CN113245858A - 一种变换除氧器用换热管的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变换除氧器用换热管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→低温穿孔→打头→酸洗磷化润滑→第一次冷拔→磷化润滑→第二次冷拔→无氧化退火→改头→喷油冷拔→脱脂→光亮退火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品。采用上述工艺加工得到的变换除氧器用换热管的表面光洁度高。
Description
技术领域
本发明涉及管材加工技术领域，具体涉及变换除氧器用换热管的制造工艺。
背景技术
常用的换热管加工过程中采用多次冷拔步骤和退火热处理步骤最终得到所需尺寸和性能的钢管，在冷拔加工步骤前，需要将圆钢加热后穿孔形成所需尺寸的钢管。加热圆钢通常采用步进式加热炉，步进式加热炉的均热区中的圆钢的温度达到1250±20℃，这种温度较高的圆钢的外表面在出炉后，在空气中形成的氧化皮比较厚，在马上使用穿孔机穿孔时氧化皮容易黏在轧辊上，在轧制过程中容易在钢管外表面形成翘皮，使得最终成品的表面光洁度不高。另外，由于变换除氧器用换热管的表面光洁度Ra需不大于0.6，采用常用的加工工艺中冷拔步骤和退火步骤不能达到该换热管的内外表面所需的表面光洁度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种变换除氧器用换热管的制造工艺，采用该加工工艺加工的变换除氧器用换热管的表面光洁度高，能满足变换除氧器的使用要求。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种变换除氧器用换热管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→低温穿孔→打头→酸洗磷化润滑→第一次冷拔→磷化润滑→第二次冷拔→无氧化退火→改头→喷油冷拔→脱脂→光亮退火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品；
（1）下料中：使用剪断机对圆钢坯料进行剪断，得到所需长度的圆钢；
（2）加热中：使用步进式加热炉对所得圆钢进行加热，从而使圆钢达到穿孔所需温度，且圆钢的表面与内部的温度一致，从而使圆钢整体温度均匀；
（3）低温穿孔中：圆钢出炉后马上在穿孔机上进行穿孔，将圆钢加工成为所需尺寸的钢管，穿孔过程中，圆钢的温度范围在1020-1050℃。
（4）打头中：通过缩管机对所得钢管进行打头，从而得到一端带冷拔头子的钢管，为冷拔步骤做准备；
（5）酸洗磷化润滑中：钢管冷却后，采用硫酸对钢管进行酸洗，从而去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；
（6）第一次冷拔中：使用45T冷拔机对处理后的钢管进行一次冷拔，从而得到所需尺寸的钢管；
（7）磷化润滑中：对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；
（8）第二次冷拔中：使用20T冷拔机对钢管进行二次冷拔，从而得到所需尺寸的钢管；
（9）无氧化退火中：使用无氧化光亮退火炉对钢管进行无氧化退火处理，去除材料的内应力，降低材料的硬度；
（10）改头中：用轧头机上对钢管一端的冷拔头子进行改头，使得缩径后的冷拔头子能够进入喷油冷拔步骤中使用的拉拔模具中，为喷油冷拔步骤作准备；
（11）喷油冷拔中：使用10T冷拔机进行冷拔，并且在进入拉拔模具头部入口的钢管的内外表面上均喷有润滑油，钢管的内外表面上的润滑油的量满足如下要求：喷油冷拔过程中，钢管上不冒烟；
（12）脱脂中：通过脱脂溶液去除经喷油冷拔后的钢管表面上的润滑油；
（13）光亮退火中：使用无氧化光亮热处理炉对脱脂后的钢管进行无氧化光亮退火处理，并用氮气作为保护气体，氢气作为还原气体，从而使得钢管的表面形成氢化膜；
（14）矫直中：钢管冷却后，使用矫直机对钢管进行矫直；
（15）切头尾定长度中：切除钢管一端上的冷拔头子和空拔部分、及尾部不良部分；然后对钢管进行定切，从而得到所需长度的换热管；
