CN110918916A - 一种水平连铸金属线材用表面熔修装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，该装置包括依次设置的用于存放待处理金属线材的放线组件、用于矫直并传送待处理金属线材的矫直输送辊组件、对待处理金属线材进行氩弧熔融的熔修腔、对氩弧熔融后的金属线材进行冷却的冷却套管、用于传送冷却后金属线材的导向辊组件以及用于收卷金属线材的收线组件；熔修腔与冷却套管设置在一个支撑架上；熔修腔呈中空圆柱体，熔修腔的两底面上设有供金属线材穿过的圆孔，熔修腔的侧壁上设有沿其轴向方向间隔且沿周向均匀分布的四把焊枪，各个焊枪分别与各自的数控氩弧焊机电连接，各个焊枪的焊接范围稍大于金属线材周长的1/4。本发明的熔修装置能够同时对金属线材的整体表面进行熔修。

Description

一种水平连铸金属线材用表面熔修装置

技术领域

本发明涉及金属线材生产领域，尤其是涉及一种水平连铸金属线材用表面熔修装置。

背景技术

金属水平连铸工艺起源于19世纪，起初主要用于生产板坯、管坯以及锻坯等。与通常的铸锭工艺相比较，金属水平连铸具有金属收得率高、节约能源、铸坯质量稳定、劳动强度低、易于实现机械化和自动化、投资小等优点。随着技术进步，在上世纪八十年代又发展了金属线材水平连铸技术，主要用于生产高合金或难变形线材。金属水平连铸具体生产工艺过程为：钢液精炼后移入中间包，中间包外侧靠底部开设水口并通过分离环与结晶器相连，结晶器处于水平位置并在其外部进行强制水冷，钢液经水口、分离环流入结晶器后在其内部逐渐凝固成钢坯，其后由拉坯装置逐步周期性拉出。

由于金属水平连铸固有的周期性拉坯工艺特点，其钢坯表面始终存在固定间距的冷隔或者弱面等缺陷，在后续冷、热加工过程这些部位非常容易产生裂纹或者断裂，特别对于金属线材水平连铸而言，由于线材截面小，冷隔或弱面情况更为突出。为使线材后续轧制或拉拔顺利进行，现有工艺都对线材进行表面加工，主要通过连续车削和连续打磨两种工序，将线材表面去除一定厚度，彻底消除冷隔和弱面部分。

上述方法存在如下缺点：

（1）因车削和打磨去除掉了一部分线材表层金属，导致金属收得率降低，从而增加了线材的制造成本；

（2）车削和打磨过程中产生的噪声和粉尘导致现场作业环境的恶化，对作业人员身体健康有害；

（3）因车削过程中需要对刀具进行冷却而大量使用冷却液，废液回收困难且容易污染环境；

（4）车屑受到冷却液玷污，打磨掉的金属粉混杂磨料，增加金属回收难度，造成巨大资源浪费。

鉴于上述不足，急需开发一种能够对水平连铸金属线材的全部表面进行改善的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，通过氩弧焊重熔以改善金属线材的表面质量，增加金属收得率。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，所述熔修装置包括依次设置的用于存放待处理金属线材的放线组件、用于矫直并传送待处理金属线材的矫直输送辊组件、利用焊枪对待处理金属线材进行氩弧熔融的熔修腔、利用冷却循环水对氩弧熔融后的金属线材进行冷却的冷却套管、用于传送冷却后金属线材的导向辊组件以及用于收卷金属线材的收线组件；中心线一致的熔修腔与冷却套管设置在一个支撑架上；

所述熔修腔呈中空圆柱体，熔修腔的两底面上设有供金属线材穿过的圆孔，熔修腔的侧壁上设有沿其轴向方向间隔且沿周向均匀分布的四把焊枪，各焊枪的喷嘴临近且指向金属线材以对金属线材进行熔融，各个焊枪分别与各自的数控氩弧焊机电连接，各个焊枪的焊接范围稍大于金属线材周长的1/4。

进一步地，所述熔修腔是由两个半圆筒铰接而成的中空圆柱体，熔修腔的侧壁上设有四个用于供焊枪穿设的条形孔，条形孔的两侧均设有与相应焊枪螺纹连接的螺母，螺母能够与熔修腔的相应侧壁相抵接以将焊枪固定于目标位置；

