專利名稱：一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無縫鋼管的加工工藝，特別是其高溫快速淬火工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
熱處理是鋼管冷拔生產(chǎn)中的重要工序，也可以認(rèn)為是冷拔車間最重要 的一道工序，被稱為特殊控制工序。鋼管熱處理的第一道工序是加熱；第 二道工序是保溫；第三道工序是冷卻。冷卻過程是鋼管熱處理最關(guān)鍵工序， 它決定著鋼管在冷卻后的金相組織和力學(xué)性能。鋼管熱處理工藝根據(jù)不同 的鋼管熱處理溫度，結(jié)合不同的鋼管冷卻速度，分為正火、退火、回火、 淬火及其它工藝。鋼管淬火是幾種工藝中最重要的一種工藝，鋼管經(jīng)過淬 火后能使鋼管的綜合性能得到大幅度的提高。由于鋼材調(diào)質(zhì)熱處理機(jī)械性 能與鋼材的淬火所獲得的馬氏體百分量有關(guān)，鋼材淬火所獲得的馬氏體百 分量越高，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后鋼材的綜合機(jī)械性能越好。根據(jù)30Mn鋼的CCT 曲線和淬透性。通過比較法，可以近似得出28Mn2鋼CCT曲線和淬透性， 即當(dāng)冷卻速度大于60"C/s時(shí)，能得到50%以上的馬氏體組織，淬透性能滿 足高溫快速冷卻O 114.3 X 6.35以下規(guī)格油井管淬火硬度要求。
生產(chǎn)用28Mn2鋼所采用的冶金工藝路線為高爐煉鐵、鐵水預(yù)處理、 頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF爐外精煉、VD處理和圓坯連鑄。鋼的化學(xué)成分為C: 0.30， Si: 0.28， Mn: 1.5， P:《0.018， S:《0.008， Cr: 0.20， Mo: 0.014， Al: 0.15， Ni: 0.005，夾雜物及五害元素含量均符合API標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。硬 度試驗(yàn)在TH300洛氏硬度計(jì)上進(jìn)行。采用水淬工藝需要有適合于該工藝的 鋼種。而CCT曲線和淬透性是檢驗(yàn)此鋼種能否滿足水淬工藝要求的重要依據(jù)，同時(shí)也是制定相應(yīng)熱處理制度的基礎(chǔ)。根據(jù)30Mn鋼的CCT曲線，采 用類似比較法，可近似得出28Mn2鋼的CCT曲線。按照API標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān) 要求，對于N80Q鋼級，淬火后應(yīng)獲得50%以上的馬氏體組織。因此，確 定獲得50%馬氏體組織的冷卻速度，對于檢驗(yàn)鋼種的淬透性及實(shí)際生產(chǎn)具 有重要的指導(dǎo)意義。28Mn2鋼完全奧氏體化后，在冷卻速度為60°C/S左右 時(shí)，可得到50%的馬氏體組織。因此選擇適當(dāng)?shù)拇慊鹧b置和水淬工藝對獲 得大于50%的馬氏體組織是相關(guān)重要的。
在鋼管的各種淬火技術(shù)中，以水作為淬火介質(zhì)可以減少環(huán)境污染，降 低生產(chǎn)成本，提高管材性能。鋼管水淬主要有淬火環(huán)淬火、水槽淬火和臺(tái) 架淬火3種形式。
淬火環(huán)淬火是對鋼管外表面或內(nèi)外表面進(jìn)行噴淬，鋼管在輥道上一邊 前進(jìn)一邊淬火。此種淬火方式生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)規(guī)格比較單一，近年已 很少采用。
水槽淬火是將加熱后的鋼管置于充滿淬火介質(zhì)的水槽中，利用水槽中 的水冷卻鋼管的內(nèi)、外表面。采用這種方式淬火的鋼管極易彎曲，特別是 小口徑的鋼管更容易彎曲。
臺(tái)架淬火是近年來出現(xiàn)的一種新型鋼管淬火冷卻形式，它是把鋼管放 在淬火臺(tái)架上壓緊，在鋼管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，對鋼管進(jìn)行內(nèi)表面軸流冷卻、外 表面層流冷卻的水淬技術(shù)，此種淬火方式可以使鋼管獲得較為理想的冷卻 效果，但該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要占用較大的場地，并且設(shè)備本身造價(jià)很高、 后期維護(hù)和使用成本較高。
油井管作為一種較為特殊的鋼管產(chǎn)品，通常采用低碳合金或合金鋼制 造，絕大部分適宜以水為淬火介質(zhì)進(jìn)行淬火冷卻處理。28Mn2鋼是用于水 淬工藝生產(chǎn)N80鋼級油井管管體的鋼種。按照API標(biāo)準(zhǔn)的要求，N80鋼級 的鋼種應(yīng)在淬火后得到大于50%的馬氏體組織的，此時(shí)材料的最小硬度由下面公式確定HRCmin=52X (%C) +21。根據(jù)此公式可計(jì)算出28Mn2鋼 的HRCmin約為HRC36。由30Mn鋼在不同淬火溫度下，與HRC36所對應(yīng) 的距淬火端距離(淬透性指數(shù))。采用類似比較法，便可得到28Mn2鋼的 淬透性指數(shù)變化規(guī)律。隨著淬火溫度的升高，材料的淬透性指數(shù)也從 4.78mm增至6.79mm，即在這個(gè)厚度范圍內(nèi)，試樣組織中含有50%的馬氏 體組織。
