權(quán)利要求
1.一種輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，依次對板材進行切邊、預(yù)拉伸和固溶淬火處理;
當(dāng)切邊處理時，切邊量為15-50mm;當(dāng)預(yù)拉伸處理時，拉伸率為0.5-1.0%;
當(dāng)固溶淬火處理時，控制入口水刀高度在300mm以上，入口水刀角度為35°-50°，入口水刀的噴嘴綜合流量為5-10L/s，淬火上下水流量比為0.65-0.85，板材轉(zhuǎn)移速度為100-500mm/s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，隨著板材厚度的增加，入口水刀高度也相應(yīng)增加，在角度不變的情況下，入口水刀的高度與板材的厚度之差為固定值，即H-h=L(1)，式中，H為入口水刀高度，h為板材厚度，L為距離常數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，當(dāng)入口水刀高度達到上限時，通過調(diào)整水刀角度來保證水刀的噴射距離，cosα=(H-h)/L(2)，其中，L為距離常數(shù)，α為入口水刀角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，入口水刀的高度和角度的調(diào)整方法為：在入口水刀的高度達到上限之前，保持入口水刀的角度不變，按照公式(1)調(diào)節(jié)入口水刀的高度;在入口水刀的高度達到上限之后，保持入口水刀的高度不變，按照公式(2)調(diào)整入口水刀的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，相鄰噴嘴的間距不大于100mm，噴嘴無堵塞和無開裂，管路無開裂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，淬火水為去離子水，淬火水的PH為6-8，淬火水的電導(dǎo)率為50-200μS/cm，當(dāng)淬火水的電導(dǎo)率不足時，通過添加氫氧化鈉調(diào)高電導(dǎo)率數(shù)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，其特征在于，入口水刀包括上水刀和下水刀，上水刀和下水刀分居板材的上下兩側(cè)，當(dāng)板材厚度不大于10mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為5.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為7.9L/s;當(dāng)板材厚度為10-20mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為6.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為9.5L/s;當(dāng)板材厚度為20-50mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.0L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s;當(dāng)板材厚度為50-250mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于
鋁加工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輥底式淬火爐淬火水痕控制方法。
背景技術(shù)
[0002]航空用
鋁合金拉伸板對最終成品表面質(zhì)量有嚴(yán)格的要求，淬火水痕會影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，水痕過重時會導(dǎo)致拉伸板報廢。不僅如此，水痕還會影響淬火的均勻性，導(dǎo)致拉伸板的導(dǎo)電性和淬透性不均勻，嚴(yán)重時也會造成拉伸板報廢。因此，控制水痕在航空用鋁合金拉伸板生產(chǎn)中極為關(guān)鍵。
[0003]輥底式淬火爐是常用的水淬設(shè)備，在水淬過程中，輥底式淬火爐的入口水刀最先與拉伸板表面接觸，對拉伸板的表面質(zhì)量影響最大。當(dāng)入口水刀設(shè)置不當(dāng)時，不僅會在拉伸板表面產(chǎn)生水痕，而且會導(dǎo)致水淬均勻性變差，導(dǎo)致成品的表觀質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量均變差，嚴(yán)重時直接導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。
