[发明专利]一种铝合金中厚板多级淬火冷却喷淋系统及实施方法

说明书

本发明属于金属热处理领域，涉及一种铝合金中厚板多级淬火冷却喷淋系统及实施方法；多级淬火冷却喷淋系统包括：第一级冷却区、第二级冷却区、第三级冷却区、第四级冷却区和空冷烘干区；第一级冷却区喷淋冷却，保证工艺冷却速率的同时避免冷却速率过大带来的大芯表温差，产生大残余应力；第二级冷却区喷淋冷却，板材芯表快速冷却至工艺要求温度，同时达到板形控制效果；第三级冷却区喷淋冷却，使板材芯部冷却至工艺要求温度；第四级冷却区喷淋冷却，板材芯表温度最终冷却至工艺要求温度；空冷区：将板材表面残留淬火水排出并烘干板材表面；淬火完毕；满足铝合金中厚板的多级淬火工艺需求的同时有效控制冷却速率过大产生的残余应力和板形控制。

技术领域

本发明属于金属热处理领域，涉及应用于铝合金辊底式淬火炉的一种的淬火系统及实施方法，具体涉及一种铝合金中厚板多级淬火冷却喷淋系统及实施方法。

背景技术

淬火是生产铝合金不可缺少的工序，以提高铝合金产品的塑性、强度及硬度，达到固溶效果。喷淋冷却技术因具有较强的可控性、传热能力强、冷却过程均匀、没有沸腾的滞后性等特点，已广泛应用于高性能铝合金中厚板的生产过程。

随着铝合金中厚板广泛应用于不同行业和场合，对板材性能要求不断提高，对淬火工艺提出了更高的要求。现有淬火系统结构常存在以下问题：1)冷却介质单一，对板材冷却速率的控制主要依靠淬火水压调节，冷却速率可调节范围受限，且水的冷却能力较强，容易引起厚板芯表温差较大，增大残余应力；2)淬火管道都沿宽度方向布置，无法对板材沿宽度方向上的冷却速率进行局部调控，以减小高压喷淋机械打击和冷却不均匀带来的板材宽度方向上塑性形变。3)由于喷淋淬火水量较大，存在无法有效将淬火水从板材表面排出至水槽的问题，板材表面积水现象一直得不到有效解决，这也是产生板材表面局部冷却速率不均匀而产生形变的一个重要原因。

专利CN104195481A(一种时效硬化型铝合金低残余应力的多级喷淋淬火工艺)和专利CN11205457A(一种适用于铝合金板材的新型喷淋淬火工艺)针对保证板材芯部淬透的前提下，减小板材淬火产生的残余应力，提高板材淬火后力学性能的问题，提出了宽范围冷却速率调控的多级喷淋冷却工艺，但是没有多级喷淋冷却工艺的实现方法和喷淋系统结构相关内容。

目前，铝合金中厚板(厚度通常在4mm-260mm)的喷淋淬火工艺采用水为单一冷却介质，喷淋淬火系统结构根据不同的冷却速率常提供两级冷却区，以高压淬火区和低压淬火区或硬软淬区和后冷却区进行定义。

发明内容

本发明的目的是：提供一种铝合金中厚板多级淬火冷却喷淋系统及实施方法，以实现生产不同类型铝合金中厚板材宽范围冷率速率多级喷淋淬火工艺的需求，同时解决板材宽度方向形变和板材表面的积水问题。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一方面，提供一种铝合金中厚板多级淬火冷却喷淋系统，包含：依次布置的第一级冷却区a、第二级冷却区b、第三级冷却区c、第四级冷却区d和空冷烘干区e；每一级冷却区均包含有位于板材2上表面上方布置的喷嘴组和管道；也包含有位于板材2下表面下方的辊道3之间以固定高度布置的喷嘴组和管道；

第一级冷却区a包含风雾喷刀装置a1、淬火水输送管道a2和淬火水喷嘴组a3；所述的风雾喷刀装置a1包含包覆于水雾输送管道a1-2之外的风输送管道a1-1，包覆于水雾喷刀a1-4之外的风刀a1-3；冷却风和水雾分别经风输送管道a1-1和水雾输送管道a1-2送至风刀a1-3和水雾喷刀a1-4后，以固定喷射角度α1喷射至板材表面；淬火水经淬火水输送管道a2送至淬火水喷嘴组a3，以固定角度α2喷射至板材表面；

第二级冷却区b包含沿长度方向交错布置的水雾喷嘴组b3和淬火水喷嘴组b5，沿宽度方向布置且位于板材上表面上方的水雾喷嘴输送支管道b2和淬火水喷嘴输送支管道b4，布置于第二级冷却区b两端并沿宽度方向分成若干组的水雾喷嘴输送母管道b1和淬火水喷嘴输送母管道b6，实现对板材沿宽度方向喷淋压力和流量的调节；