CN103290196A - 一种对钢管进行正火冷却的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对钢管进行正火冷却的方法，所述方法包括：在采用钢管外表面风冷设备对钢管的外表面进行风冷的同时，采用钢管内孔风冷设备对钢管的内表面进行风冷，以对冷却钢管的内表面和外表面进行均匀的冷却。本发明提供的方法提高了钢管正火热处理及钢管正火加回火热处理后的冲击韧性，同时金相组织能够满足相关标准及协议的要求。

Description

一种对钢管进行正火冷却的方法

技术领域

本发明涉及无缝钢管热处理领域，尤其涉及一种无缝钢管正火热处理工艺中的冷却方法。

背景技术

钢管热处理是指通过一定的加热、保温和冷却过程，使钢管达到预期组织和性能的工艺方法。高温钢管在空气中主要通过对流、热辐射、热传导等方式散热。通常钢管正火后的金相组织一般为铁素体、珠光体与贝氏体三相组织的组合。很多钢管标准及协议不允许正火及“正火+回火”后的金相组织中存在回火索氏体，并对金相组织中的贝氏体比例进行了限制。

目前，钢管的正火冷却一般采用以下两种方法：1、空冷，在静止的空气中冷却；2、风冷，在钢管旁侧不同位置设置一定数量的风机，利用风机产生具有一定速度的流动空气，主要通过加强钢管外表面的散热温降来达到钢管快速冷却的目的。

现有技术的问题在于：在冷却过程中，钢管内表面的散热速度明显低于外表面的散热速度，这样不仅会降低钢管的整体冷却速度，而且还导致钢管在壁厚方向与轴线方向的冷却速度不均匀。因此，采用现有空冷或风冷技术生产的钢管，虽然其金相组织能满足相关标准及协议的要求，但冲击韧性相对较低。

为了提高钢管的冲击韧性，目前通常采取以下两种方法：第一种，采用雾冷与浸入液态冷却介质中等冷速较快的冷却方式进行冷却；第二种，采用多次常规正火热处理及预处理+二次常规正火热处理的方法。

然而，第一种方法虽然能提高钢管的冲击韧性，但是冷却速度不易控制，钢管在回火后其金相组织中易出现回火索氏体或大量的贝氏体，不能满足相关标准及协议的要求。第二种方法虽然能提高钢管的冲击韧性，但是工艺操作复杂，从而延长了生产周期，增加了能源消耗与生产成本。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，在提高钢管的冲击韧性的同时又能使金相组织满足相关标准及协议要求。

为了实现上述目的，本发明提供一种对钢管进行正火冷却的方法，所述方法包括在采用钢管外表面风冷设备对钢管的外表面进行风冷的同时，采用钢管内孔风冷设备对钢管的内表面进行风冷，以对冷却钢管的内表面和外表面进行均匀的冷却。

根据本发明，钢管内孔风冷设备可以为鼓风机与空气输送管道。

根据本发明，鼓风机的功率为可调节，通过设定所述鼓风机的功率来控制流入钢管内孔的空气的流动速度。

根据本发明，空气输送管道的直径为钢管直径的1/2～3/4。

根据本发明，钢管外表面风冷设备为功率≥2.5KW的轴流风机。

根据本发明，所述轴流风机为至少两台并分别布置在钢管的两侧。

根据本发明，根据钢管的规格调整所述轴流风机的摆放位置与高度来控制钢管外表面的冷却均匀性。

根据本发明，当检测到钢管的温度低于预设阈值时，钢管内孔风冷设备和钢管外表面风冷设备停止运行，使钢管在空气中自然冷却。

本发明所取得的有益效果如下：

1、通过对钢管外表面和内表面同时风冷，提高了钢管正火热处理的冷却速度，显著降低了钢管在壁厚方向与轴线方向冷却速度的不均匀性。从而提高了钢管材料的各向同性，细化了产品的实际晶粒，使钢管的冲击韧性得到显著提高，金相组织同时能够满足相关标准及协议的要求。

2、本发明与现有提高钢管冲击韧性的冷却方法比较，具有工艺简单，生产成本低，生产周期短，经济效益显著的优势。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明实施例的对钢管内孔进行风冷的设备的示意性布局图；

图2示出了根据本发明的实施例1的规格为Φ219×25的20G钢管在正火冷却后的金相组织图；

图3示出了根据本发明的实施例2的规格为Φ273×36的12Cr1MoV钢管在正火及回火热处理后的金相组织图。

具体实施方式

下面，结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述，然而本发明并不受限于此。

本发明提供一种对钢管进行正火冷却的方法，在采用钢管外表面风冷设备对钢管的外表面进行风冷的同时，采用钢管内孔风冷设备对钢管的内表面进行风冷，以对冷却钢管的内表面和外表面进行均匀的冷却。

