CN111389938B - 钎钢管坯的加热系统及其加热方法 - Google Patents

钎钢管坯的加热系统及其加热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111389938B
CN111389938B CN202010247433.2A CN202010247433A CN111389938B CN 111389938 B CN111389938 B CN 111389938B CN 202010247433 A CN202010247433 A CN 202010247433A CN 111389938 B CN111389938 B CN 111389938B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
pipe
medium
drill steel
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010247433.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111389938A (zh
Inventor
于恩林
李滢泽
牛身身
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIBO INTELLIGENT TECHNOLOGY QINHUANGDAO Co.,Ltd.
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN202010247433.2A priority Critical patent/CN111389938B/zh
Publication of CN111389938A publication Critical patent/CN111389938A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111389938B publication Critical patent/CN111389938B/zh
Priority to US17/213,773 priority patent/US11565294B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B45/00Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/004Heating the product
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/74Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B38/00Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/006Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K7/00Cutting, scarfing, or desurfacing by applying flames
    • B23K7/10Auxiliary devices, e.g. for guiding or supporting the torch
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06Surface hardening
    • C21D1/08Surface hardening with flames
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/52Methods of heating with flames
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0018Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2261/00Product parameters
    • B21B2261/20Temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明公开一种钎钢管坯的加热系统,其包括反馈装置、推进装置、定位装置、加热装置、测温装置和输送装置,通过反馈装置,对三个火焰加热器的间距d1和d2进行控制;通过氧气分配箱和燃气分配箱控制火焰喷射器的加热温度。另一方面,本发明还提供一种钎钢管坯的加热方法,采用梯度火焰加热的轧制成形方法,实现了对轧件致密度的控制,避免了传统管坯均匀加热后变形量相同造成的钎钢内部缺陷,提高了钎钢的质量,使钎钢的寿命得以延长;通过反馈装置对钎钢管坯的径向温度进行精确控制;采用火焰加热,成本低,对于不同尺寸的钎钢管坯只需设计一套尺寸与其相适应的火焰喷射器即可,其余装置均为通用组件无需更换。

Description

