CN113293268B - 一种筒节热处理装置的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种筒节热处理装置及其使用方法，涉及轧钢冶金工艺中的热处理领域，装置包括：用于设置于筒节内部的支承主轴，筒节设置于轧制装置上；设置于筒节的外部的外悬吊架，且外悬吊架部分包围筒节；加热组件，加热组件包括内加热装置和外加热装置，内加热装置和外加热装置分别用于设置于筒节的内部和外部，内加热装置设置于支承主轴上，外加热装置设置于外悬吊架上；冷却组件，冷却组件包括内冷却装置和外冷却装置，内冷却装置和外冷却装置分别设置于筒节的内部和外部，内冷却装置设置于支承主轴上，外冷却装置设置于外悬吊架上。该筒节热处理装置利用热轧后筒节的余温，无需移动筒节，即对筒节进行了热处理，环保性能好，且生产效率高。

Description

一种筒节热处理装置的使用方法

技术领域

本发明涉及轧钢冶金工艺中的热处理领域，特别是涉及一种筒节热处理装置及其使用方法。

背景技术

大型筒节广泛应用于各类塔、加氢反应器、煤液化装置等压力容器中，是主要的承压元件之一，大型筒节性能对设备以及整个系统的安全性有着重大的影响。筒节成型后的强度、韧性等性能，除了材料本身因素的影响之外，筒节成型过程中的轧制工艺和热处理技术是最主要的影响因素。目前的大型筒节轧制工艺，一般均为热轧，在轧制过程中，采用控制冷却的方法可以在轧制过程中调整钢材的性能。由于大型筒节一般直径在6至8m,径向壁厚约0.5m，轴向宽度3.5m左右，属于大型厚件，其温度分布不均匀，筒节心部与其外表面相比具有更高的温度。一般热轧的温度在1000℃左右，轧制完成后仍有较高的余温。目前大型筒节的热处理方式通常是将热轧完成后的筒节移动至热处理区域，经过再加热，淬火等一系列工艺完成热处理。采用这种热处理方式，不仅对于能源是一种浪费，而且会破坏生产的连续性，降低生产效率。

针对大型筒节热处理时所需经历的再加热过程，目前已有的新型加热装置均是固定于一处，使用时需将筒节移动至装置中，尚存较高余温的筒节在移动过程中既会因余温影响运送，影响工作环境，又会浪费余温，造成能量的浪费。再加热后的筒节又需要运送至淬火冷却处进行冷却，整个工艺流程割裂性大，生产不连贯，生产效率不高且能量利用率有待提高，故而研究环保且高效的热处理装置和热处理方法成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种环保且高效的热处理装置和热处理方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种筒节热处理装置，包括：支承主轴，所述支承主轴用于设置于轧制完成的筒节内部，所述筒节设置于轧制装置上；外悬吊架，所述外悬吊架设置于所述筒节的外部，且所述外悬吊架部分包围所述筒节；中间连接结构，所述支承主轴通过所述中间连接结构与所述外悬吊架连接；用于对所述筒节进行加热的加热组件，所述加热组件包括内加热装置和外加热装置，所述内加热装置和所述外加热装置分别用于设置于所述筒节的内部和外部、以分别对所述筒节的内侧壁和外侧壁进行加热，所述内加热装置设置于所述支承主轴上，所述外加热装置设置于所述外悬吊架上；用于对所述筒节进行冷却的冷却组件，所述冷却组件包括内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置和所述外冷却装置分别设置于所述筒节的内部和外部、以分别对所述筒节的内侧壁和外侧壁进行加热，所述内冷却装置设置于所述支承主轴上，所述外冷却装置设置于所述外悬吊架上。

优选地，筒节热处理装置还包括用于对所述筒节进行保温的保温组件，所述保温组件包括外保温装置，所述外保温装置设置于所述筒节的外部，所述外保温装置设置于所述外悬吊架上，所述支承主轴和所述外悬吊架均与所述筒节同轴设置，所述外保温装置、所述外加热装置以及所述外冷却装置沿所述筒节的外侧壁周向间隔设置，所述内加热装置和所述内冷却装置沿所述筒节的内侧壁周向间隔设置。

