CN108676981B - 一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，属于铝合金在线淬火技术领域。本发明包括下风箱、侧档板、子牵引机、淬火罩；所述下风箱上有若干个间隔排列的辊轮，相邻两个辊轮之间设计有若干个方向朝上的风嘴、水喷头、雾喷头，下风箱两端分别设计有下水刀。所述侧档板位于所述下风箱两侧，侧档板全长上分布有若干个朝相向方向的侧出水口，侧档板两端分别设计有侧水刀。所述淬火罩两侧、下表面分别设计有若干个朝相向方向的风嘴、水喷头、雾喷头。本发明可以同时满足风、雾、水喷淋和驻波淬火需求；驻波淬火的水位更高、冷却能力更强，可以满足更大规格产品的在线淬火需求；可实现首根产品正常淬火，大大提高成品率。

Description

一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统

技术领域

本发明属于铝合金在线淬火技术领域，具体涉及一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统。

背景技术

铝合金挤压在线淬火技术可以简化生产流程、缩短生产周期，提高生产效率、降低生产成本，目前部分2xxx、7xxx系和几乎所有的常用6xxx系铝合金都可以采用挤压在线淬火方法生产。要保证在线淬火型材的力学性能，必须在挤压机出口处以一定强度的冷却速度进行淬火，以保证得到过饱和固溶体，在后续的时效过程中强化相细小析出，起到弥散强化作用。但淬火冷却速度过快，则淬火过程中型材各部位冷却不均匀的表现明显，容易造成淬火后型材变形，特别是大规格型材在线淬火变形问题十分突出。因此，需要根据产品的合金、截面形状、壁厚等综合因素，采用合适的淬火介质及淬火参数。

根据功能划分，目前在用的在线淬火系统主要分为五种：风淬火、风+水喷淋淬火、风+水喷淋+雾淬火、驻波淬火、驻波+水喷淋淬火。目前还没有集风+雾+水喷淋+驻波四大淬火功能的系统或四大功能不能正常使用，因为现有的风淬火装置和驻波淬火装置会产生干涉，风淬火需要在淬火通道的上面及两侧设计有若干个出风口，通常是设计成一个或多个可上下活动的风罩，上面及两侧的出风口从风罩内吹出；而驻波淬火必须在淬火通道的两侧设计两个档水板，导致风淬火的风罩无法下降，或即使设计成风罩与档水板在横向错开位置达到能够下降风罩的目的，但淬火的风也会因驻波淬火的两个侧档板而无法正常排出。而现代化的大型挤压机生产的产品种类多，需要风+雾+水喷淋+驻波四大淬火功能才能满足生产需求，目前只能在风+水喷淋+雾淬火系统的基础上，再增加一个可移动的驻波淬火水槽，当不需要驻波淬火时将水槽吊走，需要驻波淬火时再将水槽装上，来回装卸水槽导致人工劳动强度增大、并存在很大的安全隐患，不符合现代化的生产要求。

另外，根据莱顿弗罗斯特效应，液体不会润湿炙热的表面，而仅仅在其上形成一个蒸汽层，蒸汽层的热传导速度远比液态水的慢。在驻波淬火时，高温的产品通过水时表面会形成蒸汽膜，如果驻波水搅动不充分或不均匀，则无法将蒸汽膜打掉，其冷却效果会大大降低。而现有的驻波淬火是通过从底部喷出低压力的水柱以形成水墙及轻微搅拌作用，因此其水压较小、搅拌不充分、不均匀，造成驻波水位较低、冷却能力较弱，能淬透的最大产品规格较小，达不到大型挤压机的生产要求。

同时，目前在用的风、雾、水喷淋淬火都是采用可上下活动的淬火罩的形式，生产首根产品时，牵引机要移动到挤压机前梁出口处进行牵引，此时在线淬火罩无法下降，不能对首根产品进行在线淬火，只有将首根产品牵引离开淬火罩工位后，淬火罩才能下降并正常淬火，从而导致每次生产时，首根产品因为不能正常淬火而报废。

