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(一)、以生產(chǎn)異型材為主，兼顧管棒板材的在線淬火系統(tǒng)
往往常見的合金都會在該種機型上生產(chǎn)，所以我們選擇風(fēng)冷、風(fēng)霧混合、高壓噴水三種功能組合一起。風(fēng)冷、霧冷、高壓噴水的長度和數(shù)量以及風(fēng)機和水泵的大小，要根據(jù)不同擠壓機的大小和生產(chǎn)產(chǎn)品特性來配置，但一定要提供足夠大的冷卻范圍。也就是說風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓要足夠大，水泵的流量和壓力要足夠大，風(fēng)口和噴頭的數(shù)量及長度也要足夠，否則就會造成淬火強度不夠或淬火不充分。
淬火系統(tǒng)分上下兩部分，下部淬火槽固定，上部風(fēng)箱和水罩可升降。當(dāng)擠第一根棒時，上部風(fēng)箱和水罩先升起來，讓型材通過后上部風(fēng)箱和水罩再降下來，系統(tǒng)開始工作。
風(fēng)冷系統(tǒng)分兩級調(diào)節(jié)，變頻器和壓力傳感器組成一級調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)風(fēng)機的總風(fēng)量;調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)各支路風(fēng)門來控制支路風(fēng)量，實現(xiàn)二級調(diào)節(jié)。為了解決截面周向冷卻的均勻性，以擠壓機中心線為中心，圍繞中心線平行分布若干路風(fēng)口(如圖1所示)，具體多少路要根據(jù)具體生產(chǎn)線所生產(chǎn)的型材截面寬度來確定。每一路風(fēng)口都可單獨調(diào)節(jié)風(fēng)量，以滿足不同合金和壁厚所需要的冷卻速度，確保截面上各個位置淬火均勻。
圖 1
根據(jù)擠壓機噸位不同，圍繞擠壓中心線選擇若干列噴霧頭，頂部、底部和左右兩側(cè)分別布置，能夠任意啟閉、切換每一列噴霧頭。根據(jù)不同合金、不同型材截面來選擇哪一路噴霧，選擇哪一路風(fēng)量的大小進行組合，以達到最佳的淬火效果。
水冷系統(tǒng)由變頻器和壓力傳感器組成一級控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的總水量水壓，并具有穩(wěn)壓功能。由調(diào)節(jié)閥和各支路組成二級調(diào)節(jié)。根據(jù)擠壓機噸位不同，圍繞擠壓中心線選擇若干列噴淋頭，頂部、底部和左右兩側(cè)分別布置。能夠任意啟閉、切換每一列噴淋頭，并可隨時調(diào)整每一列噴淋的出水量。在面向擠壓機方向，可對上、下方向或左、右方向的噴淋管的供水量進行差異調(diào) 整。鋁型材截面的各個位置在擠出后都獲得了相同的冷卻速度，有效控制了淬火過程可能出現(xiàn)的彎曲變形。 (如圖2所示)
圖 2
擠壓換棒過程，全部立刻停止或全部繼續(xù)保持冷卻噴淋都不是理想的方法，這樣會造成型材縱向的機械性能（詞條“機械性能”由行業(yè)大百科提供）不一致和彎曲變形。每一路噴管的縱向分為兩段，并用氣動閥控制順序啟閉。換棒停止擠出時，從冷床往擠壓機方向按次序關(guān)閉這兩段噴管;換棒后開始擠出時，從擠壓機出料方向按次序開啟這兩段噴管。(如圖3所示)
圖 3
為了方便操作，上部風(fēng)箱和水罩是可以獨立升降。當(dāng)擠第一根鑄錠（詞條“鑄錠”由行業(yè)大百科提供）和擠完最后一根鑄錠時，上部風(fēng)箱和水罩升起，方便型材通過淬火裝置。當(dāng)?shù)谝桓筒那岸送ㄟ^淬火區(qū)后，如果是風(fēng)冷的，就將上部風(fēng)箱降下來，如果是水冷的，就將上部風(fēng)箱和水罩一起降下來，利用上水罩和下水箱的閉合防止水珠往外飛濺。同時可根據(jù)型材的高度變化進行上部風(fēng)箱高度的調(diào)整，來調(diào)節(jié)上部風(fēng)口和噴頭與型材頂部之間的距離，減少風(fēng)壓或水壓的損失。(如圖4所示)
