專利名稱：一種厚壁鋼管淬火冷卻方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱處理淬火冷卻領(lǐng)域，具體地，涉及是一種厚壁鋼管淬火冷卻方法及相應(yīng)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
熱處理是指將奧氏體組織狀態(tài)的鋼以適當(dāng)速度冷卻，獲得預(yù)期組織與性能的過程。鋼在淬火冷卻過程中除了組織和性能發(fā)生變化外，還伴隨著產(chǎn)生開裂和畸變。如果鋼在淬火中產(chǎn)生開裂將造成報(bào)廢，淬火開裂可以通過合適的工藝和淬火方式來避免；淬火畸變是指工件的原始尺寸或形狀在淬火冷卻時(shí)發(fā)生的變化，無論通過何種措施(改變加熱與冷卻工藝、裝夾方式、淬火介質(zhì)種類、淬火方式)都無法避免淬火畸變的產(chǎn)生，所不同的是產(chǎn)生畸變的大小。這里的厚壁鋼管是指經(jīng)軋制或鍛造而成一定壁厚的無縫鋼管。
鋼管淬火分為軋后在線淬火和軋后或鍛后重新加熱的離線淬火兩類。無論在線淬火還是離線淬火，其淬火方式通常是鋼管在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對(duì)內(nèi)壁噴液和外壁噴液完成淬火冷卻過程；也有采取鋼管不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)內(nèi)壁噴液和在升降臺(tái)的承載下下降進(jìn)入液槽中實(shí)現(xiàn)浸液淬火冷卻。上述方式淬火由于內(nèi)壁噴液冷卻的冷卻強(qiáng)度不足，無法滿足厚壁鋼管沿壁厚從表面到內(nèi)壁的硬度均勻性的要求，同時(shí)鋼管在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對(duì)外壁噴液冷卻或在升降臺(tái)承載下浸液淬火都將導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，任明杰，徐能惠發(fā)表的“鋼管噴淋淬火生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”(《中國重型裝備》2010，(1):3-5，9) 一文，該文介紹了一種鋼管噴淋淬火設(shè)備，其工作過程為將加熱的鋼管放置在淬火設(shè)備的可旋轉(zhuǎn)支撐輪上，安裝在外噴淋機(jī)架上的壓緊裝置壓緊鋼管，旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)鋼管旋轉(zhuǎn)，外噴淋管裝置檔水門抬起，位于鋼管正上方的外噴淋管向鋼管外表面均勻噴水。同時(shí)，安裝在鋼管端頭的內(nèi)噴裝置向鋼管內(nèi)壁噴水。內(nèi)噴水流貫穿整個(gè)鋼管，從一端噴入，從另一端噴出。這樣鋼管在旋轉(zhuǎn)的過程中內(nèi)外表面得到均勻冷卻。這種淬火方式由于鋼管內(nèi)外壁的冷卻都是在噴淋狀態(tài)下進(jìn)行，對(duì)于厚壁鋼管來說冷卻強(qiáng)度明顯不足，同時(shí)該設(shè)備由于設(shè)置了旋轉(zhuǎn)裝置，造成設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠性高并可顯著提高鋼管內(nèi)外壁冷卻強(qiáng)度和減小鋼管淬火冷卻畸變的淬火冷卻方法及設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種厚壁鋼管淬火冷卻方法，即將淬火冷卻鋼管放置在料架上，料架設(shè)置在內(nèi)槽中，內(nèi)槽放置在外槽之內(nèi)的上部。將液體從外槽抽出注入設(shè)置在內(nèi)槽淬火冷卻鋼管兩側(cè)的噴液裝置中，液體從噴液裝置的面向淬火冷卻鋼管的噴孔噴向淬火冷卻鋼管，同時(shí)內(nèi)槽的液面隨著內(nèi)槽之內(nèi)液體的增加而升高，直到將淬火冷卻鋼管全部浸沒在液體之中，這個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了淬火冷卻鋼管外壁在兩側(cè)噴淋冷卻的同時(shí)實(shí)現(xiàn)浸液冷卻，解決了鋼管外壁在高冷卻強(qiáng)度下均勻冷卻的問題；同時(shí)設(shè)置向淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁注入一定壓力液體的裝置，保證淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁也在高冷卻強(qiáng)度下的均勻冷卻。本發(fā)明在保證了淬火冷卻鋼管內(nèi)壁與外壁均在高冷卻強(qiáng)度下得到均勻冷卻，同時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠性高。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，包括向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)、淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)、淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)。