优选地，筒节热处理装置还包括第一外直线伸缩装置、第一内直线伸缩装置、第二外直线伸缩装置、第二内直线伸缩装置以及第三外直线伸缩装置，所述内加热装置通过所述第一内直线伸缩装置与所述支承主轴相连，所述外加热装置通过所述第一外直线伸缩装置与所述外悬吊架相连，所述内冷却装置通过所述第二内直线伸缩装置与所述支承主轴相连，所述外冷却装置通过所述第二外直线伸缩装置与所述外悬吊架相连，所述外保温装置通过所述第三外直线伸缩装置与所述外悬吊架相连。

优选地，第一内直线伸缩装置、第一外直线伸缩装置、第二内直线伸缩装置、所述第二外直线伸缩装置以及所述第三外直线伸缩装置分别为第一内直线伸缩杆、第一外直线伸缩杆、第二内直线伸缩杆、第二外直线伸缩杆以及第三外直线伸缩杆。

优选地，所述外加热装置为外感应加热弧形板，所述内加热装置为内感应加热弧形板，所述外保温装置为外弧形保温板。

优选地，所述内冷却装置包括内水槽和内喷头，所述外冷却装置包括外水槽和外喷头，所述内水槽和所述外水槽均用于盛装冷却介质，所述内喷头与所述内水槽相连通，所述外喷头与所述外水槽相连通。

优选地，所述中间连接结构包括外侧悬吊轴和支撑立柱，所述外侧悬吊轴平行于所述支承主轴，所述外侧悬吊轴固定于所述外悬吊架上，所述支撑立柱垂直于所述支承主轴及所述外侧悬吊轴，且所述支承主轴和所述外侧悬吊轴均与所述支撑立柱固定连接。

本发明还提供一种所述的筒节热处理装置的使用方法，包括以下步骤：

轧制完成后，调整轧制装置使轧制装置仅带动所述筒节旋转，将所述支承主轴和所述外悬吊架分别设置于所述筒节的内部和外部，之后启动所述内加热装置和所述外加热装置对所述筒节进行加热，使所述筒节温度达到材料的临界温度AC1以上30℃～50℃，加热完成后调节所述内加热装置和所述外加热装置对所述筒节进行保温，进行奥氏体化过程；

奥氏体化完成后关闭所述外加热装置及所述内加热装置，同时启动所述内冷却装置和所述外冷却装置，利用所述内冷却装置和所述外冷却装置对所述筒节进行冷却，从而完成所述筒节的淬火热处理。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的筒节热处理装置在筒节轧制过程中，内加热装置、外加热装置、内冷却装置及外冷却装置不工作，待轧制完成后调节轧制装置，使轧制装置仅带动筒节旋转，同时内加热装置和外加热装置工作，对筒节进行加热，达到所需温度后，调节调节内加热装置和外加热装置对筒节进行保温，进行奥氏体化过程；保温完成后内加热装置和外加热装置停止工作，同时内冷却装置和外冷却装置工作，对筒节进行冷却，从而完成筒节的淬火热处理。本发明提供的筒节热处理装置通过内加热装置、外加热装置、内冷却装置及外冷却装置的配合使用，并且利用热轧后筒节的余温，快速且节能地对筒节进行了热处理；另外，通过采用本发明筒节热处理装置，可以实现无需移动筒节的原位热处理，使得筒节轧制和热处理连续进行，提高了工艺的连续性和效率，且由于无需移位，有效避免了移位过程中对环境造成影响的情况发生，环保性能大大提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的筒节热处理装置的立体图；

图2为图1的主视图；

图3为本发明实施例中提供的内感应加热弧形板的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的外冷却装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的外弧形保温板的结构示意图。

