CN113088661A

CN113088661A - 一种智能铜管在线退火设备及其控制方法

Info

Publication number: CN113088661A
Application number: CN202110334168.6A
Authority: CN
Inventors: 刘晋龙; 罗奇梁
Original assignee: ZHEJIANG NAILE COPPER CO Ltd; Jiangxi Naile Copper Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG NAILE COPPER CO Ltd; Jiangxi Naile Copper Co Ltd
Priority date: 2021-03-29
Filing date: 2021-03-29
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本申请涉及一种智能铜管在线退火设备，其包括机体，还包括与机体连接的加热装置、冷却装置及传输装置，所述加热装置包括涡流线圈及与涡流线圈电连接的供电器，所述涡流线圈内形成供材料通过的加热通道，所述传输装置用于带动材料通过加热通道；所述机体位于涡流线圈的进料侧设置有预热管及预热组件，所述预热组件用于加热通过预热管内的材料，所述预热管远离涡流线圈侧设置有用于测量材料温度的测温传感器，所述测温传感器上连接有用于接收其温度信号的控制器，所述控制器与预热组件连接以响应温度信号控制预热组件的预热温度。本申请具有减少外界温度对退火材料品质的影响的效果。

Description

一种智能铜管在线退火设备及其控制方法

技术领域

本申请涉及铜管退火的领域，尤其是涉及一种智能铜管在线退火设备及其控制方法。

背景技术

退火处理是一种金属热处理工艺，指的是将金属加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度以改善切削加工性；降低残余应力以稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。

目前，退火处理一般由退火炉完成，一般退火炉均采用涡流加热的方式进行在线退火。在线退火时，铜管等金属材料穿过通电线圈形成的通道，并以设定速度移动，同时线圈内通入交变电流，通过涡流对铜管等金属材料进行加热，之后再对铜管进行冷却，完成退火。

针对上述中的相关技术，发明人认为当外界环境温度变化较大时，铜管等金属材料进入线圈形成的通道前的初始温度相差较大，容易使材料退火后的品质下滑，存在有材料退火质量下滑的缺陷。

发明内容

第一方面，为了减少外界温度对退火材料品质的影响，本申请提供一种智能铜管在线退火设备。

本申请提供的一种智能铜管在线退火设备，采用如下的技术方案：

一种智能铜管在线退火设备，包括机体，还包括与机体连接的加热装置、冷却装置及传输装置，所述加热装置包括涡流线圈及与涡流线圈电连接的供电器，所述涡流线圈内形成供材料通过的加热通道，所述传输装置用于带动材料通过加热通道；

所述机体位于涡流线圈的进料侧设置有预热管及预热组件，所述预热组件用于加热通过预热管内的材料，所述预热管远离涡流线圈侧设置有用于测量材料温度的测温传感器，所述测温传感器上连接有用于接收其温度信号的控制器，所述控制器与预热组件连接以响应温度信号控制预热组件的预热温度。

通过采用上述技术方案，根据测温传感器测量得到的温度值判断材料退货前的初始温度，再通过预热组件与预热管对材料进行预热，使得材料在退火前达到统一的温度值，方便涡流线圈对材料进行统一加热与退火，最后冷却装置再对材料进行统一冷却，以此减少外界温度对退火材料品质的影响，改善退火材料最终的品质，使得各退火材料各项参数趋向一致。

优选的，所述预热管与涡流线圈之间设置有反馈测温器，所述反馈测温器用于测量材料预热后的温度。

通过采用上述技术方案，反馈测温器用于测量材料在预热后的温度，通过预热后的温度方便工作人员调整预热组件的热量输出，或者根据预热后的温度调整涡流线圈内通入的电流值，以此使退火温度达到设定标准，减少对材料品质的影响。

优选的，所述控制器与反馈测温器连接以读取第二温度值，并基于第二温度值与设定值的差值控制预热组件的预热温度。

通过采用上述技术方案，通过预热后的温度是否达到所需温度判断预热效果，若第二温度值相比设定值偏低，则需要提升预热温度，提升预热组件的热量输出。

优选的，所述冷却装置包括位于涡流线圈出料侧的冷却槽及喷嘴，所述喷嘴与供水源连接，材料穿过冷却槽与喷嘴之间，所述预热组件包括与冷却槽内连通的回用管及与回用管连接的传输泵，所述回用管呈螺旋状且套设于预热管上。

