專利名稱：一種金屬材料連續化成型在線防氧化方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明專利屬于金屬材料加工技術領域，具體涉及一種金屬材料連續化成型在線
防氧化方法及其裝置。
背景技術：
有色金屬材料如銅排、銅帶、銅母線芯，電磁線圓線、扁線等，都是采用連續化生產 方式生產的。該生產工藝的成型設備包括兩種一種是擠壓成型設備；另一種是硬拉(拉 絲)成型設備。 擠壓工藝雖然生產設備先進，自動化控制程度高，生產效率高、產品品質穩定，生 產的產品在其某個標準段內的物理性能(機械強度)可不需再進行加熱退火工藝處理。但 是由于其擠壓設備本身的性能設計缺陷，在使其坯料在擠壓摩擦過程中的溫度升致500度 左右(設備功能最高溫度)，而使其坯料成為軟狀體時(但又不可能達到其材料的熔點)， 此時、坯料在擠壓剝削形變重復復合成型的過程中與空氣接觸，導致其產品材料中的氧分 子增多(材料含氧量增加)，從而致使其材料產品在進行加熱退火時體內氧分子遇熱后發 生膨脹，而出現加熱退火時表層起泡(表層產生氣泡)的現象，導致產品不符合要求而被剪 切掉。產品的柔軟度(物理性能)被限制在一個小范圍標準段以內，不能滿足不同的使用 要求。所加工產品的主要缺點是機械性能單一，工藝材料損耗大、廢料多，產品加熱退火表 層起泡。 硬拉(拉絲)工藝的特點是損耗小，采用真空無氧退火不易起泡，但生產工序、流 程時間長，特別是其真空加熱退火工序必須單獨進行。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行，因此可防止型材氧化。硬拉(拉絲)工藝產品的 缺點是質量控制難度大，品質穩定性差，生產工藝相對落后，生產效率低，人力資源能耗高。
發明內容
本發明的目的在于提供一種金屬材料連續化成型在線防氧化方法及其裝置，以解 決現有生產工藝中金屬材料氧化的問題，提高產品質量，節省材料，降低成本。
實現本發明的目采用的技術方案是 本發明的金屬材料連續化成型在線防氧化方法，是用擠壓成型設備將待加工金屬 材料連續加工成型材，使型材從擠壓成型設備成型出口端出來后直接進入一個內部充滿惰 性氣體無氧的管狀腔體中進行冷卻退火。 所述腔體中的惰性氣體是由外部氣源連續供給，并保持正壓。 上述方法適用于擠壓成型設備，由于所述腔體內充滿惰性氣體，可以使從擠壓成 型設備成型出口端出來的型材與空氣隔離，在惰性氣體保護下的無氧環境中進行冷卻退 火，避免了型材的氧化和氣泡現象的產生。 本發明的金屬材料連續化成型在線防氧化方法的另一種技術方案是，用硬拉(拉
3絲)成型設備將待加工金屬材料連續加工成型材，再使型材進入一個內部充滿惰性氣體并
設有電磁感應加熱裝置的管狀腔體中進行感應加熱和冷卻退火。 所述腔體中的惰性氣體是由外部氣源連續供給，并保持正壓。 上述方法適用于硬拉(拉絲)成型設備，由于所述腔體內充滿惰性氣體并設有電 磁感應加熱裝置，可以使型材在與空氣隔離的狀態下進行加熱，并在惰性氣體保護下的無 氧環境中進行冷卻退火，避免了型材的氧化和氣泡現象的產生。 本發明方法采用的裝置，分為擠壓成型設備和硬拉(拉絲)成型設備兩種類型。
—、對于擠壓成型設備 本發明裝置包括擠壓成型設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有允許型材通過的出料孔，腔體上設有帶閥門的進氣管。 加工型材時，先打開閥門向腔體內通入惰性氣體，將腔體內的空氣排出，從擠壓成
型設備成型出口端出來的型材直接進入和通過腔體，在無氧環境下進行退火冷卻。 本裝置的另一種結構是，包括擠壓成型設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，
腔體的后端為敞口，腔體上設有帶閥門的進氣管。可以使型材從惰性氣體的環境中直接進
入水中，得到更好的冷卻。 所述腔體內設有電磁感應加熱裝置，在型材經過腔體時可根據需要進行二次加 熱，再退火冷卻。 所述腔體采用彎頭或直管，腔體內或冷卻水槽內設有型材的導向輪，有利于型材 的輸送。 所述腔體后端的出料孔處設有上下軟性材料的夾板，該夾板用以保護型材避免被
出料口刮傷和增加對出料口的密封。 二、對于硬拉(拉絲)成型設備 本發明裝置包括設在硬拉(拉絲)成型設備后面的管狀腔體，該腔體的前端和后 端均封閉但分別設有允許型材通過的進料孔和出料孔，腔體上設有帶閥門的進氣管，腔體 內設有電磁感應加熱裝置。 加工型材時，先打開閥門向腔體內通入惰性氣體，將腔體內的空氣排出，來自硬拉 (拉絲)成型設備的型材進入和通過腔體，在無氧環境下進行感應加熱和退火冷卻。
