CN102350634A - 黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备及其连续工艺 - Google Patents

Abstract

黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，包括放线架、拉伸机、退火机、轧扁机、成型拉丝机、张力调节器、PLC控制器和收线机，依次将放线架、拉伸机、张力调节器一、退火机、张力调节器二、轧扁机、张力调节器三、成型拉丝机、张力调节器四和收线机配置连接成一条黄铜线材连续加工的生产流水线。其生产工艺是黄铜线材从放线架牵引出来后经过拉伸-退火-轧扁-成型拉丝-收卷的连续流水线生产过程。实现黄铜线材的拉伸、退火、轧扁的连续生产流水线，生产过程流转少，特别是退火采用立面曲线迂回过程，节省空间和能源，至少去掉一次酸洗，减少污染环境，使自动化程度提高，产品质量好，生产效率提高，可节约电耗100度/吨，提高了厂房的利用率。

Description

黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备及其连续工艺

技术领域

本发明涉及金属线材连续拉伸、退火、轧制的流水线生产设备及其连续生产工艺，特别是关于黄铜线材的连续拉伸、退火、轧制的流水线生产设备及其连续生产工艺。 

背景技术

黄铜线材现时常用的生产过程包括放线→拉拔、退火、酸洗→轧制→退火→酸洗→拉丝→成品，这些工序大都是彼此分离、不连续、单独进行的。例如CN20174510U提出的组合直进式线材拉拨设备，它虽然是至少为两组直线排列的拉拨单元，但它是仅单独的对拉拨工序过行组合，未考虑如何与退火工序相连接和组合。CN1300347C提出的铜线连续在线退火的方法及装置，虽然将铜线通过接触通电进行退火同时并实施强制冷却，但仍然为退火而实施连续退火，在退火冷却后仍然收卷入库，未提到如何连接继续加工成产品的过程。CN101535520A提出的线材制造方法，它对线材行进间通电退火，并把通电处理中线材的通电路径折返多次以延长加热时间，虽然提出根据需要可在通电退火装置的上、下游串接抽线机或捻线机，它仍然是退火时效处理的加工工序，仍然未提出将铜线坯连续加工成产品的生产流水线。由于铜线生产的各工序分离，除了能耗高、效率低外，在加工流转过程中堆放场地和时间等影响，使线材表面污染、损伤以至变形。随着黄铜线材应用范围的不断扩大，对黄铜线材产品的形状结构，表面平整光亮，无污染、耐腐蚀等高要求，上述不连续的单独进行的加工过程也适应不了节能减排、产业结构调整的迫切需要。 

发明内容

本发明针对黄铜线材生产的上述技术现状，提出一种黄铜线材连续进行生产流水线，即将黄铜线材的拉伸、退火、轧制连成一条生产线的设备及其连续生产工艺。 

本发明采用的技术方案是：黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，包括放线架、拉伸机、退火机、轧扁机、成型拉丝机、张力调节器、PLC控制器和收线机，其特征是依次将放线架、拉伸机、张力调节器一、退火机、张力调节器 

所述拉伸机由拉拨电机、减速器、联轴器、拉伸轮和拉伸模具组成一个拉伸单元。若干个拉伸单元的拉伸轮与拉伸模具相间对应，组合成一条连续拉伸逐步减小黄铜线径的拉伸机组。 

所述退火机包括使铜线在同一垂直面的不同高度上曲线迂回连续通过的导电转轮组、过渡轮组和水冷却轮组。所述导电转轮组包括依次设置的第一导电转轮、第二导电转轮、第三导电转轮和第四导电转轮。为防止第四导电转轮过热，该轮与流水冷却轮设在封闭水冷保护组件中。过渡轮组包括设在第一和第二导电转轮之间的二个连续过渡轮和设在第四导电转轮后的二个连续过渡轮。 

所述导电转轮包括一主轴，设在主轴一端的电热轮，设在主轴另一端的同步齿轮、同步带和变频电机，设在主轴中间滑刷导电环和与滑刷导电环滑动接触的软电刷以及三相电接电板。 

所述轧制主要是轧扁设备，轧扁机包括由变频电机、减速连轴器带动的主轧辊和设在主轧辊一侧的副轧辊，以及设在副轧辊轴上的调节主副轧辊间距的调节螺杆和调节螺杆座。在调节螺杆下与副轧辊轴承上设保险块，以及在主、副轧辊轴承座之间设压簧。 

