CN201648501U - 铜管高速连续感应退火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铜管高速连续感应退火装置。其要点如下：采用两台或两台以上的小功率中频电源组合，分别控制由感应线圈构成的感应加热系统，替代单台大功率中频电源来实现感应退火的高速度，解决了单台大功率中频电源必须进口的问题；自主开发的专用功率-速度控制软件，实现速度-功率曲线的闭环自动调整。保证了铜管高速退火时退火温度的稳定性；感应圈的设计满足了高速退火要求，提高了热效率；采用浸入和喷淋两种淬火方式相结合，在保证质量的基础上实现了高速退火时管材的快速冷却。本实用新型可广泛用于有色金属管、棒、线材的中间产品和最终成品的光亮退火。

Description

铜管高速连续感应退火装置

技术领域

本实用新型涉及铜管高速连续感应退火装置，尤其涉及用于高精度铜盘管及空调内螺纹铜管的成品及管坯的光亮退火的铜管高速连续感应退火装置。

背景技术

为保证高精度铜管，尤其是细径、薄壁、复杂齿形的高精度内螺纹铜管的精密的成型质量，对其退火晶粒度及内外表面质量提出了严格的要求。传统成卷退火工艺盘卷内外铜管晶粒度一致性差，很难保证精密成型的质量。二十世纪九十年代初出现了“盘到盘”的铜管连续感应退火技术，即铜盘管在退火前被连续展开，之后在保护气氛下通过感应加热对展开状态的铜管进行连续退火，完成退火的铜管再被连续盘卷成铜盘管，从而简化工艺流程，节能降耗，提高退火效率，实现对退火晶粒度的准确控制，退火后铜管晶粒细小均匀，成型质量高。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于现有的铜管连续感应退火装置的退火输入功率不足，故其退火速度(即在单位时间内退火的铜管的长度)低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种铜管高速连续感应退火装置，其具有退火速度高的优点。

为达到上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种铜管高速连续感应退火装置，包括用于对所述铜管进行加热的感应加热段，所述铜管高速连续感应退火装置还包括多个电源，每个所述电源各连接一组感应加热线圈，多组所述感应加热线圈依次相接的设置在所述感应加热段中。

由于本实用新型实施例提供的铜管高速连续感应退火装置使用多个电源分别驱动多组感应加热线圈，故其输入功率高，可采用更高的退火速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型实施例一的铜管高速连续感应退火装置的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的铜管高速连续感应退火装置的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的铜管高速连续感应退火装置的感应加热线圈的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一的铜管高速连续感应退火装置的感应加热线圈冷却结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例旨在提供一种铜管高速连续感应退火装置，其具有退火速度高的优点。

本实用新型实施例提供一种铜管高速连续感应退火装置，包括用于对所述铜管进行加热的感应加热段，所述铜管高速连续感应退火装置还包括多个电源，每个所述电源各连接一组感应加热线圈，多组所述感应加热线圈依次相接的设置在所述感应加热段中。

本实用新型实施例的铜管高速连续感应退火装置使用多个电源分别控制多组感应加热线圈，故其输入功率高，可采用更高的退火速度。

实施例一

如图1、2所示，本实用新型实施例提供一种铜管高速连续感应退火装置，包括用于使所述铜管通过并对其进行退火的退火路径，所述退火路径由前至后依次设有放料活套装置9、水平夹送及矫直装置6、外壁清洗装置10、垂直夹送装置7、感应加热段12、测温段15、保温段16、淬火冷却装置17、牵引张紧机构8、涂油装置19、弯管机构20。

本实施例的铜管高速连续感应退火装置还具有两个6～8kHz、500kW的中频感应电源23，每个电源23各自独立控制一组感应加热线圈13，两组感应加热线圈13在感应加热段12中依次相接(指在空间上串接，但不电连接)，使铜管可连续通过两组感应加热线圈13；由于有两个电源，故其输入功率大，可满足600m/min的高速退火的功率输入要求，实现高速退火，提高退火效率；显然，电源23也可为三个或更多。