所述淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)放置在向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)內(nèi)的淬火冷卻鋼管一端，所述淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)設(shè)置在另一端。所述的向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)由外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)、外槽、內(nèi)槽向外槽排液閥門、溢流通道、噴液裝置、噴液板和內(nèi)槽組成，內(nèi)槽放置于外槽內(nèi)的中上部，料架布置于內(nèi)槽之中，淬火冷卻鋼管放置于料架之上，外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)將外槽與噴液裝置之間聯(lián)通，在內(nèi)槽的下部設(shè)置內(nèi)槽向外槽排液閥門，在內(nèi)槽上部的淬火冷卻鋼管的兩側(cè)設(shè)置噴液裝置，噴液裝置面向淬火冷卻鋼管的一側(cè)設(shè)置板面上密布噴嘴或小孔的噴液板，在外槽與內(nèi)槽之間設(shè)置溢流通道；優(yōu)選地，所述的淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵、管路、 注液驅(qū)動(dòng)裝置、注液滑塊、注液滑動(dòng)軌道、進(jìn)液口、注液錐頭、注液連接板組成；鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵通過管路將外槽與進(jìn)液口聯(lián)通，進(jìn)液口設(shè)置在注液錐頭之上，注液錐頭與注液連接板聯(lián)接，注液連接板與注液滑塊聯(lián)接，注液滑塊安裝在注液滑動(dòng)軌道之上，注液滑塊在注液驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)進(jìn)液口、注液錐頭、注液連接板一起運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述的淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)由泄液驅(qū)動(dòng)裝置、泄液滑塊、泄液滑動(dòng)軌道、泄液錐頭、泄液連接板、出液口組成。出液口設(shè)置在泄液錐頭之上，泄液錐頭與泄液連接板聯(lián)接，泄液連接板與泄液滑塊聯(lián)接，泄液滑塊安裝在泄液滑動(dòng)軌道之上，泄液滑塊在泄液驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)出液口、泄液錐頭、泄液連接板一起運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述的向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液的系統(tǒng)，是指在內(nèi)槽向外槽排液閥門關(guān)閉的情況下，通過外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)將外槽中的液體注入到噴液裝置內(nèi)，注入的液體通過噴液板噴向淬火冷卻鋼管，同時(shí)內(nèi)槽的液面上升，液面上升到內(nèi)槽溢流液面的高度后通過溢流通道將液體溢流到外槽之中，該過程實(shí)現(xiàn)了鋼管外壁在噴液的同時(shí)浸液；在內(nèi)槽向外槽排液閥門開啟和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)停止工作的情況下，內(nèi)槽內(nèi)的液體通過內(nèi)槽向外槽排液閥門流到外槽之中，內(nèi)槽的液面下降到外槽液面的高度，此時(shí)淬火冷卻鋼管處于空冷狀態(tài)。所述的外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)，是指可以實(shí)現(xiàn)從外槽下部抽出液體并通過管路將液體輸送到內(nèi)槽，由泵、管路、閥門組成。所述的內(nèi)槽，是各種結(jié)構(gòu)的裝液容器。所述的外槽，是各種結(jié)構(gòu)的裝液容器。所述的溢流通道，是實(shí)現(xiàn)將從內(nèi)槽溢流出的液體疏導(dǎo)到外槽之中的筒體或其它結(jié)構(gòu)或是一個(gè)空間。所述的噴液裝置，是一個(gè)管路，在管路面向淬火冷卻鋼管的一側(cè)設(shè)置噴液板。所述的噴液板，是在板面上密布噴嘴或小孔。所述的料架，是各種結(jié)構(gòu)V形座，其作用是支撐淬火冷卻鋼管在一個(gè)固定的位置。優(yōu)選地，所述的鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)和鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)，是指在淬火冷卻鋼管被放置在料架之上后，注液錐頭和泄液錐頭分別在各自的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下沿滑動(dòng)軌道運(yùn)動(dòng)將錐頭分別插入淬火冷卻鋼管兩端之一的孔中，然后通過管內(nèi)壁冷卻注液泵和管路將外槽之中的液體注入到淬火冷卻鋼管的內(nèi)管之中，液體從鋼管內(nèi)的一端流向另一端后經(jīng)過泄液錐頭流入內(nèi)槽之中。所述的注液錐頭和泄液錐頭，分別是在管路頭部設(shè)置的一個(gè)有錐體的結(jié)構(gòu)，錐體的作用是方便插入淬火冷卻鋼管的內(nèi)孔之中。所述的注液驅(qū)動(dòng)裝置與泄液驅(qū)動(dòng)裝置中的驅(qū)動(dòng)裝置，是液壓缸、氣缸、電動(dòng)推桿或是可以執(zhí)行推拉動(dòng)作的動(dòng)力裝置。所述的注液滑塊與注液滑動(dòng)軌道，可以是直線導(dǎo)軌副，或者滑塊為銅套和滑動(dòng)軌道為光軸的結(jié)構(gòu)。所述的泄液滑塊與泄液滑動(dòng)軌道，可以是直線導(dǎo)軌副，或者滑塊為銅套和滑動(dòng)軌道為光軸的結(jié)構(gòu)。