所述的成型拉丝机包括拉丝变频电机、拉丝主副轮和拉丝成型模具，拉丝成型模包括成型模座、模套和硬座合金模，合金模内设模孔。 

所述张力调节器一、张力调节器二和张力调节器四结构相同，包括二个张紧轮、张力气缸、摆动杆和角位检测仪，角位检测仪检测到摆动杆位置的变化信号传递给PLC，由PLC调整驱动电机的速度。 

所述张力调节器三包括二个被动压线轮和一个张紧轮、张力弹簧、摆动杆和角位检测仪，角位检测仪检测到摆动杆位置的变化信号传递给PLC，由PLC调整张力调节轮驱动电机的速度。 

所述的收线机包括线盘、线盘移动架、伺服电机、移动轨道和收线导入架。 

本发明的有益效果是：本发明将黄铜线坯用放线架放出后，经拉伸机拉伸、退火机退火，再送轧扁机轧成扁线坯料，轧完的扁线坯再用一型线拉丝机拉成合适的扁线坯料，最后用收线机收线，实现了黄铜线材的拉伸、退火、轧扁的连续生产流水线，生产过程流转少，特别是退火采用立面曲线迂回过程，节省空间和能源，至少去掉一次酸洗，减少污染环境，流水线作业使自动化程度提高，工人操作强度降低，产品质量一致性好，生产效率提高，可节约电耗100度 火最高温度650～750℃，进线速度180～300m/min，轧制时，控制圆截面与轧扁后扁线的截面面积之比为1.1～1.3。 

本发明的有益效果是：本发明将黄铜线坯用放线架放出后，经拉伸机拉伸、退火机退火，再送轧扁机轧成扁线坯料，轧完的扁线坯再用一型线拉丝机拉成合适的扁线坯料，最后用收线机收线，实现了黄铜线材的拉伸、退火、轧扁的连续生产流水线，生产过程流转少，特别是退火采用立面曲线迂回过程，节省空间和能源，至少去掉一次酸洗，减少污染环境，流水线作业使自动化程度提高，工人操作强度降低，产品质量一致性好，生产效率提高，可节约电耗100度/吨，且生产现场整齐清洁，并提高了厂房的利用率。 

附图说明

图1为黄铜线材连续拉伸、退火、轧制工艺过程示意图。 

图2为黄铜线材连续拉伸、退火、轧制生产装备结构示意图。 

图3为拉丝机A向俯视图。 

图4为拉丝结构剖面图。 

图5为退火机曲线迂回走线示意图。 

图6为退火机一组导电转轮结构俯视图。 

图7为退火机水冷保护流水冷却结构图。 

图8为轧扁机的横剖面图。 

图9为拉丝成型模具剖视图。 

图10为张力调节器一、二、四结构示意图。 

图11为张力调节器三结构示意图。 

图12为收线机俯视图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步的说明。 

如图1所示，黄铜线材连续拉伸、退火、轧制设备，按照放线架1、拉伸机2、张力调节器3、退火机4、张力调节器5、轧扁机6、张力调节器7、成型拉丝机8、张力调节器10、收线机9的次序配置。 

如图2、图3和图4所示，拉伸机2包括拉伸电机27、减速器25、联轴器26、拉伸轮24和拉伸模具23组成一个拉伸单元，若干个拉伸单元的拉伸模具相间对应，组合成一条连续拉伸逐渐减小黄铜线径的拉伸机组。为使模具进出线保 持一直线前进，每个单元的拉伸轮与驱动电机轴倾斜相同的角度。拉伸轮24由电机27驱动，拉伸模具23浸在拉丝润滑液下。拉伸模具23由模套21和硬质合金模22组成，硬质合金模22中心开有喇叭型的内孔20，紧嵌在模套21内腔。黄铜线坯11通过喇叭型内孔20进行拉伸后，经过拉伸轮24的牵拉后进入到下一个拉伸模内。经过5个拉伸过程，黄铜线坯直径逐渐变小，进入到退火机中，黄铜线在拉伸过程中始终浸在拉丝润滑液下，冷却效果和润滑效果好，模具寿命长，拉伸机箱体密封简单。 

