专利名称：热镀锌双层卷焊管的生产工艺、设备及其产品的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金自动化技术领域，涉及一种热镀锌双层卷焊管的生产工艺、设备及其产品。
背景技术：
热镀锌双层卷焊管因其良好的热传导性能、机械力学性能、以及防腐性能得到广泛应用，大量用作空调、制冷产品的冷凝器管、散热器管，用作交通车辆的制动输油管、机床液压管等；目前，双层卷焊管有两种镀锌工艺，一种是传统的一体式热镀锌炉的镀锌生产工艺，另一种是电镀锌生产工艺，两种生产工艺及设备均存在能耗大、污染严重的问题，不符合国家能源、及环保政策的要求；据此，发明人应用电子信息技术、传感技术，通过创新工艺、智能化管理，推出一种全新的热镀锌生产工艺、设备及采用新工艺、新设备生产的高品质产品，采用新工艺、新设备，不但能耗大幅下降、无任何排放污染、原材料“锌”的损耗大幅下降，而且由于智能化控制与管理大幅缩减了劳动用工、产品质量显著提升，使企业生产成本大幅下降，产品竞争力大幅提升，因此本发明是企业转型升级、淘汰落后产能的最佳选择。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种全新的热镀锌双层卷焊管的生产工艺、设备及产品，通过对热镀锌全过程进行科学细分，采用科学合理的加热工艺和设备，克服了采用现行落后、粗放的生产工艺和设备造成的高耗能、高污染现状，也克服了贵金属“锌”因大量氧化造成的浪费现象，新的生产工艺和设备通过智能化控制与管理，不但使能耗下降约50-60%、无任何排放和污染、产品质量明显提升，同时，劳动用工大量减少、生产成本大幅下降，大大提升了企业的竞争能力。本申请文件中的管材、即指双层卷焊管，国内也称邦迪管，是由0.35mm厚、08F的冷轧带钢、两面镀铜后、分剪成一定的宽度、经轧辊及芯模纵卷为双层、而后经短路焊接为一体形成的，该管热镀锌后具有独特而优越的理化性能，是西方发达国家历经数十年形成的标准材料，是汽车专用制动输油管、机床液压管、以及制冷、制热设备的冷凝管、散热管；在九十年代初，自国家将汽车产业列为国家支柱产业后，为满足汽车对顶级安全部件-镀锌双层卷焊管的需求，由军工企业、国企-秦皇岛邦迪管厂、西安华山机械厂及湖南沙市双层卷焊管厂分别从奥地利、德国等国进了邦迪管生产线，当时因国家、企业尚无节能、环保要求，故引进生产线的镀锌工艺是电镀锌，是西方淘汰的垃圾类生产线；在同一年代，由国内企业-北京天桥百货股份公司的子公司-北京天桥精密钢管公司自主研发了热镀锌生产工艺及设备，该设备虽克 服了电镀锌的弊端、产品质量也被一汽所认可，但生产线在设计上仍缺乏节能环保意识，因发明人是该生产线的研发参与者，时下，深知其存在的弊端，这便是本发明的来由。本发明的技术方案是:提供一种热镀锌双层卷焊管的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤:a、对待镀锌管材进行放料；b、对待镀锌管材进行净化处理；C、对待镀锌管材进行预热处理；d、对待镀锌管材进行热镀锌；e、对镀锌管进行均化处理；f、对镀锌管进行收料、入库；其中步骤d中包括:在熔化炉中对锌锭加热至熔化；熔化后的锌液流入锌液预热炉中并对其递增加热；锌液预热炉中被递增加热后的锌液