專利名稱：銅合金管線材在線去應力處理方法及專用裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及銅合金管材制備技術，具體地說是一種銅合金管線材在線去應力處理方法及專用裝置，尤其適合于銅合金連鑄連軋管線材的生產。
背景技術：
銅合金管材因具有良好的抗腐蝕能力和較高的強度，因而廣泛地應用于發電用冷凝器、船舶冷凝器、供水加熱器、蒸餾器、油冷卻器及水處理裝置用熱交換器等工業。銅合金(如黃銅等)與紫銅相比，其加工硬化指數較大，變形能力、變形抗力均不相同。在管線材制造過程中，塑性變形(軋制、拉拔)道次變形量較小，而道次間的退火次數也多。銅合金管材生產中最常見和最重要的問題是如何快速簡便地消除加工硬化，其退火的質量和技術水平直接關系到銅合金管材的質量。對于銅合金管線材而言，退火是最關鍵的問題之一。銅合金管線材連續化生產過程中，快節有效的在線退火技術是急需解決的重要問題。
目前銅合金管線材的退火方法主要有鏈動式移動連續化退火、箱組式不連續退火和電加熱半連續退火等。鏈動式移動連續化退火方法一般是采用一組箱式加熱爐，讓整盤的管線材在移動鏈的帶動下，在爐內連續移動完成退火過程。這種方法的優點是可以與管線材連續化生產相匹配，實現規模化和高生產率，并可以施加氣體保護裝置；其缺點是需要將管線材盤結，退火的效率較低，且設備占用空間很大。箱組式不連續退火方法的優點是設備占用的空間較少，生產機動靈活，可以組織小型化和不連續生產；其缺點是退火的效率低、退火爐內空間有限，不適合組成大規模連續化生產。電加熱半連續退火方法的優點是退火的效率較高，設備占用空間小，靈活性高；其缺點是不適合處理太長的管線、極薄壁管和極細線材，且難以施加氣體保護措施。

發明內容
為了克服上述不足，本發明的目的是提供一種在確保連續化退火的同時能避免氧化、占用空間小的銅合金管線材在線去應力處理方法及專用裝置，具有高效率在線退火的特點。
為了實現上述目的，本發明的技術方案如下銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于在管線材軋制和拉拔的盤卷前，經由專用在線去應力處理裝置，采用中高頻感應加熱，使管線材在穿過所述在線去應力處理裝置過程中進行退火，在出口處進行冷卻處理，使管線材在盤卷前完成退火全過程；具體為1)從軋制或拉拔區出來的管線材，首先進入所述專用裝置加熱區，加熱可分為兩個階段首先進入加熱階段，銅合金管線材在感應線圈作用下加熱，迅速升溫到去應力退火溫度，處于加熱階段的感應線圈選用的功率和頻率根據被處理管線材的截面積確定，一般控制在功率15～50kW，頻率5～50kHz；而后進入恒溫階段，在均勻溫度下保溫，處于恒溫階段的感應線圈的功率和功率根據被處理管線材的截面積確定，一般控制在功率15～40kW，頻率5～50kHz；2)隨后管線材進入冷卻區，冷卻可分為兩個階段先是風冷，降低溫度50℃～100℃，使管線材在高溫狀態下冷卻速度不要太快，避免影響退火的效果；后是液冷，由于液體冷卻的效率較高，使從冷卻區出來的管線材可以很快降低溫度到盤卷溫度；從冷卻區出來的管線材可以進入收盤區；另外，本發明所述去應力處理溫度為200℃～400℃范圍內；所述風冷或液冷分別采用兩個對稱方向的吹風口或噴液口；所述冷卻液為水；所述在加熱的同時，可以施加氣體保護；所述感應線圈采用中高頻感應線圈；所述保護氣體為氬氣或氮氣；所述管線材運行速度為5～60m/min；其專用裝置，其特征在于包括加熱、冷卻兩個處理區，其中加熱區由至少3組感應線圈組成，每組感應線圈分別由通過安裝在線圈端部的傳感器控制其溫度，第一組加熱用感應線圈選用功率范圍15～50kW，頻率5～50kHz，而后面的恒溫用至少兩組感應線圈每組功率為15～40kW，頻率5～50kHz；所述冷卻區包括風冷區、液冷區兩個處理區，風冷區在管線材兩側水平方向對稱設置吹風管；吹風管的一個端部靠近管線材、具有至少8個吹風口，液冷區在管線材兩側水平方向對稱設置噴液管，噴液管的一個端部靠近管線材、具有至少3個噴液口，所述噴液管與外冷卻池相通；所述冷卻區與收盤區相接；所述感應線圈采用中高頻感應線圈，可為3～6組。
本發明具有如下優點1.采用本發明方法進行退火處理時，退火過程可以與軋制和拉拔工序實現同步完成；可以施加氣體保護，避免退火造成的氧化；生產設備簡便占用空間小，易于實現自動化控制。與現有技術中方法相比，由于中高頻感應加熱的速率極快，使本發明具有退火處理速度快、效率高、成本低，可以確保連續化生產過程的特點。