附图标记说明：100、筒节热处理装置；1、外侧悬吊轴；2、外悬吊架；3、第一外直线伸缩杆；4、外感应加热弧形板；5、第二外直线伸缩杆；6、外水槽；7、外喷头；8、第三外直线伸缩杆；9、外弧形保温板；10、筒节；11、导向辊；12、支撑立柱；13、内感应加热弧形板；14、第一内直线伸缩杆；15、第二内直线伸缩杆；16、支承主轴；17、上辊；18、下辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种环保且高效的热处理装置和热处理方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-图5所示，本实施例提供一种筒节热处理装置100，包括：支承主轴16，支承主轴16用于设置于轧制完成的筒节10内部，筒节10设置于轧制装置上；外悬吊架2，外悬吊架2设置于筒节10的外部，且外悬吊架2部分包围筒节10；中间连接结构，支承主轴16通过中间连接结构与外悬吊架2 连接；用于对筒节10进行加热的加热组件，加热组件包括内加热装置和外加热装置，内加热装置和外加热装置分别用于设置于筒节10的内部和外部、以分别对筒节10的内侧壁和外侧壁进行加热，内加热装置设置于支承主轴16 上，外加热装置设置于外悬吊架2上；用于对筒节10进行冷却的冷却组件，冷却组件包括内冷却装置和外冷却装置，内冷却装置和外冷却装置分别设置于筒节10的内部和外部、以分别对筒节10的内侧壁和外侧壁进行加热，内冷却装置设置于支承主轴16上，外冷却装置设置于外悬吊架2上。本实施例提供的筒节热处理装置100利用热轧后筒节10的余温，快速且节能地对筒节10进行了热处理；另外，通过采用本实施例筒节热处理装置100，可以实现无需移动筒节10的原位热处理，使得筒节10轧制和热处理连续进行，提高了工艺的连续性和效率，且由于无需移位，有效避免了移位过程中对环境造成影响的情况发生，环保性能大大提高。

于本实施例中，筒节热处理装置100还包括用于对筒节10进行保温的保温组件，保温组件包括外保温装置，外保温装置设置于筒节10的外部，外保温装置设置于外悬吊架2上，支承主轴16和外悬吊架2均与筒节10同轴设置，外保温装置、外加热装置以及外冷却装置沿筒节10的外侧壁周向间隔设置、以防止相互干扰，内加热装置和内冷却装置沿筒节10的内侧壁周向间隔设置、以防止相互干扰。具体使用过程中当需要对筒节10进行保温处理时，通过调节内加热装置和外加热装置对筒节10进行保温，或者内加热装置和外加热装置配合外保温装置对筒节10进行保温。

于本实施例中，为了适用于不同直径及壁厚的筒节10，筒节热处理装置 100还包括第一外直线伸缩装置、第一内直线伸缩装置、第二外直线伸缩装置、第二内直线伸缩装置以及第三外直线伸缩装置，内加热装置通过第一内直线伸缩装置与支承主轴16相连，外加热装置通过第一外直线伸缩装置与外悬吊架 2相连，内冷却装置通过第二内直线伸缩装置与支承主轴16相连，外冷却装置通过第二外直线伸缩装置与外悬吊架2相连，外保温装置通过第三外直线伸缩装置与外悬吊架2相连。于本实施例中具体地，第一内直线伸缩装置的一端与支承主轴16焊接连接、另一端与内加热装置采用螺栓连接，第一外直线伸缩装置的一端与外悬吊架2焊接连接、另一端与外加热装置采用螺栓连接，第二内直线伸缩装置的一端与支承主轴16焊接连接、另一端与内冷却装置采用螺栓连接，第二外直线伸缩装置的一端与外悬吊架2焊接连接、另一端与外冷却装置采用螺栓连接，第三外直线伸缩装置的一端与外悬吊架2焊接连接、另一端与外保温装置采用螺栓连接。

于本实施例中，第一内直线伸缩装置、第一外直线伸缩装置、第二内直线伸缩装置、第二外直线伸缩装置以及第三外直线伸缩装置分别为第一内直线伸缩杆14、第一外直线伸缩杆3、第二内直线伸缩杆15、第二外直线伸缩杆5 以及第三外直线伸缩杆8。第一内直线伸缩杆14、第一外直线伸缩杆3、第二内直线伸缩杆15、第二外直线伸缩杆5以及第三外直线伸缩杆8结构相同，且均属于现有技术，只要能够沿直线伸缩的伸缩结构即可，详细结构在此不再赘述。

