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      新型鈦盤(pán)管裝置的研制及試用結果分析
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      新型鈦盤(pán)管裝置的研制及試用結果分析

      發(fā)布時(shí)間 :2024-03-24 21:49:53 瀏覽次數 :

      1、前言

      化工行業(yè)一直是中國用鈦的第一大領(lǐng)域,其用鈦量占全國各行業(yè)用鈦總量的53%。而在用鈦的各種化工設備中換熱器使用最多,用鈦量占整個(gè)化工行業(yè)用鈦量的一半還多。換熱器最主要的參數之一是換熱面積,為了增大換熱器的換熱面積,提高換熱效率,常常采用盤(pán)管來(lái)制作換熱器。盤(pán)管換熱器結構緊湊、換熱效率高,得到了廣泛使用[1]。將原有換熱管更換成盤(pán)管后,其換熱效果明顯提高。換熱器用的盤(pán)管是用鈦管制作的。由于鈦屬于稀有金屬,價(jià)格較銅和不銹鋼等要貴許多,因此制作鈦盤(pán)管時(shí),不但要保證外觀(guān)尺寸符合要求,還要控制管材盤(pán)制過(guò)程中的廢品率,提高鈦材的利用率。鈦管的盤(pán) 制需要借助特定的盤(pán)管裝置來(lái)實(shí)現。此前,西安優(yōu)耐特容器制造有限公司使用的旋轉胎具盤(pán)管制作裝置制作鈦管盤(pán)時(shí),易產(chǎn)生許多缺陷,成品率低,材料的利用率也低。本試驗根據三輥卷板機的工作原理設計研制了一種新型鈦管盤(pán)制裝置,克服了旋轉胎具盤(pán)管所造成的缺陷,大大提高了鈦材的利用率。

      2、裝置設計與制作

      以φ38mm×2mm的鈦管制作直徑為1000mm的鈦盤(pán)管為例,分析了旋轉胎具盤(pán)制鈦管時(shí)的問(wèn)題所在,設計制作了新的鈦管盤(pán)制裝置。

      旋轉胎具盤(pán)管裝置由圓筒胎具、立柱、帶槽的滑輪、減速機等主要零部件組成[2-4]。旋轉胎具盤(pán)管裝置的示意圖如圖1所示。


      t1.jpg

      在圓筒胎具的適當位置焊一卡具,在距離圓筒胎具500mm處焊有一根φ36mm的立柱,將輪面帶槽的滑輪套在立柱上,將管子的一端卡在圓筒胎具的卡子上。其工作原理是:

      將鈦管鑲人滑輪卡槽,滑輪向旋轉胎具輸送鈦管,圓筒胎具直徑由最終換熱器的盤(pán)圓直徑以及鈦管的回彈量確定;胎具旋轉速度南Y132S一82.2kW減速機控制,開(kāi)動(dòng)減速機即可進(jìn)行盤(pán)管。

      該裝置被用于許多材質(zhì)管材的盤(pán)制[5]。,但用于鈦管盤(pán)制成形時(shí)易起皺、變形,特別是管子焊接處經(jīng)過(guò)滑輪時(shí)易被拉裂。岡此,為了克服旋轉胎具盤(pán)管裝置盤(pán)制鈦管時(shí)的許多不足,根據三輥卷板機原理設計了三輥盤(pán)管裝置,其裝置示意圖如圖2所示。

      t2.jpg

      為了簡(jiǎn)化盤(pán)管裝置的制作過(guò)程,選購了型號為WI1-6-100的i輥卷板機,對其進(jìn)行改制。將三個(gè)輥子的右端都伸出φ36mm的車(chē)光軸,下面兩輥均銑有鍵槽。加工三個(gè)φ200/50mm的滑輪,輪面上均加工R=19mm的槽,將一個(gè)滑輪套在上輥端部,另外兩個(gè)滑輪套在兩個(gè)下輥上,用鍵(選用鍵B10/40GB 1096-79)鎖死,依靠下輥推動(dòng)輸送鈦管,通過(guò)上輥上下浮動(dòng)調節管子曲率來(lái)保證盤(pán)管的圓盤(pán)直徑。