钎钢管坯的加热系统及其加热方法
技术领域
本发明涉及钎钢管坯加热领域,特别涉及一种钎钢管坯的加热系统及其加热方法。
背景技术
钎钢俗称钎子钢,在岩凿爆破过程中起着关键作用。无论是矿产资源的开采,还是铁道和公路等基础设施的建设中,都离不开钻爆作业,离不开钎钢的使用。由于钎钢的工作环境恶劣,导致钎钢容易损坏,因此提高钎钢的品质从而延长其寿命成为钎钢研究的重中之重。钎钢管坯的致密度从外部到内部逐渐降低,因此钎钢管坯的内部性能比外部差。
钎钢在制造的过程中是对钎钢管坯进行热处理后,经过二十多个道次轧制工艺最终成形的。目前对钎钢管坯的加热一般采取均匀加热的方式,这样会使轧制过程中钎钢不同部位的变形量相同,而钎钢管坯本身存在径向致密度不同的缺陷,会导致钎钢管坯经过多次轧制最终成形的钎钢虽然内部致密度会有所提高,但依然存在径向致密度差异,因此,钎钢的工作中容易发生径向断裂,从而降低了钎钢的使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种钎钢管坯的加热系统,通过设置低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器,采用梯度火焰加热的轧制成形方法,实现对钎钢管坯轧制后致密度的控制。本发明能够克服钎钢管坯因均匀加热方式,而导致轧制后钎钢存在径向致密度不同的缺陷,从而提高钎钢的使用寿命。
本发明的一方面提供一种钎钢管坯的加热系统,其包括推进装置、定位装置、加热装置和测温装置,
所述推进装置包括电动机、收缩筒、推杆、推进滑块、推进支架、连接杆、推进滑槽和推进底座,所述推进底座上设有所述推进滑槽,所述电动机安装在所述推进底座上,所述收缩筒与所述电动机连接,所述推杆的第一端与所述收缩筒连接,所述推杆的第二端与所述推进滑块连接,所述推进滑块安装在所述推进滑槽上,所述推进支架的第一端安装在所述推进滑块上,所述推进支架的第二端与所述连接杆相连;连接杆与管卡连接,管卡用于固定相应的输气管道,推进装置左右分别安装一组;电动机可以控制推杆在收缩筒内前后移动,推杆推动推进滑块在推进滑槽内运动,推进滑块通过推进支架、连接杆和管卡的运动传递最终作用于相应的输气管道上,输气管道推动对应的火焰喷射器在导杆上前后移动,从而实现高温火焰喷射器和中温火焰喷射器之间的高中温间距d1以及中温火焰喷射器和低温火焰喷射器之间的中低温间距d2的改变;
所述定位装置包括主体底座、定位滑槽、蝶形螺母、定位收缩筒、定位架、梯形板、转动连杆、螺母和螺纹杆,在所述主体底座上设有所述定位滑槽,所述定位收缩筒安装在所述定位滑槽上,所述定位收缩筒的侧面安装有所述蝶形螺母,所述定位架安装在所述定位收缩筒上,所述转动连杆的第一端固定在所述定位架上,所述转动连杆的第二端固定在所述梯形板上,所述梯形板下方以固定连接方式设有所述螺纹杆,所述螺纹杆穿过所述主体底座并在所述主体底座的下方设置有所述螺母;定位装置前后各安装一组,通过螺母的旋转可以使螺纹杆上下移动,螺纹杆带动梯形板上下移动,梯形板的上下移动带动转动连杆的转动,转动连杆的转动带动定位架的夹紧和放松,从而实现对导杆的定位,定位架可以在定位收缩筒内上下移动,从而使高温火焰喷射器、中温火焰喷射器和低温火焰喷射器的位置均对准钎钢管坯的内孔中心;通过蝶形螺母的旋紧对定位架进行固定,定位收缩筒可以在定位滑槽内滑动;
所述加热装置包括依次间隔设置在导杆上的低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器,所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器均分别包括火焰喷口、外壁、空腔、氧气孔、上管道穿孔、内壁、燃气孔、下管道穿孔和助燃口,在所述外壁设有多个火焰喷口,所述外壁和所述内壁之间留有所述空腔,所述空腔中设有所述氧气孔、所述燃气孔和所述助燃口;内壁的内侧设有通孔,通孔被导杆分成上管道穿孔和下管道穿孔;
所述测温装置包括A点红外测温仪、B点红外测温仪、测温平板和测温支架,所述A点红外测温仪和所述B点红外测温仪固定在所述测温平板上分别测定A点和B点的温度,A和B两点分别代表钎钢管坯的外部和内部,所述测温平板固定在所述测温支架上,所述测温支架安装在所述主体底座上。
可优选的是,所述加热装置还包括氧气瓶、氧气输送管、氧气分配箱、低温输氧伸缩管、中温输氧伸缩管、高温输氧伸缩管、燃气分配箱、燃气瓶、燃气输送管、低温燃气伸缩管、中温燃气伸缩管、高温燃气伸缩管、低温燃气管、中温燃气管、高温燃气管、低温输氧管、中温输氧管和高温输氧管,所述氧气瓶通过所述氧气输送管和所述氧气分配箱连接,所述低温输氧伸缩管安装在所述氧气分配箱上,所述低温输氧管的第一端和所述低温输氧伸缩管连接,所述低温输氧管的第二端安装在所述低温火焰喷射器上;所述中温输氧伸缩管安装在所述氧气分配箱上,所述中温输氧管的第一端和所述中温输氧伸缩管连接,所述中温输氧管的第二端安装在所述中温火焰喷射器上;所述高温输氧伸缩管安装在所述氧气分配箱上,所述高温输氧管的第一端和所述高温输氧伸缩管连接,所述高温输氧管的第二端安装在所述高温火焰喷射器上;所述燃气瓶通过所述燃气输送管和所述燃气分配箱连接,所述低温燃气伸缩管安装在所述燃气分配箱上,所述低温燃气管的第一端和所述低温燃气伸缩管连接,所述低温燃气管的第二端安装在所述低温火焰喷射器上;所述中温燃气伸缩管安装在所述燃气分配箱上,所述中温燃气管的第一端和所述中温燃气伸缩管连接,所述中温燃气管的第二端安装在所述中温火焰喷射器上;所述高温燃气伸缩管安装在所述燃气分配箱上,所述高温燃气管的第一端和所述高温燃气伸缩管连接,所述高温燃气管的第二端安装在所述高温火焰喷射器上;所述氧气孔和对应的输氧管连接,所述燃气孔和对应的燃气管连接,所述输氧管和所述燃气管能穿过所述上管道穿孔和所述下管道穿孔。
