CN216902401U - 一种复合线材固液连铸生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及包覆材料连铸技术领域，公开了一种复合线材固液连铸生产线，包括连铸装置，连铸装置包括相互连通的熔化炉和复合炉，熔化炉和复合炉的外部均设置有加热保温组件；复合炉内设置有复合腔，复合腔内设置有若干复合模具，复合模具的下方均设置有结晶器。本技术方案能够提高铜液包覆的均匀性，同时也能够提高铜液包覆的效率。

Description

一种复合线材固液连铸生产线

技术领域

本实用新型涉及包覆材料连铸技术领域，具体涉及一种复合线材固液连铸生产线。

背景技术

近年来我国轨道交通发展迅猛，铁路里程逐年增多，尤其是高速铁路发展迅速，我国已经成为世界上高速铁路运营里程最长、在建规模最大的国家，极大地推动了国民经济和社会发展。高速铁路运行过程中，能量巨大，电流可达KA以上，系统要保持安全运行，离不开可靠的电气接地连接，贯通地线就是一种用于铁路信号系统全线统一接地的电缆，它可以使大范围的铁路电气系统各个工作点接地电位基本保持一致，使系统设备接地安全可靠，消除了由于不同设备之间的电位差引起的电位不平衡电流，实现了对人员和设备的有效可靠防护。目前高铁沿线大量敷设贯通地线，信号机械室的地线、金属设施等与贯通地线的连通，保证电气设备与大地的良好连接。

贯通地线通常包括内部的铜绞线和外部的保护套，贯通地线经过多次技术革新，目前已经发展成为铜合金包覆铜绞线的结构。贯通地线的生产方法主要包括包覆焊接工艺和无缝管套拉工艺。包覆焊接工艺由于存在焊缝，焊缝处组织和基体存在差别，在土壤中容易引起焊缝区域腐蚀，焊接质量不一致，使用过程中存在开裂情况，影响使用寿命且存在安全隐患等问题，目前已经逐渐被市场所淘汰。为了解决焊缝的问题，国内部分企业尝试采用无缝管套拉拔工艺，通过预制超长黄铜合金管，将铜绞线穿设其中后，经多次拉拔和退火加工而成。这种工艺可以生产无缝型护套贯通地线，但是仍存在如下的问题：一、预制超长黄铜管难度较大，线材长度受限，成本高；二、套拉工艺流程不顺畅，自动化程度低，生产效率低；三、黄铜多道次空拉，成材率低；四、管材易发生开裂，质量存在缺陷。因此，固/液复合连铸成型工艺便应运而生，固/液复合连铸成型工艺是将内层金属(铜线/铜绞线)穿入模具中，将外层金属熔化(铜液)，铜液经导流管进入模具内，并均匀分布在模具中内导体的周围，在结晶器冷却下外层金属液发生凝固，最终均匀无缝地包覆在芯材外侧，并在牵引机的作用下，连续不断的拉出复合线材。目前的固/液复合连铸成型工艺通常是依托于固/液复合连铸设备完成，固液复合连铸设备包括用于对铜液加热的坩埚和成型模具，在坩埚和成型模具之间连通导流管，将铜液引流至成型模具内实现与铜线的复合。但是目前的固液复合连铸设备只能进行单流连铸复合线的生产，生产效率较低，能耗大。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种复合线材固液连铸生产线，以解决目前的固液复合连铸设备生产效率低的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种复合线材固液连铸生产线，包括连铸装置，连铸装置包括相互连通的熔化炉和复合炉，熔化炉和复合炉的外部均设置有加热保温组件；复合炉内设置有复合腔，复合腔内设置有若干复合模具，复合模具的下方均设置有结晶器。

本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，熔化炉用于加热铜液，复合炉用于铜线与铜液的复合。加热后的铜液流入复合腔内的复合模具中，并均匀分布在铜线的周围，实现芯材(铜线)的包覆。本技术方案中通过在复合腔内设置多个复合模具，能够同时实现多根复合线的同时生产，大大提升了加工效率。此外，本技术方案中，铜液是先流入复合腔，再溢流进入复合模具内的，而非是现有技术那般通过单侧倒入铜液，一方面能够提高铜液包覆的均匀性，同时也能够进一步提高铜液包覆的效率。

