一种金刚母线线材拉丝装置及控制方法与流程

本发明属于金属拉丝，具体是指一种金刚母线线材拉丝装置及控制方法。

背景技术：

1、金刚线母线是光伏晶硅切片等领域的核心耗材，其拉丝成形工艺直接决定了线材的韧性与尺寸精度，水箱式拉丝机是一种依托冷却润滑液（乳化液）实现湿式多道次连续拉拔的减径设备。线材逐一穿过多个拉丝模进行截面压缩，并依靠后方逐级增速的牵引轮提供稳定牵引力。在此过程中，循环喷射的冷却液全方位包裹线材与模具，起到强力润滑、降低摩擦、冲洗金属粉末并及时带走拉拔热的作用，在拉拔过程中，冷却润滑液作为核心介质，承担着降低模具摩擦、带走加工热量的关键作用。

2、目前大多数拉丝设备的冷却液依靠定时抽样检测，缺乏在线实时的精准调控手段。冷却液在长时间连续运转后极易出现浓度降低、温度升高等异常工况。这直接导致线材与拉丝模具间的润滑膜变薄，摩擦系数发生急剧波动，从而使拉拔时的系统阻力频繁突变。此类物理参数的无规律变化，会严重干扰牵引单元电机恒张力控制系统的稳定运行，极易造成线材被拉断或线径超差。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种金刚母线线材拉丝装置及控制方法，以至少部分解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明采取的技术方案如下：提出了一种金刚母线线材拉丝装置，包括：

3、拉丝机，安装有水平布置的接水盘；

4、多个拉丝模组，按线材的输送方向依次安装在所述拉丝机上；

5、多个牵引单元，安装在所述拉丝机上，并配置在每个所述拉丝模组的后侧，用于牵引线材；

6、多组导轮组，配置安装在每个所述拉丝模组的前后侧；

7、多组冷液单元，配置安装在每个所述拉丝模组的上方，并向所述拉丝模组喷洒冷却液；

8、其中，所述接水盘的底部固定安装有水箱，所述水箱对应每个所述冷液单元均连接有循环导管，且每个所述循环导管上沿冷却液输送方向依次设有浓度传感器、清水接管和浓缩液接管，所述浓度传感器配置为检测所述循环导管内冷却液浓度，并根据所述浓度传感器检测的浓度通过所述清水接管和浓缩液接管向所述循环导管内导入流体调节所述冷液单元出口处冷却液浓度，以维持丝材与拉丝模组和牵引单元接触时的系统阻力。

9、进一步的，所述循环导管上位于所述浓缩液接管的后侧还安装有原液接管，所述原液接管的后侧对应安装有温度传感器和保温套管，所述温度传感器配置为用于检测所述循环导管内冷却液的温度，所述原液接管用于向所述循环导管内输入低温冷却液，所述保温套管用于对所述循环导管内的冷却液加温，以维持所述冷液单元出口处的冷却液温度。

10、进一步的，所述拉丝模组包括拉丝模具、模具安装座和导流池，所述拉丝模具通过模具安装座固定于所述拉丝机上，并使丝材以水平姿态通过所述拉丝模具，所述导流池安装在所述模具安装座的外侧，且所述导流池上对应丝材的路径上开设有过丝通道，所述冷液单元位于所述拉丝模具的上方，并朝向所述拉丝模具、模具安装座喷洒冷却液。

11、进一步的，所述导流池的内部具有容纳冷却液的导流腔，所述导流池的底部中间位置处固定设有导流筒，所述导流筒与所述导流腔连通，并能将所述导流腔内的冷却液导向至所述接水盘，所述过丝通道的朝向与所述牵引单元和导轮组位置对应。

12、进一步的，所述牵引单元包括牵引轮和电机，所述电机固定于所述拉丝机上，所述牵引轮固定于所述电机的输出端，所述电机驱动所述牵引轮以设定的速度牵引丝材通过所述拉丝模具。

13、进一步的，所述电机包括变频电机或伺服电机，多个所述电机均与电机控制系统连接，且沿丝材拉丝方向，所述电机的转速逐级增高，以维持丝材拉丝过程张力恒定。

14、进一步的，所述导轮组包括一对设置在所述拉丝模组前后侧的导轮，所述导轮用于输送丝材，并使丝材与所述拉丝模具中的模孔同一高度。

15、进一步的，所述冷液单元包括万向软管和供液管，所述供液管固定于所述拉丝机上，且所述供液管与所述循环导管连通，所述万向软管固定于所述供液管上，所述万向软管的出口朝向所述拉丝模组和牵引轮。

16、本发明第二方面提供一种金刚母线线材拉丝控制方法，应用上述的金刚母线线材拉丝装置，包括以下步骤：

17、步骤1：启动拉丝机、多个牵引单元及循环导管，使冷却液在冷液单元与水箱之间循环，并驱动多个牵引单元按逐级增速的设定速度牵引线材穿过拉丝模组；

18、步骤2：通过所述循环导管上的浓度传感器和温度传感器分别实时检测冷却液的实时浓度和实时温度，并将检测信号反馈至电机控制系统；

19、步骤3：所述电机控制系统根据实时浓度与预设目标浓度的偏差，控制所述清水接管和/或浓缩液接管向循环导管内导入相应流体；同时，根据实时温度与预设目标温度的偏差，控制所述原液接管导入低温冷却液和/或控制所述保温套管进行加热，使冷液单元出口处的冷却液维持在预设的目标浓度和目标温度范围内，以保证线材与拉丝模组的摩擦系数处于设定区间；