可优选的是,还包括反馈装置,所述反馈装置包括控制计算机、反馈线和控制线,所述反馈线的两端分别与测温平板和所述控制计算机连接,所述控制线的两端分别与电动机和所述控制计算机连接。
可优选的是,所述高温火焰喷射器和所述中温火焰喷射器之间的高中温间距d1以及所述中温火焰喷射器和所述低温火焰喷射器之间的中低温间距d2能通过所述推进装置进行调整,并且所述高中温间距d1以及中低温间距d2能通过所述反馈装置进行微调。
可优选的是,还包括输送装置,所述输送装置包括滚轮、滚轮轴和滚轮支架,所述滚轮轴穿过所述滚轮固定在所述滚轮支架上,所述滚轮支架安装在所述主体底座上。
另一方面,本发明提供一种利用前述的钎钢管坯的加热系统的加热方法,其包括以下步骤:
步骤1,通过目标钎钢尺寸确定所述钎钢管坯的尺寸;
根据金属塑性变形体积不变原则对轧制成形钎钢的尺寸进行分析,确定所述钎钢管坯的尺寸;
步骤2,根据所述钎钢管坯的尺寸设计所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的外径并测定其致密度分布;
根据所述钎钢管坯的尺寸对所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的外径进行设计,所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的外径小于所述钎钢管坯的内径,同时对所述钎钢管坯径向致密度分布进行测定;
步骤3,给定所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的温度;
给定所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的温度,通过计算设定所述氧气分配箱的氧气的输送速度和所述燃气分配箱的燃气的输送速度;
步骤4,根据所述钎钢管坯的尺寸和致密度对径向温度进行设计,调整所述高中温间距d1和中低温间距d2
根据所述钎钢管坯的尺寸参数、所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的加热温度和所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器之间的距离建立模型,并对所述模型进行热力学仿真,通过有限元验证设计参数的合理性,若满足
Figure GDA0002769199910000051
其中ρA为A点致密度,ρB为B点致密度,TA为钎钢管坯A点的温度,TB为钎钢管坯B点的温度,k为轧制变形系数,系数k的取值与钎钢选取的材料和尺寸有关,则设计合理,若不满足返回步骤1重新对设计参数进行修正,若满足条件执行步骤5;以及
步骤5,利用所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器对钎钢管坯加热并轧制成形。
与现有技术相比,本发明可以获得以下有益效果:
1、本发明采用梯度火焰加热的轧制成形方法,实现对钎钢管坯轧制后致密度的控制。通过对管坯径向方向的温度进行控制,从而实现对钎钢管坯径向变形量的有效控制,使得致密度低的内部温度高,变形量变大,致密度高的外部温度低,变形量变小,得到总体致密度高且均匀的钎钢,避免了传统管坯均匀加热后变形量相同造成的钎钢内部缺陷,提高了钎钢的质量,使钎钢的寿命得以延长。
2、本发明可以通过反馈装置对钎钢管坯的径向温度进行精确控制。通过计算并进行有限元分析所得出的高中温间距d1和中低温间距d2只是理论值,事实上由于加热装置所处的环境不同,在现实中并不能精确地使钎钢管坯获得相应的温度梯度,因此通过反馈装置对d1和d2进行微调,精确控制钎钢管坯的温度梯度。
3、本发明采用火焰加热,成本低,对于不同尺寸的钎钢管坯只需设计一套尺寸与其相适应的火焰喷射器即可,其余装置均为通用组件,从而提高了设备的通用性,节约成本。
附图说明
图1是本发明钎钢管坯的加热系统的立体示意图;
图2是本发明推进装置的立体示意图;
图3是本发明定位装置的平面示意图;
图4是本发明加热装置的立体示意图;
图5是本发明测温和输送装置的立体示意图;
图6是本发明一个火焰喷射器的剖视图;以及
图7是用于本发明钎钢管坯加热系统的加热方法的流程图。
