CN202989232U

CN202989232U - 步进式管材加热炉

Info

Publication number: CN202989232U
Application number: CN 201220617864
Authority: CN
Inventors: 李连进; 李牧
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-11-20

Abstract

本实用新型公开了一种步进式管材加热炉，而提供一种能够更均匀的加热，避免管材产生组织差异和外径变形，保障管材质量的加热炉。包括炉体、炉底、多根固定梁和多根步进梁，步进梁和固定梁分别为结构相同的齿形，每个齿形的形状为等腰三角形，每个齿的顶部和底部为圆弧状，步进梁和固定梁与升降驱动机构和水平移位驱动机构连接；步进梁和固定梁的移动路线为矩形，管材在步进梁和固定梁上从齿顶滚动到齿底，边滚动边前移。由于固定梁和步进梁均采用三角形齿形设计，管材在齿的顶部自动缓慢的滚动到齿的底部，通过管材在加热的过程中不断的翻转改变加热位置，改善了加热炉上部和下部温度差造成的影响，加热更加均匀。

Description

步进式管材加热炉

技术领域

本实用新型涉及金属热处理技术领域，特别是涉及一种步进式管材加热炉。

背景技术

石油套管的热处理是通过钢在固态下加热、保温和冷却的操作来改变石油套管的内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。

通过热处理可以充分发挥石油套管的潜力，提高石油套管的使用性能，减轻石油套管重量，节约材料降低成本，延长使用寿命。

步进式加热炉与传统的推钢式加热炉相比，其基本的特征是套管在炉底上的移动靠炉底可动的步进梁作扇形轨迹的往复运动，把放置在固定梁上的套管一步一步地由进料端送到出料端，因此大型加热炉几乎都采用步进式炉。

但是，由于步进式加热炉的上部和下部存在温度差，在均热时这一温度差传递给套管钢管，使套管的上下部和内外表面产生加热不匀，造成冷却后的套管产生组织差异和外径变形等问题。同时，由于固定梁（或步进梁）的间隙过大（一般为1000mm以上），套管出现弯曲变形。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够更均匀的加热，避免管材产生组织差异和外径变形，保障管材质量的步进式加热炉。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种步进式管材加热炉，包括炉体、炉底、多根固定梁和多根步进梁，其特征在于，所述步进梁和固定梁分别为结构相同的齿形，每个齿形的形状为等腰三角形，所述等腰三角形的斜边与水平方向的夹角为25-30度，每个齿的顶部和底部分别为圆弧状，所述步进梁和固定梁分别与升降驱动机构和水平移位驱动机构连接；所述步进梁和固定梁的移动路线为矩形，管材在所述步进梁和固定梁上从齿顶滚动到齿底，边滚动边前移。

管材的走钢线在炉底以上320mm使得炉气围绕管材流动。

相邻两根所述固定梁之间的间隔为787.5mm，相邻两根所述步进梁之间的间隔为787.5mm。

每个齿的顶部圆弧半径为8mm，齿的底部圆弧半径为5mm，齿的节距为260mm，齿高为62mm，管材的水平行程为210mm，升降行程为180mm，步进梁运动一个周期的时间为20s。

所述升降驱动机构为升降液压缸，所述水平移位机构为移位液压缸。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的步进式加热炉中，固定梁和步进梁均采用三角形齿形设计，齿的顶部和底部都带有圆弧，管材在齿形的顶部能够自动的缓慢的滚动到齿的底部，转动一个角度，通过管材在加热的过程中不断的翻转改变加热位置，使管材一边前移一边滚动，从而改善加热炉上部和下部温度差造成的影响，使得管材的加热温度更加均匀，避免产生组织差异和外径变形，提高了产品质量。

2、本实用新型的步进式加热炉的固定梁和步进梁的齿形角度为25-30度，能够保障管材缓慢转动，以保证管材在齿形的顶部自动的缓慢滚动到齿的底部，转动一个角度，实现管材的均匀加热。

3、本实用新型的步进式加热炉炉内管材的走钢线的高度提高了30mm，在炉底以上320mm，炉内热气能围绕管材流动，形成良好的循环，从而改善炉内温度不均现象，使得管材的加热更均匀。

4、本实用新型的步进式加热炉内梁之间的间隔为787.5mm，改善了薄壁管材的弯曲现象。

5、本实用新型的步进式加热炉通过对齿的顶部和齿的底部的圆弧设计，及齿的节距、水平行程、升降行程的设计，使得步进梁的一个运动周期为20s，缩短了运动周期，提高了生产效率。

附图说明

图1所示为本实用新型步进式管材加热炉的示意图；

图2所示为步进梁的移动示意图；

图3所示为齿形结构示意图；

图4所示为步进梁处于下降位置、套管在固定梁上的示意图；

图5所示为步进梁上升到位，托起套管，套管开始在步进梁的齿形上滚动的示意图；

图6所示为步进梁平移，套管在步进梁上，套管到达步进梁齿形的底部的示意图；

图7所示为步进梁开始下降，套管放在固定梁上，套管开始在固定梁的齿形上滚动的示意图；

图8所示为步进梁开始下降，套管放在固定梁上，套管到达固定梁齿形的底部的示意图。

图中：1.炉体，2.水平移位液压缸，3.炉底，4.出料中心线，5.固定梁，6.步进梁，7.装料中心线，8.升降液压缸，9.固定梁水平面，10.管材。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型步进式管材加热炉的示意图如图，包括炉体1、炉底3、多根固定梁5和多根步进梁6，所述步进梁6和固定梁5分别为结构相同的齿形，其示意图如图3所示，每个齿形的形状为等腰三角形，所述等腰三角形的斜边与水平方向的夹角为25-30度，每个齿的顶部和底部分别为圆弧状，所述步进梁和固定梁分别与升降驱动机构和水平移位驱动机构连接。本实施例中各个参数为：每个齿的顶部圆弧半径为8mm，齿的底部圆弧半径为5mm，齿的节距L=260mm，齿高h=62mm管材的水平行程为210mm，升降行程为180mm，步进梁运动一个周期的时间为20s。

