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铝管棒型线材车间设计(design of aluminium tube，bar，shape and wire workshop)

　　以铝及铝合金铸锭为原料，通过塑性加工，生产铝管、棒、型、线材或以铝及铝合金带坯为原料，经成型、焊接工序，生产焊接管的铝加工厂车间设计。

　　管材分无缝管和焊接管。无缝管中热挤压管规格为φ25～500mm×3～50mm(直径×壁 厚，下同)，拉(轧)制管规格为φ6～120mm×0．5～5mm，还有冷拉异型管。焊接管规格为φ5～120mm×0．4～3．5mm。圆棒材的规格为 φ5～630mm，方棒及六角棒的内圆直径为φ5～200mm等。挤压型材的外接圆直径为φ10～600mm，其中建筑工业铝型材的外接圆直径为 φ15～250mm。合金线材中的铆钉线直径为φ1．6～10mm，焊条线直径为φ0．8～10mm。铝管、棒、型材的定尺度通常为6m。依据合金品种不 同，制品有热挤压状态、淬火一时效状态、软状态和不同程度的硬状态。设计主要内容为：工艺流程选择、设备选择和车间布置。
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　　工艺流程选择

　　铝管棒型材主要采用挤压法生产，线材主要采用拉伸法生产(见图)。最常用的挤压工艺有正向挤压和反向挤压两种。正向挤压在设计、生产中应用最广泛；反向挤 压可降低挤压力30％～40％，挤压速度比较高，制品的组织和性能均匀，但设备结构、工具装配、生产操作都比较复杂，限制了它的使用范围。

　　挤压管棒材和型材，采用铸锭加热 - 挤压 - 精整的生产流程；对于热处理可强化的铝合金材，还要进行淬火一时效处理。建筑型材采用挤压后在线风冷淬火和精整的生产工艺。薄壁管采用先挤压生产出管坯再 冷加工的生产工艺，对硬合金小直径管，常采用二次挤压法先生产出小规格的挤压管坯再冷加工的生产工艺。管坯的冷加工有冷轧和拉伸两种方法。冷轧法每道次变 形量大(延伸系数最大可达8 - 10)，可一次从坯料轧至接近成品厚度，但设备价格高，工具制造也较复杂。拉伸法的设备和工具都比较简单，生产时变换规格容易，制品尺寸精确、表面光洁， 但每道次变形量小(延伸系数在2以内)、生产工序多，成品率较低。硬合金和高镁铝合金管材，一般采用先将挤压管坯冷轧，然后拉伸出成品的生产工艺。纯铝和 软合金管材，多采用挤压后拉伸的生产工艺。φ30mm以下的纯铝及软合金管，可采用生产效率和成品率都很高的盘管拉伸工艺，并成盘出厂。在冷轧、拉伸过程 中，一般要进行几次中间退火。加工到成品尺寸后，须根据交货要求进行成品热处理和精整。

　　铝合金线采用热挤压 - 退火 - 拉伸 - 热处理 - 精整的生产工艺。导体用的铝线主要在电线厂生产，一般采用先连铸连轧生产出铝盘条再拉伸的生产工艺。

　　焊接管的生产是以纯铝及可焊性良好的铝合金带材为坯料，天津钢联首特钢材有限公司先进行预处理，将带坯分切成焊管要求的 宽度，再经成型 - 焊接 - 精整等工序，生产出薄壁焊接管成品，或作为拉伸的管坯继续加工。这种工艺与挤压 - 轧制 - 拉伸或挤压 - 拉伸法相比，生产成本较低，但管材耐压强度不如无缝管。

　　设备选择

　　包括铸锭加热炉、工业铝型材挤压机或连续工业铝型材挤压机、冷轧管机、拉伸机、热处理炉、精整设备以及焊管、建筑工业铝型材生产机列的选择。

　　铸锭加热炉

　　通常选用连续进出料的炉型，加热方式有感应加热、电阻加热和火焰直接加热。(1)感应加热电炉。加热速度快，操作方便灵活，占地少，尤其适用于加热软合金 铸锭。(2)炉内带空气循环的电阻加热炉。加热时间长，加热温度均匀，适用于各种铝合金铸锭的加热。(3)火焰加热炉。采用火焰直接加热铸锭，加热速度 快，常用于生产建筑型材的长铸锭加热，配以热剪，可提高成品率。为了使加热均匀，并降低加热成本，对于与20MN以上的建筑型材工业铝型材挤压机配套的加热炉，可选 择火焰加热和电加热相结合的加热方式。

　　铸锭在炉内输送方式有推料式、步进式和链带式等。

　　工业铝型材挤压机

　　一般分为立式工业铝型材挤压机和卧式工业铝型材挤压机两种。6MN的立式工业铝型材挤压机用于挤压空心锭，生产φ50mm以下的挤压管。8MN以上的卧式工业铝型材挤压机，又分为单动式和双动式两 种。单动式工业铝型材挤压机适于挤压型棒线材及采用舌形模生产软合金管材；带穿孔系统的双动式工业铝型材挤压机适于挤压硬合金管坯及特殊空心型材。20MN以上的大中型挤压 机，有特殊要求时可具备正反两种挤压功能。铝及铝合金工业铝型材挤压机大部分采用油压直接传动。