附图标号:1-钎钢管坯,2-控制计算机,3-反馈线,4-测温平板,5-电动机,6-控制线,7-收缩筒,8-推杆,9-推进滑块,10-推进支架,11-管卡,12-连接杆,13-推进滑槽,14-推进底座,15-主体底座,16-定位滑槽,17-蝶形螺母,18-定位收缩筒,19-定位架,20-梯形板,21-转动连杆,22-螺母,23-螺纹杆,24-导杆,25-氧气瓶,26-氧气输送管,27-氧气分配箱,28-低温输氧伸缩管,29-中温输氧伸缩管,30-高温输氧伸缩管,31-燃气分配箱,32-燃气瓶,33-燃气输送管,34-低温燃气伸缩管,35-中温燃气伸缩管,36-高温燃气伸缩管,37-低温燃气管,38-中温燃气管,39-高温燃气管,40-低温输氧管,41-中温输氧管,42-高温输氧管,43-低温火焰喷射器,44-中温火焰喷射器,45-高温火焰喷射器,46-滚轮,47-滚轮轴,48-滚轮支架,49-A点红外测温仪,50-B点红外测温仪,51-测温支架,52-火焰喷口,53-外壁,54-空腔,55-氧气孔,56-上管道穿孔,57-内壁,58-燃气孔,59-下管道穿孔,60-助燃口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示为本发明钎钢管坯的加热系统的立体示意图,其包括推进装置、定位装置、加热装置、测温装置和输送装置和反馈装置。反馈装置的反馈线3两端分别与测温平板4和控制计算机2连接,控制线6两端分别与电动机5和控制计算机2连接。
如图2所示为本发明推进装置的立体示意图,在推进底座14上设有推进滑槽13,电动机5安装在推进底座14上,收缩筒7与电动机5连接,推杆8的第一端与收缩筒7连接,推杆8的第二端与推进滑块9连接。推进滑块9安装在推进滑槽13上,推进支架10的第一端安装在推进滑块9上,推进支架10的第二端与连接杆12相连。连接杆12与管卡11连接,管卡11用于固定相应的输气管道,推进装置左右分别安装一组。电动机5可以控制推杆8在收缩筒7内前后移动,推杆8推动推进滑块9在推进滑槽13内运动,推进滑块9通过推进支架10、连接杆12和管卡11的运动传递最终作用于相应的输气管道上,输气管道推动对应的火焰喷射器在导杆24上前后移动,从而实现高温火焰喷射器45和中温火焰喷射器44之间的高中温间距d1以及中温火焰喷射器44和低温火焰喷射器43之间的中低温间距d2的改变。
如图3所示为本发明定位装置的平面示意图,在主体底座15上设有定位滑槽16,定位收缩筒18安装在定位滑槽16上,定位收缩筒18侧面安装有蝶形螺母17,定位架19安装在定位收缩筒18上。转动连杆21的第一端固定在定位架19上,其第二端固定在梯形板20上,梯形板20下方固定连接有螺纹杆23。螺纹杆23穿过主体底座15并在主体底座15下方设置有螺母22,定位装置前后各安装一组,通过螺母22的旋转可以使螺纹杆23上下移动,螺纹杆23带动梯形板20上下移动,梯形板20的上下移动带动转动连杆21的转动,转动连杆21的转动带动定位架19的夹紧和放松,从而实现对导杆24的定位,定位架19可以在定位收缩筒18内上下移动,从而使高温火焰喷射器45、中温火焰喷射器44和低温火焰喷射器43的位置均对准钎钢管坯1的内孔中心。通过蝶形螺母17的旋紧对定位架19进行固定,定位收缩筒18可以在定位滑槽内16滑动。
如图4为本发明加热装置的立体示意图,氧气瓶25通过氧气输送管26和氧气分配箱27连接,低温输氧伸缩管28安装在氧气分配箱27上,低温输氧管40的第一端和低温输氧伸缩管28连接,低温输氧管40的第二端安装在低温火焰喷射器43上;中温输氧伸缩管29安装在氧气分配箱27上,中温输氧管41的第一端和中温输氧伸缩管29连接,中温输氧管41的第二端安装在中温火焰喷射器44上;高温输氧伸缩管30安装在氧气分配箱27上,高温输氧管42的第一端和高温输氧伸缩管30连接,高温输氧管42的第二端安装在高温火焰喷射器45上;燃气瓶32通过燃气输送管33和燃气分配箱31连接,低温燃气伸缩管34安装在燃气分配箱31上,低温燃气管37的第一端和低温燃气伸缩管34连接,低温燃气管37的第二端安装在低温火焰喷射器43上;中温燃气伸缩管35安装在燃气分配箱31上,中温燃气管38的第一端和中温燃气伸缩管35连接,中温燃气管38的第二端安装在中温火焰喷射器44上;高温燃气伸缩管36安装在燃气分配箱31上,高温燃气管39的第一端和高温燃气伸缩管36连接,高温燃气管39的第二端安装在高温火焰喷射器45上;氧气孔55和对应的输氧管连接,燃气孔58和对应的燃气管连接,内壁57的内侧设有通孔,通孔被导杆24分成上管道穿孔56和下管道穿孔59,输氧管和燃气管能穿过上管道穿孔56和下管道穿孔59;其中输氧伸缩管和燃气伸缩管可以随着推进装置的运动进行伸长和缩短;氧气分配箱27和燃气分配箱31可以控制氧气和燃气的输送速度从而控制火焰喷射器的加热温度;火焰喷射器设计三个不同温度的目的是使得钎钢管坯1的径向温度的梯度可控,若只有一个火焰喷射器,则只会获得单一的径向温度梯度,本申请设计了三个不同的高温火焰喷射器45、中温火焰喷射器44和低温火焰喷射器43,在实际生产中可以根据实际情况增加或减少火焰喷射器的个数;调整高温火焰喷射器45和中温火焰喷射器44之间的高中温间距d1以及中温火焰喷射器44和低温火焰喷射器43之间的中低温间距d2能控制钎钢管坯1的径向温度梯度,钎钢管坯1径向温度梯度并非是三个火焰喷射器单独作用下温度梯度的叠加。
