專利名稱：一種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬材料連續(xù)化成型在線
防氧化方法及其裝置。
背景技術(shù)：
有色金屬材料如銅排、銅帶、銅母線芯，電磁線圓線、扁線等，都是采用連續(xù)化生產(chǎn) 方式生產(chǎn)的。該生產(chǎn)工藝的成型設(shè)備包括兩種一種是擠壓成型設(shè)備；另一種是硬拉(拉 絲)成型設(shè)備。 擠壓工藝雖然生產(chǎn)設(shè)備先進(jìn)，自動(dòng)化控制程度高，生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，生 產(chǎn)的產(chǎn)品在其某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)的物理性能(機(jī)械強(qiáng)度)可不需再進(jìn)行加熱退火工藝處理。但 是由于其擠壓設(shè)備本身的性能設(shè)計(jì)缺陷，在使其坯料在擠壓摩擦過程中的溫度升致500度 左右(設(shè)備功能最高溫度)，而使其坯料成為軟狀體時(shí)(但又不可能達(dá)到其材料的熔點(diǎn))， 此時(shí)、坯料在擠壓剝削形變重復(fù)復(fù)合成型的過程中與空氣接觸，導(dǎo)致其產(chǎn)品材料中的氧分 子增多(材料含氧量增加)，從而致使其材料產(chǎn)品在進(jìn)行加熱退火時(shí)體內(nèi)氧分子遇熱后發(fā) 生膨脹，而出現(xiàn)加熱退火時(shí)表層起泡(表層產(chǎn)生氣泡)的現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品不符合要求而被剪 切掉。產(chǎn)品的柔軟度(物理性能)被限制在一個(gè)小范圍標(biāo)準(zhǔn)段以內(nèi)，不能滿足不同的使用 要求。所加工產(chǎn)品的主要缺點(diǎn)是機(jī)械性能單一，工藝材料損耗大、廢料多，產(chǎn)品加熱退火表 層起泡。 硬拉(拉絲)工藝的特點(diǎn)是損耗小，采用真空無氧退火不易起泡，但生產(chǎn)工序、流 程時(shí)間長(zhǎng)，特別是其真空加熱退火工序必須單獨(dú)進(jìn)行。在真空加熱退火工序中，須將拉制好 的型材成巻置入密封罐中抽成真空，再放入立式或臥式電爐中加熱，之后將密封罐放入水 池中冷卻退火。由于退火是在真空中進(jìn)行，因此可防止型材氧化。硬拉(拉絲)工藝產(chǎn)品的 缺點(diǎn)是質(zhì)量控制難度大，品質(zhì)穩(wěn)定性差，生產(chǎn)工藝相對(duì)落后，生產(chǎn)效率低，人力資源能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法及其裝置，以解 決現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中金屬材料氧化的問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省材料，降低成本。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目采用的技術(shù)方案是 本發(fā)明的金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法，是用擠壓成型設(shè)備將待加工金屬 材料連續(xù)加工成型材，使型材從擠壓成型設(shè)備成型出口端出來后直接進(jìn)入一個(gè)內(nèi)部充滿惰 性氣體無氧的管狀腔體中進(jìn)行冷卻退火。 所述腔體中的惰性氣體是由外部氣源連續(xù)供給，并保持正壓。 上述方法適用于擠壓成型設(shè)備，由于所述腔體內(nèi)充滿惰性氣體，可以使從擠壓成 型設(shè)備成型出口端出來的型材與空氣隔離，在惰性氣體保護(hù)下的無氧環(huán)境中進(jìn)行冷卻退 火，避免了型材的氧化和氣泡現(xiàn)象的產(chǎn)生。 本發(fā)明的金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法的另一種技術(shù)方案是，用硬拉(拉
3絲)成型設(shè)備將待加工金屬材料連續(xù)加工成型材，再使型材進(jìn)入一個(gè)內(nèi)部充滿惰性氣體并
設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置的管狀腔體中進(jìn)行感應(yīng)加熱和冷卻退火。 所述腔體中的惰性氣體是由外部氣源連續(xù)供給，并保持正壓。 上述方法適用于硬拉(拉絲)成型設(shè)備，由于所述腔體內(nèi)充滿惰性氣體并設(shè)有電 磁感應(yīng)加熱裝置，可以使型材在與空氣隔離的狀態(tài)下進(jìn)行加熱，并在惰性氣體保護(hù)下的無 氧環(huán)境中進(jìn)行冷卻退火，避免了型材的氧化和氣泡現(xiàn)象的產(chǎn)生。 本發(fā)明方法采用的裝置，分為擠壓成型設(shè)備和硬拉(拉絲)成型設(shè)備兩種類型。
—、對(duì)于擠壓成型設(shè)備 本發(fā)明裝置包括擠壓成型設(shè)備的成型出口端和管狀腔體，所述腔體的前端連接在 該成型出口端，腔體的后端封閉但設(shè)有允許型材通過的出料孔，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管。 加工型材時(shí)，先打開閥門向腔體內(nèi)通入惰性氣體，將腔體內(nèi)的空氣排出，從擠壓成
