本發(fā)明涉及一種冶金裝備及工藝，具體涉及一種銅合金棒材的單輥生產(chǎn)設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

用單輥設(shè)備生產(chǎn)銅合金棒材工藝是一種短流程擠壓技術(shù)，該技術(shù)是將金屬液直接澆注到連續(xù)鑄擠機(jī)的輪槽里，通過鑄擠輪對(duì)金屬液進(jìn)行冷卻，金屬液冷卻凝固成方坯后，再利用旋轉(zhuǎn)鑄擠輪施加給金屬方坯的摩擦力實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的連續(xù)擠壓成形。連續(xù)鑄擠技術(shù)實(shí)現(xiàn)了金屬液的連續(xù)鑄造與連續(xù)擠壓的一體化和連續(xù)化，具有工藝流程短、生產(chǎn)工序少、節(jié)能節(jié)材的優(yōu)點(diǎn)。連續(xù)鑄擠技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于鋁、鎂、銅及其合金的管、棒、型、線材的生產(chǎn)。

然而，連續(xù)鑄擠技術(shù)目前存在的最大的問題是生產(chǎn)效率較低，這主要是由于金屬液的冷卻主要通過鑄擠輪實(shí)現(xiàn)，而鑄擠輪的冷卻又是通過鑄擠輪內(nèi)部的循環(huán)冷卻水實(shí)現(xiàn)。

另外，連續(xù)擠壓過程中由于摩擦作用還會(huì)進(jìn)一步生產(chǎn)熱量，最終導(dǎo)致連續(xù)鑄擠的鑄擠輪轉(zhuǎn)速受到很大的限制，使連續(xù)鑄擠機(jī)的生產(chǎn)效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種銅合金棒材的單輥生產(chǎn)設(shè)備及方法，以實(shí)現(xiàn)金屬液的連續(xù)鑄造和連續(xù)擠壓的一體化和連續(xù)化，且工藝簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的銅合金棒材的單輥生產(chǎn)設(shè)備，包括依次布置的熔化系統(tǒng)、鑄擠系統(tǒng)和卷取系統(tǒng)，所述熔化系統(tǒng)包括熔化爐、扒渣裝置及保溫爐，所述鑄擠系統(tǒng)包括澆注裝置和單輥設(shè)備，所述卷取系統(tǒng)包括冷卻循環(huán)裝置和出口卷取機(jī)。

具體地，所述澆注裝置包括流量控制器和導(dǎo)流器，用于控制進(jìn)入金屬液按需、定量輸入單輥設(shè)備中。

具體地，所述單輥設(shè)備包括凝固塊、擠壓塊、槽封塊、成型模塊、擋料塊和擠壓輪，金屬液在擠壓輪的帶動(dòng)下，依次經(jīng)歷動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半固態(tài)加工、塑性變形3個(gè)階段，最后在成型模塊中成棒并擠出。

具體地，所述冷卻循環(huán)裝置包括噴淋管、收集箱、供給箱、過濾器和輸送泵，所述噴淋管用于將冷卻水噴淋到棒材上，所述收集箱用于收集噴淋后的冷卻水，冷卻水經(jīng)過濾器過濾后送至供給箱繼續(xù)對(duì)棒材進(jìn)行冷卻處理。

具體地，所述出口卷取機(jī)用于對(duì)冷卻后的棒材排線和卷線，當(dāng)卷取重量達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，由出口手動(dòng)剪剪切分段，并卸卷至倉庫打捆包裝。

本發(fā)明同時(shí)提供上述設(shè)備的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

步驟1）熔化系統(tǒng)：熔化爐對(duì)銅合金金屬錠進(jìn)行熔化、扒渣；然后導(dǎo)入至保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫。系統(tǒng)主要包括熔化爐、扒渣裝置及保溫爐。

熔化爐采用電加熱方式將銅合金金屬錠加熱至熔化狀態(tài)，熔化溫度：1400℃，熔化后的金屬液表面浮有一層殘?jiān)?，使用扒渣裝置將殘?jiān)占辆€外的殘?jiān)矁?nèi)。

殘?jiān)M的金屬溶液導(dǎo)入保溫爐內(nèi)進(jìn)行保溫，保溫溫度為1350℃。保溫爐采用電加熱方式。

步驟2）鑄擠系統(tǒng)：對(duì)熔化精煉后的金屬液進(jìn)行澆注和擠壓成型。系統(tǒng)主要包括澆注裝置、單輥設(shè)備。

澆注裝置向單輥設(shè)備連續(xù)定量的供給保溫后的金屬溶液。澆注裝置主要包括流量控制器和導(dǎo)流器。

單輥設(shè)備是本工藝的核心設(shè)備，金屬液在此裝置上完成澆注、擠壓、成型。是在擠壓輪的帶動(dòng)下，經(jīng)歷動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半固態(tài)加工、塑性變形3個(gè)階段，最后在成型模塊中成棒并擠出。擠壓輪中通入冷卻循環(huán)水對(duì)擠壓輪進(jìn)行冷卻并控制金屬液的凝固速度。單輥設(shè)備主要由凝固塊、擠壓塊、槽封塊、成型模塊、擋料塊、擠壓輪等部件組成。單輥設(shè)備的成型速度為40~55m/min；冷卻循環(huán)水壓力為0.4~0.6MPa，冷卻流量為50~100L/min。

