CN108393451A - 一种空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺 - Google Patents
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Abstract
一种空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺，属于金属加工设备技术领域。设备由熔化炉、感应体、铸造炉、浇注模具、加热装置、冷却装置、收卷机和盘拉机组成。工艺为将铜坯放入熔化炉，熔化炉内部下方的感应体对铜坯进行感应加热融化形成铜液，保温；在连通器的作用下，铜液进入铸造炉的炉腔内静置到指定时间后，当铜管挤出浇注模具进入到加热装置进行梯度式加热，使晶粒沿一个方向生长形成单晶组织，在冷却装置进一步冷却，最后经过收卷机收卷定尺后，铜管转入盘拉机进行高速拉伸成型。本发明设备简单，节能，生产效率高；可以直接进行拉拔、成型等再加工工艺；从而解决流程过长、能耗高的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工设备技术领域，特别是涉及一种空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺。
背景技术
金属铜具有优良的导电性、导热性以及良好的延展性，易于加工成型，广泛应用于生产、生活及国民经济等各个部门。铜管材是重要的铜加工产品之一，主要用于空调、制冷、发电、建筑等。
现有的铜管制造工艺主要包括如下几种方案：
一、上引法：此生产法为电解铜经熔化后直接上引出铜管，生产细等轴晶批量，需要经过轧制等工序再结晶才可以进行后续加工。但是，缺点为管材组织疏松，不耐高压、只适合于生产小规格空调铜管。
二、连铸连轧法：此生产法为电解铜熔化后直接铸造出等轴晶空心铜，经过行星轧制生产出铜管。此工艺生产的铜管优点为：生产效率高。缺点为：生产流程长，成材率不高，管理难度单，能耗较高，管材因组织疏松，不耐高压。连铸连轧铜管生产法是目前国内外空调与制冷用无缝铜管主要生产方法，是空调与制冷用无缝铜管目前发展的主要方向。
三、连铸挤压法：此生产法为电解铜熔化后铸造出铜锭，经二次加热后用大型挤压机挤压出铜管。此工艺生产的铜管优点为：质量最好、组织结构细密、密度大、耐高压、弯曲变形量大，能适用于冷热交换频繁、温差变化大的工作环境，可生产大规格铜管。缺点为：成品率低、能耗高，生产成本高。目前此工艺生产空调与制冷用无缝铜管只存在大口径、小批量、高要求的一些产品上。普通产品无竞争力逐步遭市场淘汰。
在连铸连轧法铜管制造工艺中，铜铸坯的生产加工通常采用水平连铸炉。然而现有的铜管生产设备由于结构设计的问题，存在连铸连轧铜管生产工艺流程过长、能耗高的缺点。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺，可以实现单晶无缝铜管的短流程制备，设备简单，节能，生产效率高。采用该生产设备的工艺能够直接生产出单晶铜，无需经过再结晶加工，可以直接进行拉拔、成型等再加工工艺；从而解决连铸连轧铜管生产工艺流程过长、能耗高的缺点。
本发明的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备，包括熔化炉、感应体、铸造炉、浇注模具、加热装置、冷却装置、收卷机和盘拉机；所述感应体设于熔化炉内部的下方；所述铸造炉安装在熔化炉的底部，且通过一连通器与熔化炉连通设置；所述浇注模具安装在铸造炉的底部，浇注模具内部设有结晶器，结晶器的流入口与铸造炉的流出口连通设置；所述加热装置设于浇注模具的流出口，所述冷却装置设于加热装置的流出口，且浇注模具、加热装置和冷却装置的中心在同一条轴线上；所述收卷机设于冷却装置与盘拉机之间。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，还包括水平输送滚道，所述水平输送滚道设置于浇注模具、加热装置和冷却装置的中心所在的轴线上。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述熔化炉包括炉门和熔化炉腔，所述炉门可开合式固设于熔化炉腔的上方。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述加热装置包括环形加热筒、加热元件和感应元件；所述感应元件设于环形加热筒的内圆周壁上，所述加热元件设于感应元件的内圆周壁上。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，所述冷却装置包括水冷铜套以及水槽，水槽设于水冷铜套的下方。
