CN113430352B - 一种无缝钢管用表面热处理设备及其热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无缝钢管用表面热处理设备及其热处理方法，涉及钢管热处理技术领域，为解决现有无缝钢管用表面热处理设备通常为直线传输的流水线形式，一次仅能对一根无缝钢管进行热处理加工，且对生产车间的长度需求较高的问题。所述动力进料机构的后端设置有加热炉，所述加热炉的后端设置有动力送料机构，所述动力送料机构的后端设置有平移机构，所述平移机构上表面的中间位置处安装有动力回料机构，所述动力回料机构的前端和后端均设置有承托机构，所述平移机构下表面的一侧安装有主动导轨，所述平移机构下表面的另一侧安装有从动导轨，所述动力送料机构的一侧设置有动力接料机构，所述动力接料机构的前端设置有冷却炉。

Description

一种无缝钢管用表面热处理设备及其热处理方法
技术领域
本发明涉及钢管热处理技术领域，具体为一种无缝钢管用表面热处理设备及其热处理方法。
背景技术
热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。而无缝钢管在生产时，其热处理的作用就是提高钢管的材料机械性能、消除残余应力和改善钢管金属的切削加工性能。
但是，现有无缝钢管用表面热处理设备通常为直线传输的流水线形式，一次仅能对一根无缝钢管进行热处理加工，且对生产车间的长度需求较高；所以我们提出了一种无缝钢管用表面热处理设备及其热处理方法，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无缝钢管用表面热处理设备及其热处理方法，以解决上述背景技术中提出的现有无缝钢管用表面热处理设备通常为直线传输的流水线形式，一次仅能对一根无缝钢管进行热处理加工，且对生产车间的长度需求较高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无缝钢管用表面热处理设备，包括动力进料机构，所述动力进料机构的后端设置有加热炉，所述加热炉的后端设置有动力送料机构，所述动力送料机构的后端设置有平移机构，所述平移机构上表面的中间位置处安装有动力回料机构，所述动力回料机构的前端和后端均设置有承托机构，所述平移机构下表面的一侧安装有主动导轨，所述平移机构下表面的另一侧安装有从动导轨，所述主动导轨和从动导轨上的滑块均与平移机构的底面固定连接，所述动力送料机构的一侧设置有动力接料机构，所述动力接料机构的前端设置有冷却炉，所述冷却炉的前端设置有动力排料机构。
优选的，所述承托机构包括侧支架、V型承载块和液压缸，所述侧支架和V型承载块均设置有两个，且两个V型承载块均安装在两个侧支架之间，所述V型承载块的外壁上设置有防滑纹，所述液压缸设置在承托机构下表面的两侧，所述主动导轨和从动导轨的内部均安装有滚珠丝杆，所述主动导轨和从动导轨的一端通过联动轴传动连接，所述主动导轨的一端安装有步进电机，且步进电机的输出端与滚珠丝杆传动连接。
优选的，两侧所述液压缸之间设置有导柱，导柱设置有两个，且两个导柱的上端均与V型承载块固定连接。
优选的，所述加热炉的上表面安装有接电箱，且接电箱设置有三个，所述加热炉的内部安装有电磁加热器，电磁加热器设置有六个，且两个一组等距分布于加热炉的内部，所述电磁加热器包括圆筒形外壳和螺旋电磁加热线圈，且螺旋电磁加热线圈安装在圆筒形外壳的内壁上。
优选的，相邻所述电磁加热器组之间均设置有第一输料辊，且第一输料辊设置有四个，相邻所述第一输料辊之间通过皮带传动机构传动连接。
优选的，所述加热炉的一端设置有进料端，所述进料端的内部安装有第一过渡辊，且第一过渡辊的辊轴与加热炉内壁转动连接，所述加热炉的另一端设置有出料端，且出料端的内部安装有矫直轮组。
优选的，所述冷却炉内部的一侧设置有第一降温室，所述第一降温室的一侧设置有第二降温室，所述第一降温室和第二降温室外壁的两侧均安装有散热风扇组，所述第二降温室内壁的一侧安装有水冷循环管，且水冷循环管的两端均贯穿并延伸至第二降温室的外部，所述水冷循环管的两端分别与外置冷水机的进水口和回水口连接。
优选的，所述第二降温室的一侧设置有第三降温室，所述第三降温室的外壁上安装有U型管架，所述U型管架的内壁上安装有喷嘴，喷嘴设置有若干个，且若干个喷嘴的一端均贯穿并延伸至第三降温室的内部，所述第三降温室的下方设置有存水室，且存水室与第三降温室之间设置有若干导水孔，所述存水室的前端安装有排水阀，所述冷却炉两端的内部均安装有第二过渡辊，所述第一降温室、第二降温室和第三降温室之间均安装有第二输料辊。
