一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統的製作方法
2023-05-18 05:38:51
專利名稱：一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無縫鋼管的加工工藝，特別是其高溫快速淬火工藝技術。
背景技術：
熱處理是鋼管冷拔生產中的重要工序，也可以認為是冷拔車間最重要 的一道工序，被稱為特殊控制工序。鋼管熱處理的第一道工序是加熱；第 二道工序是保溫；第三道工序是冷卻。冷卻過程是鋼管熱處理最關鍵工序， 它決定著鋼管在冷卻後的金相組織和力學性能。鋼管熱處理工藝根據不同 的鋼管熱處理溫度，結合不同的鋼管冷卻速度，分為正火、退火、回火、 淬火及其它工藝。鋼管淬火是幾種工藝中最重要的一種工藝，鋼管經過淬 火後能使鋼管的綜合性能得到大幅度的提高。由於鋼材調質熱處理機械性 能與鋼材的淬火所獲得的馬氏體百分量有關，鋼材淬火所獲得的馬氏體百 分量越高，經調質熱處理後鋼材的綜合機械性能越好。根據30Mn鋼的CCT 曲線和淬透性。通過比較法，可以近似得出28Mn2鋼CCT曲線和淬透性， 即當冷卻速度大於60"C/s時，能得到50%以上的馬氏體組織，淬透性能滿 足高溫快速冷卻O 114.3 X 6.35以下規格油井管淬火硬度要求。
生產用28Mn2鋼所採用的冶金工藝路線為高爐煉鐵、鐵水預處理、 頂吹轉爐煉鋼、LF爐外精煉、VD處理和圓坯連鑄。鋼的化學成分為C: 0.30， Si: 0.28， Mn: 1.5， P:《0.018， S:《0.008， Cr: 0.20， Mo: 0.014， Al: 0.15， Ni: 0.005，夾雜物及五害元素含量均符合API標準的規定。硬 度試驗在TH300洛氏硬度計上進行。採用水淬工藝需要有適合於該工藝的 鋼種。而CCT曲線和淬透性是檢驗此鋼種能否滿足水淬工藝要求的重要依據，同時也是制定相應熱處理制度的基礎。根據30Mn鋼的CCT曲線，採 用類似比較法，可近似得出28Mn2鋼的CCT曲線。按照API標準的相關 要求，對於N80Q鋼級，淬火後應獲得50%以上的馬氏體組織。因此，確 定獲得50%馬氏體組織的冷卻速度，對於檢驗鋼種的淬透性及實際生產具 有重要的指導意義。28Mn2鋼完全奧氏體化後，在冷卻速度為60°C/S左右 時，可得到50%的馬氏體組織。因此選擇適當的淬火裝置和水淬工藝對獲 得大於50%的馬氏體組織是相關重要的。
在鋼管的各種淬火技術中，以水作為淬火介質可以減少環境汙染，降 低生產成本，提高管材性能。鋼管水淬主要有淬火環淬火、水槽淬火和臺 架淬火3種形式。
淬火環淬火是對鋼管外表面或內外表面進行噴淬，鋼管在輥道上一邊 前進一邊淬火。此種淬火方式生產效率較低，生產規格比較單一，近年已 很少採用。
水槽淬火是將加熱後的鋼管置於充滿淬火介質的水槽中，利用水槽中 的水冷卻鋼管的內、外表面。採用這種方式淬火的鋼管極易彎曲，特別是 小口徑的鋼管更容易彎曲。
臺架淬火是近年來出現的一種新型鋼管淬火冷卻形式，它是把鋼管放 在淬火臺架上壓緊，在鋼管旋轉的同時，對鋼管進行內表面軸流冷卻、外 表面層流冷卻的水淬技術，此種淬火方式可以使鋼管獲得較為理想的冷卻 效果，但該設備結構複雜，需要佔用較大的場地，並且設備本身造價很高、 後期維護和使用成本較高。
油井管作為一種較為特殊的鋼管產品，通常採用低碳合金或合金鋼製 造，絕大部分適宜以水為淬火介質進行淬火冷卻處理。28Mn2鋼是用於水 淬工藝生產N80鋼級油井管管體的鋼種。按照API標準的要求，N80鋼級 的鋼種應在淬火後得到大於50%的馬氏體組織的，此時材料的最小硬度由下面公式確定HRCmin=52X (%C) +21。根據此公式可計算出28Mn2鋼 的HRCmin約為HRC36。由30Mn鋼在不同淬火溫度下，與HRC36所對應 的距淬火端距離(淬透性指數)。採用類似比較法，便可得到28Mn2鋼的 淬透性指數變化規律。隨著淬火溫度的升高，材料的淬透性指數也從 4.78mm增至6.79mm，即在這個厚度範圍內，試樣組織中含有50%的馬氏 體組織。
由上述對28Mn2材料的CCT曲線和淬透性的分析結果表明，選擇適 當的熱處理工藝制度，對於壁厚小於6.79mm的28Mn2材料鋼管採用單面 冷卻淬火是完全能夠保證同截面各處組織中含有大於50%以上的馬氏體組 織。從而通過適當回火就能夠滿足API 5CT/N80-Q的組織性能要求。
