提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置及工艺方法

本发明涉及新材料，尤其是涉及提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置及工艺方法。

背景技术：

1、热风炉是利用燃料燃烧生成的热和空气进行换热，生产热风的设备，广泛应用于粮食、经济作物、食品、木材、制药、冶金、纺织等的加热和烘干。研制高效节能的热风炉是烘干行业的重要课题。热风炉种类多、系列全，已经被广泛使用，成为很多行业电热源以及传统蒸汽热源的替代产品。按输送形式分类，热风炉可分为间接式燃气热风炉和直接式燃气热风炉。

2、目前用于热风炉热交换管的材料都存在众多问题，无法同时达到高热导率、高换热效率、高温高强度、低成本、长寿命的要求。受到换热管材料的限制，目前市面上的热风炉多为使用热烟气加热的间接列管式热风炉，这种热风炉的热效率普遍较低，一般只有60％～65％，在各行各业大量使用时将带来巨大的能耗，同时也会给环境带来沉重的压力。但是随着节能减排理念的提出，我国经济发展进入新常态，产业结构优化明显加快，能源消费增速放缓，资源性、高耗能、高排放产业发展逐渐衰减，做好节能减排工作迫在眉睫。

3、火焰接触式热风炉因具有高换热效率、高热导率的特性，能大大降低能源的消耗，因此被广泛使用。但是，火焰接触式热风炉所需的热风管需要在高温高强度下长期工作，在高温燃烧时，会发生变形，存在强度较低、寿命短的问题。

4、因此，本发明提出了一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置及工艺方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置及工艺方法，通过底部托盘、活塞和上支撑板配合作用，利用不锈钢管和铝管热胀冷缩的特性，对热铝液与不锈钢管进行复合，初始复合在高温条件下有利于提高界面的结合效果，在冷却后由于不锈钢会产生收缩，从而与内部铝管紧密结合，产生过盈配合的作用，且该装置中，通过在底板设置多个底部托盘，从而实现多个复合管的大规模铸造。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置，包括底板、设置在所述底板上的多个用于卡设不锈钢管的底部托盘和上支撑板，所述上支撑板的中心位置处设置有活塞，所述底部托盘上两个同心的圆形卡槽。

3、优选的，所述上支撑板的中部开设有可供所述活塞穿过的圆孔，四周开设有进液口。

4、优选的，所述活塞包括活塞杆和连接在所述活塞杆下端的提拉板。

5、本发明基于该装置提出了一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的工艺方法，包括以下步骤：

6、s1、将不锈钢管进行事先预热，然后将其放置在底部托盘的圆形卡槽中进行固定；

7、s2、固定好后，将底板与储水容器的底部接触，根据复合管的长度计算铝液的质量；

8、s3、将活塞深入不锈钢管内，并确保提拉板与底部托盘接触，安装上支撑板；

9、s4、通过上支撑板的进液口加入铝液，之后向储水容器中加水；

10、s5、储水容器内液面达到一定高度后，通过控制装置启动活塞向上移动，活塞的提拉板下端以及与提拉板接触的铝液被定型为半固体状态；

11、s6、待储水容器中液面上升至不锈钢管的最上端，停止加水，待各部分冷却完成后，取出复合管。

12、优选的，所述s1-s6中，根据底板上底部托盘的数量放置不锈钢管，同时进行多个复合管的大规模铸造。

13、优选的，所述s3中，待储水容器中液面上升并没过不锈钢管最下端且超过最低端一定距离时，启动活塞移动。

14、优选的，所述s3中，通过控制储水容器中液面的上升速度和活塞的移动速度之间的差值，活塞的移动速度大于液面上升的速度，保证位于结晶区的铝液在与活塞接触的时间内冷却至与外部不锈钢管结合，同时不与活塞粘连。

15、因此，本发明一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置及工艺方法，具有以下有益效果：

16、(1)本发明所提出的方法，使得热铝液与不锈钢管在抗氧化温度以下复合，铝管表面来不及形成氧化膜，与不锈钢界面结合效果好，同时在复合时内管与外管均为热的，有利于界面原子扩散，也利于提高界面结合效果，且在复合前不需要专门对铝管进行氧化膜去除的步骤，节省流程和成本。

17、(2)由于不锈钢管和铝管具有热胀冷缩的特性，在冷却后不锈钢会产生收缩，从而将铝管桥套稳定，且在该生产工艺中，通过控制不锈钢外管的加热温度及保温装置的温度，控制冷却后不锈钢外管收缩量大于铝内管的收缩量，从而控制不锈钢的产生过盈配合的作用。

18、(3)采用本发明的装置和方法制得复合管，具体高热导率、良好的耐高温、抗氧化性能以及界面结合紧密的优点，在应用于热风炉的热交换管时，当燃烧温度较高时，铝内管受热膨胀，不锈钢外管高温强度高，热交换管形状不易发生变形；且同时由于铝管的膨胀系数大，使得铝管与不锈钢管界面结合得更为紧密，提高了外-内的热传导速率，提高热风炉的热交换率，从而提高热风炉的工作性能，促进节能。

19、(4)本发明生产的复合管具有轻质和强度高的优点，因铝合金的轻度较高，随着铝内管管壁厚度的增加，其承载能力也逐渐提高，且铝合金的管道质量更轻，更容易安装和搬运；同时具有良好的耐腐蚀性能能够抵御各种酸碱、氧化物的腐蚀。

20、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置，其特征在于：所述上支撑板的中部开设有可供所述活塞穿过的圆孔，四周开设有进液口。

3.根据权利要求2所述的一种提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置，其特征在于：所述活塞包括活塞杆和连接在所述活塞杆下端的提拉板。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置的工艺方法，其特征在于：所述s1-s6中，根据底板上底部托盘的数量放置不锈钢管，同时进行多个复合管的大规模铸造。

6.根据权利要求4所述的一种基于提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置的工艺方法，其特征在于：所述s3中，待储水容器中液面上升并没过不锈钢管最下端且超过最低端一定距离时，启动活塞移动。

7.根据权利要求4所述的一种基于提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置的工艺方法，其特征在于：所述s3中，通过控制储水容器中液面的上升速度和活塞的移动速度之间的差值，活塞的移动速度大于液面上升的速度，保证位于结晶区的铝液在与活塞接触的时间内冷却至与外部不锈钢管结合，同时不与活塞粘连。

技术总结本发明公开了提拉法生产铝不锈钢热交换复合管的装置及工艺方法，属于新材料技术领域，装置中包括底板、设置在所述底板上的多个用于卡设不锈钢管的底部托盘和上支撑板，所述上支撑板的中心位置处设置有活塞，所述底部托盘上两个同心的圆形卡槽，基于该装置提出了一种生产铝不锈钢热交换复合管的方法。本发明通过底部托盘、活塞和上支撑板配合作用，利用不锈钢管和铝管热胀冷缩的特性，对热铝液与不锈钢管进行复合，初始复合在高温条件下有利于提高界面的结合效果，在冷却后由于不锈钢会产生收缩，从而与内部铝管紧密结合，产生过盈配合的作用，且该装置中，通过在底板设置多个底部托盘，从而实现多个复合管的大规模铸造。技术研发人员：曹少凯,潘利文,黎佳怡,苏永杰,温帅帅,杨自雁,王若璇,杨筱受保护的技术使用者：广西大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2