（16）探伤中：使用涡流与超声波探伤一体机对换热管内外表面进行无损探伤；
（17）成品：探伤合格的换热管即为成品。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：加热中：步进式加热炉从进料口到出料口依次设置有三个加热区域，三个加热区的温度依次分别为：预热区：750±50℃，加热区：1100±30℃，保温区：1080±20℃；圆钢从步进式加热炉进料口进入，然后依次经过各个加热区域后，再从步进式加热炉的出料口离开，其中圆钢在各个区域内的加热时间为：预热区：30±1min，加热区：5±1min，保温区：15±1min。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：喷油冷拔中：拉拔模具包括：外模和冷拔芯棒，冷拔芯棒的内部设置有输油管，冷拔芯棒的头部设置有和输油管连通的多向雾化喷嘴，进入输油管中的润滑油的压力范围为0.2-0.3MPa，润滑油通过输油管、多向雾化喷嘴喷到进入拉拔模具头部入口的钢管的内表面上。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：低温穿孔中：穿孔机的轧制速度为0.3±0.05米/秒。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：无氧化退火中：退火温度为800-820℃，退火处理时间为30±2min。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：光亮退火中：钢管从无氧化光亮热处理炉进料口进入，然后依次经过各个加热区加热后，经风冷区、空冷段从无氧化光亮热处理炉的出料口离开；无氧化光亮热处理炉中从进料口到出料口依次有八个加热区，八个加热区的温度依次分别为：一区：750±30℃、二区：800±30℃、三区：820±30℃、四区：820±30℃、五区：810±20℃、六区：800±20℃、七区：790±20℃、八区：780±20℃；风冷区的温度为:750±20℃；钢管在各个区域中的时间分别为：一区：3±0.5min，二区：1.7±0.2min，三区：3±0.5min，四区：3.9±0.5min，五区：2.2±0.2min，六区：3±0.5min，七区：2±0.2min 八区：3.3±0.5min，风冷区：3±0.5min；进入无氧化光亮热处理炉的钢管的行进速度为1±0.1米/分钟。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：氮气流量180±10立方米/小时，氢气流量80±5立方米/小时，将氮气和氢气混合后通入无氧化光亮热处理炉中。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：脱脂中：脱脂溶液中脱脂剂浓度为5±0.5%，脱脂溶液的温度范围85±5℃。
进一步地，前述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其中：矫直中：矫直后钢管的直线度不大于1mm/1000mm。
本发明的优点为：一、在加热步骤中，圆钢的表面与内部的温度一致，而使圆钢整体温度均匀，且圆钢在1020℃-1050℃穿孔，使得圆钢外表面不易形成氧化皮，从而提高了换热管成品的表面光洁度。二、采用无氧化退火和光亮退火的方式，使得处理后的钢管的外表面不易氧化，从而提高了换热管成品的表面光洁度；且在光亮退火步骤中，采用了具有八个加热区、风冷区、空冷段的无氧化光亮热处理炉，使得钢管在其内逐步退火，并用氮气作为保护气体，氢气作为还原气体，由于钢管在无氧化光亮热处理炉内有足够的时间形成氢化膜，从而提高了换热管成品的表面光洁度。三、采用喷油冷拔的冷拔方式，进入拉拔模具头部入口的钢管的内外表面上均喷有润滑油，不仅提高了换热管成品的表面光洁度，而且不需在冷拔前进行酸洗磷化润滑步骤，简化了操作步骤，缩短了操作时间，也减少了对环境的污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种变换除氧器用换热管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→低温穿孔→打头→酸洗磷化润滑→第一次冷拔→磷化润滑→第二次冷拔→无氧化退火→改头→喷油冷拔→脱脂→光亮退火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品。各工艺步骤中的主要过程如下，其中所述的厚度均为钢管的壁厚。