　　连续工业铝型材挤压机(conform)主要使用铝线杆为原料，其特点是通过坯料(不加热)与送料辊之间的摩擦作用使坯料升温并沿着模槽前进，进入挤压模成型。生产机列由坯料开卷机、坯料矫直机、连续工业铝型材挤压机、冷却台等设备组成。可连续生产纯铝及一部分铝合金的小规格管材和型材。

　　冷轧管机
　　常用的有周期二辊式和多辊式两种。二辊式冷轧管机道次加工率大，适于生产φ16～120mm、壁厚为0．5～2mm的铝合金管。多辊式冷轧管机轧出的管材 壁厚与直径之比可达1／100～1／200，几何尺寸精确，内外表面光洁度较高，但生产效率比二辊式低，常用于生产φ50mm以下、壁厚0．5mm以下的 薄壁管。

　　拉伸机

　　有直线式和卷筒式两类。(1)直线式拉伸机主要用于管棒材的拉伸，拉伸力为5～750kN，拉伸速度为20～100m／min。其传动方式主要有链式、液 压两种，通常采用链式传动，其中以直流传动的双链拉伸机操作最为简便；液压拉伸机传动平稳，适合于生产异型薄壁管。(2)卷筒拉伸机用于拉伸小直径管棒材 和线材。有卧式、立式、倒立式、单卷筒拉伸机和卧式、立式多卷筒拉伸机等。卧式单卷筒拉伸机，结构简单，操作简便，但拉伸速度比较低，拉伸制品长度受卷筒 长度的限制，多用于棒材、线材拉伸和卷取φ30mm以下的直条管坯，同时进行一道拉伸。立式单卷筒拉伸机和立式非滑动多卷筒拉伸机，常用于线材的拉伸。倒 立式单卷筒拉伸机，适用于生产φ30mm以下的软合金管材，其拉伸速度可达1000m／min。卧式多卷筒拉伸机，常用于毛细管的拉伸。

　　热处理炉

　　多采用电阻加热、空气强制循环的炉型。管棒型材的淬火多选用立式淬火炉，淬火温度为485～505℃，淬火水槽布置在炉体下方。时效多选用坑式或台车式室 状炉，时效温度为185～210℃。生产建筑工业铝型材用的时效炉也可采用火焰炉，这种炉子生产费用比较低，但炉温控制比较困难。管棒材的退火常选用箱式炉。 线材的淬火和退火多选用井式炉，当产量低时，淬火与退火可考虑共用一台炉子。

　　精整设备

　　用于铝管棒型线材的矫直、整形、锯切和重卷。矫直机有张力矫直机、辊式矫直机、扭拧矫正机和压力矫直机四种。(1)张力矫直机。用于铝管棒型材坯料和成品 的平直度矫直，其张力范围为0．15～15MN，根据被矫直制品的截面面积和合金的屈服强度确定矫直机的张力。(2)辊式矫直机。有用于矫直铝管棒材的双 曲线多辊矫直机和用于矫正型材的悬臂式对辊型材矫正机。(3)扭拧矫正机。用于矫正型材的扭曲度。小型材的扭拧度可在张力矫直机的扭拧头上矫正，大规格型 材的扭拧度则选用专用的扭拧矫正机矫正。(4)压力矫直机。用于消除大断面制品的局部弯曲。专门生产建筑工业铝型材的车间可只选用张力矫直机(附带扭拧头)。 铝管棒型材的成品锯切多采用嵌齿圆锯，管材的坯料锯切也可选用带锯。

　　焊管机列

　　通常由带坯预加工、成型、焊接和精整四部分设备组成。预加工用设备主要有开卷、平整、宽带纵切、对焊连接、圆盘切边机等；成型采用多机架辊式成型机，其机 架数取决于材料的性质、管子尺寸和管径与壁厚的比率；焊接采用高频加热压力焊接工艺，焊接速度为10～150m／min；精整采用管内外表面焊瘤清除装 置、冷却水套、矫直整径机、涡流探伤机、异型管成型机、同步锯，以及管材的收集、堆放装置等。机列的高频机组工作时，对周围环境产生高频干扰，须按有关规 定要求设屏蔽装置。

　　建筑工业铝型材生产机列

　　由铸锭加热炉、工业铝型材挤压机及与工业铝型材挤压机能力相配套的后部机械化机列组成。机列一般包括出料台、风冷淬火装置、链板式运输机、牵引机、提升移料机、冷床、张力矫直机、贮料台、锯床及输送辊道、定尺台和收集装置等。

　　车间布置

　　铝管材和型棒材的生产线，一般分别布置在不同的跨间。当车间既生产软合金也生产硬合金时，也可按软、硬合金生产线分别配置。铝管材生产跨间常按挤压、轧 管、拉伸、热处理和精整等性质不同的生产区配置，以便管理。产品的检验包装设置在车间的后部。设有立式淬火炉的车间，淬火炉间均单独配置在副跨内。铝合金 线材生产线可在单独的跨间或铝型棒材生产跨内配置。建筑工业铝型材和焊管的生产设备已完全连续化，一般单独建厂房或布置在单独的跨间。铝管棒型材制品占地面积 大，在设备的装卸料区域要划出在制料存放场的位置，其面积根据设备生产能力、在制品尺寸、贮料方式、存料时间和运输方式等条件确定。
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