铝合金热处理设备及工艺研究

2.1 热处理能力
转移时间。炉子的循环加热系统和温控系统确
如何合理的利用空间，最大限度的发挥炉 保淬火加热时温度均匀。该炉子和时效炉配在
子的热处理能力，这是炉子优化设计的主要内 一起可形成淬火时效生产线(强化热处理)，也可
容。通常用于挤压型材铝锭的品种规格比较多， 多炉组排列，共用一台淬火槽车。该炉型由于技
料车上，然后由它向各炉子加料和卸料。炉子上 要减少铝锭的变形。冷却速率的控制很重要，可
配备有大风量的对流循环系统和先进的温控系 以采用喷射冷却反馈技术，通过流量、压力和温
统，保证铝锭在均匀化时各部位温度均匀，这种 度的反馈控制达到上述目的。
炉子一般装炉量为 30～60t。
2.4 复合装卸料车的转移与自动对位
时间根据铝合金牌号而定，一般为 4～6h(不含 下划痕。带材在离开加热炉后立即淬火，淬火在
升温时间)。小于这个时间，会造成产品晶粒不 一个气液两相冷却系统中进行。淬火介质采用
均匀，型材的性能出现质量问题，影响成材率。 水和空气，生产线上还备有热空气干燥器，保证
大于这个时间，会造成二次晶粒长大和生产能 带材热处理后完全干燥。
操作上虽然与前面所述周期式均匀化炉有很多 金板材、型材、铸件的生产。一般采用高架式炉
类似之处，但为了保证圆铝锭的各项热处理参 型，移动式淬火槽车，炉门采用两半对开式结
数，同时也是为了达到某种热处理形式所要求 构，工件在炉内采用悬挂式加热，倍行程滑轮组
的效果，在设备的设计上还需要注意以下方面： 或卷扬机能使工件快速下降，确保所需的淬火
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铝合金热处理设备及工艺研究
黄彩江 李云峰 （内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司）
摘 要：铝合金的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织， 其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。铝合金热处理包括：铝合金退火、时效、均匀化、固溶热处 理等。随着铝合金产品的广泛应用，对铝合金热处理质量的要求也不断提高，将对铝合金热处理设备的发展及关键问题进行综合分析和评述。
一般来说，对于同一种均热炉，铝锭的直径愈 术先进、操作灵活，目前应用比较广泛。
大，长度愈长，装炉量愈大，生产能力也就愈大。
3.2 卧式铝合金固溶热处理生产线 这种
为了合理安排产量，首先我们要了解产品的生 生产线适用于大批量作业。典型的生产线有：连
产大纲和规格，既要考虑炉子的生产率，又要考 续铝合金锻件、铸件固溶和时效(沉淀)热处理生
在热轧、挤压过程中，由于热加工变形与 再结晶同时进行，形成了以等轴晶粒为主的再 结晶组织，可使铸造的结晶组织不均匀状态得 到不同程度的改善。为了进一步改善热轧、挤压 的性能，提高热加工后产品质量和档次，许多铸 锭在热加工之前均在铝合金固相线下的温度 570～620℃进行均匀化处理，使 MnAl6 相均匀 析出，减小或消除晶内偏析，以达到均匀化之目 的。
关 键 词 ：铝合金；热处理；设备；关键技术
在铸造过程中，虽然可以通过在铝液中添 加微量晶粒细化剂(Al- Ti- B)达到细化铸锭晶粒 的目的，但铸锭的结晶组织还是不均匀。这是因 为铝液的凝固是从结晶器的内壁开始，垂直于 冷却面的方向向铝液内部扩展，所以铸造组织 具有明显的方向性；随着铝凝固层的增厚，传热 系数减小，内外晶核的形成和长大的不一致导 致晶粒的形状、位向和大小也随之变化。
为了保证这种炉型铝锭加热后的均匀化
铝锭均热生产线一般配备多台炉组和冷
效果，必须有效的控制固相线下温度、温度均匀 却室、装料台等，复合装卸料车可实现炉料在炉
性和均热时间。因炉体温度相对退火炉较高，所 子、冷却室和装料台之间的相互转移。为了实现
以对风机的材质提出了较高的要求。另外，对循 生产线的全自动化操作，要求复合装卸料车具
甚大，因此要根据铝锭的品种、长短配备不同类
型的冷却设备，以满足各种铝锭均匀化的需要，
冷却通常分为水冷、气冷和水气混合冷却。在冷
却过程中，既要保证铝锭快速、均匀的冷却，又
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环系统、炉门密封和防止变形、炉内支撑受力的 有自动准确的寻址功能(自动对位)、防惯性功能
状态等，也是我们在结构设计上重点考虑的问 和与炉子的连接功能。
题。
3 铝合金的固溶热处理
2 挤压铝锭的均热生产线
铝合金的基本热处理形式是退火与淬火
为了进一步提高铝合金型材的内在质量， 时效。前者属于软化处理，目的是获得稳定的组
力降低等问题。
参考文献
2.3 冷却
[1]易光.铝合金热处理设备的发展与关键技术
铝锭均热后冷却有两个目的：第一是快速 [J].工业加热,1999，1.