经检索，中国专利，申请号201721430794.0，多功能正反挤压铝型材在线淬火装置，该装置可实现集风冷、喷淋、雾冷及驻波四种冷却功能于一体，但是该装置存在以下缺点：只有驻波淬火时实现了首根产品边牵引边淬火，其他淬火方式由于牵引机无法开到挤压机出口处，无法实现首根产品边牵引边淬火；该装置的驻波是从底下喷出“强水”，其压力较小(大了水会飞出来)，其搅拌效果差且冷却不均匀，能淬透的最大产品规格较小，达不到大型挤压机的生产要求。

中国专利，申请号201210565791.3，一种新型反向铝挤压机用淬火系统及淬火方法，该淬火系统可根据铝料的壁厚大小，选取喷嘴的水雾或喷水管道的驻波水冷却，淬火冷却后，不仅温度下降到要求范围，又可以使铝料淬火后机械性能均匀和变形量小。该淬火系统存在以下缺点：无法实现风冷；无法实现首根产品边牵引边淬火；驻波只从底部喷出高压水(通过盖子避免水飞出)，存在冷却不均匀的问题。

综上所述，现有的淬火装置还存在以下缺点：

1、现有驻波淬火的侧档板与风相干涉导致风、雾、水喷淋淬火和驻波淬火四大功能不能同时共存或不能正常使用，或需要人工装卸驻波淬火水槽或侧档板，无法满足现代化大型挤压机的生产需求。

2、驻波淬火的水只从底部喷出，其水位太低不能将大截面的产品覆盖住，水压太低且出口不对称分布，无法将产品表面的蒸汽膜全部打掉，导致冷却能力太弱、冷却不均匀，无法满足大规格棒材等产品的淬火需求。

3、牵引首根产品时，在线淬火罩无法下降，导致首根产品因为无法正常淬火而报废。

发明内容

本发明的目的是针对目前铝合金在线淬火系统存在的缺陷，提供一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，本发明将驻波淬火、风淬火、雾淬火、水喷淋淬火集成在一起，覆盖所有淬火冷却强度区间，并通过结构简单可靠的子牵引机实现首根产品正常淬火。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，包括：

下风箱，所述下风箱上设置有若干个间隔排列的辊轮，相邻两个辊轮之间设置有若干个第一风嘴、第一水喷头和第一雾喷头，所述第一风嘴、第一水喷头和第一雾喷头均为方向朝上设置，所述下风箱沿长度方向的两端分别设置有下水刀；

侧档板，所述侧档板位于所述下风箱两侧并与升降机构连接，侧档板全长上分布有若干个侧出水口，两张侧档板上的侧出水口朝相对方向对称设置；所述侧档板的两端分别设置有侧水刀；

淬火罩，位于下风箱的上方，所述淬火罩的罩体两侧均设置有若干个第二风嘴、第二水喷头、第二雾喷头，所述罩体两侧的第二风嘴、第二水喷头、第二雾喷头均朝相对方向对称设置，所述淬火罩下表面设置有若干个第三风嘴、第三水喷头、第三雾喷头，所述第三风嘴、第三水喷头、第三雾喷头均为方向朝下设置。

进一步的，所述在线淬火系统还包括子牵引机，设置于下风箱上，所述子牵引机装配有上夹头和下夹头；所述上夹头和下夹头通过伸缩机构实现夹持和打开。

进一步的，所述在线淬火系统还包括导轨；所述导轨位于下风箱和侧档板之间，且位于所述淬火罩垂直投影范围之内；所述子牵引机通过外置电机作用可沿着导轨来回运动。

进一步的，所述下水刀和侧水刀的方向均朝向淬火通道5-45°角。下水刀和侧水刀的设置能起到以水档水的作用，且从两端溢出的水量较少。角度的设置是为了使喷出来的水朝向水槽里面，这样以水档水的效果更好，水流出更少、水位更高。