优选的，作为一种改进，复合模具包括模具本体，模具本体上部沿轴向贯穿设置有供铜线穿过的进线孔，下部设置有线材凝固成型定径孔，模具本体的外壁设置有与进线孔连通的进液孔，位于进液孔上方的进线孔的直径大于位于进液孔下方的凝固成型定径孔的直径，且进线孔内设置穿线定位模具，穿线定位模具可沿进线孔轴向上下滑动。

本技术方案中，模具本体整体呈圆柱状结构，其中进线孔用于放置穿线定位模具，进液孔是铜液溢流进入模具腔的通道。通过将进线孔设置成上部分孔径大于下部分孔径的结构，并在上部分进线孔内设置穿线定位模具，当模具本体的下部或者结晶器出现故障后，或者其他故障问题需要更换铜线时，此时就可以驱动穿线定位模具沿进线孔轴向向下滑动，使得穿线定位模具封堵进液孔，阻止铜液溢流进入模具本体内，可快速进行铜线更换。此外，穿线定位模具的设置还能够使保证芯材的定位对中，保证后期连铸包覆的均匀性。

优选的，作为一种改进，穿线定位模具的顶端内部设置有用于对芯材对中的玻璃管，玻璃管与复合模具同轴设置。

本技术方案中，通过在穿线定位模具的内部设置玻璃管，一方面能够保证铜线的对中，进而保证包覆的均匀性；另一方面，玻璃管还可以起到隔热的作用，防止铜线在被包覆前提前升温过高，避免铜液包覆后芯部金属熔化或者界面过度熔合。

优选的，作为一种改进，进液孔设置有两个，两个进液孔以进线孔的轴线为中心对称设置，进液孔的高度为5-50mm，进液孔的宽度为模具本体外径的1/3-2/3。

本技术方案中，通过将进液孔设置为两个，两个进液孔对称设置，可以使复合腔内的铜液沿铜线的两侧同时进行溢流包覆，使得铜线两侧受力一致，一方面能够保证铜液包覆的均匀性，另一方面还能够提高铜线包覆的效率。进液孔高度会影响铜液与铜线的贴合效果以及连铸的速度，高度过小会导致连铸速度下降，影响加工效率，且会导致铜液与铜线贴合效果不佳；进液孔的宽度主要决定模具本体内铜线与复合腔内铜液的接触面积，影响进入模具本体内铜液的速度，进而影响模具本体内部温度场的稳定性，进液孔宽度过大，则会影响模具本身的强度，容易损坏，上述的参数范围能够保证模具本体内温度场稳定和使用寿命。

优选的，作为一种改进，熔化炉的内部设置有熔化腔，熔化腔的底部设置有熔化炉出液口，熔化炉出液口与复合腔之间连通有导流管，熔化炉内活动连接有用于封堵熔化炉出液口的塞棒。

本技术方案中，熔化腔用于熔化铜液，铜液熔化后会沿熔化炉出液口经由导流管转移到复合腔内，通过在熔化炉内设置塞棒，通过选择性的将塞棒插入熔化炉出液口内，可以阻断铜液的流动，方便控制连铸的启停，操作方便。

优选的，作为一种改进，熔化炉的底部设置有用于调节熔化炉位置及高度的调节机构。

本技术方案中，熔化炉与复合炉是通过导流管连通的，在使用结束后会将导流管及熔化炉与复合炉拆分开来，再次启用时再行安装。通过在熔化炉的底部设置调节机构，能够对熔化炉的位置以及支撑高度进行灵活调节，使得熔化炉与复合腔能够更好的配合，结构设计合理。