图6中给出的A和B两点分别代表钎钢管坯的外部和内部,A和B两点温度分别为TA和TB,由于火焰喷射器在管坯内部加热所以TB>TA,以高温和中温火焰喷射器为例,由于在高温和中温火焰喷射器加热点之间存在金属导热过程,而在这一过程中不仅存在高温向中温的横向热量传递,还存在B点向A点的纵向热量传递,火焰喷射器的高中温间距d1越长,纵向传递的热量越多,A点和B点的温差越小,反之,高中温间距d1越短A点和B点的温差越大,因此,通过火焰喷射器之间的高中温间距d1和中低温间距d2可以控制钎钢管坯1的径向温度梯度。
如图5所示为本发明测温和输送装置的立体示意图,在测温装置中,A点红外测温仪49和B点红外测温仪50固定在测温平板4上分别测定A和B两点的温度,测温平板4固定在测温支架51上,测温支架51安装在主体底座15上,本专利给定了两个测温点A和B,分别代表钎钢管坯1的外部和内部,实际情况中为了精确控制管坯温度,可以在钎钢管坯1的径向方向增加更多的测温点;在输送装置中,滚轮轴47穿过滚轮46固定在滚轮支架48上,滚轮支架48安装在主体底座15上,滚轮46逆时针旋转可将钎钢管坯1送入加热装置中,顺时针旋转将钎钢管坯1送出加热装置。
如图6所示为本发明火焰喷射器的剖视图,火焰喷射器安装在导杆24上,位置固定在钎钢管坯1内孔中,在外壁53上设有8个火焰喷口52,外壁53和内壁57之间留有空腔54,空腔54中设有氧气孔55、燃气孔58和助燃口60,氧气孔55和对应的输氧管连接,燃气孔58和对应的燃气管连接,内壁57的内侧设有通孔,通孔被导杆24分成上管道穿孔56和下管道穿孔59,输氧管和燃气管可以通过上管道穿孔56和下管道穿孔59前后移动,助燃口60的作用为对空腔54中的混合气体施加高温,使气体快速燃烧形成火焰。
如图7所示为用于本发明钎钢管坯加热系统的加热方法的流程图,具体步骤如下:
步骤1,通过目标钎钢尺寸确定钎钢管坯1的尺寸;
根据金属塑性变形体积不变原则对轧制成形钎钢的尺寸进行分析,确定钎钢管坯1的尺寸;
步骤2,根据钎钢管坯1的尺寸设计低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45的外径并测定其致密度分布;
根据钎钢管坯1的尺寸对低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45的外径进行设计,低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45的外径小于钎钢管坯1的内径,同时对钎钢管坯1径向致密度分布进行测定;
步骤3,给定低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45的温度;
给定低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45的温度,通过计算设定氧气分配箱27的氧气的输送速度和燃气分配箱31的燃气的输送速度;
步骤4,根据钎钢管坯1的尺寸和致密度对径向温度进行设计,调整高中温间距d1和低中温间距d2;
根据钎钢管坯1的尺寸参数、低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45的加热温度和低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器之间的距离建立模型,并对模型进行热力学仿真,通过有限元验证设计参数的合理性,若满足
Figure GDA0002769199910000111
其中ρA为A点致密度,ρB为B点致密度,TA为钎钢管坯A点的温度,TB为钎钢管坯B点的温度,k为轧制变形系数,系数k的取值与钎钢选取的材料和尺寸有关,则设计合理,若不满足返回步骤1重新对设计参数进行修正,若满足条件执行步骤5;以及
步骤5,利用低温火焰喷射器43、中温火焰喷射器44和高温火焰喷射器45对钎钢管坯加热并轧制成形。
工作中,首先通过图7所示的流程图对加热装置的参数进行设计,钎钢管坯材料选取55SiMnMo,外径61mm,内径47mm,轧制变形系数k取0.98,经测定A点致密度ρA为0.99,B点致密度ρB为0.935,然后通过定位装置将导杆24固定到钎钢管坯1的中心,然后将钎钢管坯1放置在输送装置上,通过推进装置控制推动火焰喷射器,将模拟得到的高中温间距d1和中低温间距d2控制到73mm和53mm,打开三个火焰喷射器,滚轮逆时针旋转将钎钢管坯1送入加热装置中,加热期间通过反馈装置对d1和d2进行微调,最终控制TA温度为920℃,TB温度为1000℃,加热完毕后关掉火焰喷射器,滚轮顺时针旋转,将管坯送出加热装置,最后轧制出成品钎钢,成品钎钢的A点致密度ρA为1,B点致密度ρB为0.99,钎钢性能得到了极大地改善。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钎钢管坯的加热系统,其特征在于:其包括推进装置、定位装置、加热装置和测温装置,
