CN102059530A - 高效换热盘管制造方法及生产线 - Google Patents

Abstract

本发明属于交换设备领域，高效换热盘管的制造方法，采用钢带为原料在线连续生产制管，钢带开卷后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，轧制成型后的钢带再矫平到制管平整度要求，由活套储料后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺备用。本发明提供了轧纹管制造新工艺，在焊接钢管制管线工艺中安装轧纹设备，在滚压卷曲前对常规连续制管所用的碳钢或不锈钢带表面轧纹处理，经焊接后的钢管内表面或外表面形成不同规格的轧纹沟槽结构，提高换热工质在管内的对流、冷凝或沸腾传热系数。该工艺附加能耗小，实施方便，生产效率高。

Description

高效换热盘管制造方法及生产线

技术领域

本发明属于热交换设备领域，特别涉及换热盘管的制造工艺。

背景技术

热交换器在石油、化工、电力及冶金制造等工业领域都有广泛应用，尤其以管式换热设备作为间壁换热过程的主要形式，文献中介绍的高效换热管将有近百种，但能够广泛应用的强化传热管却相对较少。尤其对管内换热过程的强化，不但要考虑传热系数的提高，而且还要考虑阻力系数的增加。对铜材质的换热管，由于其质地较软，可加工成各种内微翅、轧槽管、螺纹或波节等强化管；碳钢和不锈钢管主要以螺纹管、波节管等异型结构来提高换热效率。提高管内的对流换热效率，通常采用降低边界层厚度，提高低流速下的湍流程度，改变原有的速度和温度场分布情况；而对于制冷剂蒸发或冷凝过程，石油化工生产过程中的有机蒸气或混合蒸气冷凝过程，采用内微肋管或沟槽管在相同当量面积条件下，可提高换热系数30～80%。其强化机理主要有以下几方面，（1）增加了换热面积；（2）对流动边界层的扰动，减小边界层厚度，改变对流传热温度梯度；（3）在表面张力作用下，冷凝液聚集在沟槽内，平均冷凝液膜厚度减薄，降低液膜导热热阻；（4）蒸发气化过程，形成核态沸腾温差降低，增加传热推动力。由于微肋结构主要作用于边界层的层流底层，对流动过程阻力增加相对较小，所以实际应用较多。但是受加工工艺限制，强化管材质更多局限于铜管和铝管。

发明内容

本发明的目的是克服不锈钢和碳钢管无法采用内微肋管或沟槽管的不足问题，高效换热盘管的制造方法，工艺简单，易于操作，提供了一种不锈钢和碳钢管生产新工艺，制得高性能产品。另外本发明还提供高效换热盘管的生产线，结构简单，制管同时生产沟槽，产品工作性能显著提高。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：高效换热盘管的制造方法，采用钢带为原料在线连续生产制管，钢带开卷后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，轧制成型后的钢带再矫平到制管平整度要求，由活套储料后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺备用。

所述高效换热盘管的制造方法，采用连续在线制管：包括制管、弯管及切割三步，制管、弯管及切割采用连续在线加工，其中

第一步制管：采用钢带为原料在线连续生产制管，钢带开卷后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，轧纹后的钢带进入连续制管工序在线连续制管；

第二步弯管：制管后的钢管输送到弯管机，完成第一个弯管后再传送到第二个待弯管处进行弯管，依次连续进行下一个弯管，直到钢管弯管完毕，呈单片连续弯管；

第三步切割：弯管完毕的单片连续弯管，经过定尺后切除管头余料，制得的单片盘管单管长度15~133米无径向焊缝。

所述第一步制管：原料钢带开卷后上料，上料后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，经由活套储料后进行矫平，过到制管平整度要求后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后，在焊接处进行在线打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺，再进行矫直得成品不锈钢管，定尺切断后备用。

所述第二步弯管：制管后的钢管送料至弯管机入料口，钢管被弯管机自动传送至第一个待弯管处，进行精确定尺，弯管机按设定条件进行弯管，并自动传送至第二个待弯管处，再进行翻管并精确定尺，弯管机按设定条件进行弯管，并自动传送弯管至下一个待弯管处进行弯管，直至弯管完毕。

所述调节轧纹辊施加在钢带表面的压力和轧纹辊之间的距离，经连续辊轧模具使钢带表面形成V型或梯形沟槽，沟槽可平行或不同方向交叉布置。

所述在钢带卷曲焊接之前可通过调整轧纹面的方向，生产内轧纹或外轧纹的沟槽管。

所述调节轧纹辊施加在钢带表面的压力和轧纹辊之间的距离，制得沟槽深度为0.2～0.5mm,宽度为1～2mm,沟槽之间的控制间距为2～10mm。

本发明高效换热盘管生产线，包括制管生产设备，其中制管生产设备包括开卷机、轧纹装置、水平螺旋活套储料机、引料架、成型机、焊接装置、冷却装置、定径装置及切断装置，上述设备依次动态连接构成制管生产线。

