1、 在線精密淬火因素考慮
    1）、足夠的冷卻速度范圍
    只有足夠的冷卻速度，才能確保 過(guò)飽和固溶體被固定下來(lái)不分解，防止強(qiáng)化相析出，才能保證型材淬火時(shí)效后的力學(xué)性能達(dá)到最佳水平。要達(dá)到 足夠的冷卻速度，就要配置合理的冷卻源、冷卻長(zhǎng)度以及冷卻密度。冷卻源就是指風(fēng)機(jī)、水泵以及相應(yīng)的冷卻介 質(zhì)。冷卻長(zhǎng)度就是指風(fēng)口、噴管或水槽的長(zhǎng)度。冷卻密度就是指風(fēng)口或噴頭的分布密度。而這三方面都要根據(jù)該 生產(chǎn)線所生產(chǎn)型材的最大線密度、不同合金的淬火對(duì)冷卻速度敏感性強(qiáng)弱以及擠壓出材的速度綜合計(jì)算來(lái)確定。 所生產(chǎn)的型材線密度越大、合金的淬火對(duì)冷卻速度敏感性越強(qiáng)、擠出速度越快，所要配置的風(fēng)機(jī)和水泵越大，淬 火區(qū)的長(zhǎng)度就要越長(zhǎng)，用水作介質(zhì)的水溫就要越低。當(dāng)?shù)蜏氐乃紳M足不了冷卻速度的情況下，還可以在水中加 入不同的溶劑來(lái)調(diào)節(jié)水的冷卻能力。比如聚乙醇，通過(guò)調(diào)節(jié)聚乙醇水溶液的濃度來(lái)控制冷卻速度。
    2）、型材截面的冷卻速度保持基本一致
    只有冷卻速度基本 一致，才能確保型材淬火效果基本一致，從而保證型材性能的均勻性，有效減少型材的變形和彎扭。要保證型材 截面周向的冷卻速度一致，就要保證截面周向冷卻強(qiáng)度能夠根據(jù)型材截面結(jié)構(gòu)情況、壁厚的厚薄進(jìn)行調(diào)節(jié)。比如 壁厚較厚的一側(cè)需要冷卻強(qiáng)度高，壁厚較薄的一側(cè)則需要冷卻強(qiáng)度低些，這樣就可使得型材截面同一時(shí)間內(nèi)冷卻 到相同的溫度。
    而要保證型材縱向的淬火強(qiáng)度一致，就要保證縱向上所受的冷卻時(shí)間 一致，也就是縱向上每部分通過(guò)淬火區(qū)的有效冷卻時(shí)間一致。
    3）、適應(yīng)不同型材截面 寬高比的變化
    特別中大型擠壓機(jī)所生產(chǎn)的型材截面寬高比變化非常大，當(dāng)生產(chǎn)板材時(shí) ，寬高比可能達(dá)到100:1以上，而生產(chǎn)管材或棒材時(shí)，寬高比可能是1:1。在這么大的寬高比變化情況下，如何保 證型材上下左右各個(gè)表面與風(fēng)口和噴頭之間的距離合適，從而保證有效的冷卻速度和減少能耗。
    4）操作性比較強(qiáng)，能方便操作人員進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
    5）在滿 足以上四點(diǎn)的前提下，如何有效降低運(yùn)行的成本。
2、兩種新的在線淬火裝置
    為解 決以上的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種不同形式的在線淬火裝置。一種是針對(duì)中大型（1650t以上）擠壓機(jī)配套的，另 一種是針對(duì)中小型（1650t以下）擠壓機(jī)配套的。因?yàn)橹写笮蛿D壓機(jī)所生產(chǎn)的型材截面相對(duì)較大，比較容易實(shí)現(xiàn) 型材上下左右四個(gè)方向冷卻差異化控制。而中小型擠壓機(jī)所生產(chǎn)的型材截面相對(duì)較小，實(shí)現(xiàn)型材上下左右四個(gè)方 向冷卻差異化控制相對(duì)較難，所以要有針對(duì)性的設(shè)計(jì)不同的方案。
    1）、 中大型擠壓 機(jī)配套在線淬火裝置的功能特點(diǎn)
    a、風(fēng)冷、風(fēng)霧混合、霧冷、高壓噴水四合一的功能
    我們采用風(fēng)冷、風(fēng)霧混合、霧冷、高壓噴水四合一的功能，每一種功能都可以根據(jù)需 要進(jìn)行大小調(diào)節(jié)，形成從弱到強(qiáng)無(wú)級(jí)變化的冷卻強(qiáng)度，適應(yīng)不同合金不同壁厚對(duì)冷卻強(qiáng)度的不同需求。比如一般 生產(chǎn)薄壁的6063合金型材時(shí)采用風(fēng)冷，生產(chǎn)厚壁6063合金型材或薄壁6061合金型材時(shí)采用風(fēng)霧混合，生產(chǎn)中薄壁 6061合金時(shí)采用霧冷，生產(chǎn)厚壁6061合金型材時(shí)采用高壓噴水。
    冷卻源的配置，要根 據(jù)該機(jī)臺(tái)生產(chǎn)的型材米重、擠出速度、合金淬火對(duì)冷卻速度敏感性強(qiáng)弱等因素來(lái)決定。型材米重越大、擠出速度 越高、合金淬火對(duì)冷卻速度敏感性越強(qiáng)，風(fēng)機(jī)和水泵的功率就越大、淬火區(qū)的長(zhǎng)度也就越長(zhǎng)。
    為什么要采用風(fēng)霧混合？主要因?yàn)閿D壓車間的氣溫比較高，純風(fēng)冷時(shí)，哪怕風(fēng)壓、風(fēng) 量很大，冷卻速度也不高，并且能耗很大。如果直接用霧冷或水冷，相對(duì)部分合金型材的冷卻速度又過(guò)高，型材 容易變形。而用風(fēng)霧混合，既能獲得比風(fēng)冷強(qiáng)很多的冷卻效果，又能降低風(fēng)機(jī)的能耗，從而獲得合適的冷卻速度 。
    b、周向多路冷卻布置并冷卻強(qiáng)度差異化調(diào)節(jié)
為了解決截面周向冷卻的均勻性， 圍繞擠壓機(jī)中心線平行分布若干路風(fēng)口和噴頭（如圖1所示），具體多少路要根據(jù)具體生產(chǎn)線所生產(chǎn)的型材截面 寬度來(lái)確定。每一路風(fēng)口和噴頭都可單獨(dú)調(diào)節(jié)風(fēng)量或水量，以滿足不同合金和壁厚所需要的冷卻速度，確保截面 上各個(gè)位置淬火均勻。這對(duì)確保型材性能均勻和有效減少型材變形起到關(guān)鍵作用。

