CN105567921B - 一种三段式铝型材淬火冷却装置和冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种三段式铝型材淬火冷却装置和冷却方法，分三段组合，第一段采用强风+水雾的方式冷却，第二段采用强水雾的方式，第三段采用强风冷却；在每段不同位置的喷嘴中，风和水的流量可比例调整；沿铝型材截面四周布置不同风冷和水冷喷嘴，而且各个喷嘴流量无级可调，以适应不同截面、不同规格和材质铝合金型材的淬火冷却，每段喷嘴的风量、水量可根据实际情况进行调整。本发明提供的三段式铝型材淬火冷却装置可提供足够大的冷却速度范围，可对铝型材不同位置的冷却速度进行精确控制，实现对不同截面、不同规格和材质铝型材的不同淬火冷却工艺。

Description

一种三段式铝型材淬火冷却装置和冷却方法

技术领域

本发明属于冶金设备领域，是铝挤压机后部精整系统中在线淬火冷却的一种新装置，主要涉及适用铝型材挤压生产过程中的一种三段式在线淬火冷却装置。

背景技术

在铝型材挤压加工过程中，铝型材经挤压机热挤压成形后，需要经过淬火和冷却处理，其硬度和强度等综合技术性能指标才能达到铝型材产品的质量要求。

常见的铝型材在线淬火方式中，风冷淬火、气雾淬火和水雾淬火方式冷却速度较低，不易满足淬火强度要求，而且冷却速度难以控制；浸水淬火方式虽然冷却速度大，但无法准确控制不同材料和壁厚铝型材的冷却速度，铝合金型材淬火往往变形严重；组合这几种淬火方式的三段式淬火冷却装置可以提高不同位置冷却速度的控制精度，能够减少淬火变形，获得性能优良的铝型材，提高产品质量和成材率。

发明内容

本发明的目的是克服现有的淬火冷却装置无法准确控制不同材料和壁厚铝型材的冷却速度，导致铝合金型材淬火变形严重的问题。

为此，本发明提供了一种三段式铝型材淬火冷却方法，包括如下步骤：

步骤一，第一段采用强水雾方式冷却；

铝型材经过第一段段时，上前喷淋装置的上风嘴、侧风嘴通过上风冷系统，下前喷淋装置的下风嘴通过下风冷系统，上前喷淋装置的上喷嘴、侧喷嘴、雾化喷嘴通过上部水系统，以及下前喷淋装置的下喷嘴、雾化喷嘴通过下部水系统对铝型材进行强水雾淬火冷却；

步骤二，第二段采用强水雾方式冷却；

铝型材经过第二段段时，上中喷淋装置的上风嘴、侧风嘴通过上风冷系统，下中喷淋装置的下风嘴通过下风冷系统，上中喷淋装置的上喷嘴、侧喷嘴通过上部水系统，以及下中喷淋装置的下喷嘴通过下部水系统对铝型材进行强水雾淬火冷却；

步骤三，第三段采用强风方式冷却；

铝型材经过第三段段时，上后风冷装置的上风嘴、侧风嘴通过上风冷系统，下后风冷装置的下风嘴通过下风冷系统对铝型材进行强风淬火冷却。

一种适用于三段式铝型材淬火冷却方法的冷却装置，包括三段冷却结构，第一段为强风+水雾冷却结构，第二段为强水雾的冷却结构，第三段为强风冷却结构。

第一段包括上前喷淋装置和下前喷淋装置，第二段包括上中喷淋装置和下中喷淋装置，第三段包括上后风冷装置和下后风冷装置；

上前喷淋装置、上中喷淋装置、上后风冷装置内分别布置上风嘴和侧风嘴，上风嘴和侧风嘴通过上风冷系统实现强风冷却和比例调节；

上前喷淋装置、上中喷淋装置内还布置有上喷嘴、侧喷嘴，上喷嘴和侧喷嘴通过上部水系统对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；

