【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無縫金屬復合管成形，具體涉及一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備。
技術介紹
1、無縫金屬復合管屬于兼具剛度、強度、耐蝕、耐磨等綜合性能的結構和功能材料，基體和覆層之間通過特殊成形技術實現緊密結合，以我國需求量最大的碳鋼/不銹鋼復合管為例，不僅強度高、耐磨性好，而且擁有良好的耐腐蝕性能、耐高溫性能，可廣泛應用于航空航天、石油開采、化工類腐蝕性介質運輸、軍工、核電等領域。
2、軋制復合技術具有效率高、成本低、結合好等諸多性能優勢，成為制備無縫金屬復合管的理想方法，但是由于截面封閉的特征，面臨著成形效率低、結合強度弱、空間變形難等諸多問題。專利202011450318.1提出了一種具有波紋結合面的無縫金屬復合管三輥斜軋成形方法，三個軋輥上的成形波紋錯距分布，三個軋輥上的成形波紋先后依次與復合管坯的外壁接觸，從而獲得空間螺旋復合界面，但是三輥斜軋復合過程屬于空間變形，三個軋輥與復合管坯在軋制軸線上的接觸位置相互錯開，屬于非對稱支撐，極易引發變形失穩和波紋紊亂。專利202310822876.3提出一種無縫金屬波紋復合管高效定徑調整斜軋設備及方法，不同的波紋錐形軋輥可以單獨或者同時在精整段設置凸起狀的波紋，可以在復合管坯的外表面形成空間螺旋波紋，用于制備無縫金屬波紋復合管，但是該方法無法獲得空間螺旋復合界面。
3、然而，三輥斜軋復合方法屬于大塑性變形，會產生劇烈的塑性變形熱，從而引起復合管坯的溫度升高。對于不銹鋼/碳鋼復合管，溫度升高將導致組元金屬變形抗力降低，從而引發外管撕裂等現象；而對于鈦/鋼復合管
4、因此，如何高效實現無縫金屬復合管的空間復合界面形性可控，在解決塑性變形溫升引起的撕裂、軋卡、金屬間化合物形成等問題的同時還能提高軋制速度成為了亟待解決的問題。
技術實現思路
1、為了解決上述現有技術的不足，本專利技術針對上述問題，提供了一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，通過在梯度內冷波紋輥系的輥芯內部和冷卻芯桿內部設置多組交錯分布的進水孔和回水孔等，在軋制復合過程中與水冷芯棒對預制復合坯料實現內外雙重冷卻作用，進而吸收劇烈塑性變形產生的熱量，解決撕裂、軋卡、金屬間化合物形成等問題，提高產品質量和生產效率。
2、為達到上述目的本專利技術采用了以下技術方案：
3、本專利技術提供一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其包括傳動系統、機架、壓下系統、梯度內冷波紋輥系、在線梯度加熱裝置和芯棒輸送系統；
4、所述梯度內冷波紋輥系包括波平輥套、輥芯、冷卻芯桿和旋轉接頭，所述波平輥套套設在所述輥芯的外圈，所述冷卻芯桿安裝在所述輥芯的內圈，所述旋轉接頭固定安裝在所述冷卻芯桿遠離所述輥芯的端部；
5、所述波平輥套包括沿軋制軸線方向依次設置的咬入段、波紋段、軋平段和擴徑段，所述波紋段入口側設置有凸起波紋；
6、調控波紋段的凸起波紋的波高，實現對無縫金屬復合管的空間復合界面形貌控制；
7、所述輥芯包括第一進水通孔、環形水冷槽、輸水槽和第一回水通孔，所述輥芯的外表面沿軸向設有多組環形水冷槽以及多組橫向布置的輸水槽，所述第一進水通孔位于所述波平輥套的所述波紋段所處的對應位置，且所述第一進水通孔繞所述輥芯的軸向中心線均勻分布在中間所述環形水冷槽上，所述第一進水通孔兩側沿軸向設有多組第一回水通孔，多組第一回水通孔繞所述輥芯的軸向中心線均勻分布在兩側所述環形水冷槽上；
8、所述冷卻芯桿包括外冷卻芯管、內冷卻芯管、第一擋環和第二擋環，所述冷卻芯桿在第一進水通孔的軸向對應位置處設置第二進水通孔，所述第二進水通孔繞所述冷卻芯桿的軸向中心線均勻分布，所述第二進水通孔兩側分別設置有第一擋環和第二擋環，所述外冷卻芯管在所述第一回水通孔的軸向對應位置處設置第二回水通孔；所述旋轉接頭分別與所述外冷卻芯管和所述內冷卻芯管連接；所述芯棒輸送系統包括芯棒小車和水冷芯棒，所述水冷芯棒固定在所述芯棒小車上。
9、可優選的是，波紋段的凸起波紋的波高為：
10、；
11、其中， x表示凸起波紋圓心橫坐標，單位為mm； α表示碾軋角，單位為°； l表示凸起波紋的寬度，單位為mm； y3為凸起波紋的波高，單位為mm； y2為圓心縱坐標，單位為mm； y1為圓心縱半徑，單位為mm。
12、可優選的是，所述第二進水通孔的上端設置增壓圓環，且所述增壓圓環設在所述第一擋環和所述第二擋環之間。
13、可優選的是，所述第二進水通孔與第一進水通孔沿徑向一一對應設置，所述第二進水通孔貫穿所述外冷卻芯管和所述內冷卻芯管，所述第二回水通孔貫穿所述外冷卻芯管。
