一种金属或合金线材制备装置及用该装置制备金属或合金线材的方法与流程

本发明涉及一种线材制备装置及制备方法。

背景技术：

近些年来中国电力系统、数据信息行业、城市轨道交通等行业规模的不断扩大，电线电缆的需求随之迅速增长。早在2011年中国电线电缆行业的产值已远超美国，占领全球第一的位置。但我国该行业的技术背景支持薄弱，与国外高端电线电缆企业仍有很大的差距，呈现大而不强的现状。

目前国内线材制备方法复杂，工序多，且多为固相制备方法，如申请号为cn10458855a，专利名称为高强高导铜合金导线制备工艺的发明专利，公开了一种高强高导铜合金导线制备工艺，该工艺可以制备高强高导铜合金，但是该工艺经过球磨混粉，粉体干燥，挤压成型以及烧结定型多个程序，较为复杂。

又如申请号为cn102610294a，专利名称为节能高强度铝合金线及其制造方法的发明专利，公开了一种节能高强度铝合金线及其制造方法，该方法前期虽利用熔融方法，但后期成型工艺仍为固相方法，包括铝杆轧制及铝线拉拔。

过去电线电缆的生产方法主要集中于线材热轧和拉丝，这些方法均属于固相方法，在液态方面无涉及，因此寻找一种新型的、效率高、创新性强的线材制备方法显得尤为必要。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决金属及合金线材制备工艺复杂，效率低，能耗大的问题，提出了一种金属或合金线材制备装置及用该装置制备金属或合金线材的方法。

本发明的一种金属或合金线材制备装置由金属液箱体、冲头、金属液流出孔、喷嘴、喷嘴控温件、冷却喷雾头和保温炉壁组成；

所述金属液箱体由金属液腔壁和石墨底组成；

所述石墨底设置于金属液腔壁的底部，位于金属液腔壁内且与金属液腔壁形成过盈配合连接；

所述冲头由竖直部和水平石墨部组成；

所述冲头设置于金属液箱体内，且冲头的水平石墨部与金属液腔壁形成过盈配合的活动连接；

所述金属液箱体上设置有与喷嘴的孔道相连通的金属液流出孔；

所述喷嘴外部设置有喷嘴控温件；

所述喷嘴的金属液出口端相对设置有两个冷却喷雾头；

所述保温炉壁设置于金属液腔壁外。

本发明的一种用金属或合金线材制备装置制备金属或合金线材的方法按以下步骤进行：

一、启动保温炉壁，对金属液箱体进行加热，加热至温度为1.0tm～1.05tm，并在1.0tm～1.05tm下进行保温；

二、启动喷嘴控温件，对喷嘴进行控温，控温在温度为0.8tm～0.9tm；

三、将金属或合金加热至温度为1.2tm～1.3tm，得到金属液；

四、将步骤三得到的金属液倒入金属液箱体中，然后通过冲头加压，使金属液从经金属液流出孔从喷嘴挤出，通过控制压力调整挤出速度，使挤出速度控制在0.1mm/s～5mm/s；

五、开始挤出后，启动冷却喷雾头，对挤出的金属丝进行冷却凝固，得到金属或合金线材；

上述tm为金属或合金的液相线温度。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明给出一种线材液固一体化成型制备技术，无需先制成杆再连续轧制，后拉拔成丝材复杂工艺，降低了制备过程的复杂性，提高效率，降低能耗。

2、本发明可通过调整金属液流出孔及喷嘴孔道的尺寸和形状制备各种直径尺寸的线材和具有特殊横截面的金属制品，具有很高的通用性。

附图说明

图1为试验一所述的一种金属或合金线材制备装置的结构示意图；

图2为试验二所述的一种金属或合金线材制备装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的一种金属或合金线材制备装置由金属液箱体、冲头、金属液流出孔3、喷嘴4、喷嘴控温件5、冷却喷雾头6和保温炉壁7组成；

所述金属液箱体由金属液腔壁1-1和石墨底1-2组成；

所述石墨底1-2设置于金属液腔壁1-1的底部，位于金属液腔壁1-1内且与金属液腔壁1-1形成过盈配合连接；

所述冲头由竖直部2-1和水平石墨部2-2组成；

所述冲头设置于金属液箱体内，且冲头的水平石墨部2-2与金属液腔壁1-1形成过盈配合的活动连接；

所述金属液箱体1上设置有与喷嘴4的孔道相连通的金属液流出孔3；

所述喷嘴4外部设置有喷嘴控温件5；

所述喷嘴4的金属液出口端相对设置有两个冷却喷雾头6；

所述保温炉壁7设置于金属液腔壁1-1外。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述金属液箱体为六面体或圆柱体。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：所述金属液流出孔3设置于金属液腔壁1-1上或石墨底1-2上。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述金属液箱体的石墨底1-2可拆卸。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述金属液腔壁1-1为耐热钢。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述喷嘴4的金属液出口端可封闭。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述喷嘴4材质为耐热钢。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式的一种用金属或合金线材制备装置制备金属或合金线材的方法按以下步骤进行：

一、启动保温炉壁7，对金属液箱体进行加热，加热至温度为1.0tm～1.05tm，并在1.0tm～1.05tm下进行保温；

二、启动喷嘴控温件5，对喷嘴4进行控温，控温在温度为0.8tm～0.9tm；

三、将金属或合金加热至温度为1.2tm～1.3tm，得到金属液；

四、将步骤三得到的金属液倒入金属液箱体中，然后通过冲头加压，使金属液从经金属液流出孔3从喷嘴4挤出，通过控制压力调整挤出速度，使挤出速度控制在0.1mm/s～5mm/s；

