本發明涉及一種線材制備裝置及制備方法。

背景技術：

近些年來中國電力系統、數據信息行業、城市軌道交通等行業規模的不斷擴大，電線電纜的需求隨之迅速增長。早在2011年中國電線電纜行業的產值已遠超美國，占領全球第一的位置。但我國該行業的技術背景支持薄弱，與國外高端電線電纜企業仍有很大的差距，呈現大而不強的現狀。

目前國內線材制備方法復雜，工序多，且多為固相制備方法，如申請號為cn10458855a，專利名稱為高強高導銅合金導線制備工藝的發明專利，公開了一種高強高導銅合金導線制備工藝，該工藝可以制備高強高導銅合金，但是該工藝經過球磨混粉，粉體干燥，擠壓成型以及燒結定型多個程序，較為復雜。

又如申請號為cn102610294a，專利名稱為節能高強度鋁合金線及其制造方法的發明專利，公開了一種節能高強度鋁合金線及其制造方法，該方法前期雖利用熔融方法，但后期成型工藝仍為固相方法，包括鋁桿軋制及鋁線拉拔。

過去電線電纜的生產方法主要集中于線材熱軋和拉絲，這些方法均屬于固相方法，在液態方面無涉及，因此尋找一種新型的、效率高、創新性強的線材制備方法顯得尤為必要。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決金屬及合金線材制備工藝復雜，效率低，能耗大的問題，提出了一種金屬或合金線材制備裝置及用該裝置制備金屬或合金線材的方法。

本發明的一種金屬或合金線材制備裝置由金屬液箱體、沖頭、金屬液流出孔、噴嘴、噴嘴控溫件、冷卻噴霧頭和保溫爐壁組成；

所述金屬液箱體由金屬液腔壁和石墨底組成；

所述石墨底設置于金屬液腔壁的底部，位于金屬液腔壁內且與金屬液腔壁形成過盈配合連接；

所述沖頭由豎直部和水平石墨部組成；

所述沖頭設置于金屬液箱體內，且沖頭的水平石墨部與金屬液腔壁形成過盈配合的活動連接；

所述金屬液箱體上設置有與噴嘴的孔道相連通的金屬液流出孔；

所述噴嘴外部設置有噴嘴控溫件；

所述噴嘴的金屬液出口端相對設置有兩個冷卻噴霧頭；

所述保溫爐壁設置于金屬液腔壁外。

本發明的一種用金屬或合金線材制備裝置制備金屬或合金線材的方法按以下步驟進行：

一、啟動保溫爐壁，對金屬液箱體進行加熱，加熱至溫度為1.0tm～1.05tm，并在1.0tm～1.05tm下進行保溫；

二、啟動噴嘴控溫件，對噴嘴進行控溫，控溫在溫度為0.8tm～0.9tm；

三、將金屬或合金加熱至溫度為1.2tm～1.3tm，得到金屬液；

四、將步驟三得到的金屬液倒入金屬液箱體中，然后通過沖頭加壓，使金屬液從經金屬液流出孔從噴嘴擠出，通過控制壓力調整擠出速度，使擠出速度控制在0.1mm/s～5mm/s；

五、開始擠出后，啟動冷卻噴霧頭，對擠出的金屬絲進行冷卻凝固，得到金屬或合金線材；

上述tm為金屬或合金的液相線溫度。

本發明具備以下有益效果：

1、本發明給出一種線材液固一體化成型制備技術，無需先制成桿再連續軋制，后拉拔成絲材復雜工藝，降低了制備過程的復雜性，提高效率，降低能耗。

2、本發明可通過調整金屬液流出孔及噴嘴孔道的尺寸和形狀制備各種直徑尺寸的線材和具有特殊橫截面的金屬制品，具有很高的通用性。

附圖說明

圖1為試驗一所述的一種金屬或合金線材制備裝置的結構示意圖；

圖2為試驗二所述的一種金屬或合金線材制備裝置的結構示意圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式的一種金屬或合金線材制備裝置由金屬液箱體、沖頭、金屬液流出孔3、噴嘴4、噴嘴控溫件5、冷卻噴霧頭6和保溫爐壁7組成；