优选的，作为一种改进，调节机构包括高度调节组件和位置调节组件，高度调节组件包括底座、至少两个高度调节螺栓和紧固螺母，高度调节螺栓的底部均转动连接在底座上，高度调节螺栓的顶部均与熔化炉的底部螺纹连接，紧固螺母均固定套设在高度调节螺栓的下部；位置调节组件包括滑轨、齿轮、齿条和调节轮，底座横向滑动连接在滑轨上，齿条固定在底座的底部，齿轮转动连接在滑轨上且齿轮与齿条啮合，齿轮同轴固接有驱动轴，驱动轴的一端穿出滑轨并与调节轮同轴固接。

本技术方案中，高度调节组件用于调节熔化炉的高度位置，在调节时，通过扳手转动紧固螺母，即可带动高度调节螺栓转动，在高度调节螺栓转动过程中其会相对熔化炉纵向移动，进而实现熔化炉高度的调节；位置调节组件用于调节熔化炉的前后左右位置，在调节时，转动调节轮即可通过驱动轴带动齿轮转动，进而带动与齿轮啮合的齿条移动，使得底座沿滑轨滑动，如此即可实现熔化炉位置的调节，操作非常的方便，且位置、高度调节精确度高。

优选的，作为一种改进，结晶器包括冷却模具和包覆在冷却模具外部的冷却室，冷却模具周向包覆在模具本体的出料口的外部。

本技术方案中，冷却模具套设在模具本体的下部，在铜液包覆在铜线外后，通过冷却使得外层铜液凝固。冷却室用于对冷却模具降温，实际使用时，可以通过向冷却室内通冷却水实现，结构简单且换热效率高。

优选的，作为一种改进，结晶器的出料端依次设置有牵引装置和收线装置，所述收线装置包括驱动摆臂和收线盘。

本技术方案中，连铸后的复合线在牵引装置的牵引下转移到收线装置处进行收卷，其中驱动摆臂用于对待收卷的复合线变向并使其贴合在收线盘上，而后收线盘自转即可将复合线收卷在收线盘上，自动化程度高。

附图说明

图1为本实用新型实施例中连铸装置的主视纵剖图。

图2为图1的俯视图。

图3为驱动摆臂的主视图。

图4为驱动摆臂的俯视图(已隐藏转动电机)。

图5为本实用新型实施例中牵引装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：熔化炉1、熔化腔2、线圈3、熔化炉出液口4、复合炉5、塞棒6、底座7、高度调节螺栓8、滑轨9、齿条10、调节轮11、复合腔12、模具本体13、进线孔14、进液孔15、穿线定位模具16、冷却模具17、冷却室18、导流管19、固定座20、转动座21、转轴22、驱动气缸23、连杆24、调节座25、收线驱动电机26、收线夹送对辊27、弯曲定径辊28、安装座29、导向管30、导向座31、立式支撑架32、引导管33、五轮矫直结构34、进料牵引电机35、进料牵引机构36、出料牵引电机37、出料牵引机构38。

实施例一

本实施例基本如附图1、图2所示：一种复合线材固液连铸生产线，包括依次设置的连铸装置、结晶器、牵引装置和收线装置。

连铸装置包括相互连通的熔化炉1和复合炉5。熔化炉1用于熔化铜液，熔化炉1内设置有熔化腔2，熔化腔2通过外部缠绕的线圈3进行加热。熔化腔2的底部设置有熔化炉出液口4，熔化炉出液口4与复合炉5之间连通有导流管19。熔化腔2内竖向滑动连接有用于封堵熔化炉出液口4的塞棒6，当塞棒6塞入熔化炉出液口4内的时候即实现对熔化炉出液口4的封堵，阻断铜液的流动。

