摘要：本文论述紫铜管生产须依据市场需求和提高企业核心竞争力方面着手，其中铜管生产工艺为其核心地位，生产工艺的选择对相关联生产设备性能起先导性作用；同时也对节能降耗、降低运行生产成本和提高产品质量起决定性作用；也是进一步提高企业在高端精密铜管领域的市场占有率、提升企业核心竞争力和增强盈利能力的方向性指引。

　　关键词：铜管；生产工艺；水平连铸；挤压；轧制

　　1铜管生产工艺现状与发展趋势

　　近年来，国内外空调管专业生产厂家和科研单位加大科研开发力度，推出高低齿、交叉齿、人字齿等内螺纹铜管新产品，齿形从正三角形向瘦齿形发展，使内螺纹铜管具有更高的换热效率。铜管加工的新工艺、新技术应运而生，如水平连铸—行星轧管工艺、铜管连续挤压工艺、内螺纹铜管旋压成型工艺、内螺纹铜管带材焊接工艺等。无论何种工艺技术，都力求缩短工艺流程、降低生产成本、提高产品质量。TP2铜管的生产，需要从原材料选择、加工工艺选择、生产设备选择、加工过程控制等方面，都需要合理的规划和控制，以保证生产的顺利进行和成品的质量。因此，选择铣轧拉一体化机来实现，该设备将铣轧拉三种工艺整合在一起，提高生产效率和成品质量。与传统生产设备相比，铣轧拉一体化机具有高效、精确、稳定性高等优势。能够在高压的状态下加工TP2铜管，内壁清洁度更高，且不会存在漏点，能够保证长期稳定生产。

　　2铜管生产工艺方案比选

　　目前，国内外现代化紫铜管生产线所采用的供坯工艺主要有两种，即水平连铸—行星轧管法和挤压法。

　　2.1水平连铸—行星轧管法

　　水平连铸—行星轧管法即铸—轧法，是紫铜管生产新工艺。该生产工艺最大特点是将传统的挤压、轧制的管材加工生产合二为一，组建成一条完整的管材生产线。由于取消铸锭加热、挤压等工序，从而缩短了生产流程，可直接由水平连铸机组生产出大规格空心管坯，经铣面后由三辊行星轧管机轧制出合格的管坯。三辊行星轧制工艺具有变形迅速、加工率大等特点，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。该生产工艺优点是：设备投资相对较低，占地面积小，生产周期短，工、模具费用低，能耗小，管坯单重大，可达到1000kg以上，有效地提高生产效率和成品率。该工艺比较适合空调与制冷行业无氧铜及磷脱氧铜的小管径铜管。受水平连铸生产特点的制约，该工艺仅能生产无氧铜及磷脱氧铜，合金品种单一，生产线产量及产品规格均受到一定的限制，无法生产较大规格管材。

　　2.2挤压法

　　挤压法是一种传统的紫铜管供坯法。将加热到所需温度的实心圆锭在挤压机上进行水封脱皮挤压成一定规格的管坯，不仅除去铸锭表面的缺陷，直接将铸锭的铸造组织变为加工组织，而且挤出管坯光亮无氧化、晶粒细致均匀、尺寸精度高。该生产工艺的特点是，生产的金属及合金品种不受限制，可生产较大规格的管、棒，产品种类和规格范围较大。但生产设备投资较大，成品率较低。

　　产品方案为空调与制冷铜管，经比选，本报告拟采用水平连铸—行星轧管法。

　　3采用的主要节能措施

　　3.1选用先进的生产工艺和设备

　　（1）采用工频感应炉熔化金属，熔化升温速度快、热效率高、熔体成分和温度均匀，能源利用率高。

　　（2）采用先进的水平连铸—行星轧管法生产精密铜管，将传统的熔炼铸造、管材加工生产合二为一，组建成一条完整的管材生产线，生产工艺流程短、省去铸锭重新加热和挤压开坯工序，生产成本低、设备投资及维护费用低，生产率高，有效节约能源。

