CN103345986A - 连续挤铝机及其挤铝方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了连续挤铝机，包括熔铝炉与保温炉连接，保温炉与在线除气过滤装置连接，在线除气过滤装置与挤铝装置连接；所述挤铝装置包括螺杆挤压装置和模具座，螺杆挤压装置与模具座连接，所述螺杆挤压装置包括螺筒和螺杆，所述螺杆与螺筒螺纹连接，螺筒上设有向螺筒内注入铝液的流入导管，所述在线除气过滤装置通过流入导管与螺杆挤压装置连接，所述螺杆与驱动装置连接，本发明挤铝装置设置为螺杆与螺筒配合螺旋挤压，因而将铝锭熔化、精练后的铝液直接输入螺筒内冷却、凝固并保持高温下的柔软状态，转动螺杆，通过挤压，分流，汇流到模具，成形，从而实现了连续挤压。

Description

连续挤铝机及其挤铝方法

技术领域

本发明涉及涉及一种挤铝机，尤其涉及将铝锭挤压成铝管或电缆铝护套包覆生产的连续挤铝机及其挤铝方法。

背景技术

高压超高压电缆的导体外包覆有绝缘材料以及各种保护层，保护层的作用是在电缆预期的使用期限内保护电缆绝缘层防止受潮，及运输施工中防止绝缘层被损坏。常用的护套有铅护套和铝护套。由于铅资源缺少，减轻电缆重量，提高护套的机械性能，降低成本，减少污染等原因，国内外电缆大量采用铝护套保护层。

目前铝管生产方式有：

一种是间歇连续挤压（俗称压铝机）。是先将铝锭熔化后通过井式铸机铸成一根根长铝棒，然后分切成铝棒条。再将铝棒条通过加热炉加热至500℃左右，而后一条条间断式的放入挤压机的挤压腔内，柱塞式液压缸将铝棒条挤入模具。有单缸单动作和双缸双动作，有立式和卧式。这种挤压方式设备庞大，制造成本高，能耗大，国内没有生产，进口设备上亿。由于间歇式挤压的不连续原因，造成挤出不连续，压力及温度都不稳定，最终产生壁厚不均匀；间歇的进料会产生接缝，接缝处很容易产生缺陷。

二种是铝带纵向卷包。将铝带纵向卷包在电缆上后，然后通过高氩弧焊焊接而成。其最大缺点是焊接质量问题，特别是漏焊、虚焊，直接影响到电缆的性能和使用寿命。

三种是挤压机挤压。是先将铝锭熔化后通过连铸连轧机轧成铝杆，再通过挤压机挤压成形，这种方式的特点是靠挤压、摩擦生热量将铝杆软化。所以这种生产方式的效率太低。

另有中国专利号为200920198925.6公开了电缆挤铝模具的实用新型，包括模套及模芯，所述模套内设有第一通孔，所述模芯套接在第一通孔内，所述模套与模芯下部紧密配合，所述模套下部开有进铝口，所述模套与模芯上部之间留有挤铝的出料口，所述模芯中间沿轴线开有电缆芯通过的第二通孔，所述模芯下部沿模芯壁开有两条导铝槽，所述导铝槽长度不超过模芯圆周的一半，所述进铝口与两条导铝槽的进口连通，所述两条导铝槽的出口均与模芯中部铝液平铺台相通，所述模芯上部设有一个挡液台。上述实用新型的目的是为了使使熔融状态铝到达出料口的压力基本均匀，从而实现金属护套管的圆整、均匀的挤出，但是不能使铝锭到铝管或电缆铝护套包覆产品连续生产，因而造成挤了不连续，压力及温度不稳定，最终产生壁厚不均。 

发明内容

针对现有铝包覆产品生产方式成在的问题，本发明提供一种从铝锭到挤压成铝管或电缆铝护套包覆产品连续生产的连续挤铝机及其挤铝方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

连续挤铝机，其特征在于：包括熔铝炉、保温炉、在线除气过滤装置、挤铝装置；

所述熔铝炉与保温炉连接，保温炉与在线除气过滤装置连接，在线除气过滤装置与挤铝装置连接。

所述挤铝装置包括螺杆挤压装置和模具座，螺杆挤压装置与模具座连接，所述螺杆挤压装置包括螺筒和螺杆，所述螺杆与螺筒通过配合连接，螺筒上设有向螺筒内注入铝液的流入导管，所述在线除气过滤装置通过流入导管与螺杆挤压装置连接，所述螺杆与驱动装置连接。

