一種鋅錫合金桿的連續制造裝置和方法
【專利摘要】一種鋅錫合金桿的連續制造裝置及其制備方法，裝置包括：熔化爐，熔化爐設置有測溫裝置，熔化爐中貫通有中空爐膽，爐膽外周繞制有加熱線圈，爐膽中自外部插有調速推進螺桿，調速推進螺桿頭端連接有調速電機，所述調速推進螺桿上凸出排布朝向調速推進螺桿末端的螺旋，熔化爐上開有延伸至爐膽內的進料口，爐膽位于熔化爐上的出料端封蓋有中間開孔的密封墊，熔化爐出料端對應密封墊開孔設置有結晶器，結晶器兩端分別開有冷卻水的進水口和出水口，牽引機設置于結晶器后對應端牽引結晶后的桿坯。本發明由螺桿為熔體提供推力，同時，旋轉的螺桿還給熔體提供旋轉力，從而在結晶時不斷打斷先形核生長的晶體，實現晶粒細化。
【專利說明】一種鋅錫合金桿的連續制造裝置和方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電容器、耐腐零件等噴金用鋅錫合金材料的制造領域，特別涉及一種 鋅錫合金桿的連續制造裝置和方法。

【背景技術】
[0002] 鋅錫合金材料（其中鋅質量分數為20%?80% )是近幾年研發成功并推廣使用 的新型無鉛電子材料，主要用于金屬化薄膜電容器端面無鉛化噴金。隨著全球電子信息材 料無鉛化的快速發展，該種無鉛電子材料的市場迅速擴大。多年來，錫與鋅的價格相差約十 倍，而鋅錫合金的塑性隨鋅含量的增大而顯著降低，為了降低生產和使用成本，鋅錫合金材 料往往試圖不斷降低錫的含量。由于受到制造技術的限制，我國與國外同類產品相比存在 較大的差距，主要原因在于在相同成分的前提下，國外制造的線坯韌性好，卷重大，加工性 能突出，在后續加工過程中極少發生斷線。而國內生產的線坯質量不穩定，在后續拉絲過程 當中因為塑性不足，容易發生掉渣、斷線等事故，導致生產過程難以順利進行。目前為了保 證產品的拉絲性能，只得大幅提高合金的錫含量，提高了生產成本。
[0003] 目前我國主要通過兩種方法生產，一種是通過擠壓法生產，由于擠壓是三向壓應 力的塑性加工方法，因此使用該法制取線坯致密度高，其拉絲性能突出。但是由于擠壓方法 也存在諸多難以克服的缺陷，如線坯中帶有氣泡、因夾油形成的開裂紋以及兩擠壓坯錠端 面焊合不良引起的裹芯等，特別是在兩個擠壓錠間存在焊合性差的界面，該界面較為脆弱， 在拉絲時很容易拉斷。另一種方法是連續鑄造法制取線坯，連鑄坯雖然可生產無限長的坯 料，但由于坯料是鑄造狀態，因此其組織中晶粒粗大，致密度也不高，導致其塑性較差，為保 證塑性，只得提高錫的含量。因此，獲取高致密度、晶粒細化、質量穩定的連續長度坯料是生 產這種鋅錫合金絲的關鍵。


【發明內容】

[0004] 為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種鋅錫合金桿的連續 制造裝置和方法。本發明鋅錫合金桿的連續制造裝置中，螺桿可在不進行移動的情況下源 源不斷的為熔體提供推力，并在螺桿的末端推力達到穩定的最大值，螺桿轉速越大，提供的 壓力也越大，從而實現壓力鑄造。同時，旋轉的螺桿還給熔體提供旋轉力，從而在結晶時不 斷打斷先形核生長的晶體，實現晶粒細化。壓力鑄造可顯著提高錠坯的致密度，改善錠坯的 韌性，晶粒細化也可顯著提高錠坯的塑性，因此利用該裝置制造的鋅錫合金桿坯的質量很 高。隨著牽引的不斷進行，原料不斷加入，該裝置可實現高品質鋅錫合金桿坯的連續制備。
[0005] 為達到上述目的，本發明的技術方案為：
[0006] 一種鋅錫合金桿的連續制造裝置，包括：熔化爐，熔化爐設置有測溫裝置，熔化爐 中貫通有中空爐膽，爐膽外周繞制有加熱線圈，爐膽中自外部插有調速推進螺桿，調速推進 螺桿頭端連接有調速電機，所述調速推進螺桿上凸出排布朝向調速推進螺桿末端的螺旋， 熔化爐上開有延伸至爐膽內的進料口，爐膽位于熔化爐上的出料端封蓋有中間開孔的密封 墊，熔化爐出料端對應密封墊開孔設置有結晶器，結晶器兩端分別開有冷卻水的進水口和 出水口，牽引機設置于結晶器后對應端牽引結晶后的桿坯。
[0007] 進一步的，所述爐膽為圓柱形，爐膽在熔化爐中為立式、臥式的或者斜式。
[0008] 進一步的，所述結晶器的冷卻水出水口位置高于進水口。
[0009] 進一步的，所述爐膽外周繞制有加熱線圈為電阻絲或感應線圈。
[0010] 進一步的，爐膽側壁及調速推進螺桿均由合金鋼或其他耐熱金屬制成。
