CN112593068A - 无缝钢管的连续等温退火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无缝钢管热处理领域，尤其是一种能够大批量、连续式等温退火的无缝钢管的连续等温退火方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：无缝钢管的连续等温退火方法，包括如下步骤：首先将待处理的无缝钢管通过步进式热处理淬火炉进行高温加热保温，然后将所述无缝钢管从步进式热处理淬火炉出炉后在空气中连续传输并通过淬火装置进入到步进式热处理回火炉，最后在步进式热处理回火炉内进行等温加热保温。本发明尤其适用于批量化进行无缝钢管热处理的生产工艺领域。

Description

无缝钢管的连续等温退火方法
技术领域
本发明涉及无缝钢管热处理领域，尤其是一种无缝钢管的连续等温退火方法。
背景技术
在无缝钢管的生产过程中，大部分钢管如石油裂化用P9、T9等出厂前均需经过等温退火处理，以便得到合适的组织获得理想的性能。目前，钢管的等温退火设备主要采用传统的室式炉，室式炉只有一个炉膛空间，将所有钢管堆放在内后缓慢加热至设定温度范围，保温一段时间后迅速移入温度在设定温度范围的另一炉内，等温保持一段时间，最后出炉空冷。采用此种等温退火方法主要存在问题是装炉量小、耗时长、炉耗成本高、生产效率低。
目前国内在钢的连续退火方面的专利或文章较多，但针对一种无缝钢管的连续等温退火方法尚属首例。与一种无缝钢管的连续等温退火方法有关的专利主要有以下几项：一、CN102766750A，名称《精密钢管高频感应连续退火工艺及其退火线》，本发明涉及一种精密钢管高频感应连续退火工艺及其退火线，包括钢管依次经过的放料装置、高频感应装置、保温管道、冷却管道、牵引装置以及收卷装置；所述的高频感应装置内设置有三组感应圈，每组感应圈的表面均包裹有石英管，所述的钢管间隔石英管放置在感应圈内圈。本发明采用了高频感应单元为热量提供来源，采用高频退火方式对钢管进行加热，不需要像接触式加热方式，就可以在金属物中直接产生高温；不但可以使金属物体整体加热，也可以选择性地对每个部位进行局部加热。该方法描述的是一种精密钢管高频感应连续退火工艺及其退火线，解决的技术问题是：提出一种精密钢管高频感应连续退火工艺及其退火线，不需要采用接触式加热方式就可以直接对工件整体加热。与本专利同属于解决钢管连续加热问题，但本专利所述的是一种无缝钢管连续等温退火方法，与所述专利钢管相比较，属非精密管，具备大口径、壁厚且纵向身长的特点，生产设备及工艺均更加复杂。二、CN 104388640A，名称《一种高速钢等温退火工艺》，本发明提供一种高速钢等温退火工艺，将高速钢在预处理后再进行等温退火处理；先将高速钢逐步加热到860-880℃，保温2-4h，打开炉门，使温度自然下降，；再将高速钢保持温度在720-750℃之间，持续的时间是6h，将炉的供热用断开，使炉子自然冷却至500℃，最后出炉空冷。本发明涉及的这种高速钢等温退火工艺，硬度值较高，且退火后的组织为索氏体和均匀分布的粒状碳化物，能够达到表面粗糙度要求较高的刃具的条件。该方法描述的是一种高速钢等温退火工艺，该方法所述的等温退火过程采用将钢加热、保温后打开炉门使温度自然下降再继续保温，最后断开供热的方式进行处理，此种方法对钢管而言极易造成头尾、内外冷却不均，且钢管自身的热量在温降之后极易导致温度回升，影响工艺的执行。但本专利所述的是一种无缝钢管的连续等温退火方法，较所述专利更易控制，生产效率更高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够大批量、连续式等温退火的无缝钢管的连续等温退火方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：无缝钢管的连续等温退火方法，包括如下步骤：首先将待处理的无缝钢管通过步进式热处理淬火炉进行高温加热保温，然后将所述无缝钢管从步进式热处理淬火炉出炉后在空气中连续传输并通过淬火装置进入到步进式热处理回火炉，最后在步进式热处理回火炉内进行等温加热保温。
