高强度铝合金在线淬火系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高强度铝合金在线淬火系统及其在线淬火工艺，该在线淬火系统包括挤压机、保温炉、淬火装置和牵引机；该在线淬火工艺包括铝合金铸棒预热、边热挤压边牵引、保温或加热保温、淬火处理步骤；采用本实用新型的高强度铝合金在线淬火系统及其在线淬火工艺后，从铝合金型材离开挤压机的型材出口，到淬火装置进行快速冷却淬火处理，整个转移过程时间很短，实现了铝合金型材挤压制品件挤压完成之后的即时在线淬火、连续生产，生产周期大大缩短，保证了产品质量的一致性；生产过程中，热量损失少，能耗低，既节约了能源，又改善了环境，与立式空气炉淬火工艺相比，节约能源80％以上，经济效益客观。
【专利说明】高强度铝合金在线淬火系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及高强度铝合金热处理【技术领域】，尤其涉及一种用于对高强度铝合 金进行在线淬火的系统及其在线淬火工艺。
【背景技术】
[0002] 高强度铝合金系列中，2XXX系铝合金称为硬铝，7XXX系铝合金称为超硬铝。这两 个系列的铝合金由于硬度高、变形抗力大，在将铝合金铸棒热挤压成铝合金型材时，挤压速 度很慢，一般都在〇. 8-3. 5米/分钟之间的速度。由于这样慢的速度不能保证挤压出的整 根铝合金型材温度一致性，因此是不能实现在线淬火的。目前，大多数采用立式空气炉对铝 合金型材进行淬火，其工艺过程是：将铝合金铸棒预热一用挤压机挤压成铝合金型材一冷 却铝合金型材一在铝合金型材的端口钻孔后穿铁丝一将铝合金型材挂上吊盘一将铝合金 型材放入立式空气炉加热一保温达到淬火温度一将铝合金型材出炉并在冷却液中淬火。
[0003] 这种工艺存在的问题是：
[0004] (一）由挤压机热挤压出的铝合金型材本身温度很高（440°C以上），但这部分热量 却未被充分利用，而是自然散失到周围环境中，铝合金型材被冷却至常温，而在后续的淬火 步骤前，还需要将常温的铝合金型材放入立式空气炉中重新加热、升温、保温达到所需要的 淬火温度，因此这种淬火工艺能耗很高，周围环境温度高，操作环境恶劣；立式空气炉的投 资昂贵，一个立式空气炉的投资通常在1〇〇万元-1000万元人民币之间（根据立式淬火炉 高度不同）；此外，还要修建一个淬火用的深水井。因此，整套设备投资大。
[0005] (二）这种淬火工艺是间歇式生产，铝合金型材不能实现在线连续淬火，生产周期 较长，一般需要2-3天的时间。
【发明内容】
[0006] 本实用新型所要解决的第一个技术问题是：提供一种高强度铝合金在线淬火系 统，该在线淬火系统充分利用由挤压机挤压出的铝合金型材本身热量快速达到淬火温度， 以节约能源、降低能耗；同时实现铝合金型材的在线淬火、连续生产，缩短生产周期，提高生 产效率。
[0007] 本实用新型所要解决的第二个技术问题是：提供一种应用高强度铝合金在线淬火 系统的在线淬火工艺。
[0008] 为解决上述第一个关于高强度铝合金在线淬火系统的技术问题，本实用新型的技 术方案是：高强度铝合金在线淬火系统，包括：
[0009] 挤压机，所述挤压机用于将预热后的铝合金铸棒热挤压成铝合金型材；
[0010] 保温炉，所述保温炉呈卧式筒状结构，所述保温炉的入口靠近所述挤压机的型材 出口设置，所述保温炉用于对由所述挤压机热挤压成的铝合金型材保温，或加热并保温；
[0011] 淬火装置，所述淬火装置靠近所述保温炉的出口设置，用于对出自所述保温炉的 铝合金型材挤压制品件进行淬火；和