另外，本发明的设备生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺过程为：将铜坯放入熔化炉，熔化炉内部下方的感应体对铜坯进行感应加热融化形成铜液，保温；在连通器的作用下，铜液进入铸造炉的炉腔内静置到指定时间后，静置后的铜液通过自重压力进入结晶器进行凝固并铸造出空心；当铜管挤出浇注模具进入到加热装置进行梯度式加热，使晶粒沿一个方向生长形成单晶组织，在冷却装置进一步冷却，最后经过收卷机收卷定尺后，铜管转入盘拉机进行高速拉伸成型。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，感应体升温到1180-1200℃，保温温度为1120-1200℃。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，冷却装置采用水冷的冷却方式，水冷时水流量800-1200L/h，牵引速度为300-600mm/min。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，收卷机的铜管收卷速度为300m/min-500m/min。
为了取得更好的技术效果，进一步的技术改进还包括，盘拉机的铜管拉伸次数为6道次，且铜管的单道次延伸系数为1.5-2.5。
本发明的优点在于：
1.生产设备直接生产出单晶铜，由于组织为单晶结构，无晶界组织致密，延展性好，加工硬化程度低，无需经过再结晶加工，可以直接进行拉拔、成型等再加工工艺；从而解决连铸连轧铜管生产工艺流程过长、能耗高的缺点，并且可以实现单晶无缝铜管的短流程制备，设备简单，节能，生产效率高。
2.生产工艺通过热型连铸生产出直径为30mm-60mm，壁厚1.5-3.0mm光亮单晶铜替代原连铸连轧铜管水平连铸直径80-100mm，壁厚20-25mm的铸坯，由于表面光亮，无需经过铣皮工序，铜为单晶结构具有良好的塑性变形能力，可以不经过三辊行星轧制和三联合拉拔工序，直接作为坯料在盘拉机经过多道次拉伸至相应的尺寸，经过精整探伤、退火包装后成品入库，同时经过高速倒立式盘拉机生产的中间成品可以直接进行内螺纹成型生产，无需中间退火。
附图说明
图1为本发明的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备的结构示意图；
图2为本发明的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备的另一示意图；
图3为本发明的加热装置的结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域的普通技术人员应能理解其他可能得实施方式以及本发明的优点。
请同时参阅图1至图3。
本发明的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备，包括熔化炉10、感应体20、铸造炉30、浇注模具40、加热装置50、冷却装置60、收卷机和盘拉机；所述感应体20设于熔化炉10内部的下方；所述铸造炉30安装在熔化炉10的底部，且通过一连通器11与熔化炉10连通设置；所述浇注模具40安装在铸造炉30的底部，浇注模具40内部设有结晶器，结晶器的流入口与铸造炉30的流出口连通设置；所述加热装置50设于浇注模具40的流出口，所述冷却装置60设于加热装置50的流出口，且浇注模具40、加热装置50和冷却装置60的中心在同一条轴线上；所述收卷机设于冷却装置60与盘拉机之间。还包括水平输送滚道12，所述水平输送滚道12设置于浇注模具40、加热装置50和冷却装置60的中心所在的轴线上。优选地，所述盘拉机为高速倒立式盘拉机。
具体地，所述熔化炉10包括炉门和熔化炉腔，所述炉门可开合式固设于熔化炉腔的上方。所述加热装置50包括环形加热筒51、加热元件52和感应元件53；所述感应元件53设于环形加热筒51的内圆周壁上，所述加热元件52设于感应元件53的内圆周壁上。所述冷却装置60包括水冷铜套以及水槽，水槽设于水冷铜套的下方。优选地，所述加热元件为电阻式加热元件。
生产工艺实施例1：
本实施例的设备生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺过程为：
a.采用热型连铸工艺制备铜，铜的直径为30mm，其壁厚为1.5mm，经过收卷机后，按每根1000kg装入收料筐；
b.将步骤a中的铜转入高速倒立式盘拉机，经过6道次高速拉伸后，拉制成9.52*0.30规格成品管，外径为9.52±0.02mm，壁厚为0.30±0.02mm；
c.将步骤b中的成品铜管进行精整探伤处理，精整的速度为300m/min，分成120kg/卷，卷高为280±5mm，每卷缺陷数≤5个；
d.将步骤c中的卷料进行成品退火，退火温度为430℃，保温时间为25min，然后成品包装入库。
步骤a中，热型连铸在连铸机处进行，采用热冷组合铸型水平连铸制备直径为Ф30～60mm，壁厚为1～3mm的铜，其工艺为：铜液熔化温度1180～1200℃，保温温度1120～1200℃，热型温度1150～1180℃，热型段采用电阻加热，加热功率10～16kW；冷型水冷铜套冷却水流量800～1200L/h，牵引速度300～600mm/min；
步骤b中，直接将热型连铸出的经过收卷机后在高速倒立式盘拉机处多道次拉伸，铜管的单道次延伸系数为1.5-2.5。
步骤c中经过盘拉机拉伸的铜管卷取速度为300m/min-500m/min。
步骤d中经过精整后铜管的退火温度为430℃，保温时间为25min。
生产工艺实施例2：