进一步的，所述第一风嘴、第二风嘴、第三风嘴通过风管与变频风机相连，风管上安装有风量调节比例阀。

进一步的，所述第一水喷头、第一雾喷头、第二水喷头、第二雾喷头、第三水喷头、第三雾喷头、下水刀、侧出口和侧水刀均通过水管与高压水泵相连，水管上安装有压力和流量控制阀。

进一步的，在进行驻波淬火时，所述下水刀喷出低压力大流量的水刀、侧水刀喷出高压力大流量的水刀，使得水槽两端形成水封，从两侧喷出若干个高压水柱对水槽内的水形成搅拌。侧出水口喷出高压力的水，起到提高水位高度、加强搅拌、防止水飞溅的效果。在淬火时，挡水的水量要大，所以下水刀和侧水刀的水量要大。下水刀是朝上的，水压不能太大否则水会飞溅出来，侧水刀是水平方向水压可以大。

有益效果：

(1)实现风、雾、水、驻波淬火一体的难点和关键点在于驻波所需的侧档板会与风淬火时的风相干涉，本发明采用可升降的侧档板避免与风相干涉，可以实现驻波淬火与风、雾、水淬火功能互不影响，且操作简单、安全、快捷。本发明只使用一套系统就可以实现风、雾、水喷淋和驻波淬火四大功能，可以满足所有产品的在线淬火需求，保证产品力学性能的同时避免因淬火介质选择不当造成的产品淬火变形。

(2)本发明中的子牵引机结构简单可靠，通过放置在淬火系统内的导轨可以穿过正常工作中的淬火系统，从而实现风、雾、水或驻波淬火时首根产品都能正常淬火，避免传统淬火系统由于首根产品无法正常淬火造成的报废，提高成品率。

(3)本发明中的驻波淬火，从下水箱两端喷出低压力大流量的水刀、及从侧面喷出高压力大流量的水刀实现水槽两端以水封水的功能，从两侧对称喷出若干个高压水柱对水槽内的水进行强力搅拌，从而达到提高水槽内的水位并增强冷却能力的目的。另外，本装置的驻波两侧对称喷入高压水能打掉产品表面的蒸汽膜，驻波淬火的水位高，冷却效果强、冷却均匀，与传统驻波淬火相比，本方案能淬透更大规格的挤压产品，且不会发生因冷却不均匀导致的淬火变形或产品性能不均匀问题。同时在驻波过程不需要盖子，操作性更强、更安全。

综上所述，本发明提供的在线淬火系统，可以同时满足风、雾、水喷淋和驻波淬火需求，无需额外的人工装卸动作；驻波淬火的水位更高、冷却能力更强更均匀，可以满足更大规格产品的在线淬火需求；本系统可以实现首根产品正常淬火，大大提高成品率；同时，本系统使用操作简单快捷、效率高、安全可靠，避免传统淬火系统中的人工吊运辅助牵引装置或驻波淬火装置等操作。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的结构示意图；

图中的标记：1-下风箱；2-侧档板；3-子牵引机；4-淬火罩；5-辊轮；61-第一风嘴；62-第二风嘴；63-第三风嘴；71-第一水喷头；72-第二水喷头；73-第三水喷头；81-第一雾喷头；82-第二雾喷头；83-第三雾喷头；9-下水刀；10-侧出水口；11-侧水刀；12-导轨；13-上夹头；14-下夹头；15-升降机构。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，如图1所示，包括：

下风箱1，所述下风箱1上设置有若干个间隔排列的辊轮5，铝合金挤压材从辊轮5上进入淬火系统，相邻两个辊轮5之间设置有若干个第一风嘴61、第一水喷头71和第一雾喷头81，所述第一风嘴61、第一水喷头71和第一雾喷头81均为方向朝上设置，所述下风箱1沿长度方向的两端分别设置有下水刀9。