但採用水作為淬火介質具有低溫冷卻速度太快、冷卻特性對水溫變化 太敏感等特點，容易導致鋼管產品在淬火冷卻過程中出現淬裂、硬度不均 且畸變嚴重等現象。
發明內容
本發明目的在於發明一種綜合性能好、成本低、效率高的油井用① 114.3X6.35以下規格無縫鋼管高溫快速淬火裝置。
本發明的技術方案是包括三組噴水裝置，每組噴水裝置由12隻鋼管 組成，12隻鋼管分為上下兩排，上排6隻，下排6隻，於每根鋼管上沿其 縱向開設兩排噴水眼，噴水眼之間等距排列，每組噴水裝置分別設置控制 閥。
將三組噴水裝置並排設置在輥底爐的出口處，當鋼管在輥底爐內熱處 理完到達爐口時通過控制閥分別打開三組噴水裝置，在鋼管仍然是高溫的 情況下直接進行高溫快速淬火。對淬火後的鋼管經過適當回火，鋼管的各 項機械性能指標完全達到API標準中規定的N80-Q鋼級要求。本發明大大 地減少了淬火熱處理設備的投資，能有效地擴大油管淬火熱處理能力，淬
5火質量穩定，提高生產效率，降低生產成本。
為了增大噴射到鋼管表面水冷麵積和防止水向爐內回流，本發明每排
噴水眼沿豎直線向出口方向傾斜的角度為30。。 所述鋼管距淬火鋼管的距離為60 100mm。
圖1為本發明的一組噴水裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，每組噴水裝置由12隻鋼管1組成，12隻鋼管1分為上 下兩排，上排6隻，下排6隻，於每根鋼管1上沿其縱向開設兩排噴水眼 2，噴水眼2之間等距排列，每排噴水眼2沿豎直線向出口方向傾斜的角度 A為30° ，每組噴水裝置分別設置控制閥。鋼管1距淬火鋼管3的距離為 60 100mm。
控制方法
1、 初始狀態通過控制閥水對第一、二組噴水裝置關閉噴水，第三組 噴水裝置打開、關閉均可。
2、 工作狀態-
(1) 待淬鋼管由上料部分進爐加熱，頭部前進到爐出口，被擋板對齊
後，提升擋板，使擋板做圓弧上升運動，同時提高輥道轉速達到5m/分鐘，
使鋼管快速進入淬火裝置。
(2) 當鋼管頭部到達第一、二組噴水裝置的中間部位時，第一、二組
噴水裝置的控制閥全部打開，第一、二組噴水裝置開始噴水，水淬開始。
(3) 鋼管按最高速運行至鋼管尾部脫離第三組噴水裝置時，提速輥道 降速，降至正常速度，同時第一、二組噴水裝置控制閥關閉。
(4) 鋼管前進到出料輥道，下料。
(5) 下一循環開始，第二爐鋼管待淬。
權利要求
1、一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統，其特徵在於包括三組噴水裝置，每組噴水裝置由12隻鋼管組成，12隻鋼管分為上下兩排，上排6隻，下排6隻，於每根鋼管上沿其縱向開設兩排噴水眼，噴水眼之間等距排列，每組噴水裝置分別設置控制閥。
2、 根據權利要求1所述無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統，其特 徵在於每排噴水眼沿豎直線向出口方向傾斜的角度為30° 。
3、 根據權利要求1所述無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統，其特 徵在於所述鋼管距淬火鋼管的距離為60 100mm。
全文摘要
一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統，涉及一種無縫鋼管的加工工藝，特別是其高溫快速淬火工藝技術。包括三組噴水裝置，每組噴水裝置由12隻鋼管組成，12隻鋼管分為上下兩排，上排6隻，下排6隻，於每根鋼管上沿其縱向開設兩排噴水眼，噴水眼之間等距排列，每組噴水裝置分別設置控制閥。本發明大大地減少了淬火熱處理設備的投資，能有效地擴大油管淬火熱處理能力，淬火質量穩定，提高生產效率，降低生產成本。
文檔編號C21D9/08GK101580894SQ20091003228
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月10日 優先權日2009年6月10日
發明者錚 張, 朱茂榮, 俊 蘇, 忠 陳 申請人:江蘇誠德鋼管股份有限公司