專利名稱：一種鋁合金中厚板在線淬火方法及實(shí)施該方法的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金中厚板在線淬火方法及實(shí)施該方法的設(shè)備。
技術(shù)背景
鋁合金中厚板生產(chǎn)工藝包括以下流程熔鑄，均勻化處理，鋸切銑面，加熱，熱軋， 剪切，固溶熱處理，淬火，預(yù)拉伸，時(shí)效，鋸切，成品檢驗(yàn)。
傳統(tǒng)的鋁合金中厚板淬火工藝需要通過(guò)鋁板再加熱固溶處理+淬火的工藝實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)工藝采用離線主要是由于1)固溶-淬火處理生產(chǎn)周期時(shí)間相比軋機(jī)生產(chǎn)能力而言太長(zhǎng)，成為了整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)瓶頸。2)需要一個(gè)中間庫(kù)用以存放熱軋板，從廠房布置上需要分離等。目前普遍使用的淬火方式為鹽浴爐加熱和空氣爐加熱兩種方式。
(1)鹽浴爐加熱
1)鹽浴爐加熱流程硝鹽爐加熱一冷水淬火一硝酸蝕洗一冷水清洗。
2)鹽浴爐的特點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造及生產(chǎn)成本低，易于溫度控制；但安全性差，耗電量大，不易清理，常年處于高溫狀態(tài)，調(diào)溫周期長(zhǎng)。使用鹽浴爐熱處理具有加熱速度快、溫差小、溫度準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，充分滿足了工藝對(duì)加熱速度和溫度精度的要求，對(duì)板材的力學(xué)性能提供了保證。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)移時(shí)間很難由人工準(zhǔn)確地控制在理想范圍內(nèi)，有不確定的因素；在水中淬火時(shí)，完全靠板片與冷卻水之間的熱交換而自然冷卻，形成了不均勻的冷卻過(guò)程，使得淬火后的板材內(nèi)部應(yīng)力分布很不均勻；板材變形較大，在隨后的精整過(guò)程中易造成表面擦、劃傷等缺陷，并且不利于板材的矯平；鹽浴加熱時(shí)，板面與熔鹽直接接觸，板面形成較厚的氧化膜，在淬火后的蝕洗過(guò)程中很容易形成氧化色(俗稱花臉)，影響表面的均一性。
(2)空氣爐加熱
1)空氣爐淬火流程空氣加熱室一高壓冷水室一低壓冷水室。
2)空氣爐加熱特點(diǎn)空氣爐的加熱方式分為輥底式空氣爐和吊掛式空氣爐兩種。 目前國(guó)際上，最為先進(jìn)的淬火加熱爐型為輥底式空氣淬火加熱爐。用這種熱處理爐生產(chǎn)鋁合金淬火板，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、板材單片加熱及單片冷卻，可被均勻快速加熱，冷卻強(qiáng)度大、均勻性好，使得淬火板材具有優(yōu)良的綜合性能。缺點(diǎn)是相對(duì)鹽浴爐而言加熱過(guò)程升溫時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率有所降低。
輥底式淬火爐是現(xiàn)有的設(shè)備，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括以下區(qū)域裝料輥道臺(tái)1 ；固溶處理區(qū)2 ；前強(qiáng)冷淬火區(qū)3 ；后弱冷淬火區(qū)4 ；干燥區(qū)5 ；卸料輥道臺(tái)6。其具備保溫裝置及淬火冷卻裝置，缺點(diǎn)是無(wú)法利用軋后余熱，能源消耗大；相對(duì)老式的鹽浴爐而言加熱過(guò)程升溫時(shí)間更長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。
