一种单晶化金属线制备装置制造方法及图纸

一种单晶化金属线制备装置，包括有拉丝系统（４）、自动收料机构（６）、工作台（９）和辅助的机构与仪器，其特征在于：整个设备呈生产完全连续、自动给进型设备，将传统单晶连铸技术中的坩埚、导流管合为固液转化器（１１），还包括有送料系统（２）、单晶处理系统（３）、自动卸料机构（１０）、加热控制箱（７）以及驱动控制箱（８），单晶处理系统（３）和送料系统（２）、拉丝系统（４）均安置在工作台（９）上，送料系统（２）通过所夹持的多晶金属丝（１）与自动卸料机构（１０）相连，拉丝系统（４）也通过单晶金属丝（５）与自动收料机构（６）相连，驱动控制电路、控制软硬件等均安装在驱动控制箱（８）内，触摸显示屏设置在驱动控制箱（８）的面板上，辅助设备淬火变压器、红外线测温仪等均安装在加热控制箱（７）中，加热控制箱（７）、驱动控制箱（８）可以置于工作台（９）下。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冶金领域的单晶连铸技术，主要是涉及单晶线材的制备设备，具体就是一种单晶化金属线制备装置。
技术介绍
单晶金属线材由于具有优异的导电性能及低的信号传输衰减性，可用于制造高保真通讯器材、设备以及高质量的传输电缆，具有广阔的市场前景。引起了国内外许多的科学家进行针对性的研究与开发。现有单晶连铸技术，是将一定量的金属材料熔化于坩埚内，采用了加热铸型替代传统的冷铸型，以消除铸型内壁形核。通过冷却器强制冷却作用，使热流沿着拉铸方向单向传导，从而形成定向凝固的条件。美国专利4515204《ContinuousMetal Casting》、日本专利昭58-97463以及文献《单晶连铸技术研究进展极其应用前景》(范新会、严文，《西安工业学院学报》1999年，第19卷第4期)均对单晶连铸技术有详细的报道。传统单晶连铸技术虽然能避免在铸型内壁形核、消除金属凝固壳与铸件之间的摩擦力，但具有以下缺点1.熔化于坩埚内的金属液，受到坩埚大小的限制，拉制出的金属线长度有限；2.金属液填充导流管以及铸型内，通过金属液面高度来实现，对于表面张力大的金属，当制备超细线时，金属液填充到导流管以及铸型内时会发生断流等现象，以致出现生产中断现象；3.拉制金属导线时，坩埚内的金属液需要长时间加热、保温，浪费能源；4.严格控制液面高度，设备结构复杂，提高了投入成本。目前，单晶导线由于具有优良的传输性能，拥有广泛的市场前景。但是，实际应用对单晶线提出两个最重要的要求——超细(比如应用到高保真音响领域)、无限长(比如应用到雷达系统以及通讯电缆)。采用传统单晶连铸技术生产出的单晶线，还无法实现无限长。超细只能将制备出的较粗的单晶金属线经过多次拉伸来实现，而多次拉伸增加单晶金属线内的晶体缺陷，降低了传输性能。并且，最近发现，多次拉伸变形后的单晶金属线应用于高保真音响领域中具有方向性，显著降低单晶金属线的市场上竞争力。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种满足传统单晶连铸技术的工艺要求，又能克服单晶连铸技术缺点的一种新途径。为了实现上述目的，本技术提出将区域熔化和单晶连续铸技术相结合的新思想；提出了一种由无限长、直径较粗的多晶金属线经区域熔化、定向凝固，直接转化成无限长、超细单晶金属线的金属线材单晶化新设备；设计了一种将传统单晶连铸技术中的坩埚、导流管合为一体，以局部熔化代替整体熔化的克服断流现象，无需多次拉伸，可一次性制造出超细、无限长金属线材，且成本低，机构简单的一种单晶化金属线制备装置。以下结合附图对本技术作详细说明。如图1和图2所示，本技术的实现是在总装置中包括有拉丝系统4、自动收料机构6以及辅助的机构与仪器，关键在于整个装置呈生产完全连续、自动给进生产形式，将传统单晶连铸技术中的坩埚、导流管合为一体构成固液转化器11，在其外围进行区域化加热形成区域熔化，总装置还包括有送料系统2、驱动控制箱8、加热控制箱7和工作台9，加热控制箱7、驱动控制箱8可以置于工作台9下。单晶处理系统3和送料系统2、拉丝系统4均安置在工作台9上，送料系统2通过所夹持的多晶金属丝1与自动卸料机构10相连，拉丝系统4通过所夹持的单晶金属丝5与自动收料机构6相连。区域熔化和单晶连续铸技术相结合是本技术的基本思想；本技术主要包括三个大部分，即送料系统2、单晶化处理系统3、拉丝系统4。送料系统2包括四组轮一个主动轮，其余从动轮；拉丝系统4包括两组轮一个主动轮，其余从动轮。每个轮子的轮面开V形槽，以便于夹持。送料系统2中的主动轮为2-2，其余为从动轮2-1。金属线材1从从动轮2-1一侧引入，从主动轮2-2一侧被送进单晶化处理系统3中。工作台9采用虎口形支撑架支撑送料系统2、单晶处理系统3以及拉丝系统4。拉丝系统4的主动轮为4-1，其余为从动轮4-2；其基本原理与送料系统2相同。