CN109848245A - 一种整体翅片管的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种整体翅片管的生产方法，包括以下步骤：(1)坯料加工：对锻造光坯圆钢进行锯切、车床加工和外表面抛光，利用深孔钻加工内孔；(2)坯料预热：坯料预热采用箱式电炉或环形炉进行预热，预热温度为800～900℃，保温时间不小于2小时；(3)感应加热：采用中频感应加热设备进行坯料的加热，加热温度为1220‑1250℃，保温3‑5分钟出炉，温度测量以坯料头部中心温度为准。本发明的有益效果是采用该工艺制作出的整体翅片管表面质量良好，尺寸精度控制在误差范围之内，且经过理化分析和力学性能测试，性能指标均符合技术要求，整体质量达到了相关标准或技术规范要求；本发明生产的产品可应用于一些特殊行业，可进行批量生产，例如锅炉换热管等。
Description
技术领域
本发明涉及异型钢管的制造方法技术领域，具体涉及一种整体翅片管的生产方法。
背景技术
整体翅片管是壳牌公司近几年开发出的一种新型锅炉换热用管，其主要用途是制作锅炉中换热排管。在该种整体翅片管出现之前，换热排管是采用圆管中间焊接板条制作而成的，这样在管材上就会存在大量焊缝，不可避免的会产生焊接残余应力，从而可能造成使用寿命的降低，以及使用过程中出现破损的危险。
根据资料表明，目前欧洲是采用机加工方法进行该种整体翅片管制作的，国内未见该种翅片管相关报导。热挤压+冷拔工艺生产的整体翅片管，在保证表面质量、尺寸精度和组织性能的前提下，与机加工工艺比较还能节省大量的金属材料，同时能大大提高生产效率，适合于批量生产。但是这种成型方法也存在很多难点：工模具设计、加热工艺、润滑效果、拉拔工艺等都需认真研究和设计才能保证产品的尺寸精度和优良性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体翅片管的生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种整体翅片管的生产方法，包括以下步骤：
(1)坯料加工：对锻造光坯圆钢进行锯切、车床加工和外表面抛光，利用深孔钻加工内孔；
(2)坯料预热：坯料预热采用箱式电炉或环形炉进行预热，预热温度为800～900℃，保温时间不小于2小时；
(3)感应加热：采用中频感应加热设备进行坯料的加热，加热温度为1220-1250℃，保温3-5分钟出炉，温度测量以坯料头部中心温度为准；
(4)工模具准备：采用专业设计的孔型与翅片管形状相同的翅片管热挤压模具，翅片管热挤压模具的孔型带有渐变的导流弧线，且内部设置有热挤压芯棒；
(5)润滑：对坯料的外表面采用滚涂方式，使坯料外表面得到有效润滑；热挤压芯棒与坯料内孔之间的润滑采用玻璃粉垫进行润滑；
(6)热挤压：采用63MN卧式挤压机进行热挤压成型，工艺参数为：挤压比为23.5，挤压速度120mm/S，挤压力理论计算18.6MN；
(7)冷却：对于不锈钢翅片管挤出后迅速入水冷却；对于碳钢或低合金钢翅片管采用空冷方式进行冷却；
(8)预验：检验挤压出槽钢的表面质量并测量其尺寸；
(9)热处理：对于不锈钢翅片管采用固溶热处理，固溶热处理在连续式辊底热处理炉中进行；
(10)拉矫：利用自制的简易拉矫工装配合钢管冷拔设备对热处理后的翅片管进行拉直、扭正；
(11)表面处理：对于不锈钢翅片管采用酸洗的方式进行表面处理，具体措施：利用硝酸和氢氟酸配制的混酸中对不锈钢槽钢进行酸洗，去掉表面的氧化皮；对于碳钢或低合金钢翅片管采用内喷砂、外抛丸的方法去除表面的氧化皮；
(12)修磨：修磨采用手持式砂轮对影响冷拔质量的缺陷进行修磨；
(13)拉拔：拉拔前翅片管内外表面均匀的涂上牛油石灰进行润滑，采用苏拔方法在钢管冷拔机上拉拔；
(14)热处理：对于不锈钢翅片管采用固溶热处理，固溶热处理在连续式辊底热处理炉中进行，热处理工艺为：保温温度1110～1170℃，保温时间30分钟，喷淋水冷；对于碳钢或低合金钢翅片管可根据用户性能要求进行正火或退火等热处理；
(15)表面处理：对于不锈钢翅片管采用酸洗的方式进行表面处理，具体措施：利用硝酸和氢氟酸配制的混酸中对不锈钢槽钢进行酸洗，去掉表面的氧化皮；对于碳钢或低合金钢翅片管采用内喷砂、外抛丸的方法去除表面的氧化皮；
(16)检验：检验成品翅片管的表面质量、尺寸及力学性能和理化性能。