2.采用本發明能實現銅合金管線材的連續高效率在線退火，為連續化大規模生產提供技術保證。本發明也適用于大口徑管材的熱處理。


圖1為發明管線材在線去應力處理方法專用裝置的結構示意圖。
圖2為圖1中冷卻區中風冷區結構示意圖。
圖3為圖1中冷卻區中液冷區結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
本發明銅合金管線材在線去應力處理方法為在TP2脫氧銅管線材3軋制和拉拔的盤卷前，經由專用在線去應力處理裝置，采用高頻感應加熱，使管線材3在穿過所述在線去應力處理裝置過程中進行退火，在出口處進行冷卻處理，使管線材3在盤卷前完成退火全過程；具體為1)從軋制或拉拔區出來的管線材3，首先進入所述專用裝置加熱區1，加熱分為兩個階段首先進入加熱階段，銅合金管線材3在感應線圈11作用下加熱，以50℃/s的速度迅速升溫到去應力退火的溫度范圍(本實施例300℃)，第一組感應線圈11選用的功率控制在15～50kW范圍、頻率控制在5～50kHz范圍的中高頻感應線圈(本實施例功率35kW、頻率15kHz)；而后進入恒溫階段，在均勻溫度下保溫，處于恒溫階段感應線圈11采用中高頻感應線圈，其功率均控制在15～40kW范圍、頻率控制在5～50kHz范圍的(本實施例25kW、頻率15kHz)；2)隨后管線材3進入冷卻區2，冷卻可分為兩個階段先是風冷，降低溫度50℃～100℃(TP2脫氧銅低溫去應力退火降低80℃左右，本實施例降低溫度80℃)，使管線材3在高溫狀態下冷卻速度不要太快，避免影響退火的效果；后是液冷，由于液體冷卻的效率較高，使從冷卻區出來的管線材3可以很快降低溫度到盤卷允許的溫度；從冷卻區2出來的管線材3可以進入收盤區；液冷卻采用冷卻液，所述冷卻液為水；如圖1所示，所述專用裝置，包括加熱、冷卻兩個處理區，其中加熱區1由3組中高頻感應線圈11組成，每組中高頻感應線圈11分別由通過安裝在線圈端部的傳感器控制其溫度，第一組加熱用中高頻感應線圈11選用功率35kW、頻率15kHz，而后面的恒溫用兩組中高頻感應線圈11，每組功率為25kW、頻率15kHz；中高頻感應線圈11溫度的控制是采用現有技術通用型控制系統，具體為通過安裝在線圈端部的傳感器與中高頻感應線圈11電連接，由可控硅調整中高頻感應線圈11的輸出功率，頻率和功率的調整與管線材3運行速度相匹配；如圖2、圖3所示，所述冷卻區2包括風冷區、液冷區兩個處理區，風冷區在管線材3兩側水平方向對稱設置長方形吹風管21；吹風管21的一個端部靠近管線材3、具有8個φ2mm圓形吹風口(分兩排，每排4個吹風口)，液冷區在管線材3兩側水平方向對稱設置長方形噴液管22，噴液管22的一個端部靠近管線材3、具有3個φ2mm圓形噴液口，所述噴液管22與外冷卻池相通，使噴液口噴出的冷卻液溫度趨于恒定，控制管線材3至盤卷溫度；所述冷卻區2與收盤區相接。
本發明原理是通過改變退火加熱方式，利用3組中高頻感應線圈11，使從軋制或拉拔出來的管線材3快速被加熱到去應力退火要求的溫度范圍，當管線材3通過加熱區(中高頻感應線圈組)時，實現退火過程；然后管線材3進入冷卻區，冷卻區由兩部分組成，即風冷卻和液冷卻，冷卻液采用水，是循環使用的，在外部有足夠大的冷卻池，使噴液口噴出的冷卻液溫度趨于恒定，從冷卻區出來的管線材3溫度達到盤卷允許的溫度范圍，這樣實現了銅合金管線材3的線連續化退火與軋制和拉拔工序同步進行，提高管線材3的生產效率并降低成本。
本發明工作過程本實施例采用TP2脫氧銅管線材3，從軋制或拉拔區出來的管線材3直接進入所述專用裝置，首先進入加熱處理區，銅合金管線材3在中高頻感應線圈11作用下，被加熱迅速升溫到去應力退火的溫度200～400℃，由于本實施例使用了3組中高頻感應線圈11，每組中高頻感應線圈11是分別控制的，第一組中高頻感應線圈11的任務主要是加熱升溫，選用的功率35kW，而后面的兩組中高頻感應線圈11主要任務是均勻溫度和保溫，中高頻感應線圈11的功率可以適當小些25kW；溫度的控制是通過非接觸式方法測量溫度(如紅外線測溫等)，將信息反饋給中高頻感應線圈11，由可控硅調整中高頻感應線圈11的輸出功率，由于管線材3的運行速度較快，所以這種控制考慮至后效應，而至后效應的調整是與管線材3運行速度相匹配的。隨后，管線材3進入冷卻區2，冷卻分兩個階段，先是風冷，風冷的好處是不至于使管線材3在高溫區冷卻速度太快，影響退火的效果，利用風冷降低一定溫度80℃左右；而后是液冷，由于液體冷卻的效率較高，使管線材3可以很快降低溫度到盤卷溫度。從冷卻區2出來的管線材3可以進入收盤區。
