[發明專利]一種鋼管的中頻感應熱處理裝置及其熱處理方法

無效

• 申請號: 201110333420.8
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102363835A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 朱伏先;張明亞;劉紀源;張自成;李艷梅
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D9/08
• 分類號: C21D9/08;C21D1/42;C21D1/62;C21D11/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域：

本發明屬于鋼管的熱處理技術領域，特別涉及一種鋼管的中頻感應熱處理裝置及其熱處理方法。

技術背景：

在現代鋼材制備領域，為了實現節約材料和減少運輸中的能量損耗，除了采用更高強度的材料以外，另一有效途徑就是采用“以空代實”的節約型輕量化構件，而將兩者有機地結合起來，可以達到節材、節能等效果，隨著內高壓成形等鋼管二次成形技術的不斷進步，高強度空心構件的工業生產已經成為可能，同時具備高強度、高成形性能的鋼管制造技術的研究也備受關注。通常采用固溶強化或析出強化機制提高鋼材強度時，都會伴隨著塑、韌性和成形性的惡化，然而通過熱處理方法生產的相變強化鋼，如雙相鋼和相變誘導塑性鋼等則具有強度和塑性的良好組合。

傳統的鋼管熱處理裝置是用步進式加熱爐，采用這種裝置對鋼管進行批量熱處理能源消耗大，鋼管表面的氧化層嚴重，且工作效率不高；步進式加熱爐的加熱段以煤氣或天然氣等作為加熱熱源，其缺點在于對環境的污染較為嚴重，并且存在一定的安全隱患，升溫速度較慢，產生氧化皮較為嚴重，并且由于加熱時間較長，不利于細化晶粒；在加熱過程中，由于升溫較慢，多數是以將鋼管整體放入加熱爐內加熱的方法為主，這樣所加工的鋼管長度受到加熱爐爐體大小的限制，不能生產大規格和長度較大的鋼管，產品規格受到限制；冷卻段也與加熱段存在同樣的問題，大多以整體淬火為主，導致生產線的占地面積較大；爐體內的托輥道一般無法保證鋼管在加熱爐內自身的轉動，導致加熱不均，使鋼管管壁產生內應力，直接結果就是可能會導致鋼管的彎曲，需要另外添加矯直系統來改善鋼管平直度，增加了成本，增加了自動化控制的難度。

從熱處理過程的連續化、自動化及熱處理后鋼管表面質量良好且無嚴重氧化鐵皮的角度考慮，采用中頻感應加熱的方式對鋼管進行連續熱處理是最好的選擇。中頻感應加熱具有加熱速度快、節能環保、自動化程度高、加熱過程易于控制以及制造成本低等特點，對制造高強度鋼管、改善其成形性、可焊接性和耐磨性等具有重要作用。通常所說的可控硅中頻電源為晶閘管中頻電源，精度高、無機械震動、噪聲小、負載匹配容易、維護簡單和啟動停止簡單，其效率可達90%以上，能根據負載情況確定電源頻率且頻率能自動跟蹤以保持最佳的運行狀態。中頻感應已經在鋼管的工業生產中得到應用，如鞍鋼股份無縫鋼管廠、西寧特鋼、江陰長江無縫鋼管廠等，但它們僅僅是應用于荒管定徑前的升溫加熱、擴管或彎管時的簡單加熱過程，并未實際應用于冷拔無縫鋼管或焊管等成品鋼管的在線連續熱處理。

發明內容：

針對現有的步進式加熱爐存在的不足之處，本發明提供了一種薄壁鋼管的中頻感應熱處理裝置，能達到節約能源、操作簡便、自動化程度高和適用性更好的目的。

本發明的鋼管的中頻感應熱處理裝置，要點是在長形鋼構支架上裝配有至少七對軸承座，每對軸承座上裝配有一個軸桿，每個軸桿的一端均裝配有一個雙錐體托輥，沿長形鋼構支架長邊方向，每兩個相鄰的雙錐體托輥之間分別設有預熱爐、冷卻箱、加熱爐、冷卻箱、回火爐和冷卻箱；每個軸桿的另一端裝配有齒輪，長形鋼構支架最左端的軸桿上的齒輪通過導鏈與第一減速機輸出端上的齒輪相連，第一減速機通過導鏈帶動至少三個與之相鄰的齒輪傳動，長形鋼構支架最右端的軸桿上的齒輪通過導鏈與第二減速機輸出端上的齒輪相連，第二減速機通過導鏈帶動至少四個與之相鄰的齒輪傳動；所述的第一減速機和第二減速機分別通過連軸器與第一電機和第二電機連接；淬火變壓器通過電纜分別與預熱爐、加熱爐和回火爐相連，總控制裝置分別與中頻感應電源和電機相連，控制整個裝置的運行。

所述的雙錐體托輥的兩個圓錐體的錐頂相對，材料選用奧氏體不銹鋼，并進行了壓痕處理。

所述的預熱爐、加熱爐和回火爐均由一個長方體的外部殼體構成箱體，在箱體內殼體的長邊方向中軸位置裝配有一個鋁管，鋁管上纏繞有用絕緣材料包裹的感應線圈，箱體內的空間用保溫砂填充。

所述的預熱爐內的感應線圈為6對共12匝，采用并聯的方式進行連接；所述的加熱爐和回火爐內的感應線圈為12對共24匝，采取并聯連接。

所述的預熱爐和加熱爐內的感應線圈共用一個中頻感應電源，回火爐內的感應線圈單獨使用一個中頻感應電源，中頻感應電源的輸入頻率5Hz，最大輸出頻率為30kHz。

所述的每個雙錐體托輥的中軸線與鋼構支架的長邊方向成45-80°夾角，雙錐體托輥、預熱爐、加熱爐、回火爐和冷卻箱，沿鋼構支架的長邊方向排列在同一軸線上。

采用上述裝置對鋼管進行熱處理，按照以下步驟進行：