圖 4
為了方便操作人員的控制，在線淬火裝置所有的動作和工藝參數(shù)均可通過人機對話來進行控制，友好的操作界面非常適合國內(nèi)工人使用。為了提高調(diào)節(jié)的效率，減少因調(diào)節(jié)過程不當(dāng)所產(chǎn)生的廢品，控制系統(tǒng)特別設(shè)計了自動記憶功能。每次生產(chǎn)的型材，當(dāng)認(rèn)為淬火的工藝參數(shù)比較合理時，可啟用記憶功能將該組參數(shù)記憶下來，下次再生產(chǎn)該型材時，只要錄入該型材的型號代碼，系統(tǒng)會自動調(diào)用上次記憶下 來的參數(shù)進行生產(chǎn)。(如圖5所示)
圖 5
為方便調(diào)試、監(jiān)控和維護，控制系為方便調(diào)試、監(jiān)控和維護，控制系統(tǒng)設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)控接口。有需要時，可通過網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進行遠(yuǎn)程調(diào)試、監(jiān)控和維護 。
以上方案在廣東豪美鋁業(yè)的4000t、廣東華昌5000t、廣東亞鋁的6000t和廣東偉業(yè)的7000t等擠壓機所配置的在線淬火裝置上得到充分的驗證，完全可以滿足生產(chǎn)工藝的要求。型材經(jīng)過在線淬火和人工時效和，完全滿足力學(xué)性能的要求，而尺寸精度也得到充分的保證(如圖6、7所示)。
圖 6
圖 7
為了解決型材寬高比變化過大，引起上下左右風(fēng)口或噴頭與型材表面之間距離變化過大，我們將上部的風(fēng)口和噴頭與左右的側(cè)風(fēng)口和側(cè)噴頭設(shè)計成分離的，并且相互間可以移動(如圖8所示)。這樣就可以根據(jù)型材的寬高比來調(diào)節(jié)風(fēng)口或噴頭與型材表面之間的距離，確保上下左右各路風(fēng)口和噴頭與型材各表面保持合適的距離和位置，提高冷卻的精準(zhǔn)度和減少能耗的損失。
圖 8
(二)以生產(chǎn)管棒材為主，兼顧異型材的在線淬火系統(tǒng)
該種機型以生產(chǎn)管棒材為主，所以我們選擇風(fēng)冷、高壓噴水和駐波冷卻三種功能組合一起。與第一種對比，更注重駐波冷卻的應(yīng)用。風(fēng)冷、高壓噴水和第一種基本一樣，而駐波冷卻在前面也有描述，故不再重復(fù)。 (如圖9所示)
圖 9
四、一種針對2系、7系合金的在線淬火系統(tǒng)
因為2系、7系合金的淬火敏感性非常強，擠壓速度慢，固溶溫度與擠出溫度的差異，以及淬火的轉(zhuǎn)移時間要求短，所以一直以來無法進行在線淬火處理。但離線淬火又存在以下不足：
1、二次加熱造成能耗高;
2、二次加熱引起粗晶環(huán)加劇;
3、淬火速度不可控制，型材彎曲變形嚴(yán)重;
4、效率低下。
為此，我們設(shè)計了一套針對2系、7系合金的在線淬火系統(tǒng)，原理如下：
1、從擠壓機口開始設(shè)計一段20至30米長度的出料臺，但該段出料臺同時也是一臺保溫爐，要起到保溫的作用;
2、接著是一段同等長度的加熱爐，將經(jīng)過保溫的型材加熱到固溶溫度，保溫時間可以根據(jù)需要進行設(shè)定;
3、滿足固溶處理的型材從加熱爐的右下角出口處瞬間混到加熱爐低下的冷卻水槽里面進行冷卻;
4、冷卻水槽可以采用噴淋的形式冷卻，也可以采用泡浸形式冷卻;
5、淬火完成后，通過升降機構(gòu)將型材轉(zhuǎn)移到矯直（詞條“矯直”由行業(yè)大百科提供）機上進行矯直。后工序與其它合金一樣。
以上方案因為沒機會進行實施，所以只是一個理論方案，僅供參考。
以上是本人對在線淬火方面的淺見，如有不妥，請同行多多指正。
參考文獻
(1)王祝堂，田榮璋. 鋁合金及其加工手冊 . 中南大學(xué)出版社(第三版)，2005.
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