所述推进装置包括电动机、收缩筒、推杆、推进滑块、推进支架、连接杆、推进滑槽和推进底座,所述推进底座上设有所述推进滑槽,所述电动机安装在所述推进底座上,所述收缩筒与所述电动机连接,所述推杆的第一端与所述收缩筒连接,所述推杆的第二端与所述推进滑块连接,所述推进滑块安装在所述推进滑槽上,所述推进支架的第一端安装在所述推进滑块上,所述推进支架的第二端与所述连接杆相连;连接杆与管卡连接,管卡用于固定相应的输气管道,推进装置左右分别安装一组;电动机可以控制推杆在收缩筒内前后移动,推杆推动推进滑块在推进滑槽内运动,推进滑块通过推进支架、连接杆和管卡的运动传递最终作用于相应的输气管道上,输气管道推动对应的火焰喷射器在导杆上前后移动,从而实现高温火焰喷射器和中温火焰喷射器之间的高中温间距d1以及中温火焰喷射器和低温火焰喷射器之间的中低温间距d2的改变;
所述定位装置包括主体底座、定位滑槽、蝶形螺母、定位收缩筒、定位架、梯形板、转动连杆、螺母和螺纹杆,在所述主体底座上设有所述定位滑槽,所述定位收缩筒安装在所述定位滑槽上,所述定位收缩筒的侧面安装有所述蝶形螺母,所述定位架安装在所述定位收缩筒上,所述转动连杆的第一端固定在所述定位架上,所述转动连杆的第二端固定在所述梯形板上,所述梯形板下方以固定连接方式设有所述螺纹杆,所述螺纹杆穿过所述主体底座并在所述主体底座的下方设置有所述螺母;定位装置前后各安装一组,通过螺母的旋转可以使螺纹杆上下移动,螺纹杆带动梯形板上下移动,梯形板的上下移动带动转动连杆的转动,转动连杆的转动带动定位架的夹紧和放松,从而实现对导杆的定位,定位架可以在定位收缩筒内上下移动,从而使高温火焰喷射器、中温火焰喷射器和低温火焰喷射器的位置均对准钎钢管坯的内孔中心;通过蝶形螺母的旋紧对定位架进行固定,定位收缩筒可以在定位滑槽内滑动;
所述加热装置包括依次间隔设置在导杆上的低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器,所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器均分别包括火焰喷口、外壁、空腔、氧气孔、上管道穿孔、内壁、燃气孔、下管道穿孔和助燃口,在所述外壁设有多个火焰喷口,所述外壁和所述内壁之间留有所述空腔,所述空腔中设有所述氧气孔、所述燃气孔和所述助燃口;内壁的内侧设有通孔,通孔被导杆分成上管道穿孔和下管道穿孔;
所述测温装置包括A点红外测温仪、B点红外测温仪、测温平板和测温支架,所述A点红外测温仪和所述B点红外测温仪固定在所述测温平板上分别测定A点和B点的温度,A和B两点分别代表钎钢管坯的外部和内部,所述测温平板固定在所述测温支架上,所述测温支架安装在所述主体底座上。
2.根据权利要求1所述的钎钢管坯的加热系统,其特征在于:所述加热装置还包括氧气瓶、氧气输送管、氧气分配箱、低温输氧伸缩管、中温输氧伸缩管、高温输氧伸缩管、燃气分配箱、燃气瓶、燃气输送管、低温燃气伸缩管、中温燃气伸缩管、高温燃气伸缩管、低温燃气管、中温燃气管、高温燃气管、低温输氧管、中温输氧管和高温输氧管,所述氧气瓶通过所述氧气输送管和所述氧气分配箱连接,所述低温输氧伸缩管安装在所述氧气分配箱上,所述低温输氧管的第一端和所述低温输氧伸缩管连接,所述低温输氧管的第二端安装在所述低温火焰喷射器上;所述中温输氧伸缩管安装在所述氧气分配箱上,所述中温输氧管的第一端和所述中温输氧伸缩管连接,所述中温输氧管的第二端安装在所述中温火焰喷射器上;所述高温输氧伸缩管安装在所述氧气分配箱上,所述高温输氧管的第一端和所述高温输氧伸缩管连接,所述高温输氧管的第二端安装在所述高温火焰喷射器上;所述燃气瓶通过所述燃气输送管和所述燃气分配箱连接,所述低温燃气伸缩管安装在所述燃气分配箱上,所述低温燃气管的第一端和所述低温燃气伸缩管连接,所述低温燃气管的第二端安装在所述低温火焰喷射器上;所述中温燃气伸缩管安装在所述燃气分配箱上,所述中温燃气管的第一端和所述中温燃气伸缩管连接,所述中温燃气管的第二端安装在所述中温火焰喷射器上;所述高温燃气伸缩管安装在所述燃气分配箱上,所述高温燃气管的第一端和所述高温燃气伸缩管连接,所述高温燃气管的第二端安装在所述高温火焰喷射器上;所述氧气孔和对应的输氧管连接,所述燃气孔和对应的燃气管连接,所述输氧管和所述燃气管能穿过所述上管道穿孔和所述下管道穿孔。
3.根据权利要求2所述的钎钢管坯的加热系统,其特征在于:还包括反馈装置,所述反馈装置包括控制计算机、反馈线和控制线,所述反馈线的两端分别与测温平板和所述控制计算机连接,所述控制线的两端分别与电动机和所述控制计算机连接。
4.根据权利要求3所述的钎钢管坯的加热系统,其特征在于:所述高温火焰喷射器和所述中温火焰喷射器之间的高中温间距d1以及所述中温火焰喷射器和所述低温火焰喷射器之间的中低温间距d2能通过所述推进装置进行调整,并且所述高中温间距d1以及中低温间距d2能通过所述反馈装置进行微调。
5.根据权利要求2所述的钎钢管坯的加热系统,其特征在于:还包括输送装置,所述输送装置包括滚轮、滚轮轴和滚轮支架,所述滚轮轴穿过所述滚轮固定在所述滚轮支架上,所述滚轮支架安装在所述主体底座上。
6.一种利用根据权利要求2至5中任意一项所述的钎钢管坯的加热系统的加热方法,其特征在于:其包括以下步骤:
