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鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理方法[鑄造][鑄造廠][鑄件][不銹鋼][銹鋼]

來源:未知 佚名 2018-02-06 瀏覽
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本發明是鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理方法,該方法分,工件上儲料臺;工件自動對齊定位:工件進入加熱輥道:淬火感應加熱:閉環溫度控制系統:隨線連續噴淋使工件迅速均勻完全淬透:工件內的殘留水在瀝水臺上漏出管內:回火感應加熱:紅外測溫閉環控制系統:清除工件表面的氧化皮;冷床:優點:用中頻感應加熱作為熱處理加熱熱源對環境無污染,安全,氧化皮少,成本低。加熱輥道保證工件在加熱處理過程中加熱均勻,工件經過此輥道后無需校直機校直,減少了成本。噴淬裝置在隨線連續噴淋中使工件迅速均勻完全淬透,除鱗裝置使成品工件表面光亮達到本色。瀝水臺使水和水蒸汽不帶回火感應加熱線圈內,感應加熱線圈使用壽命長。 鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理方法,其特征是該方法的工藝步驟分為:
 (1)工件上儲料臺:工件鋼管或石油油井管或鉆桿在儲料臺上整齊排列;儲料臺臺面傾斜2-5度,工件由天車吊到儲料臺上,自動按序整齊排列:儲料臺擋料裝置為偏心輪結構,對于φ60~φ139.7調整偏心輪在不同角度位置,使翻料裝置每次只能翻一根料;    
 (2)工件自動對齊定位:工件鋼管或石油油井管或鉆桿由儲料臺料架送至第一工位-對齊定位輥道,定位輥道由四個輥輪組成并裝有受料開關,其中兩端輥輪由電機帶動減速機驅動,以使工件對齊;    
 (3)工件進入加熱輥道:工件鋼管或石油油井管或鉆桿進入加熱輥道,進行均勻加熱,在加熱輥道上傾斜安裝V型輥輪和變頻調速電機和減速機,V型輥輪轉速采用變頻調速,通過感應器操作步進上料機把對齊架上的工件平穩地抬起,滾送到呈傾斜8-20°安裝的變頻送料機上,變頻送料機以設定的速度向前送料,變頻送料機為單輥傳動,速度、高度可調,工件鋼管或石油油井管或鉆桿安放在V型輥輪上在感應加熱線圈內自轉,對工件鋼管或石油油井管或鉆桿均勻加熱;     
 (4)淬火感應加熱:工件鋼管或石油油井管或鉆桿經加熱輥道進入淬火中頻感應加熱區,本加熱區由兩套功率不同的中頻電源配多組加熱感應線圈組成淬火感應加熱區,加熱溫度850℃-1000℃保證工件溫度的均勻;    
 (5)閉環溫度控制:在感應加熱線圈的出口處安裝雙色紅外測溫儀進行監測工件的溫度,并把信號反饋到中頻電源自動調節中頻電源的輸出功率,組成閉環控制系統,控制產品工藝溫度在允許的誤差范圍內;    
 (6)隨線連續噴淋使工件迅速均勻完全淬透:加熱后的工件鋼管或石油油井管或鉆桿進入噴淋淬火區,采用噴淬裝置連續將水流噴射到被加熱的鋼管表面,完全淬透管壁,快速均勻散熱的效果,強噴淋5-30秒,選用二套大流量高壓水泵,壓力為揚程125米每小時的水循環量1000m↑[3]/h,總功率在500kW以上,保證使工件表面產生的蒸汽膜破壞;    
 (7)工件上瀝水臺:去除工件鋼管或石油油井管或鉆桿經淬火后留在管內的水帶入回火線圈內,利用瀝水臺在二個方向傾斜達到除水目的,一個方向傾斜使工件鋼管或石油油井管或鉆桿自動移位,另一個方向在工件鋼管或石油油井管或鉆桿軸線方向傾斜2-5°,使工件鋼管或石油油井管或鉆桿在瀝水臺上自動移位時,使工件鋼管或石油油井管或鉆桿內的水淌光,幾分鐘后,由氣動上料機抬送上回火線輥道上;
 