　　（3）内螺纹铜管生产采用先进的行星球模旋压工艺，其工艺先进，技术稳定可靠，能耗低，产品精度高、质量好，提高了成品率和生产效率。

　　（4）生产设备选用双联拉伸机，提高变形率，减少拉伸道次，将拉伸生产效率提高2倍以上，减少生产工序，提高生产效率，节省能耗。

　　3.2选用先进的节电设备

　　（1）中压采用10kV电压等级，减少导线电耗。

　　（2）提高功率因数，减少无功损耗，各车间低压配电室一般设有自动功率因数补偿装置，使无功功率就地补偿，功率因数达0.9以上。

　　（3）选用新型电力变压器，减少变压器的有功和无功损耗。

　　（4）选用高效节能型照明灯，提高灯具发光效率。3.3给排水的节能

　　（1）本工程生产用水采用清浊分流，根据生产需要设置循环水系统，循环使用，重复使用率约为96.07%，优于有色金属加工行业工业水循环率80%的要求，可节约大量新水。

　　（2）在厂区内设置废水坑，收集生产过程少量直排用户及循环水设施排污等废水，用于厂区绿化。

　　3.4加强节能管理

　　（1）保温炉、溜槽等在生产过程中密封供给铜液，在防止铜液氧化同时，减少热能损失。

　　（2）厂房全面通风采用自然通风形式，节约了能源及投资。

　　（3）加强管网的保温、密封等措施，减少氮气、水等的跑、冒、滴、漏。

　　（4）对水、电、氮气、压缩空气等均设置计量检测，加强节能管理。

　　（5）本项目建成投产后，可结合一期工程的生产、管理经验，进一步加强节能管理。

　　因此，本项目选择先进生产工艺和技术装备，采用各种节能措施，不仅可保证产品质量和产品成品率，且节能效果明显，单位产品能耗满足GB21350-2013《铜及铜合金管材单位产品能源消耗限额》规定的能耗限额值，居国内外同类企业的先进水平。

　　4铣轧拉一体化机性能概述

　　在铣轧拉一体化机的使用中，注意调节和控制工艺参数，以确保产品的质量和稳定性。如，可通过调节铣床的速度、压力、形状等参数，来保证铣削工艺的效果；通过调节拉伸机的拉力、速度等参数，来保证拉伸工艺的效果；通过调节高频焊接机的频率、功率等参数，来保证焊接工艺的效果。

　　4.1伺服铣面机

　　（1）铸坯出料台。铸坯出料台包括机架、主动辊、被动辊、翻料架及储料架等。铸坯由主动辊和被动辊输送到翻转位置，再经翻转架翻转到储料架上。其中，储料架长度可根据需方要求定制。

　　（2）铣面机喂进装置。该装置主要包括机架、被动辊、喂料小车、涨紧及翻转装置等。铸坯通过涨紧装置与喂料小车固定，喂料小车将铸坯送入主机进行铣削作业，通过翻转装置对铸坯进行翻转和再固定。

　　（3）伺服式铣面机主机。该主机包括机架、传动装置、液压式夹紧辊、浮动式铣刀、伺服控制系统、冷却系统及链板式输送机等。其中，浮动式铣刀对铸坯表面进行铣削加工，由伺服系统进行控制，精确控制坯料的铣削量。铣刀工作区域喷切削液，实现刀片冷却与润滑，铜屑通过链板式输送机内排放至废屑收集箱内统一处理。此主机采用进口的液压伺服系统，运行精度高，控制方便，结合设备程序运行稳定可靠。

