CN109415778A - 用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带的电阻退火炉 - Google Patents

用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带的电阻退火炉 Download PDF

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Abstract

一种用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带的电阻退火炉,所述退火炉(1)具有:至少两个电轴(5‑7),其设置有相应的电接触环(8‑10),用于输送金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带(2);以及DC电压发生器(14),其可被供应AC电压(Uac)以产生施加于两个电轴(5‑7)之间的退火电压(Uann),从而在两个电轴(5‑7)之间延伸的金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带(2)的部分(16,17)中产生电流,该电流由于焦耳效应引起退火。电接触环(8‑10)中的至少一个由非金属导电材料(例如石墨)制成。

Description

用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆 或丝线带的电阻退火炉
技术领域
本发明涉及用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带的电阻退火炉。
特别地,本发明在顺序(in-line)电阻退火中,即直接在用于同时生产一个或多个铝或铝合金丝线或丝线杆的机器(例如拉丝机)的出口处中,发现有利且非排他性的应用,以下描述将明确参照拉丝机进行,而不会因此失去一般性。
背景技术
直流电阻退火炉,适于顺序布置,即布置在拉丝机的下游,通常包括:至少两个(并且特别是三个)电轴,这些电轴设有相应的电接触环并且被机动化以拖动金属或金属合金丝线或多个丝线(如果拉丝机是多丝线机器);多个空转或机动化传动辊;以及机动化出口牵拉环。传动辊和出口牵拉环布置成限定用于丝线的给定路径,该给定路径围绕第一电轴的接触环开始,围绕其他两个电轴的接触环和传动辊绕转,并且围绕所述出口牵拉环结束。
退火炉包括用于产生直流电压的电装置,该直流电压被施加在第二电轴与其他两个电轴之间,即,例如将电压的正电势施加到第二电轴,并且将电压的负电势施加到第一电轴和第三电轴。由于电流在第二电轴与其他两个(第一和第三)电轴之间的丝线部分中的通过,通过焦耳效应进行退火处理。
丝线的路径分为从第一电接触环到第二电接触环的预热部分、从第二电接触环到第三电接触环的实际退火部分,以及从第三电接触环进入出口牵拉环的冷却部分。预热部分的长度大于退火部分的长度,使得预热部分中的丝线的温度梯度低于退火部分中的丝线的温度梯度。
在电轴之间施加的电压和在丝线中循环的相应电流通常被称为退火电压和退火电流,退火电压和退火电流通常取决于预热部分和退火部分的长度、丝线沿着路径的进给速度以及丝线的材料和截面。
电轴的电接触环由金属材料(例如钢)制成,以允许在其与待退火的丝线接触期间最大的电流传导。待退火的丝线的金属,即铝或铜,或者铝合金或铜合金,在退火处理中易于氧化,并且电接触环与丝线之间的金属差异趋于使金属材料从丝线扩散转移到电接触环。这在电接触环上引起金属碎屑的沉积,这使丝线与电接触环之间的电传导变差,并且通常加速了电接触环的表面磨损。
欧洲专利EP 1206583 B1描述了用于退火铝或铝合金丝线的退火炉,其中电接触环由铝或铝合金制成,以减少待退火的丝线与电接触环之间的金属扩散。然而,专利EP1206583 B1提出的解决方案具有以下缺点:每当需要对不同的金属丝线进行退火时,就需要改变电接触环。换句话说,为了对给定金属合金的丝线退火,需要使用由相同金属合金制成的电接触环。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于退火铝或铝合金丝线的电阻退火炉,该电阻退火炉没有上述缺点,并且同时制造容易且便宜。
根据本发明,提供了如在所附权利要求中限定的用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带的电阻退火炉。
附图说明
现在将参照附图描述本发明,附图示出了本发明的非限制性实施例,在附图中:
图1示意性地示出了根据本发明制造的直流电阻退火炉;以及
图2示出了根据本发明另一实施例的退火炉。
具体实施方式
在图1中,附图标记1总体上通常表示用于退火金属丝线的直流电阻退火炉,金属丝线用附图标记2表示,并且特别是由铝或铜或者铝基或铜基金属合金制成的丝线。退火炉1的类型优选但不一定适合于顺序工作,即布置在拉丝机(本身已知且因此未示出)的出口与卷绕机(本身也已知且因此未示出)的入口之间。丝线离开拉丝机并进入退火炉1,沿方向3向前移动并在方向4上离开退火炉1。
