CN101824526B - 石油工具长短料中频热处理系统及热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油工具长短料中频热处理系统及热处理工艺，其热处理系统包括中频加热装置、分别设置在中频加热装置左端和右端的出料架和送料架、设置在中频加热装置中部上方的喷淋装置和与喷淋装置配合使用的循环气冷装置；其热处理工艺包括以下步骤：一、清洗石油工具长短料；二、对石油工具长短料依次进行加热、均热，然后同时进行水冷和气冷；步骤三、对石油工具长短料依次进行加热、均热和气冷；四、入库前检验。本发明工艺步骤简单、工艺参数良好、系统结构合理、热处理效率高且控制操作简便，能有效避免石油工具长短料端部裂纹和分层现象，防止冷却水进入内孔，保证其内外受热均匀，同时整个处理过程无氧化脱碳，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种热处理系统及热处理工艺，尤其是涉及一种石油工具长短料中频热处理系统及热处理工艺。
背景技术
在矿业、石油勘探行业中有很多零部件，为提高其机械性能，提高耐用性，延长使用寿命，需要进行热处理加工。而目前，石油工具长短料中频热处理装置，多采用冷却水直接对长短料表面进行喷淋，对其内部没有进行冷却处理，这样在具体操作过程中，冷却水很容易进入长短料内孔，使得长短料内外受热不均匀，进而导致长短料产生缺陷及端部裂缝，甚至端面出现分层现象，影响了长短料的热处理质量，且降低了材料利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种石油工具长短料中频热处理系统及热处理工艺，其工艺步骤简单、工艺参数良好、系统结构合理、热处理效率高且控制操作简便，能有效避免石油工具长短料端部裂纹和分层现象，防止冷却水进入内孔，保证其内外受热均匀，同时整个处理过程无氧化脱碳，无污染。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种石油工具长短料中频热处理系统，包括中频加热装置以及分别设置在所述中频加热装置左端和右端的出料架和送料架，所述中频加热装置中部上方设置有喷淋装置，所述中频加热装置包括主架以及均匀布设在主架右部上方的加热感应器和均热恒温感应器，所述均热恒温感应器位于加热感应器左方，所述加热感应器和均热恒温感应器均通过调节杆固定在主架上，所述加热感应器的数量为6且相互连接形成加热区，所述均热恒温感应器的数量为2且相互连接形成均热区，所述主架上均匀布设有传动装置，所述传动装置通过支架安装在主架上，所述传动装置下方设置有与其相连接的减速电机，其特征在于：还包括与喷淋装置配合使用的循环气冷装置，所述循环气冷装置包括喷嘴以及依次设置在喷嘴后端且相互连接的管线和输气管道，所述喷嘴为陀螺型，所述喷嘴内部设置有一空腔，所述喷嘴后端面上设置有均匀分布的气眼，所述输气管道端部设置有气泵，所述气泵与输气管道连接。
所述输气管道上设置有压力表和开关。
所述管线与喷嘴的连接方式为焊接。
所述管线为钢制管线。
所述输气管道为夹层橡胶圆管。
本发明还提供了一种利用石油工具长短料中频热处理系统进行热处理的工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
步骤一、清洗：对待处理石油工具长短料表面油污进行清洗；
步骤二、淬火：对待处理石油工具长短料进行淬火处理，其淬火处理过程如下：
201、将清洗后的待处理石油工具长短料经送料架进入加热区加热，加热温度至665～685℃，加热时的直流电流为1100～1200A，直流电压为350～450V，中频电压为500～600V，中频功率为400～500KW，中频频率为140～240Hz，行走频率为8.5～9.5Hz，行走速度为220～240mm/min；
202、经加热后的待处理石油工具长短料继续前进至均热区均热，均热温度至895～945℃，均热时的直流电流为350～550A，直流电压为300～500V，中频电压为620～720V，中频功率为100～300KW，中频频率为220～320Hz，行走频率为8.5～9.5Hz，行走速度为220～240mm/min；
203、经均热后的待处理石油工具长短料再前进，这时开启喷淋装置和所述循环气冷装置，并将所述循环气冷装置的喷嘴至于待处理石油工具长短料前进方向端口处，对待处理石油工具长短料同时进行水冷和气冷，水冷和气冷后停留时间3～4min后淬火处理结束；需注意的是：待处理石油工具长短料的水冷和气冷时间是根据待处理石油工具长短料的长度来确定；
步骤三、回火：对待处理石油工具长短料进行回火处理，其回火处理过程如下：