（1）下料中：使用剪断机将钢号为：09MnD，直径尺寸为φ50mm的圆钢坯料进行剪断，得到长度为1000mm的圆钢。
（2）加热中：使用步进式加热炉对所得圆钢进行加热，步进式加热炉从进料口到出料口依次设置有三个加热区域，三个加热区的温度依次分别为：预热区：750±50℃，加热区：1100±30℃，保温区：1080±20℃；圆钢从步进式加热炉进料口进入，然后依次经过各个加热区域后，再从步进式加热炉的出料口离开，其中圆钢在各个区域内的加热时间为：预热区：30±1min，加热区：5±1min，保温区：15±1min，从而使圆钢达到穿孔所需温度，且圆钢的表面与内部的温度一致，从而使圆钢整体温度均匀，便于穿孔，圆钢出炉时的温度较低，外表面不易形成氧化皮。
（3）低温穿孔中：圆钢出炉后马上在穿孔机上进行穿孔，将圆钢加工成为外径50mm×厚度3mm的钢管，穿孔过程中，圆钢的温度范围在1020-1050℃，穿孔机的轧制速度为0.3米/秒。
（4） 打头中：通过缩管机对所得钢管进行打头，从而得到一端带冷拔头子的钢管，为冷拔步骤做准备，头子的外径28mm，头子长度120 mm。
（5）酸洗磷化润滑中：钢管放置24小时后进行酸洗磷化润滑处理，采用硫酸对钢管进行酸洗，去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；硫酸浓度3%～16%，酸缸中酸液的温度40℃～60℃，酸洗时间30～50分钟；经过清水缸清洁后磷化，磷化液总酸度15drop～45drop，游离酸度0.3drop～1.5drop，磷化缸中磷化液温度60℃～75℃，磷化时间20～40分钟；再经过清水缸清洁后皂化，皂化缸中皂化液PH值为7.5～9，温度60℃～80℃，皂化时间6～10分钟。
（6）第一次冷拔中：使用45T冷拔机对处理后的钢管进行第一次冷拔，从而得到外径41mm×厚度2.6mm钢管。
（7）磷化润滑中：对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；磷化液总酸度15drop～45drop，游离酸度0.3drop～1.5drop，磷化缸中磷化液温度60℃～80℃，磷化时间40～60分钟；经过清水缸清洁后皂化，皂化缸中皂化液PH值为7.5～9，温度60℃～80℃，皂化时间6～10分钟。
（8）第二次冷拔中：使用20T冷拔机对钢管进行第二次冷拔，从而得到外径32mm×厚度2.3mm的钢管。
（9）无氧化退火中：使用无氧化光亮退火炉对钢管进行无氧化退火处理，去除材料的内应力，降低材料的硬度；用氮气作为保护气体，退火温度为800-820℃，退火处理时间为30 min；退火后空冷，空冷后出炉温度为220℃。
（10）改头中：钢管放置24小时后用轧头机对钢管一端上的冷拔头子进行缩径改头，为喷油冷拔步骤作准备；改头后的冷拔头子的外径20mm，头子长度150 mm。
（11）喷油冷拔中：使用10T冷拔机进行冷拔，并且在进入拉拔模具头部入口的钢管的内外表面上均喷有润滑油，钢管的内外表面上的润滑油的量满足如下要求：喷油冷拔过程中，钢管上不冒烟，从而得到外径25mm×厚度2mm的钢管；拉拔模具包括：外模和冷拔芯棒，冷拔芯棒的内部设置有输油管，冷拔芯棒的头部设置有和输油管连通的多向雾化喷嘴，进入输油管中的润滑油的压力范围为0.2-0.3MPa，润滑油通过输油管、多向雾化喷嘴喷到进入拉拔模具入口的钢管的内表面上，形成润滑膜；在实际工作时，可在外模的头部顶端安装常用的喷淋头，从喷淋头中喷出的润滑油能够覆盖进入拉拔模具头部入口的钢管的外表面。
（12）脱脂中：经由脱脂缸中的脱脂溶液去除经喷油冷拔后的钢管表面上的润滑油；脱脂溶液中脱脂剂可采用本领域中常用的脱脂剂，脱脂溶液的浓度为5%，脱脂缸中的脱脂溶液的温度为85℃。
