CN111424156A - 一种钢管淬火设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢管淬火设备及方法，包括外淋内喷系统，还包括半浸水槽、压紧装置、旋转装置和拨料装置，半浸水槽的进料侧设有上料斜台和水位调节装置，上料斜台位于水位调节装置的上方，旋转装置和拨料装置均设于半浸水槽内，旋转装置与上料斜台相接，压紧装置设于旋转装置上方，压紧装置与旋转装置之间为钢管，外淋内喷系统与半浸水槽配合对钢管淬火。通过设置外淋内喷系统和半浸水槽，可以实现钢管外淋内喷淬火的同时进行半浸淬火，钢管冷却速度快，生产效率高。水位调节装置通过带位移传感器的油缸调节水位调节板的升降，精确控制钢管淬火时水槽中的水位，而且可以满足不同直径钢管的半浸淬火。

Description

一种钢管淬火设备及方法

技术领域

本发明属于钢管生产加工技术领域，具体涉及一种钢管淬火设备及方法。

背景技术

目前生产中的主要钢管淬火工艺主要有两种：一种是外淋内喷式淬火设备，一种是槽内浸入式钢管淬火设备。这两种工艺都存在一些问题。

外淋内喷式淬火设备是对加热后高速旋转的钢管外壁进行喷淋淬火的同时在管端用高速水流向内壁进行喷水，使的钢管内外壁同时快速冷却，这种工艺主要适用于壁厚值较小的钢管，这种工艺存在的问题是淬火时由于压在钢管上方的压紧装置对外淋水的阻挡，使得钢管在压紧轮处冷却速度较慢，淬火效果较差，甚至会产生应力集中或裂纹。

槽内浸入式钢管淬火设备是将加热后高速旋转的钢管直接完全浸入水中，同时在管端用高速水流向内壁进行喷水，这样也可以达到内外壁同时淬火的目的。这种工艺方式主要适用于壁厚值较大的钢管。它存在的主要问题是钢管浸入水中的时候全长方向容易冷却不均匀，经常发生淬火弯曲现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管淬火设备，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种钢管淬火方法，使钢管在外淋内喷淬火开始很短时间后同时进行半浸淬火，使直线度和管端椭圆度得到了较大改善。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种钢管淬火设备，包括外淋内喷系统，还包括半浸水槽、压紧装置、旋转装置和拨料装置，所述半浸水槽的进料侧设有上料斜台和水位调节装置，所述半浸水槽的出料侧设有下料斜台，所述上料斜台位于水位调节装置的上方，所述半浸水槽中部设有平台，所述旋转装置和拨料装置均设于平台上，所述拨料装置靠近出料侧且与下料斜台相接，所述旋转装置与上料斜台相接，所述拨料装置至少为两台，分别设于旋转装置的两轴端；

所述压紧装置设于旋转装置上方，所述压紧装置与旋转装置之间为钢管，所述外淋内喷系统用于与半浸水槽配合对钢管淬火。

所述水位调节装置包括水位调节板和液压油缸，所述水位调节板与液压油缸的活动端连接，所述液压油缸上设有位移传感器；

所述半浸水槽一侧设有豁口和导向板，所述水位调节板设于豁口处，所述导向板上设有导向槽，所述水位调节板侧边设于导向槽内。

还包括PLC控制柜，所述外淋内喷系统、压紧装置、旋转装置、水位调节装置和拨料装置均与PLC控制柜电信号连接；

所述压紧装置包括压爪、连接轴和油缸，所述压爪与油缸之间通过连接轴连接，所述油缸与PLC控制柜电信号连接。

所述旋转装置包括旋转支撑轮和旋转电机，所述旋转支撑轮为两排，所述钢管置于两排旋转支撑轮之间，所述旋转支撑轮下设有支座，所述支座设于平台上，所述旋转电机与PLC控制柜电信号连接。

所述拨料装置包括拨料钩、支撑座和拨料电机，所述拨料钩设于支撑座上，所述支撑座设于平台上，所述拨料电机与PLC控制柜电信号连接。

所述半浸水槽内设有液位检测装置，所述水位调节装置上设有位移传感器，所述液位检测装置、位移传感器均与PLC控制柜电信号连接。

所述外淋内喷系统外淋喷嘴和内喷喷嘴，所述外淋喷嘴为多个，沿钢管轴向均匀设置，所述内喷喷嘴正对钢管的一端，所述外淋喷嘴的连接管线上设有三通阀一，所述内喷喷嘴的连接管线上设有三通阀二，所述三通阀一和三通阀二均与PLC控制柜电信号连接。

