铜合金棒材的单辊生产设备及方法与流程

本发明涉及一种冶金装备及工艺，具体涉及一种铜合金棒材的单辊生产设备及方法。

背景技术：

用单辊设备生产铜合金棒材工艺是一种短流程挤压技术，该技术是将金属液直接浇注到连续铸挤机的轮槽里，通过铸挤轮对金属液进行冷却，金属液冷却凝固成方坯后，再利用旋转铸挤轮施加给金属方坯的摩擦力实现对金属的连续挤压成形。连续铸挤技术实现了金属液的连续铸造与连续挤压的一体化和连续化，具有工艺流程短、生产工序少、节能节材的优点。连续铸挤技术目前已广泛应用于铝、镁、铜及其合金的管、棒、型、线材的生产。

然而，连续铸挤技术目前存在的最大的问题是生产效率较低，这主要是由于金属液的冷却主要通过铸挤轮实现，而铸挤轮的冷却又是通过铸挤轮内部的循环冷却水实现。

另外，连续挤压过程中由于摩擦作用还会进一步生产热量，最终导致连续铸挤的铸挤轮转速受到很大的限制，使连续铸挤机的生产效率较低。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种铜合金棒材的单辊生产设备及方法，以实现金属液的连续铸造和连续挤压的一体化和连续化，且工艺简单、实现容易、生产效率高、节约能源。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的铜合金棒材的单辊生产设备，包括依次布置的熔化系统、铸挤系统和卷取系统，所述熔化系统包括熔化炉、扒渣装置及保温炉，所述铸挤系统包括浇注装置和单辊设备，所述卷取系统包括冷却循环装置和出口卷取机。

具体地，所述浇注装置包括流量控制器和导流器，用于控制进入金属液按需、定量输入单辊设备中。

具体地，所述单辊设备包括凝固块、挤压块、槽封块、成型模块、挡料块和挤压轮，金属液在挤压轮的带动下，依次经历动态结晶、半固态加工、塑性变形3个阶段，最后在成型模块中成棒并挤出。

具体地，所述冷却循环装置包括喷淋管、收集箱、供给箱、过滤器和输送泵，所述喷淋管用于将冷却水喷淋到棒材上，所述收集箱用于收集喷淋后的冷却水，冷却水经过滤器过滤后送至供给箱继续对棒材进行冷却处理。

具体地，所述出口卷取机用于对冷却后的棒材排线和卷线，当卷取重量达到设定重量时，由出口手动剪剪切分段，并卸卷至仓库打捆包装。

本发明同时提供上述设备的生产方法，包括以下步骤：

步骤1）熔化系统：熔化炉对铜合金金属锭进行熔化、扒渣；然后导入至保温炉内进行保温。系统主要包括熔化炉、扒渣装置及保温炉。

熔化炉采用电加热方式将铜合金金属锭加热至熔化状态，熔化温度：1400℃，熔化后的金属液表面浮有一层残渣，使用扒渣装置将残渣收集至线外的残渣筒内。

残渣除尽的金属溶液导入保温炉内进行保温，保温温度为1350℃。保温炉采用电加热方式。

步骤2）铸挤系统：对熔化精炼后的金属液进行浇注和挤压成型。系统主要包括浇注装置、单辊设备。

浇注装置向单辊设备连续定量的供给保温后的金属溶液。浇注装置主要包括流量控制器和导流器。

单辊设备是本工艺的核心设备，金属液在此装置上完成浇注、挤压、成型。是在挤压轮的带动下，经历动态结晶、半固态加工、塑性变形3个阶段，最后在成型模块中成棒并挤出。挤压轮中通入冷却循环水对挤压轮进行冷却并控制金属液的凝固速度。单辊设备主要由凝固块、挤压块、槽封块、成型模块、挡料块、挤压轮等部件组成。单辊设备的成型速度为40~55m/min；冷却循环水压力为0.4~0.6MPa，冷却流量为50~100L/min。

