专利名称：一种带加热和冷却功能的重金属挤压机挤压筒的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械加工技术领域，尤其涉及一种带加热和冷却功能的挤压机挤压筒。
技术背景挤压筒是挤压机的重型构件，挤压筒一般为2-3层结构，构成挤压筒的每一层耐热钢结构均需要由一根大型钢锭进行锻造，大尺寸钢锭的锻造及热处理十分困难，大型挤压机的挤压筒单重可以达到105t，是最贵的挤压工具。为保证挤压过程的进行，在挤压之前，挤压筒应该进行预热，挤压筒的预热工艺温度在350-450°C之间，最佳工艺温度在400°C左右。挤压筒温度过低时，内筒热膨胀不充分，在强大的挤压力作用下，多层挤压筒的层与层之间容易出现窜动，挤压时也易于出现闷车现象，使挤压过程无法正常进行。挤压筒在400°C左右的工艺条件下，需要长周期的承受400_1300MPa的单位挤压力，工作条件非常恶劣。白铜合金的加热温度常常达到900-1000°C，合金在挤压变形时，受变形能的作用，其温度上升往往可以超过100°C以上。大吨位重金属挤压机生产节拍可以达到20-30根/h，日产量可以达到100-200吨(按20h/d连续生产计)。挤压筒在连续工作的过程中，受高温金属锭的加热作用和挤压变形功的升温作用下，其温度上升很快。传统的挤压机未配置挤压筒冷却装置，在长周期工作条件下，挤压筒的工作温度很快会超过工艺设定温度。在挤压筒温度过高的情况下，挤压过程的变形功不能有效释放，受温度累积的作用，挤压变形区的金属材料温度很容易达到易容共晶体熔化温度范围，使金属制品过烧。挤压筒在过高的温度条件下，长周期承受极大的挤压力作用，极易变形、失效，造成挤压工具寿命降低，生产效率显著降低，生产成本大幅攀升。
发明内容本实用新型就是针对现有技术存在的问题，提出一种带加热和冷却功能的重金属双动挤压机挤压筒。上述目的是通过下述方案实现的一种带加热和冷却功能的重金属挤压机挤压筒，其包括挤压筒内衬、挤压筒中衬和挤压筒中套，其特征在于，在所述挤压筒中套4的装有加热器。根据上述挤压机挤压筒，其特征在于，所述挤压筒按左右两个端面设置两个加热段，在每个加热段内均包括有多个加热区。根据上述挤压机挤压筒，其特征在于，所述加热器为电阻。根据上述挤压机挤压筒，其特征在于，在所述挤压筒的中套和中衬之间包括左侧冷却区和右侧冷却区，该左侧冷却区包括左侧冷却区进气口、左侧冷却区进风环形通道、左侧冷却区螺旋冷却风道、左侧冷却风道出风环形通道和左侧冷却区出风口 ；该右侧冷却区包括右侧冷却区进气口、右侧冷却区进风环形通道、右侧冷却区螺旋冷却风道、右侧冷却风道出风环形通道、右侧冷却区出风口。[0010]本实用新型的有益效果使用本实用新型的带加热和冷却功能的挤压筒，能有效控制挤压筒系统的温度，确保其温度控制在工艺容许的范围之内，使挤压系统能够长周期的连续工作，大大提高挤压系统的生产能力和生产效率，大大提高挤压系统工具的使用寿命,降低生产成本。
图I是带加热和冷却功能的挤压机挤压筒装置；图2和3是挤压筒加热器分布示意图； 图4是挤压筒冷却系统示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型所描述的挤压筒I为三层结构，包括挤压筒内衬2、挤压筒中衬3和挤压筒中套4。挤压筒内衬2的材质为GH132，挤压筒中衬3和挤压筒中套4的材质为H13(4Cr5MoSiVl)。挤压筒内衬2和中衬3之间为过盈配合,通过热装工艺进行装配,依靠过盈配合产生的应力承受强大的挤压力。挤压筒加热器分布示意图，参见图2和图3，在挤压筒中套4的中部装有加热器(5、5a)，加热器的作用是对挤压筒I进行预热，预热温度在350°C _450°C之间，可以采用的预热方式有两种，即电阻加热和感应加热。