所述的注液連接板，其作用是連接注液滑塊與注液錐頭。所述的泄液連接板，其作用是連接泄液滑塊與泄液錐頭。所述的液體，可以是水、各種水溶性介質(zhì)、油、熔鹽。上述的設(shè)備使用時(shí)，分為以下幾個(gè)階段設(shè)備初始狀態(tài)為淬火冷卻鋼管放置在料架之上，內(nèi)槽的液面處于外槽液面的高度，內(nèi)槽向外槽排液閥門處于開啟狀態(tài)，鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)均處于停止工作狀態(tài)，注液驅(qū)動(dòng)裝置和泄液驅(qū)動(dòng)裝置均處于收縮狀態(tài)，注液錐頭與泄液錐頭離開淬火冷卻鋼管兩端。淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻過程為注液驅(qū)動(dòng)裝置和泄液驅(qū)動(dòng)裝置均處于伸出狀態(tài)，注液錐頭與泄液錐頭分別插入淬火冷卻鋼管兩端的內(nèi)孔之中，開啟鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵，向淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁注入一定壓力的液體，保證淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁在高冷卻強(qiáng)度下的均勻冷卻。這個(gè)過程發(fā)生在淬火冷卻鋼管外壁冷卻之前或之中或之后。淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻過程的結(jié)束動(dòng)作為停止鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵，注液驅(qū)動(dòng)裝置和泄液驅(qū)動(dòng)裝置均收縮，注液錐頭與泄液錐頭分別離開淬火冷卻鋼管兩端。淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液的冷卻過程為關(guān)閉內(nèi)槽向外槽排液閥門，開啟外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)，將外槽中的液體注入到噴液裝置內(nèi)，注入的液體通過噴液板噴向淬火冷卻鋼管，同時(shí)內(nèi)槽的液面上升，液面上升到內(nèi)槽溢流液面的高度后通過溢流通道將液體溢流到外槽之中，該過程實(shí)現(xiàn)鋼管外壁在噴液的同時(shí)浸液。停止淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液的過程為開啟內(nèi)槽向外槽排液閥門和停止外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)，內(nèi)槽內(nèi)的液體通過內(nèi)槽向外槽排液閥門流到外槽之中，內(nèi)槽的液面下降到外槽液面的高度，此時(shí)淬火冷卻鋼管處于空冷狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明提出了一種厚壁鋼管淬火冷卻方法及設(shè)備，該方法與設(shè)備實(shí)現(xiàn)了淬火冷卻鋼管外壁在兩側(cè)噴淋冷卻的同時(shí)浸液冷卻，解決了鋼管外壁在高冷卻強(qiáng)度下均勻冷卻的問題，同時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠性高。


通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖I為一種厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的側(cè)視圖。圖3為處于預(yù)備狀態(tài)時(shí)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖中鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I、管路2、注液驅(qū)動(dòng)裝置3、注液滑塊4、注液滑動(dòng)軌道5、進(jìn)液口 6、注液錐頭7、淬火冷卻鋼管8、料架9、泄液錐頭10、泄液滑動(dòng)軌道11、泄液滑塊12、泄液驅(qū)動(dòng)裝置13、內(nèi)槽溢流液面14、外槽液面15、泄液連接板16、出液口 17、注液連接板18、外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19、外槽20、內(nèi)槽向外槽排液閥門21、溢流通道22、噴液裝置23、噴液板24、噴液25、內(nèi)槽26。