一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线

《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》涉及一种U形传热管生产线，具体的说是一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线。

按照中国国家大力发展核电的总体战略规划，核电建设所用材料的需求量将大大增加，而核电站用合金材料，特别是某些关键设备所用传热管（如蒸汽发生器用Inconel690传热管）等一直依赖于从世界上仅有的三家制造商进口，分别为法国Valinox、日本住友和瑞典Sandvik；由于中国国外企业技术封锁的缘故，产线在设计、建设期间没有任何可以借鉴的资料和经验。

核电蒸发器用690合金U形传热管的质量要求高、生产过程工序繁多（从冷轧开始，到最终U形管包装，超过了20个工序）、工艺流程长，而且整个生产过程中均为单机作业。尤其是管坯轧制到成品后，钢管外径＜∮20毫米，壁厚＜1毫米，长度近28000毫米，属于超长、小口径、薄壁管材，工序间的物料转移难度非常大。因此，合理的产线工艺布局，对于连续、稳定生产，减少过程损失，提高成材率，实现产业化生产尤为重要。

由于核电蒸发器用690合金U形传热管的制造过程工序繁多、工艺流程长、过程单机作业以及成品管材的细长特性，成品工艺设备的上、下料台所占区域较大（最长的达110米），整个产线若要按照单跨直线流程布置，整个厂房的长度将超过600米。这样将增大产线建设投资，并且不利于现场的生产管理。

图1是《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》生产线的布置示意图。

2018年12月20日，《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》获得第二十届中国专利优秀奖。 2100433B

• 实施例1

该实施例是一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，产线布置如图1所示，包括两个相邻的纵向跨区AB和BC和一个设置在两个相邻的纵向跨区端部的并与两个纵向跨区相邻且垂直的横向跨区DE，其中第一纵向跨区BC、第二纵向跨区AB和横向跨区DE形成“Π”形生产线；第一纵向跨区BC的一端为管坯进口1，第二纵向跨区AB上与管坯进口对应的一端为管成品出口2，第一纵向跨区BC与横向跨区DE的相邻端为远离管坯进口的中间管出口3a，第二纵向跨区AB与横向跨区DE的相邻端为远离管成品出口的中间管进口3b；第一纵向跨区BC、第二纵向跨区AB和横向跨区DE跨区（宽度方向）均为40米左右，第一纵向跨区BC、第二纵向跨区AB长度方向也超过了300米。管件可在这些区域内通过转运设备实现长度方向的传送，不需要进行行车吊运和转向操作，转运设备为链式传送带、带式传送带或传送辊道，链式传送带或带式传送带上设有定距块，通过定距块分别把上工序的出料逐支间隔开来和下工序的上料连接起来，实现钢管得以平稳的纵、横移工作，避免了行车往返吊运转移过程中的碰撞、弯曲变形的现象。

第一纵向跨区BC内设有开坯作业区、粗轧区、精轧区、检查区和热处理区，开坯作业区靠近管坯进口1，粗轧区、精轧区、检查区和热处理区沿第一纵向跨区BC的宽度方向并排设置并靠中间管出口3a；第二纵向跨区AB内沿管成品出口2至横向跨区DE方向依次设有包装区、弯管后作业区和弯管区，弯管区与中间管进口3b之间还设有成品精整检验区和成品补充加热区，成品精整检验区和成品补充加热区沿第二纵向跨区AB的宽度方向并排设置；横向跨区DE内沿其宽度方向并排设有第一成品横移区和第二成品横移区，第一成品横移区的宽度方向位置与粗轧区、精轧区和检查区的宽度方向位置相对应，第二成品横移区的宽度方向位置与热处理区和成品精整检验区的宽度方向位置相对应。粗轧区和精轧区内设有依次连接的轧机、脱脂装置和烘干机。成品精整检验区内设有依次连接的光亮热处理炉、十辊矫直机、抛光机和联合探伤机。弯管区内设有依次连接的弯管机、水压试验机和切管机。其它区域，如开坯作业区、第一成品横移区、检查区、热处理区、第二成品横移区、成品补充加热区、弯管区、弯和包装区只需根据具体工艺流程安装在相应的位置即可。

物料在所述“Π”形生产线内的流向为：从管坯进口1进入，依次经过开坯作业区、粗轧区、精轧区、第一成品横移区、检查区、热处理区、第二成品横移区、成品精整检验区、成品补充加热区、弯管区、弯管后作业区和包装区，然后从管成品出口2完成成品发出，其中粗轧区和精轧区之间、检查区和热处理区之间以及成品精整检验区和成品补充加热区之间通过行车吊运，其余各区之间通过转运设备输送。生产线厂房共三跨，呈“Π”形布置，厂房设计时未采用常规的24米跨距，而是增大到近40米的跨距，长度方向也超过了300米。开坯区、成品区和弯管区等作业区分别设置在相邻的两跨纵向厂房内（AB和BC跨），横向厂房（DE跨）主要用于成品细长管的跨间转运。管坯在“Π”形厂区内从纵向厂房一端进入，按照固定的工艺流程在连通区域逐步推进，到成品从相邻的纵向厂房另一端发出，整个过程非常流畅。