14、可優選的是，以所述波紋段所對應位置處的所述環形水冷槽為中心，兩側所述環形水冷槽的分布間距依次減小或者兩側所述環形水冷槽上的所述第一進水通孔的直徑依次增大。
15、可優選的是，所述第一回水通孔與所述第一進水通孔沿所述輥芯周向交錯布置，且貫穿所述輥芯。
16、可優選的是，所述輸水槽沿所述輥芯軸向貫穿每一組所述環形水冷槽。
17、與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
18、（1）本專利技術的波紋尺寸精確可控，定制空間復合界面：通過改變波紋段的凸起波紋尺寸，低于軋平段、平齊軋平段或高于軋平段，可以實現無縫金屬復合管空間復合界面形性的精準調控，獲得微觀波紋界面或宏觀波紋界面；
19、（2）本專利技術的方法能夠提高軋輥溫度均勻性，降低波紋段磨損變形，延長使用壽命：通過梯度內冷波紋輥系，根據軋輥輥型不同階段的變形強度和溫升大小進行梯度冷卻，從而在復合管坯軋制復合過程中實現精確冷卻，顯著提高軋輥溫度分布均勻性，避免因溫度不均勻導致軋輥發生變形和損壞，并且通過對軋輥的波紋段進行優先強制冷卻，可以保證波紋的強度，降低磨損消耗，進而延長軋輥的使用壽命；
20、（3）本專利技術的方法能夠改善產品成形質量，提高界面結合性能：通過梯度內冷波紋輥系和內冷芯棒對變形區直接直徑進行雙重冷卻，在復合管坯軋制過程中避免劇烈塑性變形和高應變速率產生大量的塑性變形熱量，在變形過程中形成穩定的溫度梯度，既可以解決復合管坯在波紋段變形升溫導致變形抗力下降而引發的撕裂、軋卡等失效問題本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：其包括傳動系統（1）、機架（2）、壓下系統（3）、梯度內冷波紋輥系（4）、在線梯度加熱裝置（5）和芯棒輸送系統（6）；
2.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：波紋段（4012）的凸起波紋的波高為：
3.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：所述第二進水通孔（4035）的上端設置增壓圓環（4037），且所述增壓圓環（4037）設置在所述第一擋環（4033）和所述第二擋環（4034）之間。
4.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：所述第二進水通孔（4035）與所述第一進水通孔（4021）沿徑向一一對應設置，所述第二進水通孔（4035）貫穿所述外冷卻芯管（4031）和所述內冷卻芯管（4032），所述第二回水通孔（4036）貫穿所述外冷卻芯管（4031）。
5.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：以所述波紋段（4012）所對應位置處的所述環形水冷槽（4022）為中
6.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：所述第一回水通孔（4024）與所述第一進水通孔（4021）沿所述輥芯（402）周向交錯布置，且貫穿所述輥芯（402）。
7.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：所述輸水槽（4023）沿所述輥芯（402）軸向貫穿每一組所述環形水冷槽（4022）。
...【技術特征摘要】
1.一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：其包括傳動系統（1）、機架（2）、壓下系統（3）、梯度內冷波紋輥系（4）、在線梯度加熱裝置（5）和芯棒輸送系統（6）；
2.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：波紋段（4012）的凸起波紋的波高為：
3.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：所述第二進水通孔（4035）的上端設置增壓圓環（4037），且所述增壓圓環（4037）設置在所述第一擋環（4033）和所述第二擋環（4034）之間。
4.根據權利要求1所述的一種無縫金屬復合管高速軋制復合設備，其特征在于：所述第二進水通孔（4035）與所述第一進水通孔（4021）沿徑向一一對應設置，所述第二進水通孔（4035）貫穿所述外冷卻芯管（4031）和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：季策，侯文靜，李泓吉，牛輝，王濤，黃慶學，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：
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