进一步地，所述冷却套管包括同轴设置的内环形管和外环形管，两个环形管之间的封闭空间内填充有冷却循环水，所述外环形管上分别设有能够与储水箱相连的进水管和出水管，所述内环形管的内孔供氩弧焊后的金属线材穿设。

进一步地，所述支撑架包括上框架和位于上框架下方的支撑板，所述上框架用于放置熔修腔和冷却套管，所述支撑板用于放置储水箱。

进一步地，所述放线组件包括用于缠绕待处理金属线材的放线盘以及用于支撑放线盘的放线固定架，所述放线盘与放线固定架转动连接。

进一步地，所述收线组件包括电机、与电机传动连接的用于收卷金属线材的收线盘以及用于支撑收线盘的收线固定架，所述收线盘与收线固定架转动连接。

进一步地，所述收线组件还包括用于使金属线材平滑过渡至收线盘的转筒，所述转筒位于收线固定架上方并与其转动连接，所述转筒的延伸方向与熔修腔的延伸方向相垂直。

进一步地，矫直输送辊组件和导向辊组件均包括有辊子和变频调速电机，通过调节变频调速电机能够使矫直输送辊组件和导向辊组件中辊子的转速相匹配。

有益效果：

如上所述，本发明的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，具有以下有益效果：

1、本发明的金属水平连铸金属线材表面处理是在氩气保护气氛下对金属线材表面冷隔、弱面等缺陷进行重熔，由于金属线材表面的冷隔、弱面等缺陷深度不大于1mm，氩弧焊熔深大于缺陷深度，能够保证金属线材表面缺陷彻底重熔焊合，此过程材料损耗接近于零；在消除了金属线材表面缺陷的同时，由于高温重熔金属线材冷却至氧化温度之前全程氩气保护，所以保证了线材表面氧化轻微，提升金属线材外观质量；由于整个过程重熔焊接均在氩弧熔修腔中焊接，焊接不产生烟尘和噪声，所以作业环境也获得大幅改善。

2、本发明的表面熔修装置能够同时对金属线材的整体表面进行熔修，且适用于不同材质的线材，如低合金钢、不锈钢或镍基合金等。

下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的示意图。

图2是图1中支撑架及内部结构的放大图。

图3是图2中A-A处的剖视图。

图4是图2中B-B处的剖视图。

图5是利用本发明的装置进行某种金属线材熔修时的工艺参数图。

图6是利用本发明的装置熔修后的某种金属线材的焊后性能。

图示标记，1、放线组件，101、放线盘，102、放线固定架，2、矫直输送辊组件，3、支撑架，4、熔修腔，401、条形孔，5、冷却套管，6、导向辊组件，7、收线组件，701、电机，702、转筒，703、收线盘，704、收线固定架，8、金属线材，9、储水箱，10、焊枪I，11、焊枪II，12、焊枪III，13、焊枪IV，14、螺母，15、把手。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先需要说明的是，本发明所提供的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置是对待处理金属线材8的整体表面进行重熔，不仅能够消除金属线材8表面的缺陷，还能够保证金属线材8的直径达到要求值。详细地，本公司通过用该熔修装置进行盘条的重熔，但是，本发明中的装置能够重熔不限于盘条的金属线材。

本发明所提供的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，主要用于不同材质的金属线材8的表面重熔。请参考图1-3，该装置在结构上包括依次设置的用于存放待处理金属线材8的放线组件1、用于矫直并传送待处理金属线材8的矫直输送辊组件2、利用焊枪对待处理金属线材8进行氩弧熔融的熔修腔4、利用冷却循环水对氩弧熔融后的金属线材8进行冷却的冷却套管5、用于传送冷却后金属线材8的导向辊组件6以及用于收卷金属线材8的收线组件7；中心线一致的熔修腔4与冷却套管5设置在一个支撑架3上。

所述熔修腔4呈中空圆柱体，熔修腔4的两底面上设有供金属线材8穿过的圆孔以实现矫直后的待处理金属线材8进入腔室和熔修后的金属线材8从腔室中穿出；熔修腔4的侧壁上设有沿其轴向方向间隔且沿周向均匀分布的四把焊枪，各个焊枪的焊接范围稍大于金属线材8周长的1/4。