参照图1,退火炉1包括:三个电轴5、6和7,其设置有相应的电接触环8、9和10;至少两个传动辊11和12,其或者空转或者被机动化,且布置在前两个电轴5与电轴6之间;以及机动化出口牵拉环13。传动辊11和12以及出口牵拉环13被布置成限定丝线2的给定路径,该给定路径围绕电接触环8开始,围绕传动辊11和12以及两个电接触环9和10绕转,并且围绕出口牵拉环13结束。丝线2由出口牵拉环13拖动,即被牵拉,而沿着该路径行进,基本上不围绕电接触环8、9和10以及传动辊11和12滑动。
有利地,电接触环8、9和10也被机动化以帮助牵拉丝线2。
退火炉1包括DC电压发生器14,该DC电压发生器可以被供应AC电压,特别是由三相电网15提供的三相Uac电压,以产生被施加在电轴6与其他两个电轴5和7之间的DC电压(所谓的退火电压,在附图中由Uann表示)。由于电流在电轴6(以及由此对应的电接触环9)与其他两个电轴5和7(以及由此对应的电接触环8和10)之间通过,因此通过焦耳效应发生退火处理。
丝线2的路径被分成:预热部分,其由附图标记16表示并且从电接触环8经过传动辊11和12延伸到电接触环9;实际退火部分,其由附图标记17表示并且从电接触环9到电接触环10;以及冷却部分,其由附图标记18表示,并从电接触环10到出口牵拉环13。
有利地,冷却部分18包括围绕电接触环10的半圆形路径部分18a。
特别地,退火炉1包括跨越冷却部分18以执行浸没冷却的充满冷却剂的罐19,以及用于在罐19的出口处干燥丝线2的干燥装置20。替代地,罐19包括喷射器(未示出)以将冷却剂喷射在丝线2上。
在图1所示的示例中,将Uann电压的正电势施加到电轴6,并且将Uann电压的负电势施加到其他两个电轴5和7。这种电构造相对于反向极性(施加到电轴5和7的正电势和施加到电轴6的负电势)是有利的,因为它避免了向布置在退火炉1上游的拉线机和布置在退火炉1的下游的卷绕机引出电流,并且减少了冷却剂中的电流引出。
有利地,退火部分17穿过退火室21。当退火炉1运动时,即当电接触环8-10和出口牵拉环13旋转以向前移动丝线2时,从半圆形路径部分18a开始的丝线2的冷却产生蒸汽,这防止了空气进入退火室21,从而保护丝线2免受表面氧化。
甚至更有利地,退火室21被气动地密封以容纳氮气,氮气与来自罐19的蒸汽混合,以便提供防止丝线2氧化的保护性气体混合物。在丝线2由铜或铜基合金制成的情况下,退火室中的保护性气体混合物是特别有利的,因为铜在高于180℃的退火温度下快速氧化。丝线2的表面的氧化将导致丝线2与电接触环10之间的电接触电阻的增加和火花的形成。
在考虑的具体示例中,其中丝线2由铝或铜或者铝基或铜基金属合金制成,预热部分16的长度大于退火部分17的长度,因此低于在丝线2沿着退火部分17的部分中循环的Iann电流的Ipht电流,在丝线2沿着预热部分16的部分中循环(丝线2的横截面相等)。以这种方式,预热部分16中的丝线2的温度梯度将低于退火部分17中的丝线2的温度梯度。
根据本发明,电接触环8、9和10中的一个或多个由例如石墨的非金属导电材料制成。以这种方式,可以不存在通过从丝线扩散到电接触环8、9和10的金属转移。特别地,每个电接触环8、9、10包括直的圆柱形本体,该圆柱形本体在内部是中空的并且由所述非金属导电材料制成。
有利地,电接触环8、9和10的所述石墨是各向同性石墨。
有利地,所述石墨的电阻率值在1000与1300μΩ·cm之间,并且优选地基本上等于1140μΩ·cm。
有利地,所述石墨的热膨胀系数在5·10-6与6·10-6-1之间,并且优选基本上等于5.4·10-6-1
有利地,所述石墨的导热率在100和130W/m℃之间,优选基本上等于112W/m℃。
根据图2所示的另一个实施例,其中相应的元件用与图1相同的附图标记和符号表示,退火炉1进一步包括附加的保护性大气室22,该保护性大气室至少包围预热部分16并且被气动地密封以容纳保护性气体(例如氮气),以避免或至少减少丝线2与空气的接触,从而避免或至少减少丝线2的氧化。丝线2的表面的氧化将导致丝线2与电接触环8-10之间的电接触电阻的增加以及火花的形成。氧化反应通过已经从预热部分16开始的丝线2的高温加速。
保护性大气室22在丝线2由铝或铝基合金制成的情况下是特别有利的,因为即使在室温下(钝化)铝也容易且快速地被氧化并且氧化铝是良好的电绝缘体。
虽然以上描述的本发明具体地涉及非常精确的实施例,但不应认为限于该实施例,对于本领域技术人员而言,显而易见的是所有这些变型、修改或简化均落入其范围内,诸如例如:
-在前两个电轴5与6之间使用两个以上的传动辊;以及
-将Uann电压施加到反向极性,即正电势施加到电轴5和7且负电势施加到电轴6。
上述退火炉1的优点在于其可用于退火由任何金属或金属合金(例如铝、铝合金、铜或涂有另一金属的铜(例如镀锡、镀镍或镀银的铜))制成的丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带,而不需要根据特定的金属或金属合金改变电接触环,这要归功于制成电接触环8-10的材料。
显然,上述退火炉1也适合于在电接触环8-10、传动辊11和12以及出口牵拉环13以及它们的电机的适当轴向尺寸设计之后同时退火多个金属丝线或股线或绳线或丝线杆或丝线带。