如图5所示，退火机4包括导电转轮组、过渡轮组和水冷却轮组，导电转轮组的导电转轮41、44、45、46，过渡轮42、43，流水冷却轮47，过渡轮48、49都设置在同一垂直面的不同高度上，使铜线在同一垂直面的不同高度上曲线迂回连续通过，以增加走线长度，使加热或冷却的时间延长，完成必要退火处理，并能节省能源和节省空间。导电转轮组包括第一导电转轮41、第二导电转轮44、第三导电转轮45和第四导电转轮46。设在第一和第二导电转轮41、44之间的二个连续过渡轮42、43，第四导电转轮46与流水冷却轮47浸入水冷却保护组件中。在流水冷却轮47后还设二个连续过渡轮48和49。退火机的进出线分别与张力调节器3和张力调节器5相连接，经拉伸的黄铜线坯11绕经张紧轮33和32进入到退火机4中，铜线绕经第一导电转轮41到第二导电转轮44升温300～350℃，经过渡轮42、43后，经由第二导电转轮44到第三导电转轮45升温500-550℃，经由第三导电转轮到第四导电转轮46升温至650～750℃，随后黄铜线坯进入封闭水冷却保护组件中进行冷却，由第四导电转轮46到流水冷却轮47和过渡轮48、49后冷却至50～100℃，进入到张力调节器5内，绕经张紧轮52、53后进入轧扁机内进行轧扁。张力调节器一3、张力调节器二5、张力调节器四10的结构相同，参看图10所示，张力调节器一3包括张紧轮32、张力气缸33、摆动杆34和角位检测仪35，摆动杆34一端连接张紧轮32轴，另一端连接角位检测仪35中间一侧连接张力气缸33，设在摆动杆34一侧的张力气缸33根据线坯速度改变摆动杆34位置，角位检测仪35准确测定出位置变化信号传送给PLC控制器，由整机的PLC控制器调整拉丝电机27的驱动速度。用张力调节器二5调节退火机的线速度，张力调节器四10调节成型拉丝机的线速度。通过各张力调节器控制走线速度，从而前后设备保持速度一致。导电转轮41、44、45、46采用滑刷供电的加热方式对线坯逐级升温加热，为消除导电转轮与线坯之间的滑 动，所有的电机均采用变频电机独立驱动，并根据不同段的线坯膨胀量对电机速度进行设定。 

如图6所示为一组导电转轮结构，包括主轴410，设在主轴410一端的电热轮411，设在主轴410另一端的同步齿轮416、418、同步带417和变频电机419，设在主轴410中间的滑刷导电环412和与滑刷导电环412滑动接触的软电刷413以及三相电接电板414，在支撑座与机箱之间设绝缘隔离板415。 

如图7所示，水冷却保护组件包括设在第三导电转轮45出线外的包围水冷密封管451，第四导电转轮46外的包围流水浸泡室461和排水孔462，流水冷却轮47与第四导电转轮46之间的流水冷却循环水进出管463，和管上设的进出水孔464，以及流水冷却轮47外包围的密封室471以保持冷却铜线清洁光亮。 

如图8、图9所示，轧扁机包括由变频电机612、减速连轴器611带动的主轧辊61，和设在主轧辊61一侧的副轧辊62，以及设在副轧辊轴上调节主副辊间距的调节螺杆64和调节螺杆座66。在副轧辊轴承座69上与调节螺杆64下设保险块65，以及设在主轧辊轴承座69与副轧辊轴承座68之间压簧63。主轧辊61由电机驱动系统驱动，用于保护轧机的保险块65，当轧制力过大时，保险块65先破坏，从而保护轧辊不被破坏，主轧辊座上设置有2个压簧孔，内放置压簧63，压簧63的上部顶住副轧辊轴承69。当需要调整主动轧辊与被动轧辊之间的间距时，向左(或向右)调节螺杆64，压簧63向上方弹起(或向下压缩)，顶起副轧辊轴承69向上运动(或向下运动)，从而抬起副轧辊62(或副轧辊62下移)，主轧辊61与副轧辊62之间的距离随之变大(或变小)。圆形截面的黄铜线坯11通过主轧辊61与副轧辊62之间的间隙，在轧制力的作用下，被轧成扁型截面的黄铜扁线。当不需要进行轧扁工序时，只需将副轧辊62上移，使主轧辊61与副轧辊62之间的距离大于黄铜线坯的直径即可。经轧扁的黄铜线坯11进入到张力调节器三7，参看图11所示，张力调节器三7包括二个压线轮71和72和一个张紧轮73、摆动杆74，张力扭簧75和角位检测仪76，摆动杆74一端连接张紧轮73，摆动杆另一端连接张力扭簧75和角位检测仪76，设在张紧轮73轴一侧的摆动杆74的摆动角位检测仪76检测张力扭簧75的位置发生变化信号传递给PLC控制器，由PLC控制器调整成型拉丝机驱动电机速度。 