通过《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》的生产线，生产过程中再配合以少量的行车吊运，690合金U形管的生产可做到真正意义上的“不落地”生产，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性。

除上述实施例外，《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》要求的保护范围。

一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线专利目的

《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》的目的在于：提出一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，可以解决超长管材（28米）需在多个生产跨区多次转向的技术问题；使得690合金U形管的生产如何做到“不落地”生产，保证了整个生产过程连续和稳定进行。

一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线技术方案

《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》实现以上发明目的的技术方案是：

一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，包括两个相邻的纵向跨区和一个设置在两个相邻的纵向跨区端部的并与两个纵向跨区相邻且垂直的横向跨区，其中第一纵向跨区、第二纵向跨区和横向跨区形成“Π”形生产线；第一纵向跨区的一端为管坯进口，第二纵向跨区上与管坯进口对应的一端为管成品出口，第一纵向跨区与横向跨区的相邻端为远离管坯进口的中间管出口，第二纵向跨区与横向跨区的相邻端为远离管成品出口的中间管进口；第一纵向跨区内设有开坯作业区、粗轧区、精轧区、检查区和热处理区，开坯作业区靠近管坯进口，粗轧区、精轧区、检查区和热处理区沿第一纵向跨区的宽度方向并排设置并靠中间管出口；第二纵向跨区内沿管成品出口至横向跨区方向依次设有包装区、弯管后作业区和弯管区，弯管区与中间管进口之间还设有成品精整检验区和成品补充加热区，成品精整检验区和成品补充加热区沿第二纵向跨区的宽度方向并排设置；横向跨区内沿其宽度方向并排设有第一成品横移区和第二成品横移区，第一成品横移区的宽度方向位置与粗轧区、精轧区和检查区的宽度方向位置相对应，第二成品横移区的宽度方向位置与热处理区和成品精整检验区的宽度方向位置相对应；物料在所述“Π”形生产线内的流向为：从管坯进口进入，依次经过开坯作业区、粗轧区、精轧区、第一成品横移区、检查区、热处理区、第二成品横移区、成品精整检验区、成品补充加热区、弯管区、弯管后作业区和包装区，然后从管成品出口完成成品发出，其中粗轧区和精轧区之间、检查区和热处理区之间以及成品精整检验区和成品补充加热区之间通过行车吊运，其余各区之间通过转运设备输送。

《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》进一步限定的技术方案是：

前述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，第一纵向跨区、第二纵向跨区和横向跨区宽度方向的跨区为40米。

前述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，转运设备为链式传送带、带式传送带或传送辊道，链式传送带或带式传送带上设有定距块。这样，通过定距块分别把上工序的出料逐支间隔开来和下工序的上料连接起来，实现钢管得以平稳的纵、横移工作，避免了行车往返吊运转移过程中的碰撞、弯曲变形的现象。

前述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，粗轧区和精轧区内设有依次连接的轧机、脱脂装置和烘干机。成品精整检验区内设有依次连接的光亮热处理炉、十辊矫直机、抛光机和联合探伤机。弯管区内设有依次连接的弯管机、水压试验机和切管机。其它区域，如开坯作业区、第一成品横移区、检查区、热处理区、第二成品横移区、成品补充加热区、弯管区、弯和包装区只需根据具体工艺要求布置相应的常用设备即可实现《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》的技术方案。

一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线改善效果

《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》的技术效果为：

《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》生产线厂房共三跨，呈“Π”形布置，厂房设计时未采用常规的24米跨距，而是增大到近40米的跨距，长度方向也超过了300米。开坯区、成品区和弯管区等生产作业区分别设置在相邻的两跨纵向厂房内（AB和BC跨），横向厂房（DE跨）主要用于成品细长管的跨间转运。管坯在“Π”形厂区内从纵向厂房一端进入，按照工艺流程在连通区域逐步推进，到成品从相邻的纵向厂房另一端发出，整个过程非常流畅。

690合金管材在BC跨内轧制到成品阶段后长度达28米，经过脱脂、热处理后，需要转运至相邻的AB跨内进行下工序的生产。由于厂房的柱间距为8米，要实现成品管的跨间（BC跨→AB跨）转运，管材必须在AB跨内转向，转运至BC跨后再次转向，才能符合生产的工艺流向，这种物料转运方式在厂房内所需区域极大，而且不便于操作。为了解决这个问题，在两相邻纵向厂房的端部设计了与其垂直的横向厂房（DE跨，跨距近40米），成品管可在横向厂房区域内通过链式横移机构实现横向传送，不需要进行行车吊运和转向操作。

通过《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》的生产线，生产过程中再配合以少量的行车吊运，690合金U形管的生产可做到真正意义上的“不落地”生产，保证了整个生产过程连续和稳定进行，降低了管材污染的可能性。《一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线》的生产线布置使得690合金U形管的生产过程顺畅，产品质量得到有效的保障，满足核电产品的高标准要求。