現(xiàn)有的鋁合金型材的在線淬火方式，公開了利用擠壓后余熱進(jìn)行淬火的方法，不存在保溫操作和兩段式冷卻方式，型材在線淬火是基于鋁合金型材生產(chǎn)時(shí)由于熱擠壓后溫度本身較高，而且型材壁厚相比鋁合金中厚板而言很薄，在淬火過(guò)程中更容易淬透。因此實(shí)現(xiàn)在線淬火工藝的設(shè)備控制較簡(jiǎn)單，無(wú)補(bǔ)溫爐裝置及較為復(fù)雜的兩段式冷卻方式，而且僅3適用于特定的鋁合金型材生產(chǎn)。 發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)的鋁合金中厚板離線再加熱淬火工藝，本發(fā)明提出了一種利用軋后余熱進(jìn)行在線直接淬火的新工藝。該工藝通過(guò)利用熱軋余熱和對(duì)淬火方式的改進(jìn)，省去了傳統(tǒng)的再加熱固溶熱處理和淬火的離線工藝的再加熱固溶熱處理過(guò)程，并將淬火裝置跨接在主軋線上，既節(jié)省能源，又提高生產(chǎn)效率。
本工藝需要在鋁板帶熱軋生產(chǎn)線上增設(shè)直接淬火裝置。增加該直接淬火裝置后， 能夠生產(chǎn)市場(chǎng)上大部分熱處理可強(qiáng)化鋁合金中厚板，鋁板熱軋終了后在軋制作業(yè)線上實(shí)現(xiàn)直接淬火。這種工藝有效地利用了軋后余熱，有機(jī)地將變形與熱處理工藝相結(jié)合，從而有效地改善鋁板材的綜合性能。該工藝省去了離線再加熱工序，縮短工藝流程，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。因此，在線直接淬火工藝在鋁合金中厚板生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
一方面，本發(fā)明提供的一種鋁合金中厚板在線淬火方法，包括以下步驟
A補(bǔ)溫對(duì)經(jīng)過(guò)熱粗軋終軋溫度為350 430°C的鋁板進(jìn)行補(bǔ)溫操作，將溫度控制在 450 550°C ；
B保溫對(duì)經(jīng)過(guò)補(bǔ)溫操作的鋁板進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間30 IOOmin ；
C在線淬火對(duì)經(jīng)過(guò)步驟A補(bǔ)溫操作和步驟B保溫操作的鋁板，或者對(duì)熱粗軋終軋溫度> 450°C的鋁板直接進(jìn)行淬火操作，其中該淬火采用兩段式冷卻方式，在第一階段將溫度急冷至290°C以下，在第二階段將溫度快冷至200 260°C，優(yōu)選快冷至230°C。
優(yōu)選地，所述保溫操作的保溫時(shí)間根據(jù)鋁合金厚板的類型進(jìn)行選擇。
優(yōu)選地，所述步驟C的在線淬火操作，第一階段采用水幕層流冷卻，第二階段采用壓力水傾斜噴射冷卻。
優(yōu)選地，所述步驟C的在線淬火操作，所述水幕層流冷卻和壓力水傾斜噴射冷卻的冷卻速度均可根據(jù)鋁合金中厚板的類型進(jìn)行控制。
優(yōu)選地，所述水幕層流冷卻的最大冷卻速度為350°C /sec,而壓力水傾斜噴射冷卻的最大冷卻速度為300°C /sec。
優(yōu)選地，所述補(bǔ)溫和保溫步驟的裝置，采用橫移式補(bǔ)溫爐進(jìn)行，該補(bǔ)溫爐優(yōu)選采用電加熱補(bǔ)溫爐。
優(yōu)選地，所述在線淬火步驟的裝置設(shè)置側(cè)噴裝置。
優(yōu)選地，所述在線淬火步驟的裝置，設(shè)置邊部遮擋裝置。
優(yōu)選地，所述在線淬火步驟的裝置之后，設(shè)置后冷卻操作裝置，優(yōu)選通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件繼續(xù)進(jìn)行風(fēng)冷至出料溫度。
優(yōu)選地，所述在線淬火步驟的兩段冷卻裝置，或后冷卻步驟的裝置之后，還包括干fe裝直ο
優(yōu)選地，所述在線淬火方法的各裝置與PLC系統(tǒng)連接，還包括流量閥及開關(guān)。
另一方面，本發(fā)明涉及實(shí)施鋁合金中厚板在線淬火方法的專用設(shè)備，包括與熱軋裝置、重型剪依次連接的，可選的裝置A和必選的裝置B :A補(bǔ)溫和保溫裝置；優(yōu)選的，補(bǔ)溫/ 保溫裝置可設(shè)置橫移輥道，用于將鋁合金板移入或移出補(bǔ)溫/保溫裝置；
B在線淬火裝置，其冷卻裝置分為兩段，分別為水幕層流冷卻裝置和壓力水傾斜噴射冷卻裝置。
優(yōu)選地，所述補(bǔ)溫和保溫的裝置，采用橫移式補(bǔ)溫爐進(jìn)行，該補(bǔ)溫爐優(yōu)選采用電加熱補(bǔ)溫爐。
優(yōu)選地，所述在線淬火的裝置設(shè)置側(cè)噴裝置。
優(yōu)選地，所述在線淬火的裝置，設(shè)置邊部遮擋裝置。
優(yōu)選地，所述在線淬火裝置之后，設(shè)置后冷卻裝置，優(yōu)選通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件繼續(xù)進(jìn)行風(fēng)冷至出料溫度。
