鋁管棒型線材車間設計(design of aluminium tube，bar，shape and wire workshop)

　　以鋁及鋁合金鑄錠為原料，通過塑性加工，生產鋁管、棒、型、線材或以鋁及鋁合金帶坯為原料，經成型、焊接工序，生產焊接管的鋁加工廠車間設計。

　　管材分無縫管和焊接管。無縫管中熱擠壓管規格為φ25～500mm×3～50mm(直徑×壁 厚，下同)，拉(軋)制管規格為φ6～120mm×0．5～5mm，還有冷拉異型管。焊接管規格為φ5～120mm×0．4～3．5mm。圓棒材的規格為 φ5～630mm，方棒及六角棒的內圓直徑為φ5～200mm等。擠壓型材的外接圓直徑為φ10～600mm，其中建筑工業鋁型材的外接圓直徑為 φ15～250mm。合金線材中的鉚釘線直徑為φ1．6～10mm，焊條線直徑為φ0．8～10mm。鋁管、棒、型材的定尺度通常為6m。依據合金品種不 同，制品有熱擠壓狀態、淬火一時效狀態、軟狀態和不同程度的硬狀態。設計主要內容為：工藝流程選擇、設備選擇和車間布置。
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　　工藝流程選擇

　　鋁管棒型材主要采用擠壓法生產，線材主要采用拉伸法生產(見圖)。最常用的擠壓工藝有正向擠壓和反向擠壓兩種。正向擠壓在設計、生產中應用最廣泛；反向擠 壓可降低擠壓力30％～40％，擠壓速度比較高，制品的組織和性能均勻，但設備結構、工具裝配、生產操作都比較復雜，限制了它的使用范圍。

　　擠壓管棒材和型材，采用鑄錠加熱 - 擠壓 - 精整的生產流程；對于熱處理可強化的鋁合金材，還要進行淬火一時效處理。建筑型材采用擠壓后在線風冷淬火和精整的生產工藝。薄壁管采用先擠壓生產出管坯再 冷加工的生產工藝，對硬合金小直徑管，常采用二次擠壓法先生產出小規格的擠壓管坯再冷加工的生產工藝。管坯的冷加工有冷軋和拉伸兩種方法。冷軋法每道次變 形量大(延伸系數最大可達8 - 10)，可一次從坯料軋至接近成品厚度，但設備價格高，工具制造也較復雜。拉伸法的設備和工具都比較簡單，生產時變換規格容易，制品尺寸精確、表面光潔， 但每道次變形量小(延伸系數在2以內)、生產工序多，成品率較低。硬合金和高鎂鋁合金管材，一般采用先將擠壓管坯冷軋，然后拉伸出成品的生產工藝。純鋁和 軟合金管材，多采用擠壓后拉伸的生產工藝。φ30mm以下的純鋁及軟合金管，可采用生產效率和成品率都很高的盤管拉伸工藝，并成盤出廠。在冷軋、拉伸過程 中，一般要進行幾次中間退火。加工到成品尺寸后，須根據交貨要求進行成品熱處理和精整。

　　鋁合金線采用熱擠壓 - 退火 - 拉伸 - 熱處理 - 精整的生產工藝。導體用的鋁線主要在電線廠生產，一般采用先連鑄連軋生產出鋁盤條再拉伸的生產工藝。

　　焊接管的生產是以純鋁及可焊性良好的鋁合金帶材為坯料，天津鋼聯首特鋼材有限公司先進行預處理，將帶坯分切成焊管要求的 寬度，再經成型 - 焊接 - 精整等工序，生產出薄壁焊接管成品，或作為拉伸的管坯繼續加工。這種工藝與擠壓 - 軋制 - 拉伸或擠壓 - 拉伸法相比，生產成本較低，但管材耐壓強度不如無縫管。

　　設備選擇

　　包括鑄錠加熱爐、工業鋁型材擠壓機或連續工業鋁型材擠壓機、冷軋管機、拉伸機、熱處理爐、精整設備以及焊管、建筑工業鋁型材生產機列的選擇。

　　鑄錠加熱爐

　　通常選用連續進出料的爐型，加熱方式有感應加熱、電阻加熱和火焰直接加熱。(1)感應加熱電爐。加熱速度快，操作方便靈活，占地少，尤其適用于加熱軟合金 鑄錠。(2)爐內帶空氣循環的電阻加熱爐。加熱時間長，加熱溫度均勻，適用于各種鋁合金鑄錠的加熱。(3)火焰加熱爐。采用火焰直接加熱鑄錠，加熱速度 快，常用于生產建筑型材的長鑄錠加熱，配以熱剪，可提高成品率。為了使加熱均勻，并降低加熱成本，對于與20MN以上的建筑型材工業鋁型材擠壓機配套的加熱爐，可選 擇火焰加熱和電加熱相結合的加熱方式。

　　鑄錠在爐內輸送方式有推料式、步進式和鏈帶式等。

　　工業鋁型材擠壓機

　　一般分為立式工業鋁型材擠壓機和臥式工業鋁型材擠壓機兩種。6MN的立式工業鋁型材擠壓機用于擠壓空心錠，生產φ50mm以下的擠壓管。8MN以上的臥式工業鋁型材擠壓機，又分為單動式和雙動式兩 種。單動式工業鋁型材擠壓機適于擠壓型棒線材及采用舌形模生產軟合金管材；帶穿孔系統的雙動式工業鋁型材擠壓機適于擠壓硬合金管坯及特殊空心型材。20MN以上的大中型擠壓 機，有特殊要求時可具備正反兩種擠壓功能。鋁及鋁合金工業鋁型材擠壓機大部分采用油壓直接傳動。

