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1　前言
　　隨著有色金屬技術(shù)的發(fā)展，鋁和鋁合金以它特有的優(yōu)勢(shì)愈來(lái)愈廣泛的用于航空工業(yè)和民用建筑、醫(yī)療、食品包裝等行業(yè)。鋁合金的熱處理技術(shù)已發(fā)展成為熱處理學(xué)科中的一個(gè)重要組成部分。
　　鋁合金熱處理包括：鋁合金退火、時(shí)效、均勻化、固溶熱處理等。隨著鋁合金產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，對(duì)鋁合金熱處理質(zhì)量不斷提出更高的要求，本文將對(duì)鋁合金熱處理技術(shù)的發(fā)展及關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行綜合分析和評(píng)述。

2　鋁合金的均勻化
　　在鋁板帶和鋁型材生產(chǎn)工藝中，鑄錠通過(guò)熱軋、擠壓可獲得坯料鋁卷帶、鋁型材。在鑄造過(guò)程中，雖然可以通過(guò)在鋁液中添加微量晶粒細(xì)化劑(Al-Ti-B)達(dá)到細(xì)化鑄錠晶粒的目的，但鑄錠的結(jié)晶組織還是不均勻。這是因?yàn)殇X液的凝固是從結(jié)晶器的內(nèi)壁開始，垂直于冷卻面的方向向鋁液內(nèi)部擴(kuò)展，所以鑄造組織具有明顯的方向性；隨著鋁凝固層的增厚，傳熱系數(shù)減小，內(nèi)外晶核的形成和長(zhǎng)大的不一致導(dǎo)致晶粒的形狀、位向和大小也隨之變化；凝固時(shí)金屬成分造成的偏析現(xiàn)象，晶粒四周和晶內(nèi)錳濃度的差異擴(kuò)大了再結(jié)晶溫度區(qū)間，降低生核率，從而容易產(chǎn)生粗晶；鑄造時(shí)錠內(nèi)部產(chǎn)生不同程度的縮孔和疏松組織。
　　在熱軋、擠壓過(guò)程中，由于熱加工變形與再結(jié)晶同時(shí)進(jìn)行，形成了以等軸晶粒為主的再結(jié)晶組織，可使鑄造的結(jié)晶組織不均勻狀態(tài)得到不同程度的改善。為了進(jìn)一步改善熱軋、擠壓的性能，提高熱加工后產(chǎn)品質(zhì)量和檔次，許多鑄錠在熱加工之前均在鋁合金固相線下的溫度570～620℃進(jìn)行均勻化處理，使MnAl6相均勻析出，減小或消除晶內(nèi)偏析，以達(dá)到均勻化之目的。
2.1　軋制用坯錠、卷帶的二次加熱和均勻化生產(chǎn)線
　　(1)推進(jìn)式加熱/均勻化爐
　　對(duì)于具有熱軋能力的大型鋁加工廠的批量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，用推進(jìn)式加熱/均勻化爐來(lái)進(jìn)行二次加熱和均勻化比較合適。根據(jù)工廠的實(shí)際情況可采用加料和卸料的全自動(dòng)操作或半自動(dòng)操作，鋁錠加熱電爐見圖1。

圖1　26t鋁錠加熱電爐

　　在這種爐子的操作程序中，坯錠被放置在加料輥臺(tái)上，自動(dòng)對(duì)齊后由翻錠機(jī)構(gòu)將坯錠翻起在墊塊上(也稱為熱靴)，沿滑軌向前推進(jìn)。推進(jìn)是由液壓推料裝置將坯錠推送過(guò)爐膛，由于這種爐子多數(shù)是連續(xù)作業(yè)，推料裝置與出料裝置同步進(jìn)行，推料裝置受出料端的溫度檢測(cè)信號(hào)控制。
　　該爐可以采用電加熱、氣體或油燃燒器進(jìn)行直接加熱，通過(guò)大功率軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行空氣循環(huán)，確保坯錠快速、均勻的加熱。溫度均勻性一般要求在±(5～3)℃，如此小的溫度允差使得坯錠在固相線下的高溫均勻化成為可能。采用先進(jìn)的智能化控溫儀表或計(jì)算機(jī)對(duì)坯錠進(jìn)行差溫加熱，縮短了均勻化的時(shí)間。
　　推進(jìn)式加熱爐一般由進(jìn)料翻錠裝置、推料裝置、爐體、加熱系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、出料翻錠裝置、換氣系統(tǒng)、溫度控制和檢測(cè)中心、料墊自動(dòng)返回系統(tǒng)組成。
　　推進(jìn)式加熱爐的關(guān)鍵技術(shù)：
　?、贌嵫?料托)：根據(jù)坯錠形狀的不同，熱靴的形式也有所不同，有分離型、組合型和整體型等。熱靴的選型對(duì)坯錠在進(jìn)出料、推進(jìn)和加熱過(guò)程中舉足輕重，熱靴的返回系統(tǒng)設(shè)計(jì)也不可忽視。
　?、跍囟染鶆蛐砸约斑M(jìn)出料協(xié)調(diào)：選用恰當(dāng)?shù)难h(huán)方式和導(dǎo)流系統(tǒng)會(huì)改善溫度的均勻性。如針對(duì)不同的坯錠采用立式或臥式風(fēng)機(jī)裝置，或在風(fēng)道中適當(dāng)增加導(dǎo)流片來(lái)保證氣流在爐膛內(nèi)均勻分布。如何保證坯料在達(dá)到軋制溫度后適時(shí)出爐，溫度檢測(cè)和反饋控制是很重要的。為了準(zhǔn)確地反映和控制出料的時(shí)間，保證進(jìn)出料動(dòng)作的協(xié)調(diào)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)和重要部件的設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵作用。
　　(2)周期式均熱爐
　　考慮到加熱各種品種和規(guī)格合金鋁錠的需要，周期式均熱爐要比推錠爐更適合生產(chǎn)的要求。周期式均熱爐可裝卸不同品牌、不同規(guī)格的合金錠，根據(jù)合金錠不同的工藝要求，將它們加熱到相應(yīng)的軋制/均勻化溫度。該種爐子使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高。鋁扁錠均熱爐如圖2所示。

圖2　53t鋁扁錠均熱爐

　　周期式均熱爐一般以爐組形式出現(xiàn)，采用復(fù)合裝卸料車對(duì)每臺(tái)爐子進(jìn)行加料和轉(zhuǎn)移，另外還需配備大型的翻錠機(jī)構(gòu)，在實(shí)際操作時(shí)，由天車與翻錠機(jī)構(gòu)配合，將鋁錠轉(zhuǎn)移到復(fù)合裝卸料車上，然后由它向各爐子加料和卸料。爐子上配備有大風(fēng)量的對(duì)流循環(huán)系統(tǒng)和先進(jìn)的溫控系統(tǒng)，保證鋁錠在均勻化時(shí)各部位溫度均勻，這種爐子一般裝爐量為30～60t。
　　為了保證這種爐型鋁錠加熱后的均勻化效果，必須有效的控制固相線下溫度、溫度均勻性和均熱時(shí)間。因爐體溫度相對(duì)退火爐較高，所以對(duì)風(fēng)機(jī)的材質(zhì)提出了較高的要求。另外，對(duì)循環(huán)系統(tǒng)、爐門密封和防止變形、爐內(nèi)支撐受力的狀態(tài)等，也是我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
2.2　擠壓鋁錠的均熱生產(chǎn)線
　　為了進(jìn)一步提高鋁合金型材的內(nèi)在質(zhì)量，使產(chǎn)