下前喷淋装置、下中喷淋装置、下后风冷装置分别布置下风嘴，通过下风冷系统实现强风冷却和比例调节；

下前喷淋装置、下中喷淋装置还布置有下喷嘴，下喷嘴的水压和流量通过下部水系统对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；

上前喷淋装置的上风嘴、下前喷淋装置的下风嘴内部分别布置有雾化喷嘴，雾化喷嘴的水压和流量分别通过上部水系统、下部水系统对水压和流量进行比例调节，实现气雾淬火功能。

在铝型材截面四周，沿铝型材长度方向成列布置不同风冷和水冷喷嘴，以适应不同截面形状铝型材的淬火冷却工艺，而且各个喷嘴流量可通过水系统进行无级调节。

本发明的有益效果：本发明提供的这种三段式铝型材淬火冷却方法和淬火冷却装置，分三段组合逐步实现冷却，第一段采用强风+水雾的方式冷却，第二段采用强水雾的方式，第三段采用强风冷却；在每段不同位置的喷嘴中，风和水的流量可比例调整；沿铝型材截面四周布置不同风冷和水冷喷嘴，而且各个喷嘴流量无级可调；而且可以建立起冷却工艺数据库，以适应不同截面、不同规格和材质铝合金型材的淬火冷却，每段喷嘴的风量、水量可通过程序自动调整。可提供足够大的冷却速度范围，可对铝型材不同位置的冷却速度进行精确控制，实现对不同截面、不同规格和材质铝型材的不同淬火冷却工艺。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是三段式铝型材淬火冷却装置的正视图。

图2是三段式铝型材淬火冷却装置的侧视图。

附图标记说明：1、上前喷淋装置；2、上风嘴；3、雾化喷嘴；4、上中喷淋装置；5、侧风嘴；6、上喷嘴；7、侧喷嘴；8、上后风冷装置；9、升降辊道；10、下后风冷装置；11、下风嘴；12、支架；13、下中喷淋装置；14、下喷嘴；15、下前喷淋装置；16、上风冷系统；17、上部水系统；18、下部水系统；19、下风冷系统。

具体实施方式

实施例1：

一种三段式铝型材淬火冷却方法，包括如下步骤：

步骤一，第一段A采用强水雾方式冷却；

铝型材经过第一段A段时，上前喷淋装置1的上风嘴2、侧风嘴5通过上风冷系统16，下前喷淋装置15的下风嘴11通过下风冷系统19，上前喷淋装置1的上喷嘴6、侧喷嘴7、雾化喷嘴3通过上部水系统17，以及下前喷淋装置15的下喷嘴14、雾化喷嘴3通过下部水系统18对铝型材进行强水雾淬火冷却；

步骤二，第二段B采用强水雾方式冷却；

铝型材经过第二段B段时，上中喷淋装置4的上风嘴2、侧风嘴5通过上风冷系统16，下中喷淋装置13的下风嘴11通过下风冷系统19，上中喷淋装置4的上喷嘴6、侧喷嘴7通过上部水系统17，以及下中喷淋装置13的下喷嘴14通过下部水系统18对铝型材进行强水雾淬火冷却；

步骤三，第三段C采用强风方式冷却；

铝型材经过第三段C段时，上后风冷装置8的上风嘴2、侧风嘴5通过上风冷系统16，下后风冷装置10的下风嘴11通过下风冷系统19对铝型材进行强风淬火冷却。

需要说明的是，待淬火冷却的铝型材放置在升降辊道9的输送带上，由输送带输送铝型材依次经过三段进行淬火冷却，升降辊道9放置在支架12上。

由于实现这种三段式铝型材淬火冷却方法的淬火冷却装置分三段组合，从而实现逐步冷却；第一段采用强风+水雾的方式冷却，第二段采用强水雾的方式，第三段采用强风冷却；在每段不同位置的喷嘴中，风和水的流量可比例调整；沿铝型材截面四周布置不同风冷和水冷喷嘴，而且各个喷嘴流量无级可调；而且可以建立起冷却工艺数据库，以适应不同截面、不同规格和材质铝合金型材的淬火冷却，每段喷嘴的风量、水量可通过程序自动调整。可提供足够大的冷却速度范围，可对铝型材不同位置的冷却速度进行精确控制，实现对不同截面、不同规格和材质铝型材的不同淬火冷却工艺。