流入锌液自动补偿管道并在其中继续加热至热镀锌需要的温度；锌液自动补偿管道中的锌液自动流入镀锌炉中并在其中对待镀锌管进行热镀锌，当镀锌炉中锌液不足时，锌液自动补偿管道会自动给予补偿；从熔化炉到镀锌炉对锌加热的全过程采用了阶梯式递增加热、及被加热的锌的质量呈阶梯式递减的方法，使供给的总热量大幅减少；当待镀锌管材进入正常的热镀锌工况时，加入熔化炉的锌锭重量与管材热镀锌消耗的锌液重量基本相当，由于管材的体积质量小、热容量小，故锌液的消耗少、热能需求少。所述阶梯式递增加热是这样实现的:在熔化炉中对锌锭加热至熔化的温度；熔化后的锌液从熔化炉流入较小的锌液预热炉并对锌液逐级加热至接近热镀锌需要的温度{约440-460°C };预热后的部分锌液从预热炉流入锌液自动补偿管道并将锌液加热至热镀锌需要的温度{约460-480°C }，而后流入镀锌炉。所述镀锌炉是一 个封闭的、或采用惰性气体隔离的炉体、其横断面较小{约100-500cm2}、中间下凹的管道式镀锌炉；由于待镀锌管材很细、热容量很小、故热量需求很少{管材直径以0 4.76mm、<t 6mm为主，管材壁厚均0.7mm}，本镀锌炉是针对如上管材设计的；若采用现行的容纳大体量锌液的热镀锌炉进行热镀锌是不匹配的、会造成很大的热损耗，同时也因锌液表面暴露过大造成大量氧化损失。所述步骤b中的净化处理采用了物理方法，采用物理方法清除管材表面的污垢，增强管材表面与镀锌层的结合力，避免了化学方法对环境造成污染。所述步骤e中的均化处理是这样实现的:高温状态下附着锌液的镀锌管通过牵引装置从镀锌炉中垂直向上牵出，经垂直均化装置对镀锌层的厚度及均匀度做均化处理，对于管材表面尚未凝固的锌液在重力作用下均匀地向下流淌，使镀锌层的厚度均匀一致。所述步骤d中各部位阶梯递进加热所需精确的温度是由温控装置控制实现的。所述热镀锌双层卷焊管的生产工艺所使用的设备:包括放料装置、净化装置、管材预热装置、导向装置、分体式热镀锌炉、垂直均化装置、牵引装置、温控装置、收料装置，所述净化装置、管材预热装置设置在所述分体式热镀锌炉入口的前方，所述垂直均化装置设置在所述分体式镀锌炉的出口处，所述牵引装置设置在所述垂直均化装置的正上方，所述分体式热镀锌炉由锌锭熔化炉、锌液预热炉、锌液自动补偿管道、镀锌炉构成，所述分体式热镀锌炉是在所述温控装置的智能温度控制下按需加热的，所述镀锌炉是一个与空气隔离的、横断面较小、中间下凹的管道式镀锌炉。所述温控装置由加热体、温度传感器、以及智能温度控制系统构成，所述分体式热镀锌炉中的锌锭熔化炉、锌液预热炉、锌液自动补偿管道、及镀锌炉分别设有多组加热体、多个温度传感器，各部位所需精确的温度是由所述温控装置的智能温度控制系统实现的。所述净化装置设置在所述管材预热装置的前方，采用物理方法{如以水为介质的超声波}清除管材表面的污垢。所述管材预热装置设置在所述镀锌炉的前方，管材经所述净化装置处理后进入管材预热装置，预热装置将管材预热至热镀锌需要的温度、而后进入镀锌炉。所述垂直均化装置设置在所述镀锌炉的出口处，对镀锌层的厚度、均匀度做均化处理，管材表面尚未凝固的锌液在重力作用下均匀地向下流淌、使镀锌层的厚度均匀一致，克服了现行镀锌炉非垂直牵引、均化造成的管材镀锌层厚度不均匀现象。所述牵引装置设置在所述均化装置的正上方，所述牵引装置在动力作用下与所述导向装置建立一定的牵引张力，该张力是管材完成热镀锌作业的运行动力。