所述進料孔和出料孔處均設有上下軟性材料的夾板，該夾板用以保護型材避免被 出料口刮傷和增加對出料口的密封。 本裝置的另一種結構是，包括設在硬拉(拉絲)成型設備后面的管狀腔體，該腔體 的前端封閉但設有允許型材通過的進料孔，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，后端為敞口，腔體上設有帶閥門的進氣管，腔體內設有電磁感應加熱裝置。 可以使型材從惰性氣體的環境中進行感應加熱后直接進入水中，得到更好的冷卻。
所述腔體內或冷卻水槽內設有型材的導向輪，有利于型材的輸送。
所述進料孔處設有上下軟性材料的夾板。 所述腔體還可以在其外部設置封閉外套而構成夾套結構，在外套上設置進水口和 出水口 ；或者在所述腔體的外部設置冷卻盤管。
優點及效果 (1)由于本發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下的無氧狀態進行，因此可以避免型材的氧化和氣泡現象的產生， 從而解決金屬材料連續成型后因氧化出現退火起泡的技術難題。 (2)能使現有設備所生產的產品其周期縮短2倍以上；效率將更高，因為本發明的 方法和裝置加工的產品，從連續化生產作業出來后就已完成了退火工序，原硬拉(拉絲)成 型工序需要再進行真空退火處理的工藝流程已不復存在。 (3)、可做到產品生產時，在其原有工藝生產因氧化而剪切的產品廢料頭將為零。
原工藝產材料損耗大小是因產品規格和生產工藝的不同而各不相同，特別是擠壓工藝生產
銅排。因氧化而剪切的產品廢料頭在一般通常情況下，約在其產品重量的3%以上，如果產
品規格多而規格重量少的銅排產品生產，其廢料頭將會更多。如果一個月產量在100噸的
生產廠家，可減少工藝材料損耗、降低成本而增加的利潤每年可達100萬元以上。
(4)、清潔、節能降耗。節能主要是節省原來因氧化而必須剪切的產品廢料頭材料
和單獨退火工序的用電量。可利用產品成型時產生的余熱進行二次加熱退火，產品擠壓生
產未冷卻處理時的余熱約在400度左右。 下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步說明。
圖1是本發明用于擠壓成型設備的裝置結構示意圖。 圖2至圖4是本發明用于擠壓成型設備的不同裝置結構示意圖。 圖5是本發明用于硬拉(拉絲)設備的裝置結構示意圖。 圖6是本發明用于硬拉(拉絲)設備的另一種裝置結構示意圖。 圖7是本發明裝置的腔體不同結構示意圖。 圖8和圖9分別是本發明中腔體的不同結構示意圖。
具體實施例方式
—、本發明用于用于擠壓成型設備的裝置。
實施例1 本發明裝置的結構如圖1所示，包括擠壓成型設備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封閉但設有允許型材10通過的 出料孔6，腔體5上設有帶閥門3的進氣管4，腔體后端8上的出料孔6處設有上下軟性材 料的夾板7。 加工型材時，先打開閥門3由外部氣源向腔體5內連續通入惰性氣體，將腔體內的 空氣排出，保持腔體5內的惰性氣體微正壓，從擠壓成型設備1的成型出口端2出來的型材 10直接進入和通過腔體5，在惰性氣體的保護及無氧環境下進行退火冷卻。
實施例2 見圖2，在實施例1的腔體5內可以設置電磁感應加熱裝置的感應線圈ll，感應線 圈11用導線12與電源13連接，在型材10經過腔體5時可根據需要進行二次加熱，再退火 冷卻。因可以利用型材10在成型時產生的余熱(400度左右)，電磁感應加熱裝置二次加熱的溫度一般為400-850度。
實施例3 本裝置的另一種結構如圖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內裝有冷卻水，箱體16裝有循環水，水泵17可將箱體16內的循環水 送入箱體15內，箱體15內的冷卻水溢出流入箱體16內。所述腔體5設有一彎頭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，腔體5的后端19為敞口，腔 體5內設有型材的導向輪20可以使型材IO從腔體內惰性氣體的環境中直接進入水中，得
到更好的冷卻。
實施例4 見圖4，在實施例3所述的腔體內設有電磁感應加熱裝置，在型材10經過腔體5時 可根據需要進行二次加熱，再利用冷卻水槽14進行退火冷卻。
二、本發明用于硬拉(拉絲)設備的裝置。
實施例5 見圖5，本發明裝置包括設在硬拉(拉絲)成型設備22后面的管狀腔體5，該腔體 5的前端23和后端8均封閉但分別設有允許型材10通過的進料孔24和出料孔6，進料孔 24和出料孔6處均設有上下軟性材料的夾板7，腔體5上設有帶閥門3的進氣管4，腔體5 內設有電磁感應加熱裝置的感應極板11'，感應極板ll'用導線12與電源13連接，在型 材10經過腔體5時進行二次加熱，再退火冷卻。 加工型材時，先打開閥門3由外部氣源向腔體5內連續通入惰性氣體，將腔體內的 空氣排出，保持腔體5內的惰性氣體微正壓，從硬拉(拉絲)成型設備22出來的型材10再 進入和通過腔體5，在惰性氣體的保護及無氧環境下進行感應加熱和退火冷卻。