通过采用上述技术方案，喷嘴用于向加热完的材料喷洒冷却水，以此对材料进行退火，之后与材料换热后升温的水回到冷却槽内，冷却槽内的热水通过回用管与预热管进行换热，以此加热预热管并间接预热材料，通过热量回收利用的方式减少能源浪费，提升能源利用率。

优选的，所述回用管连接有流量阀，所述控制器与流量阀连接以控制回用管的流量。

通过采用上述技术方案，流量阀用于控制回用管的流量，以此根据所需的预热温度调节回用管的流量，从而调整预热管的预热温度。

优选的，所述冷却槽上盖设有冷却罩，所述喷嘴位于冷却罩内，所述冷却罩连通有蒸汽管，所述蒸汽管与预热管连通。

通过采用上述技术方案，蒸汽管用于将冷却水遇到高温的材料表面所产生的蒸汽通入预热管内，以此对材料进行预热，同时可以回收热量，从而提升能源利用率。

优选的，所述供电器包括电流调节件，所述电流调节件与反馈测温器连接，用于基于反馈测温器所测第二温度值与设定值的差值调节涡流线圈的电流值。

通过采用上述技术方案，电流值的变化幅度会影响材料的制热温度，通过调整涡流线圈的输出电流可以补偿因预热不足而缺失的热量，从而避免影响材料的退火品质。

优选的，所述控制器包括差值运算器，所述差值运算器用于读取并计算第二温度值与测温传感器所测第一温度值的差值，所述流量阀与差值运算器连接以基于差值运算器所得差值与设定所需温度值调节流量阀。

通过采用上述技术方案，通过差值运算器计算第二温度值与第一温度值的差值，该差值表示材料预热的实际升温值，设定所需温度值表示材料需要达到的温度，通过调整回用管的流量增加换热效率，以此提升材料预热后的温度。

优选的，所述机体上设置有支架，所述支架上转动设置有齿圈，所述齿圈上连接有驱动齿圈自转的驱动件，所述齿圈上沿其周向分布有多个吸水条，材料穿过齿圈内环的一段与吸水条一端抵接，所述机体上设置有环绕多个吸水条分布的环形罩。

通过采用上述技术方案，吸水条用于吸收材料上蒸汽冷凝产生的水渍，避免水渍产生的水膜影响材料的退火，当吸水条蓄满水后，驱动件带动齿圈转动，齿圈带动吸水条转动，通过离心力将水甩至环形罩内壁上再进行回收处理，从而实现材料的持续除水。

第二方面，为了减少外界温度对退火材料品质的影响，本申请提供一种控制方法，采用如下的技术方案：

一种控制方法，应用上述智能铜管在线退火设备，包括如下步骤，

获取待退火材料的初始温度；

获取设定所需温度值；

基于初始温度与设定所需温度值的差值计算预热温度；

基于预热温度输出用于控制预热组件的操作指令。

通过采用上述技术方案，根据待退火材料预热前的初始温度及进入涡流线圈前所需的设定所需温度值可以计算出两者的差值，该差值表示需要预热组件控制带退火材料升高的温度差，从而方便预热组件对材料进行预热，减少外界温度对退火材料品质的影响，改善材料的退火品质。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.根据测温传感器测量得到的温度值判断材料退货前的初始温度，再通过预热组件与预热管对材料进行预热，使得材料在退火前达到统一的温度值，方便涡流线圈对材料进行统一加热与退火，最后冷却装置再对材料进行统一冷却，以此减少外界温度对退火材料品质的影响，使得各退火材料各项参数趋向一致；

2.喷嘴用于向加热完的材料喷洒冷却水，以此对材料进行退火，之后与材料换热后升温的水回到冷却槽内，冷却槽内的热水通过回用管与预热管进行换热，以此加热预热管并间接预热材料，通过热量回收利用的方式减少能源浪费，提升能源利用率；

3.吸水条用于吸收材料上蒸汽冷凝产生的水渍，避免水渍产生的水膜影响材料的退火，当吸水条蓄满水后，驱动件带动齿圈转动，齿圈带动吸水条转动，通过离心力将水甩至环形罩内壁上再进行回收处理，从而实现材料的持续除水。