[0011] 進一步的，爐膽側壁及調速推進螺桿由耐熱合金鋼3Cr2W8V或合金鋼Crl2兩者中 任一種制成。
[0012] 基于上述裝置的一種鋅錫合金桿的連續制造方法，包括如下步驟：
[0013] 步驟一、啟動裝置，首先將爐膽溫度加熱至250 - 600°C后啟動調速電機從而使調 速推進螺桿緩慢旋轉，并同時打開結晶器的冷卻水；
[0014] 步驟二、將事先配置好的成分合格的鋅錫合金原料從進料口緩慢加入到爐膽中；
[0015] 步驟三、當原料加入到一定量時，將調速推進螺桿調至一定轉速，調節好結晶器的 冷卻水量準備鑄造；
[0016] 步驟四、啟動牽引機，以一定鑄造速度將鋅錫合金桿牽出；
[0017] 步驟五、隨著鑄桿的連續牽出，原料不斷加入，實現鑄桿的連續生產。
[0018] 進一步的，所述步驟二中鋅錫合金原料為熔融液體或者固體顆粒。
[0019] 進一步的，所述步驟三中調速推進螺桿的旋轉方向為反螺旋角方向，轉速為10 - 500r/min〇
[0020] 進一步的，所述步驟四中的牽引機的牽引方式為拉-停-拉式或者拉-停-反 推-拉式，牽引速度為10 - 200mm/min。
[0021] 相對于現有技術，本發明的有益效果為：本發明鋅錫合金桿的連續制造裝置中，螺 桿可在不進行移動的情況下源源不斷的為熔體提供推力，并在螺桿的末端推力達到穩定的 最大值，螺桿轉速越大，提供的壓力也越大，從而實現壓力鑄造。同時，旋轉的螺桿還給熔體 提供旋轉力，從而在結晶時不斷打斷先形核生長的晶體，實現晶粒細化。壓力鑄造可顯著提 高錠坯的致密度，改善錠坯的韌性，晶粒細化也可顯著提高錠坯的塑性，因此利用該裝置制 造的鋅錫合金桿坯的質量很高。隨著牽引的不斷進行，原料不斷加入，該裝置可實現高品質 鋅錫合金桿坯的連續制備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明裝置的結構示意圖；
[0023] 其中，1熔化爐，2調速推進螺桿，3結晶器，4牽引機，5爐膽，6進料口，7密封墊，8 測溫裝置，9調速電機，10進水口，11出水口。

【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明方案做進一步詳細描述，
[0025] 實施例1、如圖1所示，一種鋅錫合金桿的連續制造裝置，包括：熔化爐1，熔化爐1 設置有測溫裝置8,熔化爐1中貫通有中空爐膽5,所述爐膽5為立式圓柱形，爐膽5外周繞 制有加熱線圈，加熱線圈為電阻絲或感應線圈，爐膽5中自外部插有調速推進螺桿2,調速 推進螺桿2頭端連接有調速電機9,所述調速推進螺桿2上凸出排布朝向調速推進螺桿末 端的螺旋，爐膽5側壁及調速推進螺桿2均由合金鋼或其他耐熱金屬制成，爐膽5側壁由耐 熱合金鋼3Cr2W8V制成，調速推進螺桿2由合金鋼Crl2制成，熔化爐1上開有延伸至爐膽 內的進料口 6,爐膽5位于熔化爐1上的出料端封蓋有中間開孔的密封墊7,熔化爐1出料 端對應密封墊7開孔設置有結晶器3,結晶器3兩端分別開有冷卻水的進水口 10和出水口 11，結晶器3的冷卻水出水口 11位置高于進水口 10,牽引機4設置于結晶器3后對應端牽 引結晶后的桿述。
[0026] 基于上述裝置的一種鋅錫合金桿的連續制造方法，包括如下步驟：
[0027] 步驟一、啟動裝置，首先測溫裝置8顯示，將爐膽5溫度加熱至250 - 600°C后啟動 調速電機9從而使調速推進螺桿2緩慢旋轉，并同時打開結晶器3的冷卻水；
[0028] 步驟二、將事先配置好的成分合格的熔融液體或者固體顆粒鋅錫合金原料從進料 口 6緩慢加入到爐膽5中；
[0029] 步驟三、當原料加入到一定量時，將調速推進螺桿2調至一定轉速，調速推進螺桿 2的旋轉方向為反螺旋角方向，轉速為10 - 500r/min，調節好結晶器3的冷卻水量準備鑄 造；
[0030] 步驟四、啟動牽引機4,以一定鑄造速度將鋅錫合金桿牽出；牽引機4的牽引方式 為拉-停 -反推-拉式，牽引速度為10 - 200mm/min
[0031] 步驟五、隨著鑄桿的連續牽出，原料不斷加入，實現鑄桿的連續生產。本方法所生 產的桿坯致密度達到7. 14g/cm3,平均晶粒度0. 5 - 1mm，延伸率19. 5%。
[0032] 實施例2、一種鋅錫合金桿的連續制造裝置，包括熔化爐1、調速推進螺桿2、結晶 器3、牽引機4,所述熔化爐1采用中頻感應加熱，熔化爐1內的爐膽5的側壁由耐熱合金鋼 3Cr2W8V制成，所述調速推進螺桿由合金鋼Crl2制成，所述結晶器3的結晶尺寸為Φ 14_， 所述牽引機4為伺服電機驅動，采用拉-停-拉的牽引方式。