优选的，所述动力进料机构、动力送料机构、动力回料机构、动力接料机构和动力排料机构的内部包括基座、侧板和动力辊，所述侧板设置有两个，且两个侧板分别安装在基座上表面的两侧，所述动力辊设置有两个，且两个动力辊的两端均通过传动轴与侧板转动连接，一端所述传动轴的外壁上安装有皮带防护罩，所述皮带防护罩一端的外壁上安装有异步电机，且异步电机的输出端通过皮带和皮带轮与传动轴传动连接。
优选的，所述一种无缝钢管用表面热处理设备的热处理方法，包括以下步骤：
步骤一：依靠送料机将两根无缝钢管输送至动力进料机构，由动力进料机构上的两组动力辊同步传动，将两根钢管同时送往加热炉内；
步骤二：加热炉内设置有六个电磁加热器，加热器两个一组等距分布于加热炉内，且加热温度逐级升高，两根钢管进入加热炉后，依靠第一输料辊的动力作用沿炉体前进，并在三组加热器作用下平缓升温至热处理温度；
步骤三：待达到热处理温度后，依靠第一输料辊将钢管继续送往矫直轮组，并在矫直轮组的压合作用下，解决因前后端加热不均导致的管体弯曲现象；
步骤四：管体矫直完毕后，由出料口处的动力送料机构将其转移至平移机构；
步骤五：驱动平移机构上的液压缸，使两个承托机构上的V型承载块组托举住两根钢管，同时启动主动导轨，使其通过联动轴与从动导轨协同作用，将平移机构转移至冷却炉后端；
步骤六：再次驱动液压缸放下钢管，使其与平移机构上的动力回料机构接触，在动力回料机构以及动力接料机构的协同作用下将钢管送入冷却炉；
步骤七：钢管进入冷却炉后，首先由第一降温室两侧的散热风扇组实现横向抽风，进行初步降温，再由第二输料辊送往第二降温室，同样依靠散热风扇组进行横向抽风，同时配合水冷循环管进一步提升降温效率，最后进入第三降温室，由U型管架内壁的喷嘴实现彻底冷却，完毕后由出料口处的动力排料机构送出，以完成整套热处理流程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将热处理过程所用的冷却炉设置在加热炉的一侧，且冷却炉和加热炉的后端安装有平移机构，当钢管在加热完毕后，可通过动力机构由加热炉转移至平移机构内，再通过电动导轨的传动作用使其平移至冷却炉后端，继续通过动力机构输送至冷却炉内，实现冷却处理，相较于传统的直线式流水线输料，平移机构的设置大幅减小了生产线的长度，降低了对生产车间长度的需求，解决了现有生产线较长，头尾作业不一致甚至不协调不易发现，难以及时处理，易对生产结果产生较大影响的问题发生，并且整套设备的动力机构均由两组上下分布的动力辊构成，动力辊间依靠异步电机以及皮带机构同步传动，可在加工时同时输送两根无缝钢管，大幅提升了生产效率。
2、通过在加热炉内设置三组电磁加热器，并且将冷却炉划分为第一降温室、第二降温室和第三降温室，在热处理的升温阶段，三组电磁加热器的温度逐级升高，能够以较为平缓的方式提升管体表面温度，避免升温过快的情况发生；而在冷却阶段，钢管首先由第一降温室两侧的散热风扇组实现横向抽风，进行初步降温，再由第二输料辊送往第二降温室，同样依靠散热风扇组进行横向抽风，同时配合水冷循环管进一步提升降温效率，最后进入第三降温室，由U型管架内壁的喷嘴实现彻底冷却，达到逐级降温的效果，两组系统协同作用，避免了无缝钢管在表面热处理过程中，因升降温过快，导致外壁发生开裂的情况。
3、通过在加热炉的出料端设置矫直轮组，矫直轮组由多个上下错位的轮毂构成，在管料穿过时，能够在轮组的上下压合作用下进行矫直处理，解决加热阶段管体前后端温度不一产生的弯曲现象。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的加热炉内部结构示意图；
图3为本发明的冷却炉内部结构示意图；
图4为本发明的动力机构结构示意图；
图5为本发明的承托机构结构示意图；
图中：1、动力进料机构；2、加热炉；3、接电箱；4、动力送料机构；5、平移机构；6、从动导轨；7、主动导轨；8、滚珠丝杆；9、联动轴；10、步进电机；11、动力回料机构；12、承托机构；121、侧支架；122、V型承载块；123、液压缸；124、导柱；13、动力接料机构；14、冷却炉；15、第一降温室；16、第二降温室；17、第三降温室；18、排水阀；19、散热风扇组；20、U型管架；21、动力排料机构；22、进料端；23、出料端；24、第一过渡辊；25、矫直轮组；26、电磁加热器；27、第一输料辊；28、皮带传动机构；29、喷嘴；30、水冷循环管；31、存水室；32、基座；33、侧板；34、动力辊；35、传动轴；36、皮带防护罩；37、异步电机；38、第二输料辊；39、第二过渡辊。
