CN105251787B - 一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法，所述清洁生产方法包括：准备空心管坯；密封空心管坯的两端的端口；利用包括型腔和位于型腔中的成形刀片的斜轧机轧制空心管坯，以得到翅片散热管，其中，在轧制空心管坯过程中，向斜轧机的型腔中循环通入冷却润滑液，以使空心管坯和成形刀片处于冷却润滑液中；去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液，从而制得滚轧式翅片散热管。根据本发明，在轧制过程中将空心管坯和成形刀片浸泡在冷却润滑液中，彻底改变成形过程导致的高温氧化环境，从而杜绝翅片上黑色附着物的生成，解决传统生产工艺中翅片管必须碱洗去除表面黑色污垢的难题，实现了滚轧式翅片散热管清洁化生产。
Description
技术领域
本发明属于金属制品加工领域和清洁生产技术领域。具体地讲，本发明涉及一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法。
背景技术
翅片管通常指外翅片管，是一种用机械加工的方法在光管的外表面形成一定高度、一定片距、一定片厚的翅片。翅片管的翅片依其翅化的方式一般可分为绕片式翅片管、套片式翅片管和滚轧式翅片管。
绕片式翅片管一般是在铜管外绕上铜片或铝片再经搪锡而成，或者在钢管上绕钢带再经高频焊接而成，但是焊接质量要求相对高；套片式翅片管一般在钢管外侧套上厚度为0.10-0.20mm的铝片后，再经胀管而成；滚轧式翅片管一般由铝管或铜管直接轧制出整体翅片，或者将外管和芯管复合后经过滚轧挤压后形成所需的复合翅片管。
与绕片式和套片式翅片管相比，由于滚轧式翅片管因翅片和管壁为一体，因此不存在接触热阻和出现电腐蚀现象，使其具有高效稳定的传热性能，因而为开发新型高性能的热交换设备提供了优良的传热元件而广泛地被制冷设备及换热器生产厂家所采用。
图1是示出了根据现有技术的滚轧式翅片散热管的生产方法的流程图。
参照图1，根据现有技术的滚轧式翅片散热管的生产方法包括下料→管端预处理→翅片滚轧成形→碱洗去除黑色污垢→内表面冲洗→切头切尾、精整→成品。
然而，在现有的滚轧式铝翅片管生产工艺中，润滑液采用传统的喷淋方式，不仅冷却与润滑能力有限，而且还会在刀片间出现大片冷却与润滑的盲区。铝管在滚刀挤压力作用下形成翅片的过程中，表层铝金属容易以粉末的形式脱落，同时由于翅片与滚刀的摩擦产生大量热量，使得部分铝氧化生成三氧化二铝，并且部分有机润滑液在高温下分解氧化，与铝/三氧化二铝粉末混合，随着润滑液的流动，在翅片上附着，从而形成黑色污垢。为了清除这层污垢需要在生产线上设置专门的碱液(主要成分为NaOH)清洗工序，因此翅片式散热器行业一直是我国工业废水和COD的排放大户，是进行污染排放控制的重点行业，也因此成为限制其向高端发展的关键因素之一。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法。
本发明的一方面提供了一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法，所述清洁生产方法包括：准备空心管坯；密封空心管坯的两端的端口；利用包括型腔和位于型腔中的成形刀片的斜轧机轧制空心管坯，以得到翅片散热管，其中，在轧制空心管坯过程中，向斜轧机的型腔中循环通入冷却润滑液，以使空心管坯和成形刀片处于冷却润滑液中；去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液，从而制得滚轧式翅片散热管。
根据本发明的示例性实施例，向斜轧机的型腔中通入冷却润滑液的循环速度可以大于3L/min。
根据本发明的示例性实施例，型腔内的冷却润滑液与成形刀片和空心管坯之间的体积比可以大于5。
根据本发明的示例性实施例，型腔内的冷却润滑液的液面高度可以大于变形区的高度，并且冷却润滑液的液面波动范围不超过±5mm。