石油鋼管熱處理爐
 
 隨著石油開采難度的不斷加大,井深不斷加深,對油井管的強度等級要求越來越高,J55鋼級油套管已經逐漸不能滿足使用要求,N80鋼級已成為常規鋼級,P110、Q125等鋼級的應用越來越廣泛,而管材市場多提供J55鋼級的鋼管,N80、P110、Q125等級鋼管采購十分困難。這就給石油鋼管制造企業制造高鋼級的油套管帶來了很大的困難。建設石油鋼管熱處理生產線可以將容易采購的低鋼級J55的管材通過熱處理提高到N80、P110、Q125鋼級使用,解決了高鋼級管材難于采購的困難,滿足了石油鋼管油制造企業制造高鋼級油套管的需要,滿足石油開采難度不斷加大的需要。
 鋼管吊放在淬火爐外上表面傾斜的上料臺架上排好,爐外進料輥道設有擋料器和拔料裝置,拔料裝置將一根鋼管從上料臺架拔放到淬火爐爐外進料輥道上。進料節拍到,淬火爐進料爐門開,淬火爐外進料輥道和爐內進料懸臂輥道,同時快速旋轉,將鋼管送到淬火爐內。鋼管到淬火爐內的定位是由鋼管定位裝置及PLC控制的。鋼管定位裝置一般由二個光電開關組成,由它和PLC完成鋼管的測長測速及在爐內的定位。
 鋼管進入爐內到位,爐內外進料輥道停止轉動,此時,爐內步進機構的活動梁升起,將爐內懸臂輥道上的鋼管托起180mm,活動梁水平前進140mm,然后下降180mm,將鋼管放在爐內固定梁齒窩斜面上轉動一定角度落在齒窩內,活動梁再水平退回140mm至原位,完成一次向前步進動作。如此每隔一個進料節拍,步進梁完成一次向前進動作,鋼管在固定梁上被向前移動一個齒距180mm,并翻轉一定角度,鋼管在淬火爐內經加熱保溫到工藝淬火溫度要求。步進梁將鋼管托送到淬火爐內出料懸臂輥道上,出料爐門開,淬火爐內出料懸臂輥和淬火爐外出料輥道同時快速旋轉(變頻調速最大2m/S).將鋼管傳送到爐外輥道上,經高壓水除鱗裝置到淬火機接料輥道上,淬火機接料輥道設二個光電開關,鋼管頭部擋住第一個光電開關,輥道降速,擋住第二個光電開關輥道停,鋼管輕輕靠住固定擋板。此時淬火爐的上料機構(一組斯維頓杠桿)將鋼管托放到一組旋轉淬火支承輪上。對應一組壓輪由液壓缸驅動壓住鋼管。鋼管被旋轉支承輪帶動以較高速度旋轉,此時外淋擋水板被油缸移開,外淋水淋下來,內噴三通閥換向,內噴水從鋼管一端內孔噴入,這樣以外淋 內噴 旋轉的方式淬火。淬火時間根據鋼管材質及壁厚一般在6-30秒內可任意設定。淬火后,擋水板將外淋水擋出淬火區落入下面地坑中,內噴三通閥換向內噴水通過旁路流入地坑中。壓緊輪移開,拔料機構將鋼管拔出滑到空水裝置上,空水裝置一端抬起。同時,壓縮空氣從管口吹水,空水后空水裝置落下復位,由給料擋料裝置將鋼管拔出并送到回火爐爐外進料輥道上。進料節拍到,回火爐進料爐門開,鋼管被輥道送到回火爐內,其傳動方式同淬火爐。鋼管在回火爐內一步步向前經加熱保溫到工藝溫度。回火爐出料爐門開,鋼管被回火爐出料輥道傳送到爐外,經連接輥道到矯直機前上料輥道,經矯直機前一段小冷床將鋼管冷卻到450-500度左右,鋼管被拔到矯直機前進料輥道上,并送入矯直機矯直。要求矯直機具有快開功能以適應兩端鐓粗的鋼管的矯直。
 此種爐子能很好的實現鋼管的熱處理。
 
 連軋鋼管廠熱處理生產線設計
 
 本熱處理線主要用于油、套管熱處理,執行API 5CT—2001標準。以生產高附加值的油管、套管,提高經濟效益。熱處理后的油管、套管具有更高的強度、韌性及耐腐蝕等性能,達到國際標準,在國內處于領先地位。
 按如下工藝流程進行設計:從中間庫來的需熱處理的鋼管用吊車放到上料臺架,然后進淬火爐,按要求出爐后進行高壓水除磷,由旋轉輥道運輸水淬裝置上,用多組壓緊滾輪壓緊鋼管并使之旋轉,即刻有上方室溫的水淋下進行管外壁淬火,同時鋼管管口對準內噴噴頭進行管內壁淬火,直到鋼管的溫度達到組織轉變要求的溫度,這時運輸機抬起,由撥料機將鋼管運輸到排水區,然后進到回火爐進行,鋼管從回火爐出來后經定徑機、熱矯直機進入冷床,冷卻后進行無損探傷,合格后入中間庫。此生產線擁有的關鍵技術及創新點為:
 
    (1)運用系統工程學原理結合工藝要求優化工藝流程、使全線在具有四種熱處理功能的同時,主次兼顧、流程順暢、高效低耗。
    (2)采用外淋內噴技術,配以鋼管水淬工藝專家系統軟件,保證處理各鋼級無縫鋼管時工藝參數的合理及可靠性,從而保證熱處理的產品質量。
    (3)全自動控制、計算機信息化管理、全程質量監控,提高勞動生產率和管理水平。
    (4)改油淬為水淬,大大降低環境污染,節省油料,提高生產的安全性。
    (5)優化投資組合及設備選型,與全線設備進口相比,節省建設投資1億多元人民幣。
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