CN103146901B - 钢管水淬方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管水淬方法，该方法首先按照设定的内喷延时时间对位于水淬系统中的钢管的内表面进行冷却，然后再同时对钢管的内外表面冷却，以控制所述钢管的内外表面温差不大于30℃，当钢管的温度冷却至马氏体转变温度以下时停止对钢管的内外表面的冷却处理。该方法能够有效地控制其内外表冷却速度，从而达到减少水淬开裂风险及缩小截面硬度差的目的。

Description

钢管水淬方法

技术领域

本发明涉及无缝钢管整体水淬领域，具体涉及一种钢管水淬方法。

背景技术

在钢管的调质处理过程中，对于具有重要用途的钢管产品，如油井管、锅炉管等，为了获得理想的力学性能一般均需要淬火处理，冷却作为淬火处理的关键环节对于钢管热处理的生产效率、最终产品质量以及经济效益都具有重要的影响。通过对无缝钢管的水淬火处理，可以提高钢管的硬度和耐磨性；或者淬火与不同温度的回火配合可以大幅度提高钢管韧性及疲劳强度，从而获得综合机械性能较好的钢管。

在钢管的各种淬火技术中，水作为淬火介质可以减少环境污染、降低钢管成本、提高管材性能。无缝钢管整体水淬实用技术已大量应用于较强淬透性的中碳CrMo系列钢管淬火生产，主要设备为卧式钢管淬火机、水循环系统等，目前，国内外常用的水淬主要有浸渍、浸渍加内轴向喷射（即内喷外浸式）、外表面层流喷射以及外表面层流冷却加内轴向喷射（即内喷外淋式）四种方式，其中内喷外浸式和内喷外淋式两种冷却效果较好些，使用范围也较广泛。在水淬技术的改进方面目前更多的是针对水淬火设备的改进，比如文献“无缝钢管水淬火设备的设计和应用”（徐向红、杨立坤、祖家乐，《冶金设备》，2010年02期）中采用国内外先进的“外淋+旋转+内喷”淬火工艺，对水淬火设备进行了大量的结构改造、技术创新，有效的提高了钢管的精度和机械性能，大大减少了淬裂、弯曲、椭圆等缺陷。对于内喷外浸式和内喷外淋式两种水淬方式，目前行业内均采用内外冷却同时进行的方式，即对于内喷时间、外浸（淋）时间、内喷与外浸（淋）之间的动作时序没有系统设定人工控制等缺陷，这对钢管水淬后开裂及截面硬度不均有很大影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种钢管水淬方法，该方法适用于内喷外浸式和内喷外淋式两种水淬方式。

由于钢管水淬开裂及截面硬度不均多为水淬时内外表冷却不均所致，因此本发明通过独立控制内喷和外浸（淋）时间，合理安排两个工序的动作时序，对于规格跨度较大的钢管（比如外径76-273mm，壁厚7-80mm）而言，能够有效地控制其内外表冷却速度，从而达到减少水淬开裂风险及缩小截面硬度差的目的。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种钢管水淬方法，为了尽可能缩小钢管内外表冷却不均，本发明通过根据来料规格，选择不同的内喷延时时间（即从内喷到开始外浸（淋）的时间）来实现，随着钢管壁厚增加，其内喷延时时间也逐渐增加，从而保证水淬后内外表温差尽可能小，一般控制在30℃以内。该方法具体如下：

首先按照设定的内喷延时时间对位于水淬系统中的钢管的内表面进行冷却，然后再同时对钢管的内外表面冷却，以控制所述钢管的内外表面温差不大于30℃，当钢管的温度冷却至马氏体转变温度以下时停止对钢管的内外表面的冷却处理。

在上述方法中，所述水淬系统是本领域内常用的内喷外浸式或内喷外淋式水淬系统，例如在专利号为ZL201020117079.3的实用新型专利中所记载的外淋内喷式水淬系统。

