铝合金的淬火方法和熔铸炉冷却水再利用的系统

技术领域

本发明涉及铝合金淬火技术领域，尤其涉及铝合金的淬火方法和熔铸炉冷却水再利用的系统。

背景技术

随着航空航天、军工武器装备向重载、极过载、高机动性、高可靠性制造方向发展，对轻量化、大型化、整体化、高性能的材料与构件制造提出了迫切需求。以新一代运载工具为例，需要Φ12m级铝合金环形件，而对于这类大型环锻件，在淬火过程中，为了降低残余应力，一般需要采用40～70℃的水温淬火，以降低残余应力，防止开裂。

为了保证淬火介质水的供应，需要将室温水加热至40～70℃，现有加热方案一般采用电加热，在理想情况下，1度电能使1吨水升高0.86度，以现有Φ12m综合炉为例，淬火水池中的水约600吨，按工业用电均价1.2元/度，加热至50℃计算，一次淬火加热水的成本至少为2.5万元左右。也可以采用蒸汽加热，但需要附近有大型电厂等提供蒸汽源。

因此，为了解决现有大型铝合金环锻件淬火过程中，加热水的高能耗、高成本问题，急需要开发一种替代方案。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种铝合金的淬火方法，其直接利用现有工序中的高温水源，解决了淬火水需加热至高温，能耗大的问题。

有鉴于此，本申请提供了一种铝合金的淬火方法，包括以下步骤：

A)在熔铸铸井增设管道，将所述管道连接至淬火水池；

B)将熔铸后的高温水通过所述管道进入淬火水池，再加热所述高温水至50～70℃；

C)将铝合金加热后保温再在步骤B)得到的水中淬火。

优选的，所述管道的直径为Φ200～350mm。

优选的，步骤B)中，所述熔铸后的高温水的温度为40～45℃。

优选的，所述加热的温度为500～600℃，保温时间为4～12h。

优选的，所述淬火前的转移时间不超过15s。

优选的，所述铝合金为2219铝合金锻件，直径为11～12m。

本申请还提供了一种熔铸炉冷却水再利用的系统，包括熔铸铸井、管道和淬火水池，所述熔铸铸井和所述淬火水池之间连接有管道。

优选的，所述管道的直径为Φ200～350mm。

本申请提供了一种铝合金的淬火方法，其首先将熔铸铸井增设管道，并将管道连接至淬火水池；再将熔铸后的高温水通过所述管道进入淬火水池，加热高温水需要温度，最后将铝合金锻件加热后保温再进行淬火。本申请提供的淬火方法利用熔铸铸锭生产产生的高温水，直接替代室温水直接电加热至目标温度的淬火水的获取方式，降低了能耗，节省了成本。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于现有技术中，铝合金淬火用水加热成本高的问题，本申请提供了一种铝合金的淬火方法，其通过引入熔铸车间的冷却水，应用至铝合金淬火工序，实现了熔铸车间的冷却水再利用，且降低了淬火水的能耗，节省了成本。首先，本发明实施例公开了一种铝合金的淬火方法，包括以下步骤：

A)在熔铸铸井增设管道，将所述管道连接至淬火水池；

B)将熔铸后的高温水通过所述管道进入淬火水池，加热所述高温水至50～70℃；

C)将铝合金锻件加热后保温再在步骤B)得到的水中淬火。

熔铸过程中需要用冷却水来冷却，冷却过程中带走了熔体的热量，水温上升，为了实现高温冷却水的再利用，现有技术会配置冷凝塔，将高温冷却水再冷却到熔铸过程中的水温，实现水的循环，而本申请在淬火过程中直接引用了高温冷却水，由此实现了高温冷却水的再利用，且降低了淬火水的能耗。

为了实现熔铸过程中高温冷却水的利用，本申请在熔铸铸井端增设管道，且将所述管道直接连接至淬火水池。所述熔铸铸井和所述淬火水池均为本领域常规的装置，对此本申请不进行特别的限制。所述管道的直径为Φ200～350mm。

本申请然后将熔铸后的高温水通过上述管道进入淬火水池，加热所述高温水至50～70℃；经过冷却熔铸熔体的冷却水的水温上升，即高温冷却水的温度为40～45℃，而淬火冷却水的温度需要为50～70℃，由此优选采用电加热的方式对所述高温冷却水加热，加热至50～70℃。

按照本发明，最后将铝合金锻件加热后保温再在上述保温水中淬火。所述加热的温度为500～600℃，保温时间为4～12h，具体的，所述加热的温度为520～580℃，保温时间为5～10h。所述保温后的铝合金锻件转移至淬火水池的转移时间不超过15s。

本申请提供的淬火方法适用于铝合金，可适用于需要进行淬火处理的铝合金，在具体实施例中，所述铝合金具体为2219铝合金锻件，其直径为11～12m。

本申请还提供了一种熔铸炉冷却水再利用的系统，包括熔铸铸井、管道和淬火水池，所述熔铸铸井和所述淬火水池之间连接有管道。

在上述系统中，通过在所述熔铸铸井和所述淬火水池之间设置管道，可实现熔融铸井中高温冷却水直接进入淬火水池中，实现高温冷却水的直接利用。

本发明提供的淬火方法利用了现有工序的高温水源，来解决淬火水需加热至高温，能耗大的问题；熔铸铸锭生产过程中的高温水如果再在铸锭生产过程中循环利用，还必须经过冷凝塔降温后才可使用，而淬火直接利用该高温水来替代将室温水直接电加热至目标温度的方案，单炉次可节省成本约2.5万元。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铝合金的淬火方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例

一种2219铝合金低成本淬火方法，环锻件直径为Φ11500mm，包括以下步骤：

步骤1：将熔铸铸件的冷却水通过管道直接转移至淬火水池，转移的冷却水温度为40℃；

步骤2：启动淬火水池电加热对上述冷却水加热，将水温加热至50℃；

步骤3：将环锻件放置入Φ12000mm综合炉，在535℃温度下保温4h；

步骤4：将铝合金环锻件转移至淬火水池中淬火，转移时间不超过15s；

步骤5：淬火后，环锻件进行后续预变形及时效处理。

按照上述方法进行淬火，与完全采用电加热相比，降低电耗，且单炉次可节省成本约2.5万元；且本发明并未更改淬火水温要求，不影响淬火效果。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。