CN109457104B - 一种高温合金丝在线退火自动化加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，涉及高温合金丝应力消除技术领域,包括：放线机、张力控制装置、加热装置、冷却装置、接触式冷却水管、激光直径测量仪、收线机。本发明重新定义了一种高温合金丝的去应力生产模式，使得生产出来的高温合金丝产品直度能达到1mm/m,高温合金丝从收线机上打开后不卷曲，无扭转状态；创新的采用了惰性氩气的高温保护方式，使高温合金丝在生产时无氧化现象；采用三种方式的高温合金丝降温模式，即氩气逆向降温、非接触式水逆向降温和接触式水循环降温，这三种降温方式是由高温高温合金丝降温所需的技术特点而相互补充，相互配合的。

Description

一种高温合金丝在线退火自动化加工装置

技术领域

本发明涉及高温合金丝应力消除技术领域，特别涉及一种高温合金丝在线退火自动化加工装置。

背景技术

高温合金丝由于其具有的力学特点，在生产过程中会弯曲变形，比如成为弧形或螺旋状，高温合金丝卷打开后会比较弯曲等，但是这样的高温合金丝在使用过程中会造成高温合金丝卡组、生产不流畅等情况。

目前，我们国内面临的生产瓶颈在于：(1)、高温合金丝从盘上拆解下来后直度难以达到1mm/m的要求；(2)、高温合金丝在去应力过程中表面容易氧化；(3)、高温合金丝在去应力过程中丝的直径会发生变化，所以需要一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，依托在线退火生产线，制备出符合技术要求的高温合金丝。

发明内容

本发明实施例提供了一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，用以解决现有技术中存在的问题。

一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，包括：放线机、张力控制装置、加热装置、冷却装置、接触式冷却水管、激光直径测量仪、收线机；

所述张力控制装置外部设置控制器，所述张力控制装置内部设置多个滑轮，所述滑轮连接电机，所述张力控制装置两侧分别设置入口和出口，所述出口处设置拉力计量器，所述控制器与所述电机、所述拉力计量器、所述放线机和所述收线机均为电连接；

所述加热装置内部依次设置第一加热炉、第二加热炉、第三加热炉、第四加热炉和第五加热炉并且贯通设置加热管，所述加热装置通过法兰连接冷却装置，所述冷却装置包括氩气保护腔和套接在所述氩气保护腔外层的非接触式冷却水管，所述氩气保护腔远离所述法兰一侧设置氩气进口管，所述氩气进口管通过输气管道依次连接氩气流量计和氩气罐，所述非接触式冷却水管下方一侧设置进水管，所述非接触式冷却水管上方远离所述进水管一侧设置出水管。

较佳地，所述控制器为STM32单片机或MPS430单片机。

较佳地，所述滑轮的个数至少为两个。

较佳地，所述拉力计量器为德国TENSOMETRIC公司生产的HANDY-LC-E型钢线张力计。

较佳地，所述加热装置外部分别设置电压和电流显示区以及分区控制面板。

较佳地，所述接触式冷却水管上方设置进水口。

较佳地，所述激光直径测量仪上设置显示器和异常报警器。

本发明有益效果：

1、重新定义了一种高温合金丝的去应力生产模式；

2、使得生产出来的高温合金丝产品直度能达到1mm/m,高温合金丝从收线机上打开后不卷曲，无扭转状态；

3、创新的采用了惰性氩气的高温保护方式，使高温合金丝在生产时无氧化现象；

4、采用三种方式的高温合金丝降温模式，即氩气逆向降温、非接触式水逆向降温和接触式水循环降温，这三种降温方式是由高温高温合金丝降温所需的技术特点而相互补充，相互配合的；

5、通过软件的自主计算和设备的收线、放线装置的实时调整达到生产需要的运行速度和张力水平；

6、确认了加热区的5个加热模块的相互关系，调试出不同规格的高温合金丝对应的不同温差的温度模块和温度水平；

7、使高温合金丝能同时达到直度技术要求，扭转技术要求、表面技术要求的统一，弥补了国内相关技术的空白。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高温合金丝在线退火自动化加工装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-放线机，2-张力控制装置，3-控制器，4-滑轮，5-拉力计量器，6-加热装置，7-加热管，8-第一加热炉，9-第二加热炉，10-第三加热炉，11-第四加热炉，12-第五加热炉，13-法兰，14-冷却装置，15-氩气保护腔，16-氩气进口管，17-非接触式冷却水管，18-进水管，19-出水管，20-接触式冷却水管，21-激光直径测量仪，22-收线机，23-氩气流量计，24-氩气罐。