[0012] 牵引机，所述牵引机包括由动力装置驱动的可沿轨道往复直线运动的牵引车，所 述轨道贯穿所述淬火装置和所述保温炉，所述牵引车上设有夹具，所述夹具用于夹持出自 所述挤压机型材出口的铝合金型材的一端。
[0013] 上述技术方案中，优选地，所述保温炉包括炉体，所述炉体设有保温层；所述炉体 内腔设有加热元件以及测温元件；所述炉体内腔底部设有用于传送所述铝合金型材的若干 滚筒；靠近所述保温炉的入口处的所述炉体上设置有维修门。
[0014] 上述技术方案中，优选地，所述淬火装置包括若干呈环状布置的冷却喷管，若干所 述冷却喷管的设置方向与所述铝合金型材的运动方向一致，若干所述冷却喷管上的喷孔呈 向心设置。
[0015] 上述技术方案中，优选地，在所述淬火装置的下游还设置有用于放置淬火后的铝 合金型材挤压制品件的冷床，在所述冷床的旁侧设置有用于对所述铝合金型材挤压制品件 拉伸矫直的拉伸机。
[0016] 为解决上述第二个关于高强度铝合金在线淬火工艺的技术问题，本实用新型的技 术方案是：高强度铝合金在线淬火工艺，包括以下步骤：
[0017] S10、所述牵引机运转，所述动力装置驱动所述牵引车沿所述轨道运行至靠近所述 挤压机的型材出口处；
[0018] S20、由所述挤压机对预热后的铝合金铸棒进行热挤压；
[0019] S30、所述牵引车的夹具夹持住挤压出的铝合金型材的一端；在所述挤压机对铝合 金铸棒进行热挤压的同时，所述牵引车同步牵引挤压出的铝合金型材进入所述保温炉内；
[0020] S40、所述铝合金型材在所述保温炉中被保温，或被加热并保温；
[0021] S50、挤压机挤压完毕，即制得一个铝合金型材挤压制品件，所述铝合金型材挤压 制品件在所述保温炉内达到淬火温度时，所述牵引车沿所述轨道牵引所述铝合金型材挤压 制品件快速行至淬火装置，由所述淬火装置对铝合金型材挤压制品件进行淬火处理。
[0022] 上述淬火工艺技术方案中，优选地，还包括：S60、拉伸步骤，由拉伸机对淬火处理 后的铝合金型材挤压制品件进行拉伸矫直处理。
[0023] 由于采用了上述技术方案，本实用新型的高强度铝合金在线淬火系统包括挤压 机、保温炉、淬火装置和牵引机，生产铝合金型材挤压制品件时，牵引机的动力装置驱动牵 引车沿轨道运行至靠近挤压机的型材出口处，由挤压机对预热后的铝合金铸棒进行热挤压 成型，铝合金型材的一端刚一离开挤压机的型材出口，便被牵引车的夹具夹持住，在挤压机 对铝合金铸棒进行热挤压的同时，牵引车同步牵引挤压出的铝合金型材进入保温炉内，牵 引车同步牵引的过程对铝合金型材起到了拉伸矫直作用，能确保后续淬火时变形最小；由 于热挤压时铝合金铸棒本身温度很高，基本接近淬火温度，而挤压成型的铝合金型材一离 开挤压机的型材出口，在几乎没有热量散失的情况下，便被牵引车牵引进入保温炉保温，避 免了热量损失，此时保温炉只需提供很少的热量，甚至不需对铝合金型材加热，铝合金型材 就能达到淬火温度，而铝合金型材一达到淬火温度，便被牵引车牵引快速离开保温炉并进 入淬火装置，由淬火装置对其进行快速冷却淬火处理。之后，动力装置驱动牵引车沿轨道再 次运行至靠近挤压机的型材出口处，进行下一个工作循环。
[0024] 采用本实用新型的高强度铝合金在线淬火系统及其在线淬火工艺后，从铝合金型 材离开挤压机的型材出口，在保温炉保温或加热保温，到淬火装置进行快速冷却淬火处理， 整个转移过程时间很短，实际生产表明只用几分钟，实现了铝合金型材挤压制品件挤压完 成之后的即时在线淬火、连续生产，保证了产品质量的一致性，相比于现有的淬火工艺，生 产周期大大缩短；保温炉及牵引机的设置，确保了生产过程中，转移时间短，热量损失少，能 耗低，既节约了能源，又改善了环境，实际生产表明，与传统的立式空气炉淬火工艺相比，可 节约能源80%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1是本实用新型实施例的高强度铝合金在线淬火系统的布置示意图；