優(yōu)選地，所述在線淬火的兩段冷卻裝置，或后冷卻裝置之后，還包括干燥裝置。
優(yōu)選地，所述各裝置與PLC系統(tǒng)連接，還包括流量閥及開關(guān)。
本發(fā)明的在線淬火工藝能夠處理的鋁合金板的品種與規(guī)格
(1)處理合金品種hxx、6xxx、7xxx等熱處理可強(qiáng)化鋁合金。
(2)處理合金規(guī)格
板材厚度20 80mm
板材寬度1000 3600mm
板材長(zhǎng)度最大27m
本發(fā)明不同于以往的熱軋變形后，離線再加熱淬火處理，有效利用了軋后余熱，避免傳統(tǒng)淬火工藝二次加熱，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。設(shè)備設(shè)計(jì)方面增加了旁通輥道及補(bǔ)溫爐，擴(kuò)展了生產(chǎn)的合金品種范圍和生產(chǎn)的靈活性。在線主淬火區(qū)設(shè)備冷卻能力強(qiáng)且可實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)控制。可最大限度滿足不同鋁合金淬火對(duì)冷卻設(shè)備能力的要求。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的輥底式淬火爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其中附圖標(biāo)記示意如下1-裝料輥道臺(tái)；2-固溶處理區(qū)；3-前強(qiáng)冷淬火區(qū)；4-后弱冷淬火區(qū)；5-干燥區(qū)；6-卸料輥道臺(tái)。
圖2為本發(fā)明在線直接淬火工藝流程圖。
圖3為本發(fā)明的鋁合金中厚板在線淬火設(shè)備示意圖。其中，附圖標(biāo)記示意如下 1-熱粗軋機(jī)；2-重型剪；3-橫移輥道；4-橫移式補(bǔ)溫爐；5-主淬火段；6-后冷卻段；7-干燥段；8-真空垛板裝置；9-輕型剪。
具體實(shí)施方式
加熱合格的鋁合金鑄錠出爐后在熱粗軋機(jī)上經(jīng)過(guò)多道次往復(fù)軋制后，達(dá)到要求的成品厚度。對(duì)于hxx(Al-Cu)、6xxx(Al-Mg-Si)、7xxx(Al-Zn)等合金品種熱處理可強(qiáng)化合金熱粗軋終軋溫度一般為350 430°C。
由于合金是在高溫塑性變形條件下，高的位錯(cuò)密度的促進(jìn)作用，將顯著縮短合金元素的固溶時(shí)間，因此在補(bǔ)溫至450 550°C，這些合金的保溫時(shí)間，即固溶時(shí)間可為30 IOOmin0
然而，部分對(duì)淬火冷卻速度敏感的合金，例如6061合金，可考慮不進(jìn)入補(bǔ)溫爐加熱補(bǔ)溫操作，在適當(dāng)提高該合金熱軋終軋溫度的的基礎(chǔ)上，直接進(jìn)行在線淬火操作。一般將這些合金的熱粗軋終軋溫度提高至450°C以上，則不需要經(jīng)過(guò)補(bǔ)溫，即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。 提高終軋溫度一般可通過(guò)增加每道次軋制量，從而減少軋制道次的途徑實(shí)現(xiàn)。需要說(shuō)明的是，對(duì)淬火冷卻速度敏感的合金并非不能按照先補(bǔ)溫保溫，再淬火的操作進(jìn)行，而是考慮到效能的因素，其可通過(guò)提高終軋溫度來(lái)直接進(jìn)行淬火處理，如果對(duì)其采用先補(bǔ)溫保溫，再淬火的方法進(jìn)行，其性能會(huì)得到進(jìn)一步的提高。例如對(duì)于厚度較小的合金傾向于采用先補(bǔ)溫保溫，再淬火的方法進(jìn)行，原因是厚度較薄時(shí)相對(duì)散熱表面積大，溫降快，其終軋溫度不易提高到要求的溫度。
對(duì)于需經(jīng)補(bǔ)溫爐補(bǔ)溫的合金，經(jīng)重型剪切去不規(guī)則頭尾后，送入橫移式補(bǔ)溫爐內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)溫、保溫。橫移式補(bǔ)溫爐一般情況下布置在熱軋線之外，當(dāng)需要進(jìn)行補(bǔ)溫時(shí)通過(guò)橫移機(jī)構(gòu)，將布置在重型剪出口的橫移輥道進(jìn)行替換。軋件裝入補(bǔ)溫爐后再通過(guò)橫移機(jī)構(gòu)移出軋線進(jìn)行補(bǔ)溫、保溫。此時(shí)橫移輥道重新移入熱軋線進(jìn)行下一塊軋件的正常軋制。