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。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：一种无缝钢管用表面热处理设备，包括动力进料机构1，动力进料机构1的后端设置有加热炉2，加热炉2的后端设置有动力送料机构4，动力送料机构4的后端设置有平移机构5，平移机构5上表面的中间位置处安装有动力回料机构11，动力回料机构11的前端和后端均设置有承托机构12，平移机构5下表面的一侧安装有主动导轨7，平移机构5下表面的另一侧安装有从动导轨6，主动导轨7和从动导轨6上的滑块均与平移机构5的底面固定连接，动力送料机构4的一侧设置有动力接料机构13，动力接料机构13的前端设置有冷却炉14，冷却炉14的前端设置有动力排料机构21。
进一步，承托机构12包括侧支架121、V型承载块122和液压缸123，侧支架121和V型承载块122均设置有两个，且两个V型承载块122均安装在两个侧支架121之间，V型承载块122的外壁上设置有防滑纹，液压缸123设置在承托机构12下表面的两侧，主动导轨7和从动导轨6的内部均安装有滚珠丝杆8，主动导轨7和从动导轨6的一端通过联动轴9传动连接，主动导轨7的一端安装有步进电机10，且步进电机10的输出端与滚珠丝杆8传动连接，当无缝钢管移动至平移机构5时，可驱动液压缸123带动两组承托机构12顶升，利用V型承载块122托举住钢管，然后在主动导轨7以及从动导轨6的协同作用下，将钢管平移至冷却炉14后端，并再次驱动液压缸123放下承托机构12，使钢管与动力回料机构11接触，方便将其转运至冷却炉14内。
进一步，两侧液压缸123之间设置有导柱124，导柱124设置有两个，且两个导柱124的上端均与V型承载块122固定连接，导柱124为具有伸缩结构的套管，能够配合液压缸123升降，提升其稳定性。
进一步，加热炉2的上表面安装有接电箱3，且接电箱3设置有三个，加热炉2的内部安装有电磁加热器26，电磁加热器26设置有六个，且两个一组等距分布于加热炉2的内部，电磁加热器26包括圆筒形外壳和螺旋电磁加热线圈，且螺旋电磁加热线圈安装在圆筒形外壳的内壁上，三组电磁加热器26的温度逐级升高，能够以较为平缓的方式提升管体表面温度，避免升温过快，导致管体开裂的情况发生。
进一步，相邻电磁加热器26组之间均设置有第一输料辊27，且第一输料辊27设置有四个，相邻第一输料辊27之间通过皮带传动机构28传动连接，第一输料辊27起到了在加热炉2内输送钢管的作用。
进一步，加热炉2的一端设置有进料端22，进料端22的内部安装有第一过渡辊24，且第一过渡辊24的辊轴与加热炉2内壁转动连接，加热炉2的另一端设置有出料端23，且出料端23的内部安装有矫直轮组25，通过在加热炉2的出料端23设置矫直轮组25，矫直轮组25由多个上下错位的轮毂构成，在管料穿过时，能够在轮组的上下压合作用下进行矫直处理，解决加热阶段管体前后端温度不一产生的弯曲现象。
进一步，冷却炉14内部的一侧设置有第一降温室15，第一降温室15的一侧设置有第二降温室16，第一降温室15和第二降温室16外壁的两侧均安装有散热风扇组19，第二降温室16内壁的一侧安装有水冷循环管30，且水冷循环管30的两端均贯穿并延伸至第二降温室16的外部，水冷循环管30的两端分别与外置冷水机的进水口和回水口连接，第一降温室15和第二降温室16均能对管体起到降温的作用，而第二降温室16配合水冷循环管30能够达到更好的降温效果，从而实现逐级降温，避免管体温度下降过快，发生开裂。
进一步，第二降温室16的一侧设置有第三降温室17，第三降温室17的外壁上安装有U型管架20，U型管架20的内壁上安装有喷嘴29，喷嘴29设置有若干个，且若干个喷嘴29的一端均贯穿并延伸至第三降温室17的内部，第三降温室17的下方设置有存水室31，且存水室31与第三降温室17之间设置有若干导水孔，存水室31的前端安装有排水阀18，冷却炉14两端的内部均安装有第二过渡辊39，第一降温室15、第二降温室16和第三降温室17之间均安装有第二输料辊38，第三降温室17上的U型管架20能够与水管外接，在钢管通过时，由泵送装置将水送往U型管架20内，沿管架内侧的若干喷嘴29喷出，实现管体的彻底冷却，冷却完毕的废水沿导水孔进入存水室31内，可通过排水阀18排出。