所述在线除气过滤装置包括向铝液底部通入惰性气体的旋转除气头，过滤铝液的过滤板，设置在铝液出口的流量控制装置。

所述螺筒上还设置有冷却管、加热管和热电偶。

所述螺筒与螺杆之间还设置有密封套。

所述螺杆成锥度，螺杆与螺筒成锥度配合。

所述螺筒内壁沿轴向开有导向槽。

所述模具座内包括依次设置的分流块、模具外套、模具内套、定位套、模具压紧杆、螺母座、均压环和冷却环，所述分流块位于螺杆的末端，分流块与模具内套连接，均压环与模具座连接；模具外套与定位套连接后再与均压环连接；模具压紧杆与螺母座螺纹连接，并压紧定位套，冷却环与模具压紧杆连接。

连续挤铝机的挤铝方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将铝锭投入熔铝炉内熔化，通过流槽流入保温炉进行除气、除渣、保温、静置；

(2)将保温、静置后的铝液通过流槽流入在线除气过滤装置，通过旋转除气头向铝液底部通入惰性气体（或氮气），分散的惰性气体（或氮气）气泡将熔融在铝液中的氢带出液面，通过陶瓷过滤板对铝液再进行一次过滤。（在线除气的原理：高浓度向低浓度扩散。惰性气体（或氮气）在铝液中几乎不溶解，当铝液在660℃时，氢溶解度达0.67ml/100mg铝，所以铝中的氢会大量扩散到惰性气体（或氮气）的气泡中去，然后带出铝液，起到除气的目的。）

(3)螺杆挤压装置上的加热管将螺杆、螺筒预热至各区设定的温度。

(4)将上述第(2)步过滤后的铝液通过密封的铝液输送管流入挤出装置，并通过流量控制装置控制流量，铝液流入预热过的螺筒内，通过自动控制冷却管水流的大小，铝液通过降温区、凝固区、固太区。转动的螺杆，通过推送挤压、分流，在均压环的反阻作用下到模具口汇流，挤压压合成形。

所述的连续挤铝机的挤铝方法，还包括如下步骤：

将各测量点的温度，通过自动控制系统控制冷却水的大小步骤。

本发明具有以下优点：

1、本发明中与现有技术相比，现有技术是将铝锭熔化后通过井式铸机铸成一根根长铝棒，然后分切成铝棒条。再将铝棒条通过加热炉加热至500℃左右，而后一条条间断式的放入挤压机的挤压腔内，柱塞式液压缸将铝棒条挤入模具，间歇式挤压的不连续；本发明挤压装置设置为螺杆与螺筒配合螺旋挤压，因而将铝锭熔化、精练后的铝液直接输入螺筒内冷却、凝固并保持高温下的柔软状态，转动螺杆，通过挤压，分流，汇流到模具，成形，从而实现了连续挤压。且投入设备成本小，占地少，节约能源，节约人力，效率高，质量稳定。

2、本发明中在线除气过滤装置包括向铝液底部通入惰性气体的旋转除气头，过滤铝液的过滤板，设置在铝液出口的流量控制装置，熔融的铝液在进入挤铝装置前要除气和过滤，流量控制装置实现截流和控流。

3、本发明中螺筒上还设置有冷却管、加热管和热电偶，其目的是在工作前将螺杆螺筒及模具座升温，升到预定的各区温度，以防止铝液提前凝固或者温度过低，同时为了使铝液在螺筒内按工艺区域温度控制并保持，使固态铝保持一定高温，同时具有一定的柔软性和流动性，以便实施挤压压合和保持机械性能。

4、本发明中模具座内包括依次设置的分流块、均压环、模具内套、模具外套和冷却环，所述分流块位于螺杆的末端，旋转的螺杆将铝推送至分流块分流，然后推送到均压环处汇流，均压环的反阻作用使流至模具周边的压力、流速一致。

5、本发明中螺杆成锥度，螺杆与螺筒成锥度配合，等螺距不等深度，以保证推送压力。

6、本发明中螺筒与螺杆之间还设置有密封套，螺筒与螺杆之间配合密封，防止铝液溢流。

7、本发明中螺筒内壁沿轴向开有导向槽，有利于凝固太铝的流动。

8、本发明中的挤铝方法，利用螺杆与螺筒配合的挤铝装置，转动螺杆可实现连续挤铝，该方法从熔铝、精炼、到挤铝过程实现了不间断的连续生产，实现温度稳定，压力稳定，速度稳定，所挤出的铝管壁厚均匀。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的在线除气过滤装置结构示意图；