在上述方法中，所述钢管的外径优选为76-273mm，壁厚优选为7-80mm。

在上述方法中，所述设定的内喷延时时间优选为1-40s，内喷延时时间随着钢管壁厚的增加而增加。

在上述方法中，优选所述钢管的材质为4330VMOD或13Cr。

本发明的有益效果：本发明通过水淬内喷延时时间设定的技术革新，使现场内喷外浸（淋）水淬实际控制水平有了质的提高，淬火裂废品由技术革新前（即无内喷延时时间的设定，而是直接对位于水淬系统中的钢管的内外表层同时进行冷却）的3.5%以上，降低到2.1%以下，按年产8万吨、调质管销售价格1万元/吨，废钢回收4000元/吨计算，年创效672万元。此外，使用这一技术革新水淬已经成功应用于强淬透性无缝钢管4330VMOD、13Cr等钢种水淬生产，打破同行一致认为4330VMOD、13Cr等强淬透性钢不能水淬的思维，有着广阔的发展前景。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于此。

实施例1

以内喷外浸水淬方式为例对无缝钢管13Cr进行水淬处理，其中钢管的外径为273mm，壁厚为30mm。具体方法如下：

当加热完全的钢管运送至水淬系统时，开启内喷水动作，优先冷却钢管内壁，经过12s的内喷延时时间后，将钢管浸入水槽外浸以冷却其外表面（整个外浸过程中内喷水一直工作），此时内外表面同时冷却（钢管的内外表面温差已经下降到30℃以下），冷却45s后外浸内喷停止，此时钢管的温度已经在150℃以下，实现了马氏体的完全转变，整个水淬过程完成。

采用本实施例的方法共处理了100吨上述规格的钢管，淬火裂废品率为2.1%，尽管本领域人员一致认为13Cr强淬透性钢不能水淬，但是采用本发明的方法可以实现较好的水淬效果。

实施例2

以内喷外浸水淬方式为例对无缝钢管4330VMOD进行水淬处理，其中钢管的外径为200mm，壁厚为20mm。

具体方法如下：

当加热完全的钢管运送至水淬系统时，开启内喷水动作，优先冷却钢管内壁，经过8s的内喷延时时间后，将钢管浸入水槽外浸以冷却其外表面（整个外浸过程中内喷水一直工作），此时内外表面同时冷却（钢管的内外表面温差已经下降到30℃以下），冷却35后外浸内喷停止，此时钢管的温度已经在130℃以下，实现了马氏体的完全转变，整个水淬过程完成。

采用本实施例的方法共处理了100吨上述规格的钢管，淬火裂废品率为2.0%，尽管本领域人员一致认为4330VMOD强淬透性钢不能水淬，但是采用本发明的方法可以实现较好的水淬效果。

实施例3

以内喷外淋水淬方式为例对无缝钢管4145H进行水淬处理，其中钢管的外径为80mm，壁厚为10mm。

具体方法如下：

当加热完全的钢管运送至水淬系统时，开启内喷水动作，优先冷却钢管内壁，经过4s的内喷延时时间后，开启外部喷淋动作以冷却钢管外表面（整个外喷淋过程中内喷水一直工作），此时内外表面同时冷却（钢管的内外表面温差已经下降到30℃以下），冷却18s后外淋内喷停止，此时钢管的温度已经在110℃以下，实现了马氏体的完全转变，整个水淬过程完成。

采用本实施例的方法共处理了100吨上述规格的钢管，淬火裂废品率为1.8%。

对比例

以内喷外浸水淬方式为例对无缝钢管4145H进行水淬处理，其中钢管的外径为80mm，壁厚为10mm。

具体方法如下：

当加热完全的钢管运送至水淬系统时，开启内喷水动作同时将外淋动作开启，即同时进行内外表面的冷却，冷却20s后外淋内喷停止，此时钢管的温度已经在110℃以下，实现了马氏体的完全转变，整个水淬过程完成。

采用对比例的方法共处理了100吨上述规格的钢管，淬火裂废品率为3.6%。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种钢管水淬方法，其特征在于，首先按照设定的内喷延时时间对位于水淬系统中的钢管的内表面进行冷却，然后再同时对钢管的内外表面冷却，以控制所述钢管的内外表面温差不大于30℃，当钢管的温度冷却至马氏体转变温度以下时停止对钢管的内外表面的冷却处理；所述钢管的材质为4330VMOD或13Cr；所述钢管的外径为76-273mm，壁厚为7-80mm；所述设定的内喷延时时间为1-40s。

2.根据权利要求1所述的钢管水淬方法，其特征在于，

所述水淬系统是内喷外浸式或内喷外淋式水淬系统。