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I本實(shí)例處理的產(chǎn)品對(duì)象為鋼管外徑200mm、內(nèi)徑140mm，長度10000mm，材料為35CrMo，要求淬火冷卻后沿整個(gè)截面獲得馬氏體、下貝氏體及少量殘余奧氏體組織，回火后沿壁厚硬度34±1.5HRC，同時(shí)要求軸向畸變量< 10mm。為避免淬火過程中產(chǎn)生開裂，采用的工藝為奧氏體化溫度860°C，鋼管內(nèi)壁在O. 2MPa壓力下水冷10秒后，開始對(duì)鋼管外壁的進(jìn)行100秒的噴液與浸液冷卻，然后同時(shí)停止鋼管內(nèi)壁與鋼管外壁的冷卻。本實(shí)施例采用的淬火冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖I所示，由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I、管路2、注液驅(qū)動(dòng)裝置3、注液滑塊4、注液滑動(dòng)軌道5、進(jìn)液口 6、注液錐頭7、淬火冷卻鋼管8、料架
9、泄液錐頭10、泄液滑動(dòng)軌道11、泄液滑塊12、泄液驅(qū)動(dòng)裝置13、內(nèi)槽溢流液面14、外槽液面15、泄液連接板16、出液口 17、注液連接板18、外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19、外槽20、內(nèi)槽向外槽排液閥門21、溢流通道22、噴液裝置23、噴液板24、噴液25、內(nèi)槽26組成。其中由外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19、外槽20、內(nèi)槽向外槽排液閥門21、溢流通道22、噴液裝置23、噴液板24、內(nèi)槽26組成向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液的系統(tǒng)。由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I、管路2、注液驅(qū)動(dòng)裝置3、注液滑塊4、注液滑動(dòng)軌道5、進(jìn)液口 6、注液錐頭7、注液連接板18組成淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)；鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I通過管路2將外槽20與進(jìn)液口 6聯(lián)通，進(jìn)液口 6設(shè)置在注液錐頭7之上，注液錐頭7與注液連接板18聯(lián)接，注液連接板18與注液滑塊4聯(lián)接，注液滑塊4安裝在注液滑動(dòng)軌道5之上，注液滑塊4在注液驅(qū)動(dòng)裝置3的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)進(jìn)液口 6、注液錐頭7、注液連接板18 一起運(yùn)動(dòng)。由泄液驅(qū)動(dòng)裝置13、泄液滑塊12、泄液滑動(dòng)軌道11、泄液錐頭10、泄液連接板16、出液口 17組成淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)。出液口 17設(shè)置在泄液錐頭10之上，泄液錐頭10與泄液連接板16聯(lián)接，泄液連接板16與泄液滑塊12聯(lián)接，泄液滑塊12安裝在泄液滑動(dòng)軌道11之上，泄液滑塊12在泄液驅(qū)動(dòng)裝置13的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)出液口 17、泄液錐頭10、泄液連接板16 —起運(yùn)動(dòng)。上述各部件連接方式為內(nèi)槽26放置于外槽20內(nèi)的中上部，料架9布置于內(nèi)槽26之中，淬火冷卻鋼管8置于料架9之上，外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19將外槽20與噴液裝置23之間聯(lián)通，在內(nèi)槽26的下部設(shè)置內(nèi)槽向外槽排液閥門21，在內(nèi)槽26的上部的淬火冷卻鋼管8的兩側(cè)設(shè)置噴液裝置23，在外槽20與內(nèi)槽26之間設(shè)置溢流通道22，在淬火冷卻鋼管8 —端設(shè)置鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)，在淬火冷卻鋼管8另一端設(shè)置鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)。設(shè)備初始狀態(tài)為淬火冷卻鋼管8置于料架9之上，內(nèi)槽26的液面處于外槽液面15的高度，內(nèi)槽向外槽排液閥門21處于開啟狀態(tài)，鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19均處于停止工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置3處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。