所述高效换热盘管生产线是连续制管生产线，还包括弯管生产设备，制管生产设备出料直接输入弯管生产设备，弯管生产设备包括落料滑道、弯管平台、数控弯管机和定尺装置，依次动态连接构成弯管生产线。

本发明提供了一种在碳钢或不锈钢管内表面或外表面制沟槽的工艺方法，方法简单，在制管线中加入部分轧纹工艺，与制管工艺一体化进行，不影响制管工艺及产品的各项性能，但是却有效的克服了碳钢及不锈钢管无法在线制沟槽的不足，由于碳钢及不锈钢材质的刚性较大，根据所需沟槽的间距可采用多个辊联合使用。轧制成型后的钢带再矫平到制管平整度要求，由活套储料后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺备用。

本发明生产线设计合理，有效实现制管同时轧纹的工艺要求，在连续制管线中加入部分轧纹工艺设备，系统结构紧凑，具有加工方便、运行高效、生产成本低等特点。所生产的内轧纹沟槽管可广泛应用于蒸发、冷凝或对流换热等工艺中，产品换热效率显著提高。

附图说明

图1是本发明生产线结构示意图。

图2是本发明钢带表面经过轧纹工艺后的结构示意图，图中所示在焊缝边缘预留1～2mm宽度的表面，其余部分可根据换热需求轧制不同尺寸的平行沟槽结构。 

图3是本发明内轧纹钢管结构示意图。

图4是本发明外轧纹钢管结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。实施例1

高效换热盘管生产线，包括制管生产设备，其中制管生产设备包括开卷机1、轧纹装置18、剪切对焊设备2、水平螺旋活套储料机4、引料架3、成型机5、焊接装置6、打磨机7、冷却装置8、定径装置9、涡流探伤10、校直机组11及切断装置12，上述设备依次动态连接构成制管生产线。

实施例2

高效换热盘管生产线是连续制管生产线，包括制管生产设备和弯管生产设备，制管生产设备与实施例1相同，制管生产设备出料经传输设备13直接输入弯管生产设备，弯管生产设备包括落料滑道14、弯管平台15、数控弯管机16和定尺装置17，依次动态连接构成弯管生产线。

实施例3

高效换热盘管的制造方法，采用实施例1所述生产线，钢带为原料在线连续生产制管，钢带开卷后先进行在线连续轧纹，使钢19带在卷曲圆整之前形成具有沟槽20的表面，轧制成型后的钢带再矫平到制管平整度要求，由活套储料后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺备用。

实施例4

高效换热盘管的制造方法，采用实施例2所述生产线钢带为原料在线连续生产制管，包括制管、弯管及切割三步，制管、弯管及切割采用连续在线加工，其中

第一步制管：原料钢带开卷后上料，上料后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，经由活套储料后进行矫平，过到制管平整度要求后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后，在焊接处进行在线打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺，再进行矫直得成品不锈钢管，定尺切断后备用；

其中轧纹时调节轧纹辊施加在钢带表面的压力和轧纹辊之间的距离，经连续辊轧模具使钢带表面形成V型或梯形沟槽，沟槽20可平行或不同方向交叉布置，使得沟槽20的深度为0.2～0.5mm,宽度为1～2mm,沟槽之间的控制间距为2～10mm。

另外在钢带卷曲焊接之前通过调整轧纹面的方向，生产内轧纹的沟槽管（图3）或外轧纹的沟槽管（图4）。

第二步弯管：制管后的钢管送料至弯管机入料口，钢管被弯管机自动传送至第一个待弯管处，进行精确定尺，弯管机按设定条件进行弯管，并自动传送至第二个待弯管处，再进行翻管并精确定尺，弯管机按设定条件进行弯管，并自动传送弯管至下一个待弯管处进行弯管，直至弯管完毕，呈单片连续弯管；

第三步切割：弯管完毕的单片连续弯管，经过定尺后切除管头余料，制得的单片盘管单管长度15~133米无径向焊缝，内轧纹梯形沟槽尺寸：宽度为1mm,深度为0.3mm,沟槽间隔为3mm。

制得的高效换热盘管用于蒸发式冷凝器及流体冷却器，其蒸发式冷凝器用于氟利昂制冷工质的制冷系统，盘管内工质为水平流动方向，冷凝液在表面张力作用下，一部分沿沟槽内流动到换热管底部，由于减薄了沟槽边缘的冷凝液膜厚度，降低了冷凝液膜的平均热阻，提高了管内冷凝传热系数。

