[發明專利]一種大口徑無縫鋼管熱擴徑用加熱線圈外徑的確定方法

有效

• 申請號: 201910717869.0
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN110405090B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王洪海;桑偉;陳冬;姚光順;劉洪鎖;吳宜檑
• 申請（專利權）人: 德新鋼管（中國）有限公司
• 主分類號: B21D39/20
• 分類號: B21D39/20;B21D37/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開一種大口徑無縫鋼管熱擴徑用加熱線圈外徑的確定方法，包括以下步驟：a、確定無縫鋼管熱擴徑用芯棒的外徑；b、結合芯棒外徑、成品管厚度、母管厚度以確定加熱線圈外徑。通過采用本發明的方法所確定的加熱線圈進行加熱，能夠保證鋼管導入段區域、鋼管變形段區域和鋼管定徑段區域的加熱溫度均勻，并能有效提高加熱效率，降低能耗。

技術領域

本發明涉及鋼管熱擴徑技術領域，尤其涉及一種大口徑無縫鋼管熱擴徑用加熱線圈外徑的確定方法。

背景技術

中頻熱擴工藝是生產大口徑無縫鋼管普遍采用的一種方式。中頻熱擴的工藝原理是將原料母管置于中頻感應線圈中進行加熱，依靠液壓缸推動母管，使其逐步通過錐形的芯棒從而實現擴徑。

中頻感應加熱的溫度是保證熱擴鋼管質量的重要參數。在現有技術中，加熱線圈外徑參照成品管的外徑確定，并且加熱線圈每一匝的外徑均相等。然而，對于大口徑熱擴無縫鋼管而言，其擴徑比通常較大，母管外徑與成品管外徑的差別較大。由于加熱線圈內部產生的磁場分布不均勻，越靠近加熱線圈的區域磁場強度越強，產生的熱量越高，加熱效率越高。參照成品管外徑設計的加熱線圈對鋼管定徑段區域加熱效率最高，而對于最需要加熱的鋼管變形段區域和鋼管導入段區域而言，由于鋼管外表面距離加熱線圈的距離較遠，加熱效率較低，不僅導致能耗升高，而且也會因為鋼管導入段區域、鋼管變形段區域和鋼管定徑段區域的加熱溫度不均勻而影響熱擴鋼管的質量；由此，急需解決。

發明內容

本發明的目的在于針對上述問題，提供一種大口徑無縫鋼管熱擴徑用加熱線圈外徑的確定方法，以解決現有加熱線圈外徑參照成品管外徑確定，加熱線圈每一匝的外徑均相等，進而使得鋼管導入段區域、鋼管變形段區域和鋼管定徑段區域的加熱溫度不均勻，影響熱擴鋼管質量的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：

一種大口徑無縫鋼管熱擴徑用加熱線圈外徑的確定方法，包括以下步驟：

a、確定無縫鋼管熱擴徑用芯棒的外徑；

所述芯棒包括沿熱擴徑方向依次設置的導入段、變形段、定徑段、平整段和矯直段，根據母管材料并結合母管的厚度以確定熱擴溫度及推制壓力F，根據成品管材料選擇相應材料的芯棒，進而確定成品管材料、芯棒材料在熱擴溫度下的線性膨脹系數，且以此確定成品管材料與芯棒材料在熱擴溫度下的膨脹量差值ΔD，并確定芯棒材料在熱擴溫度、推制壓力下的變形量ε，定義成品管外徑為D，成品管壁厚為S，定義母管外徑為D₀，母管壁厚為S₀，所述導入段的外徑為D1，D1＝D₀-2S₀-X，其中，X＝20mm～30mm，所述定徑段的外徑為D2，D2＝D-2S+ΔD+ε，所述平整段的外徑與所述定徑段的外徑相同，所述矯直段的外徑為D3，D3＝D2-Y，其中，Y＝3mm～5mm，所述變形段為錐形結構，且所述變形段一端端頭的外徑與所述導入段的外徑相同，所述變形段另一端端頭的外徑與所述定徑段的外徑相同；

b、結合芯棒外徑、成品管厚度、母管厚度以確定加熱線圈外徑；

所述加熱線圈包括導入線圈區、變形線圈區及定徑線圈區，所述導入線圈區的外徑D4＝D1+2S₀+J，其中，J＝80mm～120mm，所述定徑線圈區的外徑D5＝D2+2S+K，其中，K＝80mm～120mm，所述變形線圈區的外徑由D4逐漸過渡到D5。

作為本發明的一種優選方案，所述定徑段的長度為L3，L3＝200mm～300mm，所述定徑線圈區的長度大于所述定徑段長度的一半。

作為本發明的一種優選方案，所述導入段的長度為L1，L1＝300mm～500mm，所述導入線圈區的長度等于所述導入段的長度。