作为本发明进一步的方案是：所述步骤(1)中的工艺要求为：工艺要求：经加工抛光后外表面光滑无缺陷，糙度≤2.0μm；锯切后端面切斜度≤5mm；车床加工后的坯料头部倒外圆弧角为R20-25mm，尾部倒外圆弧角为R10mm，外径φ179mm，长500-800mm，内孔直径45mm。
作为本发明再进一步的方案是：所述翅片管热挤压模具的孔型为翅片管外部形状，翅片管热挤压模具中心处设置有保持翅片管中心孔成型的热挤压芯棒。
作为本发明再进一步的方案是：在步骤(9)中的工艺要求为：保温温度1110～1170℃，保温时间30分钟，喷淋水冷；对于碳钢或低合金钢翅片管进行正火热处理，热处理工艺为950±10℃，保温30-60分钟，空冷；
作为本发明再进一步的方案是：在步骤(13)中，拉拔模具的孔型为翅片管外部形状。
本发明的有益效果是采用该工艺制作出的整体翅片管表面质量良好，尺寸精度控制在误差范围之内，且经过理化分析和力学性能测试，性能指标均符合技术要求，整体质量达到了相关标准或技术规范要求；本发明生产的产品可应用于一些特殊行业，可进行批量生产，例如锅炉换热管等。
附图说明
图1为本发明整体翅片管的结构示意图；
图2为本发明翅片管热挤压模具的结构示意图；
图3为本发明图2的剖视图。
图中：1-翅片管热挤压模具；2-热挤压芯棒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
材料：ASME SB407-N08800LC；
成品规格：φ48*6.3mm；
通过热挤压+冷拔工艺生产不锈钢槽钢的具体步骤如下：
请参阅图1-图3，本发明实施例中，一种整体翅片管的生产方法，包括以下步骤：
(1)坯料加工：对锻造光坯圆钢进行锯切、车床加工和外表面抛光，利用深孔钻加工内孔；工艺要求：经加工抛光后外表面光滑无缺陷，糙度≤2.0μm；锯切后端面切斜度≤5mm；车床加工后的坯料头部倒外圆弧角为R20-25mm，尾部倒外圆弧角为R10mm，外径φ179mm，长500-800mm，内孔直径45mm；
(2)坯料预热：坯料预热采用箱式电炉或环形炉进行预热，预热温度为800～900℃，保温时间不小于2小时；
(3)感应加热：采用中频感应加热设备进行坯料的加热，加热温度为1220-1250℃，保温3-5分钟出炉，温度测量以坯料头部中心温度为准；
(4)工模具准备：采用专业设计的孔型与翅片管形状相同的翅片管热挤压模具1，翅片管热挤压模具1的孔型带有渐变的导流弧线，且内部设置有热挤压芯棒2；
(5)润滑：对坯料的外表面采用滚涂方式，使坯料外表面得到有效润滑，外涂玻璃粉型号GW8；热挤压芯棒2与坯料内孔之间的润滑采用玻璃粉垫进行润滑，玻璃粉垫型号GD19；
(6)热挤压：采用63MN卧式挤压机进行热挤压成型，工艺参数为：挤压比为23.5，挤压速度120mm/S，挤压力理论计算18.6MN；所述翅片管热挤压模具的孔型为翅片管外部形状，翅片管热挤压模具1中心处设置有保持翅片管中心孔成型的热挤压芯棒2；
(7)冷却：对于不锈钢翅片管挤出后迅速入水冷却；对于碳钢或低合金钢翅片管采用空冷方式进行冷却；
(8)预验：检验挤压出槽钢的表面质量并测量其尺寸；
(9)热处理：对于不锈钢翅片管采用固溶热处理，固溶热处理在连续式辊底热处理炉中进行；工艺要求为：保温温度1110～1170℃，保温时间30分钟，喷淋水冷；对于碳钢或低合金钢翅片管进行正火热处理，热处理工艺为950±10℃，保温30-60分钟，空冷；
(10)拉矫：利用自制的简易拉矫工装配合钢管冷拔设备对热处理后的翅片管进行拉直、扭正；
(11)表面处理：对于不锈钢翅片管采用酸洗的方式进行表面处理，具体措施：利用硝酸和氢氟酸配制的混酸中对不锈钢槽钢进行酸洗，去掉表面的氧化皮；对于碳钢或低合金钢翅片管采用内喷砂、外抛丸的方法去除表面的氧化皮；
(12)修磨：修磨采用手持式砂轮对影响冷拔质量的缺陷进行修磨；
(13)拉拔：拉拔前翅片管内外表面均匀的涂上牛油石灰进行润滑，采用苏拔方法在钢管冷拔机上拉拔；拉拔的目的是为了得到尺寸精度更高的成品翅片管，拉拔的道次视成品翅片管的具体规格进行一道或多道；
(14)热处理：对于不锈钢翅片管采用固溶热处理，固溶热处理在连续式辊底热处理炉中进行，热处理工艺为：保温温度1110～1170℃，保温时间30分钟，喷淋水冷；对于碳钢或低合金钢翅片管可根据用户性能要求进行正火或退火等热处理；
(15)表面处理：对于不锈钢翅片管采用酸洗的方式进行表面处理，具体措施：利用硝酸和氢氟酸配制的混酸中对不锈钢槽钢进行酸洗，去掉表面的氧化皮；对于碳钢或低合金钢翅片管采用内喷砂、外抛丸的方法去除表面的氧化皮；