實施例6 見圖6，本裝置的另一種結構是，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，后端為敞口 (結構參見實施例3)，型材10在腔體5內感應加熱后，用冷卻水槽 進行退火冷卻。
實施例7 本發明裝置也可采用圖7所示的結構，將直管腔體5斜置在冷卻水槽14內，可采 用一次性注入惰性氣體方式工作，即將腔體5內充滿惰性氣體(將空氣從冷卻水槽內排出) 后關閉閥門3，使型材10在惰性氣體的保護及無氧環境下經冷卻水槽14進行退火冷卻，導 向輪20設在冷卻水槽14內。
實施例8 上述各腔體5還可以在其外部設置封閉的外套25而構成夾套結構，如圖8所示， 在外套25上設置進水口 27和出水口 28，或者在腔體的外部設置冷卻盤管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。
權利要求
一種金屬材料連續化成型在線防氧化方法，其特征是用擠壓成型設備將待加工金屬材料連續加工成型材，使型材從擠壓成型設備成型出口端出來后直接進入一個內部充滿惰性氣體無氧的管狀腔體中進行冷卻退火。
2. 根據權利要求1所述的金屬材料連續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供給，并保持正壓。
3. —種金屬材料連續化成型在線防氧化方法，其特征是用硬拉成型設備將待加工金屬 材料連續加工成型材，再使型材進入一個內部充滿惰性氣體并設有電磁感應加熱裝置的管 狀腔體中進行感應加熱和冷卻退火，所述腔體中的惰性氣體是由外部氣源連續供給，并保 持正壓。
4. 一種金屬材料連續化成型在線防氧化裝置，其特征是包括擠壓成型設備的成型出口 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有允許型材通 過的出料孔，腔體上設有帶閥門的進氣管。
5. —種金屬材料連續化成型在線防氧化裝置，其特征是包括擠壓成型設備的成型出口 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，腔體的后端為敞口 ，腔體上設有帶閥門的進氣管。
6. 根據權利要求4或5所述的金屬材料連續化成型在線防氧化裝置，其特征是所述腔 體內設有電磁感應加熱裝置的加熱線圈。
7. —種金屬材料連續化成型在線防氧化裝置，其特征是包括設在硬拉成型設備后面的 管狀腔體，該腔體的前端和后端均封閉但分別設有允許型材通過的進料孔和出料孔，腔體 上設有帶閥門的進氣管，腔體內設有電磁感應加熱裝置。
8. —種金屬材料連續化成型在線防氧化裝置，其特征是包括設在硬拉成型設備后面的 管狀腔體，該腔體的前端封閉但設有允許型材通過的進料孔，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，后端為敞口，腔體上設有帶閥門的進氣管，腔體內設有電磁 感應加熱裝置。
9. 根據權利要求4或5或7或8所述的金屬材料連續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置封閉外套而構成夾套結構，在外套上設置進水口和出水 口 ；或者在所述腔體的外部設置冷卻盤管。
全文摘要
本發明公開了一種金屬材料連續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備將待加工金屬材料連續加工成型材，使型材從擠壓成型設備成型出口端出來后直接進入一個內部充滿惰性氣體無氧的管狀腔體中進行冷卻退火。所述裝置，包括擠壓成型設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有允許型材通過的出料孔，腔體上設有帶閥門的進氣管。由于本發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下的無氧狀態進行，因此可以避免型材的氧化和氣泡現象的產生，從而解決金屬材料連續成型后因氧化出現退火起泡的技術難題。
文檔編號C21D1/74GK101787418SQ20101012411
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月15日 優先權日2010年3月15日
發明者蔡楚坤 申請人:長沙電機廠有限責任公司