1 前言

在鋁型材擠壓車間生產(chǎn)過程中，因時(shí)效爐保溫溫度控制不良，造成型材返時(shí)效或者過時(shí)效報(bào)廢的情況時(shí)有發(fā)生。型材返時(shí)效處理不僅造成能源浪費(fèi)，而且降低了時(shí)效爐的生產(chǎn)效率，而過時(shí)效報(bào)廢造成的損失更加巨大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，擠壓車間某時(shí)效爐因時(shí)效問題造成型材返時(shí)效處理的情況占生產(chǎn)總數(shù)的3％，6063-T6型材返時(shí)效處理的情況尤為嚴(yán)重，占6063-T6型材生產(chǎn)總數(shù)的10％。部分型材在返時(shí)效處理后，硬度仍然達(dá)不到要求，從而造成廢品。為了節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，車間決定對(duì)該時(shí)效爐溫控系統(tǒng)進(jìn)行改造，以解決型材一次時(shí)效后硬度不達(dá)標(biāo)的情況。在此，簡要介紹該時(shí)效爐溫控系統(tǒng)的改進(jìn)及相關(guān)情況，供同行相關(guān)生產(chǎn)人員參考。

2 改造方案及實(shí)施情況

2.1 人工時(shí)效的意義

6系合金的人工時(shí)效是把淬火后的型材放入時(shí)效爐，在密封狀態(tài)下，加熱至固定溫度再通過一段時(shí)間的保溫，使新相（強(qiáng)化相）從過飽和固溶體中析出，目的在于提高型材的機(jī)械性能及尺寸的穩(wěn)定性。

2.2 時(shí)效不合格原因分析

該時(shí)效爐的溫度控制方式為：四組簡易式鎧裝熱電偶（如圖1所示）感應(yīng)爐內(nèi)溫度變化，再通過溫控表設(shè)置和PLC程序控制對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行有效控制。此種控溫系統(tǒng)在理想狀態(tài)下，溫度控制精度在±5℃，基本滿足日常鋁型材時(shí)效要求。但實(shí)際生產(chǎn)中，簡易式鎧裝熱電偶受時(shí)效爐爐體寬度限制，在時(shí)效進(jìn)出爐過程中，經(jīng)常出現(xiàn)料框撞彎甚至撞斷熱電偶保護(hù)鎧的情況（如圖2所示），導(dǎo)致時(shí)效爐內(nèi)的實(shí)際溫度跟系統(tǒng)監(jiān)測溫度存在偏差，工藝未能得到保證，鋁型材出現(xiàn)時(shí)效時(shí)間不夠或者過時(shí)效情況也隨之發(fā)生。

2.3 制定改造方案

針對(duì)現(xiàn)有溫控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，我們決定從電熱偶容易損壞開始著手思考。如果更換一種可以平行于爐壁放置的熱電偶，這樣就可以有效地避免在進(jìn)出爐過程中，物料框的移動(dòng)對(duì)熱電偶造成撞擊的影響。結(jié)合熱電偶的溫度檢測精度等級(jí)和成本等因素，我們選取了工業(yè)用安裝式熱電偶（如圖3所示）。這種熱電偶控溫精度在±3℃，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)爐內(nèi)實(shí)際溫度的監(jiān)控，以達(dá)到時(shí)效工藝條件要求。

2.4 實(shí)施情況

我們對(duì)該臺(tái)出現(xiàn)返時(shí)效問題較多的時(shí)效爐進(jìn)行系統(tǒng)改造試驗(yàn)，此爐的內(nèi)體尺寸規(guī)格為長9.2m×寬2.8m×高2.5m，最多可以同時(shí)時(shí)效12框型材。更換了熱電偶和改變了熱電偶安裝方式后（如圖4所示），雖然解決了進(jìn)出爐過程中，料框?qū)ζ渑鲎灿绊戇@一問題，但隨之也暴露出一個(gè)新的問題。以時(shí)效6063-T6型材為例，車間制定的工藝制度是保溫溫度190℃±10℃、保溫時(shí)間160min~180 min，在時(shí)效過程中，爐內(nèi)溫度跟時(shí)間的變化如圖5所示。