[0026] 图2是图1中的A-A剖面示意图；
[0027] 图3是本实用新型实施例的高强度铝合金在线淬火工艺的流程示意框图；
[0028] 图中：1_牵引机；2-冷床；3-淬火装置；4-保温炉；41-保温层；42-加热元件； 43-测温元件；44-滚筒；45-铝合金型材挤压制品件；5-维修门；6-铝合金型材；7-挤压 机；8-拉伸机；9-轨道。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步非限制性的说明。
[0030] 图1中箭头所示为铝合金型材的运行方向。如图1所示，本实用新型实施例的高 强度铝合金在线淬火系统，包括：
[0031] 挤压机7,挤压机7用于将预热后的铝合金铸棒热挤压成铝合金型材；
[0032] 保温炉4,保温炉4呈卧式筒状结构，其中，保温炉4的入口靠近挤压机7的型材出 口设置，保温炉4用于对由挤压机7热挤压成的铝合金型材进行保温，或者加热并保温；
[0033] 淬火装置3,该淬火装置3靠近保温炉4的出口设置，用于对出自保温炉4的铝合 金型材挤压制品件进行淬火处理；和
[0034] 牵引机1，该牵引机1包括以电机作为动力装置驱动的可沿轨道9往复直线运动的 牵引车，其中，轨道9贯穿淬火装置3和保温炉4而设置，在牵引车上设有夹具，该夹具用于 夹持出自挤压机7的型材出口的铝合金型材的一端。牵引机是现有技术中广泛应用的牵引 设备，在次不再详述及图示牵引机的结构及其工作原理。
[0035] 如图2所示，本实施例中，保温炉4包括炉体，在炉体上设有保温层41 ;在炉体内 腔设有加热元件42以及测温元件43 ;在炉体内腔底部设有用于传送铝合金型材的若干滚 筒44 ;在靠近保温炉4的入口处的炉体上设置有维修门5。当牵引车的夹具在夹持铝合金 型材出现问题时，可打开该活动设置的维修门5,由人工帮助处理故障。
[0036] 其中，淬火装置3的结构可以是：包括若干呈环状布置的冷却喷管，若干冷却喷管 的设置方向与铝合金型材的运动方向一致，若干冷却喷管上的喷孔呈向心设置（图中未具 体示意）。或者采用其他常规的用于淬火的结构。
[0037] 如图1所示，还可进一步地，在淬火装置3的下游设置用于放置淬火后的铝合金型 材挤压制品件的冷床2,在冷床2的旁侧设置用于对铝合金型材挤压制品件进行拉伸矫直 的拉伸机8。
[0038] 如图3所示，本实用新型实施例的高强度铝合金在线淬火工艺，包括以下步骤：
[0039] S1、针对不同牌号系列的高强度铝合金，按照各自的温度参数要求，预热铝合金铸 棒，对其进行均匀化处理，不同牌号系列的高强度铝合金均匀化处理的温度有所不同，但温 度范围在460°C -550°C;预热挤压机7的挤压模具，挤压模具的预热温度依据不同牌号系列 的高强度铝合金而有所不同，挤压模具的预热温度在420°C _480°C ;
[0040] S10、牵引机1运转，由动力装置驱动牵引车沿轨道9运行至靠近挤压机7的型材 出口处，等待牵引挤压出的铝合金型材；
[0041] S20、挤压机7通过其挤压模具对铝合金铸棒进行热挤压；
[0042] S30、牵引车的夹具夹持住挤压出的铝合金型材6的一端；在挤压机7对铝合金铸 棒进行连续热挤压的同时，牵引车同步牵引挤压出的铝合金型材6进入保温炉4内；
