铝型材挤压系统及熔铸挤出工艺

技术领域

本发明涉及铝型材挤压技术领域，具体涉及一种铝型材挤压系统及熔铸挤出工艺。

背景技术

目前，我国已有5000多台铝挤压机，形成产能约14000kt/a，2016年我国的铝挤压材达12000kt/a左右，估计到2025年，我国需铝挤压材25000kt/a以上，需形成30000kt/a以上的铝挤压能力。按传统的做法，只有扩大生产规模，再多建造挤压生产线。由于我国已是铝挤压机大国，挤压机数量已占世界总量的70％以上，而绝大多数是2500t以下的小型挤压机，如果再增加数量，不仅需要大笔资金，而且厂房占地也供不应求。为了解决这一问题，我国政府、学术界和企业界进行大量研究工作，一致认为，最好的办法是大幅度提高挤压机的生产效率和成品率。

在等温挤压的基础上开发软铝合金的快速挤压，以解决软铝合金挤压材和民用建筑型材的生产能力问题。软铝合金的理论挤压速度可达到250m/min以上，欧美和日本的大多数挤压机挤压速度已达80m/min以上，有的甚至可达120m/min，是我国目前水平(15～30m/min)的3～4倍，大有潜力可挖。

传统工艺方法的加热温度460-520℃；挤压速度5～30米/分；盛锭筒断面积与制品断面积挤压比为25～150；传统的分流模设计极易在制品表面产生纵向机械划伤、线条，甚至有较明显的焊合线；传统的方法仅能在新模具条件下生产几支产品，无法批量生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种铝型材挤压系统及熔铸挤出工艺，能够解决现有技术的不足。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

铝型材熔铸挤出工艺，包括以下步骤

S1：将铝合金原材料以600℃-750℃的温度进行高温熔融并得到待使用的铝合金熔液；

S2：对得到的待使用的铝合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理并在在线除气和过滤后进行均质处理；

S3：将高温熔融的铝合金熔液保温3-5小时得到铝棒，再以350℃-400℃的温度再次加热；

S4：将加热的铝棒放入到盛锭筒内并通过单孔模具或者多孔模具一次挤压成型；

S5：将挤压成型的铝棒氧化处理。

优选的技术方案，在所述步骤S4中所述多孔模具的模孔数目按下式来确定

式中：

n—模孔数目，

F制—单根制品的截面积，

F筒—挤压筒面积，

λ均—平均挤压系数。

优选的技术方案，λ均可根据挤压机的吨位及挤压机受料台和冷却台的长度，挤压筒规格，对制品的力学性能与组织的要求，被挤压合金的变形抗力的大小等因素来确定，对于铝合金棒材来说，一般可取8-40，最多可达50。

优选的技术方案，对于难挤合金，一般说λ不应大于50，对于易挤压金属或合金，λ可大于100以上，对于软铝民用建筑型材来说，根据型材的形状和尺寸，λ可大至300。

优选的技术方案，在所述步骤S4中模孔相对模具的位置关系按下式来确定

D同—多孔模模孔理论重心的同心圆直径，

D筒—挤压筒直径，

n—模孔数(n≧2)，

ɑ—经验系数，铝合金挤压时取2.5-2.8，n值大时取下限，D筒值大时取上限，一般取为2.6。

优选的技术方案，D同求出之后，还必须综合考虑模具钢材的节约和工模具规格的系列化和互换性以及提高生产效率和制品质量因素，然后对D同进行调整。

另外，本发明还公开铝型材挤压系统，包括用于高温熔融铝合金原材料以到待使用的铝合金熔液的熔铸机、用于对待使用的铝合金熔液进行均质处理的均质机、用于加热铝棒的预热机、用于挤压成型铝棒的单孔模具以及多孔模具。

本发明公开一种铝型材挤压系统及熔铸挤出工艺，具有以下优点：

合金的最高挤压速度可以通过改善坯料的组织性能、调整坯料的成分而提高。通过优化合金成分，选择最佳的主要元素配比和杂质元素控制，制定合理的熔铸工艺，采用先进的精炼、在线净化处理和细化处理技术，获得良好的脱气、除渣和细化效果，进行高温快冷均匀化处理等，有利于提高铝合金的挤压速度。

在生产中、小规格的铝合金棒材时，为了提高挤压机的生产率，避免挤压系数过大而使挤压力增高，造成闷车或挤压不动的现象，或者由于挤压机的受料台长度有限，制品的挤出长度不能过长(在不用卷取装置的情况下)等原因，因而采用多孔模挤压。

