本發(fā)明涉及銅管生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種銅管三輥行星旋軋柔性水冷系統(tǒng)及冷卻方法。

背景技術(shù)：

1、tp2銅管生產(chǎn)的工序有水平連鑄、三輥行星軋制、聯(lián)拉、盤拉、內(nèi)螺紋成型、退火等。來自水平連鑄的銅管坯經(jīng)過銑面，進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的三輥行星軋機(jī)中產(chǎn)生劇烈變形，加工率高達(dá)90％以上，變形溫度達(dá)到700℃以上，使整個軋制過程由冷加工變成了熱加工。三輥行星軋制工藝是精密銅管材加工的重要體積成形工藝，直接決定了成品銅管坯的組織狀態(tài)和力學(xué)性能。

2、鑄坯在三輥旋軋機(jī)進(jìn)行劇烈變形，組織狀態(tài)發(fā)生巨大變化，由鑄態(tài)變?yōu)檐堉茟B(tài)，且在軋機(jī)出口溫度高于再結(jié)晶溫度，呈現(xiàn)出“冷軋工藝熱軋化”，是非常難得的組織控制窗口。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)冷卻速率可大范圍調(diào)整、冷卻均勻性好、控制精度高的目標(biāo)，改變上游的鑄態(tài)組織，為下游提供組織可控的高質(zhì)量管坯，提升軋輥使用壽命。

2、本發(fā)明提供了一種銅管三輥行星旋軋柔性水冷系統(tǒng)，包含三段冷卻：

3、一冷段：針對軋輥冷卻，采用氣霧冷方式；氣霧冷裝置由噴水環(huán)和噴嘴組成，冷卻水水腔在后，氮?dú)鈿馇辉谇埃阌诟渺F化，以氣霧狀態(tài)噴射到軋輥。噴嘴與水冷裝置軸向成18°夾角，通過調(diào)控冷卻水和氮?dú)饬髁繉?shí)現(xiàn)均勻冷卻，降低軋輥表面的溫度波動，減少熱應(yīng)力積累，同時，氣霧顆粒較傳統(tǒng)的水冷顆粒體積小，有利于在軋輥工作表面形成油膜，改善潤滑狀態(tài)。

4、二冷段：針對軋后銅管快速冷卻，同樣采用氣霧冷方式。噴嘴與水冷裝置軸向成35°夾角，高速噴出的水、氣直接噴射到銅管表面，可以刺破高溫銅管表面沸騰的水膜，從而使水、氣直接作用到銅管表面，實(shí)現(xiàn)銅管溫度快速下降與銅管軋后組織調(diào)控。二冷段配備多組冷卻管路，每組管路具有相鄰的氣腔和水腔，確保氣霧充分混合。每組管路都能夠單獨(dú)調(diào)節(jié)。在二冷段的入口和出口位置安裝有測溫儀，實(shí)時監(jiān)測銅管進(jìn)出溫度，為冷卻效果評估提供數(shù)據(jù)支持。

5、三冷段：采用傳統(tǒng)的純水冷方式，保證冷卻強(qiáng)度，在不開啟二冷段時也能夠?qū)~管冷卻至標(biāo)準(zhǔn)溫度，噴嘴與水冷裝置軸向成35°夾角。通過噴嘴直接將冷卻水噴射到軋后銅管表面，確保銅管最終溫度符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

6、所述的銅管三輥行星旋軋柔性水冷系統(tǒng)，包括冷卻裝置通道，法蘭盤，氮?dú)夤苈罚鋮s水管路；冷卻裝置通道、氮?dú)夤苈放c冷卻水管路通過法蘭盤固定在一起。