[0004]目前輥底式淬火爐出爐板材的水痕無法控制在極高要求內(nèi)，對此必須采用一整套標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝來保證淬火后板材的表面質(zhì)量，保證材料各項指標(biāo)均滿足下游客戶對產(chǎn)品的使用要求。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，有效解決目前輥底式淬火爐出爐板材的水痕無法控制在極高要求內(nèi)的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007]一種輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，依次對板材進行切邊、預(yù)拉伸和固溶淬火處理。當(dāng)切邊處理時，切邊量為15-50mm;當(dāng)預(yù)拉伸處理時，拉伸率為0.5-1.0%;當(dāng)固溶淬火處理時，控制入口水刀高度在300mm以上，入口水刀角度為35°-50°，入口水刀的噴嘴綜合流量為5-10L/s，淬火上下水流量比為0.65-0.85，板材轉(zhuǎn)移速度為100-500mm/s。
[0008]進一步地，隨著板材厚度的增加，入口水刀高度也相應(yīng)增加，在角度不變的情況下，入口水刀的高度與板材的厚度之差為固定值，即H-h=L(1)，式中，H為入口水刀高度，h為板材厚度，l為距離常數(shù)。
[0009]進一步地，當(dāng)入口水刀高度達到上限時，通過調(diào)整水刀角度來保證水刀的噴射距離，cosα=(H-h)/L(2)，其中，L為距離常數(shù)，α為入口水刀角度。
[0010]進一步地，入口水刀的高度和角度的調(diào)整方法為：在入口水刀的高度達到上限之前，保持入口水刀的角度不變，按照公式(1)調(diào)節(jié)入口水刀的高度;在入口水刀的高度達到上限之后，保持入口水刀的高度不變，按照公式(2)調(diào)整入口水刀的角度。
[0011]進一步地，相鄰噴嘴的間距不大于100mm，噴嘴無堵塞和無開裂，管路無開裂。
[0012]進一步地，淬火水為去離子水，淬火水的PH為6-8，淬火水的電導(dǎo)率為50-200μS/cm，當(dāng)淬火水的電導(dǎo)率不足時，通過添加氫氧化鈉調(diào)高電導(dǎo)率數(shù)值。
[0013]進一步地，入口水刀包括上水刀和下水刀，上水刀和下水刀分居板材的上下兩側(cè)，當(dāng)板材厚度不大于10mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為5.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為7.9L/s;當(dāng)板材厚度為10-20mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為6.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為9.5L/s;當(dāng)板材厚度為20-50mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.0L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s;當(dāng)板材厚度為50-250mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0015]本發(fā)明的方法簡單，易于操作，穩(wěn)定性高且重復(fù)性好，首先，通過控制切邊和預(yù)拉伸來控制板材板型，使得淬火時板材受冷均勻，避免水壓不均的情況發(fā)生;其次，通過調(diào)整入口水刀的角度、高度和流量等工藝來保證淬火后板材的表面質(zhì)量，有效解決板材表面水痕問題，提高板材淬火均勻性及表觀質(zhì)量，進而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。
附圖說明
[0016]圖1是輥底式淬火爐的入口水刀處的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中實心箭頭指示板材移動方向。
[0017]附圖標(biāo)記列表：上水刀-1;下水刀-2;板材-3。
具體實施方式
[0018]一種輥底式淬火爐淬火水痕控制方法，依次對板材進行切邊、預(yù)拉伸和固溶淬火處理。(1)當(dāng)切邊處理時，切邊量為15-50mm，從而釋放一波內(nèi)應(yīng)力。(2)當(dāng)預(yù)拉伸處理時，拉伸率為0.5-1.0%，拉伸后持續(xù)釋放內(nèi)應(yīng)力，并保證了淬火前板型。(3)當(dāng)固溶淬火處理時，控制入口水刀高度在300mm以上，入口水刀角度為35°-50°，入口水刀的噴嘴綜合流量為5-10L/s，淬火上下水流量比為0.65-0.85，板材轉(zhuǎn)移速度為100-500mm/s。
[0019]如圖1所示，入口水刀包括上水刀1和下水刀2，上水刀1和下水刀2分居板材3的上下兩側(cè)，入口水刀是固溶淬火處理時最先接觸板材3表面的部位，但水流量比較小，且上水刀1和下水刀2均只有一排噴嘴，主要作用為阻止淬火區(qū)的水濺到淬火區(qū)以外。所述入口水刀高度指的是上水刀1距離送料輥道的距離(即距離板材底部的高度)，所述入口水刀角度指的是上水刀1或下水刀2的噴射方向與板材3移動方向的垂直方向的夾角。
