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中频加热感应技术在钢管热处理工艺中应用介绍

 
楼主  收藏   举报   帖子创建时间:  2010-11-05 10:04 回复：0 关注量：252
 
摘要： 文章介绍了利用中频电流的感应加热原理进行钢管热处理的工艺与设备，指出该工艺技术由于设备投资不大、没有环境污染，符合环保要求，且便于进行工艺控制，易于组织生产，比较起燃气加热反腐蚀的钢管热处理，具有一定的技术优势，应当属于政府鼓励发展、企业可以优先采用的新技术、新工艺。
前言
    利用中频电流的电磁感应加热原理来进行油井管的的淬火、回火以及正火，在美国等发达国家已经属于一种成熟的工艺技术，并且在石油专用管的制造领域得 到了广泛的应用。美国LONGSTAR公司、无限制管公司、日本JFE公司、俄罗斯塔干罗格冶金厂、伏尔加钢厂等制管企业都拥有自己的中频感应热处理生产线。感应加热以电作为能源，完全不同于使用天然气、发生煤气或液化石油气等燃气那样，在钢管的加热过程中会产生烟尘，形成空气的污染。因为电能属于绿 色能源，不会对环境造成破坏，符合人类社会对环保的要求，所以也是国内外政府鼓励发展的环保型工艺技术开发项目。同时，采用感应加热技术对钢管进行淬火、 回火或正火，升温速度快，效率高，生产组织灵活方便，避免并节省了燃气加热钢管时炉子的升温和降温所需要的时间及能耗。
    感应加热技术在我国最早应用于军工、汽车、机械等行业，后来逐步扩展到冶金行业，20世纪80年代初期首钢特殊钢公司在国内首先开始使用中频加热技 术，对45MoMnB、35CrMo、40Cr、40Mn2Mo和45#钢管进行调质处理；对GCr15钢管进行冷加工中间的软化热处理；对 5Cr21Mn9Ni4N进行钢管固溶热处理；对T10A、20Mn2、20#钢棒材进行退火热处理，均取得良好的效果。
    西姆莱斯石油专用管制造有限公司为生产高品质油井管并开发油井管的新产品，与宁波市神光电炉有限公司电炉公司合作，在消化吸收国外钢管感应加热技术的基础上， 双方经过不断摸索、不断改进，研制开发出完全国产化的油井管中频感应热处理生产线。目前已经有两条线先后投入正常生产。其中第一条生产线经过一年多的试生 产和生产，先后加工了Ф60.3mm、Ф73.0mm、Ф88.9mm等规格的加厚和不加厚油管，调质出了N80、L80、C95和P110等钢级的油井管产 品，并通过了中国石油天然气集团公司管材研究所的实物评价试验，被认定为符合美国石油学会5CT标准的油井管产品。在此同时，生产线进行了Ф88.9× 9.19㎜钻杆的热处理工艺试验。随后建设的第二条生产线也于2007年10月进入试生产阶段，目前已经批量加工出Ф60.3mm、Ф73.0mm、 Ф88.9mm、Ф114.3mm、Ф139.7mm规格，N80、L80、P110的油管和套管。油井管感应热处理的钢种包括碳锰钢系列与合金钢系列。
     实践证明，采用中频感应加热技术进行钢管的热处理，不仅环境污染小、生产效率高，而且成本可以达到与燃气加热相当的水平；如果在用电的低峰期使用， 则成本更低。同时，如果工艺参数选择合理、工艺控制得很好时，甚至可以省去矫直工序。以下主要介绍西姆莱斯石油专用管制造有限公司建设的第一条油井管中频 热处理生产线。
1、钢管感应热处理生产线的产品大纲及技术要求：
1.1、生产能力：热处理6万吨（12吨/h）油管、套管或钻杆；
1.2、产品规格：
其中：平式或加厚油管
Ф60.3×4.83mm                5000吨
Ф73.0×5.51mm                10000吨
Ф88.9×6.45mm                10000吨
套管                 
Ф114.3×6.35～8.56mm    5000吨
Ф139.7×6.20～10.54mm  20000吨
钻杆                
Ф73.0×9.19mm                2000吨
Ф88.9×9.35mm                3000吨
Ф127.0×9.19mm              5000吨
1.3、被处理钢管几何尺寸:管体外径： Ф60.3×Ф139.7mm
油管和钻杆加厚端外径： Ф65.89×Ф149.23mm（加厚端最大壁厚20.30mm）
管体壁厚： 4.83×10.54mm
长度： 8～12.5mm
单根钢管最大重量：350kg
1.4、热处理后钢管钢级：N80、L80、C90、P95、P110、Q125等；
1.5、原料钢管钢种： 37Mn5、34Mn6、38M 6、42MnMo7、30Mn2、27MnCr52、30CrMo、33CrMo、35CrMo、26CrMo4、29CrMo44、32CrMo4
1.6、淬火炉加热温度： 850℃～1000℃
1.7、回火炉加热温度： 600℃～750℃
1.8、淬火方式： 外淋，要求在管子横截面上喷水均匀且有一定角度、压力，同时具有管内吹水功能，保证管子进回火炉时管内无水；
1.9、其它要求：钢管回火后应当进行高压水除鳞。
2、工艺概述
    钢管感应热处理的工艺流程与一般传统的燃气加热步进式炉一样，但是工作原理和加工工程却截然不同。在燃气式步进炉中，钢管是整体加热；而在感应炉中，钢管是分段逐次前进连续加热；淬火过程与回火过程也是如此进行。所以钢管在加热、淬火、回火时，基本是做纵向移动、螺旋前进的动作，其余才是做横向移 动。其具体加工工艺过程如下：根据API 5 CT标准对油井管的调质要求，油井管管坯由天车吊到上料台架上，人工外观检查后使其整齐排列分布。待生产线各工作岗位进入正常工作状态时，感应器通电待 料，变频送料机开始旋转，手动操作步进上料机工作，把第一根油井管从上料台架出口端平稳地抬起滚送到对齐装置的辊道上，变频送料机以设定的速度向前送料， 变频送料机为单辊传动，速度、高度可调，辊型为专门设计倾斜15°布置的辊式送料机，具有水平送料纠偏对中和工件自旋转功能，其中感应加热线圈之间送料辊 和进出口的送料辊材质为耐热钢，并装有旋转密封内水冷却装置，冷却送料辊并使送料辊外表面干燥，便于油管连续加热，其余送料辊材质为耐磨钢。油管经辊道进 入中频淬火加热区，加热区由一套3000kW中频电源和一套1200kW
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