[實用新型]一種實現(xiàn)擠壓坯料溫度梯度分布的熱處理爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720318378.5
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN206721341U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉運(yùn)騰;林濤;周吉學(xué);詹成偉;劉玉;劉洪濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院新材料研究所
• 主分類號: C22F1/00
• 分類號: C22F1/00;C21D11/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 王志坤

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及金屬及合金擠壓坯料加熱工藝，具體涉及一種實現(xiàn)等溫變速擠壓的坯料溫度梯度分布的熱處理爐。

背景技術(shù)

擠壓是有色金屬材料成形加工的重要方法。隨著汽車輕量化、航空航天等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對高性能擠壓材的需求不斷提高。目前，隨著鋁擠壓工業(yè)和技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了舌型模擠壓、平面組合模擠壓、大斷面擠壓、水冷模擠壓、扁擠壓、寬展擠壓、精密氣、水(霧)冷卻在線淬火擠壓、高效反向擠壓、等溫擠壓等技術(shù)。但對于變形性能較差的鋁合金(如2000系和7000系合金)和大部分鎂合金來說，由于其熱塑性較差、熱裂傾向性強(qiáng)，只能在較窄的變形工藝條件下加工。因此，只有采用等溫擠壓工藝，才能獲得長度方向上組織性能均勻的產(chǎn)品，以滿足高性能擠壓材的嚴(yán)格要求。近年來，等溫擠壓技術(shù)的相關(guān)研究和開發(fā)逐漸受到重視。通過等溫擠壓，不僅能獲得尺寸形狀穩(wěn)定、組織均勻的產(chǎn)品，還能提高其成品率和生產(chǎn)效率，滿足鋁合金型材整體具備高比強(qiáng)、高比模和高韌性的力學(xué)性能，避免型材出現(xiàn)扭曲，裂紋等嚴(yán)重的現(xiàn)象。

目前，等溫擠壓技術(shù)通常有兩種實現(xiàn)方式，一種是采用速度控制等溫擠壓，即通過調(diào)節(jié)擠壓速度，實現(xiàn)產(chǎn)品的擠出溫度保持不變，如中國實用新型專利(公開號：CN103100575A)公開的是一種速度分段控制的等溫擠壓方法，但是，這種通過擠壓速度曲線控制的方法，由于鋁合金鑄棒在擠壓過程中，擠壓容室和鋁合金鑄棒之間的相對運(yùn)動產(chǎn)生了摩擦熱，如果鋁合金鑄棒進(jìn)入擠壓容室的溫度沿長度方向恒定，擠壓過程中擠壓速度保持不變，鋁合金鑄棒后部材料在經(jīng)歷了較長路徑的摩擦過程，進(jìn)入變形區(qū)域時的溫度已經(jīng)升高，從而導(dǎo)致前端出口處鋁合金擠壓型材溫度和力學(xué)性能沿長度方向變化；另一種是采用溫度呈梯度分布的坯料的等溫擠壓，即利用變形熱補(bǔ)償坯料尾部的低溫區(qū)域，使得坯料在模具出口的溫度保持不變。產(chǎn)生溫度呈梯度分布的坯料有兩種方法，分別是梯溫加熱法和梯溫水冷法。

然而，研究表明在溫度呈梯度分布的坯料的等溫擠壓擠壓過程中，摩擦熱對型材斷面溫度分布不均勻性的影響最大，超過了塑性變形熱和金屬與工模具之間的傳熱【侯文榮.鋁合金型材擠壓過程的傳熱行為與溫度控制研究[D].北京科技大學(xué),2015.】。另外，鋁合金的擠壓研究表明，，材料的平均摩擦系數(shù)隨溫度升高300℃-500℃，從2.1降低到1.6【張明.6061鋁合金熱擠壓過程中摩擦磨損行為等效表征研究[D].湖南大學(xué),2014:22】。摩擦系數(shù)的減小能顯著降低設(shè)備能耗，也會降低摩擦熱，從而更準(zhǔn)確的控制擠壓變形區(qū)域的溫度。

因此，等溫擠壓擠壓過程中摩擦熱對溫度梯度的影響，不僅增加能量消耗、縮短擠壓筒壽命，也無法達(dá)到精確度高的等溫擠壓效果。

實用新型內(nèi)容

為克服以上技術(shù)問題，本實用新型的目的是設(shè)計一種實現(xiàn)擠壓坯料溫度梯度分布的熱處理爐，得到溫度分布為：軸向頭高尾低、徑向外高內(nèi)低的擠壓坯料。

為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為：

一種實現(xiàn)擠壓坯料溫度梯度分布的熱處理爐，依次由以下三部分組成：燃?xì)饧訜釁^(qū)、風(fēng)冷區(qū)、感應(yīng)加熱區(qū)。

本實用新型實現(xiàn)擠壓坯料溫度梯度分布的熱處理爐設(shè)置燃?xì)饧訜釁^(qū)作用是對坯料均勻加熱使坯料溫度均勻分布；熱處理爐設(shè)置風(fēng)冷區(qū)作用是對坯料進(jìn)行冷卻，實現(xiàn)坯料軸向頭高尾低溫度梯度；熱處理爐設(shè)置感應(yīng)加熱區(qū)的作用是對坯料進(jìn)行二次加熱，實現(xiàn)坯料徑向的外高內(nèi)低溫度梯度。

優(yōu)選的，燃?xì)饧訜釁^(qū)擠壓坯料頭部一端設(shè)置燃燒機(jī)，燃燒機(jī)與天然氣液儲罐連接，將天然氣通入燃燒機(jī)內(nèi)燃燒加熱。

優(yōu)選的，在風(fēng)冷區(qū)擠壓坯料的尾部一端設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)。

優(yōu)選的，風(fēng)冷區(qū)鼓風(fēng)機(jī)另一端通過管道與燃燒機(jī)連接，風(fēng)冷區(qū)流出的高溫空氣通過燃機(jī)中天然氣加熱進(jìn)入燃?xì)饧訜釁^(qū)。

本實用新型將風(fēng)冷區(qū)擠壓坯料的頭部一端通過管道與燃燒機(jī)連接，風(fēng)冷區(qū)流出的高溫空氣通過燃機(jī)中天然氣加熱對擠壓坯料進(jìn)行加熱保溫，實現(xiàn)風(fēng)冷區(qū)流出的高溫空氣循環(huán)利用到燃?xì)饧訜釁^(qū)，通過熱空氣的重復(fù)循環(huán)利用，起到了節(jié)能效果。

優(yōu)選的，所述坯料為鎂合金或鋁合金。

優(yōu)選的，所述燃?xì)饧訜釁^(qū)加熱溫度高于坯料的再結(jié)晶溫度50-200℃。

優(yōu)選的，所述風(fēng)冷區(qū)坯料的頭尾目標(biāo)溫差為10-30℃

優(yōu)選的，所述感應(yīng)加熱區(qū)加熱溫度低于材料的過燒溫度10-20℃，加熱深度為2-20mm。

優(yōu)選的，所述實現(xiàn)擠壓坯料溫度梯度分布的熱處理爐內(nèi)還安裝有棒料輸送機(jī)構(gòu)、測溫機(jī)構(gòu)，所述熱處理爐的側(cè)壁還設(shè)有觀察窗。