301、将203中所述的经停留后的待处理石油工具长短料通过起吊装置返回至加热区加热，加热温度至525～585℃，加热时的直流电流为470～570A，直流电压为300～400V，中频电压为430～530V，中频功率为115～215KW，中频频率为70～170Hz，行走频率为7～9Hz，行走速度为190～210mm/min；
302、经加热后的待处理石油工具长短料继续前进至均热区均热，均热温度至640～670℃，均热时的直流电流为275～475A，直流电压为240～440V，中频电压为225～325V，中频功率为40～100KW，中频频率为150～250Hz，行走频率为7～9Hz，行走速度为180～220mm/min；
303、经均热后的待处理石油工具长短料再前进，这时开启喷淋装置，对待处理石油工具长短料进行水冷，水冷后经出料架走出所述中频加热装置；待处理石油工具长短料的水冷时间根据待处理石油工具长短料的长度来确定；
步骤四、检验：将303中所述的走出所述中频加热装置的待处理石油工具长短料进行硬度和机械性能检查，合格者入库，不合格者重新进行热处理。
上述步骤203中所述气冷的压强为0.4～0.8MPa。
对步骤201中所述的加热温度、步骤202中所述的均热温度和步骤301中所述的加热温度以及步骤302中所述的均热温度的测量均采用比色测温仪进行测量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明所采用的石油工具长短料中频热处理系统结构简单紧凑、设计合理且使用操作简单、使用效果好，使用过程中通过设置的循环气冷装置与喷淋装置配合使用，有效避免石油工具长短料端部裂纹和分层现象，防止冷却水进入内孔，保证石油工具长短料内外受热均匀，同时对石油工具长短料内孔起一定的冷却作用。
2、本发明循环气冷装置的喷嘴为陀螺型，喷嘴后端面上设置有均匀分布的气眼，不仅对高压气体起发散作用，且防止冷却水进入石油工具长短料内孔，同时通过在循环气冷装置上设置压力表和开关，实现了对循环气冷装置内高压气体压强的及时测量以及对循环气冷装置起停状态的控制。
3、本发明所采用的石油工具长短料中频热处理工艺简单易行、可操作性强、工艺参数良好且热处理效率高，使用时，只需先将石油工具长短料经送料架先后进入加热区加热和均热区均热，并相应调节加热和均热参数；之后，将石油工具长短料同时进行水冷和气冷；接着，对石油工具长短料进行回火处理，即返回加热区加热和均热区均热，并相应调节加热和均热参数，由此实现了对石油工具长短料的整个热处理过程，进而提高了其硬度和机械性能。
4、本发明所处理出的石油工具长短料质量好，硬度大，机械性能强，且整个处理过程无氧化脱碳，无污染。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的使用状态参考图。
图2为本发明喷嘴的结构示意图。
图3为图2的左视图。
附图标记说明：
1-喷淋装置； 2-主架； 3-出料架；
4-送料架； 5-加热区； 6-均热区；
7-调节杆； 8-传动装置； 9-减速电机；
10-喷嘴； 11-管线； 12-输气管道；
13-气眼； 14-气泵； 15-压力表；
16-开关； 17-待处理石油工具长短料。
具体实施方式
实施例一
如图1、2和3所述的一种石油工具长短料中频热处理系统，包括中频加热装置以及分别设置在所述中频加热装置左端和右端的出料架3和送料架4，所述中频加热装置中部上方设置有喷淋装置1，所述中频加热装置包括主架2以及均匀布设在主架2右部上方的加热感应器和均热恒温感应器，所述均热恒温感应器位于加热感应器左方，所述加热感应器和均热恒温感应器均通过调节杆7固定在主架2上，所述加热感应器的数量为6且相互连接形成加热区5，所述均热恒温感应器的数量为2且相互连接形成均热区6，所述主架2上均匀布设有传动装置8，所述传动装置8通过支架安装在主架2上，所述传动装置8下方设置有与其相连接的减速电机9，还包括与喷淋装置1配合使用的循环气冷装置，所述循环气冷装置包括喷嘴10以及依次设置在喷嘴10后端且相互连接的管线11和输气管道12，所述喷嘴10为陀螺型，所述喷嘴10内部设置有一空腔，所述喷嘴10后端面上设置有均匀分布的气眼13，所述输气管道12端部设置有气泵14，所述气泵14与输气管道12连接。
本实施例中，所述输气管道12上设置有压力表15和开关16，所述管线11与喷嘴10的连接方式为焊接，所述管线11为钢制管线，所述输气管道12为夹层橡胶圆管。
如图1所述的一种利用石油工具长短料中频热处理系统进行热处理的工艺，包括以下步骤：
步骤一、清洗：对待处理石油工具长短料17表面油污进行清洗。
