[发明专利]一种铝合金中厚板在线淬火方法及实施该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金中厚板在线淬火方法及实施该方法的设备。

背景技术

铝合金中厚板生产工艺包括以下流程：熔铸，均匀化处理，锯切铣面，加热，热轧，剪切，固溶热处理，淬火，预拉伸，时效，锯切，成品检验。

传统的铝合金中厚板淬火工艺需要通过铝板再加热固溶处理+淬火的工艺实现的。传统工艺采用离线主要是由于：1)固溶-淬火处理生产周期时间相比轧机生产能力而言太长，成为了整条生产线的生产瓶颈。2)需要一个中间库用以存放热轧板，从厂房布置上需要分离等。目前普遍使用的淬火方式为盐浴炉加热和空气炉加热两种方式。

(1)盐浴炉加热

1)盐浴炉加热流程：硝盐炉加热→冷水淬火→硝酸蚀洗→冷水清洗。

2)盐浴炉的特点是：设备结构简单，制造及生产成本低，易于温度控制；但安全性差，耗电量大，不易清理，常年处于高温状态，调温周期长。使用盐浴炉热处理具有加热速度快、温差小、温度准确等优点，充分满足了工艺对加热速度和温度精度的要求，对板材的力学性能提供了保证。缺点是：转移时间很难由人工准确地控制在理想范围内，有不确定的因素；在水中淬火时，完全靠板片与冷却水之间的热交换而自然冷却，形成了不均匀的冷却过程，使得淬火后的板材内部应力分布很不均匀；板材变形较大，在随后的精整过程中易造成表面擦、划伤等缺陷，并且不利于板材的矫平；盐浴加热时，板面与熔盐直接接触，板面形成较厚的氧化膜，在淬火后的蚀洗过程中很容易形成氧化色(俗称花脸)，影响表面的均一性。

(2)空气炉加热

1)空气炉淬火流程：空气加热室→高压冷水室→低压冷水室。

2)空气炉加热特点：空气炉的加热方式分为辊底式空气炉和吊挂式空气炉两种。目前国际上，最为先进的淬火加热炉型为辊底式空气淬火加热炉。用这种热处理炉生产铝合金淬火板，工艺过程简单、板材单片加热及单片冷却，可被均匀快速加热，冷却强度大、均匀性好，使得淬火板材具有优良的综合性能。缺点是相对盐浴炉而言加热过程升温时间相对较长，生产效率有所降低。

辊底式淬火炉是现有的设备，结构如图1所示，包括以下区域：装料辊道台1；固溶处理区2；前强冷淬火区3；后弱冷淬火区4；干燥区5；卸料辊道台6。其具备保温装置及淬火冷却装置，缺点是无法利用轧后余热，能源消耗大；相对老式的盐浴炉而言加热过程升温时间更长，生产效率低。

现有的铝合金型材的在线淬火方式，公开了利用挤压后余热进行淬火的方法，不存在保温操作和两段式冷却方式，型材在线淬火是基于铝合金型材生产时由于热挤压后温度本身较高，而且型材壁厚相比铝合金中厚板而言很薄，在淬火过程中更容易淬透。因此实现在线淬火工艺的设备控制较简单，无补温炉装置及较为复杂的两段式冷却方式，而且仅适用于特定的铝合金型材生产。

发明内容

针对传统的铝合金中厚板离线再加热淬火工艺，本发明提出了一种利用轧后余热进行在线直接淬火的新工艺。该工艺通过利用热轧余热和对淬火方式的改进，省去了传统的再加热固溶热处理和淬火的离线工艺的再加热固溶热处理过程，并将淬火装置跨接在主轧线上，既节省能源，又提高生产效率。

本工艺需要在铝板带热轧生产线上增设直接淬火装置。增加该直接淬火装置后，能够生产市场上大部分热处理可强化铝合金中厚板，铝板热轧终了后在轧制作业线上实现直接淬火。这种工艺有效地利用了轧后余热，有机地将变形与热处理工艺相结合，从而有效地改善铝板材的综合性能。该工艺省去了离线再加热工序，缩短工艺流程，节约了能源，降低了生产成本。因此，在线直接淬火工艺在铝合金中厚板生产中具有广阔的应用前景。

一方面，本发明提供的一种铝合金中厚板在线淬火方法，包括以下步骤：

A补温：对经过热粗轧终轧温度为350～430℃的铝板进行补温操作，将温度控制在450～550℃；

B保温：对经过补温操作的铝板进行保温操作，保温时间30～100min；

C在线淬火：对经过步骤A补温操作和步骤B保温操作的铝板，或者对热粗轧终轧温度＞450℃的铝板直接进行淬火操作，其中该淬火采用两段式冷却方式，在第一阶段将温度急冷至290℃以下，在第二阶段将温度快冷至200～260℃，优选快冷至230℃。

优选地，所述保温操作的保温时间根据铝合金厚板的类型进行选择。

优选地，所述步骤C的在线淬火操作，第一阶段采用水幕层流冷却，第二阶段采用压力水倾斜喷射冷却。

优选地，所述步骤C的在线淬火操作，所述水幕层流冷却和压力水倾斜喷射冷却的冷却速度均可根据铝合金中厚板的类型进行控制。