2023年《安全管理》之大规格辊底式淬火炉设备在铝合金中厚板生产中的应用.docx

大规格辊底式淬火炉设备在铝合金中厚板生产中的应用  随着中国科技的进步，大飞机方案和强军战略的实施，高性能的铝合金中厚板材越来越多的被应用于航空、航天、舰船等高技术领域，辊底式淬火炉设备在铝合金中厚板生产过程中的重要性也越来越被众多铝加工企业所重视。本文介绍了一台超大规格辊底式淬火炉在铝合金中厚板生产中的应用。     过去的几十年来，我国80%以上的铝合金中厚板都来自于进口，随着我国有色金属加工行业的快速开展，国内铝加工企业不断地更新设备和创新工艺，国产铝合金中厚板在航空航天、舰船、汽车和高速动车等领域得到了广泛的应用。并随着我国经济转型升级节奏的不断加快，高性能的铝合金中厚板需求量也越来越大。4000Mm宽幅、300000Mm长度以上的超大规格铝合金板材是我国目前可以生产的最大规格的中厚板，而超大规格的辊底式淬火炉设备是该材料生产过程中的关键设备，该机组的设计和建成将满足国内对高性能、大规格铝合金中厚板材产品的需求，可以更好地解决靠进口铝合金板材对我国航空、航天行业开展需要材料的制约问题。     辊底式淬火炉的工艺原理     铝合金固溶处理的实质是将材料加热到特定温度使溶质充分地固溶在铝基体中，然后以最快的冷却速度冷却形成过饱和的固溶体，为随后的时效过程中获得最大的析出强化效果提供良好的条件。辊底式淬火炉热处理机组就是借助辊底炉来实现多品种铝合金中厚板的固溶淬火处理。     辊底式淬火炉的设备组成和特性     2.1 来料品种及规格     合金品种：2xxx、6xxx、7xxx系合金；厚度：6～250mm；宽度：1000～4350mm；长度：6000～38000mm；单板最大重量：20t；金属加热温度：200～580℃；炉气最高温度：600℃；板材冷却速度：≥20℃/s。     2.2 设备组成和特性     铝合金板材由天车吊至上料轨道，经轨道输送进入炉内加热区。板材在炉内辊上前后摆动，炉内有大风量高速轴流风机强制炉气循环，使板材上下外表同时均匀受热，快速加热至设定温度，按工艺要求保温一段时间出炉。由轨道输送至淬火区，分别经高压低压水流淬火及空气冷却，温度迅速将至45℃以下，烘干后经卸料轨道运出。     2.2.1 辊底炉本体     加热炉包括14个加热区，全部铝板同时加热，依据合金牌号的不同，到达相应的保温温度，当所需温度到达温差要求时，开始保温阶段。     辊底炉本体由炉壁、内炉膛和保温材料构成。炉壁由普碳钢板与型钢焊接而成，并在炉顶和两侧配有维修平台和平安设备。保温材料采用多层矿物纤维保温板和陶瓷板组成，保温层共8层，总厚度至少为400mm，内层之间均有阻凝箔，可以保证炉壁外表温度不高于环境温度20℃。内壳由耐腐蚀、耐热镍镉合金钢制成。内壳设计为悬挂于外壳上并与炉区中心对称。     2.2.2 加热系统     全部炉区均采用电阻加热系统进行，开放式线圈加热元件固定在陶瓷环内组成加热器排。每个加热区的炉顶和炉底各布置一台循环风机，采用强对流技术实现高强度的换热，通过位于风扇旁的导流系统和位于工作室内的风嘴组来保证在炉内每一段整个宽度方向上板材都能够均匀受热。空气通过加热元件后，经风嘴组内的风嘴从上下两个方向同时垂直吹向板材外表，炉风通过径向流动风机循环流通。     每个热区装备4个K型热电偶，他们作为加热系统的控制热电偶使用，分别在空气进入炉室的上游。回流热电偶作为循环风机的温度控制使用。温度控制通过炉温控制软件自动实现。     2.2.3 炉内输送辊     加热炉膛内的输送辊由高强度的铬镍合金制成，带有耐腐蚀、耐热刷衬和波浪形的钢丝。板材进入加热炉后，在摆动的炉内输送辊上加热保温，这样既防止了辊子与板材的粘连又不会划伤板材外表，保证了较高的外表质量。全炉共有86根炉内输送辊，驱动采用齿轮电子链驱动方式进行，每一炉区均设计为单独驱动组。     2.2.4 淬火及冷却系统     淬火系统是整个辊底炉的核心部件，淬火系统的冷却速率直接关系到板材的最终性能。本设备的淬火系统由高压淬火和低压淬火组成的二合一的主淬火区，取决于板材的厚度、合金种类和最终性能要求，系统会选者高压淬火或抵押淬火程序完成不同的冷却速率。     在主淬火区辊道的上方及下方均布置多排的全锥形喷嘴提供不同的淬火率。所有喷嘴均由变频水泵供水，可以无极调节水流密度。为了使铝板的到达均匀热传导，上下喷嘴可独立操作。依据铝板的厚度和合金品种，辊道的输送速度、喷嘴压力及水流密度可自动预选，从而使铝板变形将至最低同时淬火率最高。     在淬火区的入口和出口辊道顶部及底部均配备数只水刀和气刀，已防止淬火水顺着铝板外表流回炉区。顶部水刀高度可无极调速，从而保证在铝板的同一位置水流过时的淬火效果与铝板厚度无关。     2.2.5 枯燥箱     枯燥箱布置在淬火系统前方，通过高压风机和空气喷嘴吹走铝板外表的水分。吹干机由四组狭缝式喷嘴组成，三组喷头位于板料下方，固定在辊子之间，另一组喷头位于板料上方的支架上，配备有升降机构，可针对不同厚度板材实现吹干效果最优化。     2.2.6 卸料台     卸料台由安装了抗磨轴承的输送辊，齿轮电机，驱动链和型钢构成的机架组成。辊道驱动装置为无级变速，与全体设备的输送系统同步运行。卸料台配置提升和靠边单元便于铝板的定位，铝板停留在指定位置供自动行车取料，靠边完成，铝板提升后，铝板就位于卸料台指定的位置便于行车自动取料。     结论：本台大规格铝合金中厚板辊底式淬火炉机组，设计先进，具体的优点在于可以对铝板从顶部至底部，无论横向还纵向做均匀的热处理，因此可以保证铝合金中厚板在淬炽热处理工艺中的均匀性。