附图说明

图1是本申请实施例的智能铜管在线退火设备的整体结构示意图。

图2是本申请实施例的智能铜管在线退火设备的爆炸结构示意图。

图3是本申请实施例的控制方法的方法流程图。

附图标记说明：1、机体；11、支架；12、齿圈；13、吸水条；14、驱动件；141、皮带；142、伺服电机；15、环形罩；2、加热装置；21、涡流线圈；22、供电器；3、冷却装置；31、冷却槽；32、喷嘴；33、冷却罩；4、传输装置；41、传输轮；42、驱动电机；5、预热组件；51、预热管；52、回用管；53、流量阀；54、蒸汽管；6、测温传感器；61、反馈测温器。

具体实施方式

以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种智能铜管在线退火设备及其控制方法。本实施例中的材料优选为铜管。

参照图1，智能铜管在线退火设备包括机体1，还包括与机体1连接的加热装置2、冷却装置3及传输装置4，加热装置2远离冷却装置3的一侧设置有预热管51与预热组件5。预热组件5用于对预热管51进行加热，使其升温，以此使穿过预热管51内的待铜管升温，有针对性地控制不同初始温度的铜管的预热后温度，使其达到统一的温度水平，方便统一退火。之后传输装置4带动预热后的铜管通过加热装置2并进行加热，再通过冷却装置3进行冷却，从而达到退火的目的。

其中，传输装置4包括多个传输轮41及驱动电机42，传输轮41与机体1通过轴承转动连接，多个传输轮41对称分布于铜管传输路径的两侧，传输轮41的圆周边沿上沿其周向环绕开设有用于与铜管表面贴合的环形槽，以此对铜管进行导向。驱动电机42的输出轴与传输轮41同轴固定，驱动电机42转动时带动传输轮41转动，传输轮41与铜管滚动连接以通过摩擦力带动铜管向前传输。

加热装置2包括涡流线圈21及与涡流线圈21电连接的供电器22，涡流线圈21呈螺旋状，采用铜质导线绕制而成，其内部形成供铜管通过的圆形的加热通道。供电器22包括电流调节件，电流调节件可采用HSCR-1-4-150P型号的电流调整器，该电流调整器可以对输出的交变电流的电流值进行调整，以此调整涡流线圈21产生的磁场强度，以此提升铜管上的感应电动势，进而调整退火温度至所需温度。

预热管51与涡流线圈21之间设置有反馈测温器61，反馈测温器61与机体1通过螺钉固定，反馈测温器61可采用GWH45型号的红外温度传感器，用于检测预热后的铜管的温度。且其与电流调节件连接，电流调节件用于基于反馈测温器61所测第二温度值与设定值的差值调节涡流线圈21的电流值。具体的，若反馈测温器61所测的第二温度值低于设定值，则在铜管退火时，通过电流调节件提升电流变化幅度，以此提升铜管的感应电动势，提高退火温度，通过调整涡流线圈21的输出电流补偿因预热不足而缺失的热量；而若第二温度值高于设定值，则在铜管退火时，通过电流调节件降低电流变化幅度，以此降低铜管的感应电动势，降低退火温度，使其达到统一的退火温度，从而改善产品的质量。

预热管51远离涡流线圈21侧设置有用于测量铜管温度的测温传感器6，测温传感器6可采用GWH45型号的红外温度传感器，用于检测预热前的铜管的初始温度，得到第一温度值。且测温传感器6连接有用于接收其温度信号的控制器，控制器与预热组件5连接以响应温度信号控制预热组件5的加热温度。当初始温度偏低时，则控制器控制预热组件5增大热量的输出或提升换热效率，以此使铜管升温的温差增大，使得铜管在退火前达到统一的设定值，方便涡流线圈21对铜管进行统一加热与退火。

且控制器与反馈测温器61连接以读取第二温度值，并基于第二温度值与设定值的差值控制预热组件5的加热温度。预热组件5的换热效率可能存在变化，使得铜管在经过预热后仍然无法达到设定值，此时通过第二温度值与设定值的差值得到需要补偿的温差，并通过调整预热组件5的热量输出或换热效率来提升铜管的温度，从而改善铜管的品质。且第二温度值的参考优先级高于第一温度值，即当第二温度值出现并高于第一温度值时，控制器优先以第二温度值与设定值的差值为参照对预热组件5进行控制，而当退火设备刚开启时则以第一温度值为参照对预热组件5进行控制。

