[实用新型]一种可有效控冷的通过式高温钢管淬火装置

说明书

本发明公开了一种可有效控冷的通过式高温钢管淬火装置，解决了现有的通过式淬火装置存在的冷却速率控制不理想及周向降温均匀性差的问题。传送有高温钢管（1）的V形传送轨道（18）是依次穿过高温段通过式冷却单元（2）和低温段通过式冷却单元（3）的，左侧管段（4）与右侧管段（5）通过中部套管（7）连接成一个贯通的一字形筒形腔体，在左侧管段（4）的左端口上设置有左端套管（6），在右侧管段（5）的右端口上设置有右端套管（8），在左端套管（6）的内腔中设置有正向旋流式喷嘴（9），在右端套管（8）的内腔中设置有反向旋流式喷嘴（10）；本发明设备结构简单，安装拆卸方便。

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管生产设备，特别涉及一种可有效调控淬火钢管冷却速率的通过式高温钢管淬火装置及控冷的调控方法。

背景技术

无缝钢管轧制完成后，需要进行淬火冷却处理，以获得优良的综合机械性能；在淬火冷却处理过程中，如何有效地科学合理地控制钢管的冷却速率及冷却均匀性，是高温钢管淬火的关键所在，该过程直接关系到淬火后钢管的机械综合性能优劣；经初步分析，影响高温钢管淬火质量的主要因素有：（1）能否对高温钢管淬火冷却速率实施有效控制；初始温度约为950℃的高温钢管，在淬火冷却的初始高温段（温度范围950-500℃），若以较快的冷却速率进行淬火冷却，在随后的低温段（温度范围500-200℃），若以较慢的冷却速率进行冷却，可获得理想的淬火马氏体组织，使钢管具有良好的综合机械性能；（2）高温钢管淬火过程中钢管周向冷却降温的均匀性；高温钢管淬火过程中钢管周向冷却降温不均匀时，易造成微观组织的不均匀，并伴随内应力的产生，造成钢管的弯曲变形甚至开裂；（3）冷却设备的冷却能力；在钢管淬火冷却过程中，由于钢管表面的温度远高于冷却水水温，冷却水喷射至钢管外表面上后被加热而汽化，在高温钢管外侧壁表面上会形成一层蒸汽膜，该蒸汽膜将钢管外侧壁与冷却水隔离开来，使钢管表面由强力热交换的核沸腾，转变成了热交换能力不强的膜沸腾，大大降低了钢管与冷却水之间换热效率。如何高效打散高温钢管外侧壁表面所形成的蒸汽膜，避免淬火中膜沸腾的产生，实现全面的核沸腾，提高冷却设备的冷却能力也是决定钢管淬火质量的重要因素。目前，本领域常见的无缝钢管“外淋+内喷淬火”和“浸淬+内喷淬火”机组，存在设备结构复杂、占地面积大、投资成本高、冷却水用量大，钢管的冷却均匀性差易造成钢管的弯曲变形的问题；“外淋式淬火”机组通过喷嘴将带压冷却水喷射至钢管表面，存在冷却水和钢管接触时间短，冷却不均匀和冷却能力不足的问题，且冷却水飞溅现象严重，需要进行封水处理并收集。同时，现有的淬火冷却装置，没有对高温钢管不同温度段的淬火冷却速率进行有效的控制，从而使钢管淬火质量得不到保证，降低了淬火后钢管的机械性能。

发明内容

本发明提供了一种可有效控冷的通过式高温钢管淬火装置，解决了现有的通过式淬火装置存在的冷却速率控制不理想及周向降温均匀性差的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思为：（1）将通过式（隧道式）淬火装置设置成高温段淬火和低温段淬火两部分，使高温钢管通过高温段冷却单元时实现快速冷却，通过低温段冷却单元时实现缓慢冷却；（2）将通过式淬火装置中冷却水的喷射方式，设计为螺旋状喷射水流形式，并使形成的螺旋状喷射水流的内切圆的直径，小于高温钢管的外径，大于高温钢管的内径，以增大钢管表面强力热交换核沸腾的面积，提高换热效率；（3）本发明的高温段冷却单元的结构与低温段冷却单元的结构是完全相同的；在冷却单元的入口端和出口端，均设置有旋流式喷嘴，使旋流式喷嘴喷出的螺旋状喷射水流的旋转方向，与钢管在冷却单元中自身旋转方向相反，从而实现钢管外壁的高效均匀冷却；（4）在冷却单元中部，设置有开口向下的冷却水收集口和开口向上的水蒸汽排出口，在冷却单元隧道内向中部方向喷射出的高速水流，会在冷却单元的端口处形成负压区，使大量空气在压力作用下进入隧道内，增大了冷却水的紊乱程度，加速了冷却水的换热，同时，也避免了冷却水在冷却单元的端口流出及飞溅的问题，不需在冷却单元的端口处另外设置封水及回收水装置。