由圖5可看出，在保溫階段的前20分鐘，爐內(nèi)溫度變化波動(dòng)很大。這是由于工業(yè)用安裝式熱電偶體積較小，吸熱和放熱都比較快，對(duì)溫度的變化反應(yīng)較敏感，不像簡易式鎧裝熱電偶對(duì)溫度變化在反應(yīng)上具有一定滯后性，這樣使得熱電偶檢測的溫度比較接近爐內(nèi)的空氣溫度。當(dāng)監(jiān)測的溫度達(dá)到溫控表設(shè)定的溫度時(shí)，火槍隨即?；?，系統(tǒng)默認(rèn)時(shí)效進(jìn)入保溫過程。此時(shí)型材的溫度比空氣溫度要低10~15℃，還處于不斷吸收空氣熱量的狀態(tài)，一旦火槍熄火，爐內(nèi)空氣溫度將很快從保溫溫度190℃降下來，火槍重新啟動(dòng)點(diǎn)火加溫。因此，保溫階段的前20分鐘里，火槍頻繁的執(zhí)行著開停指令，直到型材溫度跟空氣溫度接近一至。這種工作狀態(tài)對(duì)火槍使用壽命相當(dāng)不利，且系統(tǒng)監(jiān)控的型材保溫時(shí)間比工藝要求時(shí)間要短，保溫時(shí)間不足易造成型材硬度偏低。于是，為了使熱電偶監(jiān)測到的溫度盡量接近爐內(nèi)型材的實(shí)際溫度，經(jīng)多方面的研究，我們決定在更換熱電偶和改變熱電偶安裝方式的基礎(chǔ)上，通過PLC控制系統(tǒng)，在火槍加溫至保溫溫度后，延遲火槍熄火時(shí)間，使型材溫度更接近工藝保溫溫度，以達(dá)到保護(hù)火槍及按工藝制度執(zhí)行時(shí)效的目的。通過多次試驗(yàn)，我們得出保溫前20分鐘火槍延遲熄火90S，20分鐘后延遲熄火15S為12框爐的最佳溫度控制狀態(tài)。在此種設(shè)定條件下，再次對(duì)6063—T6型材進(jìn)行時(shí)效，爐內(nèi)溫度跟時(shí)間的變化如圖6所示。

從圖6可以看出，通過設(shè)置火槍延遲熄火后，爐內(nèi)型材在系統(tǒng)默認(rèn)保溫后的7min，就完全達(dá)到了工藝保溫溫度，且火槍點(diǎn)火次數(shù)明顯減少，且時(shí)效過程中，系統(tǒng)對(duì)時(shí)效爐爐內(nèi)溫度監(jiān)測精準(zhǔn)，完全達(dá)到工藝要求。

2.5 效果分析

該時(shí)效爐溫度控制系統(tǒng)全部改造完成并投入應(yīng)用后，經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，返時(shí)效處理的型材只占生產(chǎn)總數(shù)的2‰，過時(shí)效報(bào)廢率幾乎為0。與改造前的情況相比明顯提高了時(shí)效爐的生產(chǎn)效率，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。由此證明此次技術(shù)改造是切實(shí)可行的。

3 結(jié)語

本文針對(duì)時(shí)效過程保溫溫度控制不良的現(xiàn)象，通過對(duì)時(shí)效爐溫控系統(tǒng)的合理改造，從而顯著解決型材一次時(shí)效后硬度不達(dá)標(biāo)的情況，降低了時(shí)效不合格品的同時(shí)，還提高了生產(chǎn)效率，降低了能源消耗。綜上所述，在生產(chǎn)中，出現(xiàn)質(zhì)量問題其實(shí)并不可怕。解決問題的最佳途徑是認(rèn)真地分析問題，探討問題產(chǎn)生的原因，找出問題的根源，并毫不猶豫去落實(shí)！時(shí)效工序作為鋁型材加工流程中的重要環(huán)節(jié)，我們?cè)谥贫ǔ鲎钸m宜的工藝參數(shù)及工藝條件的同時(shí)，還需要保證時(shí)效設(shè)備能滿足工藝條件的要求，并嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律，以杜絕硬度不夠型材的出現(xiàn)。