CN105936966A - 防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的方法，该方法是钢管在热处理炉里加热过程中，通过压缩空气吹扫落在固定梁表面的氧化铁皮，达到防止表面粘钢的目的；该方法包括有以下步骤：对热处理炉进行改进的装置，该装置包括有自动控制系统、固定梁吹扫装置及管路冷却装置；防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的操作方法。本发明有益效果是解决了步进梁粘钢问题，避免了停产停炉人工修磨步进梁的做法，减少了钢管表面麻坑的缺陷，提高了钢管外表面质量，大大降低了生产成本。节省了修磨费用，降低了产品不合格率，其中按6#热处理年产10万吨钢管，40％需修磨，按每吨修磨费用265元计算，年可节省费用1060万元。

Description

防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的方法

技术领域

本发明涉及一种防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的方法。

背景技术

石油用无缝钢管对钢管外表面质量要求比较高，产品表面不能有麻面、麻坑等表面缺陷。天津钢管集团有限公司的热处理炉生产各种规格无缝钢管，钢管热处理过程中加热温度达到900℃，钢管表面的氧化铁皮通常在加热快速升温过程中脱落，大量氧化铁皮脱落并积留在炉子步进梁及辊道表面上，经过钢管不断挤压产生结瘤粘接在步进梁表面，后续生产的钢管碾压凸起的结瘤，而使表面产生麻坑。为提高产品表面质量，保证合格产品交付用户，热处理后钢管表面的麻坑缺陷需要人工修磨去除后才能交货，并且为了减少钢管修磨比例，需要定期停炉对炉内辊道和步进梁道进行清理，但这种方法不能从源头上杜绝步进梁粘钢的现象和解决钢管表面麻坑的质量问题，不仅造成了钢管的质量损失，还增加了生产周期和成本。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种防止步进式钢管热处理炉步进梁粘钢的方法，以利于解决因步进梁粘钢导致产生钢管外表面麻坑的问题。本发明的应用省去了停炉修磨步进梁和钢管修磨工序，节省了费用，缩短了钢管的生产时间，也降低了因步进梁粘钢而停炉检修的频次。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种防止步进式钢管热处理炉步进梁粘钢的方法，该方法是钢管在热处理炉里加热过程中，通过压缩空气吹扫落在固定梁表面的氧化铁皮，达到防止表面粘钢的目的；该方法包括有以下步骤：

1)对热处理炉进行改进的装置，该装置包括有自动控制系统、固定梁吹扫装置及管路冷却装置；

所述步进梁吹扫自动控制系统包括相互连接的计算机、PLC(可编程序控制器)、视窗控制中心(WINCC)、压缩空气吹扫电磁阀、通断保护电磁阀和电接点压力表，通过所述计算机利用PROFINET以太网通讯，实现PLC和WINCC互联实现自动控制，在WINCC的人机界面上设有吹扫电磁阀动作示意图、手动按钮、吹扫时间更改的控件，由此控制整个吹扫装置；

所述固定梁吹扫装置包括压缩空气总管道依次连接压缩空气球阀、压缩空气输气主管、各支管管道的吹扫横管，吹扫横管通过连接固定梁的吹扫支架固定连接，吹扫横管再连接吹扫立管，吹扫立管上开有很多气孔，对整个固定梁表面进行吹扫。所述热处理炉内的九组步进梁，每组步进梁包括一根固定梁和一根活动梁并平行排列，通过活动梁的上升、前进、下降、后退的运动，来使热处理的钢管一步一步向前移动。

所述管路冷却装置是一个封闭的圆筒形水套制成的循环水冷却装置，套在需冷却的压缩空气管路上，循环水冷却装置的一端连接DN50进水球阀和冷却水送水管路，DN50进水球阀控制循环水进水，另一端连接DN50出水球阀和冷却水回水管路，DN50出水球阀控制循环水出水。

2)防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的操作方法

当热处理炉对钢管进行热处理时，管路冷却装置优先开启，DN50进水球阀和DN50出水球阀先打开，DN50进水球阀控制冷却水进水，控制冷却水出水，打开DN50进水球阀，冷却水从进水管流进用钢管制作的一个封闭的圆筒形水套内，使冷却水包围较热的压缩空气输气主管，利用水的流动将热量带走，打开DN50出水球阀，吸热的水从循环水冷却装置里流出，留到冷却水回水管，形成管路冷却系统，对压缩空气输气主管进行冷却；