當(dāng)補(bǔ)溫爐內(nèi)軋件達(dá)到固溶處理所要求的溫度和保溫時(shí)間后，補(bǔ)溫爐重新移回?zé)彳埦€。軋件出爐后進(jìn)入設(shè)置在補(bǔ)溫爐下游的淬火區(qū)進(jìn)行淬火處理。淬火完畢的板材經(jīng)高溫真空垛板裝置吊出軋線進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)拉伸、時(shí)效等精整處理。
鋁合金中厚板在線直接淬火工藝本質(zhì)上是將熱變形與后續(xù)熱處理結(jié)合的一種形變熱處理工藝。在高溫塑性變形條件下，由于高的位錯(cuò)密度能夠促進(jìn)固溶過(guò)程，可以顯著縮短合金元素的固溶時(shí)間，并擴(kuò)大固溶溫度范圍。從工藝上具備可行性。
本發(fā)明的鋁合金中厚板在線直接淬火設(shè)備根據(jù)工藝需要布置在熱軋線重型剪2 和輕型剪9之間，靠近重型剪出口布置。
如圖3所示，本發(fā)明在線淬火設(shè)備主要由橫移式補(bǔ)溫爐4、主淬火段5組成，優(yōu)選還包含以下幾部分后冷卻段6，干燥段7。
所述的橫移式補(bǔ)溫爐4具有補(bǔ)溫裝置，設(shè)置橫移裝置，跨接在熱軋裝置出口。所述的橫移式補(bǔ)溫爐4的使用具有以下優(yōu)點(diǎn)縮短了加熱時(shí)間，高速循環(huán)氣體提供極高的換熱系數(shù)，從而使補(bǔ)溫時(shí)間大大縮短；具有更佳的溫度均勻性，直接噴射高速熱氣流，利用鋁良好的導(dǎo)熱性使整個(gè)鋁板的溫度均勻性更佳；使質(zhì)量更穩(wěn)定，提高溫度均勻性可縮短爐溫與料溫的時(shí)間差從而提高熱處理質(zhì)量。
所述主淬火段分成兩段淬火區(qū)，其設(shè)置保證了淬火冷卻的能力，并且可實(shí)現(xiàn)根據(jù)合金品種精確調(diào)節(jié)冷卻速度。
主淬火區(qū)所有集管均上下對(duì)稱分布，上部集管自上向下噴射，下部集管自下向上噴射，鋁合金厚板在中間快速移動(dòng)通過(guò)，每支集管都有一組閥門進(jìn)行流量和開啟控制。由于厚板上下表面的水量取決于板材的厚度及溫差等因素，設(shè)計(jì)上下集管的流量和開閉均單獨(dú)控制，噴嘴均采用變頻水泵來(lái)實(shí)現(xiàn)水流密度的調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)輥道輸送速度、噴嘴壓力機(jī)水流密度的精確調(diào)節(jié)和匹配。
(1)第一冷卻段
考慮減小鋁合金中厚板在淬火過(guò)程中的翹曲問(wèn)題，適當(dāng)減小該區(qū)的冷卻負(fù)荷，第一階段急冷至^KTC以下。軋后首先進(jìn)行水幕冷卻，冷卻速度大，水幕冷卻速度最大可達(dá) 3500C /sec，此時(shí)耗水量最大約為上集管140m7min，下集管350m7min，而且易維護(hù)，冷卻區(qū)短，但冷卻速度調(diào)節(jié)范圍較小。第一階段(硬淬火系統(tǒng))集管采用水幕冷卻裝置，集管的出水不是沿橫向的一系列柱狀水流，而是沿一狹長(zhǎng)縫狀出水口流出。保持了柱狀層流低壓水、 大質(zhì)量沖擊冷卻的優(yōu)點(diǎn)，而且冷卻區(qū)域?qū)?，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)橫向冷卻均勻，所以冷卻能力和均勻性大大提高。
(2)第二冷卻段
第二階段冷至200°C 260°C，該溫度范圍在鋁合金淬火敏感溫度以下，在該溫度以下鋁合金的組織性能不會(huì)發(fā)生明顯降低，優(yōu)選230°C。第二階段采用噴射冷卻，該方式冷卻速度調(diào)節(jié)范圍廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但存在冷卻速度稍低和耗水量大的問(wèn)題，冷卻速度最大可達(dá)300°C /sec,噴射冷卻最大耗水量2000-5000m7min。從而實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，達(dá)到冷卻效能的精確控制。第二階段(軟淬火系統(tǒng))集管采用壓力水傾斜噴射的快速冷卻裝置，以解決鋁合金中厚板在冷卻過(guò)程中的不穩(wěn)定性。