單層釺焊管及其製造方法

2023-07-04 06:08:01 2

專利名稱：單層釺焊管及其製造方法
技術領域：
本發明屬於釺焊管及制管方法，釺焊管制品主要適用於電冰箱、汽車以及其它家用電器行業等，鋼管成形方法主要適用於製造薄壁鋼管。
製冷、家用電器和汽車工業所需的管材目前主要有三種一是美國在二十世紀發明的邦迪管(BUNDYWELD);二是日本生產的海科林管(HYCOLINTUBING);三是銅管。
邦迪管是用鍍銅鋼帶經雙層卷管後進行熱軋，然後進釺焊爐釺焊。世界各國均已沿用十幾年。但由於它是雙層結構，對原材料的精度要求非常苛刻，要求鋼帶厚度公差控制在±0.004mm以內;同時對鋼帶材質的要求也很嚴格，因此，坯料成本很高，導致管材價格昂貴。此外，邦迪管在釺焊後冷卻速度過快，管材的強度偏高，塑性下降，電熱器套管等若用邦迪管，還需退火處理，工藝複雜。
海科林管是採用鍍銅鋼帶經管成形後進行直縫對焊而成。由於是直縫對焊成形，故存在一般焊管所共有的缺點，即內焊刺無法去除，焊縫質量不穩定，鍍銅層在焊縫處不連續，外表面有一條明顯的黑印，斷面金相組織不均勻，耐壓強度較低。
銅管的加工工序複雜，加工成材率低(3噸銅棒可加工成一噸銅管)，成本高，價格昂貴;內表面不清潔，強度和剛度均差;況且我國的銅資源貧乏，大部分靠進口。
在制管領域，起主導作用的是無縫管和焊管兩大工藝。焊接鋼管，尤其是小直徑管，其內焊刺難以清除，且焊縫處的金相組織與基體很難趨於一致，漏焊過焊的缺陷時有發生，抗滲漏性能很差。無縫鋼管的生產雖歷史較長，但也存在如下問題尺寸精度差、成材率低、成本高、工藝複雜等。
本發明的目的在於提供一種強度高、抗滲漏性強、成形性好、精度高、內壁清潔和成本低的釺焊管，以及工藝簡單，成材率高，質量穩定，對坯料無特殊要求的制管方法。
具體解決方案如下單層釺焊管制品採用一般的國產低碳鍍銅鋼帶為原料，鋼帶經坡口處理。當鋼帶捲成管後，鋼帶兩邊坡口搭接。釺焊後的焊縫均與管子的內外表面成一定的角度，即相對園周方向，焊縫為斜焊縫。它既不同於海科林管的直焊縫，又區別於邦邊管的全園周360°焊接。在搭接區域，釺焊料與基體生成銅鐵合金，還有一部分以純銅存在。搭接區具有雙層保護作用，使得該單層釺焊管的抗爆破強度與同規格同品種的無縫鋼管相當。在設計時，搭接區的抗撕裂強度高於基體的抗拉強度，因此，在擴孔試驗時，開裂總不在搭接區。
制管方法的解決方案是採用具有八個機架的卷管機成形鋼管。它是在通常的七個機架的焊管卷管機的前面增設了壓邊機架，即第一機架，該機架對坯料鋼帶進行坡口處理。鋼帶通過壓邊機架後，兩邊被加工成所需角度和尺寸的坡口。另一措施是八個機架中的第五機架軋輥上嵌鑲了一個導向環，使帶坡口的鋼帶，在經過第二、三、四、五機架後，正好使兩邊的坡口接近，而又不疊加的狀態，保證彎管過程中不偏轉。第三個措施是在第七、八機架的孔型中均裝有芯棒，在這兩個機架孔型中的芯棒具有凸起的橢園球，軋輥與芯棒形成封閉的孔型。這樣，經第七、八機架後，鋼帶兩邊的坡口搭接，即可得到坡口與卷管的內外園表面成一定角度的管坯。經釺焊爐釺焊後，則可製成所需的釺焊管。
該制管方法是對傳統焊管工藝的一個新發展。採用該方法生產的釺焊管，其質量和性能以及綜合技術經濟指標均優於邦邊管和海科林管，是一種具有廣闊前景的制管新方法。
用該方法製作的單層釺焊管兼有無縫管和焊管兩者的優點，既有無縫管的強度，又有焊管的精度，並在一定程度上彌補了它們各自的缺點與無縫管相比，具有精度高，內壁清潔等特點;與焊管相比，具有抗滲透性強和強度高的優點。


和實施例。
附圖一為本發明單層釺焊管制品的斷面示意圖;
附圖二為單層釺焊管的生產工藝流程圖;
附圖三為壓邊機架(第一機架)軋輥的孔型圖;
附圖四為第五機架的孔型圖;
附圖五為鍍銅鋼帶在卷管過程中分別在各機架的狀態圖。
附圖一中，1為釺焊管主體，2為鍍銅層，3為釺焊縫，α為斜焊縫與釺焊管的內外表面在園周方向所成的角度，為8°～11°。