一种钢管淬火方法，采用浸式钢管淬火设备，包括以下步骤：

步骤1）加热后的钢管从上一工位被输送到上料斜台后，沿上料斜台滚动到旋转装置上开始以不大于50r/min的转速旋转；

步骤2）PLC控制柜发送信号给压紧装置，压紧装置压到旋转的钢管上，之后PLC控制柜发送信号给旋转装置的旋转电机，将转速提高至80-120r/min，带动钢管旋转，然后PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统，使外淋内喷系统向钢管外壁和内壁均匀喷水对钢管进行淬火；

步骤3）半浸水槽内的水位随着外淋内喷系统喷水升高，当水位升至水位调节装置设定的高度后，对钢管进行半浸淬火，此时，外淋内喷系统与半浸水槽同时对钢管进行淬火，直至到达钢管的淬火时间；

步骤4）PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统停止供水，并发送指令使压紧装置松开钢管，最后发送信号给拨料装置，拨料装置动作将钢管拨出淬火工位，完成钢管的淬火。

步骤3）中所述的水位调节装置设定的高度为半浸淬火时使钢管在径向有1/3-1/2浸没在水中的高度，其设定过程为在钢管被输送到上料斜台前，根据钢管的直径，将水位调节装置的高度调整到与钢管中心平齐的位置。

步骤4）中钢管被拨料装置拨出淬火工位后，水位调节装置调整下降至低于淬火工位的钢管最低点5-10cm。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种钢管淬火设备，通过设置外淋内喷系统和半浸水槽，可以实现钢管外淋内喷淬火的同时进行半浸淬火，钢管冷却速度快，生产效率高。水位调节装置通过带位移传感器的油缸调节水位调节板的升降，精确控制钢管淬火时水槽中的水位，而且可以满足不同直径钢管的半浸淬火。

本发明提供的这种钢管淬火方法适用于难以淬透的厚壁管（钢管外径和壁厚之比小于20的钢管），使钢管在外淋内喷淬火开始的很短时间（1-4s）后同时进行半浸淬火，之后钢管外淋内喷和半浸同时进行淬火，提高了淬火效果。与直接浸浴或外淋内喷相比，浸水淬火时，钢管冷却效率高且冷却均匀，钢管的直线度和管端椭圆度得到了较大改善，钢管全长方向的淬火均匀性得到了提高。

通过PLC控制柜实时监测液位检测装置的数值，可以实现对水位调节装置的油缸的位移传感器数值进行校正，保证半浸淬火时钢管在径向有一半左右浸没在水中，实现对钢管进行半浸淬火的目的。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式断面图。

图中：

附图标记说明：

1、半浸水槽；2、液位检测装置；3、旋转装置；4、旋转支撑轮；5、拨料钩；6、压紧装置；7、外淋内喷系统；8、钢管；9、上料斜台；10、水位调节板；11、水位调节装置；12、液压油缸；13、平台；14、导向板；15、下料斜台；16、压爪；17、支座；18、支撑座；19、连接轴。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的钢管淬火设备的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种钢管淬火设备，包括外淋内喷系统7，还包括半浸水槽1、压紧装置6、旋转装置3和拨料装置，所述半浸水槽1的进料侧设有上料斜台9和水位调节装置11，所述半浸水槽1的出料侧设有下料斜台15，所述上料斜台9位于水位调节装置11的上方，所述半浸水槽1中部设有平台13，所述旋转装置3和拨料装置均设于平台13上，所述拨料装置靠近出料侧且与下料斜台15相接，所述旋转装置3与上料斜台9相接，所述拨料装置至少为两台，分别设于旋转装置3的两轴端；

所述压紧装置6设于旋转装置3上方，所述压紧装置6与旋转装置3之间为钢管8，所述外淋内喷系统7用于与半浸水槽1配合对钢管8淬火。

工作过程如下：

步骤1）根据钢管8的直径，将水位调节装置11的高度上升到与钢管8中心平齐的位置，可以保证半浸时钢管8在径向有一半左右浸没在水中；

步骤2）加热后的钢管8从上一工位被输送到上料斜台9后，沿上料斜台9滚动到旋转装置3的上并开始慢速（不大于50r/min）旋转（此前旋转装置3的一直在慢速旋转）；

步骤3）压紧装置6压到旋转的钢管8上，钢管8开始高速（80-120r/min）旋转，外淋内喷系统7向钢管8外壁和内壁均匀喷水对钢管8进行淬火，由于内喷水及外淋水不断的进入半浸水槽1中，半浸水槽1中的水位上升到步骤1）中设定的高度，多余的水流出，此时，对钢管8同时进行外淋内喷和半浸淬火，直到达到淬火时间；