      3、鈦盤(pán)管裝置試用結果分析

      3.1 兩種盤(pán)管裝置制作的鈦盤(pán)管整體尺寸誤差對比

      采用圖1所示的旋轉胎具盤(pán)管裝置盤(pán)制鈦管時(shí),鈦管既有塑性彎曲,還有彈性彎曲,管子始終處于一種受拉狀態(tài),閃此容易將管材存焊接處拉裂。另外鈦管材回彈量很大,而同彈量的準確計算比較復雜且難度較大,導致胎具尺寸不易控制,從而造成盤(pán)管的整體誤差較大。采用圖2所示的三輥盤(pán)管裝置盤(pán)制鈦管時(shí),管子通過(guò)滑輪處于自由狀態(tài),幾乎沒(méi)有回彈,岡此可以利用樣板來(lái)檢杏曲率是否滿(mǎn)足尺寸要求,這樣得到盤(pán)管盤(pán)圓誤差較小。采用兩種盤(pán)管裝置制作的直徑1000mm鈦盤(pán)管尺寸精度對比列于表1。從表l所列試驗結果可知,使用旋轉胎具盤(pán)管裝置制作的盤(pán)管尺寸偏差為+11~-10mm,而采用三輥盤(pán)管裝置制作的鈦盤(pán)管直徑偏差可以控制在+4~-3mm之間。

      b1.jpg

      3.2 外表面質(zhì)量對比

      采用旋轉胎具裝置進(jìn)行鈦管盤(pán)制時(shí),南于鈦管通過(guò)滑輪后過(guò)度角太小,管子在成形時(shí)易起皺、變形,從而導致?lián)Q熱管內流體阻力增加,影響換熱效果。另外,管子在對接焊縫處還容易被拉裂,出現廢品。而采用i輥盤(pán)管裝置能夠克服這些缺點(diǎn),這是因為管子通過(guò)滑輪為圓滑過(guò)渡圖3給出兩種不同的盤(pán)管裝置盤(pán)制的鈦換熱器成品照片。

      t3.jpg

      3.3 經(jīng)濟效益對比

      3.3.1 金屬鈦的利用率

      由于旋轉胎具盤(pán)管裝置的立柱距胎具軸心有500mm距離,因此,在鈦管盤(pán)制過(guò)程中,頭和尾均會(huì )有超過(guò)500mm過(guò)渡段,無(wú)法盤(pán)制而被切掉。另外,由于旋轉胎具盤(pán)管裝置自身存在的不足,會(huì )導致對接焊縫被拉裂而報廢。因此,金屬鈦的利用率只有80%左右,而采用三輥盤(pán)管裝置盤(pán)制鈦管無(wú)切頭尾的浪費,也無(wú)拉裂對接焊縫的可能,因此金屬鈦的利用率可以達到95%,提高了15%。

      3.3.2 工裝成本

      由于化工設備本身就是一種非標設備,被盤(pán)制的管材直徑不標準,相對應每種盤(pán)管的盤(pán)圓直徑也不標準,就需要制作相應尺寸的旋轉胎具,旋轉胎具盤(pán)管裝置耗材耗時(shí)都相對較高。而三輥盤(pán)管裝置不需準備大量的胎具,管材的直徑變化時(shí)只需更換滑輪就可以了,盤(pán)圓直徑則可以通過(guò)升降上輥的高度來(lái)實(shí)現。三輥盤(pán)管裝置的制作與旋轉胎具盤(pán)管裝置相比,不但節省了大量的制作材料,而且加工周期短。一般旋轉胎具盤(pán)管裝置所需的胎具直徑小的需幾千元,直徑大的則需幾萬(wàn)元,而三輥盤(pán)管裝置胎具價(jià)格往往可以忽略不計。

      鈦盤(pán)管

      4、結論

      (1)三輥盤(pán)管裝置使用方便,操作簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,材料的利用率達到95%,工裝成本也比旋轉胎具盤(pán)管裝置低得多。

      (2)三輥盤(pán)管裝置盤(pán)制的鈦管外形美觀(guān),尺寸精度高,避免了旋轉胎具盤(pán)管裝置起皺、拉裂等現象的發(fā)生。

      (3)三輥盤(pán)管裝置已在西安優(yōu)耐特容器制造有限公司用于批量化生產(chǎn),為公司帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

      參考文獻

      [1]王林征.煉廠(chǎng)設備制造工藝學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1992:1-12.

      [2]張松,劉靜,趙永剛,等.盤(pán)管式冷凝器成形工藝及裝置設計[J].金屬加工,2011(4):39-40.

      [3]劉關(guān)強,趙寶洪,郭棟梁.銅合金盤(pán)管生產(chǎn)概述[J].銅加工,2010(1):37-41.

      [4]劉永忠.鈦盤(pán)管換熱器制作模具尺寸確定[J].壓力容器,2008(11):53-55.

      [5]黃欣.在水解鍋內使用鈦盤(pán)管[J].醫藥設計,1983(1):43-44.

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