进一步，动力进料机构1、动力送料机构4、动力回料机构11、动力接料机构13和动力排料机构21的内部包括基座32、侧板33和动力辊34，侧板33设置有两个，且两个侧板33分别安装在基座32上表面的两侧，动力辊34设置有两个，且两个动力辊34的两端均通过传动轴35与侧板33转动连接，一端传动轴35的外壁上安装有皮带防护罩36，皮带防护罩36一端的外壁上安装有异步电机37，且异步电机37的输出端通过皮带和皮带轮与传动轴35传动连接，以上动力机构均设置两组动力辊34，且动力辊34间依靠异步电机37以及皮带机构同步传动，可在加工时同时输送两根无缝钢管，以提升生产效率。
进一步，一种无缝钢管用表面热处理设备的热处理方法，包括以下步骤：
步骤一：依靠送料机将两根无缝钢管输送至动力进料机构1，由动力进料机构1上的两组动力辊34同步传动，将两根钢管同时送往加热炉2内；
步骤二：加热炉2内设置有六个电磁加热器26，加热器两个一组等距分布于加热炉2内，且加热温度逐级升高，两根钢管进入加热炉2后，依靠第一输料辊27的动力作用沿炉体前进，并在三组加热器作用下平缓升温至热处理温度；
步骤三：待达到热处理温度后，依靠第一输料辊27将钢管继续送往矫直轮组25，并在矫直轮组25的压合作用下，解决因前后端加热不均导致的管体弯曲现象；
步骤四：管体矫直完毕后，由出料口处的动力送料机构4将其转移至平移机构5；
步骤五：驱动平移机构5上的液压缸123，使两个承托机构12上的V型承载块122组托举住两根钢管，同时启动主动导轨7，使其通过联动轴9与从动导轨6协同作用，将平移机构5转移至冷却炉14后端；
步骤六：再次驱动液压缸123放下钢管，使其与平移机构5上的动力回料机构11接触，在动力回料机构11以及动力接料机构13的协同作用下将钢管送入冷却炉14；
步骤七：钢管进入冷却炉14后，首先由第一降温室15两侧的散热风扇组19实现横向抽风，进行初步降温，再由第二输料辊38送往第二降温室16，同样依靠散热风扇组19进行横向抽风，同时配合水冷循环管30进一步提升降温效率，最后进入第三降温室17，由U型管架20内壁的喷嘴29实现彻底冷却，完毕后由出料口处的动力排料机构21送出，以完成整套热处理流程。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种无缝钢管用表面热处理设备，包括动力进料机构(1)，其特征在于：所述动力进料机构(1)的后端设置有加热炉(2)，所述加热炉(2)的后端设置有动力送料机构(4)，所述动力送料机构(4)的后端设置有平移机构(5)，所述平移机构(5)上表面的中间位置处安装有动力回料机构(11)，所述动力回料机构(11)的前端和后端均设置有承托机构(12)，所述平移机构(5)下表面的一侧安装有主动导轨(7)，所述平移机构(5)下表面的另一侧安装有从动导轨(6)，所述动力送料机构(4)的一侧设置有动力接料机构(13)，所述动力接料机构(13)的前端设置有冷却炉(14)，所述冷却炉(14)的前端设置有动力排料机构(21)，所述承托机构(12)包括侧支架(121)、V型承载块(122)和液压缸(123)，所述侧支架(121)和V型承载块(122)均设置有两个，且两个V型承载块(122)均安装在两个侧支架(121)之间，所述液压缸(123)设置在承托机构(12)下表面的两侧，所述主动导轨(7)和从动导轨(6)的内部均安装有滚珠丝杆(8)，所述主动导轨(7)和从动导轨(6)的一端通过联动轴(9)传动连接，所述主动导轨(7)的一端安装有步进电机(10)，且步进电机(10)的输出端与滚珠丝杆(8)传动连接，所述动力进料机构(1)、动力送料机构(4)、动力回料机构(11)、动力接料机构(13)和动力排料机构(21)的内部包括基座(32)、侧板(33)和动力辊(34)，所述侧板(33)设置有两个，且两个侧板(33)分别安装在基座(32)上表面的两侧，所述动力辊(34)设置有两个，且两个动力辊(34)的两端均通过传动轴(35)与侧板(33)转动连接，一端所述传动轴(35)的外壁上安装有皮带防护罩(36)，所述皮带防护罩(36)一端的外壁上安装有异步电机(37)，且异步电机(37)的输出端通过皮带和皮带轮与传动轴(35)传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用表面热处理设备，其特征在于：两侧所述液压缸(123)之间设置有导柱(124)，