一種Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高性能銅合金的連續(xù)熱處理技術(shù)，屬于金屬材料制備加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種高強(qiáng)高導(dǎo)CU-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Cu-Cr-Zr合金具有高的強(qiáng)度和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，抗軟化溫度高，耐磨性能好，是高鐵電網(wǎng)接觸線等的關(guān)鍵材料，尤其是時速超過350 km/h,1000 A以上載流量高鐵接觸線材料的最佳選擇。
[0003]目前國內(nèi)外有關(guān)Cu-Cr-Zr合金接觸線的典型制備工藝為真空熔鑄一熱擠壓(熱鍛、熱乳)一固溶淬火處理一冷拉拔一時效處理一冷拉拔[米緒軍等，一種銅鉻鋯系合金及其制備和加工方法，中國發(fā)明專利，CN 10171876 A，2010-06_02]。該方法工藝較為成熟，適合規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，但由于采用電阻爐進(jìn)行固溶和時效處理，產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性、一致性控制難度大，尤其在生產(chǎn)超長規(guī)格(如2?3 km以上)接觸線產(chǎn)品時問題較為突出。開發(fā)Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火處理工藝是解決上述問題的有效措施。
[0004]感應(yīng)加熱連續(xù)熱處理方法廣泛應(yīng)用于鋼鐵材料(薄鋼帶和線材等)和銅及銅合金管材的中間退火和成品退火[例如，趙鴻金等，在線感應(yīng)退火對TP2銅管力學(xué)性能的影響，熱加工工藝，2011，40(4): 136-138.]。連續(xù)退火具有產(chǎn)品質(zhì)量均勻性和一致性好、熱處理速度快、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。然而，由于Cu-Cr-Zr合金固溶溫度高(900°C以上)、時間長，坯料易氧化，淬火冷卻速度要求高，傳統(tǒng)的連續(xù)感應(yīng)退火裝置與工藝難以應(yīng)用于Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的固溶淬火處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有Cu-Cr-Zr合金棒材或線材固溶淬火熱處理存在的問題，本發(fā)明提供了一種Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火處理裝置與工藝，有利于提高高性能Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火裝置，所述淬火裝置包括驅(qū)動系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、淬火冷卻系統(tǒng)和氣體保護(hù)系統(tǒng)。
[0007 ]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動系統(tǒng)用于控制Cu-Cr-Zr合金棒材或線材在連續(xù)固溶淬火過程中平穩(wěn)移動；
所述控溫系統(tǒng)連接感應(yīng)加熱系統(tǒng)，用于采集溫度同時控制感應(yīng)加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱；所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)置于所述Cu-Cr-Zr合金棒材或線材周側(cè)，所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)包括中頻感應(yīng)加熱裝置和高頻感應(yīng)加熱裝置；
所述淬火冷卻系統(tǒng)置于所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)末端處；
所述氣體保護(hù)系統(tǒng)用于在連續(xù)固溶淬火過程中提供惰性氣體保護(hù)環(huán)境。
[0008]進(jìn)一步地，所述中頻感應(yīng)加熱裝置與所述高頻感應(yīng)加熱裝置連接，所述中頻感應(yīng)加熱裝置置于Cu-Cr-Zr合金棒材或線材送料方向相反的一側(cè)，所述高頻感應(yīng)加熱裝置置于送料方向的一側(cè)；
所述中頻感應(yīng)加熱裝置由頻率1-10 kHz、額定功率30-200 kW的中頻感應(yīng)電源與感應(yīng)線圈組成，所述高頻感應(yīng)加熱裝置由頻率為30-80 kHz、額定功率為30-150 kW的電源與感應(yīng)線圈組成，中頻感應(yīng)加熱區(qū)長度為0.5-50m，高頻感應(yīng)加熱區(qū)長度為30-1000mm。
[0009]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括推送輥和牽引輥，所述推送輥和牽引輥的輥面刻有凹槽；
所述Cu-Cr-Zr合金棒材或線材直徑為6-1Omm ；所述驅(qū)動系統(tǒng)的走料速度為20-1OOOOmm /miη η
[0010]進(jìn)一步地，所述控溫系統(tǒng)包括測溫?zé)犭娕肌⒎墙佑|式紅外測溫儀、溫度顯示裝置及PLC控溫模塊；