实施例2：

一种三段式铝型材淬火冷却装置，包括三段冷却方式，第一段A采用强风+水雾的方式冷却，第二段B采用强水雾的方式，第三段C采用强风冷却。

实现这种三段式铝型材淬火冷却装置分三段组合，从而实现逐步冷却；第一段A具有功能包括强风冷却、气雾淬火和水雾淬火，第二段B具有功能包括强风冷却和水雾淬火，第三段C具有功能为强风冷却，风和水的流量可比例调整，所述强风冷却是通过风机、风道和风嘴对铝型材进行风冷却，风量大小可通过风阀和风机来调节；所述气雾淬火是通过气阀和水阀对铝型材进行气雾冷却，水的气雾化通过气阀和水阀的调节实现；所述水雾淬火是通过水泵、水阀、喷嘴和管道对铝型材进行水雾淬火，水压和水量通过水阀来调节。组合这几种淬火方式的三段式淬火冷却装置可以提高不同位置冷却速度的控制精度，能够减少淬火变形，获得性能优良的铝型材，提高产品质量和成材率。

实施例3：

如图1和图2所示，第一段A包括上前喷淋装置1和下前喷淋装置15，第二段B包括上中喷淋装置4和下中喷淋装置13，第三段C包括上后风冷装置8和下后风冷装置10；

上前喷淋装置1、上中喷淋装置4、上后风冷装置8内分别布置上风嘴2和侧风嘴5，上风嘴2和侧风嘴5通过上风冷系统16实现强风冷却和比例调节；

上前喷淋装置1、上中喷淋装置4内还布置有上喷嘴6、侧喷嘴7，上喷嘴6和侧喷嘴7通过上部水系统17对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；

下前喷淋装置15、下中喷淋装置13、下后风冷装置10分别布置下风嘴11，通过下风冷系统19实现强风冷却和比例调节；

下前喷淋装置15、下中喷淋装置13还布置有下喷嘴14，下喷嘴14的水压和流量通过下部水系统18对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；

上前喷淋装置1的上风嘴2、下前喷淋装置15的下风嘴11内部分别布置有雾化喷嘴3，雾化喷嘴3的水压和流量分别通过上部水系统17、下部水系统18对水压和流量进行比例调节，实现气雾淬火功能。

在铝型材截面四周，沿铝型材长度方向成列布置不同风冷和水冷喷嘴，以适应不同截面形状铝型材的淬火冷却工艺，而且各个喷嘴流量可通过水系统进行无级调节。

如图1、图2所示，它分三段组合而成，第一段A具有功能包括强风冷却、气雾淬火和水雾淬火；第二段B具有功能包括强风冷却和水雾淬火；第三段C具有功能为强风冷却。

该三段式铝型材淬火冷却装置第一段A靠近铝挤压机前梁出口，主要包括上前喷淋装置1和下前喷淋装置15；

第二段B主要包括上中喷淋装置4和下中喷淋装置13；

第三段C主要包括上后风冷装置8和下后风冷装置10。

在该装置第一段A中，上前喷淋装置1布置有上风嘴2和侧风嘴5，可通过上风冷系统16实现强风冷却和流量比例调节，上风嘴2均匀分布在升降辊道9对应于第一段A冷却装置的辊道部分的上方，侧风嘴5均匀分布在辊道的两侧；下前喷淋装置15布置有下风嘴11，可通过下风冷系统19实现强风冷却和流量比例调节，下风嘴11均匀分布在辊道的下方。在第一段A上风嘴2和下风嘴11内部分别布置有雾化喷嘴3，通过雾化喷嘴3在风嘴内加雾化水可实现气雾淬火功能，雾化喷嘴3的水压和流量分别通过上部水系统17和下部水系统18进行比例调节。在第一段A上前喷淋装置1布置有上喷嘴6和侧喷嘴7，在下前喷淋装置15布置有下喷嘴14，上喷嘴6均匀分布在升降辊道9对应于第一段A冷却装置的辊道部分的上方，侧喷嘴7均匀分布在辊道的两侧，下喷嘴14均匀分布在辊道的下方，上喷嘴6和上风嘴2配合使用、侧喷嘴7和侧风嘴5配合使用、下喷嘴14和下风嘴11配合使用，可实现水雾淬火功能，上述这些配合使用均是现有的技术，是本行业的公知常识，其具体的结构属本行业的公知部件和常用结构，在此不再作详细的说明，其中水压和流量分别通过上部水系统17和下部水系统18进行比例调节。

