專利名稱：鋼管水淬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無縫鋼管整體水淬領(lǐng)域，具體涉及一種鋼管水淬方法。
背景技術(shù)：
在鋼管的調(diào)質(zhì)處理過程中，對(duì)于具有重要用途的鋼管產(chǎn)品，如油井管、鍋爐管等，為了獲得理想的力學(xué)性能一般均需要淬火處理，冷卻作為淬火處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)對(duì)于鋼管熱處理的生產(chǎn)效率、最終產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的影響。通過對(duì)無縫鋼管的水淬火處理，可以提高鋼管的硬度和耐磨性；或者淬火與不同溫度的回火配合可以大幅度提高鋼管韌性及疲勞強(qiáng)度，從而獲得綜合機(jī)械性能較好的鋼管。在鋼管的各種淬火技術(shù)中，水作為淬火介質(zhì)可以減少環(huán)境污染、降低鋼管成本、提高管材性能。無縫鋼管整體水淬實(shí)用技術(shù)已大量應(yīng)用于較強(qiáng)淬透性的中碳CrMo系列鋼管淬火生產(chǎn)，主要設(shè)備為臥式鋼管淬火機(jī)、水循環(huán)系統(tǒng)等，目前，國內(nèi)外常用的水淬主要有浸潰、浸潰加內(nèi)軸向噴射(即內(nèi)噴外浸式)、外表面層流噴射以及外表面層流冷卻加內(nèi)軸向噴射(即內(nèi)噴外淋式)四種方式，其中內(nèi)噴外浸式和內(nèi)噴外淋式兩種冷卻效果較好些，使用范圍也較廣泛。在水淬技術(shù)的改進(jìn)方面目前更多的是針對(duì)水淬火設(shè)備的改進(jìn)，比如文獻(xiàn)“無縫鋼管水淬火設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用”(徐向紅、楊立坤、祖家樂，《冶金設(shè)備》，2010年02期)中采用國內(nèi)外先進(jìn)的“外淋+旋轉(zhuǎn)+內(nèi)噴”淬火工藝，對(duì)水淬火設(shè)備進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)改造、技術(shù)創(chuàng)新，有效的提高了鋼管的精度和機(jī)械性能，大大減少了淬裂、彎曲、橢圓等缺陷。對(duì)于內(nèi)噴外浸式和內(nèi)噴外淋式兩種水淬方式，目前行業(yè)內(nèi)均采用內(nèi)外冷卻同時(shí)進(jìn)行的方式，即對(duì)于內(nèi)噴時(shí)間、外浸(淋)時(shí)間、內(nèi)噴與外浸(淋)之間的動(dòng)作時(shí)序沒有系統(tǒng)設(shè)定人工控制等缺陷，這對(duì)鋼管水淬后開裂及截面硬度不均有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的 在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種鋼管水淬方法，該方法適用于內(nèi)噴外浸式和內(nèi)噴外淋式兩種水淬方式。由于鋼管水淬開裂及截面硬度不均多為水淬時(shí)內(nèi)外表冷卻不均所致，因此本發(fā)明通過獨(dú)立控制內(nèi)噴和外浸(淋)時(shí)間，合理安排兩個(gè)工序的動(dòng)作時(shí)序，對(duì)于規(guī)格跨度較大的鋼管(比如外徑76-273mm，壁厚7_80mm)而言，能夠有效地控制其內(nèi)外表冷卻速度，從而達(dá)到減少水淬開裂風(fēng)險(xiǎn)及縮小截面硬度差的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:—種鋼管水淬方法，為了盡可能縮小鋼管內(nèi)外表冷卻不均，本發(fā)明通過根據(jù)來料規(guī)格，選擇不同的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間(即從內(nèi)噴到開始外浸(淋)的時(shí)間)來實(shí)現(xiàn)，隨著鋼管壁厚增加，其內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間也逐漸增加，從而保證水淬后內(nèi)外表溫差盡可能小，一般控制在30°C以內(nèi)。該方法具體如下:首先按照設(shè)定的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間對(duì)位于水淬系統(tǒng)中的鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行冷卻，然后再同時(shí)對(duì)鋼管的內(nèi)外表面冷卻，以控制所述鋼管的內(nèi)外表面溫差不大于30°C，當(dāng)鋼管的溫度冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)停止對(duì)鋼管的內(nèi)外表面的冷卻處理。