于本实施例中，为了更好地加热及保温，如图1-图3所示，外加热装置为外感应加热弧形板4，内加热装置为内感应加热弧形板13，外保温装置为外弧形保温板9。

于本实施例中，如图3所示，内冷却装置包括内水槽和内喷头，外冷却装置包括外水槽6和外喷头7，内水槽和外水槽6均用于盛装冷却介质，例如，冷却水，内喷头与内水槽相连通，外喷头7与外水槽6相连通。进一步地，内水槽沿筒节10的长度方向设置，外水槽6沿筒节10的长度方向设置，。进一步地，内喷头的数量和外喷头7的数量均为多个，且多个内喷头沿内水槽的长度方向设置，多个外喷头7沿外水槽6的长度方向设置，本实施例中具体地，内喷头和外喷头7的数量均为6个。进一步地，冷却介质通过泵送至内水槽和外水槽6中，且支承主轴16内部中空，冷却介质穿过支承主轴16输送至内水槽和外水槽6中。

于本实施例中，如图1-图2所示，中间连接结构包括外侧悬吊轴1和支撑立柱12，外侧悬吊轴1平行于支承主轴16，外侧悬吊轴1固定于外悬吊架2 上，支撑立柱12垂直于支承主轴16及外侧悬吊轴1，且支承主轴16和外侧悬吊轴1均与支撑立柱12固定连接。具体使用过程中，通过固定支承主轴16，以实现筒节热处理装置100整体的固定。

本实施例提供的筒节热处理装置100的使用方法，包括以下步骤：

轧制完成后，筒节10心部仍然具有温度，调整轧制装置使轧制装置仅带动筒节10旋转，将支承主轴16和外悬吊架2分别设置于筒节10的内部和外部，并调整第一内直线伸缩杆14和第二外直线伸缩杆5，使内感应加热弧形板13和外感应加热弧形板4分别与筒节10内侧面和外侧面的距离为8-25mm 后，接通内感应加热弧形板13及外感应加热弧形板4的电源对筒节10进行加热，使筒节10温度达到材料的临界温度AC1(加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度)以上30℃～50℃，加热完成后调节内感应加热弧形板13和外感应加热弧形板4的加热功率及加热频率或者切断电源，配合外弧形保温板9对筒节10进行保温，进行奥氏体化过程；

奥氏体化完成后关闭外感应加热弧形板4及内感应加热弧形板13的电源，调节第一外直线伸缩杆3和第一内直线伸缩杆14，使外感应弧形加热板和内感应弧形加热板分别远离筒节10的外侧面和内侧面，同时调节第二外直线伸缩杆5和第二内直线伸缩杆15，使外喷头7和内喷头分别靠近筒节10的外表面和内表面，之后开启内喷头和外喷头7，利用内喷头和外喷头7喷射水流对处于高温的筒节10进行快速冷却，从而完成筒节10的淬火热处理过程。

需要说明的是轧制装置的详细结构属于现有技术，本实施例中具体地，轧制装置包括上辊17、下辊18以及两个导向辊11，上辊17和下辊18分别设置于筒节10的内部及外部，上辊17和下辊18相对设置，通过上辊17和下辊 18轧制筒节10，两个导向辊11均设置于筒节10的外部，且两个导向辊11对称设置于下辊18的两侧，筒节10可转动地支承于两个导向辊11上。具体使用过程中，待轧制完成后调节上辊17压下量，不再增加进给，仅利用上下辊 18与筒壁之间的摩擦带动筒节10旋转。

在本发明的描述中，需要说明的是，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种筒节热处理装置的使用方法，其特征在于，筒节热处理装置包括：

支承主轴，所述支承主轴用于设置于轧制完成的筒节内部，所述筒节设置于轧制装置上；

外悬吊架，所述外悬吊架设置于所述筒节的外部，且所述外悬吊架部分包围所述筒节；

中间连接结构，所述支承主轴通过所述中间连接结构与所述外悬吊架连接；

用于对所述筒节进行加热的加热组件，所述加热组件包括内加热装置和外加热装置，所述内加热装置和所述外加热装置分别用于设置于所述筒节的内部和外部、以分别对所述筒节的内侧壁和外侧壁进行加热，所述内加热装置设置于所述支承主轴上，所述外加热装置设置于所述外悬吊架上；