其中，所述升降驱动机构采用4个升降液压缸8实现，所述水平移位机构采用一个移位液压缸2实现。

所述步进梁和固定梁的移动路线如图2所示，为矩形，管材在所述步进梁和固定梁上从齿顶滚动到齿底，边滚动边前移。

为了使加热温度更均匀，将管材的走钢线提高30mm，管材的走钢线在炉底以上320mm，使得炉气围绕管材流动，形成良好的循环，改善炉内温度不均现象。

为了改善薄壁管材的弯曲现象，相邻两根所述固定梁之间的间隔为787.5mm，相邻两根所述步进梁之间的间隔为787.5mm。

以下以石油套管为例对加热过程进行说明。

套管在步进梁和固定梁上的移动示意图如图4-图8所示，所述步进梁和固定梁的移动路线如图2所示，最初套管沿装料中心线7进入加热炉，放置在固定梁5上，这时步进梁6位于套管10下面的最低点A，低于固定梁的水平面9，如图4所示。开始动作时，步进梁6由最低点A点上升到最高点B点的位置，在到达固定梁水平面9时把套管10托起，套管10开始在步进梁6的三角状齿的高处向低处滚动，如图5所示；接着步进梁6载着套管10沿水平方向移动一段距离从B点到C点，套管10滚动到步进梁6齿形的底部，如图6所示；然后步进梁6再下降到D点的位置，当经过固定梁水平面9时又把套管10放到固定梁5的三角形齿的高处，套管10开始在固定梁5的齿形上滚动，如图7所示；这时套管10实际已经前进到一个新的位置，相当于在固定梁上移动了从B点到C点这样一段距离；最后步进梁6再由D点退回到A点的位置，套管10滚动到固定梁齿形的底部，如图8所示。步进梁6经过上升、前进、下降、后退4个动作，完成了一个周期，套管便前进一步。步进梁的步进周期不断循环，使石油套管一步步地前进，直到沿出料中心线4出料。

本实用新型步进式加热炉的主要参数如下：

炉型：步进粱式，20根固定粱，19根步进粱。固定梁、步进梁均为水冷却。

用途：石油套管热处理，处理套管规格为外径175～132（mm）、最大长度30（m）、最大单重1040（kg）。

装出料方式：炉子装出料方式均采用辊道方式。

炉体的主要尺寸：

装料和出料辊道中心线距离 15000mm

炉子内部长度 15500mm

炉子内部宽度 31500mm

炉子最大允许温度：1050℃

套管出炉温度：920～980℃

钢管加热后温差：±3℃

最大煤气耗量：2400Nm³/h

加热炉的热处理能力：最大产量140t/h，最大出料频率150根/h

步进行程：升降180mm，平移210mm（可调），步进周期20秒。

炉顶和炉墙均为钢板和耐火硅酸铝纤维组成的型结构。炉墙钢板厚lOmm，二层纤维毡厚210mm；炉顶钢板厚l Omm，内衬硅酸铝纤维毡为平铺，与钢板接触一层为立铺。炉底采用质浇注料（层厚120mm），上砌粘土隔热砖（层厚270mm），铺设纤维绝热板（层厚50mm）。步进粱支柱穿过炉底处，采用常用的拖板式干封。

采用本实用新型的加热炉，调质处理35CrMo、45MnMoB和T22钢的石油套管的力学性能如表1所示。

热处理过程中，套管以匀速旋转、前进，保持加热温度、前进速度、冷却条件控制稳定，则套管的力学性能就获得保证。表面质量优良。

同其他加热方法相比，本实用新型的热处理炉加热处理后的套管具有最佳的表面质量，套管表面几乎不脱碳，没有发现套管出现外径变形和弯曲变形现象，显微镜检查也未发现套管的金相组织差异。

表1热处理后的套管力学性能

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种步进式管材加热炉，包括炉体、炉底、多根固定梁和多根步进梁，其特征在于，所述步进梁和固定梁分别为结构相同的齿形，每个齿形的形状为等腰三角形，所述等腰三角形的斜边与水平方向的夹角为25-30度，每个齿的顶部和底部分别为圆弧状，所述步进梁和固定梁分别与升降驱动机构和水平移位驱动机构连接；所述步进梁和固定梁的移动路线为矩形，管材在所述步进梁和固定梁上从齿顶滚动到齿底，边滚动边前移。

2.根据权利要求1所述的步进式管材加热炉，其特征在于，管材的走钢线在炉底以上320mm使得炉气围绕管材流动。

3.根据权利要求1所述的步进式管材加热炉，其特征在于，相邻两根所述固定梁之间的间隔为787.5mm，相邻两根所述步进梁之间的间隔为787.5mm。

4.根据权利要求1所述的步进式管材加热炉，其特征在于，每个齿的顶部圆弧半径为8mm，齿的底部圆弧半径为5mm，齿的节距为260mm，齿高为62mm，管材的水平行程为210mm，升降行程为180mm，步进梁运动一个周期的时间为20s。

5.根据权利要求1所述的步进式管材加热炉，其特征在于，所述升降驱动机构为升降液压缸，所述水平移位机构为移位液压缸。