CN102719626B - 钢管及其在线淬火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢管及其在线淬火方法。该在线淬火方法为将经过轧制、定径的高温钢管直接进行淬火冷却处理，包括以下步骤：1）将高温钢管直接转至淬火槽；2）使钢管旋转，同时向淬火槽内快速充水；以及3）钢管降温到40~200℃时完成淬火得到淬火钢管，同时将淬火槽内的水排出。根据上述方法，当钢管完成轧管定径后，直接进行淬火处理，避免了二次加热，节约了升温和保温时间，缩短了钢管的生产周期，扩大了产能；节约了能耗，减少了设备投资；减少了二次加热过程中钢管的表面氧化，提高了钢管表面质量，得到的钢管强韧性较好，并且，通过向淬火槽内快速充水，使高温钢管以大于临界冷却速度的速度急速冷却发生马氏体转变，完成淬火。
Description
技术领域
本发明涉及冶金热处理领域，具体而言涉及一种钢管及其在线淬火方法。
背景技术
钢管的生产工序包括钢坯加热→穿孔→轧管→再加热→定径→冷却→成品。为了满足相关标准的要求，使钢管得到较高的强度和较好的韧性以及合适的组织，需要对钢管进行淬火热处理，把钢管加热到相应的温度以上，保温一定时间，然后以一定的速度在水中或油中快速冷却以获得马氏体或贝氏体组织，从而得到硬度较高的钢管。
现有技术中的淬火处理一般为离线淬火，即经轧管定径后的钢管不经过热处理，而是经过切割定尺、矫直、探伤、检验等工序后入管料库，再根据需要将钢管从管料库中取出，重新加热到一定温度进行淬火处理。这种离线淬火方式浪费了大量能源，使得钢管的能耗成本较高、生产周期较长。
发明内容
本发明旨在提供一种钢管及其在线淬火方法，以解决现有技术的淬火方法能耗成本高、钢管生产周期长的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种钢管的在线淬火方法，将经过轧制、定径的高温钢管直接进行淬火冷却处理，在线淬火方法包括以下步骤：1）将高温钢管直接转至淬火槽；2）使钢管旋转，同时向淬火槽内快速充水；以及3）钢管降温到40~200℃时完成淬火得到淬火钢管，同时将淬火槽内的水排出。
进一步地，上述高温钢管的温度为820~880℃。
进一步地，上述步骤2）向淬火槽内快速充水使钢管在2～5s内被淹没。
进一步地，上述步骤2）还包括向钢管的内壁进行喷水，喷水方向沿钢管的延伸方向延伸。
进一步地，上述步骤2）中向钢管的内壁喷水的喷水速度为1000～4000m3/h，喷水时间为10~300秒。
进一步地，上述步骤2）还包括沿不同的喷射方向向钢管的外壁喷水。
进一步地，上述喷射方向沿钢管外壁切线方向，且与钢管旋转方向相反，喷水速度为50～2000m3/h。
根据本发明的另一方面，还提供了一种钢管，该钢管经过上述的在线淬火方法淬火处理得到。
根据本发明的在线淬火方法，当钢管完成轧管定径后，其温度一般仍在800~850℃之间，在此基础上直接进行淬火处理，避免了二次加热，从时间上来说，节约了升温时间和淬火保温的时间，缩短了钢管的生产周期，扩大了产能；从能耗上来说，节约了钢管二次加热的能耗，减少了设备投资；从产品上来说，减少了二次加热过程中钢管的表面氧化，提高了钢管表面质量，得到的钢管强韧性较好。并且，通过向淬火槽内快速充水，使高温钢管以大于临界冷却速度的速度急速冷却发生马氏体转变，完成淬火。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的在线淬火方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
在本发明的一种典型的实施方式中，提供了一种钢管的在线淬火方法，将经过轧制、定径的高温钢管直接进行淬火冷却处理，上述在线淬火方法包括以下步骤：1）将高温钢管直接转至淬火槽；2）使钢管旋转，同时向淬火槽内快速充水；以及3）钢管降温到40~200℃时完成淬火，得到淬火钢管，同时将淬火槽内的水排出。
根据本发明的在线淬火方法，当钢管完成轧管定径后，其温度一般仍在800~850℃之间，在此基础上直接进行淬火处理，避免了二次加热，从时间上来说，节约了升温时间和淬火保温的时间，缩短了钢管的生产周期，扩大了产能；从能耗上来说，节约了钢管二次加热的能耗，减少了设备投资；从产品上来说，减少了二次加热过程中钢管的表面氧化，提高了钢管表面质量，得到的钢管强韧性较好。并且，通过向淬火槽内快速充水，使高温钢管以大于临界冷却速度的速度急速冷却发生马氏体转变，完成淬火。
当对钢管进行淬火时，钢管在淬火冷却前的温度需要控制在一定的范围之内，经过定径后的钢管，其温度一般都高于830℃，所以根据所处理的钢管的壁厚以及对成品钢管的性能要求需要对该温度进行一定的调节，优选地，高温钢管的温度为820~880℃。
为了使钢管进一步的快速冷却，从而获得更好的马氏体或贝氏体组织，优选地，本发明的步骤2）向淬火槽内快速充水使钢管在2～5s内被淹没。