[0020]申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，入口水刀的水流量在滿足以上要求的情況下不宜過大，針對厚度6.35mm以下的薄板，入口水刀的水流量應(yīng)足夠小，防止入口水刀產(chǎn)生淬火作用，對板材板型造成影響。當(dāng)板材厚度不大于10mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為5.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為7.9L/s;當(dāng)板材厚度為10-20mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為6.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為9.5L/s;當(dāng)板材厚度為20-50mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.0L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s;當(dāng)板材厚度為50-250mm時，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s。
[0021]上水刀和下水刀噴射的淬火水需要重合到板材的一條線上面，保證板材的上表面和下表面的均勻變形，保證板材每一個位置的冷卻更加均勻，避免板材的上下表面溫差過大造成水痕。同時調(diào)整入口水刀的高度和角度，保證上水刀和下水刀噴射的淬火水噴射到板材的同一個點上。
[0022]申請人研究發(fā)現(xiàn)，(1)入口水刀高度與板材厚度的關(guān)系：隨著板材厚度的增加，入口水刀高度應(yīng)相應(yīng)增加，在角度不變的情況下，入口水刀的高度與板材的厚度之差為固定值，即H-h=L(I)，式中，H為入口水刀高度;h為板材厚度;L為距離常數(shù)，一般為300mm。這樣可以保證噴嘴噴出的水?dāng)U散的更加均勻，能均勻的噴灑到板材表面，同時必須避免淬火水噴灑到板材表面時出現(xiàn)部分位置無水的情況發(fā)生。
[0023](2)入口水刀角度與入口水刀高度的關(guān)系：一般來說入口水刀不能做到無限制的升高，因此當(dāng)?shù)竭_入口水刀的高度上限時，想要保證入口水刀的高度以及板材的厚度差是很難實現(xiàn)的，這種情況下想保證入口水刀的噴射距離時可以通過調(diào)整入口水刀的角度來實現(xiàn)。cosα=(H-h)/L(II)，其中，L為距離常數(shù)，一般為300mm，α為入口水刀角度，建議入口水刀角度為35°-50°，符合流體力學(xué)要求，使接觸到板材表面的水更快的被后方水噴走。
[0024](3)入口水刀的高度和角度的調(diào)整方法為：在入口水刀的高度達到上限之前，保持入口水刀的角度(建議45°)不變，按照公式(I)調(diào)節(jié)入口水刀的高度;在入口水刀的高度達到上限之后，保持入口水刀的高度不變，按照公式(II)調(diào)整入口水刀的角度。假設(shè)入口水刀高度上限是500mm，距離常數(shù)為300mm，當(dāng)生產(chǎn)250mm厚板材，如果調(diào)節(jié)入口水刀高度則需要調(diào)節(jié)入口水刀高度為550mm，超過入口水刀高度上限，此時就需要調(diào)整入口水刀角度。將公式(I)和公式(II)輸入至電氣程序當(dāng)中，只需在淬火式輥底爐進爐前輸入板材厚度即可自動控制入口水刀高度和角度。
[0025](4)轉(zhuǎn)移速度表示板材經(jīng)過入口水刀和淬火區(qū)的移動速度。轉(zhuǎn)移速度快，可以減少板材與入口水刀流量接觸的時間，增加淬透性，防止板材受水不均而造成的水痕;如果轉(zhuǎn)移速度過慢，會影響淬火區(qū)的淬火效果，使材料板形變差，因此，在保證鋁板的淬透性和相關(guān)性能的情況下應(yīng)增加轉(zhuǎn)移速度。
[0026](5)相鄰噴嘴的間距應(yīng)足夠小，建議不大于100mm，以保證板材表面均勻受水。
[0027]噴嘴應(yīng)無堵塞、無開裂，管路應(yīng)無開裂。噴嘴堵塞時該噴嘴位置的水壓就會明顯變大，水流量不會分散開來，水壓過高造成白色的通長條紋。管路開裂也是同理，開裂位置產(chǎn)生大量的水量，噴到板材上造成通長水痕。
[0028]噴嘴和管道的檢查方法：①手動打開噴嘴進行噴水，并將噴水水流量設(shè)定到可以噴水的最小水流量，此時檢查噴嘴有無堵塞、管道有無開裂。②觀察管道水壓：在水流量一定大的時候(如360L/s)，若無管道開裂，它的水壓應(yīng)該是最大的(如2.0bar)，若管道開裂，管道內(nèi)的水壓會因為水量的流失而減小，開裂程度大時水壓會嚴(yán)重下降(如1.7bar)，從而可以判斷出管道是否開裂及開裂大小。
[0029]防止管道開裂的方法：送水管道拐角處可能因為長期承受高壓力而出現(xiàn)開裂，一般的解決措施就是焊接，但若沒有更為高級的焊接方式，如氬弧焊，一般很難均勻地焊接好，會因為焊接質(zhì)量的不好(如焊接的各位置強度不一)而反復(fù)出現(xiàn)開裂情況。但因為淬火區(qū)空間大小的影響，一般開展不了高級別的焊接工作。為解決反復(fù)開裂問題，申請人研究發(fā)現(xiàn)在管道焊接的同時對開裂位置進行加固處理，能夠提升管道的耐開裂能力。例如，90°折彎(根據(jù)實際情況進行)一個鐵片，然后將鐵片焊接加固到開裂位置上，通過一圈的焊接和增加鐵片的強度加固開裂位置。