7、開始軋制銅管在軋輥處有芯棒配合軋制，冷卻水和氮?dú)饨?jīng)過一冷冷卻水管和一冷氣管，霧化后從一冷氣霧噴嘴噴出，對軋輥進(jìn)行冷卻。一冷段采用水氣組合方式對軋制區(qū)域進(jìn)行冷卻、著重冷卻軋輥，穩(wěn)定軋輥溫度在合理的區(qū)間，做到軋制溫度準(zhǔn)確可控。通過改變水氣配比調(diào)整冷卻能力、冷卻位置和軋輥表面潤滑狀態(tài)，通過對軋輥溫度的控軋實(shí)現(xiàn)對軋制溫度的控軋。之后軋后銅管會經(jīng)過測溫儀一處測量進(jìn)入二冷段的銅管溫度，氮?dú)鈴亩淙肟跉夤芙?jīng)過二冷入口吹掃噴嘴朝遠(yuǎn)離測溫儀一的方向噴射，防止二冷段的水霧干擾測量精度。接下來銅管會依次經(jīng)過二冷氣霧噴嘴一、二冷氣霧噴嘴二、二冷氣霧噴嘴三和二冷氣霧噴嘴四，它們是由二冷冷卻水管一、二冷氣管一；二冷冷卻水管二、二冷氣管二；二冷冷卻水管三、二冷氣管三；二冷冷卻水管四、二冷氣管四四組管路提供氮?dú)夂屠鋮s水的，在二冷段銅管會經(jīng)過可調(diào)控的精準(zhǔn)冷卻，采用水氣組合方式對銅管進(jìn)行快速冷卻，通過改變不同位置水氣配比、調(diào)整冷卻能力控制銅材的組織性能，改善銅管周向的組織均勻性。之后銅管會經(jīng)過二冷出口吹掃噴嘴，它的氮?dú)鈴亩涑隹跉夤艹h(yuǎn)離測溫儀二的方向噴射，防止二冷段的水霧干擾測量精度，然后在測溫儀二處測量離開二冷段的銅管溫度，三冷入口吹掃噴嘴的氮?dú)馐菑娜淙肟跉夤芄┙o的，吹掃的目的也是為了保證測量精度。接著銅管進(jìn)入三冷段，在相變溫度以下銅管進(jìn)行冷卻、完全采用水冷，壓力水形成的水環(huán)對銅管起定位和輸送作用，避免銅管在冷卻器內(nèi)產(chǎn)生劃傷。依次通過三冷水冷噴嘴一、三冷水冷噴嘴二、三冷水冷噴嘴三、下三冷水冷噴嘴四、三冷水冷噴嘴五和三冷水冷噴嘴六進(jìn)行冷卻，這六個噴嘴的冷卻水分別由三冷冷卻水管一、三冷冷卻水管二、三冷冷卻水管三、三冷冷卻水管四、三冷冷卻水管五和三冷冷卻水管六供給。在通道出口末端還有三冷出口吹掃噴嘴，目的是起到氣封的作用，減少空氣從冷卻通道出口進(jìn)入而導(dǎo)致銅管氧化，它的氮?dú)鈦碜匀涑隹跉夤堋?/p>

8、最后的銅管出口導(dǎo)輪是穩(wěn)定和輔助銅管平穩(wěn)從冷卻裝置離開，對銅管進(jìn)行定位保護(hù)、避免下道工序的蜷曲牽引力帶動銅管在冷卻器內(nèi)跳動。

9、二冷冷卻水總管是為二冷段提供冷卻水的，三冷冷卻水總管一和三冷冷卻水總管二分別為三冷段前三跟和后三根冷卻水管路提供冷卻水，二冷三冷冷卻水總管是二冷和三冷冷卻水的來源，氮?dú)饪偣苁钦麄€水冷系統(tǒng)的氮?dú)鈦碓?，二冷氮?dú)饪偣苁菫槎涠翁峁┑獨(dú)獾摹?/p>