　　連續工業鋁型材擠壓機(conform)主要使用鋁線桿為原料，其特點是通過坯料(不加熱)與送料輥之間的摩擦作用使坯料升溫并沿著模槽前進，進入擠壓模成型。生產機列由坯料開卷機、坯料矯直機、連續工業鋁型材擠壓機、冷卻臺等設備組成�？蛇B續生產純鋁及一部分鋁合金的小規格管材和型材。

　　冷軋管機
　　常用的有周期二輥式和多輥式兩種。二輥式冷軋管機道次加工率大，適于生產φ16～120mm、壁厚為0．5～2mm的鋁合金管。多輥式冷軋管機軋出的管材 壁厚與直徑之比可達1／100～1／200，幾何尺寸精確，內外表面光潔度較高，但生產效率比二輥式低，常用于生產φ50mm以下、壁厚0．5mm以下的 薄壁管。

　　拉伸機

　　有直線式和卷筒式兩類。(1)直線式拉伸機主要用于管棒材的拉伸，拉伸力為5～750kN，拉伸速度為20～100m／min。其傳動方式主要有鏈式、液 壓兩種，通常采用鏈式傳動，其中以直流傳動的雙鏈拉伸機操作最為簡便；液壓拉伸機傳動平穩，適合于生產異型薄壁管。(2)卷筒拉伸機用于拉伸小直徑管棒材 和線材。有臥式、立式、倒立式、單卷筒拉伸機和臥式、立式多卷筒拉伸機等。臥式單卷筒拉伸機，結構簡單，操作簡便，但拉伸速度比較低，拉伸制品長度受卷筒 長度的限制，多用于棒材、線材拉伸和卷取φ30mm以下的直條管坯，同時進行一道拉伸。立式單卷筒拉伸機和立式非滑動多卷筒拉伸機，常用于線材的拉伸。倒 立式單卷筒拉伸機，適用于生產φ30mm以下的軟合金管材，其拉伸速度可達1000m／min。臥式多卷筒拉伸機，常用于毛細管的拉伸。

　　熱處理爐

　　多采用電阻加熱、空氣強制循環的爐型。管棒型材的淬火多選用立式淬火爐，淬火溫度為485～505℃，淬火水槽布置在爐體下方。時效多選用坑式或臺車式室 狀爐，時效溫度為185～210℃。生產建筑工業鋁型材用的時效爐也可采用火焰爐，這種爐子生產費用比較低，但爐溫控制比較困難。管棒材的退火常選用箱式爐。 線材的淬火和退火多選用井式爐，當產量低時，淬火與退火可考慮共用一臺爐子。

　　精整設備

　　用于鋁管棒型線材的矯直、整形、鋸切和重卷。矯直機有張力矯直機、輥式矯直機、扭擰矯正機和壓力矯直機四種。(1)張力矯直機。用于鋁管棒型材坯料和成品 的平直度矯直，其張力范圍為0．15～15MN，根據被矯直制品的截面面積和合金的屈服強度確定矯直機的張力。(2)輥式矯直機。有用于矯直鋁管棒材的雙 曲線多輥矯直機和用于矯正型材的懸臂式對輥型材矯正機。(3)扭擰矯正機。用于矯正型材的扭曲度。小型材的扭擰度可在張力矯直機的扭擰頭上矯正，大規格型 材的扭擰度則選用專用的扭擰矯正機矯正。(4)壓力矯直機。用于消除大斷面制品的局部彎曲。專門生產建筑工業鋁型材的車間可只選用張力矯直機(附帶扭擰頭)。 鋁管棒型材的成品鋸切多采用嵌齒圓鋸，管材的坯料鋸切也可選用帶鋸。

　　焊管機列

　　通常由帶坯預加工、成型、焊接和精整四部分設備組成。預加工用設備主要有開卷、平整、寬帶縱切、對焊連接、圓盤切邊機等；成型采用多機架輥式成型機，其機 架數取決于材料的性質、管子尺寸和管徑與壁厚的比率；焊接采用高頻加熱壓力焊接工藝，焊接速度為10～150m／min；精整采用管內外表面焊瘤清除裝 置、冷卻水套、矯直整徑機、渦流探傷機、異型管成型機、同步鋸，以及管材的收集、堆放裝置等。機列的高頻機組工作時，對周圍環境產生高頻干擾，須按有關規 定要求設屏蔽裝置。

　　建筑工業鋁型材生產機列

　　由鑄錠加熱爐、工業鋁型材擠壓機及與工業鋁型材擠壓機能力相配套的后部機械化機列組成。機列一般包括出料臺、風冷淬火裝置、鏈板式運輸機、牽引機、提升移料機、冷床、張力矯直機、貯料臺、鋸床及輸送輥道、定尺臺和收集裝置等。

　　車間布置

　　鋁管材和型棒材的生產線，一般分別布置在不同的跨間。當車間既生產軟合金也生產硬合金時，也可按軟、硬合金生產線分別配置。鋁管材生產跨間常按擠壓、軋 管、拉伸、熱處理和精整等性質不同的生產區配置，以便管理。產品的檢驗包裝設置在車間的后部。設有立式淬火爐的車間，淬火爐間均單獨配置在副跨內。鋁合金 線材生產線可在單獨的跨間或鋁型棒材生產跨內配置。建筑工業鋁型材和焊管的生產設備已完全連續化，一般單獨建廠房或布置在單獨的跨間。鋁管棒型材制品占地面積 大，在設備的裝卸料區域要劃出在制料存放場的位置，其面積根據設備生產能力、在制品尺寸、貯料方式、存料時間和運輸方式等條件確定。
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