根据本发明的示例性实施例，可以使用自极化离子吸附陶瓷材料去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液。
根据本发明的示例性实施例，可以采用高弹性聚氨酯密封空心管坯的两端的端口。
根据本发明的示例性实施例，准备空心管坯的步骤可以包括：根据滚轧式翅片散热管的产品规格确定空心管坯的长度。
根据本发明的示例性实施例，空心管坯可以为单一金属散热管，或者通过将内衬管套入外管所形成的复合散热管。
根据本发明的示例性实施例，当空心管坯为复合散热管时，在密封空心管坯的两端的端口之后可以对复合散热管的端部进行打头处理。
根据本发明的示例性实施例，所述清洁生产方法还可以包括：在去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液之后，对翅片散热管热处理、切头切尾、精整，从而制得滚轧式翅片散热管。
根据本发明，在轧制过程中将空心管坯和成形刀片浸泡在冷却润滑液中，由此能够使成形刀片与翅片之间充分润滑冷却，减少了二者之间的摩擦，降低接触区变形温度的种种负面影响；有助于成形刀片的延寿和提高翅片的尺寸精度；此外，最为重要的一点：隔绝空气，同时使挤出的翅片与成形刀片之间完全冷却润滑，彻底改变成形过程导致的高温氧化环境，也即消除黑色氧化金属粉末的生成环境，从而杜绝翅片上黑色附着物的生成，解决传统生产工艺中翅片管必须碱洗去除表面黑色污垢的难题，取消目前生产工艺中的碱洗工序，缩短了生产流程，减少高污染的工业废水排放的同时提高了企业的生产效率，实现了滚轧式翅片散热管清洁化生产。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚且更容易理解，在附图中：
图1是示出了根据现有技术的滚轧式翅片散热管的生产方法的流程图；
图2是示出了根据本发明的滚轧式翅片散热管的清洁生产方法的流程图；
图3是示出了根据本发明的生产滚轧式翅片散热管的轧制设备的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及示例性实施例，进一步详细描述本发明的原理，以使本发明的技术解决方案更加清晰。在现有技术生产滚轧式翅片散热管时，采用传统的喷淋方式对成形刀片进行喷淋，不仅冷却与润滑能力有限，而且还会在成形刀片间出现大片冷却与润滑的盲区。管坯在成形刀片挤压力作用下形成翅片的过程中，表层铝金属容易以粉末的形式脱落，同时由于翅片与成形刀片的摩擦产生大量热量，使得部分铝氧化生成三氧化二铝，并且部分有机润滑液在高温下分解氧化，与铝/三氧化二铝粉末混合，随着润滑液的流动，在翅片上附着，从而形成黑色污垢。
基于此，本发明提出了一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法。
下面将参照图2和图3详细本发明的滚轧式翅片散热管的清洁生产方法。
图2是示出了根据本发明的滚轧式翅片散热管的清洁生产方法的流程图。图3是示出了根据本发明的生产滚轧式翅片散热管的轧制设备的示意图。
参照图2，本发明的示例性实施例的滚轧式翅片散热管的清洁生产方法包括：准备空心管坯；空心管坯的管端预处理；轧制成形；去除残留的冷却润滑液。
在准备空心管坯中，根据滚轧式翅片散热管的产品规格确定空心管坯的长度。根据本发明的示例性实施例，空心管坯可以为诸如铝金属的散热管，或者通过将内衬管(诸如钢管)套入外管(诸如铝管)所形成的复合散热管。此外，在形成复合散热管时，首先需要对内衬管和外管进行清洗，然后再将内衬管套入到外管。
在空心管坯的管端预处理中，密封空心管坯的两端的端口，以防止后续轧制过程中冷却润滑液进入到空心管坯内部。根据本发明的示例性实施例，可以采用高弹性聚氨酯材料密封空心管坯的两端的端口，然而本发明不限于此，只要能够密封空心管坯的两端的端口的任何适合的材料即可。另外，当空心管坯为复合散热管时，需要在密封该复合散热管之后对复合散热管的端部进行打头处理。