該方案避免了單純噴射或?qū)恿骼鋮s容易出現(xiàn)的膜沸騰和過(guò)度沸騰，盡力實(shí)現(xiàn)核沸騰，保證冷卻的均勻性，提高冷卻強(qiáng)度。該方式采取了帶壓力的冷卻水、傾斜布置、噴嘴盡量靠近中厚板、冷卻水向軋件運(yùn)動(dòng)方向?qū)嵤﹪娚?，該噴射壓力水沿著軋件運(yùn)動(dòng)方向在板面流動(dòng)，能有效地清除板材表面的水膜，從而實(shí)現(xiàn)軋件和新冷卻水的全面接觸，達(dá)到很高的冷卻效率和冷卻均勻性。對(duì)于熱處理可強(qiáng)化鋁合金而言， 在固溶處理后的淬火階段冷卻效果越好越能更好的保持過(guò)飽和固溶狀態(tài)，有益于下一階段該合金的時(shí)效析出過(guò)程，改善合金的綜合力學(xué)性能。
所述后冷卻段6可設(shè)置在主淬火區(qū)5之后，通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件繼續(xù)進(jìn)行風(fēng)冷至 100 150°C (120°C左右)的出料溫度。對(duì)于出料溫度并沒(méi)有嚴(yán)格的限定，僅僅是為了后續(xù)存放的需要。
所述干燥段7設(shè)置在后冷卻段6之后，利用氣噴嘴槽將殘留在鋁板上的水吹走。
優(yōu)選的，可在軋后主淬火段5輥道兩側(cè)裝配一定數(shù)量的側(cè)噴機(jī)構(gòu)，用以打破冷卻時(shí)厚板表面的蒸汽膜，進(jìn)一步提高設(shè)備的冷卻能力。
優(yōu)選的，可在主淬火段5的每組上集管均設(shè)置一組邊部遮擋裝置，其作用為使冷卻設(shè)備對(duì)厚板的橫向提供均勻的冷卻，防止厚板邊部的過(guò)度冷卻，保證鋁板性能的均勻性。
優(yōu)選的，本發(fā)明的淬火設(shè)備的全部熱處理設(shè)定值和參數(shù)以及鋁板的轉(zhuǎn)移由PLC系統(tǒng)和所需的控制器和傳感器控制。PLC系統(tǒng)可提供可視界面，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
實(shí)施例1
以下述的實(shí)例詳細(xì)敘述如下，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)局限于此。
以下實(shí)施例的所用的測(cè)定儀器均采用本領(lǐng)域常規(guī)儀器，按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
加熱合格的鋁合金7075在熱粗軋機(jī)1上經(jīng)過(guò)多道次往復(fù)軋制后，達(dá)到20mm的成品厚度，終軋溫度達(dá)到400°C，經(jīng)重型剪2切去不規(guī)則頭尾后，通過(guò)變換橫移輥道3，送入橫移式補(bǔ)溫爐4內(nèi)，以約2V /min速度升溫至465°C，保溫30min。再通過(guò)變換橫移輥道3進(jìn)入熱軋線，去主淬火段5進(jìn)行兩階段淬火操作，第一階段采用水幕冷卻，冷卻速度300°C / sec，冷卻至290°C，第二階段噴射冷卻，冷卻速度170°C /sec，冷卻至200°C。兩段冷卻時(shí)設(shè)置側(cè)噴裝置進(jìn)行輔助冷卻，并設(shè)置邊部遮擋裝置，淬火后進(jìn)入后冷卻段6進(jìn)行后冷卻，通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件進(jìn)行風(fēng)冷冷卻至100°C，再進(jìn)入干燥裝置7進(jìn)行干燥，板材經(jīng)高溫真空垛板裝置8吊出軋線進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)拉伸、時(shí)效等精整處理，得到最終的合格產(chǎn)品。其中所有在線淬火方法用PLC系統(tǒng)傳感控制多個(gè)流量閥和開關(guān)進(jìn)行操控。
測(cè)定試驗(yàn)及結(jié)果
拉力試驗(yàn)
沿式樣軸向施以平穩(wěn)增加的單向靜拉力，以測(cè)定其強(qiáng)度和塑形性能，顯示金屬材料在彈性和塑形變形時(shí)的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的一種力學(xué)性能試驗(yàn)方法。具體按照GB/T 228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法執(zhí)行。