步骤4）钢管8淬火后外淋内喷系统7停止供水，压紧装置6松开钢管8，拨料装置将钢管8拨出淬火工位，完成当前钢管8的淬火工艺。钢管8由下料斜台15落至垫台，进行下一步工艺。

本发明提供的这种钢管淬火设备，通过设置外淋内喷系统7和半浸水槽1，可以实现钢管8外淋内喷淬火的同时进行半浸淬火，钢管8冷却速度快，生产效率高。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火设备，所述水位调节装置11包括水位调节板10和液压油缸12，所述水位调节板10与液压油缸12的活动端连接，所述液压油缸12上设有位移传感器；

所述半浸水槽1一侧设有豁口和导向板14，所述水位调节板10设于豁口处，所述导向板14上设有导向槽，所述水位调节板10侧边设于导向槽内。

根据不同钢管8的直径，通过液压油缸12进油回油来推动水位调节板10升降运动，将水位调节板10的高度调节到与钢管8中心平齐的位置，可以保证半浸时钢管8在径向有一半左右浸没在水中，达到对钢管8的半浸淬火的目的。其中，导向槽用于对水位调节板10进行上下导向，液压油缸12上设有的位移传感器可以精确控制钢管8淬火时水槽中的水位。

在钢管8进行外淋内喷淬火时，由于内喷水及外淋水不断的进入半浸水槽1中，使半浸水槽1中的水位一直上升直到升至到水位调节板10设定的高度，之后产生的水通过水位调节板10溢出，从而保证水位稳定。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火设备，还包括PLC控制柜，所述外淋内喷系统7、压紧装置6、旋转装置3、水位调节装置11和拨料装置均与PLC控制柜电信号连接；

所述压紧装置6包括压爪16、连接轴19和油缸，所述压爪16与油缸之间通过连接轴19连接，所述油缸与PLC控制柜电信号连接。油缸动作，通过连接轴带动压爪将钢管压紧在钢管旋转装置3上，使之更好旋转。

工作过程：

步骤1）PLC控制柜发送信号给旋转装置3，控制转速不大于50r/min，加热后的钢管8从上一工位被输送到上料斜台9后，沿上料斜台9滚动到旋转装置3上开始旋转；

步骤2）PLC控制柜发送信号给压紧装置6，压紧装置6压到旋转的钢管8上，之后PLC控制柜发送信号给旋转装置3的旋转电机，将转速提高至80-120r/min，带动钢管8旋转，然后PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统7，使外淋内喷系统7向钢管8外壁和内壁均匀喷水对钢管8进行淬火；

步骤3）半浸水槽1内的水位随着外淋内喷系统7喷水升高，当水位升至水位调节装置11设定的高度后，对钢管8进行半浸淬火，此时，外淋内喷系统7与半浸水槽1同时对钢管8进行淬火，直至到达钢管8的淬火时间；

步骤4）PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统7停止供水，并发送指令使压紧装置6松开钢管8，最后发送信号给拨料装置，拨料装置动作将钢管8拨出淬火工位，完成钢管8的淬火。

通过设置PLC控制柜，使整个淬火工艺的生产流程稳定，无需人工操作，生产效率高。

实施例4：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火设备，所述旋转装置3包括旋转支撑轮4和旋转电机，所述旋转支撑轮4为两排，所述钢管8置于两排旋转支撑轮4之间，所述旋转支撑轮4下设有支座17，所述支座17设于半浸水槽1内的平台13上，所述旋转电机与PLC控制柜电信号连接。

如图1所示，加热后的钢管8从上一工位被输送到上料斜台9后，沿上料斜台9滚动到旋转装置3的旋转支撑轮4上并开始旋转。

实施例5：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火设备，所述拨料装置包括拨料钩5、支撑座18和拨料电机，所述拨料钩5设于支撑座18上，所述支撑座18设于半浸水槽1内的平台13上，所述拨料电机与PLC控制柜电信号连接。

如图1所示，在钢管8滚动到旋转装置3上前，PLC控制柜发送信号给拨料电机，拨料电机正转从而带动拨料钩5向旋转装置3一侧旋转至低于旋转装置3底部，待钢管8淬火完成后，PLC控制柜发送信号给拨料电机，拨料电机反转，使拨料钩5向另一侧转动，从而拨动钢管8离开旋转装置3。

实施例6：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火设备，所述外淋内喷系统7外淋喷嘴和内喷喷嘴，所述外淋喷嘴为多个，沿钢管8轴向均匀设置，所述内喷喷嘴正对钢管8的一端，所述外淋喷嘴的连接管线上设有三通阀一，所述内喷喷嘴的连接管线上设有三通阀二，所述三通阀一和三通阀二均与PLC控制柜电信号连接。