钢管进行热处理时，通过WINCC的人机界面控制热处理炉操作系统，吹扫系统随热处理炉步进梁系统一起自动运行，为防止压缩空气直接吹扫到管体，活动梁必须上升到最高位时才允许吹扫压缩空气吹扫电磁阀打开，用压缩空气吹扫，吹扫时间≤3秒；通断保护电磁阀一直开启，当活动梁离开高位或超出吹扫时间，压缩空气吹扫电磁阀断电关闭，截断压缩空气，停止吹扫，且在WINCC人机界面上有动作显示，吹扫时间在WINCC的人机界面上设定，并设立报警提示，当有异常情况或压缩空气电磁阀故障时，闪光报警灯会有提示，通断保护电磁阀立即关闭，切断气源，报警后查明原因，待问题解决后，手动复位即可继续生产；使活动梁每次到最高位时允许压缩空气吹扫电磁阀动作开始吹扫，吹扫3秒结束后，又自动关闭。

压缩空气球阀一直开启，活动梁运行至最高位时，压缩空气吹扫电磁阀自动开启，压缩空气从主管道由压缩空气输气主管输送至炉内中心处，先预热后分出多支吹扫横管，最终输送至吹扫立管，各管路之间用耐热钢焊条焊接连接，吹扫立管上开有多个吹气孔，压缩空气从吹扫立管的气孔中喷出，对固定梁整个表面进行吹扫。。在高温炉内添加吹扫装置，钢管在高温炉里加热过程中，通过压缩空气吹扫使刚落在固定梁表面的氧化铁皮迅速被吹落。其中，该方法的装置包括固定梁吹扫装置、自动控制系统和管路冷却装置。

固定梁吹扫装置有输送压缩空气主管、支路管路的吹扫横管、吹扫立管及吹扫装置支架等构成。输送压缩空气的管道材质需耐高温且热膨胀系数与步进梁相同，所以输送管道材质要和步进梁材质一致。为防止压缩空气对炉内气氛和温度造成影响，压缩空气需先由主干管道通到炉子中间进行预热，再分支到支路管道对固定梁进行吹扫。

本发明的效果是该方法对自动控制系统进行改造，保证当活动梁达到最高位时允许对固定梁吹扫。同时设立报警提示，当有异常情况时，闪光报警灯会有提示，同时保护电磁阀会切断气源。报警后查明原因，待问题解决后，手动复位即可继续生产。并在电磁阀前增加通断阀，只要电磁阀一出现故障，通断阀立即关闭，切断气源，防止压缩空气吹扫超时，影响炉内氛围，保证热处理的钢管质量。该方法中吹扫装置系统严密的形成闭环控制，能有效的实现步进梁吹扫功能。解决了步进梁表面粘钢的问题，节省修磨费用，有效降低生产成本。

现已试用于我公司4#热处理线和6#热处理线，石油用管线管、高压锅炉管等产品的批量生产，表面质量有明显改善，符合公司内控标准，各种产品满足客户对表面质量的要求，为后续工序的顺利进行奠定基础，减少了因表面麻坑缺陷引起的质量异议。在炉墙外添加管路水循环冷却装置，防止炉内输送管路传热，使炉外管道及气流温度过高，造成人无意接触烫伤的危险，同时也减小对电磁阀的影响。本发明的应用节省了修磨费用，降低了产品不合格率，其中按6#热处理年产10万吨钢管，40％需修磨，按每吨修磨费用265元计算，年可节省费用1060万元。