所述的热镀锌双层卷焊管其镀锌层厚度均匀一致，锌液中的锌原子在高温下渗入基体管材的镀铜层中、形成了黄铜合金层，由此形成的镀锌层其附着力要远远大于电镀锌在管材表面形成的单质镀锌层；金属锌从锌锭到熔融的锌液，在不同的物理阶段有不同的温度需求，加热的目的也各不相同，本发明采用精细的阶梯式按需加热的工艺和设备、是替代现行不计能耗的一体式混合加热的热镀锌工艺和设备的必然选择。
以下结合附图
对本发明做进一步说明；附图是现行热镀 锌双层卷焊管主要生产设备与本发明热镀锌双层卷焊管主要生产设备的对比示意图。热镀锌双层卷焊管的主要生产设备包括放料装置、净化装置、管材预热装置、导向装置、分体式热镀锌炉、均化装置、温控装置、牵引装置、及收料装置，其中分体式热镀锌炉由锌锭熔化炉、锌液预热炉、锌液自动补偿管道、镀锌炉构成。附图所示部件G，是工件。是准备热镀锌的、盘绕包装的双层卷焊管，是连续运行的工件；本申请文件中的热镀锌管、镀锌管可简称为管材，递增与递进为同意。
具体实施例方式附图所示部件Al，是热镀锌双层卷焊管生产设备的放料装置。所述放料装置是盘绕着管材的、内设轴套的管材包装装置，该装置用对应的轴穿架起来即可旋动，轴套上的管材在部件A6牵引装置的牵引下轴套旋转、管材被拉出，即为放料，部件A6牵引装置与部件Al放料装置建立一定的运行张力；附图所示部件A6，是热镀锌双层卷焊管生产设备的牵引装置。该装置是牵动管材完成热镀锌的动力装置，是牵动部件Al放料装置上盘绕的管材、令轴套缓慢旋动、管材在牵动下进入热镀锌加工作业；附图所示部件A2，是热镀锌双层卷焊管生产设备的净化装置。是采用物理方法清除待镀锌管材表面污垢的装置，改变了现行热镀锌设备中部件B2的化学净化方法，消除了化学方法对环境造成的污染；附图所示部件A3，是热镀锌双层卷焊管生产设备的管材预热装置。该装置将待镀锌管材预热至热镀锌的温度，避免较低温度的管材消耗部件A热镀锌炉的热量，使部件A热镀锌炉的锌液保持稳定的温度。附图所示部件A4，是热镀锌双层卷焊管设备的导向机构。该机构将预热后的待镀锌管材按照一定的角度导入部件A热镀锌炉；热镀锌双层卷焊管生产设备的分体式热镀锌炉由以下部件构成:
部件A-1锌锭熔化炉、部件A-2锌液预热炉、部件A-3锌液自动补偿管道、以及部件A镀锌炉；附图所示部件A-1，是锌锭熔化炉。该炉是将锌锭熔化为锌液的炉，熔化后的一部分锌液自动流入A-2锌液预热炉中，锌锭熔化的温度约为420-430°C ；附图所示部件A-2，是锌液预热炉。该炉是对锌液进行阶梯式递增加热的炉，将锌锭熔化炉流入的锌液继续加热，锌液从较大的预热炉流向较小的预热炉，随着被加热的锌液质量的递减、加热的温度递增，加热温度范围约从420至460°C ；附图所示部件A-3，是锌液自动补偿管道。该管道的锌液是由预热炉中一小部分预热至接近热镀锌温度的锌液自动导入的、而后将锌液继续加热至热镀锌需要的温度，约460-480 0C ；附图所示部件A，是镀锌炉。该炉是为管材热镀锌的炉，是一个封闭的、或通过惰性气体与空气隔离的热镀锌炉体，该炉横断面较小{约100-500cm2}、中间是下凹的管道式镀锌炉，是热镀锌双层卷焊管设备中的核心装置，镀锌炉的锌液不足时由锌液自动补偿管道自动补偿，镀锌炉的锌液保持一定的、稳定的温度{约为460-480°C }，炉体外部辅以高保温材料保温；附图所示部件B，是现行一体式热镀锌炉。