具体实施方式

下面结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参照图1，本发明提供了一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，包括：放线机1、张力控制装置2、加热装置6、冷却装置14、接触式冷却水管20、激光直径测量仪21、收线机22；

放线机1为原材料的放置区，收线机22负责对在线退火后的高温合金丝重新布线绕盘。

所述张力控制装置2外部设置控制器3，所述张力控制装置2内部设置多个滑轮4，所述滑轮4连接电机，所述张力控制装置2两侧分别设置入口和出口，所述出口处设置拉力计量器5，所述控制器3与所述电机、所述拉力计量器5、所述放线机1和所述收线机22均为电连接；所述控制器3为STM32单片机或MPS430单片机，所述滑轮4的个数至少为两个，高温合金丝缠绕在多个滑轮上，使高温合金丝能够在张力控制装置2内绷直。所述拉力计量器5为德国TENSOMETRIC公司生产的HANDY-LC-E型钢线张力计。通过拉力计量器5接收高温合金丝的拉力大小并传输给控制器3,控制器3根据接收的高温合金丝的拉力大小控制滑轮4、放线机1和收线机22的旋转速度，放线机1始终以指定速度运行，收线机22根据张力的实时变化进行速度调整，滑轮4的转速则根据滑轮个数的不同进行不同的设置。

所述加热装置6内部依次设置第一加热炉8、第二加热炉9、第三加热炉10、第四加热炉11和第五加热炉12并且贯通设置加热管7，5个加热炉相互独立且温度根据高温合金丝直径不同而不同，加热区既能保证高温合金丝的应力完全消除又能保证高温合金丝不会因加热过度而产生的拉伸形变；所述加热装置6外部分别设置电压和电流显示区以及分区控制面板，5个加热炉的温度可由控制面板内的计算模块根据高温合金丝的直径、运行速度等参数进行自主计算，其中第一区、第五区为温度过渡区，以确保高温合金丝在加热管两端的温度既能保证去应力效果，又能保证高温合金丝温度不能过高而出现氧化现象，第二区、第三区、第四区为高温加热区，其中第三区、第二区、第四区温度由高到低略有偏差，高温加热区就是为了实现让高温合金丝在张紧力的作用下，使高温合金丝消除曲卷应力，达到直线状态的过程；

所述加热装置6通过法兰13连接冷却装置14，所述冷却装置14包括氩气保护腔15和套接在所述氩气保护腔15外层的非接触式冷却水管17，所述氩气保护腔15远离所述法兰一侧设置氩气进口管16，所述氩气进口管16通过输气管道依次连接氩气流量计23和氩气罐24，高温合金丝在氩气保护腔15内高温通过时，氩气隔离空气防止高温合金丝氧化，同时氩气也对处于非接触式降温区的高温合金丝起到降温效果，主要起到防止高温合金丝高温氧化的作用；氩气从冷却管进入加热管，与高温合金丝运动方向相反，高温合金丝在空气中高温加热时会发生氧化过程，表面会变黄发黑，但高温合金丝在加热管内通过惰性气体氩气保护，能有效防止高温合金丝氧化过程，并使高温合金丝在经过加热区后，氩气也能达到逐步降低高温合金丝温度的效果；

所述非接触式冷却水管17下方一侧设置进水管18，所述非接触式冷却水管17上方远离所述进水管18一侧设置出水管19，所述接触式冷却水管20上方设置进水口，经过两段降温，使高温合金丝的温度由约900℃降至常温，避免高温合金丝在收线机上再次发生形变而影响直度；其中，逆向非接触式降温过程将高温合金丝温度由800℃降至400℃，接触式水循环降温过程将高温合金丝温度由400℃降至50℃，对高温高温合金丝降温就是为了使高温合金丝在重新绕盘前彻底降温并消除其具有的其他应力，以达到高温合金丝在收线机绕盘后重新打开仍然保持直线的状态；

所述激光直径测量仪21上设置显示器和异常报警器，主要是为了检测高温合金丝在高温加热过程中直径的变化，当高温合金丝直径发生异常，即直径变化达到0.02mm时进行鸣笛报警，提醒工作人员排查原因，以免造成产品指标异常的情况，确保高温合金丝的形变在可控范围内。