参照图1、图2，冷却装置3包括位于涡流线圈21出料侧的冷却槽31及喷嘴32，还包括与机体1通过螺钉固定的冷却罩33，冷却罩33盖设于冷却槽31内，且喷嘴32与供水源之间连通的管道从冷却罩33顶部穿入。铜管穿过冷却槽31与喷嘴32之间，喷嘴32用于向刚退火完的铜管喷淋冷却水，对铜管进行冷却处理，以此完成退火。而冷却槽31用于接收与铜管热交换后的冷却升温水，冷却升温水再通过管道进行回收处理。

预热组件5包括与冷却槽31内连通的回用管52、与回用管52连接的传输泵及蒸汽管54，回用管52呈螺旋状且套设于预热管51上，其一端与冷却槽31底部连通，其另一端与预热管51外表面焊接固定，用于换热及排水。且蒸汽管54一端与冷却罩33顶部连通，其另一端与预热管51内连通，用于将冷却水遇到高温的铜管表面所产生的蒸汽通入预热管51内。

由于蒸汽管54的蒸汽通入预热管51后遇铜管发生冷凝现象，产生冷凝水，使得铜管表面包覆了一层水膜，水膜会影响铜管退火后的品质。因此在机体1上设置支架11，支架11与机体1通过螺钉固定，而支架11上通过轴承转动设置有呈圆环状的齿圈12，齿圈12上连接有驱动齿圈12自转的驱动件14。齿圈12上沿其周向分布有多个吸水条13，吸水条13采用海绵条，铜管穿过齿圈12内环的一段与吸水条13一端抵接。

驱动件14采用皮带141与伺服电机142，伺服电机142的输出轴通过皮带141带动齿圈12转动，齿圈12带动吸水条13转动，通过离心力将水甩出。且机体1上设置有包覆吸水条13的环形罩15，环形罩15内圈壁向内凹陷形成排水通道，环形罩15的底部开设有缺口，甩出的水至环形罩15内壁上，即排水通道，再通过缺口下落进行回收处理，从而实现铜管的持续除水。在另一实施例中，支架11与机体1分离，支架11的底部放置有压力传感器，压力传感器用于检测支架11的整体重量，压力传感器上连接有单片机，单片机与伺服电机142电连接，多个吸水条13蓄满水后会使支架11的整体重量上升，当支架11整体的重量上升至超过设定值时单片机控制伺服电机142转动，从而自动清理吸水条13上的水，减少工作人员人工控制的工作量。

且回用管52连接有流量阀53，控制器与流量阀53连接以控制回用管52的流量，根据所需的预热温度调节回用管52的流量，从而调整预热管51的预热温度。控制器包括差值运算器，差值运算器用于读取并计算第二温度值与第一温度值的差值，该差值表示在冷却升温水的当前流量下铜管经过预热管51后升温的温差，反映了预热组件5的换热效率。而流量阀53与差值运算器连接以基于差值运算器所得差值与设定值调整回用管52的流量。具体的，根据差值运算器所得差值与设定值可以计算得到预热组件5还需补偿给铜管的温差，即预热组件5还需要提升的换热效率差值，而通过提升冷却升温水的流量可以加快换热效率，以此使得铜管加速升温，使得铜管预热后的温度达到设定值。

预热组件5还包括用于辅助加热预热管51的电热丝，电热丝呈螺旋状且与预热管51内壁通过螺钉固定，使用时，工作人员控制电热丝的两端通电，使得加热丝产生热量，对铜管进行预热。当退火完的铜管接触冷却水，使得冷却水升温后可以断开电热丝的供电，通过冷却升温水对铜管进行预热，从而节省能源。

参照图1、图3，本申请实施例还公开一种控制方法，包括如下步骤：

S100、处理器获取待铜管的初始温度；

具体的，初始温度即测温传感器6测量得到的第一温度值。

S200、处理器获取设定所需温度值；

具体的，设定所需温度值即工作人员设定的在退火前铜管所要求达到的统一温度。

S300、处理器基于初始温度与设定所需温度值的差值计算预热温度；

具体的，预热温度即预热管51的热辐射作用于铜管表面所达到的温度。

S400、处理器基于预热温度输出用于控制预热组件5的操作指令。

具体的，操作指令可作用于流量阀53，通过控制回用管52内冷却升温水的流量调整预热温度，以此将铜管预热至设定所需温度值。

本申请实施例一种智能铜管在线退火设备的实施原理为：工作人员先对电热丝进行通电，对铜管进行预热，并启动驱动电机42，当铜管到达涡流线圈21处时，电流调节件对涡流线圈21进行通电。开启供水源，高温铜管与喷嘴32喷出的水接触时进行换热，使得冷却升温水进入冷却槽31内。

