[发明专利]一种钢管水冷自回火工艺及装置

说明书

本发明涉及一种钢管水冷自回火工艺，包括以下步骤：S1、高温缓冷：将完全奥氏体化的钢管转移至托轮组上，托轮组带动钢管转动，空冷至保温温度以下50～100℃之间，空冷时间为10～50s；S2、中温水快冷：通过钢管外壁喷水装置以及钢管内壁喷水装置对钢管同时进行冷却，使钢管的温度5～20s之间冷却至550～650℃；S3、低温冷却：将钢管缓慢冷却至室温，进行自回火处理即可；还公开了用于该工艺的装置。本发明的优点在于：本发明将钢管快速冷却到550～650℃之间，然后缓慢冷却时可以得到细小的珠光体，提高了钢管的强度，稳定了材料的冲击韧性，材料的抗拉可以达到700Mpa左右，屈服可达到500Mpa以上，冲击50J以上，其他性能均能满足用户高要求，而且节能环保。

技术领域

本发明涉及普通低碳Mn钢以及壁厚在30mm以上的钢管热处理技术领域，特别是一种钢管水冷自回火工艺及装置。

背景技术

普通低碳钢管为Mn钢且钢管的壁厚在30mm以上，随着客户对产品性能要求越来越高，普通的20MnV6壁厚≥30mm，抗拉要求≥630Mpa，屈服要求≥450Mpa，同时还有-20℃冲击≥27J，传统的正火工艺无法满足客户要求，现阶段大多数采用淬火+回火的方式以满足客户要求。

现阶段钢管通过淬火+回火热处理后，由于钢管内外表面与其芯部的冷却速度差别巨大等原因，导致钢管横截面组织和性能差别巨大，同时淬火后的组织稳定性差，高温持久性能没有通过传统的正火+回火热处理方式的钢管优越。

所以需要一种钢管冷却装置能够对钢管的内外表面同时进行冷却。

中国CN108315532A公开了一种钢管水雾冷却方法，钢管为高压锅炉管且钢管的壁厚在30mm以上包括以下步骤：1)高温缓冷区，将已经完全奥氏体化的钢管运出炉后，空冷至保温温度以下20～100℃之间，为后续快速冷却做组织准备；2)中温水雾快冷区，将钢管经过水雾快速冷却，通过水雾冷却装置使钢管的内表面和外表面同时冷却，使钢管的温度冷却到330～550℃，析出铁素体+珠光体+(贝氏体)，或者析出马氏体；3)低温冷却区，将钢管空冷到室温，再通过回火工序进行处理即可；

该专利公开的钢管水雾冷却方法适用于高压锅炉管冷却，高压锅炉管是指符合中国国家标准GB/T5310-2008的无缝钢管，根据该方法热处理得到的高压锅炉管屈服强度在330～350MPa，不符合非高压锅炉钢管客户对于低碳锰钢管抗拉强度700MPa，屈服强度500MPa，冲击50J以上的要求，其原因在于水雾冷却方法对钢管的冷却速度较慢、冷却时间较长，析出的是铁素体+珠光体+贝氏体，或者析出马氏体，其组织和力学性能无法满足非高压锅炉钢管客户的需求。

因此，亟需一种钢管水冷自回火工艺及装置，使其能够快速将钢管冷却到550～650摄氏度之间，得到细小的珠光体，从而提高钢管的强度，稳定材料的冲击韧性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种钢管水冷自回火工艺及装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种钢管水冷自回火工艺，所述钢管为普通低碳Mn钢且钢管的壁厚在30mm以上，包括以下步骤：

S1、高温缓冷：将完全奥氏体化的钢管转移至托轮组上，托轮组带动钢管转动，空冷至保温温度以下50～100℃之间，空冷时间为10～50s；

S2、中温水快冷：托轮组继续带动钢管转动，通过钢管外壁喷水装置以及钢管内壁喷水装置对钢管同时进行冷却，使钢管的温度5～20s之间冷却至550～650℃；

S3、低温冷却：托轮组继续带动钢管转动，将钢管缓慢冷却至室温，进行自回火处理即可。

进一步地，步骤S2中，所述钢管内壁喷水装置的喷水方向与钢管轴线有一定角度，使水喷进钢管时呈螺旋方式前进。