硬度試驗(yàn)
硬度是材料的一種綜合力學(xué)性能指標(biāo)，它是材料軟硬程度的量度。硬度試驗(yàn)采用布氏硬度，具體按照GB/T231. 1金屬布氏硬度試驗(yàn)第1部分試驗(yàn)方法執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)溫度 25°C室溫。
由上述試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的實(shí)施例中7075合金的強(qiáng)度值為σ Q 2 = 469MPa, σ b = 538MPa ；硬度值HB = 150，均合格。
實(shí)施例2
加熱合格的鋁合金20M在熱粗軋機(jī)1上經(jīng)過(guò)多道次往復(fù)軋制后，達(dá)到75mm的成品厚度，終軋溫度達(dá)到430°C，經(jīng)重型剪2切去不規(guī)則頭尾后，通過(guò)變換橫移輥道3，送入橫移式補(bǔ)溫爐4內(nèi)，以約2°C /min速度升溫至500°C，保溫lOOmin。再通過(guò)變換橫移輥道3 進(jìn)入熱軋線，去主淬火段5進(jìn)行兩階段淬火操作，第一階段采用水幕冷卻，冷卻速度240°C / sec，冷卻至290°C，第二階段噴射冷卻，冷卻速度150°C /sec，冷卻至230°C。兩段冷卻時(shí)設(shè)置側(cè)噴裝置進(jìn)行輔助冷卻，并設(shè)置邊部遮擋裝置，淬火后進(jìn)入后冷卻段6進(jìn)行后冷卻，通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件進(jìn)行風(fēng)冷冷卻至150°C，再進(jìn)入干燥裝置7進(jìn)行干燥，板材經(jīng)高溫真空垛板裝置8吊出軋線進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)拉伸、時(shí)效等精整處理，得到最終的合格產(chǎn)品。其中所有在線淬火方法用PLC系統(tǒng)傳感控制多個(gè)流量閥和開關(guān)進(jìn)行操控。
測(cè)定結(jié)果
由上述試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的實(shí)施例中20M合金的強(qiáng)度值為σ Q 2 = 345MPa, σ b = 435MPa ；硬度值HB = 120，均合格。
實(shí)施例3
加熱合格的鋁合金2219在熱粗軋機(jī)1上經(jīng)過(guò)多道次往復(fù)軋制后，達(dá)到50mm的成品厚度，終軋溫度達(dá)到430°C，經(jīng)重型剪2切去不規(guī)則頭尾后，通過(guò)變換橫移輥道3，送入橫移式補(bǔ)溫爐4內(nèi)，以約2V /min速度升溫至540°C，保溫60min。再通過(guò)變換橫移輥道3進(jìn)入熱軋線，去主淬火段5進(jìn)行兩階段淬火操作，第一階段采用水幕冷卻，冷卻速度200°C / sec，冷卻至^0°C，第二階段噴射冷卻，冷卻速度170°C /sec，冷卻至。兩段冷卻時(shí)設(shè)置側(cè)噴裝置進(jìn)行輔助冷卻，并設(shè)置邊部遮擋裝置，淬火后進(jìn)入后冷卻段6進(jìn)行后冷卻，通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件進(jìn)行風(fēng)冷冷卻至130°C，再進(jìn)入干燥裝置7進(jìn)行干燥，板材經(jīng)高溫真空垛板裝置8吊出軋線進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)拉伸、時(shí)效等精整處理，得到最終的合格產(chǎn)品。其中所有在線淬火方法用PLC系統(tǒng)傳感控制多個(gè)流量閥和開關(guān)進(jìn)行操控。
測(cè)定結(jié)果
由上述試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的實(shí)施例中2219合金的強(qiáng)度值為σ Q 2 = 250MPa, σ b = 370MPa ；硬度值HB = 130，均合格。
實(shí)施例4