熔化炉1的底部设置有用于调节熔化炉1位置及高度的调节机构。调节机构包括高度调节组件和位置调节组件，高度调节组件包括底座7、两个高度调节螺栓8和紧固螺母，高度调节螺栓8的底部均转动连接在底座7上，高度调节螺栓8的顶部均与熔化炉1的底部螺纹连接，紧固螺母均固定套设在高度调节螺栓8的下部，通过转动高度调节螺栓8可以实现熔化炉1高度的调节。位置调节组件包括左右位置调节件和前后位置调节件，左右位置调节件和前后位置调节件分别用于实现熔化炉1左右、前后位置的调节。左右位置调节件和前后位置调节件均包括滑轨9、齿轮、齿条10和调节轮11，滑轨9固定在底面上，底座7横向滑动连接在滑轨9上，齿条10通过高度调节螺栓8固定在底座7的底部，齿轮转动连接在滑轨9上且齿轮与齿条10啮合，齿轮同轴固接有驱动轴，驱动轴的一端穿出滑轨9并与调节轮11同轴固接。通过转动调节轮11带动齿轮转动，进而带动与之啮合的齿条10移动，使得底座7沿滑轨9滑动，如此即可实现熔化炉1位置的调节。

复合炉5用于铜液和铜线的复合，复合炉5也通过外部缠绕的线圈3进行加热。复合炉5固定在结晶器底板上，复合炉5内设置有复合腔12，导流管19连通在熔化炉出液口4与复合腔12之间。复合腔12内固定有若干复合模具，本实施例中复合模具的数量为四个，在实际使用时可以根据生产需要设置不同数量的复合模具。复合模具均包括模具本体13，模具本体13整体呈圆柱状，模具本体13沿轴向贯穿设置有供铜线穿过的进线孔14，模具本体13的外壁设置有两个与进线孔14连通的矩形的进液孔15，两个进液孔15以进线孔14的轴线为中心对称设置。进液孔15的高度为5-50mm，进液孔15的宽度为模具本体13外径的1/3-2/3。位于进液孔15上方的进线孔14的直径大于位于进液孔15下方的进线孔14的直径，且位于进液孔15上方的进线孔14内竖向滑动连接有可封堵进液孔15的穿线定位模具16。

结晶器包括冷却模具17和包覆在冷却模具17外部的冷却室18，冷却模具17周向包覆在模具本体13的出料口的外部，具体的是包覆在模具本体13靠近下部的位置。本实施例中的冷却模具17为铜套，通过向冷却室18内通入冷却水，利用温度传导作用实现对模具本体13下部的冷却，使得包覆在铜线外部的铜液冷却。

结晶器出料端依次设置有牵引装置和收线装置。结合图5所示，牵引装置包括立式支撑架32，立式支撑架32上设置有进料牵引机构36和出料牵引机构38，进料牵引机构36设置在复合炉5的进料端(上方)，出料牵引机构38设置在复合炉5的出料端(结晶器的下方)。

进料牵引机构36的上方设置有校直机构和进料引导机构，进料引导机构为并列设置的四根引导管33，校直机构为与引导管33数量对应的五轮矫直结构34。五轮矫直结构34均包括螺栓固定在立式支撑架32上的矫直底座，矫直底座上并排转动有三个固定矫直轮，三个固定矫直轮的前侧设有两个活动矫直轮，两个活动矫直轮位于三个固定矫直轮相互间的间隙外侧。固定矫直轮前侧的矫直底座上设有两个并排的横向的通槽，矫直底座侧端设有连通至通槽的螺纹孔，螺纹孔内连接有调节螺栓，活动矫直轮的轮轴穿设在通槽中，调节螺栓的尾端与活动矫直轮的轮轴接触。

进料牵引机构36包括并列设置在立式支撑架32上的五个进料牵引底座，五个进料牵引底座之间穿设有两根并排的横向的进料牵引轴，相邻进料牵引底座之间的进料牵引轴上键连接有进料牵引主轮，五个进料牵引底座之间的四个进料牵引主轮与引导管33相对应，立式支撑架32侧端螺栓连接有进料牵引电机35，进料牵引轴的端部键连接有进料从动齿轮，进料牵引电机35键连接有位于两个进料从动齿轮之间的进料主动齿轮，两个进料从动齿轮均与进料主动齿轮啮合。每个进料牵引主轮前侧的进料牵引底座上均设有将铜绞线向进料牵引主轮推挤的进料压紧件。进料压紧件包括进料牵引副轮和进料压紧气缸，进料牵引底座上设有横向的通槽和垂直于通槽的通孔，进料牵引副轮的轮轴穿设在通槽中，进料压紧气缸的伸缩端插入到通孔中与进料牵引副轮的轮轴接触。

