钢管、石油油井管和钻杆中频感应加热热处理方法

本发明是钢管、石油油井管和钻杆中频感应加热热处理方法，该方法分，工件上储料台；工件自动对齐定位：工件进入加热辊道：淬火感应加热：闭环温度控制系统：随线连续喷淋使工件迅速均匀完全淬透：工件内的残留水在沥水台上漏出管内：回火感应加热：红外测温闭环控制系统：清除工件表面的氧化皮；冷床：优点：用中频感应加热作为热处理加热热源对环境无污染，安全，氧化皮少，成本低。加热辊道保证工件在加热处理过程中加热均匀，工件经过此辊道后无需校直机校直，减少了成本。喷淬装置在随线连续喷淋中使工件迅速均匀完全淬透，除鳞装置使成品工件表面光亮达到本色。沥水台使水和水蒸汽不带回火感应加热线圈内，感应加热线圈使用寿命长。

　　钢管、石油油井管和钻杆中频感应加热热处理方法，其特征是该方法的工艺步骤分为:

　　（1）工件上储料台：工件钢管或石油油井管或钻杆在储料台上整齐排列；储料台台面倾斜2－5度，工件由天车吊到储料台上，自动按序整齐排列：储料台挡料装置为偏心轮结构，对于φ60～φ139.7调整偏心轮在不同角度位置，使翻料装置每次只能翻一根料；　　　　

　　（2）工件自动对齐定位：工件钢管或石油油井管或钻杆由储料台料架送至第一工位－对齐定位辊道，定位辊道由四个辊轮组成并装有受料开关，其中两端辊轮由电机带动减速机驱动，以使工件对齐；　　　　

　　（3）工件进入加热辊道：工件钢管或石油油井管或钻杆进入加热辊道，进行均匀加热，在加热辊道上倾斜安装Ｖ型辊轮和变频调速电机和减速机，Ｖ型辊轮转速采用变频调速，通过感应器操作步进上料机把对齐架上的工件平稳地抬起，滚送到呈倾斜8－20°安装的变频送料机上，变频送料机以设定的速度向前送料，变频送料机为单辊传动，速度、高度可调，工件钢管或石油油井管或钻杆安放在Ｖ型辊轮上在感应加热线圈内自转，对工件钢管或石油油井管或钻杆均匀加热；　　　　　

　　（4）淬火感应加热：工件钢管或石油油井管或钻杆经加热辊道进入淬火中频感应加热区，本加热区由两套功率不同的中频电源配多组加热感应线圈组成淬火感应加热区，加热温度850℃－1000℃保证工件温度的均匀；　　　　

　　（5）闭环温度控制：在感应加热线圈的出口处安装双色红外测温仪进行监测工件的温度，并把信号反馈到中频电源自动调节中频电源的输出功率，组成闭环控制系统，控制产品工艺温度在允许的误差范围内；　　　　

　　（6）随线连续喷淋使工件迅速均匀完全淬透：加热后的工件钢管或石油油井管或钻杆进入喷淋淬火区，采用喷淬装置连续将水流喷射到被加热的钢管表面，完全淬透管壁，快速均匀散热的效果，强喷淋5－30秒，选用二套大流量高压水泵，压力为扬程１２５米每小时的水循环量１０００ｍ↑［3］／ｈ，总功率在500ｋＷ以上，保证使工件表面产生的蒸汽膜破坏；　　　　

　　（7）工件上沥水台：去除工件钢管或石油油井管或钻杆经淬火后留在管内的水带入回火线圈内，利用沥水台在二个方向倾斜达到除水目的，一个方向倾斜使工件钢管或石油油井管或钻杆自动移位，另一个方向在工件钢管或石油油井管或钻杆轴线方向倾斜2－5°，使工件钢管或石油油井管或钻杆在沥水台上自动移位时，使工件钢管或石油油井管或钻杆内的水淌光，几分钟后，由气动上料机抬送上回火线辊道上；

　　石油钢管热处理炉

　　随着石油开采难度的不断加大，井深不断加深，对油井管的强度等级要求越来越高，J55钢级油套管已经逐渐不能满足使用要求，N80钢级已成为常规钢级，P110、Q125等钢级的应用越来越广泛，而管材市场多提供J55钢级的钢管，N80、P110、Q125等级钢管采购十分困难。这就给石油钢管制造企业制造高钢级的油套管带来了很大的困难。建设石油钢管热处理生产线可以将容易采购的低钢级J55的管材通过热处理提高到N80、P110、Q125钢级使用，解决了高钢级管材难于采购的困难，满足了石油钢管油制造企业制造高钢级油套管的需要，满足石油开采难度不断加大的需要。