处理后的单晶金属丝5被送入自动收料机构6。送料系统2以及拉丝系统4的主动轮采用电动机驱动，电动机的控制系统包括控制电路、触摸显示屏、PCL软件硬件系统等，触摸显示屏设置在驱动控制箱8的面板上，控制电路、PCL软件硬件系统等安装在驱动控制箱8内。自动收料机构6包括支撑架、盘状盛料器、导向轮等装置；支撑架支撑盘状盛料器、导向轮等装置。高频线圈的控制系统安装在加热控制箱7内，包括淬火变压器、电容器、以及用于测量固液界面前沿的金属液温度的红外线测温仪等。自动卸料机构10，包括支承架、阻尼出料器、盘状盛料器、校直送料机构、导向轮等装置等。盘状盛料器安装在支撑架上，在一定作用力下阻尼出料器限制盘状盛料转动，金属线1通过校直机构等后，保持具有一定张力的进入送料系统2。本技术排除了使用单晶连铸技术的坩埚，使得无限长的单晶拉丝系统成为可能。主动轮均靠电动机驱动，电动机与触摸屏相连，触摸屏输入数据对电动机的转速进行控制，电动机与触摸屏之间的数据响应通过PCL硬件以及软件系统来实现。气体保护系统防止高温下的固液转化器11、冷指13、固液界面附近易氧化的金属氧化。红外线测温仪位于铸型口与拉丝系统4之间，以利于随时反映固液界面前沿的金属液16的温度。送料系统2提供的附加力将熔化的金属液16挤入铸型11-3，该力抵消铸型1 1-3以及“坩埚”11-2内金属液产生的表面张力以及铸型与金属液之间的摩擦力，从而实现超细。引晶器将拉丝系统4与铸型11-3相连。只要送料系统2所送的原材料金属线1与拉丝系统4所拉出的单晶金属丝5体积相等，“坩埚”和铸型内的金属液16就能保持动态平衡，即就能拉制出无限长的单晶金属丝5。在拉制金属丝时，不再受传统坩埚内的金属液需要长时间加热、保温的限制，从而也节约了能源。作为设备本技术的实现还在于单晶处理系统3主要包括固液转化器11、加热装置15、石英管12、冷指13、水套14和保护气体17，固液转化器11中心设有内腔，内腔为粗、细两段，石英管12套在固液转化器11在外面，沿固液转化器11的中心线方向还安置有冷指13，冷指13的中心是通孔，一端带沿，冷指13的沿端外侧紧配合安装有水套14，水套14上设有进水口，下部设有出水口，由固液转化器11、石英管12、冷指13和水套14之间形成的空腔内充有保护气体17，保护性气体可选氮气、氩气或一氧化碳气体等。在石英管12的外侧套有加热装置15。固液转化器11在于不仅作为一个金属线的导向管，同时还作为单晶连铸中的坩埚、铸型，虽是一个整体件，依其工作情况分为三段，即导向管11-1、“坩埚”11-2和铸型11-3。区域熔化“坩埚”11-2长度在5-20mm，铸型11-3长度在5mm-20mm范围左右。铸型区间11-3的内径小于导向管11-1和“坩埚”11-2的内径。导向管11-1和“坩埚”11-2的内径在6-10mm左右。金属线由送料系统经导向管11-1，进入“坩埚11-2”。套在“坩埚”11-2外面的加热器15提供热源。由送料系统将金属丝1送入固液转化器11的导向管11-1中。当金属丝进入导向管的“坩埚”11-2范围内，由加热装置15提供的热源将金属丝熔化。由于加热装置15的加热、保温进入铸型11-3的金属仍为液态。在冷却水套14强制冷却的作用下，形成单向热流，使铸型内的金属液冷却，固液界面位于在距铸型口1～3mm处，形成为凸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶化金属线制备装置，包括有拉丝系统(4)、自动收料机构(6)、工作台(9)和辅助的机构与仪器，其特征在于整个设备呈生产完全连续、自动给进型设备，将传统单晶连铸技术中的坩埚、导流管合为固液转化器(11)，还包括有送料系统(2)、单晶处理系统(3)、自动卸料机构(10)、加热控制箱(7)以及驱动控制箱(8)，单晶处理系统(3)和送料系统(2)、拉丝系统(4)均安置在工作台(9)上，送料系统(2)通过所夹持的多晶金属丝(1)与自动卸料机构(10)相连，拉丝系统(4)也通过单晶金属丝(5)与自动收料机构(6)相连，驱动控制电路、控制软硬件等均安装在驱动控制箱(8)内，触摸显示屏设置在驱动控制箱(8)的面板上，辅助设备淬火变压器、红外线测温仪等均安装在加热控制箱(7)中，加热控制箱(7)、驱动控制箱(8)可以置于工作台(9)下。2.根据权利要求1所述的单晶化金属线制备装置，其特征在于单晶处理系统(3)主要包括固液转化器(11)、加热装置(15)、石英管(12)、冷指(13)、水套(14)和保护气体(17)；固液转化器(11)中心设有内腔，内腔为粗、细两段，石英管(12)套在固液转化器(11)在外面，沿固液转化器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：范新会，严文，王鑫，李炳，陈健，
申请(专利权)人：西安工业学院，
类型：实用新型
国别省市：