如图3所示，感应加热线圈13的各匝间可有绝缘层，以保证大功率输入时有良好的绝缘性，不产生打火现象，在感应加热线圈13内有耐热性极好的耐高温石英玻璃内衬，以保证大功率感应退火时的安全性。本实施例的铜管高速连续感应退火装置的总体退火热效率可达90％以上，能效比高。感应加热线圈13和电源23还可由闭式水冷循环系统29进行高效地冷却。其中，闭式水冷循环系统29连接位于所述感应加热段12中的感应加热线圈冷却结构，该感应加热线圈冷却结构的进水和回水通过闭式水冷循环系统29控制，如图4所示，循环水从主进水管30流入进水橡胶管32而进入，再从回水橡胶管33流入主回水管31而排出，从而完成对感应加热线圈13的冷却。

在感应加热段12的入口处还有测速装置11，用于测量铜管的实际运动速度。

在退火路径之前和之后分别设有放料机构5和收料机构22，分别用于将铜管送入退火路径和收集已完成退火的铜管。在放料机构5和收料机构22旁还分别设有放料储存工位2和收料储存工位28，分别用于存储装有待退火铜盘管的料盘及装有已退火铜盘管的料盘。辊道式料盘输送系统连接放料存储工位2和收料存储工位28，并经过放料机构5和收料机构22，从而可将料盘依次在放料储存工位2、放料机构5、收料机构22、收料储存工位28间传递，简化料盘的输送操作。辊道式料盘输送系统包括放料辊道4、料盘转移辊道21、收料辊道27。显然，料盘输送系统也可为传送带式等其它形式，因料盘输送系统的位置低于所述退火路径，为简明其在图1中没有示出。

本实施例的铜管高速连续感应退火装置还包括可编程序逻辑控制器(PLC)，该PLC位于系统控制柜25中，并与测速装置11、电源23、放料机构5、收料机构22、放料活套装置9、水平夹送及矫直装置6、垂直夹送装置7、张紧牵引机构8相连。

所述PLC可接收由测速装置11测得的运动速度信号，并用功率-速度控制软件(该软件根据铜管退火温度-功率-速度数学模型建立)算出与设定退火温度匹配的输入功率，再将该功率转化为电压控制信号并发送给各电源23，实现速度-功率的闭环自动调整，保证退火输入功率始终迅速跟随实际的铜管运动速度变化，精确保持设定的退火温度，提高退火质量。

所述PLC还可将铜管运动速度信号与设定的速度信号(即预定的退火速度)进行对比，向水平夹送及矫直装置6、垂直夹送装置7、张紧牵引机构8发出控制信号，实时调整它们的运动速度；同时PLC还可根据放料活套装置的位置信号进行收放料速度补偿计算，并向放料机构5、收料机构22发出控制信号，保证它们的运行速度与退火速度同步，使实际退火速度控制精度达到0.1％。

所述牵引张紧机构可连接变频电机，该变频电机可根据PLC设定的退火张力自动保持张紧力矩电流的稳定，从而保证铜管在加热过程中始终处于微张力控制状态，平稳、均匀地通过感应加热线圈13，不产生拉伸变形和悬垂擦伤。

本实施例的铜管高速连续感应退火装置还可包括：保护气氛供应系统，以及位于感应加热段12的入口处的油雾净化装置26(如等离子油雾净化装置26)。其中保护气氛供应系统可向所述感应加热段12充入保护气氛(显然，其也可向保温段16、淬火冷却装置17通入保护气氛)；保护气氛供应系统可将退火时产生的油雾有效排出并净化，保证其不在铜管表面沉积，使退火后的铜管表面光亮、清洁，提高退火质量，而油雾净化装置26则可确保排放气体对人体、环境无害。

所述保温段16的长度按照“最高退火速度×所需保温时间”设计，保证铜管在高速感应退火后能形成均匀一致的完全再结晶组织，满足空调用铜管及内螺纹铜管的组织性能要求；其中，保温段长度以米为单位，最高退火速度为600米/分钟，所需保温时间以分钟为单位。

淬火冷却装置17优选包括喷淋淬火部件和浸入淬火部件，以实现对退火铜管的快速冷却，保证退火组织细密、均匀，防止产生二次氧化变色，保持退火后的铜管表面光亮、清洁；该淬火冷却装置17也连接闭式水冷循环系统29，从而淬火后产生的热水也可被闭式水冷循环系统29再次冷却以循环使用，该闭式水冷循环系统29可与用于冷却电源23和感应线圈13的闭式水冷循环系统29相互独立。

