[发明专利]一种厚壁无缝钢管热处理淬火工艺方法

说明书

(一)技术领域：本发明涉及钢铁材料的生产技术领域，特别是一种厚壁无缝钢管热处理淬火工艺方法。

(二)背景技术：淬火：钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。

在很多钢铁行业都存在着这样的共同点，在热处理厚壁无缝钢管(厚度≥30nm)时，调质以后无法达到目标。主要表现为无缝钢管的心部无法淬透，组织表现为回火马氏体+贝氏体+铁素体，组织无法达到要求，其性能必然达不到供货要求。传统的淬火工艺是旋转+全水浸+内轴流，具体的是：将无缝钢管加热到工艺要求温度后，保温一定时间，再运送到淬火池中的旋转台架上，旋转台架旋转并快速下沉将钢管全部浸没在冷却液中(参见图1)同时进行内轴流冷却(由一个与旋转台架同步下降的轴向喷头实施)，完成淬火。现在有的企业已经开始采用旋转+外喷淋+内轴流淬火工艺。这两种工艺方案都有缺点。第一种方案(旋转+全水浸+内轴流)：我们都知道冷却时在水和钢管表面会形成一层汽膜，阻碍热交换，无法达到设计所需要的冷却速度，因此就在冷却水箱内增加了各种各样的实施来破坏这种汽膜，但这些实施在水中，由于水的阻力比较大，都达不到理想状态，这样就严重影响了冷却效果，而且由于这些措施在水中进行比较隐蔽，往往会被生产厂家忽略。第二种方案(旋转+外喷淋+内轴流)虽然解决了第一种方案的汽膜的问题，但这种方案存在着喷嘴与喷嘴之间的间隙，这种间隙会造成冷却的死角，从而也严重影响了冷却效果，最终影响钢管质量。

因此就以上这两种工艺方案出现的问题，需要找出一种工艺方案既解决汽膜的问题，又能解决冷却死角的问题，从而彻底解决淬火时冷却不充分的现象。

(三)发明内容：本发明的目的就是要解决现有厚壁无缝钢管热处理淬火工艺，心部无法淬透，组织无法达到要求，影响产品质量的问题，提供一种半浸式厚壁无缝钢管热处理淬火工艺方法。

本发明的具体方案是：针对上述第一种方案进行改进，本发明方法是将无缝钢管在加热炉内加热到工艺需求的温度，保温一定时间然后运送到淬火池中的旋转台架上，旋转台架旋转并快速下沉冷却，同时进行内轴流冷却，其特征是：在无缝钢管有1/4-3/4径向高度浸入冷却液后旋转台架不再下沉，半浸内喷2-480秒(一般根据钢管材质、直径、厚度确定时间)，出水钢温80-200℃完成淬火。

本发明实际上是旋转+半浸式+内轴流的淬火方式，这种工艺方案是将旋转的钢管部分浸在冷却液中，让钢管的内孔和外壁有部分暴露在空气中进行冷却。这样做的好处是：1、由于钢管是旋转的冷却可以均匀；2、由于钢管的内孔和外壁有部分暴露在空气中，冷却液和钢管之间的汽膜，实际上是水蒸气，由于水蒸气的密度小，通过大气的接触，就蒸发掉了，从而达到破坏汽膜的作用；3、冷却液与钢管之间是无限的亲密接触的(无任何死角)，而且无任何障碍，因此可以达到最佳的理想的冷却效果。4、可以通过浸没的高度来调节冷却的速度，这样就可以适合比较大的范围内的钢种的钢管；5、这种方案可以在已经有了第一、二两种工艺方案的生产企业稍微加以改造，轻松的达到这种工艺状态，无需太多的资金，投资少，操作简便。

(四)附图说明：

图1是传统的全水浸淬火示意图；

图2是本发明半水浸淬火示意图。

图中：1-淬火池，2-无缝钢管，3-旋转台架，4-冷却液。

(五)具体实施方式：

例1：对外径为159mm壁厚30mm的无缝钢管进行淬火加工，其步骤是：首先将无缝钢管在加热炉内加热到880℃，保温(45)分钟然后运送到淬火池1中的旋转台架3上，旋转台架旋转并快速下沉至无缝钢管2直径高度40mm浸入冷却液4(水)后停止下沉，同时进行内轴流冷却(内轴流喷头图中未给出，属现有技术)，半浸内喷2秒，出水钢温80℃，完成淬火。

例2：对外径为273mm壁厚40mm的无缝钢管进行淬火加工，其步骤是：首先将无缝钢管在加热炉内加热到900℃，保温(60)分钟然后运送到淬火池1中的旋转台架3上，旋转台架旋转并快速下沉至无缝钢管2直径高度136mm浸入冷却液4(水)后停止下沉，同时进行内轴流冷却(内轴流喷头图中未给出，属现有技术)，半浸内喷5分钟，出水钢温150℃，完成淬火。

例3：对外径为508mm壁厚60mm的无缝钢管进行淬火加工，其步骤是：首先将无缝钢管在加热炉内加热到920℃，保温(90)分钟然后运送到淬火池1中的旋转台架3上，旋转台架旋转并快速下沉至无缝钢管2直径高度381mm浸入冷却液4(水)后停止下沉，同时进行内轴流冷却(内轴流喷头图中未给出，属现有技术)，半浸内喷8分钟，出水钢温200℃，完成淬火。