(16)检验：检验成品翅片管的表面质量、尺寸及力学性能和理化性能。
在步骤(13)中，拉拔模具的孔型为翅片管外部形状。
表1化学成分检验结果
表2力学性能检验结果
表3晶间腐蚀试验结果(试验方法ASTM G28 A)
表4尺寸检验结果(尺寸代号见附图1)
压扁试验
参考标准：ASME SA450，两压板之间间距小于31.2mm时，端面没有出现分层或开裂。
扩口试验
参考标准：ASME Section II-SB 829，扩口率超过外径的30％时，扩口端面没有出现开裂。经检验，生产的N08800LC整体翅片管的表面质量、尺寸精度、理化性能、力学性能、耐蚀性能等指标均满足技术规范要求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种整体翅片管的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)坯料加工：对锻造光坯圆钢进行锯切、车床加工和外表面抛光，利用深孔钻加工内孔；
(2)坯料预热：坯料预热采用箱式电炉或环形炉进行预热，预热温度为800～900℃，保温时间不小于2小时；
(3)感应加热：采用中频感应加热设备进行坯料的加热，加热温度为1220-1250℃，保温3-5分钟出炉，温度测量以坯料头部中心温度为准；
(4)工模具准备：采用专业设计的孔型与翅片管形状相同的翅片管热挤压模具(1)，翅片管热挤压模具(1)的孔型带有渐变的导流弧线，且内部设置有热挤压芯棒(2)；
(5)润滑：对坯料的外表面采用滚涂方式，使坯料外表面得到有效润滑；热挤压芯棒(2)与坯料内孔之间的润滑采用玻璃粉垫进行润滑；
(6)热挤压：采用63MN卧式挤压机进行热挤压成型，工艺参数为：挤压比为23.5，挤压速度120mm/S，挤压力理论计算18.6MN；
(7)冷却：对于不锈钢翅片管挤出后迅速入水冷却；对于碳钢或低合金钢翅片管采用空冷方式进行冷却；
(8)预验：检验挤压出槽钢的表面质量并测量其尺寸；
(9)热处理：对于不锈钢翅片管采用固溶热处理，固溶热处理在连续式辊底热处理炉中进行；
(10)拉矫：利用自制的简易拉矫工装配合钢管冷拔设备对热处理后的翅片管进行拉直、扭正；
(11)表面处理：对于不锈钢翅片管采用酸洗的方式进行表面处理，具体措施：利用硝酸和氢氟酸配制的混酸中对不锈钢槽钢进行酸洗，去掉表面的氧化皮；对于碳钢或低合金钢翅片管采用内喷砂、外抛丸的方法去除表面的氧化皮；
(12)修磨：修磨采用手持式砂轮对影响冷拔质量的缺陷进行修磨；
(13)拉拔：拉拔前翅片管内外表面均匀的涂上牛油石灰进行润滑，采用苏拔方法在钢管冷拔机上拉拔；
(14)热处理：对于不锈钢翅片管采用固溶热处理，固溶热处理在连续式辊底热处理炉中进行，热处理工艺为：保温温度1110～1170℃，保温时间30分钟，喷淋水冷；对于碳钢或低合金钢翅片管可根据用户性能要求进行正火或退火等热处理；
(15)表面处理：对于不锈钢翅片管采用酸洗的方式进行表面处理，具体措施：利用硝酸和氢氟酸配制的混酸中对不锈钢槽钢进行酸洗，去掉表面的氧化皮；对于碳钢或低合金钢翅片管采用内喷砂、外抛丸的方法去除表面的氧化皮；
(16)检验：检验成品翅片管的表面质量、尺寸及力学性能和理化性能。
2.根据权利要求1所述的一种整体翅片管的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中的工艺要求为：工艺要求：经加工抛光后外表面光滑无缺陷，糙度≤2.0μm；锯切后端面切斜度≤5mm；车床加工后的坯料头部倒外圆弧角为R20-25mm，尾部倒外圆弧角为R10mm，外径φ179mm，长500-800mm，内孔直径45mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种整体翅片管的生产方法，其特征在于，所述翅片管热挤压模具的孔型为翅片管外部形状，翅片管热挤压模具中心处设置有保持翅片管中心孔成型的热挤压芯棒。
4.根据权利要求3所述的一种整体翅片管的生产方法，其特征在于，在步骤(9)中的工艺要求为：保温温度1110～1170℃，保温时间30分钟，喷淋水冷；对于碳钢或低合金钢翅片管进行正火热处理，热处理工艺为950±10℃，保温30-60分钟，空冷。
5.根据权利要求4所述的一种整体翅片管的生产方法，其特征在于，在步骤(13)中，拉拔模具的孔型为翅片管外部形状。
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