出料牵引机构38包括并列设置在立式支撑架32上的五个出料牵引底座，五个出料牵引底座之间穿设有两根并排的出料牵引轴，相邻出料牵引底座之间的出料牵引轴上键连接有出料牵引主轮，五个出料牵引底座之间的四个出料牵引主轮与引导管33相对应，立式支撑架32侧端螺栓连接有出料牵引电机37，出料牵引轴的端部键连接有出料从动齿轮，出料牵引电机37键连接有位于两个出料从动齿轮之间的出料主动齿轮，两个出料从动齿轮均与出料主动齿轮啮合，每个出料牵引主轮前侧的出料牵引底座上均设有将铜绞线向出料牵引主轮推挤的出料压紧件。出料压紧件包括出料牵引副轮和出料压紧气缸，出料牵引底座上设有横向的通槽和垂直于通槽的通孔，出料牵引副轮的轮轴穿设在通槽中，出料压紧气缸的伸缩端插入到通孔中与出料牵引副轮的轮轴接触。

收线装置包括驱动摆臂和收线盘，收线盘转动设置在驱动摆臂的一侧，通过电机驱动其自转。结合图3、图4所示，驱动摆臂包括固定座20和位于固定座20左侧的转动座21，固定座20上通过轴承转动连接有竖向设置的转轴22，转动座21通过螺钉固定连接于转轴22上，固定座20上连接有用于驱动转动座21转动的驱动机构，本实施例中，驱动机构包括驱动气缸23和通过销轴转动连接于驱动气缸23输出轴上的连杆24，驱动气缸23通过螺钉固定连接于固定座20上，连杆24远离驱动气缸23的一端焊接有套筒，套筒通过平键固定连接于转轴22上。

转动座21上连接有用于弯曲线材的弯曲机构，弯曲机构与转动座21之间设有用于调节弯曲机构与固定座20之间距离的调节机构。本实施例中，调节机构包括调节座25，调节座25上开有两个横向设置的条形孔，转动座21上开有与条形孔配合的固定孔，同时，转动座21的靠近左端的侧壁上开有横向设置的支撑滑槽，调节座25横向滑动连接于支撑滑槽内，当横向滑动调节座25后，将螺钉穿过条形孔后与固定孔螺纹固接，从而将调节座25固定连接于转动座21上。

弯曲机构包括转动电机26、转动对辊27和弯曲定径辊28，调节座25的左侧通过螺钉固定连接有安装座29，转动电机26通过螺钉固定连接于安装座29的顶面上，转动对辊27和弯曲定径辊28均通过轴承转动连接于安装座29的底面，且转动对辊27与转动电机26的输出轴固定连接，转动对辊27和弯曲定径辊28围成用于弯曲线材的弯曲导轨。

转动座21的底部通过螺钉固定连接有若干横向设置的导向管30，本实施例中，导向管30的数量为两根；同时，固定座20和转动座21的底部均通过螺钉固定连接有多个导向座31，且其中一个导向座31位于两个导向管30之间，为了使线材能够快速且方便地进入导向管30或者导向座31，本实施例中，在导向管30的右端开有第一导向锥面，在导向座31的右端开有第二导向锥面。

具体实施过程如下：铜液在熔化炉1内熔化后会沿熔化炉出液口4经由导流管19进入到复合腔12内，将四根复合线的芯材(铜线)在进料牵引机构的牵引下分别穿入到四个复合模具的放线孔内，复合腔12内的铜液会沿进液孔15进入到模具本体13内部，并包覆在铜线的外部，形成一层黄铜层。模具本体13下部的结晶器用于对黄铜层进行冷却降温，使之凝固形成复合线。复合线在下端的拉拔装置的拉拔作用下会连续性的沿模具本体13下移，并在出料牵引机构的牵引下至驱动摆臂的固定座20处。

