[发明专利]一种中心冷却管用钢带制造方法和冷却管绕制方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导领域，尤其是超导套管导体用中心冷却管，具体为一种中心冷却管用钢带制造方法和冷却管绕制方法。

背景技术

中心冷却管（Central Cooling Spiral Tube）是超导套管导体(Cable In Conduit Conductor,简称CICC)的中心通道，如图2所示，用于通道中液氦与超导电缆的热交换以及释放超导导体失超时内部巨大的气压。广泛应用于各种Tokamak聚变堆超导约束磁体的构建中，鉴于超导缆绞制，超导导体穿缆以及导体热性能诸方面的苛刻要求，中心冷却管必须外径、螺距稳定均匀，外观无侧面反向曲线（即中心冷却管有向内收缩趋势，由外部观察矩形钢带呈凹形），连续绕制长度大。考虑到中心冷却管在4.2K、强磁场环境下使用，选用316L不锈钢材料，316L为顺磁性材料，并具有好的低温力学性能。

中心冷却管究其实质是一种异型弹簧管，限于以往绕簧技术和中心冷却管使用领域的局限，目前中心冷却管主要存在以下几方面缺陷：一、市场上购买不到成品中心冷却管，中心冷却管主要应用在核聚变约束磁体的构建中，潜在供应商不能享有巨大的市场份额；二、制造工艺不稳定，导致中心冷却管外径、螺距不均匀，达不到使用方的技术要求；三、绕制中心冷却管的矩形截面钢带（图1）在外形、硬度方面的通条性差，达不到中心冷却管绕制控制要求；四、中心冷却管的连续长度达不到实际使用要求，主要出于绕制过程中不断积累的扭矩得不到释放。

发明内容

本发明的目的是提供一种中心冷却管用钢带制造方法和冷却管绕制方法，以解决已有技术的工艺制造的中心冷却管用矩形钢带通条性差，达不到中心冷却管绕制控制要求的问题，并获得外观完美，外径、螺距均匀，表面无侧面反向曲线，连续长度大的中心冷却管。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种中心冷却管用钢带制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）第一次退火：将待加工的圆形截面的钢丝放入加热炉中，并加热至1100℃，保持30分钟后，然后自然冷却3小时；

（2）两次冷拔：将步骤（1）退火后的钢丝依次进行第一次、第二次冷拔，得到圆截面经过两次缩小的钢丝；

（3）第二次退火：将步骤（2）冷拔后的钢丝放入加热炉中，并加热至温度1100℃ ，保持 30分钟后，然后自然冷却3小时；

（4）酸洗：用硫酸浸泡4小时，然后用硝酸漂白清洗步骤（3）退火得到的钢丝的表面；

（5）第三次冷拔：对步骤（4）酸洗后的钢丝进行第三次冷拔，得到圆截面再次缩小的钢丝；

（6）两次冷轧：对步骤（5）冷拔后的钢丝进行第一次、第二次轧制，其中第一次轧制得到矩形截面的钢丝，第二次轧制得到截面缩小的矩形截面的钢丝；

（7）第三次退火：将步骤（6）冷轧后的钢丝穿入气体保护管道加热炉中，并加热至温度1100℃ ，然后以5米/分钟的速度滚动收线，经气体保护保证钢丝表面不氧化；

（8）再两次冷轧：对步骤（7）退火后的钢丝进行第三次、第四次轧制，得到矩形截面经过两次缩小的钢丝即为成品的钢带。

所述的一种中心冷却管用钢带制造方法，其特征在于：所述第一次、第二次退火均采用井式炉静态退火，第三次退火采用管式炉连续动态退火，管式炉中充有氢气作为保护气体。

一种中心冷却管绕制方法，采用自动绕簧机对钢带进行绕制，通过自动绕簧机中的螺距刀对绕制中的冷却管进行螺距控制，其特征在于：所述自动绕簧机配置有同步的退扭装置，自动绕簧机中安装有非接触式的电磁感应传感器，包括以下步骤：

（1）导带轮、导带轨安装校正：根据绕制中心冷却管用的钢带规格，选择合适的自动扭簧机的导带轮、导带轨，并将导带轮、导带轨安装在自动绕簧机相应位置；

（2）绕制工装安装校正：根据中心冷却管的技术参数选择合适的自动绕簧机的绕制工装，将绕制工装安装在自动绕簧机相应位置并进行调整；

（3）冷却管外径测量工装调正：将非接触式的电磁感应传感器安装在自动绕簧机中，首先在所述电磁感应传感器的控制器中设置测量点、测量误差、测量外径的上、下偏差，以及自动补偿值，然后在所述控制器中试运行测量程序，将实际的测量值和设定值进行比较，反复设定修正补偿值，直至自动补偿后的外径满足中心冷却管技术参数为止，设定满足要求的修正补偿值后，通过电磁感应传感器对准所述自动绕簧机中钢带正在绕制成型的中心冷却管进行测量。当电磁感应传感器采集的数据超出设定值范围时，所述控制器会发出警报信号并使自动绕簧机自动停机；