淬火冷卻鋼管8的內(nèi)壁冷卻過程為注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13均處于伸 出狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10分別在注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13的驅(qū)動(dòng)伸出下將錐頭分別插入淬火冷卻鋼管8的兩端內(nèi)孔之中，開啟鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵1，向淬火冷卻鋼管8的內(nèi)壁注入O. 2MPa壓力液體，保證淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁在高冷卻強(qiáng)度下的均勻冷卻。如圖I所示。淬火冷卻鋼管8內(nèi)壁冷卻過程的結(jié)束動(dòng)作為停止鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵1，注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10分別離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。淬火冷卻鋼管8外壁噴液與浸液的冷卻過程為關(guān)閉內(nèi)槽向外槽排液閥門21，開啟外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19，將外槽20中的液體注入到噴液裝置23內(nèi)，注入的液體通過噴液板24噴向淬火冷卻鋼管8，同時(shí)內(nèi)槽26的液面上升，液面上升到內(nèi)槽溢流液面14的高度后通過溢流通道22將液體溢流到外槽20之中，該過程實(shí)現(xiàn)了鋼管外壁在噴液的同時(shí)浸液，如圖I和圖2所示。停止淬火冷卻鋼管8外壁噴液與浸液的過程為開啟內(nèi)槽向外槽排液閥門21和停止外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19，內(nèi)槽26內(nèi)的液體通過內(nèi)槽向外槽排液閥門21流到外槽20之中，內(nèi)槽26的液面下降到外槽液面15的高度，此時(shí)淬火冷卻鋼管8處于空冷狀態(tài)。如圖3所示。按照上述工藝和采用上述設(shè)備即可達(dá)到所要求的性能和控制畸變量在要求的范圍內(nèi)。實(shí)施例2本實(shí)例處理的產(chǎn)品對(duì)象為鋼管外徑160mm、內(nèi)徑140mm，長度10000mm，材料為45
鋼，要求淬火與回火后沿壁厚硬度29 ± I. 5HRC，同時(shí)要求軸向畸變量< 15mm。采用的工藝為奧氏體化溫度840°C，鋼管內(nèi)壁在O. 15MPa壓力水冷的同時(shí)對(duì)鋼管外壁進(jìn)行時(shí)間為75秒的噴液冷卻，然后同時(shí)停止對(duì)鋼管內(nèi)壁與鋼管外壁的冷卻。本實(shí)施例采用的淬火冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖I所示，由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I、管路2、注液驅(qū)動(dòng)裝置3、注液滑塊4、注液滑動(dòng)軌道5、進(jìn)液口 6、注液錐頭7、淬火冷卻鋼管8、料架9、泄液錐頭10、泄液滑動(dòng)軌道11、泄液滑塊12、泄液驅(qū)動(dòng)裝置13、內(nèi)槽溢流液面14、外槽液面15、泄液連接板16、出液口 17、注液連接板18、外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19、外槽20、內(nèi)槽向外槽排液閥門21、溢流通道22、噴液裝置23、噴液板24、噴液25、內(nèi)槽26組成。具體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I中相同，不在詳述。設(shè)備初始狀態(tài)為淬火冷卻鋼管8置于料架9之上，內(nèi)槽26的液面處于外槽液面15的高度，內(nèi)槽向外槽排液閥門21處于開啟狀態(tài)，鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19均處于停止工作狀態(tài)，注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。淬火冷卻鋼管8內(nèi)壁的冷卻過程為注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13處于伸出狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10分別在注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13的驅(qū)動(dòng)下將錐頭分別插入淬火冷卻鋼管8兩端的內(nèi)孔之中，開啟鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵1，向淬火冷卻鋼管8的內(nèi)壁注入O. 15MPa壓力液體，保證淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁在高冷卻強(qiáng)度下的均勻冷卻。如圖I所示。