用于对所述筒节进行冷却的冷却组件，所述冷却组件包括内冷却装置和外冷却装置，所述内冷却装置和所述外冷却装置分别设置于所述筒节的内部和外部、以分别对所述筒节的内侧壁和外侧壁进行冷却，所述内冷却装置设置于所述支承主轴上，所述外冷却装置设置于所述外悬吊架上；

还包括用于对所述筒节进行保温的保温组件，所述保温组件包括外保温装置，所述外保温装置设置于所述筒节的外部，所述外保温装置设置于所述外悬吊架上，所述支承主轴和所述外悬吊架均与所述筒节同轴设置，所述外保温装置、所述外加热装置以及所述外冷却装置沿所述筒节的外侧壁周向间隔设置，所述内加热装置和所述内冷却装置沿所述筒节的内侧壁周向间隔设置；

在所述筒节轧制过程中，所述内加热装置、所述外加热装置、所述内冷却装置及所述外冷却装置不工作，轧制完成后，所述筒节心部仍然具有温度，调整轧制装置使轧制装置仅带动所述筒节旋转，将所述支承主轴和所述外悬吊架分别设置于所述筒节的内部和外部，之后启动所述内加热装置和所述外加热装置对所述筒节进行加热，使所述筒节温度达到材料的临界温度AC1以上30℃~50℃，加热完成后调节所述内加热装置和所述外加热装置对所述筒节进行保温，或者所述内加热装置和所述外加热装置配合外保温装置对所述筒节进行保温，进行奥氏体化过程；

奥氏体化完成后关闭所述外加热装置及所述内加热装置，同时启动所述内冷却装置和所述外冷却装置，利用所述内冷却装置和所述外冷却装置对所述筒节进行冷却，从而完成所述筒节的淬火热处理。

2.根据权利要求1所述的筒节热处理装置的使用方法，其特征在于，还包括第一外直线伸缩装置、第一内直线伸缩装置、第二外直线伸缩装置、第二内直线伸缩装置以及第三外直线伸缩装置，所述内加热装置通过所述第一内直线伸缩装置与所述支承主轴相连，所述外加热装置通过所述第一外直线伸缩装置与所述外悬吊架相连，所述内冷却装置通过所述第二内直线伸缩装置与所述支承主轴相连，所述外冷却装置通过所述第二外直线伸缩装置与所述外悬吊架相连，所述外保温装置通过所述第三外直线伸缩装置与所述外悬吊架相连。

3.根据权利要求2所述的筒节热处理装置的使用方法，其特征在于，第一内直线伸缩装置、第一外直线伸缩装置、第二内直线伸缩装置、所述第二外直线伸缩装置以及所述第三外直线伸缩装置分别为第一内直线伸缩杆、第一外直线伸缩杆、第二内直线伸缩杆、第二外直线伸缩杆以及第三外直线伸缩杆。

4.根据权利要求1所述的筒节热处理装置的使用方法，其特征在于，所述外加热装置为外感应加热弧形板，所述内加热装置为内感应加热弧形板，所述外保温装置为外弧形保温板。

5.根据权利要求1所述的筒节热处理装置的使用方法，其特征在于，所述内冷却装置包括内水槽和内喷头，所述外冷却装置包括外水槽和外喷头，所述内水槽和所述外水槽均用于盛装冷却介质，所述内喷头与所述内水槽相连通，所述外喷头与所述外水槽相连通。

6.根据权利要求1所述的筒节热处理装置的使用方法，其特征在于，所述中间连接结构包括外侧悬吊轴和支撑立柱，所述外侧悬吊轴平行于所述支承主轴，所述外侧悬吊轴固定于所述外悬吊架上，所述支撑立柱垂直于所述支承主轴及所述外侧悬吊轴，且所述支承主轴和所述外侧悬吊轴均与所述支撑立柱固定连接。

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