在附圖二中，11為開卷機，12為潤滑箱，虛線框內為卷管機組，其中13、14、15、16、17、18、19、20分別為卷管機組的第一至第八機架，21為飛剪機，22為臺架，23為塗黑漆(助焊劑)機，24為釺焊爐，25為臺架，26為矯直機，27為探傷儀，28為卷盤機，29為芯棒，30為立輥。
與現有技術相比，本發明中卷管成形機的特徵在於它由八個機架組成。第一機架為壓邊機架，第二至第八機架為成形機架，並在第五機架的上軋輥上裝配了導向環，設計了特殊的孔型，在第五至第八機架的孔型中裝有芯棒。
附圖三中，31為上軋輥，32為下軋輥，α1為上、下軋輥錐體部分的錐角，一般為8°～11°，33為上、下軋輥邊部的輥縫，約為0.1mm。
在附圖四中，41、42為上軋輥的兩個部分，43為下軋輥，44為導向環，45為心軸。
附圖五中，51、52、53、54、55、56、57、58分別為鋼帶在卷管過程中在第一至第八機架孔型中各自的狀態。
單層釺焊管的成形過程如下縱剪好的鍍銅鋼帶開卷機11開卷後，進入潤滑箱12，進行工藝潤滑，目的是冷卻並潤滑芯棒。隨後進入第一機架13進行鋼帶的邊部坡口處理。通過該機架的鋼帶，其邊部呈坡口狀(見附圖五中的51)，坡口角度α1為8°～11°，邊部最薄處為0.1mm。鋼帶經過坡口處理後開始進行管成形，在第二、三、四機架將其彎捲成半園形(見附圖五中的52、53、54)。通過第五機架17時，由於上軋輥裝有導向環，可以防止鋼帶在彎管過程中偏轉;為保證順利地實現鋼帶邊部坡口搭接，上軋輥導向環兩側的軋輥孔槽半徑不等，相差約1.0mm(見附圖四);通過該機架的鋼帶，其形狀見附圖五中的55。隨後，在擠壓輥的作用下，鋼帶呈管狀進入第六機架進行預定徑，目的是在軋制時保證管子園周搭接區的長度。搭接區長度(園周方向)一般為管壁厚度的三倍，鋼帶通過第七、八機架軋輥與芯棒形成的封閉孔型進行2%至5%的塑性變形，以便消除彈性變形，使搭接區呈緊密壓合狀態，為後續的釺焊創造有利的條件。
軋制後的成形管按定尺切斷後在臺架堆放，並分批進入釺焊爐24進行釺焊。釺焊爐中通保護氣體對鋼管進行保護。釺焊溫度1120～1140℃，釺焊時間為45～60秒，在搭接區的釺焊處要保證銅與鋼反應，產生銅鐵合金，達到最佳的釺焊效果。
釺焊時，為使鍍銅層均勻熔化，達到良好的釺焊質量，在進入釺焊爐前，捲成形的鋼管要經過塗黑漆機23，使卷管表面均勻地塗上一層黑漆。這層黑漆在釺焊溫度下呈硬殼狀，可有效地防止熔化的銅層在鋼管運送時被刮傷、流失。
經釺焊後的鋼管在釺焊爐出口處用鋼絲刷刷去表麵粉狀殘留物，經臺架25，送至矯直機26。矯直機採用七輥立式和臥式兩組。矯直後的管子經過探傷儀27，進行渦流探傷。探傷合格的管子即可定尺切斷或進入卷盤機27，進行盤卷和包裝。
單層釺焊管所用的鋼帶(坯料)一般可採用含碳量在0.15%以下的08F鋼、08Al鋼、10號鋼等，也可以採用含碳量在00.15%以上的20號鋼、A3F鋼和B3F鋼等;鍍銅層的厚度控制在10±1μ(單面)。釺焊管的尺寸規格對鋼帶寬度有嚴格要求，按下式確定鋼帶寬度W＝πK1K2(D-h)式中W為鋼帶寬度(mm);K1為邊部延伸引起的鋼帶寬度係數，一般取1.05～1.08;K2為軋制延伸係數，一般取1.02～1.05;D為釺焊管外徑(mm);h為釺焊管壁厚(mm)。
縱剪後的鋼帶寬度公差為+0.08mm，鋼帶厚度公差要求為±0.03mm。
本發明單層釺焊管，與海科林管相比，具有鍍銅均勻，抗爆破強度高，無內外毛刺，抗滲漏性強，內壁清潔度高等優點;與邦邊管相比，具有對鋼帶精度要求低，鋼帶坯料來源廣，工藝簡單，成本低20%左右，且塑性好等優點。
表1列舉了本發明單層釺焊管與國際上現有鋼管的技術經濟綜合指標的對比，由表1看出，本發明的技術經濟綜合指標優於其它鋼管。
實施例採用本發明製作了3批電冰箱冷凝器用的單層釺焊管。製品所要求的規格為φ4.75×0.71mm。原料鋼帶採用10號鋼，鍍銅厚度為10μ，鋼帶寬度為14.00mm。