淬火冷卻鋼管8內(nèi)壁冷卻過程的結(jié)束動(dòng)作為停止鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵1，注液驅(qū) 動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10分別離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。淬火冷卻鋼管8外壁噴液的冷卻過程為開啟內(nèi)槽向外槽排液閥門21，開啟外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19，將外槽20中的液體注入到噴液裝置23內(nèi)，注入的液體通過噴液板24噴向淬火冷卻鋼管8，該過程僅開啟了對(duì)鋼管外壁噴液的功能，由于內(nèi)槽向外槽排液閥門21 —直處于開啟狀態(tài)，內(nèi)槽的液面一直處于外槽液面15的高度。如圖I和圖2所不。停止淬火冷卻鋼管8的外壁噴液過程為停止外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19后，淬火冷卻鋼管8處于空冷狀態(tài)。如圖3所示。按照上述工藝和采用上述設(shè)備即可達(dá)到所要求的性能和控制畸變量在要求的范圍內(nèi)。實(shí)施例3本實(shí)例處理的產(chǎn)品對(duì)象為鋼管外徑300mm、內(nèi)徑200mm，長度12000mm，材料為42CrMo，要求淬火冷卻后沿整個(gè)截面獲得馬氏體、下貝氏體及少量殘余奧氏體組織，回火后硬度沿壁厚36±1.5HRC，同時(shí)要求軸向畸變量< 10mm。采用的工藝為奧氏體化溫度850°C，，冷卻工藝為水冷180秒+空冷60秒+水冷80秒。每次水冷均是鋼管內(nèi)壁和外壁同時(shí)采取水冷，鋼管內(nèi)壁在O. 2MPa壓力下水冷?？绽渚窃阡摴軆?nèi)壁和外壁同時(shí)停止水冷。本實(shí)施例采用的淬火冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖I所示，由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I、管路2、注液驅(qū)動(dòng)裝置3、注液滑塊4、注液滑動(dòng)軌道5、進(jìn)液口 6、注液錐頭7、淬火冷卻鋼管8、料架9、泄液錐頭10、泄液滑動(dòng)軌道11、泄液滑塊12、泄液驅(qū)動(dòng)裝置13、內(nèi)槽溢流液面14、外槽液面15、泄液連接板16、出液口 17、注液連接板18、外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19、外槽20、內(nèi)槽向外槽排液閥門21、溢流通道22、噴液裝置23、噴液板24、噴液25、內(nèi)槽26組成。組成。其中由外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19、外槽20、內(nèi)槽向外槽排液閥門21、溢流通道22、噴液裝置23、噴液板24、內(nèi)槽26組成向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液的系統(tǒng)；由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I、管路2、注液驅(qū)動(dòng)裝置3、注液滑塊4、注液滑動(dòng)軌道5、進(jìn)液口 6、注液錐頭7、注液連接板18組成淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)；由泄液驅(qū)動(dòng)裝置13、泄液滑塊12、泄液滑動(dòng)軌道11、泄液錐頭10、泄液連接板16、出液口 17組成淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)。
設(shè)備初始狀態(tài)為淬火冷卻鋼管8放置在料架9之上，內(nèi)槽的液面處于外槽液面15的高度，內(nèi)槽向外槽排液閥門21處于開啟狀態(tài)，管內(nèi)壁冷卻注液泵I和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19均處于停止工作狀態(tài)，注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。設(shè)備初始狀態(tài)為淬火冷卻鋼管8置于料架9之上，內(nèi)槽26的液面處于外槽液面15的高度，內(nèi)槽向外槽排液閥門21處于開啟狀態(tài)，鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵I和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19均處于停止工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)裝置3處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。淬火冷卻鋼管8的內(nèi)壁冷卻過程為注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13均處于伸出狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10分別在注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13的驅(qū)動(dòng)伸出下將錐頭分別插入淬火冷卻鋼管8的兩端內(nèi)孔之中，開啟鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵1，向淬火冷卻鋼管8的內(nèi)壁注入O. 2MPa壓力液體，保證淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁在高冷卻強(qiáng)度下的均勻冷卻。