加熱合格的鋁合金6061在熱粗軋機(jī)1上經(jīng)過(guò)多道次往復(fù)軋制后，達(dá)到50mm的成品厚度，終軋溫度達(dá)到470°C，直接去主淬火段5進(jìn)行兩階段淬火操作，第一階段采用水幕冷卻，冷卻速度200°C /sec，冷卻至290°C，第二階段噴射冷卻，冷卻速度100°C /sec，冷卻至200°C。兩段冷卻時(shí)設(shè)置側(cè)噴裝置進(jìn)行輔助冷卻，并設(shè)置邊部遮擋裝置，淬火后進(jìn)入后冷8卻段6進(jìn)行后冷卻，通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件進(jìn)行風(fēng)冷冷卻至100°C，再進(jìn)入干燥裝置7進(jìn)行干燥，板材經(jīng)高溫真空垛板裝置8吊出軋線進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)拉伸、時(shí)效等精整處理，得到最終的合格產(chǎn)品。其中所有在線淬火方法用PLC系統(tǒng)傳感控制多個(gè)流量閥和開關(guān)進(jìn)行操控。
測(cè)定結(jié)果
由上述試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的實(shí)施例中6061合金的強(qiáng)度值為σ Q 2 = 190MPa, σ b = 245MPa ；硬度值HB = 85，均合格。
有上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，本發(fā)明的方法利用了熱軋余熱，節(jié)省了工序，從而節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，所制備的合金仍符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例5
加熱合格的鋁合金6061在熱粗軋機(jī)1上經(jīng)過(guò)多道次往復(fù)軋制后，達(dá)到50mm的成品厚度，終軋溫度達(dá)到430°C，經(jīng)重型剪2切去不規(guī)則頭尾后，通過(guò)變換橫移輥道3，送入橫移式補(bǔ)溫爐4內(nèi)，以約2V /min速度升溫至530°C，保溫60min。再通過(guò)變換橫移輥道3去主淬火段5進(jìn)行兩階段淬火操作，第一階段采用水幕冷卻，冷卻速度170°C /sec，冷卻至 290°C，第二階段噴射冷卻，冷卻速度100°C /sec，冷卻至200°C。兩段冷卻時(shí)設(shè)置側(cè)噴裝置進(jìn)行輔助冷卻，并設(shè)置邊部遮擋裝置，淬火后進(jìn)入后冷卻段6進(jìn)行后冷卻，通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件進(jìn)行風(fēng)冷冷卻至100°C，再進(jìn)入干燥裝置7進(jìn)行干燥，板材經(jīng)高溫真空垛板裝置8吊出軋線進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)拉伸、時(shí)效等精整處理，得到最終的合格產(chǎn)品。其中所有在線淬火方法用PLC系統(tǒng)傳感控制多個(gè)流量閥和開關(guān)進(jìn)行操控。
測(cè)定結(jié)果
由上述試驗(yàn)測(cè)得本發(fā)明的實(shí)施例中6061合金的強(qiáng)度值為σ Q 2 = 207MPa, σ b = 25IMPa ；硬度值HB = 90，均合格。
由實(shí)施例4和5的比較可知，淬火冷卻速度敏感的合金，通過(guò)先補(bǔ)溫保溫后，再淬火的方法處理后，能夠進(jìn)一步提高其性能。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金中厚板在線淬火方法，包括以下步驟A補(bǔ)溫對(duì)經(jīng)過(guò)熱粗軋終軋溫度為350 430°C的鋁板進(jìn)行補(bǔ)溫操作，將溫度控制在 450 550 ；B保溫對(duì)經(jīng)過(guò)補(bǔ)溫操作的鋁板進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間30 IOOmin ；C在線淬火對(duì)經(jīng)過(guò)步驟A補(bǔ)溫操作和步驟B保溫操作的鋁板，或者對(duì)熱粗軋終軋溫度 > 450°C的鋁板直接進(jìn)行淬火操作，其中該淬火采用兩段式冷卻方式，在第一階段將溫度急冷至290°C以下，在第二階段將溫度快冷至200 260°C，優(yōu)選快冷至230°C。