圖1 周向多路冷卻強(qiáng)度差 異化調(diào)節(jié)

    c、縱向分段調(diào)節(jié)及順序啟閉功能
縱向的每段冷卻強(qiáng)度可以單獨(dú)調(diào)節(jié)。當(dāng)個(gè)別 型材淬火時(shí)特別容易變形的，光用      
以上兩種功能還無(wú)法滿足時(shí)， 還可以將縱向的前段冷卻強(qiáng)度調(diào)小，后段的冷卻強(qiáng)度調(diào)大。這樣既可保證型材得到充分的冷卻，又可以減少型材 變形。
    為了解決型材縱向淬火的一致性，各路風(fēng)口和噴頭在縱向上分若干段（如圖2所 示），具體多少段要根據(jù)具體生產(chǎn)線需要來(lái)確定。每段都有獨(dú)立的控制閥來(lái)控制。換棒停止擠壓時(shí)，從冷床往擠 壓機(jī)方向按順序分段關(guān)閉；換棒開(kāi)始擠壓時(shí)，從擠壓機(jī)往冷床方向按順序分段開(kāi)啟。這樣就可以使得型材縱向的 冷卻時(shí)間基本一致，從而確保型材縱向的性能比較均勻，減少縱向的彎扭。

   
圖 2  縱向分段調(diào)節(jié)及順序啟閉功能

    d、頂部風(fēng)口（噴頭）與側(cè)風(fēng)口（噴頭）上下位移調(diào)節(jié)
    為了解 決型材寬高比變化過(guò)大，引起上下左右風(fēng)口或噴頭與型材表面之間距離變化過(guò)大，我們將上部的風(fēng)口和噴頭與左 右的側(cè)風(fēng)口和側(cè)噴頭設(shè)計(jì)成分離的，并且相互間可以移動(dòng)（如圖3所示）。這樣就可以根據(jù)型材的寬高比來(lái)調(diào)節(jié) 風(fēng)口或噴頭與型材表面之間的距離，確保上下左右各路風(fēng)口和噴頭與型材各表面保持合適的距離和位置，提高冷 卻的精準(zhǔn)度和減少能耗的損失。