　　（4）铣面机出料装置。该装置包括机架、滚轮、输送及翻转部件等。铸坯通过滚轮输送到翻转位置，再经翻转摆臂翻转至铸坯轧制备料台上。

　　（5）铸坯轧制备料台。该装置包括机架和储料台两部分。主要用于存放铣面合格的轧制坯40根～45根。

　　4.2三辊行星轧机

　　（1）轧制连续喂料装置与芯棒装置。轧制喂料装置包括机架、连续喂料装置、传送装置及支撑轮等，要求轧制喂料装置系统具备生产的连续性，结构设计合理；喂料系统采用液压驱动；芯棒装置包括机架、芯棒、芯棒卡盘装置及充氮系统等；铸坯备料传送装置将铸坯穿入芯棒至中间位，再由铸坯输送装置输送到喂料装置，由后者将其推入三辊行星轧机主机，启动二次喂进，锁定芯棒工作位置并充入氮气；设备配置两套芯棒卡盘装置，可实现连续喂料。

　　（2）三辊行星轧机主机。三辊行星轧机主机包括主齿轮箱、轧辊、轧机罩及冷却水槽等。在充满氮气的轧机罩内，铸坯通过轧辊进行轧制，其截面积减小90%以上，此过程使轧制区域温度升高至铜的再结晶温度，之后经过冷却水槽的冷却，可得到具有等轴晶粒组织结构的管坯。使用双方确认的润滑油油品，在正常运行生产中，未出现异常的情况，轧辊部件的使用寿命≥10000t。

　　（3）轧机主机润滑系统。该系统由油箱、泵、板式换热器、加热器及滤油器等组成。主要用于润滑和冷却轧机主机的轴承及齿轮等，保证设备正常使用。润滑系统有油箱油位低时的不停机预报警、轧制完成后不能再次轧制的报警功能。

　　（4）轧辊冷却系统与铜管冷却系统。轧辊冷却系统与铜管冷却系统均由水泵、阀门、板式换热器、管路、仪表、过滤器、水箱等组成。轧机冷却系统要能满足轧辊和铜管冷却要求；冷却系统箱体布置需放现地坑内部，水箱采用现有的水箱，不再更换新水箱。轧辊冷却系统主要冷却轧机主机中的轧辊，铜管冷却系统主要用于冷却轧制后的管坯。

　　（5）出料输送架。出料输送架主要包括水槽、滚轮及气缸管路等。该输送架将轧制后的管坯平稳输送至夹送轧管切尾装置，输送过程中，管坯上残余的冷却水可排入水槽中。该输送架采用整体升降的结构设计，便于日常生产中保养、维护以及异常状况的处理。

　　（6）轧管切尾装置。轧管切尾装置包括机架、定位辊轮、测长机构、剪切机构以及配套的液压管路等。在管坯结构该装置时剪切机构对管坯的管头和管尾进行剪切，去除料头和料尾，方便后道工序加工。

　　（7）管尾夹送小车。管尾夹送小车包括机架、小车轨道、升降机构以及配套的气动管路等。当管坯收卷至管尾时，由小车的夹紧位将管坯的尾部夹住，随收卷工位的移动进行后续的扩口以及制头等工序，可有效减少工人的工作强度。

　　（8）夹送卷曲装置与三工位收卷装置。夹送卷曲装置包括机架、两对布置的4个夹送轮、2个成型轮、1个托辊及5个气缸等。三工位收卷装置主要包括机架、收卷托辊、输送小车、放卷托辊等。管坯经夹送卷曲装置弯曲成型，由收卷托辊完成收卷。管坯最后端预留约1.2m直管，经输送小车输送后进入下道工序。

　　4.3凸轮式拉拔机

　　（1）离线自动制头机。该制头机可自动对铜管进行夹紧、打坑、扩口、加芯头、加注内模油及制头等动作。

　　（2）6轮式夹送机。该夹送矫直机由夹送电机、6轮式夹送轮组、夹送调节、离合器、放料补偿及机架等组成。其功能是将铜管在夹送轮组作用下输送至拉拔模内。

　　（3）移动式四缸制头机。该制头机由液压缸、移动底架、导轨、气缸等组成，实现管头压制功能。制头机安装在移动机架上，通过气缸实现两个工位的切换，此制头机用于一拉断管时候是备用。