详细地，在熔修腔4内分别与数控氩弧焊机连接的四把焊枪均临近且指向金属线材，并依次间隔布置，当待处理金属线材8从熔修腔4入口端面圆孔持续进入熔修腔4后，四把焊枪对准待处理金属线材8起弧焊接，分别调节四台数控氩弧焊机的电流，以控制氩弧焊熔深，保证在不熔断金属线材8的情况下将金属线材8表面冷隔、弱面重新熔化并加以消除，从而实现改善金属水平连铸金属线材8表面质量目的。

需要说明的是，各焊枪的焊接范围稍大于金属线材周长的1/4，保证金属线材8的全周长上均获得氩弧重熔，而不至于在相邻焊接位置的边界处出现未被熔修的情况。

作为本发明的一个实施例，各个焊枪均固定于熔修腔4上。详细地，只需在熔修腔4的侧壁上沿其轴向方向间隔且沿周向均匀设置四个与各焊枪过盈配合的通孔即可。

作为本发明的另一个实施例，各个焊枪之间的间距可调节，则此时熔修腔4是由两个半圆筒铰接而成的中空圆柱体，熔修腔4的侧壁上设有四个用于供焊枪穿设的条形孔401，条形孔401的两侧均设有与相应焊枪螺纹连接的螺母14，螺母14能够与熔修腔4的相应侧壁相抵接以将焊枪固定于目标位置。

如图2所示，所述熔修腔4的侧壁上从金属线材8的进口端依次设有竖直向下设置的焊枪I 13、水平设置的焊枪II 12、竖直向上设置的焊枪III 11以及与焊枪II 12相对且平行设置的焊枪IV 10，四把依次间隔设置的焊枪能够连接成以熔修腔4的中心线为中心的螺旋形。

需要说明的是，所述冷却套管5包括同轴设置的内环形管和外环形管，两个环形管之间的封闭空间内填充有冷却循环水，所述外环形管上分别设有能够与储水箱9相连的进水管和出水管，所述进水管通过潜水泵与储水箱9连接；所述内环形管的内孔供氩弧焊后的金属线材8穿设。

所述支撑架3包括上框架和位于上框架下方的支撑板，所述上框架用于放置熔修腔4和冷却套管5，所述支撑板用于放置储水箱9。详细地，上框架中与金属线材8传送方向相垂直的两侧壁上可拆卸连接有均匀输送金属线材8的传送件，所述传送件与上框架的中心线一致，呈长方体的上框架中只有两个底面和支撑熔修腔4的侧面上设有连接板，两个相对底面的同侧顶点通过连接杆连接，以方便熔修腔4的开合。

需要说明的是，所述放线组件1包括用于缠绕待处理金属线材8的放线盘101以及用于支撑放线盘101的放线固定架102，所述放线盘101与放线固定架102转动连接。

需要说明的是，所述收线组件7包括电机701、与电机701通过皮带传动连接的用于收卷金属线材8的收线盘703以及用于支撑收线盘703的收线固定架704，所述收线盘703与收线固定架704转动连接。所述收线组件7还包括用于使金属线材8平滑过渡至收线盘703的转筒702，防止金属线材8与收线固定架704发生摩擦，所述转筒702位于收线固定架704上方并与其转动连接，所述转筒702的延伸方向与熔修腔4的延伸方向相垂直。

矫直输送辊组件2为五辊矫直结构，由变频电机经减速机驱动，可实现待处理金属线材8的输送速度在一定范围内调节。

导向辊组件6用于将熔修后的金属线材8稳定送入收线盘703，且具备将金属线材8卷圆功能，卷圆直径可调节，由变频电机经减速机驱动，速度可调节，以确保与矫直输送辊组件2的转速匹配。

其中，本发明的熔修装置工作过程如下：

将待处理金属线材8卷置于放线组件1的放线盘101上，抽出金属线材8卷的上部端头送入矫直输送辊组件2，启动矫直输送辊组件2的变频调速电机电源，调节矫直输送辊组件2压下量对金属线材8进行矫直，保证金属线材8的直线度；缓慢将金属线材8送进熔修腔4，此时继续保持金属线材8送进速度并继续穿过冷却套管5；出冷却套管5的金属线材8继续送入导向辊组件6，同时打开导向辊组件6的变频调速电机电源，调节转速使金属线材8保持微张力状态，经导向后由收线组件7的收线盘703进行收线并完成金属线材8穿线过程。同时调节矫直输送辊组件2和导向辊组件6变频调速电机的运行速度，保持金属线材8微张力状态下使金属线材运行速度达到工艺规定速度。启动数控氩弧焊机并调节电流，使焊枪I 10焊接熔池宽度稍大于金属线材周长的四分之一；其后顺次启动焊枪II 11、焊枪III 12和焊枪IV13，使每把焊枪焊接熔池宽度均稍大于金属线材8周长的1/4，保证金属线材8的全周长上均获得氩弧重熔。由于前道焊枪I 10的预热作用，后面三把焊枪对应的数控氩弧焊机的焊接电流依次降低。熔修过程中各数控氩弧焊机最大焊接电流应保证不使金属线材8熔断为佳。熔修后的金属线材8由收线组件7上的收线盘703收线打捆。