进一步的是，所述步进式热处理淬火炉内的加热区段依次分为预热段、加热段和均热段，其中：预热段的温度范围为890-950℃，加热段的温度范围为950-970℃，均热段的温度范围为820-850℃。
进一步的是，所述步进式热处理回火炉内的加热区段依次分为加热一段、加热二段和均热段，其中：加热一段的温度范围为800-820℃，加热二段的温度范围为750-770℃，均热段的温度范围为660-680℃。
进一步的是，所述步进式热处理回火炉中的加热区段的温度达到各自对应温度范围后首先保温1小时，然后再进料。
进一步的是，步进式热处理回火炉内完成等温加热保温后，无缝钢管在空气中通过矫直机从而快速到反向链冷床旋转冷却。
进一步的是，无缝钢管在冷却后，通过切管机进行取样，收集。
进一步的是，所述步进式热处理淬火炉的布料方式为一齿一料或多齿一料。
进一步的是，所述步进式热处理回火炉的布料方式为一齿一料或多齿一料。
进一步的是，所述步进式热处理淬火炉在送入无缝钢管的正料之前，首先送入相近规格的打头料，所述打头料在出炉后快速空过淬火装置并进入步进式热处理回火炉，从而提高回火炉预热段温度。
进一步的是，无缝钢管管材从步进式热处理淬火炉出料到步进式热处理回火炉进料完毕的过程时间范围为3分钟之内。
本发明的有益效果是：本发明优化了热处理的处理工序，通过让无缝钢管依次通过步进式热处理淬火炉、淬火装置以及步进式热处理回火炉，成功的实现了大批量、连续式等温退火，克服了传统工艺中需要将所有钢管堆放在内后缓慢加热至设定温度范围，保温一段时间后迅速移入温度在设定温度范围的另一炉内的工艺缺陷。通过本发明制造的P9、T9等石油裂化用管，退火组织及性能指标完全能满足GB/9948-2018的要求，生产过程实现了大批量、连续式等温退火，同时由于钢管与钢管之间在炉内无直接接触，提高了加热速率，增加了加热均匀性，方便生产组织，降低了炉耗成本，直接减少了热处理组批炉次及取样频次，节约了试样的加工费及检测费用，提高了生产效率，具有良好的经济效益和社会效益。本发明尤其适用于批量化进行无缝钢管热处理的生产工艺领域。
具体实施方式
无缝钢管的连续等温退火方法，包括如下步骤：首先将待处理的无缝钢管通过步进式热处理淬火炉进行高温加热保温，然后将所述无缝钢管从步进式热处理淬火炉出炉后在空气中连续传输并通过淬火装置进入到步进式热处理回火炉，最后在步进式热处理回火炉内进行等温加热保温。
本发明让无缝钢管连续且依次的经过步进式热处理淬火炉、淬火装置以及步进式热处理回火炉，解决了传统方案中的装炉量小、耗时长、生产效率低的问题，可实现大批量、连续生产，钢管与钢管之间在炉内无直接接触，提高加热速率，增加加热均匀性，方便生产组织，降低了炉耗成本，直接减少了热处理组批炉次及取样频次，节约了试样的加工费及检测费用，提高了生产效率，确保合同交货期。
作为对步进式热处理淬火炉的温度控制的进一步优化，优选这样的方案：所述步进式热处理淬火炉内的加热区段依次分为预热段、加热段和均热段，其中：预热段的温度范围为890-950℃，加热段的温度范围为950-970℃，均热段的温度范围为820-850℃。优选均热段关闭大部分烧嘴，只留下个别烧嘴调节温度均匀性即可。
基于同样的设计构思，优选所述步进式热处理回火炉内的加热区段依次分为加热一段、加热二段和均热段，其中：加热一段的温度范围为800-820℃，加热二段的温度范围为750-770℃，均热段的温度范围为660-680℃。其中，进一步的，为了保证预热段温度达到较高水平，优选所述步进式热处理回火炉中的加热区段的温度达到各自对应温度范围后首先保温1小时，然后再进料。优选均热段关闭大部分烧嘴，只留下个别烧嘴调节温度均匀性即可。为了保证管材直线度要求，优选步进式热处理回火炉内完成等温加热保温后，无缝钢管在空气中通过矫直机从而快速到反向链冷床旋转冷却。
在无缝钢管在冷却后，通过切管机进行取样，收集即可。就实际的无缝钢管的输送过程而言，优选所述步进式热处理淬火炉的布料方式为一齿一料或多齿一料，以及优选所述步进式热处理回火炉的布料方式为一齿一料或多齿一料。