　　（4）凸轮式拉拔机。该装置由拉拔模座、拉拔小车、凸轮、墙板、机架、底架、主减速箱、换向部件及外润滑部件等组成。其中拉拔主机墙板两端固定螺栓设计在外侧拆装，方便后续保养与维护。U型小车导轨有流量、超温报警。

　　（5）铜管冷却系统。该系统由冷却套、冷却管路、储水站及泵组等组成。其功能是将经凸轮拉拔后的铜管采用喷淋的方式冷却。冷却电机：2.2kW；板式换热器：10m2；吹干：环形风刀。

　　（6）直线补偿装置。该装置通过一组光电开关检测铜管的相对位置，使两台凸轮拉拔机在拉拔铜管过程中保持速度相互匹配。

　　（7）转动式四缸制头机。该制头机由液压缸、转动底架等组成，能够实现离线管头压制功能。制头方式：河南强新；最大制头规格：Φ50×2.5mm。

　　（8）凸轮式拉拔机。该装置由拉拔模座、拉拔小车、凸轮、墙板、机架、底架、主减速箱、换向部件及外润滑部件等组成。其中拉拔主机墙板两端固定螺栓设计在外侧拆装，方便后续保养与维护。U型小车导轨有流量、超温报警。设计拉伸速度：150m/min；最大出料管外径：Φ32mm；主电机：要求Z4系列直流电机Z4-250-31南洋/杭州新恒力；主减速机：硬齿面斜齿齿轮，三级传动；减速机润滑系统：设有流量开关；凸轮：材质为45铸钢，工作面表面淬火；拉拔小车：小车体：45钢整体锻打；换向部件：换向凸轮，质保5年，工作面表面淬火；换向油缸：质保2年；拉拔外模：Φ150×50mm；外润滑部件：电机功率1.5kW。

　　（9）铜管冷却系统。该系统由冷却套、冷却管路、储水站及泵组等组成。其功能是将经凸轮拉拔后的铜管采用喷淋的方式冷却。冷却电机：2.2kW；板式换热器：10m2；吹干：环形风刀。

　　（10）油缸式剪切机。其功能是在剪切油缸的作用下，将铜管头部剪断。剪切油缸：Φ125×65mm；适用于料筐收料的5轮式预弯曲机，其功能是将拉拔后的铜管预弯成卷后收入料筐。预弯曲机上的夹送轮和弯曲轮轴型安装方式，方便后期滚轮的维护更换；预弯曲电机：18.5kW；预弯曲油缸：Φ100×60mm；预弯曲轮：Φ208×58mm。

　　（11）料筐式收料装置（带升降结构）。该装置由交流变频电机、减速机、升降缸、料盘及底架等组成。型式：水平布置托料盘；料筐外径：Φ3050mm；料筐高度：1400mm；卷重：Max.2500kg（料筐+管材）。联拉机收卷减速机：R CI 160 U02A品牌：rossi；料框驱动减速机：RC21200U02A品牌：rossi。

　　（12）L型3工位辊道装置。该装置由机架、减速电机、传动箱、辊轮、轨道及挡板等组成。其功能是将空料筐和满料筐转运到相应工位。

　　5结语

　　以上概述只是江铜龙昌铜管一期北线改造项目小部分内容及相关设备，在铜管水平连铸生产线上实现全连续高速行星轧制-联合拉拔一体化、高速新型盘拉机、大散盘收卷成型等新技术和装备方向不断探索前进；并结合物料智能转运、创新融合全流程智能化制造新模式、实现产品质量更加稳定、成材率进一步提高、单位产品综合能耗得到下降、减少了碳排放、提高劳动效率和综合成本下降等成果为江铜龙昌创造可观的经济效益创造有利条件，进一步扩大江铜龙昌在高端精密铜管领域的市场占有率，提升其核心竞争力和增强盈利能力贡献一份力量。