專利名稱：高效換熱盤管制造方法及生產(chǎn)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱交換設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及換熱盤管的制造工藝。
背景技術(shù)：
熱交換器在石油、化工、電力及冶金制造等工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，尤其以管式換 熱設(shè)備作為間壁換熱過程的主要形式，文獻中介紹的高效換熱管將有近百種，但能夠廣泛 應(yīng)用的強化傳熱管卻相對較少。尤其對管內(nèi)換熱過程的強化，不但要考慮傳熱系數(shù)的提高， 而且還要考慮阻力系數(shù)的增加。對銅材質(zhì)的換熱管，由于其質(zhì)地較軟，可加工成各種內(nèi)微 翅、軋槽管、螺紋或波節(jié)等強化管；碳鋼和不銹鋼管主要以螺紋管、波節(jié)管等異型結(jié)構(gòu)來提 高換熱效率。提高管內(nèi)的對流換熱效率，通常采用降低邊界層厚度，提高低流速下的湍流程 度，改變原有的速度和溫度場分布情況；而對于制冷劑蒸發(fā)或冷凝過程，石油化工生產(chǎn)過程 中的有機蒸氣或混合蒸氣冷凝過程，采用內(nèi)微肋管或溝槽管在相同當(dāng)量面積條件下，可提 高換熱系數(shù)30 80%。其強化機理主要有以下幾方面，(1)增加了換熱面積；(2)對流動邊 界層的擾動，減小邊界層厚度，改變對流傳熱溫度梯度；(3)在表面張力作用下，冷凝液聚 集在溝槽內(nèi)，平均冷凝液膜厚度減薄，降低液膜導(dǎo)熱熱阻；(4)蒸發(fā)氣化過程，形成核態(tài)沸 騰溫差降低，增加傳熱推動力。由于微肋結(jié)構(gòu)主要作用于邊界層的層流底層，對流動過程阻 力增加相對較小，所以實際應(yīng)用較多。但是受加工工藝限制，強化管材質(zhì)更多局限于銅管和 鋁管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服不銹鋼和碳鋼管無法采用內(nèi)微肋管或溝槽管的不足問題，高 效換熱盤管的制造方法，工藝簡單，易于操作，提供了一種不銹鋼和碳鋼管生產(chǎn)新工藝，制 得高性能產(chǎn)品。另外本發(fā)明還提供高效換熱盤管的生產(chǎn)線，結(jié)構(gòu)簡單，制管同時生產(chǎn)溝槽， 產(chǎn)品工作性能顯著提高。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是高效換熱盤管的制造方法，采用鋼 帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管，鋼帶開卷后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼帶在卷曲圓整之前形 成具有溝槽的表面，軋制成型后的鋼帶再矯平到制管平整度要求，由活套儲料后進入成型 預(yù)彎機成型，成型后在線進行軸向焊接，在線冷卻后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定 徑、定尺備用。所述高效換熱盤管的制造方法，采用連續(xù)在線制管包括制管、彎管及切割三步， 制管、彎管及切割采用連續(xù)在線加工，其中
第一步制管采用鋼帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管，鋼帶開卷后先進行在線連續(xù)軋紋， 使鋼帶在卷曲圓整之前形成具有溝槽的表面，軋紋后的鋼帶進入連續(xù)制管工序在線連續(xù)制 管；
第二步彎管制管后的鋼管輸送到彎管機，完成第一個彎管后再傳送到第二個待彎管 處進行彎管，依次連續(xù)進行下一個彎管，直到鋼管彎管完畢，呈單片連續(xù)彎管；
3第三步切割彎管完畢的單片連續(xù)彎管，經(jīng)過定尺后切除管頭余料，制得的單片盤管單 管長度15 133米無徑向焊縫。所述第一步制管原料鋼帶開卷后上料，上料后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼帶在卷 曲圓整之前形成具有溝槽的表面，經(jīng)由活套儲料后進行矯平，過到制管平整度要求后進入 成型預(yù)彎機成型，成型后在線進行軸向焊接，在線冷卻后，在焊接處進行在線打磨去除毛刺 制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺，再進行矯直得成品不銹鋼管，定尺切斷后備用。