隨著中國科技的進(jìn)步，大飛機(jī)計(jì)劃和強(qiáng)軍戰(zhàn)略的實(shí)施，高性能的鋁合金中厚板材越來越多的被應(yīng)用于航空、航天、艦船等高技術(shù)領(lǐng)域，輥底式淬火爐設(shè)備在鋁合金中厚板生產(chǎn)過程中的重要性也越來越被眾多鋁加工企業(yè)所重視。本文介紹了一臺(tái)超大規(guī)格輥底式淬火爐在鋁合金中厚板生產(chǎn)中的應(yīng)用。
    過去的幾十年來，我國80%以上的鋁合金中厚板都來自于進(jìn)口，隨著我國有色金屬加工行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)鋁加工企業(yè)不斷地更新設(shè)備和創(chuàng)新工藝，國產(chǎn)鋁合金中厚板在航空航天、艦船、汽車和高速動(dòng)車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。并隨著我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級節(jié)奏的不斷加快，高性能的鋁合金中厚板需求量也越來越大。4000Mm寬幅、300000Mm長度以上的超大規(guī)格鋁合金板材是我國目前可以生產(chǎn)的最大規(guī)格的中厚板，而超大規(guī)格的輥底式淬火爐設(shè)備是該材料生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，該機(jī)組的設(shè)計(jì)和建成將滿足國內(nèi)對高性能、大規(guī)格鋁合金中厚板材產(chǎn)品的需求，可以更好地解決靠進(jìn)口鋁合金板材對我國航空、航天行業(yè)發(fā)展需要材料的制約問題。
    輥底式淬火爐的工藝原理
    鋁合金固溶處理的實(shí)質(zhì)是將材料加熱到特定溫度使溶質(zhì)充分地固溶在鋁基體中，然后以最快的冷卻速度冷卻形成過飽和的固溶體，為隨后的時(shí)效過程中獲得最大的析出強(qiáng)化效果提供良好的條件。輥底式淬火爐熱處理機(jī)組就是借助輥底爐來實(shí)現(xiàn)多品種鋁合金中厚板的固溶淬火處理。
    輥底式淬火爐的設(shè)備組成和特性
    2.1 來料品種及規(guī)格
    合金品種：2xxx、6xxx、7xxx系合金；厚度：6～250mm；寬度：1000～4350mm；長度：6000～38000mm；單板最大重量：20t；金屬加熱溫度：200～580℃；爐氣最高溫度：600℃；板材冷卻速度：≥20℃/s。
    2.2 設(shè)備組成和特性
    鋁合金板材由天車吊至上料軌道，經(jīng)軌道輸送進(jìn)入爐內(nèi)加熱區(qū)。板材在爐內(nèi)輥上前后擺動(dòng)，爐內(nèi)有大風(fēng)量高速軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制爐氣循環(huán)，使板材上下表面同時(shí)均勻受熱，快速加熱至設(shè)定溫度，按工藝要求保溫一段時(shí)間出爐。由軌道輸送至淬火區(qū)，分別經(jīng)高壓低壓水流淬火及空氣冷卻，溫度迅速將至45℃以下，烘干后經(jīng)卸料軌道運(yùn)出。
    2.2.1 輥底爐本體
    加熱爐包括14個(gè)加熱區(qū)，全部鋁板同時(shí)加熱，依據(jù)合金牌號的不同，達(dá)到相應(yīng)的保溫溫度，當(dāng)所需溫度達(dá)到溫差要求時(shí)，開始保溫階段。
    輥底爐本體由爐壁、內(nèi)爐膛和保溫材料構(gòu)成。爐壁由普碳鋼板與型鋼焊接而成，并在爐頂和兩側(cè)配有維修平臺(tái)和安全設(shè)備。保溫材料采用多層礦物纖維保溫板和陶瓷板組成，保溫層共8層，總厚度至少為400mm，內(nèi)層之間均有阻凝箔，可以保證爐壁表面溫度不高于環(huán)境溫度20℃。內(nèi)殼由耐腐蝕、耐熱鎳鎘合金鋼制成。內(nèi)殼設(shè)計(jì)為懸掛于外殼上并與爐區(qū)中心對稱。
    2.2.2 加熱系統(tǒng)