开启流量阀53与传输泵，并关闭电热丝，将冷却升温水通入回用管52内，同时蒸汽通入预热管51内，对预热管51进行加热，预热管51对铜管进行预热。控制器基于第一温度值初步控制流量阀53的流量，参考第二温度值计算需要补偿的温差，再次调整流量阀53的流量，以此使铜管退火前的温度保持一致，若铜管的温度仍然不足，可开启电热丝进行辅助加热，保证铜管退火前的温度达到统一标准。

期间，蒸汽遇到铜管冷凝，在铜管表面形成水渍，通过吸水条13吸收铜管表面的水渍，以此减少水渍对铜管退火品质的影响。当多个吸水条13蓄满水后，伺服电机142带动齿圈12转动，齿圈12带动吸水条13转动，通过离心力将水甩出，从而达到持续清理水渍的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种智能铜管在线退火设备，其特征在于：包括机体（1），还包括与机体（1）连接的加热装置（2）、冷却装置（3）及传输装置（4），所述加热装置（2）包括涡流线圈（21）及与涡流线圈（21）电连接的供电器（22），所述涡流线圈（21）内形成供材料通过的加热通道，所述传输装置（4）用于带动材料通过加热通道；

所述机体（1）位于涡流线圈（21）的进料侧设置有预热管（51）及预热组件（5），所述预热组件（5）用于加热通过预热管（51）内的材料，所述预热管（51）远离涡流线圈（21）侧设置有用于测量材料温度的测温传感器（6），所述测温传感器（6）上连接有用于接收其温度信号的控制器，所述控制器与预热组件（5）连接以响应温度信号控制预热组件（5）的预热温度。

2.根据权利要求1所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述预热管（51）与涡流线圈（21）之间设置有反馈测温器（61），所述反馈测温器（61）用于测量材料预热后的温度。

3.根据权利要求2所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述控制器与反馈测温器（61）连接以读取第二温度值，并基于第二温度值与设定值的差值控制预热组件（5）的预热温度。

4.根据权利要求2所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述冷却装置（3）包括位于涡流线圈（21）出料侧的冷却槽（31）及喷嘴（32），所述喷嘴（32）与供水源连接，材料穿过冷却槽（31）与喷嘴（32）之间，所述预热组件（5）包括与冷却槽（31）内连通的回用管（52）及与回用管（52）连接的传输泵，所述回用管（52）呈螺旋状且套设于预热管（51）上。

5.根据权利要求4所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述回用管（52）连接有流量阀（53），所述控制器与流量阀（53）连接以控制回用管（52）的流量。

6.根据权利要求4所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述冷却槽（31）上盖设有冷却罩（33），所述喷嘴（32）位于冷却罩（33）内，所述冷却罩（33）连通有蒸汽管（54），所述蒸汽管（54）与预热管（51）连通。

7.根据权利要求2所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述供电器（22）包括电流调节件，所述电流调节件与反馈测温器（61）连接，用于基于反馈测温器（61）所测第二温度值与设定值的差值调节涡流线圈（21）的电流值。

8.根据权利要求5所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述控制器包括差值运算器，所述差值运算器用于读取并计算第二温度值与测温传感器（6）所测第一温度值的差值，所述流量阀（53）与差值运算器连接以基于差值运算器所得差值与设定所需温度值调节流量阀（53）。

9.根据权利要求1所述的智能铜管在线退火设备，其特征在于：所述机体（1）上设置有支架（11），所述支架（11）上转动设置有齿圈（12），所述齿圈（12）上连接有驱动齿圈（12）自转的驱动件（14），所述齿圈（12）上沿其周向分布有多个吸水条（13），材料穿过齿圈（12）内环的一段与吸水条（13）一端抵接，所述机体（1）上设置有环绕多个吸水条（13）分布的环形罩（15）。

10.一种控制方法，应用权利要求1-9中任一项所述的智能铜管在线退火设备实现，其特征在于，包括如下步骤，

获取待退火材料的初始温度；

获取设定所需温度值；

基于初始温度与设定所需温度值的差值计算预热温度；

基于预热温度输出用于控制预热组件（5）的操作指令。