2.如權(quán)利要求1所述的在線淬火方法，其特征在于，所述保溫操作的保溫時(shí)間根據(jù)鋁合金厚板的類型進(jìn)行選擇。
3.如權(quán)利要求1或2所述的在線淬火方法，其特征在于，所述步驟C的在線淬火操作， 第一階段采用水幕層流冷卻，第二階段采用壓力水傾斜噴射冷卻。
4.如權(quán)利要求3所述的在線淬火方法，其特征在于，所述步驟C的在線淬火操作，所述水幕層流冷卻和壓力水傾斜噴射冷卻的冷卻速度均可根據(jù)鋁合金中厚板的類型進(jìn)行控制。
5.如權(quán)利要求3或4所述的在線淬火方法，其特征在于，所述水幕層流冷卻的最大冷卻速度為350°C /sec，而壓力水傾斜噴射冷卻的最大冷卻速度為300°C /sec。
6.實(shí)施如權(quán)利要求3 5任一項(xiàng)的鋁合金中厚板在線淬火方法所使用的專用設(shè)備，包括與熱軋裝置、重型剪依次連接的，可選的裝置A和必選的裝置B A補(bǔ)溫和保溫裝置；優(yōu)選的，補(bǔ)溫/保溫裝置設(shè)置橫移輥道，用于將鋁合金板移入或移出補(bǔ)溫/保溫裝置；B在線淬火裝置，其冷卻裝置分為兩段，分別為水幕層流冷卻裝置和壓力水傾斜噴射冷卻裝置。
7.如權(quán)利要求1 5所述的方法或權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述補(bǔ)溫和保溫的裝置，采用橫移式補(bǔ)溫爐進(jìn)行，該補(bǔ)溫爐優(yōu)選采用電加熱補(bǔ)溫爐。
8.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，所述在線淬火的裝置設(shè)置側(cè)噴裝置。
9.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述在線淬火的裝置，設(shè)置邊部遮擋裝置。
10.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求6 9任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述在線淬火裝置之后，設(shè)置后冷卻裝置，優(yōu)選通過(guò)高壓風(fēng)機(jī)對(duì)軋件繼續(xù)進(jìn)行風(fēng)冷至出料溫度。
11.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求6 10任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述在線淬火的兩段冷卻裝置，或后冷卻裝置之后，還包括干燥裝置。
12.如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的方法或權(quán)利要求6 11任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述各裝置與PLC系統(tǒng)連接，還包括流量閥及開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金中厚板在線淬火方法及實(shí)施該方法的設(shè)備，該在線淬火方法包括以下幾個(gè)步驟A補(bǔ)溫對(duì)經(jīng)過(guò)熱粗軋溫度為350～430℃的鋁板進(jìn)行補(bǔ)溫操作，將溫度控制在450～550℃；B保溫對(duì)經(jīng)過(guò)補(bǔ)溫操作的鋁板進(jìn)行保溫操作，保溫時(shí)間30～100min；C在線淬火對(duì)經(jīng)過(guò)保溫操作的鋁板，或?qū)岽周埥K軋溫度＞450℃的鋁板直接進(jìn)行淬火操作，其中該淬火采用兩段式冷卻方式，在第一階段將溫度急冷至290℃以下，在第二階段將溫度快冷至200℃。該工藝省去了離線再加熱工序，縮短工藝流程，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C21D1/667GK102517526SQ20121000908
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者孟范明, 李周兵, 薛春江, 金玉成 申請(qǐng)人:中冶東方工程技術(shù)有限公司