采用电阻加热时，挤压筒按左右两个端面设置两个加热段(20、21)，每个加热段分别设置2个及以上的加热区(本例所显示为两个区)，加热段20设置的两个加热区为20a、20b，加热段21的两个加热区的结构与加热段20的加热区完全相同。每个加热区均设有8-20个加热管，每个加热管的功率为5-6KW。同一区的所有加热管均采用并联接线方式，工作电压为220V。大型挤压筒采用电阻加热时，由于热量在挤压筒外表面损失较大，因而热效率较低。采用工频感应加热方式可以克服电阻加热的缺点，采用感应加热方式可以使挤压筒内衬的温度最高，而外套的温度最低，因而热效率较高。挤压筒的两个加热段(20、21)，四个加热区(20a、20b、21a、21b，后两区未示出)分别设有各自的温度检测控制系统(7、7a)，当检测温度低于350°C时，控制系统给电热管通电加热；当检测温度高于450°C时，控制系统给电热管断电。挤压筒冷却系统示意图，参见图4，本实用新型的重金属双动挤压机挤压筒中衬冷却装置，其包括压缩空气气源及其气-水分离器19、进气控制阀18、右侧冷却风比例控制阀17、左侧冷却风比例控制阀16、左侧冷却区8 (包括左侧冷却区进风环形通道10、左侧冷却区进气口 10a、左侧冷却区出风口 10b、左侧冷却区螺旋冷却风道11、左侧冷却风道出风环形通道12)和右侧冷却区9 (包括右侧冷却区进风环形通道13、右侧冷却区进气口 13a、右侧冷却区出风口 13b、右侧冷却区螺旋冷却风道14、右侧冷却风道出风环形通道15)。冷却风为压缩空气，在压缩空气的进气口安装有气-水分离器19，用于脱除压缩空气中的水分，防止水汽进入挤压筒对高温挤压筒造成腐蚀。汽水分离器19的后部安装有进气控制阀18，该阀门的开关由挤压筒上安装的温度检测热电偶(7、7a)输出的温度信号控制。本冷却装置根据挤压筒的工作特点，将挤压筒中衬3分为左右两个冷却区(8、9)，左侧冷却区8为进料端，只承受铸锭通过时的高温作用，右侧冷却区9为挤压区，需要承受铸锭的高温作用、穿孔和挤压过程的变形能的升温作用。两个冷却区(8、9)分别设有各自的进气控制比例调节阀(16、17 )和温度检测系统(7、7a)。挤压筒中衬的左右两个冷却区(8、9)的端部分别设置有环形的进气通道(10、13)和环形出风汇流通道(12、15)，在每个冷却区的环形进气通道和环形出风汇流通道之间设有一道及以上的冷却气流通道(11和14)，气流通道数视挤压筒长度确定，挤压筒越长所需要的冷却通道数越多，本图例显示为三条冷却通道)。挤压筒中衬的左右两个冷却区分别设有独立的进风口(10a、13a)，出风口(10b、13b)。冷却风为压缩空气，压缩空气气源的压力位4-10个大气压，流量为60-200升/sec0在压缩空气的进气口安装有气-水分离器19，用于脱除压缩空气中的水分，防止水汽进入挤压筒对高温挤压筒中衬3造成腐蚀。在汽水分离器19的后部安装有进气控制阀18，该阀门的开关由挤压筒上左右两区安装的温度检测热电偶(7、7 a )输出的温度信号控制。左右两个冷却区(8、9)分别设有各自独立的进气控制比例调节阀(16、17)。比例调节阀的通径为20mm，极限压力为15个大气压。在比例调节阀(16、17)和挤压筒I之间、汽水分离器19和比例调节阀(16、17)之间为气体输送管道，管道的规格为0>28X3mm/mm，管道中气流速度为6m/sec，气体流量为65升/sec。挤压筒中衬的左右两个冷却区(8、9)的环形的进气通道(10、13)和环形出风汇流通道(12、15)，分别开设有直径为0)25mm的进气口(10a、13a)，进气气流速度为6m/sec，气体流量为65升/sec。