所述第二步彎管制管后的鋼管送料至彎管機入料口，鋼管被彎管機自動傳送至 第一個待彎管處，進行精確定尺，彎管機按設(shè)定條件進行彎管，并自動傳送至第二個待彎管 處，再進行翻管并精確定尺，彎管機按設(shè)定條件進行彎管，并自動傳送彎管至下一個待彎管 處進行彎管，直至彎管完畢。所述調(diào)節(jié)軋紋輥施加在鋼帶表面的壓力和軋紋輥之間的距離，經(jīng)連續(xù)輥軋模具使 鋼帶表面形成V型或梯形溝槽，溝槽可平行或不同方向交叉布置。所述在鋼帶卷曲焊接之前可通過調(diào)整軋紋面的方向，生產(chǎn)內(nèi)軋紋或外軋紋的溝槽管。所述調(diào)節(jié)軋紋輥施加在鋼帶表面的壓力和軋紋輥之間的距離，制得溝槽深度為 0. 2 0. 5mm,寬度為1 2mm，溝槽之間的控制間距為2 10mm。本發(fā)明高效換熱盤管生產(chǎn)線，包括制管生產(chǎn)設(shè)備，其中制管生產(chǎn)設(shè)備包括開卷機、 軋紋裝置、水平螺旋活套儲料機、引料架、成型機、焊接裝置、冷卻裝置、定徑裝置及切斷裝 置，上述設(shè)備依次動態(tài)連接構(gòu)成制管生產(chǎn)線。所述高效換熱盤管生產(chǎn)線是連續(xù)制管生產(chǎn)線，還包括彎管生產(chǎn)設(shè)備，制管生產(chǎn)設(shè) 備出料直接輸入彎管生產(chǎn)設(shè)備，彎管生產(chǎn)設(shè)備包括落料滑道、彎管平臺、數(shù)控彎管機和定尺 裝置，依次動態(tài)連接構(gòu)成彎管生產(chǎn)線。本發(fā)明提供了一種在碳鋼或不銹鋼管內(nèi)表面或外表面制溝槽的工藝方法，方法簡 單，在制管線中加入部分軋紋工藝，與制管工藝一體化進行，不影響制管工藝及產(chǎn)品的各項 性能，但是卻有效的克服了碳鋼及不銹鋼管無法在線制溝槽的不足，由于碳鋼及不銹鋼材 質(zhì)的剛性較大，根據(jù)所需溝槽的間距可采用多個輥聯(lián)合使用。軋制成型后的鋼帶再矯平到 制管平整度要求，由活套儲料后進入成型預(yù)彎機成型，成型后在線進行軸向焊接，在線冷卻 后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺備用。本發(fā)明生產(chǎn)線設(shè)計合理，有效實現(xiàn)制管同時軋紋的工藝要求，在連續(xù)制管線中加 入部分軋紋工藝設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，具有加工方便、運行高效、生產(chǎn)成本低等特點。所生產(chǎn) 的內(nèi)軋紋溝槽管可廣泛應(yīng)用于蒸發(fā)、冷凝或?qū)α鲹Q熱等工藝中，產(chǎn)品換熱效率顯著提高。


圖1是本發(fā)明生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明鋼帶表面經(jīng)過軋紋工藝后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示在焊縫邊緣預(yù)留 1 2mm寬度的表面，其余部分可根據(jù)換熱需求軋制不同尺寸的平行溝槽結(jié)構(gòu)。圖3是本發(fā)明內(nèi)軋紋鋼管結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明外軋紋鋼管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明并不局限于具體實施 例。實施例1
高效換熱盤管生產(chǎn)線，包括制管生產(chǎn)設(shè)備，其中制管生產(chǎn)設(shè)備包括開卷機1、軋紋裝置 18、剪切對焊設(shè)備2、水平螺旋活套儲料機4、引料架3、成型機5、焊接裝置6、打磨機7、冷卻 裝置8、定徑裝置9、渦流探傷10、校直機組11及切斷裝置12，上述設(shè)備依次動態(tài)連接構(gòu)成 制管生產(chǎn)線。實施例2
高效換熱盤管生產(chǎn)線是連續(xù)制管生產(chǎn)線，包括制管生產(chǎn)設(shè)備和彎管生產(chǎn)設(shè)備，制管生 產(chǎn)設(shè)備與實施例1相同，制管生產(chǎn)設(shè)備出料經(jīng)傳輸設(shè)備13直接輸入彎管生產(chǎn)設(shè)備，彎管生 產(chǎn)設(shè)備包括落料滑道14、彎管平臺15、數(shù)控彎管機16和定尺裝置17，依次動態(tài)連接構(gòu)成彎 管生產(chǎn)線。實施例3