图3为本发明的螺杆挤压装置结构示意图；

图4为本发明的模具座结构示意图；

图5为本发明的螺筒内部导流槽示意图；

图6为图5的的A-A视图。

图中标记1 熔铝炉，2 流槽 ，3 保温炉，4 流槽， 5 在线除气过滤装置，6 铝液输送管，7挤铝装置，8 冷却系统， 9 控制系统，10 放线装置，11 冷却槽， 12 收卷装置，13 旋转除气头，14 过滤板，15 流量控制装置，16 螺筒，17 密封套，18 流入导管，19 螺杆 ， 20 冷却管，21 加热管，22 热电偶，23 定位密封环，24 模具座，25 压紧螺母，26 分流块，27 模具内套，28 均压环，29 模具外套，30 定位套，31 螺母座，32 模具压紧杆，33 冷却环，34 内外螺母，35导向槽。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，连续挤铝机，包括熔铝炉1、保温炉3、在线除气过滤装置5、挤铝装置7；

所述熔铝炉1与保温炉3通过流槽2连接，保温炉3与在线除气过滤装置5通过流槽2连接，在线除气过滤装置5与挤铝装置7连接连接；从熔铝到最后挤铝成形，形成一个连续的挤铝装置。放线装置10放出的线经挤铝装置7挤出的铝护套包覆其上，并经冷却槽11冷却后，由收卷装置12收卷。

为达到上述连续挤铝成形的目的，所述挤铝装置7包括螺杆挤压装置（如图3所示）和模具座24（如图4所示），螺杆挤压装置通过定位密封环23与模具座24连接，所述螺杆挤压装置包括螺筒16和螺筒19，所述螺杆19与螺筒16连接，螺筒16上设有向螺筒16内注入铝液的流入导管18。所述在线除气过滤装置5上的铝液输送管6与螺杆挤压装置上的流入导管18连接，所述螺杆19与驱动装置连接，以驱动螺杆19旋转挤送铝，所述分流块26与模具座24配合，由压紧螺母25通过螺纹压紧，所述分流块26与模具内套27连接，均压环28与模具座24连接，所述模具外套29与定位套30连接后再与均压环连接，所述螺母座31与模具座24通过螺纹连接，并压紧均压环28，所述模具压紧杆32与螺母座31螺纹连接，并压紧定位套30，所述冷却环33与模具压紧杆32连接。挤铝装置7上还设置有冷却系统8和控制系统9。

为了使通入螺筒内的铝液冷却凝固并保持一定高温，具有一定的柔软性和流动性，有利于挤铝装置7挤压推出，在模具座24里成形，螺筒16上还设置有冷却管20、加热管21和热电偶22。在工作前将螺杆19、螺筒16、及模具座24温度升至设定的温度以防止铝液提前凝固或温度过低，设置加热管预热。同时为了在工作中使铝液在螺筒内达到工艺设定的区域温度要求，并保持该温度，设置冷却管20和热电偶22。螺筒16内壁沿轴向开有导向槽35，（如图5、图6所示）其目的是在螺杆19转动时，防止铝尤其是固态铝在螺筒16内壁上打滑，影响挤出流速，提高螺杆19向模具座24的推送效果。

挤铝装置7在挤铝过程中，为防止铝液溢出，根据各处的温度和相应材料的线膨胀，设计零件的公差间隙，确保铝液不泄露。螺筒16与螺杆19之间还设置有密封套17。

同时螺杆19做成锥度的，螺杆与螺筒成锥度配合，以保证推送压力。

上述在线除气过滤装置5包括向铝液底部通入惰性气体（或氮气）的旋转除气头13（如图2所示），过滤铝液的过滤板14（陶瓷过滤板），设置在铝液出口的流量控制装置15，熔融的铝液在进入挤铝装置7之前要除渣、除气和过滤，流量控制装置15实现截流和控流。在线除气的原理：高浓度向低浓度扩散。惰性气体（或氮气）在铝液中几乎不溶解，当铝液在660℃时，氢溶解度达0.67ml/100mg铝，所以铝中的氢会大量扩散到惰性气体的气泡中去，然后带出铝液，起到除气的目的。