    全部爐區(qū)均采用電阻加熱系統(tǒng)進(jìn)行，開放式線圈加熱元件固定在陶瓷環(huán)內(nèi)組成加熱器排。每個(gè)加熱區(qū)的爐頂和爐底各布置一臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)，采用強(qiáng)對流技術(shù)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的換熱，通過位于風(fēng)扇旁的導(dǎo)流系統(tǒng)和位于工作室內(nèi)的風(fēng)嘴組來保證在爐內(nèi)每一段整個(gè)寬度方向上板材都能夠均勻受熱?？諝馔ㄟ^加熱元件后，經(jīng)風(fēng)嘴組內(nèi)的風(fēng)嘴從上下兩個(gè)方向同時(shí)垂直吹向板材表面，爐風(fēng)通過徑向流動(dòng)風(fēng)機(jī)循環(huán)流通。
    每個(gè)熱區(qū)裝備4個(gè)K型熱電偶，他們作為加熱系統(tǒng)的控制熱電偶使用，分別在空氣進(jìn)入爐室的上游?；亓鳠犭娕甲鳛檠h(huán)風(fēng)機(jī)的溫度控制使用。溫度控制通過爐溫控制軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
    2.2.3 爐內(nèi)輸送輥
    加熱爐膛內(nèi)的輸送輥由高強(qiáng)度的鉻鎳合金制成，帶有耐腐蝕、耐熱刷襯和波浪形的鋼絲。板材進(jìn)入加熱爐后，在擺動(dòng)的爐內(nèi)輸送輥上加熱保溫，這樣既避免了輥?zhàn)优c板材的粘連又不會(huì)劃傷板材表面，保證了較高的表面質(zhì)量。全爐共有86根爐內(nèi)輸送輥，驅(qū)動(dòng)采用齒輪電子鏈驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行，每一爐區(qū)均設(shè)計(jì)為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)組。
    2.2.4 淬火及冷卻系統(tǒng)
    淬火系統(tǒng)是整個(gè)輥底爐的核心部件，淬火系統(tǒng)的冷卻速率直接關(guān)系到板材的最終性能。本設(shè)備的淬火系統(tǒng)由高壓淬火和低壓淬火組成的二合一的主淬火區(qū)，取決于板材的厚度、合金種類和最終性能要求，系統(tǒng)會(huì)選者高壓淬火或抵押淬火程序完成不同的冷卻速率。
    在主淬火區(qū)輥道的上方及下方均布置多排的全錐形噴嘴提供不同的淬火率。所有噴嘴均由變頻水泵供水，可以無極調(diào)節(jié)水流密度。為了使鋁板的達(dá)到均勻熱傳導(dǎo)，上下噴嘴可獨(dú)立操作。依據(jù)鋁板的厚度和合金品種，輥道的輸送速度、噴嘴壓力及水流密度可自動(dòng)預(yù)選，從而使鋁板變形將至最低同時(shí)淬火率最高。
    在淬火區(qū)的入口和出口輥道頂部及底部均配備數(shù)只水刀和氣刀，已防止淬火水順著鋁板表面流回爐區(qū)。頂部水刀高度可無極調(diào)速，從而保證在鋁板的同一位置水流過時(shí)的淬火效果與鋁板厚度無關(guān)。
    2.2.5 干燥箱
    干燥箱布置在淬火系統(tǒng)后方，通過高壓風(fēng)機(jī)和空氣噴嘴吹走鋁板表面的水分。吹干機(jī)由四組狹縫式噴嘴組成，三組噴頭位于板料下方，固定在輥?zhàn)又g，另一組噴頭位于板料上方的支架上，配備有升降機(jī)構(gòu)，可針對不同厚度板材實(shí)現(xiàn)吹干效果最優(yōu)化。
    2.2.6 卸料臺(tái)
    卸料臺(tái)由安裝了抗磨軸承的輸送輥，齒輪電機(jī)，驅(qū)動(dòng)鏈和型鋼構(gòu)成的機(jī)架組成。輥道驅(qū)動(dòng)裝置為無級變速，與全體設(shè)備的輸送系統(tǒng)同步運(yùn)行。卸料臺(tái)配置提升和靠邊單元便于鋁板的定位，鋁板停留在指定位置供自動(dòng)行車取料，靠邊完成，鋁板提升后，鋁板就位于卸料臺(tái)指定的位置便于行車自動(dòng)取料。
    結(jié)論：本臺(tái)大規(guī)格鋁合金中厚板輥底式淬火爐機(jī)組，設(shè)計(jì)先進(jìn)，具體的優(yōu)點(diǎn)在于可以對鋁板從頂部至底部，無論橫向還縱向做均勻的熱處理，因此可以保證鋁合金中厚板在淬火熱處理工藝中的均勻性。