Claims (7)

1.一种用于退火至少一种金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带的电阻退火炉(1),其包括:至少两个电轴(5-7),其设置有相应的电接触环(8-10),用于输送所述金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带(2);以及DC电压发生装置(14),其能够被供应AC电压(Uac)以产生施加于两个电轴(5-7)之间的退火电压(Uann),从而在所述两个电轴(5-7)之间延伸的铝或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带(2)的部分(16,17)中产生电流,所述电流由于焦耳效应引起退火,所述电接触环(8-10)中的至少一个由非金属导电材料制成。
2.根据权利要求1所述的退火炉,其中,所述非金属导电材料包括石墨。
3.根据权利要求2所述的退火炉,其中,所述石墨是各向同性石墨。
4.根据权利要求2或3所述的退火炉,其中,所述石墨具有范围为1000至1300μΩ·cm的电阻率值。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的退火炉,其中,所述石墨具有范围为5·10-6至6·10-6-1的热膨胀系数。
6.根据权利要求2至6中任一项所述的退火炉,其中,所述石墨具有范围为100至130W/m℃的导热率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的退火炉,其中,所述至少两个电轴(5-7)包括第一电轴(5)、第二电轴(6)以及第三电轴(7),并且所述电接触环(8-10)包括以这种顺序限定所述金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带(2)的路径的第一电接触环(8)、第二电接触环(9)和第三电接触环(10);所述退火电压(Uann)以所述正电势被施加到所述第二电轴(6)并且以所述负电势被施加到所述第一电轴和第三电轴(5,7);所述路径包括预热部分(16),所述预热部分从所述第一电接触环(8)延伸到所述第二电接触环(9);所述退火炉(1)包括室(22),所述室(22)至少包围所述预热部分(16)并且被气动地密封以容纳例如由氮气构成的保护性气体,目的是避免或至少减少金属或金属合金丝线、股线、绳线、丝线杆或丝线带(2)的氧化。
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