五、开始挤出后，启动冷却喷雾头6，对挤出的金属丝进行冷却凝固，得到金属或合金线材；

上述tm为金属或合金的液相线温度。

本实施方式步骤一模具加热的目的是，保持挤压过程金属保持在固相线以上，在液态下成型挤出。

本实施方式步骤三熔融金属温度较高，流动性较好，便于挤压成型。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：所述金属为铝或铜；所述合金为铝合金或铜合金。其它与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同的是：所述铝合金为al-mg合金、al-mg-si合金、al-mg-cu合金、al-zn-mg-cu合金和al-si-cu-mg合金中的一种或几种的组合。其它与具体实施方式八或九相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八至十之一不同的是：所述铜合金为白铜、黄铜和青铜中的一种或几种的组合。其它与具体实施方式八至十之一相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式八至十一之一不同的是：所述冷却喷雾头6喷出的冷却喷雾为水。其它与具体实施方式八至十一之一相同。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式八至十二之一不同的是：所述金属液流出孔3和喷嘴4的孔径尺寸及形状可调。其它与具体实施方式八至十二之一相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式八至十三之一不同的是：步骤一中保温时间为3h～5h。其它与具体实施方式八至十三之一相同。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式八至十四之一不同的是：步骤三中将金属或合金加热至温度为金属或合金的熔点以上300℃。其它与具体实施方式八至十四之一相同。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式八至十五之一不同的是：步骤四中所述挤出速度控制在2mm/s～3mm/s。其它与具体实施方式八至十五之一相同。

采用下述实验验证本发明效果：

试验一：(见图1)本试验的一种金属或合金线材制备装置由金属液箱体、冲头、金属液流出孔3、喷嘴4、喷嘴控温件5、冷却喷雾头6和保温炉壁7组成；

所述金属液箱体由金属液腔壁1-1和石墨底1-2组成；

所述金属液箱体为圆柱体；

所述金属液箱体的石墨底1-2可拆卸；

所述金属液腔壁1-1为耐热钢；

所述石墨底1-2设置于金属液腔壁1-1的底部，位于金属液腔壁1-1内且与金属液腔壁1-1形成过盈配合连接；

所述冲头由竖直部2-1和水平石墨部2-2组成；

所述冲头设置于金属液箱体内，且冲头的水平石墨部2-2与金属液腔壁1-1形成过盈配合的活动连接；

所述金属液箱体上设置有与喷嘴4的孔道相连通的金属液流出孔3；

所述金属液流出孔3设置于金属液腔壁1-1上；

所述喷嘴4外部设置有喷嘴控温件5；

所述喷嘴4的金属液出口端可封闭；

所述喷嘴4的材质为耐热钢；

所述喷嘴4的金属液出口端相对设置有两个冷却喷雾头6；

所述保温炉壁7设置于金属液腔壁1-1外。

用试验一的金属或合金线材制备装置制备金属或合金线材的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、启动保温炉壁7，对金属液箱体进行加热，加热至温度为630℃，并在630℃下保温3h～5h；

二、启动喷嘴控温件5，对喷嘴4控温，控温在温度为600℃；

三、将纯铝加热至温度为880℃，得到金属液；

四、将步骤三得到的金属液倒入金属液箱体1中，然后通过冲头2加压，使金属液从经金属液流出孔3从喷嘴4挤出，通过控制压力调整挤出速度，使挤出速度控制在2mm/s；

五、开始挤出后，启动冷却喷雾头6，对挤出的金属丝进行冷却凝固，得到金属或合金线材；

所述冷却喷雾头6喷出的冷却喷雾为水。

本试验在氩气气氛下进行。

本试验制备的纯铝线材，表面光滑，导电率为60％(iacs)，抗拉强度100mpa。

试验二：(见图2)本试验的一种金属或合金线材制备装置由金属液箱体、冲头、金属液流出孔3、喷嘴4、喷嘴控温件5、冷却喷雾头6和保温炉壁7组成；

所述金属液箱体由金属液腔壁1-1和石墨底1-2组成；

所述金属液箱体为圆柱体；

所述金属液箱体的石墨底1-2可拆卸；

所述金属液腔壁1-1为耐热钢；

所述石墨底1-2设置于金属液腔壁1-1的底部，位于金属液腔壁1-1内且与金属液腔壁1-1形成过盈配合的固定连接；

所述冲头由竖直部2-1和水平石墨部2-2组成；

所述冲头设置于金属液箱体内，且冲头的水平石墨部2-2与金属液腔壁1-1形成过盈配合的活动连接；

所述金属液箱体上设置有与喷嘴4的孔道相连通的金属液流出孔3；

所述金属液流出孔3设置于石墨底1-2上；

所述喷嘴4外部设置有喷嘴控温件5；

所述喷嘴4的金属液出口端可封闭；

所述喷嘴4的材质为耐热钢；

所述喷嘴4的金属液出口端相对设置有两个冷却喷雾头6；

所述保温炉壁7设置于金属液腔壁1-1外。

用试验二的金属或合金线材制备装置制备金属或合金线材的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、启动保温炉壁7，对金属液箱体进行加热，加热至温度为700℃，并在700℃下保温4h；

二、启动喷嘴控温件5，对喷嘴4进行控温，控温在温度为690℃；

三、将黄铜加热至温度为1150℃，得到金属液；

四、将步骤三得到的金属液倒入金属液箱体中，然后通过冲头加压，使金属液从经金属液流出孔3从喷嘴4挤出，通过控制压力调整挤出速度，使挤出速度控制在3mm/s；

五、开始挤出后，启动冷却喷雾头6，对挤出的金属丝进行冷却凝固，得到金属或合金线材；

所述冷却喷雾头6喷出的冷却喷雾为水。

本试验在氮气气氛下进行。

本试验制备的黄铜线材，表面光滑，导电率为95％(iacs)，抗拉强度330mpa。