　　钢管吊放在淬火炉外上表面倾斜的上料台架上排好，炉外进料辊道设有挡料器和拔料装置，拔料装置将一根钢管从上料台架拔放到淬火炉炉外进料辊道上。进料节拍到，淬火炉进料炉门开，淬火炉外进料辊道和炉内进料悬臂辊道，同时快速旋转，将钢管送到淬火炉内。钢管到淬火炉内的定位是由钢管定位装置及PLC控制的。钢管定位装置一般由二个光电开关组成，由它和PLC完成钢管的测长测速及在炉内的定位。

　　钢管进入炉内到位，炉内外进料辊道停止转动，此时，炉内步进机构的活动梁升起，将炉内悬臂辊道上的钢管托起180mm，活动梁水平前进140mm，然后下降180mm，将钢管放在炉内固定梁齿窝斜面上转动一定角度落在齿窝内，活动梁再水平退回140mm至原位，完成一次向前步进动作。如此每隔一个进料节拍，步进梁完成一次向前进动作，钢管在固定梁上被向前移动一个齿距180mm，并翻转一定角度，钢管在淬火炉内经加热保温到工艺淬火温度要求。步进梁将钢管托送到淬火炉内出料悬臂辊道上，出料炉门开，淬火炉内出料悬臂辊和淬火炉外出料辊道同时快速旋转（变频调速最大2m/S）.将钢管传送到炉外辊道上,经高压水除鳞装置到淬火机接料辊道上，淬火机接料辊道设二个光电开关，钢管头部挡住第一个光电开关，辊道降速，挡住第二个光电开关辊道停，钢管轻轻靠住固定挡板。此时淬火炉的上料机构（一组斯维顿杠杆）将钢管托放到一组旋转淬火支承轮上。对应一组压轮由液压缸驱动压住钢管。钢管被旋转支承轮带动以较高速度旋转，此时外淋挡水板被油缸移开，外淋水淋下来，内喷三通阀换向，内喷水从钢管一端内孔喷入，这样以外淋内喷旋转的方式淬火。淬火时间根据钢管材质及壁厚一般在6-30秒内可任意设定。淬火后，挡水板将外淋水挡出淬火区落入下面地坑中，内喷三通阀换向内喷水通过旁路流入地坑中。压紧轮移开，拔料机构将钢管拔出滑到空水装置上，空水装置一端抬起。同时，压缩空气从管口吹水，空水后空水装置落下复位，由给料挡料装置将钢管拔出并送到回火炉炉外进料辊道上。进料节拍到，回火炉进料炉门开，钢管被辊道送到回火炉内，其传动方式同淬火炉。钢管在回火炉内一步步向前经加热保温到工艺温度。回火炉出料炉门开，钢管被回火炉出料辊道传送到炉外，经连接辊道到矫直机前上料辊道，经矫直机前一段小冷床将钢管冷却到450-500度左右，钢管被拔到矫直机前进料辊道上，并送入矫直机矫直。要求矫直机具有快开功能以适应两端镦粗的钢管的矫直。

　　此种炉子能很好的实现钢管的热处理。

　　连轧钢管厂热处理生产线设计

　　本热处理线主要用于油、套管热处理，执行API 5CT—2001标准。以生产高附加值的油管、套管，提高经济效益。热处理后的油管、套管具有更高的强度、韧性及耐腐蚀等性能，达到国际标准，在国内处于领先地位。

　　按如下工艺流程进行设计：从中间库来的需热处理的钢管用吊车放到上料台架，然后进淬火炉，按要求出炉后进行高压水除磷，由旋转辊道运输水淬装置上，用多组压紧滚轮压紧钢管并使之旋转，即刻有上方室温的水淋下进行管外壁淬火，同时钢管管口对准内喷喷头进行管内壁淬火，直到钢管的温度达到组织转变要求的温度，这时运输机抬起，由拨料机将钢管运输到排水区，然后进到回火炉进行，钢管从回火炉出来后经定径机、热矫直机进入冷床，冷却后进行无损探伤，合格后入中间库。此生产线拥有的关键技术及创新点为：

　　（1）运用系统工程学原理结合工艺要求优化工艺流程、使全线在具有四种热处理功能的同时，主次兼顾、流程顺畅、高效低耗。

　　（2）采用外淋内喷技术，配以钢管水淬工艺专家系统软件，保证处理各钢级无缝钢管时工艺参数的合理及可靠性，从而保证热处理的产品质量。

　　（3）全自动控制、计算机信息化管理、全程质量监控，提高劳动生产率和管理水平。

　　（4）改油淬为水淬，大大降低环境污染，节省油料，提高生产的安全性。

　　（5）优化投资组合及设备选型，与全线设备进口相比，节省建设投资1亿多元人民币。