[發明專利]熱交換器用高強度耐腐蝕銅管的制備方法

有效

• 申請號: 201310239860.6
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103343258A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 燕志富;孟文光;李忠茂;徐祥思;玄秀芹
• 申請（專利權）人: 山東亨圓銅業有限公司
• 主分類號: C22C9/00
• 分類號: C22C9/00;B22D11/14;C22F1/08;B21C37/06
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

技術領域

本發明涉及管材領域，具體為一種熱交換器用高強度耐腐蝕銅管的制備方法。

背景技術

目前，隨著電站、船舶、制冷行業的發展，需要尋找一種耐腐蝕性能和加工性能良好的換熱管材料。原來使用的換熱管多為黃銅管、高鎳白銅管或紫銅管。但黃銅管，高鎳白銅管和紫銅管都有其不足，現分述如下：黃銅管成本比較低，但是耐腐蝕性能及加工性能沒有白銅管好，一般三年左右便要維修更換一批。電站、船舶停產停航維修成本大，制冷停機維修影響大。高鎳白銅管：耐腐蝕性能較好，但鎳含量高，材料成本大，加工性能較差。隨著有色金屬材料價格大幅上升。電站，船舶，尤其是制冷行業對成本增加難以承受。紫銅管：加工性能比較好，但是耐腐蝕性能比較差。此外現有的熱交換器銅管的機械強度不足，隨著制冷劑的運轉壓力的增大，需要加厚銅管的璧厚，其一大大提高了成本，其二也必然影響導熱性能。目前生產銅合金管，主要方法為擠壓法，采用其它方式如斜鑄穿孔，連鑄軋拉很少，擠壓工序生產過程為：先配料鑄圓坯，經鋸切、分揀、加熱、擠壓、酸洗、然后經軋制、拉伸至成品管。其缺陷在于：(1)生產工序繁雜，輔助設施多，維修模具費用高，占地面積大，人員要求多，素質要求高；(2)投資規模大，少則上億元，多則幾億元；(3)圓坯二次加熱，需擠壓成型，擠壓筒、針，工作前需預熱等能耗高；(4)攪拌、鑄錠、鋸切、加熱、壓余、脫皮、酸洗等工序金屬損耗大，成品率低，供坯成品率<90%；(5)采用單體爐半連續鑄造或分體爐熔鑄，生產連續性差，效率低；(6)鋅燒損大，攪拌，二次加熱，擠壓及潤滑等煙霧大，污染嚴重；(7)管坯偏心大，影響后續冷加工，尤其是正向擠壓大口徑薄壁黃銅管的擠壓成品率為40%～60%。

發明內容

本發明的目是提供一種生產工序簡單且連續性強、成品率高的熱交換器用高強度耐腐蝕銅管的制備方法，其制備的產品耐腐性強、機械強度高且加工性能好。

本發明具體技術方案是：銅管成份包括銅基和合金金屬；所述的合金金屬的重量百分比如下：鎂0.5-0.6%，銀0.08-0.09%，錫0.2-0.4%，鋯0.012-0.014%，鈮0.012-0.014%，鎳0.05-0.06%，鈦0.005-0.008%，混合稀土0.02-0.04%，所述的混合稀土由釔、锫和鑭組成，三者的質量比為1:（0.15-0.2）:（0.4-0.5）；制備步驟如下：

（1）、將銅料以及各合金金屬分為多份，按比例間隔均勻投入到潛流式電磁攪拌工頻感應組合電爐內熔煉為熔液，且銅液上覆蓋木炭，通入氬氣形成氣氛保護，然后通過結晶器冷卻并經牽引裝置引出得到管坯；具體控制參數如下：熔煉時銅液溫度為1150-1180℃，上引溫度為1120-1140℃；牽引速度為400-450mm/min，銅液液位高度為360-380mm；結晶器插入熔液深度為20-22mm；結晶器進水溫度為25-28℃、出水溫度不超過60℃；銅液上的木炭覆蓋厚度為22-25cm；管坯的含氧量應控制在10ppm以下；

（2）、管坯經過切斷、銑面后進入由氬氣保護的感應加熱爐預熱至340-350℃，然后進入三輥行星軋機連續軋制得到毛坯管，軋制溫度控制為750-760℃，軋制速度18-20m/min；

（3）、將毛坯管快速冷卻后通過拉拔機冷拔成型，拉拔時以機油、納米二硫化鉬、納米聚四氟乙烯按重量比1:0.08:0.12混合作為潤滑劑，其中納米二硫化鉬的粒徑為20-30nm，納米聚四氟乙烯的粒徑為60-80nm。

以上方案還包括：

所述的銅管成份還包括碳化硅，其重量百分比為0.008-0.009%；所述的碳化硅選用粒度為8-10μm的α-SiC顆粒，其在步驟（1）中隨合金金屬投入到潛流式電磁攪拌工頻感應組合電爐中。

所述的銅管成份還包括四針狀氧化鋅晶須，其重量百分比為0.010-0.012%，所述的四針狀氧化鋅晶須優選長度為10-12μm、根部直徑為1-1.5μm的四針狀氧化鋅晶須，其在步驟（1）中隨合金金屬投入到潛流式電磁攪拌工頻感應組合電爐中。

所述的潛流式電磁攪拌工頻感應組合電爐采用W型熔溝；使銅液在熔溝內形成定向高速流動，有充分的熱交換，使各種高熔點的氧化渣及已蝕損的石英砂隨液流流出熔溝。加速熔銅內銅液的流動，這不僅可以縮短熔煉時間，提高電爐生產能力，而且降低了熔溝內的溫度，避免熔渣堵塞，從而提高爐子的工作壽命，并且實現了節能降耗30%以上。