在上述方法中，所述水淬系統(tǒng)是本領(lǐng)域內(nèi)常用的內(nèi)噴外浸式或內(nèi)噴外淋式水淬系統(tǒng)，例如在專利號(hào)為ZL201020117079.3的實(shí)用新型專利中所記載的外淋內(nèi)噴式水淬系統(tǒng)。在上述方法中，所述鋼管的外徑優(yōu)選為76-273mm，壁厚優(yōu)選為7_80mm。在上述方法中，所述設(shè)定的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間優(yōu)選為l-40s，內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間隨著鋼管壁厚的增加而增加。在上述方法中，優(yōu)選所述鋼管的材質(zhì)為4330VM0D或13Cr。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過水淬內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間設(shè)定的技術(shù)革新，使現(xiàn)場內(nèi)噴外浸(淋)水淬實(shí)際控制水平有了質(zhì)的提高，淬火裂廢品由技術(shù)革新前(即無內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間的設(shè)定，而是直接對(duì)位于水淬系統(tǒng)中的鋼管的內(nèi)外表層同時(shí)進(jìn)行冷卻)的3.5%以上，降低到
2.1%以下，按年產(chǎn)8萬噸、調(diào)質(zhì)管銷售價(jià)格I萬元/噸，廢鋼回收4000元/噸計(jì)算，年創(chuàng)效672萬元。此外，使用這一技術(shù)革新水淬已經(jīng)成功應(yīng)用于強(qiáng)淬透性無縫鋼管4330VM0D、13Cr等鋼種水淬生產(chǎn)，打破同行一致認(rèn)為4330VM0D、13Cr等強(qiáng)淬透性鋼不能水淬的思維，有著廣闊的發(fā)展前景。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于此。實(shí)施例1
以內(nèi)噴外浸水淬方式為例對(duì)無縫鋼管13Cr進(jìn)行水淬處理，其中鋼管的外徑為273mm，壁厚為30mm。具體方法如下:當(dāng)加熱完全的鋼管運(yùn)送至水淬系統(tǒng)時(shí)，開啟內(nèi)噴水動(dòng)作，優(yōu)先冷卻鋼管內(nèi)壁，經(jīng)過12s的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間后,將鋼管浸入水槽外浸以冷卻其外表面(整個(gè)外浸過程中內(nèi)噴水一直工作)，此時(shí)內(nèi)外表面同時(shí)冷卻(鋼管的內(nèi)外表面溫差已經(jīng)下降到30°C以下)，冷卻45s后外浸內(nèi)噴停止，此時(shí)鋼管的溫度已經(jīng)在150°C以下，實(shí)現(xiàn)了馬氏體的完全轉(zhuǎn)變，整個(gè)水淬過程完成。采用本實(shí)施例的方法共處理了 100噸上述規(guī)格的鋼管，淬火裂廢品率為2.1%，盡管本領(lǐng)域人員一致認(rèn)為13Cr強(qiáng)淬透性鋼不能水淬，但是采用本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)較好的水淬效果。實(shí)施例2以內(nèi)噴外浸水淬方式為例對(duì)無縫鋼管4330VM0D進(jìn)行水淬處理，其中鋼管的外徑為200mm，壁厚為20mm。具體方法如下:當(dāng)加熱完全的鋼管運(yùn)送至水淬系統(tǒng)時(shí)，開啟內(nèi)噴水動(dòng)作，優(yōu)先冷卻鋼管內(nèi)壁，經(jīng)過8s的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間后,將鋼管浸入水槽外浸以冷卻其外表面(整個(gè)外浸過程中內(nèi)噴水一直工作)，此時(shí)內(nèi)外表面同時(shí)冷卻(鋼管的內(nèi)外表面溫差已經(jīng)下降到30°C以下)，冷卻35后外浸內(nèi)噴停止，此時(shí)鋼管的溫度已經(jīng)在130°C以下，實(shí)現(xiàn)了馬氏體的完全轉(zhuǎn)變，整個(gè)水淬過程完成。采用本實(shí)施例的方法共處理了 100噸上述規(guī)格的鋼管，淬火裂廢品率為2.0%，盡管本領(lǐng)域人員一致認(rèn)為4330VM0D強(qiáng)淬透性鋼不能水淬，但是采用本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)較好的水淬效果。