鋼帶經開卷，並通過潤滑箱潤滑後進入第一機架，進行壓邊坡口處理。坡口角度為10°，經坡口處理後的鋼帶寬度為15.30mm。鋼帶經第二、三、四、五機架後，帶坡口的鋼帶捲成未封閉的鋼帶卷，再經第六、七、八機架，坡口搭接，捲成所需規格的鋼管坯。第七機架的芯棒直徑為3.22mm，第八機架的芯棒直徑為3.35mm。
捲曲成形的鋼管坯經塗漆機塗上黑漆後，進入釺焊爐進行釺焊，釺焊溫度為1130℃，釺焊時間為50秒。釺焊爐長6米，冷卻帶長15米，保護氣氛為不完全燃燒的液化石油氣。
從釺焊爐出來的釺焊管經矯直、探傷後，即成為最終產品。表2列舉了最終單層釺焊管的尺寸規格和性能。


權利要求
1.一種由鍍銅鋼帶製成的單層釺焊管，其特徵在於釺焊縫在園周方向為斜的焊縫，即焊縫與管身內外表面成α角，斜焊縫長度約為管壁厚度的三倍。
2.根據權利要求1所述的單層釺焊管，其特徵在於α角為8°～11°。
3.一種權利要求1所述的單層釺焊管的製造方法，其特徵在於鍍銅鋼帶的寬度W一定，鋼帶經八個機架組成的卷管機第一機架的壓邊坡口處理，第五機架導向環的導向，第七、八機架軋輥與芯棒形成的封閉孔型的塑性變形之後，卷管成形。
4.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於鍍銅鋼帶的寬度W根據下式確定W＝πK1K2(D-h) (mm)式中K1為邊部延伸引起的鋼帶寬度係數，一般取1.05～1.08;K2為軋制延伸係數，一般取1.02～1.05;D為釺焊管外徑(mm);h為釺焊管壁厚(mm)。
5.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於鋼帶經邊部坡口處理後，坡口角度為8°～11°，邊部最薄處為0.1mm。
6.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於捲曲的鋼帶通過第七、八機架軋輥與芯棒形成的封閉孔型時，進行2～5%的塑性變形。
7.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於鋼帶在卷管成形過程中在第一至第八機架孔型中各自的狀態分別如附圖中的51、52、53、54、55、56、57、58所示。
8.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於鋼帶呈管狀進入第六機架進行預定徑，保證管子園周搭接區的長度一般為管壁厚度的三倍。
9.一種用於實施權利要求3所述的製造方法的專用設備，其特徵在於卷管機由八個機架組成，第一機架為壓邊機架，第二至第八機架為成形機架。
10.根據權利要求9所述的專用設備，其特徵在於第一機架軋輥錐體部分的錐角α1為8°～11°。
11.根據權利要求9所述的專用設備，其特徵在於第五機架的上軋輥由兩部分組成，其間嵌鑲導向環。
12.根據權利要求11所述的專用設備，其特徵在於導向環兩側的軋輥孔槽半徑不等。
13.根據權利要求9所述的專用設備，其特徵在於在第七、第八機架軋輥孔型中裝有芯棒，形成封閉式孔型。
全文摘要
本發明系單層釺焊管及其製造方法。主要適用於薄壁鋼管。該釺焊管以鍍銅鋼帶為原料，經坡口處理和卷管成型後，在芯棒與軋輥組成的封閉孔型中冷軋，軋後成型管在坡口搭接處呈緊密壓合狀態，隨後經釺焊製成製品。該製品的主要特徵是焊縫與管身內外表面成一定角度，且釺焊縫長度約為管壁厚度的三倍。它兼有無縫管和焊管兩者的優點，既有無縫管的強度，又有焊管的精度，並在一定程度上彌補了它們各自的缺點。
文檔編號B21C37/08GK1033449SQ8710639
公開日1989年6月21日 申請日期1987年9月21日 優先權日1987年9月21日
發明者劉懷文, 田福生, 金進雄, 王平, 王世英, 徐濟林, 林蔭普, 李鐵元, 付勝良 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院, 哈爾濱冶金研究所