由上述對28Mn2材料的CCT曲線和淬透性的分析結(jié)果表明，選擇適 當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囍贫龋瑢τ诒诤裥∮?.79mm的28Mn2材料鋼管采用單面 冷卻淬火是完全能夠保證同截面各處組織中含有大于50%以上的馬氏體組 織。從而通過適當(dāng)回火就能夠滿足API 5CT/N80-Q的組織性能要求。
但采用水作為淬火介質(zhì)具有低溫冷卻速度太快、冷卻特性對水溫變化 太敏感等特點(diǎn)，容易導(dǎo)致鋼管產(chǎn)品在淬火冷卻過程中出現(xiàn)淬裂、硬度不均 且畸變嚴(yán)重等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于發(fā)明一種綜合性能好、成本低、效率高的油井用① 114.3X6.35以下規(guī)格無縫鋼管高溫快速淬火裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是包括三組噴水裝置，每組噴水裝置由12只鋼管 組成，12只鋼管分為上下兩排，上排6只，下排6只，于每根鋼管上沿其 縱向開設(shè)兩排噴水眼，噴水眼之間等距排列，每組噴水裝置分別設(shè)置控制 閥。
將三組噴水裝置并排設(shè)置在輥底爐的出口處，當(dāng)鋼管在輥底爐內(nèi)熱處 理完到達(dá)爐口時(shí)通過控制閥分別打開三組噴水裝置，在鋼管仍然是高溫的 情況下直接進(jìn)行高溫快速淬火。對淬火后的鋼管經(jīng)過適當(dāng)回火，鋼管的各 項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)完全達(dá)到API標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的N80-Q鋼級要求。本發(fā)明大大 地減少了淬火熱處理設(shè)備的投資，能有效地?cái)U(kuò)大油管淬火熱處理能力，淬
5火質(zhì)量穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
為了增大噴射到鋼管表面水冷面積和防止水向爐內(nèi)回流，本發(fā)明每排
噴水眼沿豎直線向出口方向傾斜的角度為30。。 所述鋼管距淬火鋼管的距離為60 100mm。


圖1為本發(fā)明的一組噴水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，每組噴水裝置由12只鋼管1組成，12只鋼管1分為上 下兩排，上排6只，下排6只，于每根鋼管1上沿其縱向開設(shè)兩排噴水眼 2，噴水眼2之間等距排列，每排噴水眼2沿豎直線向出口方向傾斜的角度 A為30° ，每組噴水裝置分別設(shè)置控制閥。鋼管1距淬火鋼管3的距離為 60 100mm。
控制方法
1、 初始狀態(tài)通過控制閥水對第一、二組噴水裝置關(guān)閉噴水，第三組 噴水裝置打開、關(guān)閉均可。
2、 工作狀態(tài)-
(1) 待淬鋼管由上料部分進(jìn)爐加熱，頭部前進(jìn)到爐出口，被擋板對齊
后，提升擋板，使擋板做圓弧上升運(yùn)動(dòng)，同時(shí)提高輥道轉(zhuǎn)速達(dá)到5m/分鐘，
使鋼管快速進(jìn)入淬火裝置。
(2) 當(dāng)鋼管頭部到達(dá)第一、二組噴水裝置的中間部位時(shí)，第一、二組
噴水裝置的控制閥全部打開，第一、二組噴水裝置開始噴水，水淬開始。
(3) 鋼管按最高速運(yùn)行至鋼管尾部脫離第三組噴水裝置時(shí)，提速輥道 降速，降至正常速度，同時(shí)第一、二組噴水裝置控制閥關(guān)閉。
(4) 鋼管前進(jìn)到出料輥道，下料。
(5) 下一循環(huán)開始，第二爐鋼管待淬。
權(quán)利要求
1、一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統(tǒng)，其特征在于包括三組噴水裝置，每組噴水裝置由12只鋼管組成，12只鋼管分為上下兩排，上排6只，下排6只，于每根鋼管上沿其縱向開設(shè)兩排噴水眼，噴水眼之間等距排列，每組噴水裝置分別設(shè)置控制閥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統(tǒng)，其特 征在于每排噴水眼沿豎直線向出口方向傾斜的角度為30° 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統(tǒng)，其特 征在于所述鋼管距淬火鋼管的距離為60 100mm。
全文摘要
一種無縫鋼管高溫快速淬火裝置的噴水系統(tǒng)，涉及一種無縫鋼管的加工工藝，特別是其高溫快速淬火工藝技術(shù)。包括三組噴水裝置，每組噴水裝置由12只鋼管組成，12只鋼管分為上下兩排，上排6只，下排6只，于每根鋼管上沿其縱向開設(shè)兩排噴水眼，噴水眼之間等距排列，每組噴水裝置分別設(shè)置控制閥。本發(fā)明大大地減少了淬火熱處理設(shè)備的投資，能有效地?cái)U(kuò)大油管淬火熱處理能力，淬火質(zhì)量穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C21D9/08GK101580894SQ20091003228
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者錚 張, 朱茂榮, 俊 蘇, 忠 陳 申請人:江蘇誠德鋼管股份有限公司