CN104625594A - 大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法 - Google Patents

大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法，将经过大吨位水封挤压方式制得铜管管坯，经轧制后的轧制铜管，再经过渡拉伸，形成大直径铜管，后经成品拉伸，将大直径铜管的两端拉伸成小直径铜管段，且形成锥面过渡连接段的成品件，最后将成品件进行脱脂真空退火以形成具有精度高、内外表面光滑且力学性能优越的接头铜管。

Description

大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法
技术领域
本发明涉及无缝管件制造工艺技术领域，尤其涉及一种异型截面接头铜管的制造工艺方法。
背景技术
近年来，大型汽轮发电机组越来越多的投入电网运行，已经成为发电行业的主要发电方式之一，对于满足经济和社会不断发展的能源需求具有重要意义。
类似产品以空拉成外方内方铜管为主，产品表面粗糙，尺寸偏差大，材质疏松，导致空心铜导线内表面因表面粗糙而容易产生结垢，影响导线铜管内冷却介质的流速，尺寸偏差大，材质疏松更会使接头铜管因承受不了冷却介质的压力而产生泄漏。
根据统计，由于大型汽轮发电机转子绕组用空心接头铜管泄漏而影响整台大型汽轮发电机正常运行、甚至整台机组报废的故障是汽轮发电机组故障中的重要一种。因此，如何制造精度高，表面光滑及性能优越的接头铜管，以保证大型汽轮发电机组的正常运行和延长其使用寿命就显得日益重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法，以解决现有铜管加工精度低、表面粗糙以及材质疏松的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法，包括以下步骤：
步骤S1：电解铜，将铜电解提纯；
步骤S2：熔铸，将提纯的铜熔融制成铜锭；
步骤S3：挤压成型管坯，将铜锭经大吨位水封挤压方式制得铜管管坯；
步骤S4：轧制管坯，细化铜管的管坯晶粒，并消除显微组织的缺陷；
步骤S5：过渡拉伸，过渡拉伸形成大直径铜管；
步骤S6：成品拉伸，将大直径铜管的两端拉伸成小直径铜管段，且形成锥面过渡连接段的成品件；
步骤S7：热处理，将成品件脱脂真空退火；
形成异型截面接头铜管。
优选地，在所述挤压成型管坯的步骤中，控制穿孔针穿孔位移，使挤出铜管前端封闭，在完全挤出之前收回穿孔针，以获得两端封闭的挤压管坯。
优选地，在所述挤压成型管坯的步骤中，铜管挤出过程通过水封装置，使得铜管完全处于冷却水中，隔绝与空气接触而阻止了表面氧化，保证获得内外表面光洁、无氧化皮夹杂的挤压管坯。
优选地，在所述过渡拉伸的步骤中，采用过渡拉伸外模和游动芯头配合经1道次或多道次的拉伸，形成过渡拉伸件，该拉伸外模和游动芯头的几何形状与管件的内、外形一样，拉伸系数为1.8至2.0。
优选地，在所述成品拉伸的步骤中，采用成品拉伸外模和游动芯头配合经1道次拉伸缩小直径形成两端小直径，并形成具有锥面过渡连接段的成品件，该拉伸外模和游动芯头的几何形状与管件的内、外形一样，拉伸系数为1.8至2.0。
如上所述，本发明的大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法，将经过大吨位水封挤压方式制得铜管管坯，经轧制后的轧制铜管，再经过渡拉伸，形成大直径铜管；后经成品拉伸，将大直径铜管的两端拉伸成小直径铜管段，且形成锥面过渡连接段的成品件，最后将成品件进行脱脂真空退火以形成具有精度高、内外表面光滑且力学性能优越的接头铜管。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明；
图1为本发明的异型截面接头铜管的制造工艺流程图S1至S7。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请结合图1所示，其为本实施例中一种大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法的工艺流程图，具体包括如下步骤：
步骤S1：电解铜，将铜电解提纯。
步骤S2：熔铸，采用熔炼炉进行熔融铸造，将提纯的铜熔融制成铜锭。
步骤S3：挤压成型管坯，将铜锭经大吨位水封挤压方式制得铜管管坯，控制穿孔针穿孔位移，使挤出铜管前端封闭，在完全挤出之前收回穿孔针，以获得两端封闭的挤压管坯；
当铜管挤出过程通过水封装置，使得铜管完全处于冷却水中，隔绝与空气接触而阻止了表面氧化，保证获得内外表面光洁、无氧化皮夹杂的挤压管坯；经过大吨位挤压机形成的管坯其材质更加紧密，生产的产品也能承受更大的压力。