圖3  風(fēng)門和兩側(cè)風(fēng) 口上下錯(cuò)位調(diào)節(jié)

    e、輔助牽引頭
    在淬火作業(yè)中，牽引機(jī)一般不適宜進(jìn)入淬火區(qū) ，特別是水冷作業(yè)。如果牽引機(jī)進(jìn)入淬火區(qū)，淬火裝置就難以正常工作，通過(guò)淬火區(qū)的這段型材就無(wú)法得到正常 的淬火，將會(huì)造成該段型材的浪費(fèi)。在牽引機(jī)不進(jìn)入淬火區(qū)，而又能實(shí)現(xiàn)牽引和淬火同時(shí)進(jìn)行，就采用輔助牽引 頭（圖4所示）。當(dāng)生產(chǎn)第一根鑄棒時(shí)，用輔助牽引頭牽引著型材，用牽引機(jī)牽引著輔助牽引頭，并且淬火裝置 正常工作。

圖4  輔助牽引頭

    f、人機(jī)界面控制及參數(shù)記憶功能
    為了方便操作人員的控 制，在線淬火裝置所有的動(dòng)作和工藝參數(shù)均可通過(guò)人機(jī)對(duì)話來(lái)進(jìn)行控制，友好的操作界面（圖5所示）非常適合 國(guó)內(nèi)工人使用。
為了提高調(diào)節(jié)的效率，減少因調(diào)節(jié)過(guò)程不當(dāng)所產(chǎn)生的廢品，控制系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了自動(dòng)記憶功 能。每次生產(chǎn)的型材，當(dāng)認(rèn)為淬火的工藝參數(shù)比較合理時(shí)，可      
啟 用記憶功能將該組參數(shù)記憶下來(lái)，下  
次再生產(chǎn)該型材時(shí)，只要錄入該型材的型號(hào)代碼，系統(tǒng) 會(huì)自動(dòng)調(diào)用上次記憶下來(lái)     

圖5  人機(jī)界面控制 及參數(shù)記憶功能

的參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。
    g、遠(yuǎn)程調(diào)試、監(jiān)控和維護(hù)
    為方便 調(diào)試、監(jiān)控和維護(hù)，控制系統(tǒng)設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)控接口。有需要時(shí)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試、監(jiān)控和維護(hù) 。                 &n bsp;               &nbs p;
以上方案在廣東豪美鋁業(yè)的2500t和3600t擠壓機(jī)所配置的在線淬火裝置（圖6所示）上得到充分的驗(yàn)證， 完全可以滿足生產(chǎn)工藝的要求。型材經(jīng)過(guò)在線淬火和人工時(shí)效后，完全滿足力學(xué)性能的要求，而尺寸精度也得到 充分的保證。

圖6  工程實(shí)例

    2）、中小型擠壓機(jī)配套在線淬火裝置的功能特點(diǎn)
針對(duì)中小型擠壓機(jī)配套配套的在 線淬火裝置，除了中大型擠壓機(jī)配套的在線淬火裝置上a、b、c、f、g的功能配置基礎(chǔ)上，加強(qiáng)以下的功能（如 圖7所示）：

圖7  噴頭的可旋轉(zhuǎn) 及擺動(dòng)控制

a、噴頭設(shè)計(jì)成可以擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)
    為解決小型材截面上噴水的準(zhǔn)確定位，將噴水和噴霧的噴頭設(shè)計(jì)成可以擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的，如圖示中的α和β。噴頭旋轉(zhuǎn)一定的角度，可以將 噴射出的水和霧的寬窄進(jìn)行一定范圍的調(diào)節(jié)，甚至可調(diào)成平行于擠壓中心線的一條線，這樣就能將水集中到型材 的某一局部上。噴頭擺動(dòng)一定的角度，也是有利于將水和霧對(duì)準(zhǔn)型材的某一位置。
    b、 噴頭還可以進(jìn)行徑向移動(dòng)
    噴頭還可以進(jìn)行徑向移動(dòng)一定的距離，這也是為了更好的進(jìn) 行冷卻定位，減少水的壓力損失。該方案在深圳福晟五金制品有限公司的1450t和1800t的擠壓機(jī)所配置的在線淬 火裝置上得到充分的驗(yàn)證。型材經(jīng)過(guò)在線淬火和人工時(shí)效后，完全滿足力學(xué)性能的要求，而且尺寸精度也得到充 分的保證。