附图说明

图1是本发明的防止步进梁粘钢的高温炉内输气吹扫装置总布局的垂直示意图；

图2是本发明的防止步进梁粘钢的高温炉内吹扫装置的左视图；

图3是本发明的防止步进梁粘钢的高温炉内吹扫装置的侧视图；

图4是本发明的防止步进梁粘钢的高温炉钢管热处理时吹扫状态的模拟图。

图中：

1.吹扫装置支架 2.压缩空气输气主管 3.吹扫横管 4.电接点压力表

5.循环水冷却装置 6.压缩空气吹扫电磁阀 7.通断保护电磁阀

8.DN50进水球阀 9.DN50出水球阀 10.压缩空气球阀 11.吹扫立管

12.固定梁 13.冷却水送水管 14.冷却水回水管

15.压缩空气总管道 16.活动梁 17.钢管

具体实施方式

结合附图对本发明的防止钢管热处理中步进梁粘钢的方法加以说明。

本发明的防止钢管热处理中步进梁粘钢的方法设计思路是在高温炉内铺设管路，管路分流到每支步进梁旁，炉内通入热压缩空气，对固定梁表面存留的氧化铁皮进行彻底吹扫，防止氧化铁皮不断积累遭钢管碾压产生结瘤，因而从源头上杜绝了步进梁粘钢问题的产生，提高了钢管的表面质量，大规模生产实际效果明显。

本发明的防止钢管热处理中步进梁粘钢的方法是钢管在热处理炉里加热过程中，通过压缩空气吹扫落在固定梁表面的氧化铁皮，达到防止表面粘钢的目的；该方法包括有以下步骤：

1)对热处理炉进行改进的装置，该装置包括有自动控制系统、固定梁吹扫装置及管路冷却装置；

所述步进梁吹扫自动控制系统包括相互连接的计算机、PLC(可编程序控制器)、视窗控制中心(WINCC)、压缩空气吹扫电磁阀5、通断保护电磁阀6和电接点压力表4，通过所述计算机利用PROFINET以太网通讯，实现PLC和WINCC互联实现自动控制，在WINCC的人机界面上设有吹扫电磁阀动作示意图、手动按钮、吹扫时间更改的控件，由此控制整个吹扫装置。

所述固定梁吹扫装置包括压缩空气总管道15依次连接压缩空气球阀10、压缩空气输气主管2、各支管管道的吹扫横管3，吹扫横管3通过连接固定梁12的吹扫支架1固定连接，吹扫横管3再连接吹扫立管11，吹扫立管11上开有很多气孔，对整个固定梁12表面进行吹扫。所述热处理炉内的九组步进梁，每组步进梁包括一根固定梁12和一根活动梁16并平行排列，通过活动梁16的上升、前进、下降、后退的运动，来使热处理的钢管17一步一步向前移动。

所述管路冷却装置是一个封闭的圆筒形水套制成的循环水冷却装置5，套在需冷却的压缩空气管路上，循环水冷却装置5的一端连接DN50进水球阀8和冷却水送水管路13，DN50进水球阀8控制循环水进水，另一端连接DN50出水球阀9和冷却水回水管路14，DN50出水球阀9控制循环水出水。

2)防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的操作方法

当热处理炉对钢管17进行热处理时，管路冷却装置优先开启，DN50进水球阀8和DN50出水球阀9先打开，DN50进水球阀8控制冷却水进水，9控制冷却水出水，打开DN50进水球阀8，冷却水从进水管13流进用钢管制作的一个封闭的圆筒形水套内，使冷却水包围较热的压缩空气输气主管2，利用水的流动将热量带走，打开DN50出水球阀9，吸热的水从循环水冷却装置5里流出，留到冷却水回水管14，形成管路冷却系统，对压缩空气输气主管2进行冷却。

钢管17进行热处理时，通过WINCC的人机界面控制热处理炉操作系统，吹扫系统随热处理炉步进梁系统一起自动运行，为防止压缩空气直接吹扫到管体，活动梁16必须上升到最高位时才允许吹扫压缩空气吹扫电磁阀6打开，用压缩空气吹扫，吹扫时间≤3秒；通断保护电磁阀7一直开启，当活动梁离开高位或超出吹扫时间，压缩空气吹扫电磁6阀断电关闭，截断压缩空气，停止吹扫，且在WINCC的人机界面上有动作显示，吹扫时间在WINCC人机界面上设定，并设立报警提示，当有异常情况或压缩空气电磁阀6故障时，闪光报警灯会有提示，通断保护电磁阀7立即关闭，切断气源，报警后查明原因，待问题解决后，手动复位即可继续生产；使活动梁每次到最高位时允许压缩空气吹扫电磁阀6动作开始吹扫，吹扫3秒结束后，又自动关闭。