所述模具座24内包括依次设置的分流块26、模具内套27，均压环28，模具外套29，定位套30，螺母座31，模具压紧杆32，冷却环33，内外螺母34。所述分流块26位于螺杆19的末端，旋转的螺杆19将铝推送至分流块26，通过分流使模具周边充满铝，在均压环的反阻作用下使模具周边的压力、流速一致，从而在模具外套29与模具内套27之间形成壁厚均匀的铝管，冷却水由冷却环33喷出，铝管被冷却。

上述连续挤铝机的挤铝方法，包括如下步骤：

(1)将铝锭投入熔铝炉1内熔化，精炼，除气除渣后通过流槽流入保温炉进行保温、静置；熔铝炉1继续熔化，以便实现连续生产。

(2) 将保温、静置后的铝液通过流槽2流入在线除气过滤装置5，通过旋转除气头13向铝液底部通入惰性气体，分散的惰性气体气泡将熔融在铝液中的氢带出液面，通过陶瓷过滤板14对铝液再进行一次过滤；

(3)将上述过滤后洁净的铝液通过密封的铝液输送管6流入挤铝装置，并通过流量控制装15控制流量，铝液在螺筒16内经过降温、凝固、控温并维持一定的高温，使铝具有一定柔软性和流动性，转动螺杆19，通过挤压，分流到模具再汇流，成形。

挤铝装置7的螺筒16分三段预热、测温控制、冷却，即液态区、凝固区、固态区。模具部分也有测温控制。通过温度检测，自动控制各区冷却水水量，保证预先设定好的各点温度。

各测量点的温度通过PLC智能系统控制冷却水的大小，实现温度稳定，压力稳定，速度稳定。

Claims (9)

1.连续挤铝机，其特征在于：包括熔铝炉、保温炉、在线除气过滤装置、挤铝装置；

所述熔铝炉与保温炉连接，保温炉与在线除气过滤装置连接，在线除气过滤装置与挤铝装置连接；

所述挤铝装置包括螺螺杆挤压装置和模具座，螺杆挤压装置与模具座连接，所述螺杆挤压装置包括螺筒和螺杆，所述螺杆与螺筒螺纹连接，螺筒上设有向螺筒内注入铝液的流入导管，所述在线除气过滤装置通过流入导管与螺杆挤压装置连接，所述螺杆与驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的连续挤铝机，其特征在于：所述在线除气过滤装置包括向铝液底部通入惰性气体的旋转除气头，过滤铝液的过滤板，设置在铝液出口的流量控制装置。

3.根据权利要求1所述的连续挤铝机，其特征在于：所述螺筒上还设置有冷却管、加热管和热电偶。

4.根据权利要求1所述的连续挤铝机，其特征在于：所述螺筒与螺杆之间还设置有密封套。

5.根据权利要求1所述的连续挤铝机，其特征在于：所述螺杆成锥度，螺杆与螺筒成锥度配合。

6.根据权利要求1所述的连续挤铝机，其特征在于：所述螺筒内壁沿轴向开有导向槽。

7.根据权利要求1所述的连续挤铝机，其特征在于：所述模具座内包括依次设置的分流块、模具外套、模具内套、定位套、模具压紧杆、螺母座、均压环和冷却环，所述分流块位于螺杆的末端，分流块与模具内套连接，均压环与模具座连接；模具外套与定位套连接后再与均压环连接；模具压紧杆与螺母座螺纹连接，并压紧定位套，冷却环与模具压紧杆连接。

8.根据权利要求1-8任一所述的连续挤铝机的挤铝方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将铝锭投入熔铝炉内熔化，除气除渣后通过流槽流入保温炉进行保温、静置；

(2) 将保温、静置后的铝液通过流槽流入在线除气过滤装置，通过旋转除气头向铝液底部通入惰性气体，分散的惰性气体气泡将熔融在铝液中的氢带出液面，通过陶瓷过滤板对铝液再进行一次过滤；

(3)将上述第(2)步过滤后的铝液通过密封的铝液输送管流入挤出装置，并通过流量控制装置控制流量，铝液在螺筒内经过降温、凝固、降温并保持高温下的柔软状态，转动螺杆，挤压，分流，汇流到模具，成形。

9.根据权利要求8所述的连续挤铝机的挤铝方法，其特征在于还包括如下步骤：

还包括将各测量点的温度通过自动控制系统控制冷却水的大小步骤。

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