当压紧装置6压紧钢管8后，PLC控制柜发送信号开启三通阀一和三通阀二，通过内喷喷嘴和外淋喷嘴对钢管8内外进行喷淋。

实施例7：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火设备，所述半浸水槽1内设有液位检测装置2，所述水位调节装置11上设有位移传感器，所述液位检测装置2、位移传感器均与PLC控制柜电信号连接，

液压油缸12上设有的位移传感器可以精确控制钢管8淬火时水槽中的水位。通过PLC控制柜实时监测液位检测装置2的数值，可以实现对水位调节装置11的油缸12的位移传感器数值进行校正，保证半浸淬火时钢管8在径向有一半左右浸没在水中，实现对钢管8进行半浸淬火的目的。

实施例8：

本实施例提供了一种钢管淬火方法，采用实施例3的浸式钢管淬火设备，包括以下步骤：

步骤1）加热后的钢管8从上一工位被输送到上料斜台9后，沿上料斜台9滚动到旋转装置3上开始以不大于50r/min的转速旋转；

步骤2）PLC控制柜发送信号给压紧装置6，压紧装置6压到旋转的钢管8上，之后PLC控制柜发送信号给旋转装置3的旋转电机，将转速提高至80-120r/min，带动钢管8旋转，然后PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统7，使外淋内喷系统7向钢管8外壁和内壁均匀喷水对钢管8进行淬火；

步骤3）半浸水槽1内的水位随着外淋内喷系统7喷水升高，当水位升至水位调节装置11设定的高度后，对钢管8进行半浸淬火，此时，外淋内喷系统7与半浸水槽1同时对钢管8进行淬火，直至到达钢管8的淬火时间；

步骤4）PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统7停止供水，并发送指令使压紧装置6松开钢管8，最后发送信号给拨料装置，拨料装置动作将钢管8拨出淬火工位，完成钢管8的淬火。

本发明特别适用于难以淬透的厚壁管（钢管8外径和壁厚之比小于20的钢管8），使钢管8在外淋内喷淬火开始的很短时间后同时进行半浸淬火，提高了淬火效果。

本发明提供的这种钢管淬火方法，钢管8外淋内喷和半浸同时进行淬火，由于浸水淬火时，钢管8温度快速降低，待钢管8温度降低后进行半浸淬火，与直接浸浴或外淋内喷相比，钢管冷却效率高且冷却均匀，钢管8的直线度和管端椭圆度得到了较大改善，钢管8全长方向的淬火均匀性得到了提高。直线度合格率提高了20%；钢管8管端椭圆度提高了，以365*13.88为例，原管端椭圆度为3mm左右，现在1.5mm左右，车丝合格率提高12%。

本方法与专利CN201276583Y相比，有以下区别：1、开始淬火前，钢管8一直随旋转装置3旋转，使冷却均匀，避免淬火前发生弯曲；2、本发明适用于难以淬透的厚壁管（钢管外径和壁厚之比小于20的钢管），通过水位调节装置可以满足不同尺寸钢管8的半浸淬火，而专利CN201276583Y只能适用于某一固定尺寸的钢管8的半浸淬火。

实施例9：

在实施例8的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火方法，步骤3）中所述的水位调节装置11设定的高度为半浸淬火时使钢管8在径向有1/3-1/2浸没在水中的高度，其设定过程为在钢管8被输送到上料斜台9前，根据钢管8的直径，将水位调节装置11的高度调整到与钢管8中心平齐的位置。

由于钢管8直径不同，因此采用钢管淬火设备对不同直径的钢管8进行淬火时，需要通过水位调节装置11对水位进行调节，保证半浸时钢管8在径向有一半左右浸没在水中。

实施例10：

在实施例8的基础上，本实施例提供了一种钢管淬火方法，步骤4）中钢管8被拨料装置拨出淬火工位后，水位调节装置11调整下降至低于淬火工位的钢管8最低点5-10cm。

目的是保证下一根钢管8开始淬火工艺之前在旋转支撑轮4上不会浸入水中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钢管淬火设备，包括外淋内喷系统（7），其特征在于：还包括半浸水槽（1）、压紧装置（6）、旋转装置（3）和拨料装置，所述半浸水槽（1）的进料侧设有上料斜台（9）和水位调节装置（11），所述半浸水槽（1）的出料侧设有下料斜台（15），所述上料斜台（9）位于水位调节装置（11）的上方，所述半浸水槽（1）中部设有平台（13），所述旋转装置（3）和拨料装置均设于平台（13）上，所述拨料装置靠近出料侧且与下料斜台（15）相接，所述旋转装置（3）与上料斜台（9）相接，所述拨料装置至少为两台，分别设于旋转装置（3）的两轴端；