压缩空气球阀10一直开启，活动梁16运行至最高位时，压缩空气吹扫电磁阀6自动开启，压缩空气从主管道15由压缩空气输气主管2输送至炉内中心处，先预热后分出多支吹扫横管3，最终输送至吹扫立管11，各管路之间用耐热钢焊条焊接连接，吹扫立管11上开有多个吹气孔，压缩空气从吹扫立管11的气孔中喷出，对固定梁12整个表面进行吹扫。

本发明的防止钢管热处理中步进梁粘钢的方法功能是这样实现的：

1、设计管路冷却装置，只要高温炉燃烧，该装置就一直开启，炉内输气管路温度很高，会产生热传递，使炉外管道及气流温度过高，需对其冷却降温处理。如图1的循环水冷却装置5，DN50进水球阀8和DN50出水球阀9先打开，DN50进水球阀8控制冷却水进水，DN50出水球阀9控制冷却水出水，打开进水球阀8，冷却水从进水管13流进用钢管制作的一个封闭的圆筒形水套内，使冷却水包围较热的压缩空气输气主管2，利用水的流动将热量带走，打开出水球阀9，吸热的水从循环水冷却装置5里流出，留到冷却水回水管14，形成管路冷却系统，对压缩空气输气主管2进行冷却。经循环水冷却装置5使炉外部分压缩空气输气主管2冷却至室温，防止人无意接触烫伤的危险，同时也减小对电磁阀的影响。

2、对电气自动化控制系统进行改造。在现有热处理炉自动控制系统的可编程控制器(PLC)和视窗控制中心(WINCC的人机界面)里增加设置自动控制的程序和控件按钮，将压缩空气吹扫电磁阀6及通断保护7和1块电接点压力表4组合起来进行控制，压缩空气吹扫电磁阀6及通断保护7分别用于吹扫和保护。如图4所示，钢管17进行热处理时，通过视窗控制中心(WINCC的人机界面)控制热处理炉操作系统，吹扫系统随热处理炉步进梁系统一起自动运行，为防止压缩空气直接吹扫到管体，活动梁16必须上升到最高位时才允许吹扫压缩空气吹扫电磁阀6打开，用压缩空气吹扫，吹扫时间最多3秒；通断保护电磁阀7一直开启，当活动梁离开高位或超出吹扫时间，压缩空气吹扫电磁6阀断电关闭，截断压缩空气，停止吹扫，实现活动梁每次到最高位时允许电磁阀动作开始吹扫，且在WINCC人机界面上有动作显示，吹扫时间可以在人机界面上设定。经过对PLC编写程序实现逻辑控制，确保异常情况及时报警记录并切断气源，达到如下效果：①压缩空气吹扫电磁阀6动作超时、动作欠压、动作压力超时其中任意一种情况出现即会报警；②报警后电通断保护磁阀7切断气源，保证钢管质量；③报警时WINCC人机界面会有报警记录，便于查看，问题解决后即可手动恢复。对电磁阀控制进行改造，在压缩空气吹扫电磁阀6前增加通断保护阀7，只要压缩空气吹扫电磁阀6故障，通断保护阀7立即关闭，切断气源，防止压缩空气长时间吹扫，影响炉内氛围，保证钢管热处理质量。

3.设计吹扫装置管路，选取与步进梁材质一致的输送管道按照设计的管路图进行炉内铺设。铺设主管道到炉内中间，先对压缩空气进行预热，再分出支路到需要吹扫的固定梁处。如图1、图2、图3、图4所示，压缩空气球阀10是该系统的吹气总开关，一直开启，活动梁16运行至最高位时，压缩空气吹扫电磁阀6自动开启，压缩空气从主管道15由输送主管2输送至炉内中心处，保证输气主管2压缩空气可以提前预热，先预热后分出多支吹扫横管3，最终输送至吹扫立管11，各管路之间用耐热钢焊条焊接连接，利用固定梁的铸造孔对吹扫横管3进行固定，如图2、图3所示，保证吹扫横管3和固定梁12的方向相同，在吹扫横管3上打7个直径22mm的孔，通过计算和实验确定吹扫立管11的位置和吹扫立管打孔的高度和角度，把立管安装在固定梁最高处，在立管上打4个直径3.5mm的孔，保证吹扫范围能全部覆盖固定梁表面，利用压缩空气对固定梁两边进行吹扫。吹扫立管11上开有多个吹气孔，压缩空气从吹扫立管11的气孔中喷出，对整个固定梁12表面进行吹扫。