该炉既是锌锭的熔炉、锌液的预热炉、又是镀锌炉，是混合加热的大型单体炉，该炉能耗大、温度不稳定、不易保温，暴露的锌液表面极易氧化；附图所示部件A-5，是热镀锌双层卷焊管生产设备的均化装置。该装置设置在镀锌炉的出口处、在部件A6牵引装置的正下方，被部件A6牵引装置从镀锌炉垂直牵出的管材、其表面附着较多的熔融的锌液，经均化装置的处理使管材镀锌层的厚度达到一定的要求、且均匀一致，而管材表面经过均化处理后、在高温下尚未完全凝固的部分锌液在重力作用下、会地沿着管材的轴向向下流淌，使镀锌层厚度均匀一致，克服了现行热镀锌炉、如附图所示一体式镀锌炉部件B6、B5非垂直牵引、均化，使尚未凝固的锌液沿着管材向下流淌，造成镀锌层厚度不均匀的现象；附图所示部件AS，是热镀锌双层卷焊管生产设备的温度传感器。诸多传感器设置在生产设备需要加热的各个部位、以及对温度敏感的部位，可实时将各部位精准的温度信息上传至温控处理中心，为温控装置的智能化管理提供极重要的基础数据；附图所示部件A7，是热镀锌双层卷焊管设备的收料装置。该装置将完成热镀锌后的镀锌管盘绕起来，可作为终端产品包装入库、也可作为原材料进入涂塑固化生产程序。本申请文件中热镀锌可简称为镀锌，所指管材是呈盘状的原材料-双层卷焊管，是连续运行的待镀锌工件，管材热镀锌后可作为终端产品使用，也可将其涂塑成为另一高附加值产品-镀锌涂塑双层卷焊管，两个产品即可连线运行生产、也可单独运行生产；热镀锌管因其良好的物理、化学性能被广泛用于空调制冷电器的散热器管、冷凝管、机床液压管、以及交通车辆的制动输油管等，目前上海通用汽车使用的制动输油管既是热镀锌管。
权利要求
1.一种热镀锌双层卷焊管的生产工艺，其特征在于包括以下步骤: a、对待镀锌管材进行放料； b、对待镀锌管材进行热镀锌； C、对待镀锌管材进行净化处理；d、对镀锌管进行均化处理； e、对待镀锌管材进行预热处理；f、对镀锌管进行收料、入库； 其中步骤d中包括:在熔化炉中对锌锭加热至熔化；熔化后的锌液流入锌液预热炉中并对其递进加热；锌液预热炉中被递进加热后的锌液流入锌液自动补偿管道并在其中继续加热至热镀锌需要的温度；锌液自动补偿管道中的锌液自动流入镀锌炉中并在其中对待镀锌管进行热镀锌，当镀锌炉中锌液不足时，锌液自动补偿管道会自动给予补偿；从熔化炉到镀锌炉对锌加热的全过程采用了阶梯式递增加热、及被加热的锌的质量呈阶梯式递减的方法，当具备了对待镀锌管材进行热镀锌的工况时，加入熔化炉的锌锭重量与镀锌炉给管材镀锌消耗的锌液重量基本相当，由于热镀锌消耗的锌液质量很少、加热相当质量的锌锭所需的热能也就很少，故产生明显的节能效应。
2.权利要求1所述的热镀锌双层卷焊管的生产工艺，其特征在于:所述阶梯式递增加热是这样实现的:在熔化炉中对锌锭加热至熔化的温度；熔化后的锌液从熔化炉流入较小的锌液预热炉并对锌液逐级加热至接近热镀锌需要的温度{约440-460°C};预热后的部分锌液从预热炉流入锌液自动补偿管道并将锌液加热至热镀锌需要的温度{约460-480°C }，而后流入镀锌炉。
3.如权利要求2所述的热镀锌双层卷焊管的生产工艺，其特征在于:所述镀锌炉是一个与空气隔离、或惰性气体保护、横断面较小{约100-500cm2}、中间下凹的管道式镀锌炉。