20、步骤4：在步骤3进行冷却液参数调节的同时，所述电机控制系统实时读取所述牵引单元中电机的转矩或电流信号，根据该转矩或电流信号计算线材在拉拔过程中的实时系统阻力值；

21、步骤5：将所述实时系统阻力值与预设的系统阻力波动基准范围进行比对，当实时系统阻力值超出基准范围时，电机控制系统协同调节电机的转速给定值或扭矩输出值，以抵消由于冷却液物理状态变化引发的牵引力突变，从而动态维持丝材拉丝过程的全线张力恒定。

22、进一步的，步骤5中：当检测到冷却液温度高于目标温度上限，或冷却液浓度低于目标浓度下限，导致线材与拉丝模组间的摩擦系数急剧上升、所述电机的转矩或电流信号超出预设的上限阈值时，电机控制系统在通过步骤3快速调节冷却液恢复润滑性能的同时，向所述电机发送动态缓冲指令，暂时降低相邻道次牵引电机之间的速度差，或降低其扭矩响应斜率，以补偿瞬时增大的牵引力，避免线材因张力突变而发生断裂；

23、当所述浓度传感器和温度传感器反馈冷却液指标恢复正常，且电机的转矩或电流信号回落至预设的系统阻力波动范围内时，电机控制系统再平滑恢复各牵引电机至预设的稳态恒定张力控制曲线；

24、当冷却液参数趋好导致系统阻力偏低时，电机控制系统相应地微调电机的转速差以收紧张力，通过冷却液物理润滑参数与电气动力牵引参数的实时交叉补偿，实现复杂工况下的系统阻力稳定。

25、有益效果：

26、本发明通过在循环导管上集成浓度传感器、温度传感器及对应的调节接管与保温套管，并将冷却液物理参数的实时调节与牵引电机的反馈相结合，根据传感器信号主动调控冷却液浓度与温度，从源头稳定线材与模具间的摩擦系数，将牵引电机的电气参数作为系统阻力的量化反馈，当阻力超出基准范围时，协同调节电机转速或扭矩以动态补偿牵引力突变。解决冷却液参数与牵引控制相互割裂的缺陷，降低断线率和线径超差风险。

1.一种金刚母线线材拉丝装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述循环导管（61）上位于所述浓缩液接管（64）的后侧还安装有原液接管（65），所述原液接管（65）的后侧对应安装有温度传感器（66）和保温套管（67），所述温度传感器（66）配置为用于检测所述循环导管（61）内冷却液的温度，所述原液接管（65）用于向所述循环导管（61）内输入低温冷却液，所述保温套管（67）用于对所述循环导管（61）内的冷却液加温，以维持所述冷液单元（50）出口处的冷却液温度。

3.根据权利要求1所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述拉丝模组（20）包括拉丝模具（21）、模具安装座（22）和导流池（23），所述拉丝模具（21）通过模具安装座（22）固定于所述拉丝机（10）上，并使丝材以水平姿态通过所述拉丝模具（21），所述导流池（23）安装在所述模具安装座（22）的外侧，且所述导流池（23）上对应丝材的路径上开设有过丝通道（230），所述冷液单元（50）位于所述拉丝模具（21）的上方，并朝向所述拉丝模具（21）、模具安装座（22）喷洒冷却液。

4.根据权利要求3所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述导流池（23）的内部具有容纳冷却液的导流腔（200），所述导流池（23）的底部中间位置处固定设有导流筒（231），所述导流筒（231）与所述导流腔（200）连通，并能将所述导流腔（200）内的冷却液导向至所述接水盘（11），所述过丝通道（230）的朝向与所述牵引单元（30）和导轮组（40）位置对应。

5.根据权利要求3所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述牵引单元（30）包括牵引轮（31）和电机（32），所述电机（32）固定于所述拉丝机（10）上，所述牵引轮（31）固定于所述电机（32）的输出端，所述电机（32）驱动所述牵引轮（31）以设定的速度牵引丝材通过所述拉丝模具（21）。

6.根据权利要求5所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述电机（32）包括变频电机或伺服电机，多个所述电机（32）均与电机控制系统连接，且沿丝材拉丝方向，所述电机（32）的转速逐级增高，以维持丝材拉丝过程张力恒定。

7.根据权利要求3所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述导轮组（40）包括一对设置在所述拉丝模组（20）前后侧的导轮（41），所述导轮（41）用于输送丝材，并使丝材与所述拉丝模具（21）中的模孔同一高度。

8.根据权利要求5所述的金刚母线线材拉丝装置，其特征在于：所述冷液单元（50）包括万向软管（51）和供液管（52），所述供液管（52）固定于所述拉丝机（10）上，且所述供液管（52）与所述循环导管（61）连通，所述万向软管（51）固定于所述供液管（52）上，所述万向软管（51）的出口朝向所述拉丝模组（20）和牵引轮（31）。

9.一种金刚母线线材拉丝控制方法，其特征在于：应用权利要求1-8中的任意一项所述的金刚母线线材拉丝装置，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的金刚母线线材拉丝控制方法，其特征在于：所述步骤5中：当检测到冷却液温度高于目标温度上限，或冷却液浓度低于目标浓度下限，导致线材与拉丝模组（20）间的摩擦系数急剧上升、所述电机（32）的转矩或电流信号超出预设的上限阈值时，电机控制系统在通过步骤3快速调节冷却液恢复润滑性能的同时，向所述电机（32）发送动态缓冲指令，暂时降低相邻道次牵引电机（32）之间的速度差，或降低其扭矩响应斜率，以补偿瞬时增大的牵引力，避免线材因张力突变而发生断裂；