图1示出了根据本发明实施例的对钢管内孔进行风冷的设备的示意性布局图。如图1所示，对钢管内孔进行风冷的设备包括空气输送管道2和鼓风机3，在工作时鼓风机3内的压缩空气通过空气输送管道2从钢管1的内孔的一端高速流入，从钢管1的内孔的另一端高速流出。

根据本发明，鼓风机3的功率为可调节，通过设定鼓风机3的功率来控制流入钢管1的内孔的空气流动速度。优选地，空气输送管道2的直径为钢管1的直径的1/2～3/4。

根据本发明，对钢管外表面进行风冷的设备可以为功率≥2.5KW的轴流风机。优选地，所述轴流风机为至少两台，并分别布置在钢管的两侧。根据不同批次钢管的规格和具体冷却标准的不同来调整所述轴流风机的摆放位置与高度，以保证钢管外表面被均匀地冷却。

根据本发明，当检测到钢管的温度低于预设阈值时，所有鼓风机和轴流风机将全部停止运行，钢管继续在空气中冷却至室温。优选地，所述预设阈值可以为500℃。

下面结合具体示例来详细阐述本发明。

实施例1：

对规格为Φ219×25的20G钢管，采用本发明提供的正火冷却方法进行冷却后，其力学性能结果如表1所示。

对比例1：

对规格为Φ219×25的20G钢管，采用仅对钢管外表面进行风冷的常规正火冷却方法进行冷却后，其力学性能结果如表1所示。

实施例2：

对规格为Φ273×36的12Cr1MoV钢管，采用本发明提供的正火冷却方法进行冷却及回火后，其力学性能结果如表1所示。

对比例2：

对规格为Φ273×36的12Cr1MoV钢管，采用仅对钢管外表面进行风冷的常规正火冷却方法进行冷却及回火后，其力学性能结果如表1所示。

表1不同正火冷却方法生产的钢管力学性能对比

由表1可以看出，对比例1和对比例2的钢管经常规冷却方法热处理后，其冲击性能较低，与之相比，通过采用本发明的正火冷却方法，实施例1和实施例2的钢管的冲击韧性得以明显提高，同时屈服强度、抗拉强度与延伸率也有不同程度的提高。

图2示出了根据本发明的实施例1的规格为Φ219×25的20G钢管在正火冷却后的金相组织图。如图2所示，规格为Φ219×25的20G钢管在采用本发明提供的冷却方法进行冷却后，金相组织为铁素体+珠光体，满足“GB5310-2008高压锅炉用无缝钢管”标准的要求。

图3示出了根据本发明的实施例2的规格为Φ273×36的12Cr1MoV钢管在正火冷及回火热处理后的金相组织图。如图3所示，规格为Φ273×36的12Cr1MoV钢管在采用本发明提供的冷却方法进行冷却及回火后，金相组织为铁素体+贝氏体+珠光体，满足“GB5310-2008高压锅炉用无缝钢管”标准的要求。

通过上述内容可知，现有技术仅对钢管的外表面进行风冷，虽然其金相组织满足相关标准及协议的要求，但冲击韧性相对较低。采用本发明提供的冷却方法得到的钢管，不仅冲击韧性明显提高，其屈服强度、抗拉强度与延伸率也有不同程度的提高，金相组织同时满足相关标准及协议的要求。

本发明提高了钢管材料的各向同性，细化了产品的实际晶粒，从而使冲击韧性显著提高，金相组织同时能够满足相关标准及协议的要求。同时本发明还具有工艺简单，生产成本低，生产周期短，经济效益显著的优势。

本发明不限于上述实施例，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种对钢管进行正火冷却的方法，所述方法包括：在采用钢管外表面风冷设备对钢管的外表面进行风冷的同时，采用钢管内孔风冷设备对钢管的内表面进行风冷，以对冷却钢管的内表面和外表面进行均匀的冷却。

2.如权利要求1所述的方法，其中，钢管内孔风冷设备为鼓风机与空气输送管道。

3.如权利要求2所述的方法，其中，通过设定所述鼓风机的功率来控制流入钢管内孔的空气的流动速度。

4.如权利要求2所述的方法，其中，空气输送管道的直径为钢管直径的1/2～3/4。

5.如权利要求1所述的方法，其中，钢管外表面风冷设备为功率≥2.5KW的轴流风机。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述轴流风机为至少两台并分别布置在钢管的两侧。

7.如权利要求5所述的方法，其中，根据钢管的规格调整所述轴流风机的摆放位置与高度来控制钢管外表面的冷却均匀性。

8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：当检测到钢管的温度低于预设阈值时，钢管内孔风冷设备和钢管外表面风冷设备停止运行，使钢管在空气中自然冷却。

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