在轧制成形中，利用包括型腔和位于型腔中的成形刀片的斜轧机轧制空心管坯，以得到翅片散热管。具体地讲，在轧制空心管坯过程中，向斜轧机的型腔中循环通入冷却润滑液，以使空心管坯和成形刀片处于冷却润滑液中，也即，在轧制过程中空心管坯和成形刀片完成浸泡在冷却润滑液中。
为了清楚地说明本发明的成形刀片、空心管坯以及冷却润滑液之间的关系，将参照图3进行详细描述。
参照图3，本发明的斜轧机包括型腔100和位于型腔100中的成形刀片200。这里，斜轧机的其它部件与现有技术中的斜轧机的其它部件相同或基本相同，因此将不在此进行赘述。
型腔100包括冷却润滑液入口101和102以及冷却润滑液出口103。冷却润滑液通过冷却润滑液入口101和102进入到型腔100中，并且通过冷却润滑液出口103流出型腔100。
成形刀片200位于型腔100中。在将要轧制空心管坯时，首先将空心管坯300设置在成形刀片200之间，之后通过冷却润滑液入口101和102向型腔100内充入冷却润滑液400，从而保证在轧制过程中，空心管坯300和成形刀片200始终处于冷却润滑液400中。
根据本发明的示例性实施例，向斜轧机的型腔中通入冷却润滑液的液面高度应大于变形区的高度，这里，变形区是指管材在刀片挤压力的作用下，向外沿塑性变形的区域，因此整个翅片都可以看作是变形区，也即变形区的高度是指翅片的外缘高度。此外，为了达到充分冷却的效果，结合所轧管件的型号和轧制速度，向斜轧机的型腔中通入冷却润滑液的循环速度应大于3L/min，例如7L/min或8L/min。而且保证型腔内的冷却润滑液与成形刀片和空心管坯之间的体积比应大于5。为维持液面的较稳定的动态平衡，冷却润滑液的液面波动范围不宜超过±5mm。
本发明通过在轧制过程中，将空心管坯和成形刀片始终处于冷却润滑液中，从而能够隔绝氧气，同时使挤出的翅片与成形刀片充分冷却润滑，彻底改变了成形过程导致的高温氧化环境，根除了黑色污垢产生的条件，使成型后的翅片表面光亮清洁；取消了现有技术的碱液清洗翅片表面黑色污垢工序，缩短了生产流程，减少工业废水排放的同时提高了企业的生产效率；另外，充分润滑，从而降低了成形设备要求，实现节能降耗、降低了企业运营成本。
在去除残留的冷却润滑液中，可以使用吸附材料去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液，从而制得滚轧式翅片散热管。例如，本发明可以使用自极化离子吸附陶瓷材料去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液，然而，本发明不限于此，只要能够去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液的任何适合的材料即可。
此外，在去除残留的冷却润滑液之后，还可以对翅片散热管进行热处理、切头切尾、精整等处理，从而得到滚轧式翅片散热管。此外，精整包括根据需要对翅片散热管进行的机加工和矫直处理。
下面将结合具体实施例对根据本发明的滚轧式翅片散热管的清洁生产方法进行更详细的描述。
实施例1
生产单金属铝翅片散热管，具体步骤如下：
准备空心管坯：切取34.5mm×4.75mm×7000mm(外径×壁厚×长度)的铝空心管坯；
预处理：用高弹性聚氨酯封堵空心管坯的两端端口；
轧制成形：先打开冷却润滑液入口，使其充满三辊斜轧机的整个型腔，然后打开冷却润滑液出口，并维持其动态循环速度为7L/min，在平衡状态下启动斜轧机，使空心管坯在轧辊的带动下螺旋前进，通过成形刀片之间的间隙与衬芯所形成的型腔，轧制成为70mm×2.3mm(翅片管外径×翅片间距)的翅片管；
表面处理：使用可循环的自极化离子吸附陶瓷材料去除翅片管表面残留的冷却润滑液；
制得成品：对翅片管进行成品热处理，切头切尾，精整，制得成品管材。
实施例2
生产钢铝复合翅片散热管，具体步骤如下：
准备空心管坯：切取34.5mm×4.75mm×7000mm(外径×壁厚×长度)的铝管和25mm×2.5mm×9000mm(外径×壁厚×长度)的钢管；
前处理：将钢管插入铝管中，一端对齐，用高弹性聚氨酯封堵两侧端口后，在打头机上打头，制成钢铝复合管坯；