型設(shè)備成型出口端出來的型材直接進(jìn)入和通過腔體，在無氧環(huán)境下進(jìn)行退火冷卻。 本裝置的另一種結(jié)構(gòu)是，包括擠壓成型設(shè)備的成型出口端和管狀腔體，所述腔體
的前端連接在該成型出口端，還包括一冷卻水槽，所述腔體的后端部分置于一冷卻水槽內(nèi)，
腔體的后端為敞口，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管?？梢允剐筒膹亩栊詺怏w的環(huán)境中直接進(jìn)
入水中，得到更好的冷卻。 所述腔體內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置，在型材經(jīng)過腔體時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行二次加 熱，再退火冷卻。 所述腔體采用彎頭或直管，腔體內(nèi)或冷卻水槽內(nèi)設(shè)有型材的導(dǎo)向輪，有利于型材 的輸送。 所述腔體后端的出料孔處設(shè)有上下軟性材料的夾板，該夾板用以保護(hù)型材避免被
出料口刮傷和增加對(duì)出料口的密封。 二、對(duì)于硬拉(拉絲)成型設(shè)備 本發(fā)明裝置包括設(shè)在硬拉(拉絲)成型設(shè)備后面的管狀腔體，該腔體的前端和后 端均封閉但分別設(shè)有允許型材通過的進(jìn)料孔和出料孔，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管，腔體 內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置。 加工型材時(shí)，先打開閥門向腔體內(nèi)通入惰性氣體，將腔體內(nèi)的空氣排出，來自硬拉 (拉絲)成型設(shè)備的型材進(jìn)入和通過腔體，在無氧環(huán)境下進(jìn)行感應(yīng)加熱和退火冷卻。
所述進(jìn)料孔和出料孔處均設(shè)有上下軟性材料的夾板，該夾板用以保護(hù)型材避免被 出料口刮傷和增加對(duì)出料口的密封。 本裝置的另一種結(jié)構(gòu)是，包括設(shè)在硬拉(拉絲)成型設(shè)備后面的管狀腔體，該腔體 的前端封閉但設(shè)有允許型材通過的進(jìn)料孔，還包括一冷卻水槽，所述腔體的后端部分置于 一冷卻水槽內(nèi)，后端為敞口，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管，腔體內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置。 可以使型材從惰性氣體的環(huán)境中進(jìn)行感應(yīng)加熱后直接進(jìn)入水中，得到更好的冷卻。
所述腔體內(nèi)或冷卻水槽內(nèi)設(shè)有型材的導(dǎo)向輪，有利于型材的輸送。
所述進(jìn)料孔處設(shè)有上下軟性材料的夾板。 所述腔體還可以在其外部設(shè)置封閉外套而構(gòu)成夾套結(jié)構(gòu)，在外套上設(shè)置進(jìn)水口和 出水口 ；或者在所述腔體的外部設(shè)置冷卻盤管。
優(yōu)點(diǎn)及效果 (1)由于本發(fā)明方法采用可以充滿惰性氣體的腔體，使得型材的退火或者加熱退 火可以在惰性氣體保護(hù)下的無氧狀態(tài)進(jìn)行，因此可以避免型材的氧化和氣泡現(xiàn)象的產(chǎn)生， 從而解決金屬材料連續(xù)成型后因氧化出現(xiàn)退火起泡的技術(shù)難題。 (2)能使現(xiàn)有設(shè)備所生產(chǎn)的產(chǎn)品其周期縮短2倍以上；效率將更高，因?yàn)楸景l(fā)明的 方法和裝置加工的產(chǎn)品，從連續(xù)化生產(chǎn)作業(yè)出來后就已完成了退火工序，原硬拉(拉絲)成 型工序需要再進(jìn)行真空退火處理的工藝流程已不復(fù)存在。 (3)、可做到產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，在其原有工藝生產(chǎn)因氧化而剪切的產(chǎn)品廢料頭將為零。
原工藝產(chǎn)材料損耗大小是因產(chǎn)品規(guī)格和生產(chǎn)工藝的不同而各不相同，特別是擠壓工藝生產(chǎn)
銅排。因氧化而剪切的產(chǎn)品廢料頭在一般通常情況下，約在其產(chǎn)品重量的3%以上，如果產(chǎn)
品規(guī)格多而規(guī)格重量少的銅排產(chǎn)品生產(chǎn)，其廢料頭將會(huì)更多。如果一個(gè)月產(chǎn)量在100噸的
生產(chǎn)廠家，可減少工藝材料損耗、降低成本而增加的利潤(rùn)每年可達(dá)100萬元以上。
(4)、清潔、節(jié)能降耗。節(jié)能主要是節(jié)省原來因氧化而必須剪切的產(chǎn)品廢料頭材料
和單獨(dú)退火工序的用電量?？衫卯a(chǎn)品成型時(shí)產(chǎn)生的余熱進(jìn)行二次加熱退火，產(chǎn)品擠壓生