侧档板2，所述侧档板2位于所述下风箱1两侧并与升降机构15连接，所述侧档板2通过升降机构15实现可升降功能；侧档板2全长上分布有若干个侧出水口10，两张侧档板2上的侧出水口10朝相对方向对称设置；所述侧出水口10喷出高压力的水对水槽进行强力搅拌。所述侧档板2的两端分别设置有侧水刀11；当需要风或雾淬火时，侧档板2最高点下降到与辊轮5高度相同的位置避免对风或雾的流动有影响；当需要水喷淋淬火时，侧档板2升起达到两侧档水的效果；当需要驻波淬火时，侧档板2升起达到两侧档水、两端以水封水和全长搅拌的效果。

所述下水刀9和侧水刀11的方向均朝向淬火通道内侧5-45°角，如5°，10°，15°，20°，25°，30°，35°，40°，45°，所述淬火通道是由下风箱1、淬火罩4围成；水刀设计成一定角度，且下水刀9喷出低压力大流量的水刀、侧水刀11喷出高压力大流量的水刀，所述低压为0.5-5bar，所述高压为2-15bar；所述大流量为大流量为：单个水刀10-200立方米每小时，6个水刀50-1000立方米每小时，从而达到以水封水、提高驻波淬火水位高度、加强搅拌作用、防止水飞溅的效果。

淬火罩4，位于下风箱1的上方，所述淬火罩4的罩体两侧均设置有若干个第二风嘴62、第二水喷头72、第二雾喷头82，所述罩体两侧的第二风嘴62、第二水喷头72、第二雾喷头82均朝相对方向对称设置，所述淬火罩4下表面设置有若干个第三风嘴63、第三水喷头73、第三雾喷头83，所述第三风嘴63、第三水喷头73、第三雾喷头83均为方向朝下设置。

所述第一风嘴61、第二风嘴62、第三风嘴63通过风管与变频风机相连，风管上安装有风量调节比例阀，实现风量的定量控制。

所述第一水喷头71、第一雾喷头81、第二水喷头72、第二雾喷头82、第三水喷头73、第三雾喷头83、下水刀9、侧出水口10和侧水刀11均通过水管与高压水泵相连，水管上安装有压力和流量控制阀，实现水压、水流量和雾的定量控制。

所述在线淬火系统还包括子牵引机3，所述子牵引机3设置有上夹头13和下夹头14；所述上夹头13和下夹头14通过自带的伸缩机构实现夹持和打开。

所述在线淬火系统还包括导轨12，所述导轨12位于下风箱1和侧档板2之间，且位于所述淬火罩4垂直投影范围之内；所述子牵引机3通过外置电机作用可沿着导轨12来回运动；子牵引机3可以通过所述导轨12穿过正常工作的淬火系统，从而实现首根产品正常淬火。

本发明的铝合金挤压材多功能在线淬火系统具体的操作步骤如下：

首根产品生产前，将子牵引机3通过导轨12开到淬火系统前端，子牵引机3运动过程中上夹头13和下夹头14处于夹持(闭合)状态从而不会与淬火罩4或辊轮5相干涉。

如需要驻波淬火，则将侧档板2升起，打开下水刀9、侧水刀11和侧出水口10的水并调节到所需水压和水流量，在两个侧档板2之间形成滚动的驻波水槽，首根产品挤压出来后，子牵引机3的上夹头13和下夹头14打开并将产品夹住，将首根产品牵引通过正在工作的驻波水槽实现驻波淬火，子牵引机3完全通过淬火系统后，将首根产品交接给辅机自带的牵引机完成首根产品的牵引与正常淬火，此后子牵引机3停在淬火系统后端，其上夹头13和下夹头14保持打开状态，此时下夹头14处于淬火系统后端的辊轮5之间并低于辊轮5高度，上夹头13高于产品高度，不会与后续生产的产品发生干涉；如果使用无导流的模具生产时，产品之间不相连，则每一根产品的牵引和淬火都按首根产品操作即可。