所述金屬液箱體由金屬液腔壁1-1和石墨底1-2組成；

所述石墨底1-2設置于金屬液腔壁1-1的底部，位于金屬液腔壁1-1內且與金屬液腔壁1-1形成過盈配合連接；

所述沖頭由豎直部2-1和水平石墨部2-2組成；

所述沖頭設置于金屬液箱體內，且沖頭的水平石墨部2-2與金屬液腔壁1-1形成過盈配合的活動連接；

所述金屬液箱體1上設置有與噴嘴4的孔道相連通的金屬液流出孔3；

所述噴嘴4外部設置有噴嘴控溫件5；

所述噴嘴4的金屬液出口端相對設置有兩個冷卻噴霧頭6；

所述保溫爐壁7設置于金屬液腔壁1-1外。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：所述金屬液箱體為六面體或圓柱體。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二之一不同的是：所述金屬液流出孔3設置于金屬液腔壁1-1上或石墨底1-2上。其它與具體實施方式一或二之一相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：所述金屬液箱體的石墨底1-2可拆卸。其它與具體實施方式一至三之一相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是：所述金屬液腔壁1-1為耐熱鋼。其它與具體實施方式一至四之一相同。

具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：所述噴嘴4的金屬液出口端可封閉。其它與具體實施方式一至五之一相同。

具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是：所述噴嘴4材質為耐熱鋼。其它與具體實施方式一至六之一相同。

具體實施方式八：本實施方式的一種用金屬或合金線材制備裝置制備金屬或合金線材的方法按以下步驟進行：

一、啟動保溫爐壁7，對金屬液箱體進行加熱，加熱至溫度為1.0tm～1.05tm，并在1.0tm～1.05tm下進行保溫；

二、啟動噴嘴控溫件5，對噴嘴4進行控溫，控溫在溫度為0.8tm～0.9tm；

三、將金屬或合金加熱至溫度為1.2tm～1.3tm，得到金屬液；

四、將步驟三得到的金屬液倒入金屬液箱體中，然后通過沖頭加壓，使金屬液從經金屬液流出孔3從噴嘴4擠出，通過控制壓力調整擠出速度，使擠出速度控制在0.1mm/s～5mm/s；

五、開始擠出后，啟動冷卻噴霧頭6，對擠出的金屬絲進行冷卻凝固，得到金屬或合金線材；

上述tm為金屬或合金的液相線溫度。

本實施方式步驟一模具加熱的目的是，保持擠壓過程金屬保持在固相線以上，在液態下成型擠出。

本實施方式步驟三熔融金屬溫度較高，流動性較好，便于擠壓成型。

具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式八不同的是：所述金屬為鋁或銅；所述合金為鋁合金或銅合金。其它與具體實施方式八相同。

具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式八或九不同的是：所述鋁合金為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合金中的一種或幾種的組合。其它與具體實施方式八或九相同。

具體實施方式十一：本實施方式與具體實施方式八至十之一不同的是：所述銅合金為白銅、黃銅和青銅中的一種或幾種的組合。其它與具體實施方式八至十之一相同。

具體實施方式十二：本實施方式與具體實施方式八至十一之一不同的是：所述冷卻噴霧頭6噴出的冷卻噴霧為水。其它與具體實施方式八至十一之一相同。

具體實施方式十三：本實施方式與具體實施方式八至十二之一不同的是：所述金屬液流出孔3和噴嘴4的孔徑尺寸及形狀可調。其它與具體實施方式八至十二之一相同。

具體實施方式十四：本實施方式與具體實施方式八至十三之一不同的是：步驟一中保溫時間為3h～5h。其它與具體實施方式八至十三之一相同。

具體實施方式十五：本實施方式與具體實施方式八至十四之一不同的是：步驟三中將金屬或合金加熱至溫度為金屬或合金的熔點以上300℃。其它與具體實施方式八至十四之一相同。

