[发明专利]钢管离线淬火的生产装置和方法

说明书

本发明公开了一种钢管离线淬火的生产装置和方法。该生产装置包括外喷冷却装置和内喷冷却装置，内喷冷却装置对旋转的钢管实施内轴流喷射冷却；外喷冷却装置对旋转的钢管（10）实施外喷加压喷射冷却，外喷冷却装置包括直喷冷却装置（7）、钢管加厚端斜喷冷却装置（8）和压紧轮补水装置（9）；直喷冷却装置包括多个喷箱，每个喷箱前端设置有多排喷嘴，喷箱后端连接进水管路，进水管路上装有流量计和流量调节阀，流量计和流量调节阀连接控制器；钢管加厚端斜喷冷却装置包括喷箱，喷箱前端设置有多排喷嘴，喷箱内包括多个内腔，每个内腔连接有进水管路和流量计和流量调节阀，斜喷冷却装置的喷箱与直喷冷却装置的喷箱之间有一个角度。

技术领域

本发明涉及一种钢管热处理技术，尤其涉及一种钢管离线淬火的生产装置和方法。

背景技术

钢管热处理线上有四个主要工序：淬火炉加热、水淬、回火炉加热、热矫直，其中的水淬工序普遍采用将钢管压紧旋转后进行内喷外淋的冷却方式，其中外淋装置一般采用低压淋水方式。

而水淬往往成为瓶颈工序，其主要原因是目前使用的水淬外冷设备，无论是狭缝还是喷淋管，普遍采用固定低压的淋水装置，其冷却能力有限，即使加大流量也无法有效提高冷却速率，使得钢管水淬所需时间远远大于其它工序的时间，导致生产效率不高，管料在炉时间较长，表面氧化严重，能耗也大。

在采用内喷外淋方式调质时，固定低压的外淋水即使长度方向上流量可调，由于难以击破水膜，在外表的冷速上差别不大，而内喷水从钢管一端流向另一端，内表的冷速差异较大，这就导致了钢管不同位置的冷速差异，从而导致钢管调质后强度波动大，全钢管强度波动一般在80~150MPa，并且水冷后部分管料弯曲过于严重，矫直后管料直度仍然超标，需要再次重处理，加大了生产成本。

对于低碳系列的管线管、结构管等，要求较慢的冷速，只需要很小的流量，固定低压下外喷水就会很不均匀，水冷后弯曲严重，极易损坏旋转设施，且无法顺利输送而需要人工干预，使得生产效率较低。

中国专利CN2307006Y 公开了一种钢管外喷水装置，采用单排冷却水管的固定低压喷淋型式，冷却速率和匀性均受限，尤其是大管径的钢管难以得到有效的均匀冷却。

中国专利CN201046978Y 公开了一种双排外淋管，采用双排冷却水管的固定低压喷淋型式，冷却速率较低，如果冷却水落在钢管顶部，则容易飞溅，冷却效率差，如果冷却水落在两侧，则由于双排喷淋管高低不同，水压流速差异会导致冷却不均匀，并且其为单双排混用，只使用一排喷淋管时更加不均匀。

中国专利CN101490286A 公开了一种钢管冷却方法，采用双排层流狭缝型式，狭缝层流要形成稳定的幕装水流，长度和流量范围均受限，且长度方向流量不可调，不适用于调质钢管的淬火，从其描述来看也只适用于特定的壁厚/外径比的钢管。

中国专利CN202705412U 公开了一种钢管淬火外淋水喷淋装置，采用双排冷却水管的低压喷淋型式，设置中间分配水箱，虽然配备了流量调节阀，但是从描述来看主要起开关阀的作用，且没有压力控制装置，很难保持管体全长的流量均衡。

中国专利CN204474716U 公开了一种淬火机外喷淋装置，采用双排冷却水管的低压喷淋型式，设置均压水槽均衡压力，虽然可以给管体全长提供均匀的压力和流量，但一旦装置制造完成后压力即为固定不可调，全长流量也基本固定。

以上这些钢管离线淬火装置主要采用固定低压淋水的外喷形式，冷却速率较低且受限，无法适用于外淋内喷调质淬火，也不能有效缩短钢管淬火时间。同时，双排流量压力不可调的配置，难以满足各种规格钢管的淬火工艺需求；由于双排喷嘴对称布置，对于小管径钢管只能使用单排喷嘴来满足冷却工艺，更容易造成周向冷却不均匀。