本实施例的设备生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺过程为：
a.采用热型连铸工艺制备铜，铜的直径为30mm，其壁厚为1.5mm，经过收卷机后，按每根1000kg装入收料筐；
b.将步骤a中的铜转入高速倒立式盘拉机，经过6道次高速拉伸后，拉制成9.52*0.30规格成品管，外径为9.52±0.02mm，壁厚为0.30±0.02mm；
c.将步骤b中的成品铜管经过高速内螺纹成型旋压，成型内壁螺纹，旋压转速为32000r/min，拉拔速度60m/min；
d.将步骤c中的成品铜管进行精整探伤处理，精整的速度为400m/min，分成140kg/卷，卷高为300±5mm，每卷缺陷数≤8个
d.将步骤c中的卷料进行成品退火，退火温度为430℃，保温时间为25min，然后成品包装入库。
步骤a中，热型连铸在连铸机处进行，采用热冷组合铸型水平连铸制备直径为Ф30～60mm，壁厚为1～3mm的铜，其工艺为：铜液熔化温度1180～1200℃，保温温度1120～1200℃，热型温度1150～1180℃，热型段采用电阻加热，加热功率10～16kW；冷型水冷铜套冷却水流量800～1200L/h，牵引速度300～600mm/min；
步骤b中，直接将热型连铸出的经过收卷机后在高速倒立式盘拉机处多道次拉伸，铜管的单道次延伸系数为1.5-2.5。
步骤c中经过盘拉机拉伸的铜管卷取速度为300m/min-500m/min。
步骤d中经过精整后铜管的退火温度为430℃，保温时间为25min。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备，其特征在于：包括熔化炉、感应体、铸造炉、浇注模具、加热装置、冷却装置、收卷机和盘拉机；所述感应体设于熔化炉内部的下方；所述铸造炉安装在熔化炉的底部，且通过一连通器与熔化炉连通设置；所述浇注模具安装在铸造炉的底部，浇注模具内部设有结晶器，结晶器的流入口与铸造炉的流出口连通设置；所述加热装置设于浇注模具的流出口，所述冷却装置设于加热装置的流出口，且浇注模具、加热装置和冷却装置的中心在同一条轴线上；所述收卷机设于冷却装置与盘拉机之间。
2.根据权利要求1所述的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备，其特征在于：还包括水平输送滚道，所述水平输送滚道设置于浇注模具、加热装置和冷却装置的中心所在的轴线上。
3.根据权利要求1所述的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺，其特征在于：所述熔化炉包括炉门和熔化炉腔，所述炉门可开合式固设于熔化炉腔的上方。
4.根据权利要求1所述的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺，其特征在于：所述加热装置包括环形加热筒、加热元件和感应元件；所述感应元件设于环形加热筒的内圆周壁上，所述加热元件设于感应元件的内圆周壁上。
5.根据权利要求1所述的空调与制冷用单晶无缝铜管生产设备及其工艺，其特征在于：所述冷却装置包括水冷铜套以及水槽，水槽设于水冷铜套的下方。
6.一种用权利要求1至5任一项所述设备生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺，其特征在于：将铜坯放入熔化炉，熔化炉内部下方的感应体对铜坯进行感应加热融化形成铜液，保温；在连通器的作用下，铜液进入铸造炉的炉腔内静置到指定时间后，静置后的铜液通过自重压力进入结晶器进行凝固并铸造出空心；当铜管挤出浇注模具进入到加热装置进行梯度式加热，使晶粒沿一个方向生长形成单晶组织，在冷却装置进一步冷却，最后经过收卷机收卷定尺后，铜管转入盘拉机进行高速拉伸成型。
7.根据权利要求6所述的生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺，其特征在于：感应体升温到1180-1200℃，保温温度为1120-1200℃。
8.根据权利要求6所述的生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺，其特征在于：冷却装置采用水冷的冷却方式，水冷时水流量800-1200L/h，牵引速度为300-600mm/min。
9.根据权利要求6所述的生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺，其特征在于：收卷机的铜管收卷速度为300m/min-500m/min。
10.根据权利要求6所述的生产空调与制冷用单晶无缝铜管的工艺，其特征在于：盘拉机的铜管拉伸次数为6道次，且铜管的单道次延伸系数为1.5-2.5。
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2018
- 2018-05-25 CN CN201810545491.6A patent/CN108393451A/zh active Pending
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