铜管生产基础教材

空调铜管生产介绍

空调管（ACR管）全称为空调与制冷用铜管，是专门用于空调器和制冷系统热交换器的管材。这种管材有直径小、壁厚薄、尺寸精度高、表面清洁并且粗糙度小、有良好的散热性能等特点。

我公司主要采用水平连铸—行星轧管法生产。水平连铸—行星轧管法是芬兰奥特昆布公司研制开发的紫铜盘管生产工艺，适用于磷脱氧铜管，包括空调制冷用管、中小水气管的生产。经铣面后的水平连铸管坯，由三辊行星轧管机轧制成一定规格的盘管坯。由于三辊行星轧制具有变形迅速、加工率高等特点，使轧件在变形区内的温度迅速升高至铜的再结晶温度以上，轧件由铸造状组织变为完全再结晶组织，晶粒均匀细致。轧制中采用氮气保护，轧件表面光亮。轧件单重大，可达到每根800kg以上。该法生产的高质量大卷重盘管坯提高了铜盘管的生产效率和成品率，已成为我国空调制冷用铜管等紫铜盘管的主要生产工艺。

1 、产品分类

(1) 牌号、状态及规格

表1 空调管的牌号、状态及规格

注：（1）轻软状态为满足产品力学性能及名义平均晶粒度的经轻微退火获得的状态。

(2) 盘卷的内外直径应符合表2。

表2 空调管盘卷的内外直径 mm

2、化学成分

管材的化学成分应符合GB5231中T2、TU1、TU2、TP1中相应合金牌号的规定。TP2的化学成分有如下特殊规定：Cu≥99.90%、P为0.015%～0.040%，其他成分按GB5231中TP2的规定。

3、空调管的尺寸及尺寸允许偏差

(1) 空调管的尺寸及尺寸允许偏差应符合表3。

表3 空调管的尺寸及尺寸允许偏差 mm

4、空调管的室温力学性能应符合表8。

表8 空调管的室温力学性能

5、工艺性能

(1) 软状态的管材应进行扩口试验，扩口试验从管材的端部切取适当的长度作试样，其结果应符合表5，其他状态的管材进行该项试验时，试样应按软状态工艺进行退火后再测试。

表5 管材的扩口试验

(2) 软状态的管材应进行压扁试验，压扁后两壁间的距离等于壁厚，试样不应产生肉眼可见的裂纹和裂口。

注：扩口和压扁试验根据用户要求可任选其一。

6、涡流探伤检验

(1) 管材应逐根进行涡流探伤检验，在涡流探伤设备信号装置上不发出报警信号的直管即为符合标准要求的管材。盘管的报警信号次数由供需双方商定；报警信号深色标记长度不小于300mm。由轻微机械损伤痕迹、污物引起的信号不作为报废的依据。