采用单孔棒模时，应将模孔的中心置于模子中心上。采用多孔模挤压时，金属流动要比单孔模均匀，故可减少中心缩尾形成的几率。当模孔太靠近挤压筒中心时，外侧金属供应量大于内侧，则制品易出现内侧裂纹。所以，应将多孔模模孔的理论中心均匀分布距模子中心和挤压筒边缘有合适距离的同心圆周上。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所述铝型材熔铸挤出工艺，包括以下步骤

S1：将铝合金原材料以600℃-750℃的温度进行高温熔融并得到待使用的铝合金熔液；

S2：对得到的待使用的铝合金熔液进行精炼、除气、除渣、搅拌和扒渣处理并在在线除气和过滤后进行均质处理；

S3：将高温熔融的铝合金熔液保温3-5小时得到铝棒，再以350℃-400℃的温度再次加热；

S4：将加热的铝棒放入到盛锭筒内并通过单孔模具或者多孔模具一次挤压成型；

S5：将挤压成型的铝棒氧化处理。

合金的最高挤压速度可以通过改善坯料的组织性能、调整坯料的成分而提高。通过优化合金成分，选择最佳的主要元素配比和杂质元素控制，制定合理的熔铸工艺，采用先进的精炼、在线净化处理和细化处理技术，获得良好的脱气、除渣和细化效果，进行高温快冷均匀化处理等，有利于提高铝合金的挤压速度。

在生产中、小规格的铝合金棒材时，为了提高挤压机的生产率，避免挤压系数过大而使挤压力增高，造成闷车或挤压不动的现象，或者由于挤压机的受料台长度有限，制品的挤出长度不能过长(在不用卷取装置的情况下)等原因，因而采用多孔模挤压。在所述步骤S4中所述多孔模具的模孔数目按下式来确定

式中：

n—模孔数目，

F制—单根制品的截面积，

F筒—挤压筒面积，

λ均—平均挤压系数。

λ均可根据挤压机的吨位及挤压机受料台和冷却台的长度，挤压筒规格，对制品的力学性能与组织的要求，被挤压合金的变形抗力的大小等因素来确定，对于铝合金棒材来说，一般可取8-40，最多可达50。

对于难挤合金，一般说λ不应大于50，对于易挤压金属或合金，λ可大于100以上，对于软铝民用建筑型材来说，根据型材的形状和尺寸，λ可大至300。

为了提高模具寿命，模孔离模子外径圆周的距离和模孔间的距离都应保持一定的数值。这个数值与挤压机的大小有关。对于5000吨以下的挤压机，这个距离一般取15～50mm，小吨位的挤压机取下限，大吨位的挤压机取上限。对于万吨级的大型挤压机应加大到30～80mm。由于这种限制，所以多孔模的孔数不能过多。

采用单孔棒模时，应将模孔的中心置于模子中心上。采用多孔模挤压时，金属流动要比单孔模均匀，故可减少中心缩尾形成的几率。但是，如果模孔排列不当，会使挤出的制品长短不齐，增加几何废料，恶化表面质量，或者由于靠近挤压筒边缘，使制品表面产生起皮、分层等缺陷。此外，多模孔过于靠近挤压筒边缘时由于内侧金属供应量大、流动速度块，而外侧由于金属供应量不足，流动速度慢，会造成制品出现外侧裂纹。当模孔太靠近挤压筒中心时，外侧金属供应量大于内侧，则制品易出现内侧裂纹。所以，应将多孔模模孔的理论中心均匀分布距模子中心和挤压筒边缘有合适距离的同心圆周上。在所述步骤S4中模孔相对模具的位置关系按下式来确定

D同—多孔模模孔理论重心的同心圆直径，

D筒—挤压筒直径，

n—模孔数(n≧2)，

ɑ—经验系数，铝合金挤压时取2.5-2.8，n值大时取下限，D筒值大时取上限，一般取为2.6。

D同求出之后，还必须综合考虑模具钢材的节约和工模具规格的系列化和互换性以及提高生产效率和制品质量因素，然后对D同进行调整。

另外，本发明还公开铝型材挤压系统，包括用于高温熔融铝合金原材料以到待使用的铝合金熔液的熔铸机、用于对待使用的铝合金熔液进行均质处理的均质机、用于加热铝棒的预热机、用于挤压成型铝棒的单孔模具以及多孔模具。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。