在每个冷却区的环形的进气通道(10、13)和环形出风汇流通道(12、15)之间设有一道及以上的冷却气流通道(11和14，气流通道数视挤压筒长度确定，挤压筒越长所需要的冷却通道数越多，本图例显示为三条冷却通道)。左右两个冷却区(8、9)分别设有独立的出风口( IOb、13b )，出风口的直径为0) 25mm。具体的工作过程如下在挤压工作开始前的两小时左右，将挤压筒I与堵板工位(图中未示出)靠紧，挤压杆(图中未示出)插入挤压筒中，给挤压筒I加热系统合上电源，当温度检测控制装置(7、7a)检测到挤压筒的温度低于350°C时，电源给电热管送电，电热管给挤压筒中套加热，挤压筒中套的热量通过传导的方式对挤压筒的中衬、内衬加热。最佳加热工艺温度为在中衬和内衬之间的结合界面处的温度为400°C。经过2h左右的加热，挤压筒的加热温度可以达到450°C左右。当温度检测控制装置(7、7a)检测到挤压筒的温度高于450°C时，控制系统对电热管电源断电，电热管停止对挤压筒中套加热。当挤压筒的温度达到400-450°C之间时，可以开始挤压加工作业。在挤压筒I长周期的连续工作中，受锭坯的加热作用和材料的变形能的升温作用影响，挤压筒的温度会不断升高。当温度检测控制系统7或者7a，检测到中衬3温度超过挤压筒中衬的设定温度极限500°C时，控制系统动作，打开进气控制阀18，打开挤压筒超温区冷却风比例控制阀16或者17，外界压缩空气通过汽水分离器19进行汽水分离，脱除水分的压缩空气经过超温区冷却风比例控制阀16或者17进入挤压筒中衬左侧冷却区8或者右侧冷却区9的环形进气通道10或者13，经过冷却气流通道11或者14对中衬3进行冷却，冷却气流在出风环形通道12或者15中汇集，再经过出风口 IOb或者13b排出。当温度检测控制系统7或者7a，检测到中衬3温度低于挤压筒中衬的设定温度380°C时，控制系统动作，关闭进气控制阀18，关闭挤压筒超温区冷却风比例控制阀16或者17，冷却装置停止对 挤压筒进行冷却。
权利要求1.一种带加热和冷却功能的重金属挤压机挤压筒，其包括挤压筒内衬、挤压筒中衬和挤压筒中套，其特征在于，在所述挤压筒中套(4)的中部装有加热器。
2.根据权利要求I所述的挤压机挤压筒，其特征在于，所述挤压筒按左右两个端面设置两个加热段，在每个加热段内均包括有多个加热区。
3.根据权利要求I或2所述的挤压机挤压筒，其特征在于，所述加热器为电阻。
4.根据权利要求2所述的挤压机挤压筒，其特征在于，在所述挤压筒的中套和中衬之间包括左侧冷却区和右侧冷却区，该左侧冷却区包括左侧冷却区进气口、左侧冷却区进风环形通道、左侧冷却区螺旋冷却风道、左侧冷却风道出风环形通道和左侧冷却区出风口 ；该右侧冷却区包括右侧冷却区进气口、右侧冷却区进风环形通道、右侧冷却区螺旋冷却风道、右侧冷却风道出风环形通道、右侧冷却区出风口。
专利摘要本实用新型公开了一种带加热和冷却功能的重金属挤压机挤压筒，其包括挤压筒内衬、挤压筒中衬和挤压筒中套，其特征在于，在所述挤压筒中套4的中部装有加热器。在所述挤压筒的中套和中衬之间，包括左侧冷却区，该左侧冷却区包括左侧冷却区进气口、左侧冷却区进风环形通道、左侧冷却区螺旋冷却风道、左侧冷却风道出风环形通道和左侧冷却区出风口；右侧冷却区包括右侧冷却区进气口、右侧冷却区进风环形通道、右侧冷却区螺旋冷却风道、右侧冷却风道出风环形通道、右侧冷却区出风口。使用本实用新型的带加热和冷却功能的挤压筒，能有效控制挤压筒系统的温度，确保其温度控制在工艺容许的范围之内。
文档编号B21C29/02GK202366987SQ20112052801
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者张涛, 李永禄, 贺永东 申请人:金川集团有限公司