10、柔性水冷系統(tǒng)具有多個開關(guān)閥門，一冷段冷卻水依次經(jīng)過一冷冷卻水機(jī)械閥，機(jī)械閥是系統(tǒng)的安全保障；然后經(jīng)過一冷冷卻水流量計(jì)，測量通過的冷卻水流量，為調(diào)控提供數(shù)據(jù)；再經(jīng)過一冷冷卻水開閉閥，這是在人機(jī)界面上控制的閥門，用于正常生產(chǎn)時一冷冷卻水的打開關(guān)閉；最后是一冷冷卻水調(diào)節(jié)閥，能夠調(diào)節(jié)閥門的開度從而控制冷卻水的流量。二冷段冷卻水依次經(jīng)過二冷冷卻水機(jī)械閥，機(jī)械閥是系統(tǒng)的安全保障；然后經(jīng)過二冷冷卻水流量計(jì)，測量通過的冷卻水流量，為調(diào)控提供數(shù)據(jù)；再經(jīng)過二冷冷卻水開閉閥，這是在人機(jī)界面上控制的閥門，用于正常生產(chǎn)時二冷冷卻水的打開關(guān)閉；再是二冷冷卻水調(diào)節(jié)閥，能夠調(diào)節(jié)閥門的開度從而控制冷卻水的流量；最后通過四個二冷冷卻水手閥，它們能夠調(diào)節(jié)二冷段每一根冷卻水管路的流量。

11、一冷段氮?dú)庖来谓?jīng)過一冷氮?dú)鈾C(jī)械閥，機(jī)械閥是系統(tǒng)的安全保障；然后經(jīng)過一冷氮?dú)饬髁坑?jì)，測量通過的氮?dú)饬髁?，為調(diào)控提供數(shù)據(jù)；再經(jīng)過一冷氮?dú)忾_閉閥，這是在人機(jī)界面上控制的閥門，用于正常生產(chǎn)時一冷氮?dú)獾拇蜷_關(guān)閉；最后是一冷氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥，能夠調(diào)節(jié)閥門的開度從而控制氮?dú)獾牧髁?。二冷段氮?dú)庖来谓?jīng)過二冷氮?dú)鈾C(jī)械閥，機(jī)械閥是系統(tǒng)的安全保障；然后經(jīng)過二冷氮?dú)饬髁坑?jì)，測量通過的氮?dú)饬髁?，為調(diào)控提供數(shù)據(jù)；再經(jīng)過二冷氮?dú)忾_閉閥，這是在人機(jī)界面上控制的閥門，用于正常生產(chǎn)時二冷氮?dú)獾拇蜷_關(guān)閉；再是二冷氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥，能夠調(diào)節(jié)閥門的開度從而控制氮?dú)獾牧髁?；最后通過二冷氮?dú)馐珠y，它能夠調(diào)節(jié)二冷段每一根氮?dú)夤苈返牧髁俊?/p>

12、三冷段的氮?dú)夂屠鋮s水閥門，冷卻水先經(jīng)過三冷冷卻水機(jī)械閥，機(jī)械閥是系統(tǒng)的安全保障，然后經(jīng)過三冷冷卻水開閉閥，這是在人機(jī)界面上控制的閥門，用于正常生產(chǎn)時三冷段冷卻水的打開關(guān)閉，最后經(jīng)過三冷冷卻水手閥，它能夠調(diào)節(jié)三冷段每一根冷卻水管路的流量。三冷段氮?dú)庀冉?jīng)過三冷氮?dú)獯祾邫C(jī)械閥再經(jīng)過三冷氮?dú)獯祾唛_閉閥，控制三冷段吹掃用氮?dú)狻?/p>

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明所述的銅管三輥行星旋軋柔性水冷系統(tǒng)及冷卻方法，采用柔性冷卻裝備，通過采用環(huán)形噴嘴布置方案，沿銅管運(yùn)動方向設(shè)置多個可獨(dú)立控制的環(huán)形冷卻單元。每個冷卻單元都布置有冷卻水噴嘴和氮?dú)鈬娮欤源藢?shí)現(xiàn)水、氣霧、氮?dú)馊N冷卻方式的選擇，改變潤滑狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)軋輥壽命的提升，與改變組織狀態(tài)與摩擦狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)銅管質(zhì)量的提升。通過各個環(huán)形單元冷卻方式的選擇與控制，冷卻速率可大范圍調(diào)整、冷卻均勻性好、控制精度高，可以實(shí)現(xiàn)銅管的冷卻速度與冷卻區(qū)間可控可調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軋后銅管組織可控可調(diào)。