步骤3）卷取系统：对铸挤成型后的铜合金棒材进行冷却处理并在卷取机上进行排线和卷线，最后卸卷入库包装。

冷却循环装置对挤压成型后的铜合金棒材进行冷却。冷却循环装置采取喷淋管方式将冷却水喷淋到棒材上。喷淋后的冷却水由收集箱进行收集，经过滤冷却后，送至供给箱继续对棒材进行冷却处理。主要设备包括收集箱、供给箱、过滤器、输送泵等。卷取速度为40~60m/min；冷却循环水压力为1.0~1.2MPa，冷却流量为200~250L/min。

冷却后的棒材在出口卷取机上进行排线和卷线，当卷取重量达到设定重量时，由出口手动剪剪切分段，并卸卷至仓库打捆包装。主要设备包括手动剪、卷取机等。

有益效果：本发明创造性地将单辊设备连铸和成型模块相结合形成一种新的连铸连挤工艺，通过该方法不但实现了金属液的连续铸造和连续挤压的一体化和连续化，而且是采用单辊设备连铸法将金属液连续铸造成方形挤压坯后再进入成型模块中进行连续挤压成形，有效地解决了挤压坯的快速冷却问题，减轻了对成型模块的冷却强度要求，从而可以提高了生产效率，具备以下显著的进步：

（1）可连续生产很长的产品；

（2）节约能源，提高成材率；

（3）产品精度高，表面光洁平整；

（4）模具容易更换，安装维修方便；

（5）设备结构紧凑，占地面积小，投资小；

（6）环境污染小。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在其基础上未经创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1是本发明实施例的设备结构示意图；

图2是图1中单辊设备的结构示意图；

图中：熔化炉1，保温炉2，导流器3，单辊设备4，冷却循环装置5，手动剪6，卷取机7，凝固块8，挤压块9，槽封块10，成品11，成型模块12，挡料块13，挤压轮14，液态金属15。

具体实施方式

实施例：

本实施例的铜合金棒材的单辊生产设备如图1所示，包括依次布置的熔化炉1，保温炉2，导流器3，单辊设备4，冷却循环装置5，手动剪6及卷取机7。

熔化炉1与扒渣装置及保温炉2组成熔化系统，流量控制器、导流器3和单辊设备4组成铸挤系统，冷却循环装置5、手动剪6及卷取机7组成卷取系统。

其中，单辊设备4是本工艺的核心设备，金属液在该装置内完成浇注、挤压、成型.其内部结构如图2所示，包括凝固块8、挤压块9、槽封块10、成型模块12、挡料块13和挤压轮14，金属液在挤压轮的带动下，依次经历动态结晶、半固态加工、塑性变形3个阶段，最后在成型模块中成棒并挤出成品11。

凝固块8作为装置的底座，其一侧具有导入液态金属15的斜面，中部具有容纳挤压轮14的凹面，另一侧具有出料口，出料口上安装挡料块13和成型模块12，凹面内安装有槽封块10，在槽封块10与挤压轮14之间形成导入液态金属15的环隙，当挤压轮14旋转时，引导液态金属15从入口向出料口运动，在运动过程中其内部热能逐渐散失到挤压轮12、槽封块10与凝固快8中，进行动态结晶，而槽封块10与挤压轮14之间具备一定的挤压力，对动态结晶的金属液进行半固态加工，继续前进，前端连续的半固态金属在后方辊压的推力作用下挤入成型模块12发生塑性变形。

使用时，其工艺路线为：将铜合金金属锭加热熔化成金属液，并对金属液进行精炼和扒渣；然后对金属溶液进行保温，并定量浇注进单辊设备中；金属溶液在单辊设备中，经历动态结晶、半固态加工、塑性变形3个阶段，最后挤出模孔成棒。然后用冷却水冷却挤出模孔的棒材，并通过出口卷取机进行卷线和排线；达到设定重量后，剪切并卸卷。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。。