其結果是采用本發明方法及裝置處理的TP2脫氧銅管，其去應力退火很充分，不需要進行退火爐退火，可以達到直接進入下一道次的拉拔工序。
實施例2與實施例1不同之處在于本發明在加熱的同時，可以施加氣體(氬氣或氮氣等)保護，本實施例施加氬氣保護；所述感應線圈11可為3～6組。
權利要求
1.一種銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于在管線材軋制和拉拔的盤卷前，經由專用在線去應力處理裝置，采用中高頻感應加熱，使管線材在穿過所述在線去應力處理裝置過程中進行退火，在出口處進行冷卻處理，使管線材在盤卷前完成退火全過程；具體為1)從軋制或拉拔區出來的管線材，首先進入所述專用裝置加熱區，加熱可分為兩個階段首先進入加熱階段，銅合金管線材在感應線圈作用下加熱，迅速升溫到去應力退火溫度，處于加熱階段的感應線圈選用的頻率控制在5～50kHz范圍，選用的功率控制在15～50kW功率范圍，而后進入恒溫區，在均勻溫度下保溫，處于恒溫區的感應線圈的功率控制在15～40kW功率范圍，選用的頻率控制在5～50kHz范圍；2)隨后管線材進入冷卻區，冷卻可分為兩個階段先是風冷，降低溫度50℃～100℃，使管線材在高溫狀態下冷卻速度不要太快，避免影響退火的效果；后是液冷，由于液體冷卻的效率較高，使從冷卻區出來的管線材可以很快降低溫度到盤卷允許的溫度；從冷卻區出來的管線材可以進入收盤區。
2.按權利要求1所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述去應力退火溫度為200℃～400℃范圍內。
3.按權利要求1所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述風冷或液冷分別采用兩個對稱方向的吹風口或噴液口。
4.按權利要求1所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述冷卻液為水。
5.按權利要求1所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述在加熱的同時，可以施加氣體保護。
6.按權利要求1所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述感應線圈采用中高頻感應線圈。
7.按權利要求5所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述保護氣體為氬氣或氮氣。
8.一種按權利要求1所述銅合金管線材在線去應力處理方法的專用裝置，其特征在于包括加熱、冷卻兩個處理區，其中加熱區(1)由至少3組感應線圈(11)組成，每組感應線圈(11)分別由通過安裝在線圈端部的傳感器控制其溫度，第一組加熱用感應線圈(11)選用15～50kW功率范圍，選用的頻率控制在5～50kHz范圍，而后面的恒溫用至少兩組感應線圈每組的功率為15～40kW功率范圍，選用的頻率控制在5～50kHz范圍；所述冷卻區包括風冷區、液冷區兩個處理區，風冷區在管線材(3)兩側水平方向對稱設置吹風管(21)；吹風管(21)的一個端部靠近管線材(3)、具有至少8個吹風口，液冷區在管線材(3)兩側水平方向對稱設置噴液管(22)，噴液管(22)的一個端部靠近管線材(3)、具有至少3個噴液口，所述噴液管(22)與外冷卻池相通；所述冷卻區(2)與收盤區相接。
9.按權利要求8所述銅合金管線材在線去應力處理方法，其特征在于所述感應線圈(11)采用中高頻感應線圈，可為3～6組。
全文摘要
本發明公開一種銅合金管線材在線去應力處理方法及專用裝置。它在管線材軋制和拉拔的盤卷前，經由專用在線去應力處理裝置，采用中高頻感應加熱，使管線材在穿過所述在線去應力處理裝置過程中進行退火，在出口處進行冷卻處理，使管線材在盤卷前完成退火全過程；具體為1)從軋制或拉拔區出來的管線材，首先進入專用裝置加熱區，先加熱到去應力退火溫度，而后在均勻溫度下保溫；2)隨后管線材進入冷卻區，先是風冷，降低溫度50℃～100℃，后是液冷，使從冷卻區出來的管線材可以很快降低溫度到盤卷溫度；從冷卻區出來的管線材可以進入收盤區。本發明能在確保連續化退火的同時避免氧化，且占用空間小，具有高效率在線退火的特點。
文檔編號C22F1/08GK1396296SQ0213263
公開日2003年2月12日 申請日期2002年7月19日 優先權日2002年7月19日
發明者張金利, 張士宏, 周文龍, 許沂, 李長杰, 胡新勝, 趙紅生, 于傳富, 蔣強 申請人:中國科學院精密銅管工程研究中心