步骤1,通过目标钎钢尺寸确定所述钎钢管坯的尺寸;
根据金属塑性变形体积不变原则对轧制成形钎钢的尺寸进行分析,确定所述钎钢管坯的尺寸;
步骤2,根据所述钎钢管坯的尺寸设计所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的外径并测定其致密度分布;
根据所述钎钢管坯的尺寸对所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的外径进行设计,所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的外径小于所述钎钢管坯的内径,同时对所述钎钢管坯径向致密度分布进行测定;
步骤3,给定所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的温度;
给定所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的温度,通过计算设定所述氧气分配箱的氧气的输送速度和所述燃气分配箱的燃气的输送速度;
步骤4,根据所述钎钢管坯的尺寸和致密度对径向温度进行设计,调整所述高中温间距d1和中低温间距d2
根据所述钎钢管坯的尺寸参数、所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器的加热温度和所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器之间的距离建立模型,并对所述模型进行热力学仿真,通过有限元验证设计参数的合理性,若满足
Figure FDA0002747666040000041
其中ρA为A点致密度,ρB为B点致密度,TA为钎钢管坯A点的温度,TB为钎钢管坯B点的温度,k为轧制变形系数,系数k的取值与钎钢选取的材料和尺寸有关,则设计合理,若不满足返回步骤1重新对设计参数进行修正,若满足条件执行步骤5;以及
步骤5,利用所述低温火焰喷射器、中温火焰喷射器和高温火焰喷射器对钎钢管坯加热并轧制成形。
CN202010247433.2A 2020-03-31 2020-03-31 钎钢管坯的加热系统及其加热方法 Active CN111389938B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010247433.2A CN111389938B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 钎钢管坯的加热系统及其加热方法
US17/213,773 US11565294B2 (en) 2020-03-31 2021-03-26 Heating system for drill steel pipe billet and heating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010247433.2A CN111389938B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 钎钢管坯的加热系统及其加热方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111389938A CN111389938A (zh) 2020-07-10
CN111389938B true CN111389938B (zh) 2020-12-29

Family

ID=71416616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010247433.2A Active CN111389938B (zh) 2020-03-31 2020-03-31 钎钢管坯的加热系统及其加热方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11565294B2 (zh)
CN (1) CN111389938B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111389938B (zh) * 2020-03-31 2020-12-29 燕山大学 钎钢管坯的加热系统及其加热方法
CN112908434B (zh) * 2021-01-25 2022-11-18 安徽工业大学 一种轧制变形后可制成标准拉伸试样的梯形板设计方法
CN113186383A (zh) * 2021-04-13 2021-07-30 燕山大学 用于钎钢的加热装置及其加热方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190002387A (en) * 1900-02-06 1900-12-08 Anton Freiherr Code Fahnenfeld Improvements in Igniting Devices for Explosion Engines.