1.一种核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，其特征在于：包括两个相邻的纵向跨区（AB、BC）和一个设置在两个相邻的纵向跨区端部的并与两个纵向跨区相邻且垂直的横向跨区（DE），其中第一纵向跨区（BC）、第二纵向跨区（AB）和横向跨区（DE）形成“Π”形生产线；所述第一纵向跨区（BC）的一端为管坯进口（1），所述第二纵向跨区（AB）上与所述管坯进口对应的一端为管成品出口（2），所述第一纵向跨区（BC）与所述横向跨区（DE）的相邻端为远离所述管坯进口的中间管出口（3a），所述第二纵向跨区（AB）与所述横向跨区（DE）的相邻端为远离所述管成品出口的中间管进口（3b）；所述第一纵向跨区（BC）内设有开坯作业区、粗轧区、精轧区、检查区和热处理区，所述开坯作业区靠近所述管坯进口（1），所述粗轧区、精轧区、检查区和热处理区沿所述第一纵向跨区（BC）的宽度方向并排设置并靠所述中间管出口（3a）；所述第二纵向跨区（AB）内沿所述管成品出口（2）至所述横向跨区（DE）方向依次设有包装区、弯管后作业区和弯管区，所述弯管区与所述中间管进口（3b）之间还设有成品精整检验区和成品补充加热区，所述成品精整检验区和成品补充加热区沿所述第二纵向跨区（AB）的宽度方向并排设置；所述横向跨区（DE）内沿其宽度方向并排设有第一成品横移区和第二成品横移区，所述第一成品横移区的宽度方向位置与所述粗轧区、精轧区和检查区的宽度方向位置相对应，所述第二成品横移区的宽度方向位置与所述热处理区和成品精整检验区的宽度方向位置相对应；物料在所述“Π”形生产线内的流向为：从所述管坯进口（1）进入，依次经过开坯作业区、粗轧区、精轧区、第一成品横移区、检查区、热处理区、第二成品横移区、成品精整检验区、成品补充加热区、弯管区、弯管后作业区和包装区，然后从所述管成品出口（2）完成成品发出，其中粗轧区和精轧区之间、检查区和热处理区之间以及成品精整检验区和成品补充加热区之间通过行车吊运，其余各区之间通过转运设备输送。

2.如权利要求1所述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，其特征在于：所述第一纵向跨区（BC）、第二纵向跨区（AB）和横向跨区（DE）宽度方向的跨区为40米。

3.如权利要求1所述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，其特征在于：所述转运设备为链式传送带、带式传送带或传送辊道，所述链式传送带或带式传送带上设有定距块。

4.如权利要求1所述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，其特征在于：所述粗轧区和精轧区内设有依次连接的轧机、脱脂装置和烘干机。

5.如权利要求1所述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，其特征在于：所述成品精整检验区内设有依次连接的光亮热处理炉、十辊矫直机、抛光机和联合探伤机。

6.如权利要求1所述的核电蒸发器用690合金U形传热管生产线，其特征在于：所述弯管区内设有依次连接的弯管机、水压试验机和切管机。

蒸发冷却被应用于工业过程和空调系统中以降低不同流体的温度,其工作过程涉及空气和水的两相流、两相流的传热传质及传热和传质间的耦合。文献 主要研究了立管式蒸发式冷凝器的传热特性,建立了一个一维、稳态的性能计算模型.实验结果表明,气-液界面的热阻是立管式蒸发式冷凝器热传递过程中的主要热阻,弹簧插入物有助于提高其传热性能.所得的结论为该种设备的设计提供了更多的参考信息.

毛细结构中的相变现象广泛存在于自然界和许多领域中，是一个较为复杂的传热传质现象，迄今对其机理还缺乏比较系统的认识。随着科学技术的迅速发展，近几年在前苏联、美国和德国等技术发达国家业已开始了这方面相关的研究工作。毛细结构中的蒸发传热过程与常规蒸发过程在本质上有差异。毛细管是毛细多孔材料的基本结构形式之一，其有效孔径可由毫米量级到数十纳米量级，并在化工、制冷和空间技术等许多方面具有广泛的应用背景。毛细管内的汽化和凝结过程是复杂毛细结构中汽液相变过程的基础。

汽液弯月面上的蒸发传热过程因在各种毛细材料中的汽液两相过程中起着相当重要的作用而受到重视。P.C.W ayner Jr、S.A.Kovalev和S.L.Solovyev以及D .Khrustalev等研究了汽液弯月界面上的蒸发传热过程，并指出其扩展微细液膜区在整个弯月面的传热过程中起着重要的作用。毛细管内的蒸发是一个毛细管内所形成的空间弯曲界面上的热质传递过程,热量的传递主要通过相变过程中质量的迁移来实现。

文献 在综合考虑毛细管内扩展微细液膜和弯月界面上传热传质过程的基础上，对毛细管内的蒸发传热机理进行较为深入的分析，提出了其传热性能的计算方法，并作了实例计算。毛细管内的蒸发弯月面可分为平衡稳定液膜区、过渡液膜区和弯月面弯曲区。热质传递过程发生在过渡液膜区和弯月面弯曲区。计算结果表明:在过渡液膜区具有很高的换热系数，毛细管径的增大将导致毛细管内换热系数的下降。2100433B