处理，热处理结束后水淬或空冷，将连续挤压、在线固溶和在线时效有机结合，实现了合金杆坯在线固态相变热处理的一体化和连续化，具有生产效率高和产品性能稳定的优势。
【附图说明】
[0017]图1为本发明一种合金杆坯的在线固态相变处理装置的结构示意图。
[0018]图2为图1中连续挤压机后线圈感应快速加热装置的结构示意图。
[0019]图3为图1中冷却装置F和M的结构示意图。
[0020]其中:
铸造合金杆还A 连续挤压机的挤压轮B 连续挤压机的模腔C 加热感应线圈D 保温感应线圈E 第一冷却装置F 连续挤压合金杆G 加热保温装置L 第二冷却装置M 冷却水进水口a 高温合金杆b 冷却水出水口c 蒸汽冷凝器d 回流冷却水箱e。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0022]如图1?图3所示，本实施例中的一种合金杆坯的在线固态相变处理装置，它包括自前至后依次布置的连续挤压机、线圈感应快速加热装置、第一冷却装置F、加热保温装置L和第二冷却装置M，所述线圈感应快速加热装置包括加热感应线圈D和保温感应线圈E，所述加热感应线圈D位于保温感应线圈E前侧。
[0023]铸造合金杆坯A通过连续挤压机的挤压轮B进入连续挤压机的模腔C，铸造合金杆坯A在连续挤压机的模腔C经过剧烈的塑性变形被加工成连续挤压合金杆G，连续挤压合金杆G在加热感应线圈D中经过加热到一定温度，然后进入保温感应线圈E中经过高温处理发生固态相变，通过第一冷却装置F确保连续挤压合金杆G的固态相变处理效果，然后连续挤压合金杆G再进入加热保温装置L发生固态相变，使连续挤压合金杆G达到合适的性能。
[0024]所述加热感应线圈D长度较短，保温感应线圈E长度较长，主要连续挤压合金杆G的散热损失。
[0025]所述第一冷却装置F包括回流冷却水箱e，所述汇流冷却水箱e上方设置有蒸汽冷凝器d，所述蒸汽冷凝器d—侧设置有冷却水槽，所述冷却水槽上部和下部分别设置有冷却水进水口 a和冷却水出水口 c，所述冷却水槽顶部通过管路与蒸汽冷凝器d顶部相连接，所述蒸汽冷凝器d底部通过管路与回流冷却水箱e相连接，所述回流冷却水箱e通过管路分别与冷却水进水口 a和冷却水出水口 c相连接；
所述第二冷却装置M的结构与第一冷却装置F相同；
上述冷却装置保证了水的循环利用，当设备开始运行时，冷却水从冷却水进水口 a不断的进入冷却合金杆，由于合金杆的高温会导致一部分水变为水蒸气，水蒸气向上流入蒸汽冷凝器d后凝结为水，流入回流冷却水箱e;另一部分水会从冷却水出水口 c进入回流冷却水箱e。进入回流冷却水箱e的水经冷却后循环到冷却水进水口 a作为冷却水继续冷却合金杆。当合金杆坯需要空冷时，关闭冷却水进水口 a，高温合金杆b就在空气中冷却。
[0026]其处理方法包括以下步骤:
首先，将含铜量99.95%的电解铜和CuCr Zr中间合金按一定的比例加入上引熔炼炉，上引连铸成20mm直径的合金杆坯；
其次，将连续挤压机、线圈感应快速加热装置(包括加热感应线圈D和保温感应线圈E)、第一冷却装置F、加热保温装置L、第二冷却装置M打开，其中，保温感应线圈E的长度为15m，加热保温装置L的长度为30m。待设备参数达到要求:设置连续挤压机挤压速度0.52m/min，连续挤压后的加热感应线圈D设定温度960-980°C，保温感应线圈E设定温度980±10°C，加热保温装置L设定温度500 ± 5°C ;设定第一冷却装置F和第二冷却装置M的冷却水温度为20± 5°C。然后，将加热好的7?8段铜短料连续不断放入挤压轮槽，接着将直径20mm的铸造合金杆坯A接入连续挤压机，铸造合金杆坯A经连续挤压成直径25mm的连续挤压合金杆G，在加热感应线圈D中被加热到980°C，接着进入保温感应线圈E中以0.52m/min的速度通过，保温约30min;然后进入第一冷却装置F快速冷却到20°C，接着连续挤压合金杆G进入内温500°C的加热保温装置L中保温约60 土 5min ；接着进入第二冷却装置M中进行冷却到20°C，最后弯曲成盘。
[0027]最后，检测制得的25mm直径的杆坯，其抗拉轻度达到480MPa，导电率达到82%IACS。