此方法设计的三个装置严密的形成闭环控制，能有效的实现步进梁吹扫功能，防止步进梁粘钢。

Claims (1)

1.一种防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的方法，该方法是钢管在热处理炉里加热过程中，通过压缩空气吹扫落在固定梁表面的氧化铁皮，达到防止表面粘钢的目的；该方法包括有以下步骤：

1)对热处理炉进行改进的装置，该装置包括有自动控制系统、固定梁吹扫装置及管路冷却装置；

所述步进梁吹扫自动控制系统包括相互连接的计算机、PLC(可编程序控制器)、视窗控制中心(WINCC)、压缩空气吹扫电磁阀(5)、通断保护电磁阀(6)和电接点压力表(4)，通过所述计算机利用PROFINET以太网通讯，实现PLC和WINCC互联实现自动控制，在WINCC的人机界面上设有吹扫电磁阀动作示意图、手动按钮、吹扫时间更改的控件，由此控制整个吹扫装置；

所述固定梁吹扫装置包括压缩空气总管道(15)依次连接压缩空气球阀(10)、压缩空气输气主管(2)、各支管管道的吹扫横管(3)，吹扫横管(3)通过连接固定梁(12)的吹扫支架(1)固定连接，吹扫横管(3)再连接吹扫立管(11)，吹扫立管(11)上开有很多气孔，对整个固定梁(12)表面进行吹扫。所述热处理炉内的九组步进梁，每组步进梁包括一根固定梁(12)和一根活动梁(16)并平行排列，通过活动梁(16)的上升、前进、下降、后退的运动，来使热处理的钢管(17)一步一步向前移动；

所述管路冷却装置是一个封闭的圆筒形水套制成的循环水冷却装置(5)，套在需冷却的压缩空气管路上，循环水冷却装置(5)的一端连接DN50进水球阀(8)和冷却水送水管路(13)，DN50进水球阀(8)控制循环水进水，另一端连接DN50出水球阀(9)和冷却水回水管路(14)，DN50出水球阀(9)控制循环水出水；

2)防止钢管步进式热处理炉步进梁粘钢的操作方法

当热处理炉对钢管(17)进行热处理时，管路冷却装置优先开启，DN50进水球阀(8)和DN50出水球阀(9)先打开，DN50进水球阀(8)控制冷却水进水，(9)控制冷却水出水，打开DN50进水球阀(8)，冷却水从进水管(13)流进用钢管制作的一个封闭的圆筒形水套内，使冷却水包围较热的压缩空气输气主管(2)，利用水的流动将热量带走，打开DN50出水球阀(9)，吸热的水从循环水冷却装置(5)里流出，留到冷却水回水管(14)，形成管路冷却系统，对压缩空气输气主管(2)进行冷却；

钢管(17)进行热处理时，通过WINCC的人机界面控制热处理炉操作系统，吹扫系统随热处理炉步进梁系统一起自动运行，为防止压缩空气直接吹扫到管体，活动梁(16)必须上升到最高位时才允许吹扫压缩空气吹扫电磁阀(6)打开，用压缩空气吹扫，吹扫时间≤3秒；通断保护电磁阀(7)一直开启，当活动梁离开高位或超出吹扫时间，压缩空气吹扫电磁(6)阀断电关闭，截断压缩空气，停止吹扫，且在WINCC的人机界面上有动作显示，吹扫时间在WINCC的人机界面上设定，并设立报警提示，当有异常情况或压缩空气电磁阀(6)故障时，闪光报警灯会有提示，通断保护电磁阀(7)立即关闭，切断气源，报警后查明原因，待问题解决后，手动复位即可继续生产；使活动梁每次到最高位时允许压缩空气吹扫电磁阀(6)动作开始吹扫，吹扫3秒结束后，又自动关闭；

压缩空气球阀(10)一直开启，活动梁(16)运行至最高位时，压缩空气吹扫电磁阀(6)自动开启，压缩空气从主管道(15)由压缩空气输气主管(2)输送至炉内中心处，先预热后分出多支吹扫横管(3)，最终输送至吹扫立管(11)，各管路之间用耐热钢焊条焊接连接，吹扫立管(11)上开有多个吹气孔，压缩空气从吹扫立管(11)的气孔中喷出，对固定梁(12)整个表面进行吹扫。