(2) 涡流探伤检验时，标准人工缺陷（钻孔直径）应符合表6。

表6 涡流探伤钻孔直径 mm

注：经供需双方协商，可按其他孔径探伤。

7、晶粒度检验

管材应进行晶粒度试验，结果应符合表11。

表11 平均晶粒度

8、有特殊需求的管材应进行清洁度检验，要求管材内表面残留污物不应超过0.038g/m2。

9、管材的内外表面质量应清洁、光亮，不应存在影响使用的有害缺陷。

第二章水平连铸炉

第一节概述

水平连铸也称为卧式连续铸锭，是有色金属材料生产技术中近30年来重大进展之一，是引人注目和发展最快的一项新技术，特别是薄而小的锭坯连铸连轧技术，本公司卧式连铸的方

法为管坯水平连铸采用固定模结晶器结构。

与立式连铸相比，卧式连铸不需要高大厂房和深井，设备简单、投资少、上马快、易将熔炼铸锭、轧制、卷取等工序组建成连铸连轧生产线，实现较高自动化生产，生产率高，设备水平布置便于操作和维护，劳动条件好适宜于规格较小的管坯材等。锭坯质量较好，力学性能高；可避免用大挤压机挤成后续深度加工用坯的不合理工艺，但存在结晶器使用寿命短石墨模具内壁润滑不良时难以保证铸锭表面质量等问题。此外，由于受重力收缩的影响铸锭下表面则与结晶器壁紧密接触铸锭断面不匀，组织也不很均匀，在铸锭速度不稳时易泄漏，工艺不合理时易出现横向裂纹等缺陷。尽管如此，对于直径小于150mm 圆锭用卧式水平连铸锭法生产对一些易于热轧开裂的合金锭坯，将普遍推广水平连铸法。近十多年来对于开发有色金属水平连铸及连铸连钆技术各国都给予很大的注意，并在进一步扩大试验和生产规模、完善设备与工艺条件。

第二节卧式连铸设备

卧式连铸设备大致可分为两大类，即坩锅式感应电炉和沟槽式感应电炉，由于本分厂所采取的卧式连铸设备为沟槽式感应电炉。其特点是采用熔炼与保温相连的水平连体的沟槽式感应电炉，前面是可保温沟槽式感应电炉，后面是由两个0.5吨

或0.75吨的熔炼炉组成，中间为密封的通道将保温炉与熔炼炉相通。这样既可以通过活塞将后面熔炼好的铜液流入到前面的保温炉进行浇注。而且每一炉水开一次活塞又保证了每炉水的化学成份合格。这样克服了半连铸水平炉的中间倒包过程。这样可以节省大量的劳动力。

一、沟槽式感应电炉的基本原理

沟槽式感应电炉工作原理与变压器原理相似，结构如图附所示。沟槽式感应电炉具有导磁体，在导磁体铁芯上安置了多匝的一次绕组一感应器，二次绕组就是充满了金属液的溶沟，它们与芯柱同心放置。感应器内通以交变电流导磁体内相应地建立起一个应变的磁通与该磁通链的溶沟内就产生了一个交变的感应电势，由于熔沟自成回路二次电流熔沟内的金属液收热导磁体感应器熔沟壳体和充满的耐火材料一起构成感应体。

从沟槽式感应电炉的工作原理可以看出，只有熔沟和熔池的金属构成回路时，即闭合的情况下，沟槽式感应电炉才能运行，为此不能倒尽金属液，必须贮留一部分金属液灌满熔沟，这一部分金属称为起熔体，不能任意停炉。

沟槽式感应电炉的感应器与熔沟之间的电磁合好，能量传递容易，而且熔池的热层厚散热少。因此经济性好，功率因素也相对高；这种炉子用来保温铜液温度比较稳定，保温时间的最短对金属成分影响不大，能明显的改善金属件质量。

（一）功率

感应器通过电磁感应把能量传递给熔沟中的金属加热熔沟中的液态金属又通过所受的电动力和对流传热。将热量传递给熔池中的金属液，熔沟中金属液中得到的有功功率为

P=2π（IW）2Dh/k(ρμf)1/2F×10-6KW

I：感应器电流D：熔沟平均直径h ：感应器高度k：熔沟的填充系数，f：电源频率F：与熔沟几何尺寸和金属熔池中电流透入深度有关的函数。W：感应器在1米长度的匝数。

当I为常数时，增加熔沟的直径D或减少熔沟透入度都使熔沟中金属液功率增加，过分增加熔液直径会使感应器和熔沟之间的气隙过大，电磁合变坏降低炉子功率因数；过分减少熔沟厚度则在熔池之间金属液对流和热交换受到限制，导致熔沟内金属过热，使炉子寿命降低。

（二）能量分布

沟槽式感应电炉的电效率即等于感应体的电效率，感应电炉的热效率取决于感应体的热损耗和熔池热损耗，同一感应体与不同容量的炉体相配合组成的沟槽式感应电炉其热效充不尽相同。

二、感应器熔沟和电效率关系式

η=1/(1+(D1/D2)(ρ1/ρ2)1/2)/F)

D1：感应器外径D2：熔沟内径ρ1ρ2：感应线圈和