[0043] S40、自身温度较高的铝合金型材6在保温炉4中被保温，保温层41的设置使保温 炉4具有良好的保温效果；当测温元件43测得尚未达到淬火温度时，则由加热元件42对铝 合金型材进行加热，由于铝合金型材6自挤压机7进入保温炉4几乎没有热量散失，自身温 度较高，故加热元件42只需提供很少的热量就能使铝合金型材达到淬火温度；
[0044] S50、挤压机7挤压完毕，即制得一个铝合金型材挤压制品件45,该铝合金型材挤 压制品件45在保温炉4内一达到淬火温度，牵引车即沿轨道9立刻牵引该铝合金型材挤压 制品件45快速行至淬火装置3,由淬火装置3对铝合金型材挤压制品件45进行淬火处理。 之后，动力装置驱动牵引车沿轨道9再次运行至靠近挤压机7的型材出口处，进行下一个工 作循环。
[0045] 上述淬火工艺技术方案中，还进一步包括：S60、拉伸步骤，由拉伸机8对淬火处理 后置于冷床2上的铝合金型材挤压制品件45进行常规的拉伸矫直处理。
[0046] 采用本实用新型的高强度铝合金在线淬火系统及其在线淬火工艺后，从铝合金型 材离开挤压机的型材出口，在保温炉保温或加热保温，到淬火装置进行快速冷却淬火处理， 整个转移过程时间很短，实际生产表明只用几分钟，实现了铝合金型材挤压制品件挤压完 成之后的即时在线淬火、连续生产，相比于现有的淬火工艺，生产周期大大缩短，保证了产 品质量的一致性；保温炉及牵引机的设置，确保了生产过程中，转移时间短，热量损失少，能 耗低，既节约了能源，又改善了环境，实际生产表明，与传统的立式空气炉淬火工艺相比，可 节约能源80%以上，取得了客观的经济效益。本实用新型的高强度铝合金在线淬火系统及 其在线淬火工艺可广泛适用于2XXX系、7XXX系、6XXX系等高强度铝合金。
[0047] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有多重更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 高强度铝合金在线淬火系统，其特征在于，包括： 挤压机，所述挤压机用于将预热后的铝合金铸棒热挤压成铝合金型材； 保温炉，所述保温炉呈卧式筒状结构，所述保温炉的入口靠近所述挤压机的型材出口 设置，所述保温炉用于对由所述挤压机热挤压成的铝合金型材保温，或加热并保温； 淬火装置，所述淬火装置靠近所述保温炉的出口设置，用于对出自所述保温炉的铝合 金型材挤压制品件进行淬火；和 牵引机，所述牵引机包括由动力装置驱动的可沿轨道往复直线运动的牵引车，所述轨 道贯穿所述淬火装置和所述保温炉，所述牵引车上设有夹具，所述夹具用于夹持出自所述 挤压机型材出口的错合金型材的一端。
2. 如权利要求1所述的高强度铝合金在线淬火系统，其特征在于：所述保温炉包括炉 体，所述炉体设有保温层；所述炉体内腔设有加热元件以及测温元件；所述炉体内腔底部 设有用于传送所述铝合金型材的若干滚筒。
3. 如权利要求2所述的高强度铝合金在线淬火系统，其特征在于：靠近所述保温炉的 入口处的所述炉体上设置有维修门。
4. 如权利要求1、2或3所述的高强度铝合金在线淬火系统，其特征在于：所述淬火装 置包括若干呈环状布置的冷却喷管，若干所述冷却喷管的设置方向与所述铝合金型材的运 动方向一致，若干所述冷却喷管上的喷孔呈向心设置。
5. 如权利要求4所述的高强度铝合金在线淬火系统，其特征在于：在所述淬火装置的 下游还设置有用于放置淬火后的铝合金型材挤压制品件的冷床，在所述冷床的旁侧设置有 用于对所述铝合金型材挤压制品件拉伸矫直的拉伸机。
【文档编号】C21D1/667GK203938695SQ201420362999
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】吴维光, 梁世斌, 张洪亮 申请人:山东华建铝业集团有限公司