步骤二、淬火：对待处理石油工具长短料17进行淬火处理，其淬火处理过程如下：
201、将清洗后的待处理石油工具长短料17经送料架4进入加热区5加热，加热温度至665℃，加热时的直流电流为1100A，直流电压为350V，中频电压为500V，中频功率为400KW，中频频率为140Hz，行走频率为8.5Hz，行走速度为220mm/min。
202、经加热后的待处理石油工具长短料17继续前进至均热区6均热，均热温度至895℃，均热时的直流电流为350A，直流电压为300V，中频电压为620V，中频功率为100KW，中频频率为220Hz，行走频率为8.5Hz，行走速度为220mm/min。
203、经均热后的待处理石油工具长短料17再前进，这时开启喷淋装置1和所述循环气冷装置，并将所述循环气冷装置的喷嘴10至于待处理石油工具长短料17前进方向端口处，对待处理石油工具长短料17同时进行水冷和气冷，水冷和气冷后停留时间3min后淬火处理结束；需注意的是：待处理石油工具长短料17的水冷和气冷时间是根据待处理石油工具长短料17的长度来确定；
本实施例中，气冷压强为0.4MPa。
步骤三、回火：对待处理石油工具长短料17进行回火处理，其回火处理过程如下：
301、将203中所述的经停留后的待处理石油工具长短料17通过起吊装置返回至加热区5加热，加热温度至525℃，加热时的直流电流为470A，直流电压为300V，中频电压为430V，中频功率为115KW，中频频率为70Hz，行走频率为7Hz，行走速度为190mm/min。
302、经加热后的待处理石油工具长短料17继续前进至均热区6均热，均热温度至640℃，均热时的直流电流为275A，直流电压为240V，中频电压为225V，中频功率为40KW，中频频率为150Hz，行走频率为7Hz，行走速度为180mm/min。
303、经均热后的待处理石油工具长短料17再前进，这时开启喷淋装置1，对待处理石油工具长短料17进行水冷，水冷后经出料架3走出所述中频加热装置；需注意的是：待处理石油工具长短料17的水冷时间是根据待处理石油工具长短料17的长度来确定；
步骤四、检验：将303中所述的走出所述中频加热装置的待处理石油工具长短料17进行硬度和机械性能检查，合格者入库，不合格者重新进行热处理。
本实施例中，对步骤201中所述的加热温度665℃、步骤202中所述的均热温度895℃和步骤301中所述的加热温度525℃以及步骤302中所述的均热温度640℃均采用比色测温仪进行测量。
实施例二
本实施例中，本发明所述的石油工具长短料中频热处理系统与实施例一相同。
本实施例中，所述的一种利用石油工具长短料中频热处理系统进行热处理的工艺，与实施例一不同的是：201中所述的加热温度至685℃，加热时的直流电流为1200A，直流电压为450V，中频电压为600V，中频功率为500KW，中频频率为240Hz，行走频率为9.5Hz，行走速度为240mm/min；202中所述的均热温度至945℃，均热时的直流电流为550A，直流电压为500V，中频电压为720V，中频功率为300KW，中频频率为320Hz，行走频率为9.5Hz，行走速度为240mm/min；203中所述水冷和气冷后停留时间4min后淬火处理结束，气冷压强为0.8MPa。301中所述加热温度至585℃，加热时的直流电流为570A，直流电压为400V，中频电压为530V，中频功率为215KW，中频频率为170Hz，行走频率为9Hz，行走速度为210mm/min；302中所述均热温度至670℃，均热时的直流电流为475A，直流电压为440V，中频电压为325V，中频功率为100KW，中频频率为250Hz，行走频率为9Hz，行走速度为220mm/min。相应地，对步骤201中所述的加热温度685℃、步骤202中所述的均热温度945℃、步骤301中所述的加热温度585℃以及302中所述的均热温度670℃均采用比色测温仪进行温度测量。本实施例中，其余热处理步骤和参数均与实施一相同。
实施例三
本实施例中，本发明所述的石油工具长短料中频热处理系统与实施例一相同。