在本发明一种优选的实施例中，上述步骤2）还包括向钢管的内壁进行喷水，喷水方向沿钢管的延伸方向延伸。向钢管的内壁进行喷水冷却，使得钢管内壁得到水淬的同时促进水在钢管内外部的循环，加快钢管与水的换热速度。
在对钢管的内壁进行喷水冷却时，为了在实现在适当的喷水量范围内实现较好的冷却效果。优选地，本发明的步骤2）中向钢管的内壁喷水的喷水速度为1000～4000m3/h，喷水时间为10~300秒。
在本发明另一中优选的实施例中，上述步骤2）还包括沿不同的喷射方向向钢管的外壁喷水。向钢管的外壁喷水时，加速了淬火槽中水的运动，当从不同的喷射方向向钢管的外壁喷水时，可以使整个淬火槽中的水围绕钢管循环，促进了水与钢管之间的热交换，从而加快了淬火冷却速度。
为了进一步加快钢管的冷却速度，优选地，上述喷射方向沿钢管钢管外壁切线的方向，且与钢管旋转方向相反，喷水速度为50～2000m3/h。当向钢管的外壁喷水的喷射方向沿钢管的外壁的切线方向且与钢管旋转方向相反时，进一步增大了水流与钢管的相对速度，从而使更多的水流以更快的速度接触到更大面积的钢管外壁，加快了钢管外壁的冷却速度。
在本发明另一种典型的实施方式中，还提供了一种钢管，该钢管经过本发明的在线淬火方法淬火处理得到。利用本发明的在线淬火方法对钢管进行在线淬火，减少了二次加热过程中钢管的表面氧化，提高了钢管表面质量，得到的钢管强韧性较好。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明采用本发明的有益效果。
以生产450*32mm的27SiMn钢管为例对本发明进行说明。
实施例1
将经过轧管定径后的钢管直接转至淬火槽，此时钢管的温度为850℃，将钢管用移管机构把钢管移至旋转托辊上，在旋转托辊的带动下使钢管旋转，同时向淬火槽内快速充水，4s内钢管被水淹没，充水的同时向钢管的内壁进行喷水冷却，喷水速度为3000m3/h；200s后钢管降温到100℃，将钢管移出淬火槽，同时将淬火槽内的水排出，。然后再500±10℃下进行回火，保温3.5h后空冷，得到实施例1的钢管。
对比例1
将轧管定径后规格为450*32mm的27SiMn钢管冷却后，再加热到900℃进行淬火，淬火方法和回火方法同实施例1。
对实施例1和对比例1得到的钢管进行拉伸试验和冲击试验，试验结果见表1。
表1
由表1的数据可以看出，实施例1和对比例1得到的钢管的硬度相当，但是实施例1通过在线淬火处理得到的钢管的屈服应力和抗拉应力均较对比例1通过离线淬火处理得到的钢管的屈服应力和抗拉应力有所提高，并且冲击韧性值得到明显改善，因此，本发明的实施例1在降低了能耗、节约成本以及缩短生产周期的同时，提高了钢管的强韧性能。
以上只是示意性地给出了规格为450*32mm的27SiMn的钢管的在线淬火方法，对于其他规格的钢管采用本发明的在线淬火方法进行正火时，为了取得理想的正火效果，钢管的管壁越厚，淬火时钢管所消耗的水量越大，向钢管的内壁和外壁喷水的速度可以相应的增大；口径越大的钢管向内壁喷水的速度也可以进一步增大，本领域技术人员完全有能力在本发明的指导下根据实际的生产条件选择合理的喷水速度和转速，所以本发明对其余钢管的淬火处理方法不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钢管的在线淬火方法，其特征在于，将经过轧制、定径的高温钢管直接进行淬火冷却处理，所述在线淬火方法包括以下步骤：
1）将所述高温钢管直接转至淬火槽；
2）使所述钢管旋转，同时向淬火槽内快速充水；以及
3）所述钢管降温到40～200℃时完成淬火得到淬火钢管，同时将所述淬火槽内的水排出，其中，
所述步骤2）向淬火槽内快速充水使所述钢管在2～5s内被淹没，
所述步骤2）还包括沿不同的喷射方向向所述钢管的外壁喷水，所述喷射方向沿所述钢管外壁切线方向，且与钢管旋转方向相反，喷水速度为50～2000m3/h。
2.根据权利要求1所述的在线淬火方法，其特征在于，所述高温钢管的温度为820～880℃。
3.根据权利要求1所述的在线淬火方法，其特征在于，所述步骤2）还包括向所述钢管的内壁进行喷水，喷水方向沿所述钢管的延伸方向延伸。
4.根据权利要求3所述的在线淬火方法，其特征在于，所述步骤2）中向所述钢管的内壁喷水的喷水速度为1000～4000m3/h，喷水时间为10～300秒。
5.一种钢管，其特征在于，所述钢管经过权利要求1至4中任一项所述的在线淬火方法淬火处理得到。
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| 无缝钢管生产中的直接淬火法;谢崇峻;《钢管技术》;19861231;第81页 * |
| 日本的钢管直接淬火技术;黄恺;《钢管技术》;19841231(第1期);第三部分和表1 * |
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