[0033] -種鋅錫合金桿的連續制造方法，首先啟動熔化爐1，將爐膛6加熱至400°C，將調 速推進螺桿2啟動并調速至20r/min，將結晶器3的進水口 10和出水口 11打開，使冷卻水 開始流動，將成分配比為30% Sn、70% Zn(質量百分比）的鋅錫合金顆粒從進料口 6中緩 慢加入，加入的鋅錫合金顆粒料快速熔化并在螺桿的作用下向結晶器方向推進，當物料添 加至螺桿的四分之三左右位置時，將爐膛溫度穩定在400°C，啟動牽引機4,以30mm/min的 速度對鋅錫合金桿進行牽引，同時將調速推進螺桿2的轉速提高至lOOr/min，調節結晶器3 中進水口 10的大小，使牽引過程順利。適時從進料口 6中補充鋅錫合金顆粒料，實現高品質 鋅錫合金桿坯的連續生產，本方法所生產的桿坯致密度達到7. 18g/cm3,平均晶粒度0. 5 - 1麵，延伸率20%。
[0034] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的 保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【權利要求】
1. 一種鋅錫合金桿的連續制造裝置，其特征在于，包括：熔化爐，熔化爐設置有測溫裝 置，熔化爐中貫通有中空爐膽，爐膽外周繞制有加熱線圈，爐膽中自外部插有調速推進螺 桿，調速推進螺桿頭端連接有調速電機，所述調速推進螺桿上凸出排布朝向調速推進螺桿 末端的螺旋，熔化爐上開有延伸至爐膽內的進料口，爐膽位于熔化爐上的出料端封蓋有中 間開孔的密封墊，熔化爐出料端對應密封墊開孔設置有結晶器，結晶器兩端分別開有冷卻 水的進水口和出水口，牽引機設置于結晶器后對應端牽引結晶后的桿坯。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述爐膽為圓柱形，爐膽在熔化爐中為立 式、臥式的或者斜式。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述結晶器的冷卻水出水口位置高于進 水口。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述爐膽外周繞制有加熱線圈為電阻絲 或感應線圈。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，爐膽側壁及調速推進螺桿均由合金鋼或 其他耐熱金屬制成。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，爐膽側壁及調速推進螺桿由耐熱合金鋼 3Cr2W8V或合金鋼Crl2兩者中任一種制成。
7. 利用上述任一權利要求所述裝置的一種鋅錫合金桿的連續制造方法，其特征在于， 包括如下步驟： 步驟一、啟動裝置，首先將爐膽溫度加熱至250 - 600°C后啟動調速電機從而使調速推 進螺桿緩慢旋轉，并同時打開結晶器的冷卻水； 步驟二、將事先配置好的成分合格的鋅錫合金原料從進料口緩慢加入到爐膽中； 步驟三、當原料加入到一定量時，將調速推進螺桿調至一定轉速，調節好結晶器的冷卻 水量準備鑄造； 步驟四、啟動牽引機，以一定鑄造速度將鋅錫合金桿牽出； 步驟五、隨著鑄桿的連續牽出，原料不斷加入，實現鑄桿的連續生產。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟二中鋅錫合金原料為熔融液體 或者固體顆粒。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟三中調速推進螺桿的旋轉方向 為反螺旋角方向，轉速為10 - 500r/min。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟四中的牽引機的牽引方式為 拉-停-拉式或者拉-停-反推-拉式，牽引速度為10 - 200mm/min。
【文檔編號】B22D11/14GK104117643SQ201410341110
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】楊斌, 李明茂, 梅軍 申請人:江西理工大學