如图9所示，拉丝成型机包括变频电机、主副拉丝轮82、81和拉伸成型模80，型线拉丝机采用主副双拉丝轮，可避免在拉丝过程中需要在拉丝轮上绕行多 道线坯料时，不发生压线及断线。拉丝成型模80包括模座86、模套84和硬质合金模85组成，硬质合金模85紧固在模套84内，固定在模座86上，硬质合金模85上开设有与成品线材形状尺寸相适配的模孔87，经过轧扁的黄铜线坯11通过模孔87，经过成型拉丝后，经拉丝轮82和81的牵引，进入到张力调节器四10经张紧轮进入到收线机9中进行收线成卷。 

图12所示，收线机包括线盘92、线盘移动架91、伺服电机94、移动轨道93和收线导入架95，收线导入架95在整机PLC控制下将成品铜线排在导入架上。 

实施例1 

将Φ8.5mm的黄铜线坯经拉丝机2拉伸成Φ5mm的圆线，进入到退火机中进行退火，退火最高温度为750℃，进线速度为180m/mim，经退火后的黄铜线材不需要进行轧制，此时，轧扁机的被动辊上移，让黄铜线材通过轧扁机，再经拉丝成型后，经收卷机收卷成成品。 

实施例2 

将Φ5mm的黄铜线坯经拉丝机2拉伸成Φ2mm的圆线，进入到退火机中进行退火，退火最高温度为700℃，进线速度为300m/mim，经退火后的圆黄铜线材进入到轧扁机内进行轧制，控制圆截面与轧扁后扁线的截面面积之比为1.165，轧制成尺寸为1.2×4.4的矩形截面的扁线，再牵引到成型拉丝机内，进行拉丝成型后为1.1×3.9，经收卷机收卷成成品。 

实施例3 

将Φ3.5mm的黄铜线坯经拉丝机2拉伸成Φ2mm的圆线，进入到退火机中进行退火，退火最高温度为650℃，进线速度为300m/mim，经退火后的圆黄铜线材进入到轧扁机内进行轧制，控制圆截面与轧扁后扁线的截面面积之比为1.18，轧制成尺寸为1.15×2.3的矩形截面的扁线，再牵引到成型拉丝机内，进行拉丝成型后为1.05×2.1，经收卷机收卷成成品。 

Claims (10)

1.黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，包括放线架、拉伸机、退火机、轧扁机、成型拉丝机、张力调节器、PLC控制器和收线机，其特征是依次将放线架、拉伸机、张力调节器一、退火机、张力调节器二、轧扁机、张力调节器三、成型拉丝机、张力调节器四和收线机配置连接成一条黄铜线材连续加工的生产流水线。

2.根据权利要求1所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，其特征在于所述拉伸机(2)由拉伸电机(27)、减速器(25)、联轴器(26)、拉伸轮(24)和拉伸模具(23)组成一个拉伸单元；若干个拉伸单元的拉伸轮(24)与拉伸模具(23)相间对应，组合成一条连续拉伸逐步减小黄铜线径的拉伸机组。

3.根据权利要求1所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，其特征在于所述退火机(4)包括使铜线在同一垂直面的不同高度上曲线迂回连续通过的导电转轮组、过渡轮组和水冷却轮组。

4.根据权利要求3所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，其特征在于所述导电转轮组包括依次设置的第一导电转轮(41)、第二导电转轮(44)、第三导电转轮(45)和第四导电转轮(46)。

5.根据权利要求4所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，其特征在于所述导电转轮(41)包括一主轴(410)，设在主轴(410)一端的电热轮(411)，设在主轴(410)另一端的同步齿轮(416、418)、同步带(417)和变频电机(419)，设在主轴(410)中间的滑刷导电环(412)和与滑刷导电环滑动接触的软电刷(413)以及三相电接电板(414)。

6.根据权利要求1所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，其特征在于所述轧扁机包括由变频电机(612)、减速连轴器(611)带动的主轧辊(61)和设在主轧辊一侧的副轧辊(62)，以及设在副轧辊轴上的调节主副轧辊间距的调节螺杆(64)和调节螺杆座(66)。

7.根据权利要求6所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产设备，其特征在于在调节螺杆(64)下与副轧辊轴承(69)上设保险块(65)，以及在主轧辊轴承(69)与副轧辊轴承(68)之间设压簧(63)。

8.黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产工艺，其特征在于黄铜线材从放线架牵引出来后经过拉伸-退火-轧扁-成型拉丝-收卷的连续流水线生产过程。

9.根据权利要求8所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产工艺，其特征在于所述黄铜圆线的退火进线速度为180～300m/min。

10.根据权利要求8所述的黄铜线材拉伸、退火、轧制的连续生产工艺，其特征在于所述黄铜圆线的退火最高温度为650～750℃。

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