本实施例中，所述的一种利用石油工具长短料中频热处理系统进行热处理的工艺，与实施例一不同的是：201中所述的加热温度至675℃，加热时的直流电流为1150A，直流电压为400V，中频电压为550V，中频功率为450KW，中频频率为190Hz，行走频率为9Hz，行走速度为230mm/min；202中所述的均热温度至920℃，均热时的直流电流为450A，直流电压为400V，中频电压为670V，中频功率为200KW，中频频率为270Hz，行走频率为9Hz，行走速度为230mm/min；203中所述水冷和气冷后停留时间3.5min后淬火处理结束，气冷压强为0.6MPa。301中所述加热温度至555℃，加热时的直流电流为520A，直流电压为350V，中频电压为480V，中频功率为165KW，中频频率为120Hz，行走频率为8Hz，行走速度为200mm/min；302中所述均热温度至655℃，均热时的直流电流为375A，直流电压为340V，中频电压为275V，中频功率为70KW，中频频率为200Hz，行走频率为8Hz，行走速度为200mm/min。相应地，对步骤201中所述的加热温度675℃、步骤202中所述的均热温度920℃、步骤301中所述的加热温度555℃以及步骤302中所述的均热温度655℃均采用比色测温仪进行温度测量。本实施例中，其余热处理步骤和参数均与实施一相同。
实施例四
本实施例中，本发明所述的石油工具长短料中频热处理系统与实施例一相同。
本实施例中，所述的一种利用石油工具长短料中频热处理系统进行热处理的工艺，与实施例一不同的是：201中所述的加热温度至670℃，加热时的直流电流为1125A，直流电压为425V，中频电压为575V，中频功率为475KW，中频频率为165Hz，行走频率为8.7Hz，行走速度为225mm/min；202中所述的均热温度至935℃，均热时的直流电流为500A，直流电压为450V，中频电压为645V，中频功率为150KW，中频频率为245Hz，行走频率为8.7Hz，行走速度为235mm/min；203中所述水冷和气冷后停留时间3.8min后淬火处理结束，气冷压强为0.5MPa。301中所述加热温度至565℃，加热时的直流电流为545A，直流电压为325V，中频电压为455V，中频功率为135KW，中频频率为95Hz，行走频率为8Hz，行走速度为215mm/min；302中所述均热温度至660℃，均热时的直流电流为425A，直流电压为290V，中频电压为250V，中频功率为55KW，中频频率为225Hz，行走频率为9Hz，行走速度为190mm/min。相应地，对步骤201中所述的加热温度670℃、步骤202中所述的均热温度935℃、步骤301中所述的加热温度565℃以及步骤302中所述的均热温度660℃均采用比色测温仪进行温度测量。本实施例中，其余热处理步骤和参数均与实施一相同。
实施例五
本实施例中，本发明所述的石油工具长短料中频热处理系统与实施例一相同。
本实施例中，所述的一种利用石油工具长短料中频热处理系统进行热处理的工艺，与实施例一不同的是：201中所述的加热温度至680℃，加热时的直流电流为1175A，直流电压为375V，中频电压为525V，中频功率为425KW，中频频率为215Hz，行走频率为9.2Hz，行走速度为235mm/min；202中所述的均热温度至905℃，均热时的直流电流为400A，直流电压为350V，中频电压为695V，中频功率为250KW，中频频率为215Hz，行走频率为9.2Hz，行走速度为225mm/min；203中所述水冷和气冷后停留时间3.2min后淬火处理结束，气冷压强为0.7MPa。301中所述加热温度至535℃，加热时的直流电流为495A，直流电压为375V，中频电压为505V，中频功率为185KW，中频频率为145Hz，行走频率为7Hz，行走速度为195mm/min；302中所述均热温度至650℃，均热时的直流电流为325A，直流电压为390V，中频电压为300V，中频功率为85KW，中频频率为175Hz，行走频率为8Hz，行走速度为210mm/min。相应地，对步骤201中所述的加热温度680℃、步骤202中所述的均热温度905℃、步骤301中所述的加热温度535℃以及步骤302中所述的均热温度650℃均采用比色测温仪进行温度测量。本实施例中，其余热处理步骤和参数均与实施一相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种石油工具长短料中频热处理系统，包括中频加热装置以及分别设置在所述中频加热装置左端和右端的出料架(3)和送料架(4)，所述中频加热装置中部上方设置有喷淋装置(1)，所述中频加热装置包括主架(2)以及均匀布设在主架(2)右部上方的加热感应器和均热恒温感应器，所述均热恒温感应器位于加热感应器左方，所述加热感应器和均热恒温感应器均通过调节杆(7)固定在主架(2)上，所述加热感应器的数量为6且相互连接形成加热区(5)，所述均热恒温感应器的数量为2且相互连接形成均热区(6)，所述主架(2)上均匀布设有传动装置(8)，所述传动装置(8)通过支架安装在主架(2)上，所述传动装置(8)下方设置有与其相连接的减速电机(9)，其特征在于：还包括与喷淋装置(1)配合使用的循环气冷装置，所述循环气冷装置包括喷嘴(10)以及依次设置在喷嘴(10)后端且相互连接的管线(11)和输气管道(12)，所述喷嘴(10)为陀螺型，所述喷嘴(10)内部设置有一空腔，所述喷嘴(10)后端面上设置有均匀分布的气眼(13)，所述输气管道(12)端部设置有气泵(14)，所述气泵(14)与输气管道(12)连接。