感应加热段12、保温段16、淬火冷却装置17中填充的保护气氛可为氮气，但优选为“氮气+2％氢气”的光亮退火气氛。

本实施例的铜管高速连续感应退火装置可包括主操作台1、前操作台3、后操作台18等多个操作台。

本实施例的铜管高速连续感应退火装置的具体技术参数为：

正常退火速度：30～600m/min；

速度控制精度：＜0.1％；

退火规格：φ6～13mm；

中频电源额定总功率：1000kW；

铜管最高退火温度：700℃。

本实施例的铜管高速连续感应退火装置的具体退火过程如下：

通过主操作台1由人机对话(HMI)显示屏设定退火参数(铜管规格、穿管速度、退火温度、退火速度、退火张力等)。

在辊道输送系统放料储存工位2完成待退火铜盘管的内表面清洗、填充保护气氛、封头封尾等操作，其中填充保护气氛可防止在退火、冷却过程中铜管内发生氧化变色。

通过主操作台1或前操作台3控制放料辊道4将装有待退火铜盘管的料盘送到放料机构5，放料机构5将料盘升起定位(实际为将放料辊道4一同升起，而料盘位于放料辊道4上，以下放料机构5、收料机构22的升降方式与此相同)。

控制放料机构5、水平夹送及矫直装置6、垂直夹送装置7、牵引张紧机构8以穿管速度低速运转。引出铜管料头，通过导向装置向放料活套装置9和水平夹送矫直装置6喂料；水平矫直后的铜管通过外壁清洗装置10，再稳定地进入垂直夹送装置7和测速装置11，并被导向套引入感应加热段12，之后在内导向套的导引下依次穿过两组感应加热线圈13内的石英玻璃内衬14、测温段15、保温段16、淬火冷却装置17(其中包括喷淋淬火部件和浸入淬火部件)。通过主操作台1或后操作台18控制水平夹送矫直装置6、垂直夹送装置7，保证铜管正确进入牵引张紧机构8，当铜管通过涂油装置19和弯管机构20后停止送进。

通过主操作台1或后操作台18控制料盘转移辊道21将空料盘输送到收料机构22，收料机构22将空料盘升起定位。

通过主操作台1启动闭式水冷循环系统29，向感应加热段12中的感应加热线圈冷却结构、电源23、淬火冷却装置17供给循环冷却水；利用保护气氛供应系统分别向保温段16后部和感应加热段12后部充填保护气氛。保持保温段16和感应加热段12内的保护气氛压力为0.3～0.6MPa；向外壁清洗装置10供应清洗液，并向外壁清洗装置10和淬火冷却装置17供应吹干压缩空气。

开始自动低速联机运行：水平夹送矫直装置6、垂直夹送装置7、牵引张紧机构8以30m/min的低速运行；PLC按设定的退火张力向牵引张紧机构8的变频电机输出特定的力矩控制电流，变频电机可在运行过程中自动保持该力矩控制电流的恒定，从而保证退火中的铜管始终处于微张力控制状态；测速装置11开始以50次/秒的频率向PLC发送实测的铜管运动速度信号，PLC将运动速度信号与设定的速度信号比对，实时调整水平夹送矫直装置6、垂直夹送装置7、张力牵引机构8的速度，同时根据放料活套装置9的位置进行收放料速度补偿计算，使放料机构5、收料机构22的收、放料速度与退火速度同步；接通电源23，根据实测运动速度信号PLC通过功率-速度控制软件算出与设定退火温度匹配的退火输入功率，并将其转化为电压控制信号以控制电源23的输出功率，保证退火输入功率自动跟随铜管实际运动速度变化，从而精密保持设定的退火温度；测温段15开始测量铜管表面温度；铜管表面残油退火时形成的油雾也被排出，在经油雾净化装置26处理后排放入空气。其中退火温度、电源输入功率、电源频率、电源电压、退火速度、铜管张力等状态参数通过HMI显示并被自动监控。