步驟3）卷取系統(tǒng)：對(duì)鑄擠成型后的銅合金棒材進(jìn)行冷卻處理并在卷取機(jī)上進(jìn)行排線和卷線，最后卸卷入庫包裝。

冷卻循環(huán)裝置對(duì)擠壓成型后的銅合金棒材進(jìn)行冷卻。冷卻循環(huán)裝置采取噴淋管方式將冷卻水噴淋到棒材上。噴淋后的冷卻水由收集箱進(jìn)行收集，經(jīng)過濾冷卻后，送至供給箱繼續(xù)對(duì)棒材進(jìn)行冷卻處理。主要設(shè)備包括收集箱、供給箱、過濾器、輸送泵等。卷取速度為40~60m/min；冷卻循環(huán)水壓力為1.0~1.2MPa，冷卻流量為200~250L/min。

冷卻后的棒材在出口卷取機(jī)上進(jìn)行排線和卷線，當(dāng)卷取重量達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，由出口手動(dòng)剪剪切分段，并卸卷至倉庫打捆包裝。主要設(shè)備包括手動(dòng)剪、卷取機(jī)等。

有益效果：本發(fā)明創(chuàng)造性地將單輥設(shè)備連鑄和成型模塊相結(jié)合形成一種新的連鑄連擠工藝，通過該方法不但實(shí)現(xiàn)了金屬液的連續(xù)鑄造和連續(xù)擠壓的一體化和連續(xù)化，而且是采用單輥設(shè)備連鑄法將金屬液連續(xù)鑄造成方形擠壓坯后再進(jìn)入成型模塊中進(jìn)行連續(xù)擠壓成形，有效地解決了擠壓坯的快速冷卻問題，減輕了對(duì)成型模塊的冷卻強(qiáng)度要求，從而可以提高了生產(chǎn)效率，具備以下顯著的進(jìn)步：

（1）可連續(xù)生產(chǎn)很長的產(chǎn)品；

（2）節(jié)約能源，提高成材率；

（3）產(chǎn)品精度高，表面光潔平整；

（4）模具容易更換，安裝維修方便；

（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，投資?。?/p>

（6）環(huán)境污染小。

除以上所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點(diǎn)外。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點(diǎn)做更為清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在其基礎(chǔ)上未經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中單輥設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：熔化爐1，保溫爐2，導(dǎo)流器3，單輥設(shè)備4，冷卻循環(huán)裝置5，手動(dòng)剪6，卷取機(jī)7，凝固塊8，擠壓塊9，槽封塊10，成品11，成型模塊12，擋料塊13，擠壓輪14，液態(tài)金屬15。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

本實(shí)施例的銅合金棒材的單輥生產(chǎn)設(shè)備如圖1所示，包括依次布置的熔化爐1，保溫爐2，導(dǎo)流器3，單輥設(shè)備4，冷卻循環(huán)裝置5，手動(dòng)剪6及卷取機(jī)7。

熔化爐1與扒渣裝置及保溫爐2組成熔化系統(tǒng)，流量控制器、導(dǎo)流器3和單輥設(shè)備4組成鑄擠系統(tǒng)，冷卻循環(huán)裝置5、手動(dòng)剪6及卷取機(jī)7組成卷取系統(tǒng)。

其中，單輥設(shè)備4是本工藝的核心設(shè)備，金屬液在該裝置內(nèi)完成澆注、擠壓、成型.其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括凝固塊8、擠壓塊9、槽封塊10、成型模塊12、擋料塊13和擠壓輪14，金屬液在擠壓輪的帶動(dòng)下，依次經(jīng)歷動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半固態(tài)加工、塑性變形3個(gè)階段，最后在成型模塊中成棒并擠出成品11。

凝固塊8作為裝置的底座，其一側(cè)具有導(dǎo)入液態(tài)金屬15的斜面，中部具有容納擠壓輪14的凹面，另一側(cè)具有出料口，出料口上安裝擋料塊13和成型模塊12，凹面內(nèi)安裝有槽封塊10，在槽封塊10與擠壓輪14之間形成導(dǎo)入液態(tài)金屬15的環(huán)隙，當(dāng)擠壓輪14旋轉(zhuǎn)時(shí)，引導(dǎo)液態(tài)金屬15從入口向出料口運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中其內(nèi)部熱能逐漸散失到擠壓輪12、槽封塊10與凝固快8中，進(jìn)行動(dòng)態(tài)結(jié)晶，而槽封塊10與擠壓輪14之間具備一定的擠壓力，對(duì)動(dòng)態(tài)結(jié)晶的金屬液進(jìn)行半固態(tài)加工，繼續(xù)前進(jìn)，前端連續(xù)的半固態(tài)金屬在后方輥壓的推力作用下擠入成型模塊12發(fā)生塑性變形。

使用時(shí)，其工藝路線為：將銅合金金屬錠加熱熔化成金屬液，并對(duì)金屬液進(jìn)行精煉和扒渣；然后對(duì)金屬溶液進(jìn)行保溫，并定量澆注進(jìn)單輥設(shè)備中；金屬溶液在單輥設(shè)備中，經(jīng)歷動(dòng)態(tài)結(jié)晶、半固態(tài)加工、塑性變形3個(gè)階段，最后擠出模孔成棒。然后用冷卻水冷卻擠出模孔的棒材，并通過出口卷取機(jī)進(jìn)行卷線和排線；達(dá)到設(shè)定重量后，剪切并卸卷。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。。