[0030](6)淬火水的要求：①淬火水的PH為6-8，建議1-2周檢測一次。②淬火水的電導(dǎo)率為50-200μS/cm，建議1-2周檢測一次。③結(jié)合企業(yè)實際情況，盡量降低淬火水中鈣離子和氯離子的含量，鈣離子和氯離子的含量過高容易對鋁合金產(chǎn)生腐蝕或者色差，建議1-2月檢測一次。④淬火水更換周期一般為1-2年，要保證水體清晰，無過大渾濁物，并根據(jù)板材表面水痕情況進行更換，板材表面水痕無法消除時可以提前進行換水。⑤建議使用去離子水進行淬火，但新的去離子水電導(dǎo)率太低(低于20μS/cm)，當(dāng)電導(dǎo)率過低時淬火效果不理想，因此通過增加添加劑來達到迅速增加淬火水電導(dǎo)率的目的。添加劑推薦氫氧化鈉，不推薦氯化鈉。因為氯化鈉會使淬火水中氯離子含量增加，氯離子在酸性條件下形成HCl，易形成腐蝕。但氫氧化鈉得氫氧根離子可以中和淬火水中的HCl，即起到提升電導(dǎo)率作用，又能防止淬火水呈現(xiàn)弱酸性。
[0031]本發(fā)明首先通過控制切邊和預(yù)拉伸來控制板材板型，使得淬火時板材受冷均勻，避免水壓不均的情況發(fā)生;其次，通過調(diào)整入口水刀的角度、高度、水壓和流量等工藝來保證淬火后板材的表面質(zhì)量，有效解決板材表面水痕問題，提高板材淬火均勻性及表觀質(zhì)量。下面將結(jié)合實施例和對比例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。
[0032]實施例1：采用本發(fā)明提供的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法對鋁合金進行處理。
[0033](1)切邊：切邊量為25mm，切邊后，備用。
[0034](2)預(yù)拉伸：對切邊后的板材進行拉伸處理，拉伸率為0.8%，得到的鋁合金板材尺寸為：厚50mm*寬1200mm*長13000mm。
[0035](3)固溶淬火處理：入口水刀高度為350mm，入口水刀角度45°，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.0L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s，轉(zhuǎn)移速度200mm/s，淬火后無水痕。
[0036]對比例1：與實施例1的不同之處在于，對比例1的入口水刀高度為200mm，淬火后有水痕。
[0037]由實施例1和對比例1可知，當(dāng)在入口水刀角度不變的情況下，入口水刀的高度與板材的厚度之差為距離常數(shù)(300mm)時，有利于保證噴嘴噴出的水?dāng)U散的更加均勻，從而使淬火后的板材無水痕。
[0038]實施例2：采用本發(fā)明提供的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法對鋁合金進行處理。
[0039](1)切邊：切邊量為15mm，切邊后，備用。
[0040](2)預(yù)拉伸：對切邊后的板材進行拉伸處理，拉伸率為0.5%，得到的鋁合金板材尺寸為：厚200mm*寬1200mm*長10000mm。
[0041](3)固溶淬火處理：入口水刀高度為500mm(高度上限)，入口水刀角度45°，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s，轉(zhuǎn)移速度100mm/s，淬火后無水痕。
[0042]對比例2：與實施例2的不同之處在于，對比例2的入口水刀角度35°，淬火后有水痕。
[0043]由實施例2和對比例2可知，在入口水刀的高度達到上限(500mm)之后，保持入口水刀的高度不變，按照公式(II)調(diào)整入口水刀的角度，有利于實現(xiàn)淬火后的板材無水痕。
[0044]實施例3：采用本發(fā)明提供的輥底式淬火爐淬火水痕控制方法對鋁合金進行處理。
[0045](1)切邊：切邊量為50mm，切邊后，備用。
[0046](2)預(yù)拉伸：對切邊后的板材進行拉伸處理，拉伸率為1.0%，得到的鋁合金板材尺寸為：厚220mm*寬1200mm*長10000mm。
[0047](3)固溶淬火處理：入口水刀高度為500mm(高度上限)，入口水刀角度50°，上水刀噴嘴的綜合水流量為7.5L/s，下水刀噴嘴的綜合水流量為10.0L/s，轉(zhuǎn)移速度500mm/s，淬火后無水痕。
[0048]對比例3：與實施例3的不同之處在于，對比例3的下水刀噴嘴的綜合水流量為13L/s，淬火后有水痕。
[0049]由實施例3和對比例3可知，要保證淬火后的板材無水痕，噴嘴流量的重要性不容忽視。
[0050]當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
說明書附圖(1)
聲明：
“輥底式淬火爐淬火水痕控制方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：山東南山鋁業(yè)股份有限公司, 龍口南山鋁壓延新材料有限公司, 煙臺南山學(xué)院
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