具体将无缝钢管从步进式热处理淬火炉转移到步进式热处理回火炉中时，可以选择这样的方案：步进移钢机前的分料挡料器调到最大位置，拉线调整，保证挡料块在同一直线上；然后再用耐火纤维包裹并用铁丝捆牢，保护硬塑的分料挡料块不被烤坏,并防止管材被碰凹，耐火纤维厚度以管材能够顺利上移钢机为准，在生产前以冷管作好调试。
为了获得更佳的步进式热处理回火炉的预热段温度，优选这样的方案：所述步进式热处理淬火炉在送入无缝钢管的正料之前，首先送入相近规格的打头料，所述打头料在出炉后快速空过淬火装置并进入步进式热处理回火炉，从而提高回火炉预热段温度。进一步的，为了获得更佳的品质，优选这样的方案：无缝钢管管材从步进式热处理淬火炉出料到步进式热处理回火炉进料完毕的过程时间范围为3分钟之内。
实施例
实施例1
采用本无缝钢管连续等温退火方法生产制造牌号为P9，规格为φ203*12.5mm的石油裂化管，包括淬火炉内的加热、保温，淬、回火炉之间的传输和回火炉内的加热、保温及后续冷却控制步骤；一、淬火炉预热段按900-950℃控制，加热段按950-970℃控制；均热段关闭3个烧嘴，只留3个烧嘴调节温度均匀性，温度按820-850℃控制；出炉管温未作要求；二、淬回火炉均为一齿一料，步进时间为240秒；三、淬火炉出炉后未开高压水除鳞，空过浸淬装置后进回火炉；四、淬火炉进正料前加φ177.8*9.19mm规格打头料15支，出炉后快速空过淬火装置进回火炉；五、打头料与正料之间的间隔为2齿；六、其中，淬火炉出炉至进回火炉间的传输步骤：步进移钢机前的分料挡料器调到最大位置，拉线调整，保证挡料块在同一直线上；然后再用耐火纤维包裹并用铁丝捆牢，保护硬塑的分料挡料块不被烤坏,并防止管材被碰凹，耐火纤维厚度以管材能够顺利上移钢机为准，在生产前以冷管作好调试；七、将步进移钢机的检测元件(接近开关)和回火炉进炉辊道不耐高温的检测元件暂时拆除，避免被红管烤坏，用半自动或自动操作；设备点检与操作保证过程顺畅。控制管材从淬火炉出料到回火炉进料完毕的过程时间为2.5分钟；八、回火炉的加热、保温及后续冷却步骤：回火炉加热一段按800-820℃控制，加热二段按750-770℃控制；均热段关闭大部分烧嘴，只留下个别烧嘴调节温度均匀性，按660-680℃控制,出炉管温不作要求；回火炉各段温度控制到以上温度后保温1小时再进料，保证预热段温度达到较高水平；钢管出回火炉后空过矫直机，快速到反向链冷床旋转冷却，保证管材直线度要求。钢管冷却后上切管机正常取样，收集。
通过上述控制方法生产的石油裂化用牌号为P9，规格为φ203*12.5mm的无缝钢管，退火组织及性能指标完全能满足GB/9948-2018的要求，生产过程实现了大批量、连续式等温退火，方便生产组织，降低了炉耗成本，直接减少了热处理组批炉次及取样频次，节约了试样的加工费及检测费用，提高了生产效率。
实施例2
采用本发明的一种无缝钢管连续等温退火方法生产制造牌号为T9，规格为φ245*12.5mm的石油裂化管，包括淬火炉内的加热、保温，淬、回火炉之间的传输和回火炉内的加热、保温及后续冷却控制步骤：一、淬火炉预热段按900-950℃控制，加热段按950-970℃控制；均热段关闭3个烧嘴，只留3个烧嘴调节温度均匀性，温度按820-850℃控制；出炉管温未作要求；二、淬回火炉均为一齿一料，步进时间为280秒；三、淬火炉出炉后未开高压水除鳞，空过浸淬装置后进回火炉；四、淬火炉进正料前加φ244.48*11.99mm规格打头料15支，出炉后快速空过淬火装置进回火炉；五、打头料与正料之间的间隔为2齿；六、淬火炉出炉至进回火炉间的传输步骤：步进移钢机前的分料挡料器调到最大位置，拉线调整，保证挡料块在同一直线上；然后再用耐火纤维包裹并用铁丝捆牢，保护硬塑的分料挡料块不被烤坏,并防止管材被碰凹，耐火纤维厚度以管材能够顺利上移钢机为准，在生产前以冷管作好调试；七、将步进移钢机的检测元件(接近开关)和回火炉进炉辊道不耐高温的检测元件暂时拆除，避免被红管烤坏，用半自动或自动操作；设备点检与操作保证过程顺畅，控制管材从淬火炉出料到回火炉进料完毕的过程时间为2.5分钟；八、回火炉的加热、保温及后续冷却步骤：回火炉加热一段按800-820℃控制，加热二段按750-770℃控制；均热段关闭大部分烧嘴，只留下个别烧嘴调节温度均匀性，按660-680℃控制,出炉管温不作要求；回火炉各段温度控制到以上温度后保温1小时再进料，保证预热段温度达到较高水平；钢管出回火炉后空过矫直机，快速到反向链冷床旋转冷却，保证管材直线度要求；钢管冷却后上切管机正常取样，收集。