4.如权利要求1所述 的热镀锌双层卷焊管的生产工艺，其特征在于:步骤b中的净化处理使用物理方法。
5.如权利要求1所述的热镀锌双层卷焊管的生产工艺，其特征在于:步骤e中的均化处理是这样实现的:高温状态下附着锌液的镀锌管通过牵引装置从镀锌炉中垂直向上牵出，经均化装置对镀锌层的厚度及均匀度做均化处理，对于管材表面尚未凝固的锌液在重力作用下均匀地向下流淌，使镀锌层的厚度均匀一致。
6.如权利要求1-5所述的热镀锌双层卷焊管的生产工艺，其特征在于:步骤d中各部位阶段式加热所需精确的温度是由温控装置控制实现的。
7.如权利要求1所述的热镀锌双层卷焊管的生产工艺所使用的设备，其特征在于:包括分体式热镀锌炉、温控装置、放料装置、净化装置、管材预热装置、导向装置、垂直均化装置、牵引装置、收料装置，所述净化装置、管材预热装置设置在所述分体式热镀锌炉入口的前方，所述垂直均化装置设置在所述分体式镀锌炉的出口处，所述牵引装置设置在所述垂直均化装置的正上方，所述分体式热镀锌炉由锌锭熔化炉、锌液预热炉、锌液自动补偿管道、镀锌炉构成，所述分体式热镀锌炉是在所述温控装置的智能温度控制下按需加热的，所述镀锌炉是一个与空气隔离的、横断面较小、中间下凹的管道式镀锌炉。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于:所述温控装置由加热体、温度传感器、以及智能温度控制系统构成，所述分体式热镀锌炉中的锌锭熔化炉、锌液预热炉、锌液自动补偿管道、及镀锌炉分别设有多组加热体、多个温度传感器，各部位所需精确的温度是由所述温控装置的智能温度控制系统实现的。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于:所述净化装置采用物理方法清除管材表面的污垢，所述牵引装置将高温状态下附着锌液的镀锌管从镀锌炉中垂直向上牵出，经所述均化装置对镀锌层的厚度及均匀度做均化处理，管材表面尚未凝固的锌液在重力作用下均匀地向下流淌、使镀锌层的厚度均匀一致。
10.使用如权利要求1-6任一所述的生产工艺、权力要求7-9任一所述的生产设备生产出的热镀锌双层卷焊管，其特征在于:所述的热镀锌双层卷焊管其镀锌层厚度均匀一致，锌液中的锌原子渗入基体管材的镀铜层，形成了黄铜合金层。
全文摘要
本发明为热镀锌双层卷焊管的生产工艺、设备、及其产品，属于冶金自动化技术领域。目前，该产品生产工艺、生产装备均很落后，导致产品质量差、生产成本高，更重要的是均为高耗能、高污染的落后产能，对此，发明人通过生产工艺、及装备的大胆创新，采用先进的传感、及电子信息技术，将传统一体式混合加热的热镀锌炉改造成分体式递进加热的热镀锌炉，新的工艺更为合理、生产装备更为先进，并可大幅节能、无任何排放污染，使产品质量得到大幅提升、生产成本大幅下降，该产品因其良好的热传导性能、机械力学性能、及防腐性能，被广泛用作空调制冷的冷凝器管、散热器管，用作汽车、机床、船舶、航天器的输油制动管。
文档编号C23C2/02GK103194707SQ20131013624
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者王怀成, 王志双 申请人:王怀成, 王志双