（13）光亮退火中：使用无氧化光亮热处理炉对脱脂后的钢管进行无氧化光亮退火处理，并用氮气作为保护气体，氢气作为还原气体，从而使得钢管的表面形成氢化膜；钢管从无氧化光亮热处理炉进料口进入，然后依次经过各个加热区加热后，经风冷区、空冷段从无氧化光亮热处理炉的出料口离开；无氧化光亮热处理炉中从进料口到出料口依次有八个加热区，八个加热区的温度依次分别为：一区：750±30℃、二区：800±30℃、三区：820±30℃、四区：820±30℃、五区：810±20℃、六区：800±20℃、七区：790±20℃、八区：780±20℃；风冷区的温度为:750±20℃；钢管在各个区域中的时间分别为：一区：3±0.5min，二区：1.7±0.2min，三区：3±0.5min，四区：3.9±0.5min，五区：2.2±0.2min，六区：3±0.5min，七区：2±0.2min 八区：3.3±0.5min，风冷区：3±0.5min；进入无氧化光亮热处理炉的钢管的行进速度为1米/分钟，经八个加热区、风冷区后进入空冷段进行空冷，钢管空冷后出炉的温度为120℃；该步骤中，氮气流量180立方米/小时，氢气流量80立方米/小时，将氮气和氢气混合后通入无氧化光亮热处理炉中。
（14）矫直中：钢管放置24小时后使用矫直机进行矫直；矫直后钢管的直线度不大于1mm/1000mm。
（15）切头尾定长度中：切除钢管一端上的头子和空拔部分、及尾部不良部分；然后对钢管进行定切，从而得到所需长度的换热管。
（16）探伤中：使用涡流与超声波探伤一体机对换热管内外表面进行无损探伤。
（17）成品：探伤合格的换热管即为成品，成品的性能达到以下要求：抗拉强度420-560Mpa，屈服强度≥270 Mpa，伸长率≥25%，表面光洁度Ra≤0.6。
本发明的优点是：一、在加热步骤中，圆钢的表面与内部的温度一致，而使圆钢整体温度均匀，且圆钢在1020℃-1050℃穿孔，使得圆钢外表面不易形成氧化皮，从而提高了换热管成品的表面光洁度。二、采用无氧化退火和光亮退火的方式，使得处理后的钢管的外表面不易氧化，从而提高了换热管成品的表面光洁度；且在光亮退火步骤中，采用了具有八个加热区、风冷区、空冷段的无氧化光亮热处理炉，使得钢管在其内逐步退火，并用氮气作为保护气体，氢气作为还原气体，由于钢管在无氧化光亮热处理炉内有足够的时间形成氢化膜，从而提高了换热管成品的表面光洁度。三、采用喷油冷拔的冷拔方式，进入拉拔模具头部入口的钢管的内外表面上均喷有润滑油，不仅提高了换热管成品的表面光洁度，而且不需在冷拔前进行酸洗磷化润滑步骤，简化了操作步骤，缩短了操作时间，也减少了对环境的污染。
Claims (9)
1.一种变换除氧器用换热管的制造工艺，工艺步骤如下：下料→加热→低温穿孔→打头→酸洗磷化润滑→第一次冷拔→磷化润滑→第二次冷拔→无氧化退火→改头→喷油冷拔→脱脂→光亮退火→矫直→切头尾定长度→探伤→成品；其特征在于：
（1）下料中：使用剪断机对圆钢坯料进行剪断，得到所需长度的圆钢；
（2）加热中：使用步进式加热炉对所得圆钢进行加热，从而使圆钢达到穿孔所需温度，且圆钢的表面与内部的温度一致，从而使圆钢整体温度均匀；
（3）低温穿孔中：圆钢出炉后马上在穿孔机上进行穿孔，将圆钢加工成为所需尺寸的钢管，穿孔过程中，圆钢的温度范围在1020-1050℃；
（4）打头中：通过缩管机对所得钢管进行打头，从而得到一端带冷拔头子的钢管，为冷拔步骤做准备；
（5）酸洗磷化润滑中：钢管冷却后，采用硫酸对钢管进行酸洗，从而去除钢管表面杂质，然后对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；
（6）第一次冷拔中：使用45T冷拔机对处理后的钢管进行一次冷拔，从而得到所需尺寸的钢管；
（7）磷化润滑中：对钢管进行磷化皂化处理，使得钢管表面形成润滑膜；
（8）第二次冷拔中：使用20T冷拔机对钢管进行二次冷拔，从而得到所需尺寸的钢管；
（9）无氧化退火中：使用无氧化光亮退火炉对钢管进行无氧化退火处理，去除材料的内应力，降低材料的硬度；