使用本发明的表面熔修装置，对直径为8mm的ER83-1、ER308、ERNiCrMo-3的三种牌号水平连铸金属线材8按图5所示工艺进行表面熔修，熔修后除对金属线材8的表面质量进行检验外，还进行了金属线材8拉丝试验及金属线材冷拔试验，试验结果如图6所示，由图6可知，经熔修后的三种牌号的金属线材8表面质量良好，拉伸断口无冷隔和裂纹发生，冷拔性能好，无断丝情况发生。

以上对本发明所提供的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理和具体实施方式进行了阐述，上述实施例仅用来帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述熔修装置包括依次设置的用于存放待处理金属线材(8)的放线组件(1)、用于矫直并传送待处理金属线材(8)的矫直输送辊组件(2)、利用焊枪对待处理金属线材(8)进行氩弧熔融的熔修腔(4)、利用冷却循环水对氩弧熔融后的金属线材(8)进行冷却的冷却套管(5)、用于传送冷却后金属线材(8)的导向辊组件(6)以及用于收卷金属线材(8)的收线组件(7)；中心线一致的熔修腔(4)与冷却套管(5)设置在一个支撑架(3)上；

所述熔修腔(4)呈中空圆柱体，熔修腔(4)的两底面上设有供金属线材(8)穿过的圆孔，熔修腔(4)的侧壁上设有沿其轴向方向间隔且沿周向均匀分布的四把焊枪，各焊枪的喷嘴临近且指向金属线材(8)以对金属线材(8)进行熔融，各个焊枪分别与各自的数控氩弧焊机电连接，各个焊枪的焊接范围稍大于金属线材(8)周长的1/4。

2.根据权利要求1所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述熔修腔(4)是由两个半圆筒铰接而成的中空圆柱体，熔修腔(4)的侧壁上设有四个用于供焊枪穿设的条形孔(401)，条形孔(401)的两侧均设有与相应焊枪螺纹连接的螺母(14)，所述螺母(14)能够与熔修腔(4)的相应侧壁相抵接以将焊枪固定于目标位置。

3.根据权利要求1所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述冷却套管(5)包括同轴设置的内环形管和外环形管，两个环形管之间的封闭空间内填充有冷却循环水，所述外环形管上分别设有能够与储水箱(9)相连的进水管和出水管，所述内环形管的内孔供氩弧熔融后的金属线材(8)穿设。

4.根据权利要求1所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述支撑架(3)包括上框架和位于上框架下方的支撑板，所述上框架用于放置熔修腔(4)和冷却套管(5)，所述支撑板用于放置储水箱(9)。

5.根据权利要求1所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述放线组件(1)包括用于缠绕待处理金属线材(8)的放线盘(101)以及用于支撑放线盘(101)的放线固定架(102)，所述放线盘(101)与放线固定架(102)转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述收线组件(7)包括电机(701)、与电机(701)传动连接的用于收卷金属线材(8)的收线盘(703)以及用于支撑收线盘(703)的收线固定架(704)，所述收线盘(703)与收线固定架(704)转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：所述收线组件(7)还包括用于使金属线材(8)平滑过渡至收线盘(703)的转筒(702)，所述转筒(702)位于收线固定架(704)上方并与其转动连接，所述转筒(702)的延伸方向与熔修腔(4)的延伸方向相垂直。

8.根据权利要求1所述的一种水平连铸金属线材用表面熔修装置，其特征在于：矫直输送辊组件(2)和导向辊组件(6)均包括有辊子和变频调速电机，通过调节变频调速电机能够使矫直输送辊组件(2)和导向辊组件(6)中辊子的转速相匹配。

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