如圖I所示。 淬火冷卻鋼管8內(nèi)壁冷卻過程的結(jié)束動(dòng)作為停止鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵1，注液驅(qū)動(dòng)裝置3和泄液驅(qū)動(dòng)裝置13處于收縮狀態(tài)，注液錐頭7與泄液錐頭10分別離開淬火冷卻鋼管8兩端。如圖3所示。淬火冷卻鋼管8外壁噴液與浸液的冷卻過程為關(guān)閉內(nèi)槽向外槽排液閥門21，開啟外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19，將外槽20中的液體注入到噴液裝置23內(nèi)，注入的液體通過噴液板24噴向淬火冷卻鋼管8，同時(shí)內(nèi)槽26的液面上升，液面上升到內(nèi)槽溢流液面14的高度后通過溢流通道22將液體溢流到外槽20之中，該過程實(shí)現(xiàn)了鋼管外壁在噴液的同時(shí)浸液，如圖I和圖2所示。停止淬火冷卻鋼管8外壁噴液與浸液的過程為開啟內(nèi)槽向外槽排液閥門21和停止外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)19，內(nèi)槽26內(nèi)的液體通過內(nèi)槽向外槽排液閥門21流到外槽20之中，內(nèi)槽26的液面下降到外槽液面15的高度，此時(shí)淬火冷卻鋼管8處于空冷狀態(tài)。如圖3所示。該淬火冷卻鋼管8按照水冷180秒+空冷60秒+水冷80秒的工藝執(zhí)行。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明通過上述的方法和設(shè)備，保證了淬火冷卻鋼管內(nèi)壁和外壁在高冷卻強(qiáng)度下得到均勻冷卻，同時(shí)簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種厚壁鋼管淬火冷卻方法，其特征在于，所述方法是將淬火冷卻鋼管放置在料架上，料架設(shè)置在內(nèi)槽中，內(nèi)槽放置在外槽之內(nèi)的上部，將液體從外槽抽出注入設(shè)置在內(nèi)槽的淬火冷卻鋼管兩側(cè)的噴液裝置中，液體從噴液裝置的面向淬火冷卻鋼管的噴孔噴向淬火冷卻鋼管，同時(shí)內(nèi)槽的液面隨著內(nèi)槽之內(nèi)液體的增加而升高，直到將淬火冷卻鋼管全部浸沒在液體之中，實(shí)現(xiàn)了噴淋冷卻的同時(shí)浸液冷卻，從而保證了淬火冷卻鋼管外壁在高冷卻強(qiáng)度下得到均勻冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種厚壁鋼管淬火冷卻方法，其特征在于，在所述淬火冷卻鋼管全部浸沒在液體之中的同時(shí)，設(shè)置向淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁注入液體的裝置，保證淬火冷卻鋼管的內(nèi)壁也在高冷卻強(qiáng)度下的均勻冷卻。
3.—種厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于包括向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)、淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)和淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)，所述淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)放置在向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)內(nèi)的淬火冷卻鋼管一端，所述淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)設(shè)置在所述淬火冷卻鋼管另一端，其中 所述向鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)由外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)、外槽、內(nèi)槽向外槽排液閥門、溢流通道、噴液裝置、噴液板、內(nèi)槽組成，其中內(nèi)槽放置于外槽內(nèi)的中上部，料架布置于內(nèi)槽之中，淬火冷卻鋼管放置于料架之上，外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)將外槽與噴液裝置之間聯(lián)通，在內(nèi)槽的下部設(shè)置內(nèi)槽向外槽排液閥門，在內(nèi)槽上部的淬火冷卻鋼管的兩側(cè)設(shè)置噴液裝置，噴液裝置面向淬火冷卻鋼管的一側(cè)設(shè)置板面上密布噴嘴或小孔的噴液板，在外槽與內(nèi)槽之間設(shè)置溢流通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于，所述淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)由鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵、管路、注液驅(qū)動(dòng)裝置、注液滑塊、注液滑動(dòng)軌道、進(jìn)液口、注液錐頭、注液連接板組成；鋼管內(nèi)壁冷卻注液泵通過管路將外槽與進(jìn)液口聯(lián)通，進(jìn)液口設(shè)置在注液錐頭之上，注液錐頭與注液連接板聯(lián)接，注液連接板與注液滑塊聯(lián)接，注液滑塊安裝在注液滑動(dòng)軌道之上，注液滑塊在注液驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)進(jìn)液口、注液錐頭、注液連接板一起運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于，所述淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)由泄液驅(qū)動(dòng)裝置、泄液滑塊、泄液滑動(dòng)軌道、泄液錐頭、泄液連接板、出液口組成，出液口設(shè)置在泄液錐頭之上，泄液錐頭與泄液連接板聯(lián)接，泄液連接板與泄液滑塊聯(lián)接，泄液滑塊安裝在泄液滑動(dòng)軌道之上，泄液滑塊在泄液驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)出液口、泄液錐頭、泄液連接板一起運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于，所述的淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)和淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)，是在淬火冷卻鋼管被放置在料架之上后，分別在各自的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下沿滑動(dòng)軌道運(yùn)動(dòng)將注液錐頭或泄液錐頭分別插入淬火冷卻鋼管兩端之一的孔中，然后通過管內(nèi)壁冷卻注液泵和管路將外槽之中的液體注入到淬火冷卻鋼管的內(nèi)管之中，液體從鋼管內(nèi)的一端流向另一端后經(jīng)過泄液錐頭流入內(nèi)槽之中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于，所述的向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液的系統(tǒng)，是在內(nèi)槽向外槽排液閥門關(guān)閉的情況下，通過外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)將外槽中的液體注入到噴液裝置內(nèi)，注入的液體通過噴液板噴向淬火冷卻鋼管，同時(shí)內(nèi)槽的液面上升，液面上升到內(nèi)槽溢流液面的高度后通過溢流通道將液體溢流到外槽之中，從而實(shí)現(xiàn)了鋼管外壁在噴液的同時(shí)浸液；在內(nèi)槽向外槽排液閥門開啟和外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)停止工作的情況下，內(nèi)槽內(nèi)的液體通過內(nèi)槽向外槽排液閥門流到外槽之中，內(nèi)槽的液面下降到外槽液面的高度，此時(shí)淬火冷卻鋼管處于空冷狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于，所述的外槽向內(nèi)槽注液泵系統(tǒng)由泵、管路、閥門組成，實(shí)現(xiàn)從外槽下部抽出液體并通過管路將液體輸送到內(nèi)槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的厚壁鋼管淬火冷卻設(shè)備，其特征在于，所述的噴液裝置是一個(gè)管路，在管路面向淬火冷卻鋼管的一側(cè)設(shè)置噴液板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種厚壁鋼管淬火冷卻方法及設(shè)備，所述方法是將淬火冷卻鋼管放置在料架上，料架設(shè)置在內(nèi)槽中，內(nèi)槽放置在外槽之內(nèi)的上部，浸液過程是通過泵將液體從外槽抽出注入設(shè)置在內(nèi)槽的淬火冷卻鋼管兩側(cè)的噴液裝置中，液體從噴液裝置的面向淬火冷卻鋼管的噴孔噴向淬火冷卻鋼管，同時(shí)內(nèi)槽的液面隨著內(nèi)槽之內(nèi)液體的增加而升高，直到將淬火冷卻鋼管全部浸沒在液體之中，實(shí)現(xiàn)了噴淋冷卻的同時(shí)浸液冷卻；所述的設(shè)備包括向淬火冷卻鋼管外壁噴液與浸液系統(tǒng)、淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的注液系統(tǒng)和淬火冷卻鋼管內(nèi)壁冷卻的泄液系統(tǒng)。本發(fā)明在保證了淬火冷卻鋼管內(nèi)壁和外壁在高冷卻強(qiáng)度下得到均勻冷卻，同時(shí)簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。
文檔編號(hào)C21D1/18GK102965480SQ20121046480
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者陳乃錄, 戎詠華, 左訓(xùn)偉, 賈曉帥 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)