实施例5：采用实施例的生产工艺，轧纹后钢带翻转，经卷曲焊接，制得高效换热盘管为外轧纹碳钢管（如图4所示），V形轧纹沟槽20，深度0.2mm,沟槽间隔5mm,沟槽为平行布置，倾斜夹角为15°。

 制得的高效换热盘管用于满液式蒸发器，氟利昂制冷工质的制冷系统，沟槽部分可以增加换热表面工质气化核心，降低液膜的气化温差,提高了管外沸腾传热系数。

实施例6：采用实施例的生产工艺，制得高效换热盘管为内轧纹不锈钢管（如图3所示），轧纹管沟槽20的规格：宽为0.8mm,沟槽深度为0.3mm,沟槽间距为2mm。

制得的高效换热盘管用于蒸发式冷凝器及流体冷却器，其蒸发式冷凝器含不凝气的甲醇蒸气冷凝系统，冷凝液膜沿沟槽流到水平管底部，受流速剪切力作用内表面主要冷凝面液膜厚度降低，而且由于粗糙沟槽对混合气层流底层起到扰流作用，加速了甲醇气体在边界层内的对流传质过程，对整个系统的热质传递有明显强化作用。

Claims (9)

1.高效换热盘管的制造方法，采用钢带为原料在线连续生产制管，其特征是：钢带开卷后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，轧制成型后的钢带再矫平到制管平整度要求，由活套储料后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺备用。

2.根据权利要求1所述的高效换热盘管的制造方法，其特征是：采用连续在线制管：包括制管、弯管及切割三步，制管、弯管及切割采用连续在线加工，其中

第一步制管：采用钢带为原料在线连续生产制管，钢带开卷后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，轧纹后的钢带进入连续制管工序在线连续制管；

第二步弯管：制管后的钢管输送到弯管机，完成第一个弯管后再传送到第二个待弯管处进行弯管，依次连续进行下一个弯管，直到钢管弯管完毕，呈单片连续弯管；

第三步切割：弯管完毕的单片连续弯管，经过定尺后切除管头余料，制得的单片盘管单管长度15～133米无径向焊缝。

3.根据权利要求2所述的高效换热盘管的制造方法，其特征是：第一步制管：原料钢带开卷后上料，上料后先进行在线连续轧纹，使钢带在卷曲圆整之前形成具有沟槽的表面，经由活套储料后进行矫平，过到制管平整度要求后进入成型预弯机成型，成型后在线进行轴向焊接，在线冷却后，在焊接处进行在线打磨去除毛刺制得毛坯管，冷却后经定径、定尺，再进行矫直得成品不锈钢管，定尺切断后备用。

4.根据权利要求2所述的高效换热盘管的制造方法，其特征是：第二步弯管：制管后的钢管送料至弯管机入料口，钢管被弯管机自动传送至第一个待弯管处，进行精确定尺，弯管机按设定条件进行弯管，并自动传送至第二个待弯管处，再进行翻管并精确定尺，弯管机按设定条件进行弯管，并自动传送弯管至下一个待弯管处进行弯管，直至弯管完毕。

5.根据权利要求1-4任一所述的高效换热盘管的制造方法，其特征是：调节轧纹辊施加在钢带表面的压力和轧纹辊之间的距离，经连续辊轧模具使钢带表面形成V型或梯形沟槽，沟槽可平行或不同方向交叉布置。

6.根据权利要求1-4任一所述的高效换热盘管的制造方法，其特征是：在钢带卷曲焊接之前可通过调整轧纹面的方向，生产内轧纹或外轧纹的沟槽管。

7.根据权利要求1-4任一所述的高效换热盘管的制造方法，其特征是：调节轧纹辊施加在钢带表面的压力和轧纹辊之间的距离，制得沟槽深度为0.2～0.5mm,宽度为1～2mm,沟槽之间的控制间距为2～10mm。

8.高效换热盘管生产线，包括制管生产设备，其特征是：其中制管生产设备包括开卷机、轧纹装置、水平螺旋活套储料机、引料架、成型机、焊接装置、冷却装置、定径装置及切断装置，上述设备依次动态连接构成制管生产线。

9.根据权利要求8所述的高效换热盘管生产线，其特征是：高效换热盘管生产线是连续制管生产线，还包括弯管生产设备，制管生产设备出料直接输入弯管生产设备，弯管生产设备包括落料滑道、弯管平台、数控弯管机和定尺装置，依次动态连接构成弯管生产线。

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