通过上述控制方法生产的石油裂化用牌号为T9，规格为φ245*12.5mm的无缝钢管，退火组织及性能指标完全能满足GB/9948-2018的要求，生产过程实现了大批量、连续式等温退火，方便生产组织，降低了炉耗成本，直接减少了热处理组批炉次及取样频次，节约了试样的加工费及检测费用，提高了生产效率。
本发明的生产过程实现了大批量、连续式等温退火，方便生产组织，降低了炉耗成本，直接减少了热处理组批炉次及取样频次，节约了试样的加工费及检测费用，提高了生产效率，其技术优势十分明显，市场推广前景十分广阔。

Claims (10)

1.无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将待处理的无缝钢管通过步进式热处理淬火炉进行高温加热保温，然后将所述无缝钢管从步进式热处理淬火炉出炉后在空气中连续传输并通过淬火装置进入到步进式热处理回火炉，最后在步进式热处理回火炉内进行等温加热保温。
2.如权利要求1所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：所述步进式热处理淬火炉内的加热区段依次分为预热段、加热段和均热段，其中：预热段的温度范围为890-950℃，加热段的温度范围为950-970℃，均热段的温度范围为820-850℃。
3.如权利要求1所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：所述步进式热处理回火炉内的加热区段依次分为加热一段、加热二段和均热段，其中：加热一段的温度范围为800-820℃，加热二段的温度范围为750-770℃，均热段的温度范围为660-680℃。
4.如权利要求3所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：所述步进式热处理回火炉中的加热区段的温度达到各自对应温度范围后首先保温1小时，然后再进料。
5.如权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：步进式热处理回火炉内完成等温加热保温后，无缝钢管在空气中通过矫直机从而快速到反向链冷床旋转冷却。
6.如权利要求5所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：无缝钢管在冷却后，通过切管机进行取样，收集。
7.如权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：所述步进式热处理淬火炉的布料方式为一齿一料或多齿一料。
8.如权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：所述步进式热处理回火炉的布料方式为一齿一料或多齿一料。
9.如权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：所述步进式热处理淬火炉在送入无缝钢管的正料之前，首先送入相近规格的打头料，所述打头料在出炉后快速空过淬火装置并进入步进式热处理回火炉，从而提高回火炉预热段温度。
10.如权利要求1、2、3或4所述的无缝钢管的连续等温退火方法，其特征在于：无缝钢管管材从步进式热处理淬火炉出料到步进式热处理回火炉进料完毕的过程时间范围为3分钟之内。
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