当需要对线材进行收卷时，复合线依次穿过固定座20底部的导向座31后进入到转动座21底部的导向座31和导向管30，然后复合线传送至弯曲导轨处，转动电机26驱动转动对辊27转动，驱动复合线向前传送，在弯曲轨道的作用下，复合线自动弯曲；与此同时，驱动气缸23的输出轴伸长，使得连杆24驱动转轴22转动，转轴22转动时驱动转动座21、调节座25和弯曲机构同步转动，使得由弯曲机构弯曲后的复合线转动至现有技术中的收线盘处，以便收线盘对复合线进行收卷。

当收线盘上收卷到预定长度的复合线后，切断传送轨道上的复合线，然后增大收线盘的转速而使复合线被快速收卷，然后使驱动气缸23的输出轴回缩，使得连杆24拉动转轴22转动，转轴22带动转动座21、调节座25和弯曲机构转动，使得弯曲机构远离收线盘，防止弯曲机构、调节座25和转动座21对停留在靠近收线盘的位置，以便快速将收线盘上收卷的复合线从收线盘上取走。当传送轨道上被切断后复合线的端部传送至固定座20处后，重复上述操作，使得复合线继续收卷在收线盘上，从而实现复合线的连续收卷。

当模具本体13的下部或者结晶器出现故障后，或者其他故障问题需要更换铜线时，此时就可以驱动穿线定位模具沿进线孔14轴向向下滑动，使得套筒封堵进液孔15，阻止铜液溢流进入模具本体13内，方便进行铜线更换。

本技术方案可实现多根复合线的同时加工，大大提高了加工效率，此外，通过对复合模具的结构优化，能够提高铜液包覆的均匀性，同时也能够提高铜液包覆的效率。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：包括连铸装置，所述连铸装置包括相互连通的熔化炉和复合炉，所述熔化炉和复合炉的外部均设置有加热保温组件；复合炉内设置有复合腔，复合腔内设置有若干复合模具，复合模具的下方均设置有结晶器。

2.根据权利要求1所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述复合模具包括模具本体，模具本体上部沿轴向贯穿设置有供铜线穿过的进线孔，下部设置有线材凝固成型定径孔，模具本体的外壁设置有与进线孔连通的进液孔，位于进液孔上方的进线孔的直径大于位于进液孔下方的凝固成型定径孔的直径，且进线孔内设置穿线定位模具，穿线定位模具可沿进线孔轴向上下滑动。

3.根据权利要求2所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述穿线定位模具的顶端内部设置有用于对芯材对中的玻璃管，玻璃管与复合模具同轴设置。

4.根据权利要求3所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述进液孔设置有两个，两个进液孔以进线孔的轴线为中心对称设置，进液孔的高度为5-50mm，进液孔的宽度为模具本体外径的1/3-2/3。

5.根据权利要求4所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述熔化炉的内部设置有熔化腔，熔化腔的底部设置有熔化炉出液口，熔化炉出液口与复合腔之间连通有导流管，熔化炉内活动连接有用于封堵熔化炉出液口的塞棒。

6.根据权利要求5所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述熔化炉的底部设置有用于调节熔化炉位置及高度的调节机构。

7.根据权利要求6所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述调节机构包括高度调节组件和位置调节组件，高度调节组件包括底座、至少两个高度调节螺栓和紧固螺母，高度调节螺栓的底部均转动连接在底座上，高度调节螺栓的顶部均与熔化炉的底部螺纹连接，紧固螺母均固定套设在高度调节螺栓的下部；位置调节组件包括滑轨、齿轮、齿条和调节轮，底座横向滑动连接在滑轨上，齿条固定在底座的底部，齿轮转动连接在滑轨上且齿轮与齿条啮合，齿轮同轴固接有驱动轴，驱动轴的一端穿出滑轨并与调节轮同轴固接。

8.根据权利要求7所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述结晶器包括冷却模具和包覆在冷却模具外部的冷却室，所述冷却模具周向包覆在模具本体的出料口的外部。

9.根据权利要求8所述的一种复合线材固液连铸生产线，其特征在于：所述结晶器的出料端依次设置有牵引装置和收线装置，所述收线装置包括驱动摆臂和收线盘。

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