导柱(124)设置有两个，且两个导柱(124)的上端均与V型承载块(122)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用表面热处理设备，其特征在于：所述加热炉(2)的上表面安装有接电箱(3)，且接电箱(3)设置有三个，所述加热炉(2)的内部安装有电磁加热器(26)，电磁加热器(26)设置有六个，且两个一组等距分布于加热炉(2)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种无缝钢管用表面热处理设备，其特征在于：相邻所述电磁加热器(26)组之间均设置有第一输料辊(27)，且第一输料辊(27)设置有四个，相邻所述第一输料辊(27)之间通过皮带传动机构(28)传动连接。
5.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用表面热处理设备，其特征在于：所述加热炉(2)的一端设置有进料端(22)，所述进料端(22)的内部安装有第一过渡辊(24)，且第一过渡辊(24)的辊轴与加热炉(2)内壁转动连接，所述加热炉(2)的另一端设置有出料端(23)，且出料端(23)的内部安装有矫直轮组(25)。
6.根据权利要求1所述的一种无缝钢管用表面热处理设备，其特征在于：所述冷却炉(14)内部的一侧设置有第一降温室(15)，所述第一降温室(15)的一侧设置有第二降温室(16)，所述第一降温室(15)和第二降温室(16)外壁的两侧均安装有散热风扇组(19)，所述第二降温室(16)内壁的一侧安装有水冷循环管(30)，且水冷循环管(30)的两端均贯穿并延伸至第二降温室(16)的外部。
7.根据权利要求6所述的一种无缝钢管用表面热处理设备，其特征在于：所述第二降温室(16)的一侧设置有第三降温室(17)，所述第三降温室(17)的外壁上安装有U型管架(20)，所述U型管架(20)的内壁上安装有喷嘴(29)，喷嘴(29)设置有若干个，且若干个喷嘴(29)的一端均贯穿并延伸至第三降温室(17)的内部，所述第三降温室(17)的下方设置有存水室(31)，且存水室(31)与第三降温室(17)之间设置有若干导水孔，所述存水室(31)的前端安装有排水阀(18)，所述冷却炉(14)两端的内部均安装有第二过渡辊(39)，所述第一降温室(15)、第二降温室(16)和第三降温室(17)之间均安装有第二输料辊(38)。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种无缝钢管用表面热处理设备的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：依靠送料机将两根无缝钢管输送至动力进料机构(1)，由动力进料机构(1)上的两组动力辊(34)同步传动，将两根钢管同时送往加热炉(2)内；
步骤二：加热炉(2)内设置有六个电磁加热器(26)，加热器两个一组等距分布于加热炉(2)内，且加热温度逐级升高，两根钢管进入加热炉(2)后，依靠第一输料辊(27)的动力作用沿炉体前进，并在三组加热器作用下平缓升温至热处理温度；
步骤三：待达到热处理温度后，依靠第一输料辊(27)将钢管继续送往矫直轮组(25)，并在矫直轮组(25)的压合作用下，解决因前后端加热不均导致的管体弯曲现象；
步骤四：管体矫直完毕后，由出料口处的动力送料机构(4)将其转移至平移机构(5)；
步骤五：驱动平移机构(5)上的液压缸(123)，使两个承托机构(12)上的V型承载块(122)组托举住两根钢管，同时启动主动导轨(7)，使其通过联动轴(9)与从动导轨(6)协同作用，将平移机构(5)转移至冷却炉(14)后端；
步骤六：再次驱动液压缸(123)放下钢管，使其与平移机构(5)上的动力回料机构(11)接触，在动力回料机构(11)以及动力接料机构(13)的协同作用下将钢管送入冷却炉(14)；
步骤七：钢管进入冷却炉(14)后，首先由第一降温室(15)两侧的散热风扇组(19)实现横向抽风，进行初步降温，再由第二输料辊(38)送往第二降温室(16)，同样依靠散热风扇组(19)进行横向抽风，同时配合水冷循环管(30)进一步提升降温效率，最后进入第三降温室(17)，由U型管架(20)内壁的喷嘴(29)实现彻底冷却，完毕后由出料口处的动力排料机构(21)送出，以完成整套热处理流程。
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