轧制成形：先打开冷却润滑液入口，使其充满三辊斜轧机的整个型腔，然后打开冷却润滑液出口，并维持其动态循环速度为8L/min，在平衡状态下启动轧机，使空心管坯在轧辊的带动下螺旋前进，通过成形刀片之间的间隙与衬芯所形成的型腔，轧制成为57.15mm×2.5mm×9000mm(翅片管外径×翅片间距×长度)的翅片管；
表面处理：使用可循环的自极化离子吸附陶瓷材料去除翅片管表面残留的冷却润滑液；
制得成品：对翅片管进行成品热处理，切头切尾，精整，制得成品管材。
综上所述，本发明在轧制过程中将空心管坯和成形刀片浸泡在冷却润滑液中，由此能够使成形刀片与翅片之间充分润滑冷却，减少了二者之间的摩擦，降低接触区变形温度的种种负面影响；有助于成形刀片的延寿和提高翅片的尺寸精度；此外，最为重要的一点：隔绝空气，同时使挤出的翅片与成形刀片之间完全冷却润滑，彻底改变成形过程导致的高温氧化环境，也即消除黑色氧化金属粉末的生成环境，从而杜绝翅片上黑色附着物的生成，解决传统生产工艺中翅片管必须碱洗去除表面黑色污垢的难题，取消目前生产工艺中的碱洗工序，缩短了生产流程，减少高污染的工业废水排放的同时提高了企业的生产效率，实现了滚轧式翅片散热管清洁化生产。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求和它们的等同物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅仅在描述性的意义上而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本发明的范围不是由本发明的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本发明中。
Claims (6)
1.一种滚轧式翅片散热管的清洁生产方法，其特征在于，所述清洁生产方法包括以下步骤：
准备空心管坯；
密封空心管坯的两端的端口；
利用包括型腔和位于型腔中的成形刀片的斜轧机轧制空心管坯，以得到翅片散热管，其中，在轧制空心管坯过程中，向斜轧机的型腔中循环通入冷却润滑液，以使空心管坯和成形刀片处于冷却润滑液中；
去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液，从而制得滚轧式翅片散热管，
其中，向斜轧机的型腔中通入冷却润滑液的循环速度大于3L/min，
其中，型腔内的冷却润滑液与成形刀片和空心管坯之间的体积比大于5，
其中，型腔内的冷却润滑液的液面高度大于变形区的高度，并且冷却润滑液的液面波动范围不超过±5mm，
其中，空心管坯为铝金属的散热管，或者通过将钢管套入铝管所形成的复合散热管。
2.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，使用自极化离子吸附陶瓷材料去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液。
3.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，采用高弹性聚氨酯密封空心管坯的两端的端口。
4.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，准备空心管坯的步骤包括：根据滚轧式翅片散热管的产品规格确定空心管坯的长度。
5.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，当空心管坯为复合散热管时，在密封空心管坯的两端的端口之后对复合散热管的端部进行打头处理。
6.根据权利要求1所述的清洁生产方法，其特征在于，所述清洁生产方法还包括：在去除翅片散热管的外表面上的冷却润滑液之后，对翅片散热管热处理、切头切尾、精整，从而制得滚轧式翅片散热管。
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