实施例：本发明提供的一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，高温合金丝依次经过：放线机1-张力控制装置2-加热装置6-冷却装置14-接触式冷却水管20-激光直径测量仪21-收线机22。

具体步骤为：

1、开启5个加热炉，第一个加热炉至第五个加热炉温度依次为400℃，860℃，900℃,550℃，300℃；

2、开启二段式冷却水，即冷却装置和接触式冷却水管；

3、将氩气管一端接于氩气罐流量计处，另一端接于冷却管末端的氩气进口接嘴处；

4、将准备生产的高温合金丝(4.0mm)绕盘放置于放线机上，并将一空盘放置于收线机上；

5、将放线机上的高温合金丝拆解10圈，穿过张力控制装置，将高温合金丝张力控制为10KG，穿过第一加热炉和加热管的进口模具和压盖，穿过加热管、穿过冷却管，穿过第五加热炉出口压盖和模具，穿过接触式冷却管三通，穿过直径激光直径测量仪，最后上收线机；

6、打开加热管的进口压盖，使进口压盖脱离开加热管，以便管内空气外排，再打开氩气罐阀门，将氩气流量开至最大10min，进行加热管空气外排，使氩气充满加热管，关闭加热管进口压盖；

7、开启控制器，使收线机、放线机带动高温合金丝以80Hz运行，调小氩气流程至15L/min，并将加热管内的氧化部分进行裁切；

8、裁切未氧化的高温合金丝进行直度检查，确保其达到1mm/m，直径变化在0.02mm以内；

9、正常运行并巡检保证：冷却水正常、直径激光显示正常、高温合金丝表面颜色正常；

相关参数：加热管φ100*10000(304)，冷却管φ100*1000(304)，循环水流量15L/h；氩气流程15L/min，高温合金丝线速度80Hz，高温合金丝张紧力10KG，加热区模块调节区间0℃-1200℃。

综上所述，本发明重新定义了一种高温合金丝的去应力生产模式，使得生产出来的高温合金丝产品直度能达到1mm/m,高温合金丝从收线机上打开后不卷曲，无扭转状态；创新的采用了惰性氩气的高温保护方式，使高温合金丝在生产时无氧化现象；采用三种方式的高温合金丝降温模式，即氩气逆向降温、非接触式水逆向降温和接触式水循环降温，这三种降温方式是由高温高温合金丝降温所需的技术特点而相互补充，相互配合的；通过软件的自主计算和设备的收线、放线装置的实时调整达到生产需要的运行速度和张力水平；确认了加热区的5个加热模块的相互关系，调试出不同规格的高温合金丝对应的不同温差的温度模块和温度水平；使高温合金丝能同时达到直度技术要求，扭转技术要求、表面技术要求的统一，弥补了国内相关技术的空白。

以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高温合金丝在线退火自动化加工装置，其特征在于，包括：放线机(1)、张力控制装置(2)、加热装置(6)、冷却装置(14)、接触式冷却水管(20)、激光直径测量仪(21)、收线机(22)；

所述张力控制装置(2)外部设置控制器(3)，所述张力控制装置(2)内部设置多个滑轮(4)，所述滑轮(4)连接电机，所述张力控制装置(2)两侧分别设置入口和出口，所述出口处设置拉力计量器(5)，所述控制器(3)与所述电机、所述拉力计量器(5)、所述放线机(1)和所述收线机(22)均为电连接；

所述加热装置(6)内部依次设置第一加热炉(8)、第二加热炉(9)、第三加热炉(10)、第四加热炉(11)和第五加热炉(12)并且内部贯通设置加热管(7)，所述加热装置(6)通过法兰(13)连接冷却装置(14)，所述冷却装置(14)包括氩气保护腔(15)和套接在所述氩气保护腔(15)外层的非接触式冷却水管(17)，所述氩气保护腔(15)远离所述法兰(13)一侧设置氩气进口管(16)，所述氩气进口管(16)通过输气管道依次连接氩气流量计(23)和氩气罐(24)，所述非接触式冷却水管(17)下方一侧设置进水管(18)，所述非接触式冷却水管(17)上方远离所述进水管(18)一侧设置出水管(19)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器(3)为STM32单片机或MPS430单片机。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑轮(4)的个数至少为两个。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉力计量器(5)为德国TENSOMETRIC公司生产的HANDY-LC-E型钢线张力计。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热装置(6)外部分别设置电压和电流显示区以及分区控制面板。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触式冷却水管(20)上方设置进水口。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光直径测量仪(21)上设置显示器和异常报警器。

Images