在一个实施例中，例如可以将铜铸锭经加热至800至900°挤压温度范围，放入挤压筒，经过墩粗、挤压、穿孔形成挤压管坯，通过控制穿孔针穿孔位移，使穿孔针不穿透铸锭，而使挤出管坯前端封闭，另外在挤压结束前穿孔针先行退出，使得挤出铜管后端也封闭，挤压铜管内孔形成一个完全封闭的内腔，以防止内孔氧化和二次污染；水封装置在铜管挤出口形成高压的水流，既可以隔绝挤压管在出模口与空气接触，同时该装置又可以防止冷却水流入挤压模具及挤压筒中而损坏挤压工模具。挤压管坯经过水封装置后再进入冷却水槽对铜管进行深度冷却。挤压管坯在整个生产过程中完全与空气隔绝，杜绝了铜管表面的氧化，保证内外表面光洁无氧化，为最终产品的加工创造了前提条件。
步骤S4：轧制管坯，细化铜管的管坯晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使得钢材组织密实，力学性能得到改善，也即在沿轧制方向上，使得铜管坯在一定程度上不是各向同性体，在熔铸工艺步骤中，产生的气泡、裂纹以及组织疏松，也可以在高温和压力下被焊合。
步骤S5：过渡拉伸，采用过渡拉伸外模和游动芯头配合形成大直径铜管的过渡拉伸件，具体地，将拉伸外模固定在模座上，拉伸驱动装置的芯杆连接游动芯头，将其伸入拉伸外模适当的位置，若伸入过深，会增加拉伸阻力进而拉断管坯；若伸入过浅，易造成空拉现象，使得内径尺寸和内表面光洁度无法达到合格标准。拉伸装置的液压系统启动进行拉伸，拉伸至预定长度，拉伸装置中的活塞杆停止，拔出芯杆和过渡拉伸件，活塞杆复位，进入下道拉伸工序，其中拉伸系数可设定为1.8至2.0，一般周长缩减率达到15%至20%。
步骤S6：成品拉伸，将大直径铜管的两端拉伸成小直径铜管段，且形成锥面过渡连接段的成品件，其中采用成品拉伸外模和游动芯头配合缩小直径拉伸形成两端小直径的成品件，拉伸系数为1.8至2.0。
本发明中的接头铜管是一种厚壁管，D/S比值很小，其比值介于3.0至4.0，当游动芯头拉伸时，管坯在空拉区位置时铜管壁厚就已经减薄，导致管坯在定径区不能完全接触到游动芯头定径段，造成铜管无法满足游动芯头拉伸条件，铜管的几何尺寸不能达到设计的要求。通过采用大模角长斜面结构的外模，外模的模角15°至16°；配合长斜面的游动芯头，游动芯头模角11°，斜面长度大于10mm，外模与游动芯头夹角4°至5°，大于传统2°至3°夹角的拉伸工艺，在超小D/S比值的导线连接管拉伸时，能有效减少拉伸过程中空拉区的距离，避免管坯壁厚减薄，拉伸工艺能满足游动芯头拉伸条件，并确保产品的几何尺寸达到设计要求，为获得高精度尺寸的铜管提供了保证。
步骤S7：热处理，将成品件脱脂真空退火，所述真空退火温度可达到500℃，经过上述制造工艺步骤，可以得到外方内方的厚壁异型截面接头铜管。
本发明的大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法，将经过大吨位水封挤压方式制得铜管管坯，经轧制后的轧制铜管，再经过渡拉伸，形成大直径铜管；后经成品拉伸，将大直径铜管的两端拉伸成小直径铜管段，且形成锥面过渡连接段的成品件，最后将成品件进行低温脱脂退火形成具有精度高、内外表面光滑且力学性能优越的接头铜管。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种大型汽轮发电机转子用异型截面接头铜管的制造工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：电解铜，将铜电解提纯；
步骤S2：熔铸，将提纯的铜熔融制成铜锭；
步骤S3：挤压成型管坯，将铜锭经大吨位水封挤压方式制得铜管管坯；
步骤S4：轧制管坯，细化铜管的管坯晶粒，并消除显微组织的缺陷；
步骤S5：过渡拉伸，过渡拉伸形成大直径铜管；
步骤S6：成品拉伸，将大直径铜管的两端拉伸成小直径铜管段，且形成锥面过渡连接段的成品件；
步骤S7：热处理，将成品件脱脂真空退火；
形成异型截面接头铜管。
2.根据权利要求1所述的异型截面接头铜管的制造工艺方法，其特征在于，所述挤压成型管坯的步骤中，控制穿孔针穿孔位移，使挤出铜管前端封闭，在完全挤出之前收回穿孔针，以获得两端封闭的挤压管坯。
3.根据权利要求1或2所述的异型截面接头铜管的制造工艺方法，其特征在于，所述挤压成型管坯的步骤中，铜管挤出过程通过水封装置，使得铜管完全处于冷却水中，隔绝与空气接触而阻止了表面氧化，保证获得内外表面光洁、无氧化皮夹杂的挤压管坯。
4.根据权利要求1所述的异型截面接头铜管的制造工艺方法，其特征在于，在所述过渡拉伸的步骤中，采用过渡拉伸外模和游动芯头配合经1道次或多道次的拉伸，形成过渡拉伸件，该拉伸外模和游动芯头的几何形状与管件的内、外形一样，拉伸系数为1.8至2.0。
5.根据权利要求1所述的异型截面接头铜管的制造工艺方法，其特征在于，在所述成品拉伸的步骤中，采用成品拉伸外模和游动芯头配合经1道次拉伸缩小直径形成两端小直径，并形成具有锥面过渡连接段的成品件，该拉伸外模和游动芯头的几何形状与管件的内、外形一样，拉伸系数为1.8至2.0。
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