[0028]除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种合金杆坯的在线固态相变处理装置，其特征在于:它包括自前至后依次布置的连续挤压机、线圈感应快速加热装置、第一冷却装置、加热保温装置和第二冷却装置，所述线圈感应快速加热装置包括加热感应线圈和保温感应线圈，所述加热感应线圈位于保温感应线圈前侧。2.根据权利要求1所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理装置，其特征在于:所述第一冷却装置和第二冷却装置均包括回流冷却水箱，所述汇流冷却水箱上方设置有蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器一侧设置有冷却水槽，所述冷却水槽上部和下部分别设置有冷却水进水口和冷却水出水口，所述冷却水槽顶部通过管路与蒸汽冷凝器顶部相连接，所述蒸汽冷凝器底部通过管路与回流冷却水箱相连接，所述回流冷却水箱通过管路分别与冷却水进水口和冷却水出水口相连接。3.一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤: 步骤一、将合金在感应熔炼炉中熔炼，通过连续铸造工艺得到大长度的合金杆坯； 步骤二、将大长度的铸造合金杆坯通过连续挤压机挤压成连续挤压合金杆，并在连续挤压机的模腔出口处安装线圈感应快速加热装置，通过连续挤压和线圈感应加热产生的热量将连续挤压合金杆加热到一定温度进行保温，接着通过第一冷却装置将连续挤压合金杆快速冷却； 步骤三、将步骤二生产的连续挤压合金杆通过加热保温装置，接着将保温完成的连续挤压合金杆通过第二冷却装置进行水冷或空冷； 步骤四、最后通过收线设备将连续挤压合金杆成卷。4.根据权利要求3所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:合金杆还的直径为20mm，连续挤压合金杆的直径为25_。5.根据权利要求3所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:步骤一中得到的大长度的合金杆坯在进入连续挤压机前先将加热好的7?8段铜短料连续不断放入连续挤压机的挤压轮槽内。6.根据权利要求3所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:线圈感应快速加热装置包括加热感应线圈和保温感应线圈，所述保温感应线圈长度大于加热感应线圈长度，所述加热感应线圈设定温度为960-980 0C，所述保温感应线圈设定温度为980 土ΙΟ。。。7.根据权利要求6所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:所述保温感应线圈长度为15m，设定保温时间为30min。8.根据权利要求3所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:步骤二中连续挤压机的挤压速度为0.52m/min。9.根据权利要求3所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:第一冷却装置和第二冷却装置中的冷却水温度为20±5°C，步骤二中保温完成的连续挤压合金杆通过第一冷却装置快速冷却至20°C，步骤三中保温完成的连续挤压合金杆通过水冷或空冷至 20°C。10.根据权利要求3所述的一种合金杆坯的在线固态相变处理方法，其特征在于:步骤三中的加热保温装置的长度为30m，设定温度为500±5°C，保温时间为60土5min。
【文档编号】C21D8/06GK105986205SQ201610553471
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年7月14日
【发明人】李学斌, 花思明, 袁远, 赵德胜, 杨玉军, 沈华, 寇宗乾, 孟宪浩, 吴静, 路超
【申请人】中铁建电气化局集团康远新材料有限公司