高效換熱盤管的制造方法，采用實施例1所述生產(chǎn)線，鋼帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管， 鋼帶開卷后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼19帶在卷曲圓整之前形成具有溝槽20的表面，軋制 成型后的鋼帶再矯平到制管平整度要求，由活套儲料后進入成型預(yù)彎機成型，成型后在線 進行軸向焊接，在線冷卻后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺備用。實施例4
高效換熱盤管的制造方法，采用實施例2所述生產(chǎn)線鋼帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管， 包括制管、彎管及切割三步，制管、彎管及切割采用連續(xù)在線加工，其中
第一步制管原料鋼帶開卷后上料，上料后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼帶在卷曲圓整之 前形成具有溝槽的表面，經(jīng)由活套儲料后進行矯平，過到制管平整度要求后進入成型預(yù)彎 機成型，成型后在線進行軸向焊接，在線冷卻后，在焊接處進行在線打磨去除毛刺制得毛坯 管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺，再進行矯直得成品不銹鋼管，定尺切斷后備用；
其中軋紋時調(diào)節(jié)軋紋輥施加在鋼帶表面的壓力和軋紋輥之間的距離，經(jīng)連續(xù)輥軋模具 使鋼帶表面形成V型或梯形溝槽，溝槽20可平行或不同方向交叉布置，使得溝槽20的深度 為0. 2 0. 5mm,寬度為1 2mm，溝槽之間的控制間距為2 10mm。另外在鋼帶卷曲焊接之前通過調(diào)整軋紋面的方向，生產(chǎn)內(nèi)軋紋的溝槽管(圖3)或 外軋紋的溝槽管(圖4)。第二步彎管制管后的鋼管送料至彎管機入料口，鋼管被彎管機自動傳送至第一 個待彎管處，進行精確定尺，彎管機按設(shè)定條件進行彎管，并自動傳送至第二個待彎管處， 再進行翻管并精確定尺，彎管機按設(shè)定條件進行彎管，并自動傳送彎管至下一個待彎管處 進行彎管，直至彎管完畢，呈單片連續(xù)彎管；
第三步切割彎管完畢的單片連續(xù)彎管，經(jīng)過定尺后切除管頭余料，制得的單片盤管單 管長度15 133米無徑向焊縫，內(nèi)軋紋梯形溝槽尺寸寬度為1mm，深度為0. 3mm,溝槽間隔 為 3mm0制得的高效換熱盤管用于蒸發(fā)式冷凝器及流體冷卻器，其蒸發(fā)式冷凝器用于氟利 昂制冷工質(zhì)的制冷系統(tǒng)，盤管內(nèi)工質(zhì)為水平流動方向，冷凝液在表面張力作用下，一部分沿 溝槽內(nèi)流動到換熱管底部，由于減薄了溝槽邊緣的冷凝液膜厚度，降低了冷凝液膜的平均
5熱阻，提高了管內(nèi)冷凝傳熱系數(shù)。實施例5 采用實施例的生產(chǎn)工藝，軋紋后鋼帶翻轉(zhuǎn)，經(jīng)卷曲焊接，制得高效換熱 盤管為外軋紋碳鋼管(如圖4所示)，V形軋紋溝槽20，深度0.2mm，溝槽間隔5mm，溝槽為平 行布置，傾斜夾角為15°。制得的高效換熱盤管用于滿液式蒸發(fā)器，氟利昂制冷工質(zhì)的制冷系統(tǒng)，溝槽部分 可以增加換熱表面工質(zhì)氣化核心，降低液膜的氣化溫差，提高了管外沸騰傳熱系數(shù)。實施例6 采用實施例的生產(chǎn)工藝，制得高效換熱盤管為內(nèi)軋紋不銹鋼管(如圖3 所示)，軋紋管溝槽20的規(guī)格寬為0. 8mm,溝槽深度為0. 3mm,溝槽間距為2mm。制得的高效換熱盤管用于蒸發(fā)式冷凝器及流體冷卻器，其蒸發(fā)式冷凝器含不凝氣 的甲醇蒸氣冷凝系統(tǒng)，冷凝液膜沿溝槽流到水平管底部，受流速剪切力作用內(nèi)表面主要冷 凝面液膜厚度降低，而且由于粗糙溝槽對混合氣層流底層起到擾流作用，加速了甲醇氣體 在邊界層內(nèi)的對流傳質(zhì)過程，對整個系統(tǒng)的熱質(zhì)傳遞有明顯強化作用。
權(quán)利要求
1.高效換熱盤管的制造方法，采用鋼帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管，其特征是鋼帶開 卷后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼帶在卷曲圓整之前形成具有溝槽的表面，軋制成型后的鋼 帶再矯平到制管平整度要求，由活套儲料后進入成型預(yù)彎機成型，成型后在線進行軸向焊 接，在線冷卻后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效換熱盤管的制造方法，其特征是采用連續(xù)在線制管包 括制管、彎管及切割三步，制管、彎管及切割采用連續(xù)在線加工，其中第一步制管采用鋼帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管，鋼帶開卷后先進行在線連續(xù)軋紋， 