所述压紧装置（6）设于旋转装置（3）上方，所述压紧装置（6）与旋转装置（3）之间为钢管（8），所述外淋内喷系统（7）用于与半浸水槽（1）配合对钢管（8）淬火。

2.根据权利要求1所述的一种钢管淬火设备，其特征在于：所述水位调节装置（11）包括水位调节板（10）和液压油缸（12），所述水位调节板（10）与液压油缸（12）的活动端连接，所述液压油缸（12）上设有位移传感器；

所述半浸水槽（1）一侧设有豁口和导向板（14），所述水位调节板（10）设于豁口处，所述导向板（14）上设有导向槽，所述水位调节板（10）侧边设于导向槽内。

3.根据权利要求1所述的一种钢管淬火设备，其特征在于：还包括PLC控制柜，所述外淋内喷系统（7）、压紧装置（6）、旋转装置（3）、水位调节装置（11）和拨料装置均与PLC控制柜电信号连接；

所述压紧装置（6）包括压爪（16）、连接轴（19）和油缸，所述压爪（16）与油缸之间通过连接轴（19）连接，所述油缸与PLC控制柜电信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种钢管淬火设备，其特征在于：所述旋转装置（3）包括旋转支撑轮（4）和旋转电机，所述旋转支撑轮（4）为两排，所述钢管（8）置于两排旋转支撑轮（4）之间，所述旋转支撑轮（4）下设有支座（17），所述支座（17）设于平台（13）上，所述旋转电机与PLC控制柜电信号连接。

5.根据权利要求3所述的一种钢管淬火设备，其特征在于：所述拨料装置包括拨料钩（5）、支撑座（18）和拨料电机，所述拨料钩（5）设于支撑座（18）上，所述支撑座（18）设于平台（13）上，所述拨料电机与PLC控制柜电信号连接。

6.根据权利要求3所述的一种钢管淬火设备，其特征在于：所述半浸水槽（1）内设有液位检测装置（2），所述水位调节装置（11）上设有位移传感器，所述液位检测装置（2）、位移传感器均与PLC控制柜电信号连接。

7.根据权利要求3所述的一种钢管淬火设备，其特征在于：所述外淋内喷系统（7）外淋喷嘴和内喷喷嘴，所述外淋喷嘴为多个，沿钢管（8）轴向均匀设置，所述内喷喷嘴正对钢管（8）的一端，所述外淋喷嘴的连接管线上设有三通阀一，所述内喷喷嘴的连接管线上设有三通阀二，所述三通阀一和三通阀二均与PLC控制柜电信号连接。

8.一种钢管淬火方法，采用权利要求3所述的钢管淬火设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）加热后的钢管（8）从上一工位被输送到上料斜台（9）后，沿上料斜台（9）滚动到旋转装置（3）上开始以不大于50r/min的转速旋转；

步骤2）PLC控制柜发送信号给压紧装置（6），压紧装置（6）压到旋转的钢管（8）上，之后PLC控制柜发送信号给旋转装置（3）的旋转电机，将转速提高至80-120r/min，带动钢管（8）旋转，然后PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统（7），使外淋内喷系统（7）向钢管（8）外壁和内壁均匀喷水对钢管（8）进行淬火；

步骤3）半浸水槽（1）内的水位随着外淋内喷系统（7）喷水升高，当水位升至水位调节装置（11）设定的高度后，对钢管（8）进行半浸淬火，此时，外淋内喷系统（7）与半浸水槽（1）同时对钢管（8）进行淬火，直至到达钢管（8）的淬火时间；

步骤4）PLC控制柜发送信号给外淋内喷系统（7）停止供水，并发送指令使压紧装置（6）松开钢管（8），最后发送信号给拨料装置，拨料装置动作将钢管（8）拨出淬火工位，完成钢管（8）的淬火。

9.根据权利要求8所述的一种钢管淬火方法，其特征在于：步骤3）中所述的水位调节装置（11）设定的高度为半浸淬火时使钢管（8）在径向有1/3-1/2浸没在水中的高度，其设定过程为在钢管（8）被输送到上料斜台（9）之前，根据钢管（8）的直径，将水位调节装置（11）的高度调整到与钢管（8）中心平齐的位置。

10.根据权利要求8所述的一种钢管淬火方法，其特征在于：步骤4）中钢管（8）被拨料装置拨出淬火工位后，水位调节装置（11）调整下降至低于淬火工位的钢管（8）最低点5-10cm。

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