在该装置第二段B中，上中喷淋装置4和上前喷淋装置1的结构相同，上中喷淋装置4布置有上风嘴2和侧风嘴5，可通过上风冷系统16实现强风冷却和流量比例调节，上风嘴2均匀分布在升降辊道9对应于第二段B冷却装置的辊道部分的上方，侧风嘴5均匀分布在辊道的两侧；下中喷淋装置13和下前喷淋装置15的结构相同，下中喷淋装置13布置有下风嘴11，可通过下风冷系统19实现强风冷却和流量比例调节，下风嘴11均匀分布在辊道的下方。在第二段B上中喷淋装置4布置有上喷嘴6和侧喷嘴7，在下中喷淋装置13布置有下喷嘴14，上喷嘴6均匀分布在升降辊道9对应于第二段B冷却装置的辊道部分的上方，侧喷嘴7均匀分布在辊道的两侧，下喷嘴14均匀分布在辊道的下方，上喷嘴6和上风嘴2配合使用、侧喷嘴7和侧风嘴5配合使用、下喷嘴14和下风嘴11配合使用，可实现水雾淬火功能，上述这些配合使用均是现有的技术，是本行业的公知常识，其具体的结构属本行业的公知部件和常用结构，在此不再作详细的说明，其中水压和流量分别通过上部水系统17和下部水系统18进行比例调节。

在该装置第三段C中，上后风冷装置8布置有上风嘴2和侧风嘴5，可通过上风冷系统16实现强风冷却和流量比例调节，上风嘴2均匀分布在升降辊道9对应于第三段C冷却装置的辊道部分的上方，侧风嘴5均匀分布在辊道的两侧；下后风冷装置10布置有下风嘴11，可通过下风冷系统19实现强风冷却和流量比例调节，下风嘴11均匀分布在辊道的下方。

具体的，升降辊道9对应于第一段A冷却装置的辊道部分的上方安装有上喷嘴6、上风嘴2，辊道的两侧安装有侧风嘴5、侧喷嘴7，辊道的下方安装有下喷嘴14、下风嘴11，在上风嘴2和下风嘴11内部分别布置有雾化喷嘴3；

升降辊道9对应于第二段B冷却装置的辊道部分的上方安装有上喷嘴6、上风嘴2，辊道的两侧安装有侧风嘴5、侧喷嘴7，辊道的下方安装有下喷嘴14、下风嘴11；

升降辊道9对应于第三段C冷却装置的辊道部分的上方安装有上风嘴2，辊道的下方安装有下风嘴11；

所述侧风嘴5、上风嘴2通过与其连接的上风冷系统16实现强风冷却和比例调节；下风嘴11通过与其连接的下风冷系统19实现强风冷却和比例调节；上喷嘴6和侧喷嘴7通过与其连接的上部水系统17对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；下喷嘴14通过与其连接的下部水系统18对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；雾化喷嘴3的水压和流量分别通过上部水系统17、下部水系统18对水压和流量进行比例调节，实现气雾淬火功能。

需要特别说明的是，上风冷系统16，上部水系统17，下部水系统18，下风冷系统19均是现有技术，是本行业的公知常识，其具体的结构属本行业的公知部件和常用结构，在此不再作详细的说明。