產(chǎn)未冷卻處理時(shí)的余熱約在400度左右。 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明用于擠壓成型設(shè)備的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2至圖4是本發(fā)明用于擠壓成型設(shè)備的不同裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明用于硬拉(拉絲)設(shè)備的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是本發(fā)明用于硬拉(拉絲)設(shè)備的另一種裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7是本發(fā)明裝置的腔體不同結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8和圖9分別是本發(fā)明中腔體的不同結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
—、本發(fā)明用于用于擠壓成型設(shè)備的裝置。
實(shí)施例1 本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括擠壓成型設(shè)備1的成型出口端2和管狀腔體 5，腔體5的前端9連接在該成型出口端2，腔體5的后端8封閉但設(shè)有允許型材10通過的 出料孔6，腔體5上設(shè)有帶閥門3的進(jìn)氣管4，腔體后端8上的出料孔6處設(shè)有上下軟性材 料的夾板7。 加工型材時(shí)，先打開閥門3由外部氣源向腔體5內(nèi)連續(xù)通入惰性氣體，將腔體內(nèi)的 空氣排出，保持腔體5內(nèi)的惰性氣體微正壓，從擠壓成型設(shè)備1的成型出口端2出來的型材 10直接進(jìn)入和通過腔體5，在惰性氣體的保護(hù)及無氧環(huán)境下進(jìn)行退火冷卻。
實(shí)施例2 見圖2，在實(shí)施例1的腔體5內(nèi)可以設(shè)置電磁感應(yīng)加熱裝置的感應(yīng)線圈ll，感應(yīng)線 圈11用導(dǎo)線12與電源13連接，在型材10經(jīng)過腔體5時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行二次加熱，再退火 冷卻。因可以利用型材10在成型時(shí)產(chǎn)生的余熱(400度左右)，電磁感應(yīng)加熱裝置二次加熱的溫度一般為400-850度。
實(shí)施例3 本裝置的另一種結(jié)構(gòu)如圖3所示，還包括一冷卻水槽14，冷卻水槽14分為上下兩 層箱體15、16，箱體15內(nèi)裝有冷卻水，箱體16裝有循環(huán)水，水泵17可將箱體16內(nèi)的循環(huán)水 送入箱體15內(nèi)，箱體15內(nèi)的冷卻水溢出流入箱體16內(nèi)。所述腔體5設(shè)有一彎頭21，位于 彎頭21之后的后端部分18置于冷卻水水槽14的箱體15內(nèi)，腔體5的后端19為敞口，腔 體5內(nèi)設(shè)有型材的導(dǎo)向輪20可以使型材IO從腔體內(nèi)惰性氣體的環(huán)境中直接進(jìn)入水中，得
到更好的冷卻。
實(shí)施例4 見圖4，在實(shí)施例3所述的腔體內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置，在型材10經(jīng)過腔體5時(shí) 可根據(jù)需要進(jìn)行二次加熱，再利用冷卻水槽14進(jìn)行退火冷卻。
二、本發(fā)明用于硬拉(拉絲)設(shè)備的裝置。
實(shí)施例5 見圖5，本發(fā)明裝置包括設(shè)在硬拉(拉絲)成型設(shè)備22后面的管狀腔體5，該腔體 5的前端23和后端8均封閉但分別設(shè)有允許型材10通過的進(jìn)料孔24和出料孔6，進(jìn)料孔 24和出料孔6處均設(shè)有上下軟性材料的夾板7，腔體5上設(shè)有帶閥門3的進(jìn)氣管4，腔體5 內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置的感應(yīng)極板11'，感應(yīng)極板ll'用導(dǎo)線12與電源13連接，在型 材10經(jīng)過腔體5時(shí)進(jìn)行二次加熱，再退火冷卻。 加工型材時(shí)，先打開閥門3由外部氣源向腔體5內(nèi)連續(xù)通入惰性氣體，將腔體內(nèi)的 空氣排出，保持腔體5內(nèi)的惰性氣體微正壓，從硬拉(拉絲)成型設(shè)備22出來的型材10再 進(jìn)入和通過腔體5，在惰性氣體的保護(hù)及無氧環(huán)境下進(jìn)行感應(yīng)加熱和退火冷卻。
實(shí)施例6 見圖6，本裝置的另一種結(jié)構(gòu)是，還包括一冷卻水槽，所述腔體的后端部分置于一 冷卻水槽內(nèi)，后端為敞口 (結(jié)構(gòu)參見實(shí)施例3)，型材10在腔體5內(nèi)感應(yīng)加熱后，用冷卻水槽 進(jìn)行退火冷卻。
實(shí)施例7 本發(fā)明裝置也可采用圖7所示的結(jié)構(gòu)，將直管腔體5斜置在冷卻水槽14內(nèi)，可采 用一次性注入惰性氣體方式工作，即將腔體5內(nèi)充滿惰性氣體(將空氣從冷卻水槽內(nèi)排出) 后關(guān)閉閥門3，使型材10在惰性氣體的保護(hù)及無氧環(huán)境下經(jīng)冷卻水槽14進(jìn)行退火冷卻，導(dǎo) 向輪20設(shè)在冷卻水槽14內(nèi)。
實(shí)施例8 上述各腔體5還可以在其外部設(shè)置封閉的外套25而構(gòu)成夾套結(jié)構(gòu)，如圖8所示， 在外套25上設(shè)置進(jìn)水口 27和出水口 28，或者在腔體的外部設(shè)置冷卻盤管29，如圖9所示。 可以向夾套中間空腔26或者向盤管29中通入冷卻水，以利于腔體5的筒壁散熱。