2.按照权利要求1所述的石油工具长短料中频热处理系统，其特征在于：所述输气管道(12)上设置有压力表(15)和开关(16)。
3.按照权利要求1所述的石油工具长短料中频热处理系统，其特征在于：所述管线(11)与喷嘴(10)的连接方式为焊接。
4.按照权利要求1或3所述的石油工具长短料中频热处理系统，其特征在于：所述管线(11)为钢制管线。
5.按照权利要求1或2所述的石油工具长短料中频热处理系统，其特征在于：所述输气管道(12)为夹层橡胶圆管。
6.一种利用如权利要求1所述系统对石油工具长短料进行中频热处理的工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
步骤一、清洗：对待处理石油工具长短料(17)表面油污进行清洗；
步骤二、淬火：对待处理石油工具长短料(17)进行淬火处理，其淬火 处理过程如下：
201、将清洗后的待处理石油工具长短料(17)经送料架(4)进入加热区(5)加热，加热温度至665～685℃，加热时的直流电流为1100～1200A，直流电压为350～450V，中频电压为500～600V，中频功率为400～500KW，中频频率为140～240Hz，行走频率为8.5～9.5Hz，行走速度为220～240mm/min；
202、经加热后的待处理石油工具长短料(17)继续前进至均热区(6)均热，均热温度至895～945℃，均热时的直流电流为350～550A，直流电压为300～500V，中频电压为620～720V，中频功率为100～300KW，中频频率为220～320Hz，行走频率为8.5～9.5Hz，行走速度为220～240mm/min；
203、经均热后的待处理石油工具长短料(17)再前进，这时开启喷淋装置(1)和所述循环气冷装置，并将所述循环气冷装置的喷嘴(10)至于待处理石油工具长短料(17)前进方向端口处，对待处理石油工具长短料(17)同时进行水冷和气冷，水冷和气冷后停留时间3～4min后淬火处理结束；需注意的是：待处理石油工具长短料(17)的水冷和气冷时间是根据待处理石油工具长短料(17)的长度来确定，所述气冷的压强为0.4～0.8MPa；
步骤三、回火：对待处理石油工具长短料(17)进行回火处理，其回火处理过程如下：
301、将203中所述的经停留后的待处理石油工具长短料(17)通过起吊装置返回至加热区(5)加热，加热温度至525～585℃，加热时的直流电流为470～570A，直流电压为300～400V，中频电压为430～530V，中频功率为115～215KW，中频频率为70～170Hz，行走频率为7～9Hz，行走速度为190～210mm/min；
302、经加热后的待处理石油工具长短料(17)继续前进至均热区(6)均热，均热温度至640～670℃，均热时的直流电流为275～475A，直流电压为240～440V，中频电压为225～325V，中频功率为40～100KW，中频频率为150～250Hz，行走频率为7～9Hz，行走速度为180～220mm/min；
303、经均热后的待处理石油工具长短料(17)再前进，这时开启喷淋装置(1)，对待处理石油工具长短料(17)进行水冷，水冷后经出料架(3)走出所述中频加热装置；待处理石油工具长短料(17)的水冷时间根据待处理石油工具长短料(17)的长度来确定；
步骤四、检验：将303中所述的走出所述中频加热装置的待处理石油工具长短料(17)进行硬度和机械性能检查，合格者入库，不合格者重新进行热处理。
7.按照权利要求6所述的石油工具长短料中频热处理的工艺，其特征在于：对步骤201中所述的加热温度、步骤202中所述的均热温度和步骤301中所述的加热温度以及步骤302中所述的均热温度的测量均采用比色测温仪进行测量。
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| CN2010101550890A CN101824526B (zh) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | 石油工具长短料中频热处理系统及热处理工艺 |
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