三段式淬火冷却装置可以实现逐步冷却，第一段采用强风+水雾的方式冷却，第二段采用强水雾的方式，第三段采用强风冷却；在每段不同位置的喷嘴中，风和水的流量可通过比例阀进行比例调整；沿截面布置不同风冷和水冷喷嘴，而且各个喷嘴流量无级可调；建立起的冷却工艺数据库，适应不同截面、不同规格和材质铝合金型材的冷却，每段喷嘴的风量、水量可通过程序自动调整，以获得性能优良的铝型材。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (4)

1.一种三段式铝型材淬火冷却方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一，第一段（A）采用强风+水雾方式冷却；

铝型材经过第一段（A）段时，上前喷淋装置（1）的上风嘴（2）、侧风嘴（5）通过上风冷系统（16），下前喷淋装置（15）的下风嘴（11）通过下风冷系统（19），上前喷淋装置（1）的上喷嘴（6）、侧喷嘴（7）、雾化喷嘴（3）通过上部水系统（17），以及下前喷淋装置（15）的下喷嘴（14）、雾化喷嘴（3）通过下部水系统（18）对铝型材进行强水雾淬火冷却；

步骤二，第二段（B）采用强水雾方式冷却；

铝型材经过第二段（B）段时，上中喷淋装置（4）的上风嘴（2）、侧风嘴（5）通过上风冷系统（16），下中喷淋装置（13）的下风嘴（11）通过下风冷系统（19），上中喷淋装置（4）的上喷嘴（6）、侧喷嘴（7）通过上部水系统（17），以及下中喷淋装置（13）的下喷嘴（14）通过下部水系统（18）对铝型材进行强水雾淬火冷却；

步骤三，第三段（C）采用强风方式冷却；

铝型材经过第三段（C）段时，上后风冷装置（8）的上风嘴（2）、侧风嘴（5）通过上风冷系统（16），下后风冷装置（10）的下风嘴（11）通过下风冷系统（19）对铝型材进行强风淬火冷却。

2.一种适用于权利要求1所述的三段式铝型材淬火冷却方法的冷却装置，其特征是：包括三段冷却结构，第一段（A）为强风+水雾冷却结构，第二段（B）为强水雾的冷却结构，第三段（C）为强风冷却结构。

3.根据权利要求2所述的三段式铝型材淬火冷却装置，其特征是：第一段（A）包括上前喷淋装置（1）和下前喷淋装置（15），第二段（B）包括上中喷淋装置（4）和下中喷淋装置（13），第三段（C）包括上后风冷装置（8）和下后风冷装置（10）；

上前喷淋装置（1）、上中喷淋装置（4）、上后风冷装置（8）内分别布置上风嘴（2）和侧风嘴（5），上风嘴（2）和侧风嘴（5）通过上风冷系统（16）实现强风冷却和比例调节；

上前喷淋装置（1）、上中喷淋装置（4）内还布置有上喷嘴（6）、侧喷嘴（7），上喷嘴（6）和侧喷嘴（7）通过上部水系统（17）对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；

下前喷淋装置（15）、下中喷淋装置（13）、下后风冷装置（10）分别布置下风嘴（11），通过下风冷系统（19）实现强风冷却和比例调节；

下前喷淋装置（15）、下中喷淋装置（13）还布置有下喷嘴（14），下喷嘴（14）的水压和流量通过下部水系统（18）对水压和流量进行比例调节，实现水雾淬火功能；

上前喷淋装置（1）的上风嘴（2）、下前喷淋装置（15）的下风嘴（11）内部分别布置有雾化喷嘴（3），雾化喷嘴（3）的水压和流量分别通过上部水系统（17）、下部水系统（18）对水压和流量进行比例调节，实现气雾淬火功能。

4.根据权利要求2所述的三段式铝型材淬火冷却装置，其特征是：在铝型材截面四周，沿铝型材长度方向成列布置不同风冷和水冷喷嘴，以适应不同截面形状铝型材的淬火冷却工艺，而且各个喷嘴流量可通过水系统进行无级调节。