具體實施方式十六：本實施方式與具體實施方式八至十五之一不同的是：步驟四中所述擠出速度控制在2mm/s～3mm/s。其它與具體實施方式八至十五之一相同。

采用下述實驗驗證本發明效果：

試驗一：(見圖1)本試驗的一種金屬或合金線材制備裝置由金屬液箱體、沖頭、金屬液流出孔3、噴嘴4、噴嘴控溫件5、冷卻噴霧頭6和保溫爐壁7組成；

所述金屬液箱體由金屬液腔壁1-1和石墨底1-2組成；

所述金屬液箱體為圓柱體；

所述金屬液箱體的石墨底1-2可拆卸；

所述金屬液腔壁1-1為耐熱鋼；

所述石墨底1-2設置于金屬液腔壁1-1的底部，位于金屬液腔壁1-1內且與金屬液腔壁1-1形成過盈配合連接；

所述沖頭由豎直部2-1和水平石墨部2-2組成；

所述沖頭設置于金屬液箱體內，且沖頭的水平石墨部2-2與金屬液腔壁1-1形成過盈配合的活動連接；

所述金屬液箱體上設置有與噴嘴4的孔道相連通的金屬液流出孔3；

所述金屬液流出孔3設置于金屬液腔壁1-1上；

所述噴嘴4外部設置有噴嘴控溫件5；

所述噴嘴4的金屬液出口端可封閉；

所述噴嘴4的材質為耐熱鋼；

所述噴嘴4的金屬液出口端相對設置有兩個冷卻噴霧頭6；

所述保溫爐壁7設置于金屬液腔壁1-1外。

用試驗一的金屬或合金線材制備裝置制備金屬或合金線材的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行：

一、啟動保溫爐壁7，對金屬液箱體進行加熱，加熱至溫度為630℃，并在630℃下保溫3h～5h；

二、啟動噴嘴控溫件5，對噴嘴4控溫，控溫在溫度為600℃；

三、將純鋁加熱至溫度為880℃，得到金屬液；

四、將步驟三得到的金屬液倒入金屬液箱體1中，然后通過沖頭2加壓，使金屬液從經金屬液流出孔3從噴嘴4擠出，通過控制壓力調整擠出速度，使擠出速度控制在2mm/s；

五、開始擠出后，啟動冷卻噴霧頭6，對擠出的金屬絲進行冷卻凝固，得到金屬或合金線材；

所述冷卻噴霧頭6噴出的冷卻噴霧為水。

本試驗在氬氣氣氛下進行。

本試驗制備的純鋁線材，表面光滑，導電率為60％(iacs)，抗拉強度100mpa。

試驗二：(見圖2)本試驗的一種金屬或合金線材制備裝置由金屬液箱體、沖頭、金屬液流出孔3、噴嘴4、噴嘴控溫件5、冷卻噴霧頭6和保溫爐壁7組成；

所述金屬液箱體由金屬液腔壁1-1和石墨底1-2組成；

所述金屬液箱體為圓柱體；

所述金屬液箱體的石墨底1-2可拆卸；

所述金屬液腔壁1-1為耐熱鋼；

所述石墨底1-2設置于金屬液腔壁1-1的底部，位于金屬液腔壁1-1內且與金屬液腔壁1-1形成過盈配合的固定連接；

所述沖頭由豎直部2-1和水平石墨部2-2組成；

所述沖頭設置于金屬液箱體內，且沖頭的水平石墨部2-2與金屬液腔壁1-1形成過盈配合的活動連接；

所述金屬液箱體上設置有與噴嘴4的孔道相連通的金屬液流出孔3；

所述金屬液流出孔3設置于石墨底1-2上；

所述噴嘴4外部設置有噴嘴控溫件5；

所述噴嘴4的金屬液出口端可封閉；

所述噴嘴4的材質為耐熱鋼；

所述噴嘴4的金屬液出口端相對設置有兩個冷卻噴霧頭6；

所述保溫爐壁7設置于金屬液腔壁1-1外。

用試驗二的金屬或合金線材制備裝置制備金屬或合金線材的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行：

一、啟動保溫爐壁7，對金屬液箱體進行加熱，加熱至溫度為700℃，并在700℃下保溫4h；

二、啟動噴嘴控溫件5，對噴嘴4進行控溫，控溫在溫度為690℃；

三、將黃銅加熱至溫度為1150℃，得到金屬液；

四、將步驟三得到的金屬液倒入金屬液箱體中，然后通過沖頭加壓，使金屬液從經金屬液流出孔3從噴嘴4擠出，通過控制壓力調整擠出速度，使擠出速度控制在3mm/s；

五、開始擠出后，啟動冷卻噴霧頭6，對擠出的金屬絲進行冷卻凝固，得到金屬或合金線材；

所述冷卻噴霧頭6噴出的冷卻噴霧為水。

本試驗在氮氣氣氛下進行。

本試驗制備的黃銅線材，表面光滑，導電率為95％(iacs)，抗拉強度330mpa。