實(shí)施例3以內(nèi)噴外淋水淬方式為例對(duì)無縫鋼管4145H進(jìn)行水淬處理，其中鋼管的外徑為80mm,壁厚為 10mnin具體方法如下:當(dāng)加熱完全的鋼管運(yùn)送至水淬系統(tǒng)時(shí)，開啟內(nèi)噴水動(dòng)作，優(yōu)先冷卻鋼管內(nèi)壁，經(jīng)過4s的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間后，開啟外部噴淋動(dòng)作以冷卻鋼管外表面(整個(gè)外噴淋過程中內(nèi)噴水一直工作)，此時(shí)內(nèi)外表面同時(shí)冷卻(鋼管的內(nèi)外表面溫差已經(jīng)下降到30°C以下)，冷卻18s后外淋內(nèi)噴停止，此時(shí)鋼管的溫度已經(jīng)在110°C以下，實(shí)現(xiàn)了馬氏體的完全轉(zhuǎn)變，整個(gè)水淬過程完成。采用本實(shí)施例的方法共處理了 100噸上述規(guī)格的鋼管，淬火裂廢品率為1.8%。對(duì)比例以內(nèi)噴外浸水淬方式為例對(duì)無縫鋼管4145H進(jìn)行水淬處理，其中鋼管的外徑為80mm,壁厚為 10mnin具體方法如下:當(dāng)加熱完全的鋼管運(yùn)送至水淬系統(tǒng)時(shí)，開啟內(nèi)噴水動(dòng)作同時(shí)將外淋動(dòng)作開啟，SP同時(shí)進(jìn)行內(nèi)外表面的冷卻，冷卻20s后外淋內(nèi)噴停止，此時(shí)鋼管的溫度已經(jīng)在110°C以下，實(shí)現(xiàn)了馬氏體的完全轉(zhuǎn)變，整個(gè)水淬過程完成。采用對(duì)比例的方法共處理了 100噸上述規(guī)格的鋼管，淬火裂廢品率為3.6%。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例的用途僅用于說明本發(fā)明而非意欲限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，也應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的技術(shù) 內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)、修改和/或變型，所有的這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼管水淬方法，其特征在于，首先按照設(shè)定的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間對(duì)位于水淬系統(tǒng)中的鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行冷卻，然后再同時(shí)對(duì)鋼管的內(nèi)外表面冷卻，以控制所述鋼管的內(nèi)外表面溫差不大于30°c，當(dāng)鋼管的溫度冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)停止對(duì)鋼管的內(nèi)外表面的冷卻處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管水淬方法，其特征在于， 所述水淬系統(tǒng)是內(nèi)噴外浸式或內(nèi)噴外淋式水淬系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管水淬方法，其特征在于， 所述鋼管的外徑為76-273_，壁厚為7-80_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管水淬方法，其特征在于， 所述設(shè)定的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間為l-40s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管水淬方法，其特征在于， 所述鋼管的 材質(zhì)為4330VM0D或13Cr。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼管水淬方法，該方法首先按照設(shè)定的內(nèi)噴延時(shí)時(shí)間對(duì)位于水淬系統(tǒng)中的鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行冷卻，然后再同時(shí)對(duì)鋼管的內(nèi)外表面冷卻，以控制所述鋼管的內(nèi)外表面溫差不大于30℃，當(dāng)鋼管的溫度冷卻至馬氏體轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)停止對(duì)鋼管的內(nèi)外表面的冷卻處理。該方法能夠有效地控制其內(nèi)外表冷卻速度，從而達(dá)到減少水淬開裂風(fēng)險(xiǎn)及縮小截面硬度差的目的。
文檔編號(hào)C21D9/08GK103146901SQ201310101878
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者楊煌光, 黎福華, 張有蓬 申請(qǐng)人:湖北新冶鋼有限公司