使鋼帶在卷曲圓整之前形成具有溝槽的表面，軋紋后的鋼帶進入連續(xù)制管工序在線連續(xù)制 管；第二步彎管制管后的鋼管輸送到彎管機，完成第一個彎管后再傳送到第二個待彎管 處進行彎管，依次連續(xù)進行下一個彎管，直到鋼管彎管完畢，呈單片連續(xù)彎管；第三步切割彎管完畢的單片連續(xù)彎管，經(jīng)過定尺后切除管頭余料，制得的單片盤管單 管長度15 133米無徑向焊縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效換熱盤管的制造方法，其特征是第一步制管原料鋼帶 開卷后上料，上料后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼帶在卷曲圓整之前形成具有溝槽的表面，經(jīng) 由活套儲料后進行矯平，過到制管平整度要求后進入成型預(yù)彎機成型，成型后在線進行軸 向焊接，在線冷卻后，在焊接處進行在線打磨去除毛刺制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺，再 進行矯直得成品不銹鋼管，定尺切斷后備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效換熱盤管的制造方法，其特征是第二步彎管制管后的 鋼管送料至彎管機入料口，鋼管被彎管機自動傳送至第一個待彎管處，進行精確定尺，彎管 機按設(shè)定條件進行彎管，并自動傳送至第二個待彎管處，再進行翻管并精確定尺，彎管機按 設(shè)定條件進行彎管，并自動傳送彎管至下一個待彎管處進行彎管，直至彎管完畢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的高效換熱盤管的制造方法，其特征是調(diào)節(jié)軋紋輥施 加在鋼帶表面的壓力和軋紋輥之間的距離，經(jīng)連續(xù)輥軋模具使鋼帶表面形成V型或梯形溝 槽，溝槽可平行或不同方向交叉布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的高效換熱盤管的制造方法，其特征是在鋼帶卷曲焊 接之前可通過調(diào)整軋紋面的方向，生產(chǎn)內(nèi)軋紋或外軋紋的溝槽管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的高效換熱盤管的制造方法，其特征是調(diào)節(jié)軋紋輥施 加在鋼帶表面的壓力和軋紋輥之間的距離，制得溝槽深度為0. 2 0. 5mm,寬度為1 2mm， 溝槽之間的控制間距為2 10mm。
8.高效換熱盤管生產(chǎn)線，包括制管生產(chǎn)設(shè)備，其特征是其中制管生產(chǎn)設(shè)備包括開卷 機、軋紋裝置、水平螺旋活套儲料機、引料架、成型機、焊接裝置、冷卻裝置、定徑裝置及切斷 裝置，上述設(shè)備依次動態(tài)連接構(gòu)成制管生產(chǎn)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高效換熱盤管生產(chǎn)線，其特征是高效換熱盤管生產(chǎn)線是連 續(xù)制管生產(chǎn)線，還包括彎管生產(chǎn)設(shè)備，制管生產(chǎn)設(shè)備出料直接輸入彎管生產(chǎn)設(shè)備，彎管生產(chǎn) 設(shè)備包括落料滑道、彎管平臺、數(shù)控彎管機和定尺裝置，依次動態(tài)連接構(gòu)成彎管生產(chǎn)線。
全文摘要
本發(fā)明屬于交換設(shè)備領(lǐng)域，高效換熱盤管的制造方法，采用鋼帶為原料在線連續(xù)生產(chǎn)制管，鋼帶開卷后先進行在線連續(xù)軋紋，使鋼帶在卷曲圓整之前形成具有溝槽的表面，軋制成型后的鋼帶再矯平到制管平整度要求，由活套儲料后進入成型預(yù)彎機成型，成型后在線進行軸向焊接，在線冷卻后打磨去除毛刺制得毛坯管，冷卻后經(jīng)定徑、定尺備用。本發(fā)明提供了軋紋管制造新工藝，在焊接鋼管制管線工藝中安裝軋紋設(shè)備，在滾壓卷曲前對常規(guī)連續(xù)制管所用的碳鋼或不銹鋼帶表面軋紋處理，經(jīng)焊接后的鋼管內(nèi)表面或外表面形成不同規(guī)格的軋紋溝槽結(jié)構(gòu)，提高換熱工質(zhì)在管內(nèi)的對流、冷凝或沸騰傳熱系數(shù)。該工藝附加能耗小，實施方便，生產(chǎn)效率高。
文檔編號B23P15/26GK102059530SQ20101055139
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者周興東, 姜文俊, 徐雄冠, 童偉, 鄧凱翔 申請人:Bac大連有限公司