[發明專利]一種熱軋無縫鋼管在線連續冷卻的方法

有效

• 申請號: 201610933168.7
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN106269931B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 袁國;張忠鏵;王笑波;楊為國;王國棟;康健;李振壘;劉曉瑾;陳冬;廖力
• 申請（專利權）人: 東北大學;寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B21B45/02
• 分類號: B21B45/02;B21B37/76;B21B43/00;B21B39/20
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 趙嬛嬛

技術領域

本發明屬于金屬材料加工與成型技術領域，特別涉及一種熱軋無縫鋼管在線連續冷卻的方法。

背景技術

熱軋無縫鋼管主要生產過程為管坯經環形爐加熱后輸送至穿孔機穿孔，穿孔后的荒管經連軋管機進行軋制，再經定（減）徑機定徑，最后輸送至冷床。由于穿孔及連軋過程中變形抗力較大，受設備及工序限制，穿孔和連軋均在較高的溫度下進行，且定徑后的管材大多采用空冷，而空冷的冷卻速率極低，由于缺乏冷卻路徑控制的有效手段，往往容易造成管材顯微組織晶粒粗大，且包含有大量不良組織，因而導致管材強度較低，無法滿足客戶需要，這一問題在中厚壁無縫鋼管中尤為明顯。為解決這一問題通常需要對管材進行軋后離線熱處理（如通過熱處理爐再加熱方法，使鋼管組織重新奧氏體化，出爐后再空冷至室溫或采用淬火機淬火），但采用離線熱處理一方面會增加產品的生產周期，另一方面也會增加生產成本。對于熱軋后或定徑后的熱軋無縫鋼管，鋼管仍處于高溫階段（在組織上仍處于奧氏體），如果能開發出高效的在線連續冷卻方法，可以充分利用細晶強化、相變強化等熱軋鋼鐵材料綜合強化機制提高材料強度和韌性。

目前針對熱軋無縫鋼管在線連續冷卻技術裝備的研究工作已經有了一定的進展：住友金屬工業株式會社開發的“鋼管冷卻的方法”由CN1092239C公開，該方法大體是使水平的鋼管繞管軸原位置旋轉，沿鋼管長度方向采用一條或兩條縫隙出流形成的層流水流冷卻外壁，內壁冷卻通過用噴嘴等供水機構在鋼管一端向管內供水，該方法主要用于馬氏體系不銹鋼管的淬火冷卻。但該冷卻方法中采用原位置旋轉及外壁采用一條或兩條狹縫形成層流水流冷卻鋼管的方法不能滿足鋼管軋制生產線鋼管連續輸送的需要，且無法精確控制被冷卻鋼管的冷卻終止溫度，只能單一的實現鋼管的淬火冷卻。

鞍山鋼鐵公司開發的“鋼管連續控制冷卻裝置”由CN86202942U公開，該裝置通過冷卻器形成旋轉的水流冷卻鋼管或在附加的旋轉水流腔內實現鋼管的冷卻，但該方法因采用旋轉水流的沖刷作用來冷卻鋼管，而在鋼管冷卻過程中旋轉水流的可控性差，同樣無法實現鋼管冷卻終止溫度的精確控制。

天津鋼管集團股份有限公司開發的“熱軋無縫鋼管在線控制冷卻的工藝方法”由CN101157096A公開，該方法是將鋼管原運輸輥道線的一定長度區域更換為可變角度輥道，鋼管出定徑機后，通過熱金屬檢測器檢測到鋼管后，使可變角度輥道組在電氣驅動扭轉機構作用下按照設定角度傾斜，控制冷卻裝置采用氣體、氣霧作為冷卻介質，鋼管在可變角度輥道組的作用下旋轉前進并通過控制冷卻裝置進行冷卻，鋼管通過控冷裝置冷卻完畢后，可變角度輥道組再回轉復位。每冷卻一根鋼管，可變輥道組需要扭轉復位一次。該方法通過電氣驅動機構頻繁扭轉輥道（每冷卻一根鋼管扭轉復位一次）實現鋼管旋轉前進，操作較為復雜，且最大溫降值約為270℃，冷卻能力較差，組織調控能力有限，且沒有實現直接淬火工藝。

CN101396695A公開了“一種熱軋無縫鋼管在線加速冷卻裝置及方法”，采用水平旋轉機構和電氣元件控制設備調整輥道角度使鋼管改變前進方式的方法，沒有說明具體的鋼管控制冷卻方法；該方法采用的冷卻器為上、下，左、右對稱布置的噴水方法，實際操作中難以實現對旋轉鋼管圓形斷面冷卻的全面覆蓋，在鋼管冷卻過程中存在冷卻盲點，也不能實現精確控制被冷卻鋼管的溫度及冷卻均勻性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種熱軋無縫鋼管在線連續冷卻的方法，可實現無縫鋼管的在線連續可控冷卻以及直接淬火工藝，從而降低對合金元素及離線熱處理的依賴。本發明的技術方案為：

一種熱軋無縫鋼管在線連續冷卻的方法，所述方法通過傳送輥道、翻管機構、控制冷卻裝置和自動化控制系統實現，所述傳送輥道由連接定徑機的直輥道和平行于所述直輥道的斜輥道組成，所述斜輥道直接穿過所述控制冷卻裝置；所述翻管機構位于所述直輥道和所述斜輥道之間，用于在所述直輥道和所述斜輥道之間傳送鋼管；所述控制冷卻裝置包括平行設置的系列獨立圓形噴環，所述獨立圓形噴環內側沿圓周均勻分布有3~6圈傾斜高壓噴嘴；所述自動化控制系統與所述傳送輥道、翻管機構、控制冷卻裝置電連接；所述方法包括以下步驟：

（1）熱軋無縫鋼管完全通過定徑機后，將其在直輥道上經由翻管機構傳送至斜輥道，斜輥道的運行速度控制范圍為0.3~2.0m/s之間；