如需要水喷淋淬火，则将侧档板2升起，淬火罩4下降到位，打开第一水喷头71、第二水喷头72、第三水喷头73的水并调节到所需水量，在淬火罩4内部形成上下左右喷出的周向水帘，此时侧档板2可以起到避免水往外喷出的作用，子牵引机3将首根产品牵引通过水帘进行正常淬火，子牵引机3完全通过淬火系统后，其余操作与驻波淬火相同。

如需要风或雾淬火，则将侧档板2通过升降机构15降到最高点与辊轮5同高，淬火罩4下降到位，打开风或雾开关并调节到所需风量或雾量，通过第一风嘴61、第二风嘴62和第三风嘴63或通过第一雾喷头81、第二雾喷头82和第三雾喷头83在淬火罩4内部形成上下左右喷出的风或雾，此时侧档板2不会对风或雾的流动造成影响，子牵引机3将首根产品牵引通过淬火罩4内正常淬火，子牵引机3完全通过淬火系统后，其余操作与驻波淬火相同。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限制本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，其特征在于，包括：

下风箱（1），所述下风箱（1）上设置有若干个间隔排列的辊轮（5），相邻两个辊轮（5）之间设置有若干个第一风嘴（61）、第一水喷头（71）和第一雾喷头（81），所述第一风嘴（61）、第一水喷头（71）和第一雾喷头（81）均为方向朝上设置，所述下风箱（1）沿长度方向的两端分别设置有下水刀（9）；

侧档板（2），所述侧档板（2）位于所述下风箱（1）两侧并与升降机构（15）连接，侧档板（2）全长上分布有若干个侧出水口（10），两张侧档板（2）上的侧出水口（10）朝相对方向对称设置；所述侧档板（2）的两端分别设置有侧水刀（11）；在进行驻波淬火时，所述下水刀（9）喷出低压力大流量的水刀、侧水刀（11）喷出高压力大流量的水刀，使得水槽两端形成水封，从两侧喷出若干个高压水柱对水槽内的水形成搅拌；所述下水刀（9）和侧水刀（11）的方向均朝向淬火通道5-45°角；

淬火罩（4），位于下风箱（1）的上方，所述淬火罩（4）的罩体两侧均设置有若干个第二风嘴（62）、第二水喷头（72）、第二雾喷头（82），所述罩体两侧的第二风嘴（62）、第二水喷头（72）、第二雾喷头（82）均朝相对方向对称设置，所述淬火罩（4）下表面设置有若干个第三风嘴（63）、第三水喷头（73）、第三雾喷头（83），所述第三风嘴（63）、第三水喷头（73）、第三雾喷头（83）均为方向朝下设置；

所述在线淬火系统还包括子牵引机（3），设置于下风箱（1）上，所述子牵引机（3）装配有上夹头（13）和下夹头（14）；所述上夹头（13）和下夹头（14）通过伸缩机构实现夹持和打开；

所述第一水喷头（71）、第一雾喷头（81）、第二水喷头（72）、第二雾喷头（82）、第三水喷头（73）、第三雾喷头（83）、下水刀（9）、侧出水口（10）和侧水刀（11）均通过水管与高压水泵相连，水管上安装有压力和流量控制阀。

2.如权利要求1所述的一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，其特征在于：所述在线淬火系统还包括导轨（12）；所述导轨（12）位于下风箱（1）和侧档板（2）之间，且位于所述淬火罩（4）垂直投影范围之内；所述子牵引机（3）通过外置电机作用可沿着导轨（12）来回运动。

3.如权利要求1所述的一种铝合金挤压材多功能在线淬火系统，其特征在于：所述第一风嘴（61）、第二风嘴（62）、第三风嘴（63）通过风管与变频风机相连，风管上安装有风量调节比例阀。