降温，提高炉组的生产率；第二是改善铝锭的挤 [2]陈志远.铝合金热处理技术[M].上海:上海工
压性能。由于铝锭的挤压性能受冷却速率影响 程技术大学，1998,5.
每排料间由料垫隔开。
起硬化作用的过饱和固溶体 (起强化作用的合
在设备的组成上，均热生产线一般由多台 金元素)，在固溶热处理时，通常将铝合金工件
均热炉、冷却室、装卸料台、复合装卸料车、电控 加热到 500～570℃，然后以最快的速度冷却。
系统组成，采用电加热或火焰加热。在结构上和
3.1 该炉型适用于小批量、多品种的铝合
虑炉子的使用率，同时兼顾炉子的规模、造价和 产线、悬浮式铝合金带材固溶热处理生产线、铝
成本。在一种炉型上兼顾处理长棒料和短棒料 合金中厚板固溶热处理生产线。
两种料时，合理安排装炉量更显得尤为重要。
悬浮式固溶热处理生产线可以处理 0.2～
2.2 均匀化时间
2mm 厚的带材，带材在通过加热炉时浮动在热
这是工艺问题也是生产能力问题。均匀化 空气垫上，不与炉子接触，以避免在带材表面留
1 轧制用坯锭、卷带的二次加热和均匀化 生产线
推进式加热 / 均匀化炉：对于具有热轧能 力的大型铝加工厂的批量生产来说，用推进式 加热 / 均匀化炉来进行二次加热和均匀化比较 合适。根据工厂的实际情况可采用加料和卸料 的全自动操作或半自动操作。
1.1 铝锭加热电炉 在这种炉子的操作程序中，坯锭被放置在 加料辊台上，自动对齐后由翻锭机构将坯锭翻 起在垫块上(也称为热靴)，沿滑轨向前推进。推 进是由液压推料装置将坯锭推送过炉膛，由于 这种炉子多数是连续作业，推料装置与出料装 置同步进行，推料装置受出料端的温度检测信 号控制。 该炉可以采用电加热、气体或油燃烧器进 行直接加热，通过大功率轴流风机进行空气循 环，确保坯锭快速、均匀的加热。温度均匀性一 般要求在±(5～3)℃，如此小的温度允差使得坯 锭在固相线下的高温均匀化成为可能。采用先 进的智能化控温仪表或计算机对坯锭进行差温 加热，缩短了均匀化的时间。 1.2 周期式均热炉 考虑到加热各种品种和规格合金铝锭的 需要，周期式均热炉要比推锭炉更适合生产的 要求。周期式均热炉可装卸不同品牌、不同规格 的合金锭，根据合金锭不同的工艺要求，将它们 加热到相应的轧制 / 均匀化温度。该种炉子使 用灵活、适应性强、可靠性高。 1.3 铝扁锭均热炉 周期式均热炉一般以炉组形式出现，采用 复合装卸料车对每台炉子进行加料和转移，另 外还需配备大型的翻锭机构，在实际操作时，由 天车与翻锭机构配合，将铝锭转移到复合装卸
使产品上档次，铝锭挤压前都采用均匀化工艺 织或优良的工艺塑性；后者为强化处理，在淬火
(均热)。由于铝锭规格和品种的不同，分为短锭 时使强化相充分地固溶在铝材中，在随后的时
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均 热 和 长 锭 均 热 两 种 ， 短 锭 一 般 为 600 ～ 效过程中(又称沉淀硬化)获得最大的强化效果。
700mm，采用料筐装卸；长锭为(6～8）×103mm， 因此，固溶热处理的目的是通过淬火过程形成