權(quán)利要求
一種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法，其特征是用擠壓成型設(shè)備將待加工金屬材料連續(xù)加工成型材，使型材從擠壓成型設(shè)備成型出口端出來后直接進(jìn)入一個(gè)內(nèi)部充滿惰性氣體無氧的管狀腔體中進(jìn)行冷卻退火。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法，其特征是所述腔體中 的惰性氣體是由外部氣源連續(xù)供給，并保持正壓。
3. —種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法，其特征是用硬拉成型設(shè)備將待加工金屬 材料連續(xù)加工成型材，再使型材進(jìn)入一個(gè)內(nèi)部充滿惰性氣體并設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置的管 狀腔體中進(jìn)行感應(yīng)加熱和冷卻退火，所述腔體中的惰性氣體是由外部氣源連續(xù)供給，并保 持正壓。
4. 一種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化裝置，其特征是包括擠壓成型設(shè)備的成型出口 端和管狀腔體，所述腔體的前端連接在該成型出口端，腔體的后端封閉但設(shè)有允許型材通 過的出料孔，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管。
5. —種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化裝置，其特征是包括擠壓成型設(shè)備的成型出口 端和管狀腔體，所述腔體的前端連接在該成型出口端，還包括一冷卻水槽，所述腔體的后端 部分置于一冷卻水槽內(nèi)，腔體的后端為敞口 ，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化裝置，其特征是所述腔 體內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置的加熱線圈。
7. —種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化裝置，其特征是包括設(shè)在硬拉成型設(shè)備后面的 管狀腔體，該腔體的前端和后端均封閉但分別設(shè)有允許型材通過的進(jìn)料孔和出料孔，腔體 上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管，腔體內(nèi)設(shè)有電磁感應(yīng)加熱裝置。
8. —種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化裝置，其特征是包括設(shè)在硬拉成型設(shè)備后面的 管狀腔體，該腔體的前端封閉但設(shè)有允許型材通過的進(jìn)料孔，還包括一冷卻水槽，所述腔體 的后端部分置于一冷卻水槽內(nèi)，后端為敞口，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管，腔體內(nèi)設(shè)有電磁 感應(yīng)加熱裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4或5或7或8所述的金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化裝置，其特 征是所述腔體還可以在其外部設(shè)置封閉外套而構(gòu)成夾套結(jié)構(gòu)，在外套上設(shè)置進(jìn)水口和出水 口 ；或者在所述腔體的外部設(shè)置冷卻盤管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬材料連續(xù)化成型在線防氧化方法及其裝置，所述方法是用擠壓成型設(shè)備將待加工金屬材料連續(xù)加工成型材，使型材從擠壓成型設(shè)備成型出口端出來后直接進(jìn)入一個(gè)內(nèi)部充滿惰性氣體無氧的管狀腔體中進(jìn)行冷卻退火。所述裝置，包括擠壓成型設(shè)備的成型出口端和管狀腔體，所述腔體的前端連接在該成型出口端，腔體的后端封閉但設(shè)有允許型材通過的出料孔，腔體上設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管。由于本發(fā)明采用可以充滿惰性氣體的腔體，使得型材的退火或者加熱退火可以在惰性氣體保護(hù)下的無氧狀態(tài)進(jìn)行，因此可以避免型材的氧化和氣泡現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而解決金屬材料連續(xù)成型后因氧化出現(xiàn)退火起泡的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)C21D1/74GK101787418SQ20101012411
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者蔡楚坤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙電機(jī)廠有限責(zé)任公司