（10）改头中：用轧头机上对钢管一端的冷拔头子进行改头，使得缩径后的冷拔头子能够进入喷油冷拔步骤中使用的拉拔模具中，为喷油冷拔步骤作准备；
（11）喷油冷拔中：使用10T冷拔机进行冷拔，并且在进入拉拔模具头部入口的钢管的内外表面上均喷有润滑油，钢管的内外表面上的润滑油的量满足如下要求：喷油冷拔过程中，钢管上不冒烟；
（12）脱脂中：通过脱脂溶液去除经喷油冷拔后的钢管表面上的润滑油；
（13）光亮退火中：使用无氧化光亮热处理炉对脱脂后的钢管进行无氧化光亮退火处理，并用氮气作为保护气体，氢气作为还原气体，从而使得钢管的表面形成氢化膜；
（14）矫直中：钢管冷却后，使用矫直机对钢管进行矫直；
（15）切头尾定长度中：切除钢管一端上的冷拔头子和空拔部分、及尾部不良部分；然后对钢管进行定切，从而得到所需长度的换热管；
（16）探伤中：使用涡流与超声波探伤一体机对换热管内外表面进行无损探伤；
（17）成品：探伤合格的换热管即为成品。
2.根据权利要求1所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：加热中：步进式加热炉从进料口到出料口依次设置有三个加热区域，三个加热区的温度依次分别为：预热区：750±50℃，加热区：1100±30℃，保温区：1080±20℃；圆钢从步进式加热炉进料口进入，然后依次经过各个加热区域后，再从步进式加热炉的出料口离开，其中圆钢在各个区域内的加热时间为：预热区：30±1min，加热区：5±1min，保温区：15±1min。
3.根据权利要求1所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：喷油冷拔中：拉拔模具包括：外模和冷拔芯棒，冷拔芯棒的内部设置有输油管，冷拔芯棒的头部设置有和输油管连通的多向雾化喷嘴，进入输油管中的润滑油的压力范围为0.2-0.3MPa，润滑油通过输油管、多向雾化喷嘴喷到进入拉拔模具头部入口的钢管的内表面上。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：低温穿孔中：穿孔机的轧制速度为0.3±0.05米/秒。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：无氧化退火中：退火温度为800-820℃，退火处理时间为30±2min。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：光亮退火中：钢管从无氧化光亮热处理炉进料口进入，然后依次经过各个加热区加热后，经风冷区、空冷段从无氧化光亮热处理炉的出料口离开；无氧化光亮热处理炉中从进料口到出料口依次有八个加热区，八个加热区的温度依次分别为：一区：750±30℃、二区：800±30℃、三区：820±30℃、四区：820±30℃、五区：810±20℃、六区：800±20℃、七区：790±20℃、八区：780±20℃；风冷区的温度为:750±20℃；钢管在各个区域中的时间分别为：一区：3±0.5min，二区：1.7±0.2min，三区：3±0.5min，四区：3.9±0.5min，五区：2.2±0.2min，六区：3±0.5min，七区：2±0.2min 八区：3.3±0.5min，风冷区：3±0.5min；进入无氧化光亮热处理炉的钢管的行进速度为1±0.1米/分钟。
7.根据权利要求6所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：氮气流量180±10立方米/小时，氢气流量80±5立方米/小时，将氮气和氢气混合后通入无氧化光亮热处理炉中。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：脱脂中：脱脂溶液中脱脂剂浓度为5±0.5%，脱脂溶液的温度范围85±5℃。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种变换除氧器用换热管的制造工艺，其特征在于：矫直中：矫直后钢管的直线度不大于1mm/1000mm。
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