所述控制系統(tǒng)控制溫度的范圍為100-1200 °C。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述淬火冷卻系統(tǒng)包括噴淋冷卻方式及直接穿水冷卻方式；
所述淬火冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻時候，水流量為50-800L/h，且水流量與Cu-Cr-Zr合金半徑平方、走料速度以及合金溫度成正比。
[0012]進(jìn)一步地，所述氣體保護(hù)系統(tǒng)包括石英玻璃管及惰性氣體吹入裝置。
[0013 ] —種Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火方法，應(yīng)用上述的連續(xù)固溶淬火裝置，其特征在于，包括如下步驟:
(1)將直徑為6-100mm、含0.1-1.6 wt% Cr,0.02-0.20 wt% 2廠雜質(zhì)〈0.2￥七％的01-0-Zr合金棒材或線材置于推送輥入口端上，向氣體保護(hù)系統(tǒng)中通入氬氣；
(2)啟動控溫系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，走料速度設(shè)定為20?10000mm/min，中頻加熱區(qū)和高頻加熱區(qū)溫度設(shè)定為900?1070°C ；
(3)控制Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的走料速度，使其任一加熱部位在中頻加熱區(qū)的滯留時間為5?30 min；
(4)Cu-Cr-Zr合金棒材或線材通過高頻感應(yīng)加熱區(qū)后進(jìn)行噴水或穿水淬火，完成連續(xù)固溶淬火。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
1)采用感應(yīng)加熱連續(xù)固溶淬火方式，自動化程度高，生產(chǎn)效率高，尤其有利于保證Cu-Cr-Zr合金棒材或線材淬火質(zhì)量的均勾性和一致性；
2)連續(xù)固溶淬火裝置采用“中頻感應(yīng)加熱+高頻感應(yīng)加熱”兩段式加熱方式，有利于防止Cu-Cr-Zr合金棒材或線材從中頻感應(yīng)區(qū)進(jìn)入淬火區(qū)過程中溫度的下降，提高淬火冷卻效果;
3)連續(xù)固溶淬火裝置采用惰性氣體(氬氣)保護(hù)，有效防止了Cu-Cr-Zr合金棒材或線材加熱、保溫過程的氧化。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明提出的一種Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0017]Cu-Cr-Zr合金棒材或線材的連續(xù)固溶淬火裝置由驅(qū)動系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、淬火冷卻系統(tǒng)和氣體保護(hù)系統(tǒng)組成。
[0018]所述驅(qū)動系統(tǒng)由推送棍I和牽引棍5組成，用于控制Cu-Cr-Zr合金棒材或線材在連續(xù)固溶淬火過程中平穩(wěn)移動，其特征為輥面部位刻有凹槽，適合直徑6?100 mm棒材或線材的夾持，走料速度調(diào)節(jié)范圍為20?10000 mm/min；
所述控溫系統(tǒng)由普通測溫?zé)犭娕蓟蚍墙佑|式紅外測溫儀和溫度顯示記錄、PLC控溫模塊(6和7)等組成，用于Cu-Cr-Zr合金棒材或線材連續(xù)固溶淬火過程中的溫度控制，溫度范圍為 100?1200°C;
所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)由中頻感應(yīng)加熱裝置2和高頻感應(yīng)加熱裝置3組成，中頻感應(yīng)加熱裝置由頻率I?10 kHz、額定功率30?200 kW的中頻感應(yīng)電源與感應(yīng)線圈組成，高頻感應(yīng)加熱裝置由頻率為30?80 kHz、額定功率為30?150 kW的電源與感應(yīng)線圈組成，中頻感應(yīng)加熱區(qū)長度為0.5?50 m，高頻感應(yīng)加熱區(qū)長度為30?1000 mm。
[00?9 ]所述淬火冷卻系統(tǒng)4采用冷卻水噴淋裝置對Cu-Cr-Zr合金棒材或線材進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，水流量為50?800 L/h;所述淬火冷卻系統(tǒng)4也可以采用直接穿水冷卻方式。
[0020]所述氣體保護(hù)系統(tǒng)由石英玻璃管和惰性氣體(如氬氣)吹入裝置組成，以防止Cu-Cr-Zr合金棒材或線材在固溶過程中的氧化。
[0021]實施例1:直徑30 mm Cu_l.2%Cr_0.16%Zr合金棒材的固溶淬火
實施該例的Cu-Cr-Zr合金棒材的連續(xù)固溶淬火裝置基本參數(shù)為:控溫系統(tǒng)采用非接觸式紅外測溫儀和PLC控溫模塊；中頻感應(yīng)加熱裝置由頻率3 kHz、額定功率45 kW的中頻感應(yīng)電源與感應(yīng)線圈組成，高頻感應(yīng)加熱裝置由頻率為50 kHz、額定功率為45 kW的電源與感應(yīng)線圈組成，中頻感應(yīng)加熱區(qū)長度為2 m，高頻感應(yīng)加熱區(qū)長度為50 mm;采用冷卻水噴淋裝置對棒材進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，水流量為80 L/h; Cu-Cr-Zr合金棒材固溶處理過程采用氬氣保護(hù)。
[0022]實施該例的工藝為:
(I)將直徑為30 mm、含1.2 w