GB547916A (en) * 1941-03-27 1942-09-17 Linde Air Prod Co Improvements in or relating to apparatus for flame hardening the internal surfaces of tubular metal articles
CN1041545A (zh) * 1988-09-20 1990-04-25 萨尔泽血浆技术有限公司 高速火焰喷射设备和材料成型方法
JPH03227615A (ja) * 1990-02-02 1991-10-08 Sumikin Kokan Koji Kk 熱収縮シート加熱装置
CN101318245A (zh) * 2008-07-08 2008-12-10 四川成发航空科技股份有限公司 管翅片钎焊工艺与管内加热钎焊机
CN102517424A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 李明锁 中空钎杆热处理工艺
CN105699235A (zh) * 2016-04-28 2016-06-22 西安交通大学 一种基于卤素灯共聚焦加热技术的梯度热冲击试验装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011021396A1 (ja) * 2009-08-21 2011-02-24 住友金属工業株式会社 厚肉継目無鋼管の製造方法
CN111389938B (zh) * 2020-03-31 2020-12-29 燕山大学 钎钢管坯的加热系统及其加热方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190002387A (en) * 1900-02-06 1900-12-08 Anton Freiherr Code Fahnenfeld Improvements in Igniting Devices for Explosion Engines.
GB547916A (en) * 1941-03-27 1942-09-17 Linde Air Prod Co Improvements in or relating to apparatus for flame hardening the internal surfaces of tubular metal articles
CN1041545A (zh) * 1988-09-20 1990-04-25 萨尔泽血浆技术有限公司 高速火焰喷射设备和材料成型方法
JPH03227615A (ja) * 1990-02-02 1991-10-08 Sumikin Kokan Koji Kk 熱収縮シート加熱装置
CN101318245A (zh) * 2008-07-08 2008-12-10 四川成发航空科技股份有限公司 管翅片钎焊工艺与管内加热钎焊机
CN102517424A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 李明锁 中空钎杆热处理工艺
CN105699235A (zh) * 2016-04-28 2016-06-22 西安交通大学 一种基于卤素灯共聚焦加热技术的梯度热冲击试验装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111389938A (zh) 2020-07-10
US20210299723A1 (en) 2021-09-30
US11565294B2 (en) 2023-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111389938B (zh) 钎钢管坯的加热系统及其加热方法
CN105921544A (zh) 钛及钛合金无缝管的热加工生产系统、基于该系统制得的产品以及该产品的制造方法
US11097335B2 (en) Opening-and-closing type heater and wind generator shaft forging process using the same
CN212092919U (zh) 一种管内壁表面自动热喷涂机构
CN102472675A (zh) 用于测量轧制材料的温度的设备
CN100556655C (zh) 具有多轴可调节歧管块和喷嘴的注射成型歧管
US4512421A (en) Method for drilling coke oven top brick
CN109203432B (zh) 碳纤维复合材料成型工装
CN219269507U (zh) 一种土壤修复用冻土解冻装置
CN201168760Y (zh) 热管缩口定长的锻造机
CN106111458A (zh) 一种钢管道的全自动内外涂塑生产线的操作方法
CN104582024B (zh) 一种分段冷却用加热管及其使用方法
CN114113212B (zh) 一种热模拟装置及工件内部温度场热模拟方法
CN214937689U (zh) 一种无缝钢管热处理设备
CN219551152U (zh) 一种分段式加长推板窑
CN219028472U (zh) 一种预制保温管的聚乙烯缠绕工序工件传送线
US3613206A (en) Rolled groove fin tube
CN111873401A (zh) 用于钢塑转换管件的3pe防腐自动旋转烤制装置
CN221639130U (zh) 一种圆钢生产用矫直装置
JP2001219453A (ja) 筒状成形品の成形方法および射出成形用金型
US3191211A (en) Soot blower mounting
CN108889793A (zh) 小型集合管生产工艺
CN115488271A (zh) 一种能在线补热保温与测量的薄壁环件环轧装置及其方法
CN217324299U (zh) 一种基于激光熔覆机的撑管装置
CN219948236U (zh) 一种安全系数高的转运机构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211012

Address after: 066000 3rd floor, No.106, building 4, chuangzhigang, 29 Longhai Road, Qinhuangdao Economic and Technological Development Zone, Hebei Province

Patentee after: BEIBO INTELLIGENT TECHNOLOGY QINHUANGDAO Co.,Ltd.

Address before: 066004 No. 438 west section of Hebei Avenue, seaport District, Hebei, Qinhuangdao

Patentee before: Yanshan University

TR01 Transfer of patent right