确认联机低速运行状态下各系统工作正常后，剪断从弯管机构20输出的未退火铜管，将退火管头引入收料机构22。通过主操作台1、前操作台3、后操作台18启动联机高速运行。启动联机高速运行后，系统自动加速到设定速度(如600m/min)，并闭环调控、监控各系统的运行情况。测速装置11还具有测量长度及管尾检测功能，从而在HMI显示屏上显示退火铜管的长度，在管尾通过测速装置11时，PLC控制水平夹送矫直装置6、垂直夹送装置7、张力牵引机构8将运行速度降低到30m/min，直到管尾收入料盘，系统自动切断电源23、清洗液、冷却水、保护气氛等，放料机构5和收料机构22下降复原。

通过主操作台1或后操作台18控制收料辊道27将装有已退火铜盘管的料盘输送到收料储存工位28；通过主操作台1或前操作台3启动放料辊道4，将新的装有待退火铜盘管的料盘送到收料机构5，继续新的退火过程。

上述各退火过程均由PLC监控，遇到异常可发出声光报警，并进行显示和系统诊断。

显然，本实用新型的铜管高速连续感应退火装置也可用于有色金属管、棒、线材的中间产品和最终成品的光亮退火。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种铜管高速连续感应退火装置，包括用于对所述铜管进行加热的感应加热段，其特征在于，所述铜管高速连续感应退火装置还包括多个电源，每个所述电源各连接一组感应加热线圈，多组所述感应加热线圈依次相接的设置在所述感应加热段中。

2.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，所述多个电源为两个6～8kHz、500kW的中频感应电源。

3.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，所述铜管高速连续感应退火装置还包括：

测速装置，用于测量所述铜管的运动速度；

可编程序逻辑控制器，与所述测速装置及电源连接，用于接收由所述测速装置测得的运动速度信号，并根据所述运动速度信号向所述电源发出电压控制信号，调整电源功率。

4.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，还包括：

放料机构，位于所述感应加热段之前；

放料活套装置，位于所述放料机构和感应加热段之间；

收料机构，位于所述感应加热段之后；

放料存储工位，用于存储装有待退火铜盘管的料盘；

收料存储工位，用于存储装有已退火铜盘管的料盘；

料盘输送系统，连接所述放料存储工位和收料存储工位，并经过所述放料机构和收料机构；

可编程序逻辑控制器，与所述放料机构、收料机构、放料活套装置相连，用于接收所述放料活套装置的位置信号，并根据所述位置信号向所述放料机构、收料机构发出控制信号，调整所述各部件的运行速度。

5.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，还包括：

测速装置，用于测量所述铜管的运动速度；

张紧牵引机构，位于所述感应加热段之后，并与变频电机相连；

垂直夹送装置，位于所述感应加热段之前；

水平夹送及矫直装置，位于所述垂直夹送装置之前；

可编程序逻辑控制器，与所述测速装置、水平夹送及矫直装置、垂直夹送装置、张紧牵引机构相连，用于接收由所述测速装置测得的运动速度信号，并根据所述运动速度信号向所述水平夹送及矫直装置、垂直夹送装置、张紧牵引机构发出控制信号，调整所述各部件的运行速度；所述可编程序逻辑控制器还用于根据预设的退火张力向所述牵引张紧机构的变频电机发出力矩控制信号。

6.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，还包括：

油雾净化装置，位于所述感应加热段入口处；

保护气氛供应系统，用于向所述感应加热段供应保护气氛。

7.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，还包括：

淬火冷却装置，位于所述感应加热段之后；

闭式水冷循环系统，用于冷却所述电源、感应加热线圈，以及在淬火冷却装置中的铜管。

8.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，还包括：

感应加热线圈水冷却结构，位于所述感应加热段中，用于冷却所述感应加热线圈。

9.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，所述感应加热线圈的各匝间有绝缘层，且感应加热线圈内部有石英玻璃内衬。

10.根据权利要求1所述的铜管高速连续感应退火装置，其特征在于，还包括：

保温段，位于所述感应加热段之后，所述保温段的长度按如下公式计算：

保温段长度＝最高退火速度×所需保温时间；其中，保温段长度以米为单位，最高退火速度为600米/分钟，所需保温时间以分钟为单位；

淬火冷却装置，位于所述保温段之后，包括喷淋淬火部件和浸入淬火部件。

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