[发明专利]一种钢管的中频感应热处理装置及其热处理方法

说明书

技术领域：

本发明属于钢管的热处理技术领域，特别涉及一种钢管的中频感应热处理装置及其热处理方法。

技术背景：

在现代钢材制备领域，为了实现节约材料和减少运输中的能量损耗，除了采用更高强度的材料以外，另一有效途径就是采用“以空代实”的节约型轻量化构件，而将两者有机地结合起来，可以达到节材、节能等效果，随着内高压成形等钢管二次成形技术的不断进步，高强度空心构件的工业生产已经成为可能，同时具备高强度、高成形性能的钢管制造技术的研究也备受关注。通常采用固溶强化或析出强化机制提高钢材强度时，都会伴随着塑、韧性和成形性的恶化，然而通过热处理方法生产的相变强化钢，如双相钢和相变诱导塑性钢等则具有强度和塑性的良好组合。

传统的钢管热处理装置是用步进式加热炉，采用这种装置对钢管进行批量热处理能源消耗大，钢管表面的氧化层严重，且工作效率不高；步进式加热炉的加热段以煤气或天然气等作为加热热源，其缺点在于对环境的污染较为严重，并且存在一定的安全隐患，升温速度较慢，产生氧化皮较为严重，并且由于加热时间较长，不利于细化晶粒；在加热过程中，由于升温较慢，多数是以将钢管整体放入加热炉内加热的方法为主，这样所加工的钢管长度受到加热炉炉体大小的限制，不能生产大规格和长度较大的钢管，产品规格受到限制；冷却段也与加热段存在同样的问题，大多以整体淬火为主，导致生产线的占地面积较大；炉体内的托辊道一般无法保证钢管在加热炉内自身的转动，导致加热不均，使钢管管壁产生内应力，直接结果就是可能会导致钢管的弯曲，需要另外添加矫直系统来改善钢管平直度，增加了成本，增加了自动化控制的难度。

从热处理过程的连续化、自动化及热处理后钢管表面质量良好且无严重氧化铁皮的角度考虑，采用中频感应加热的方式对钢管进行连续热处理是最好的选择。中频感应加热具有加热速度快、节能环保、自动化程度高、加热过程易于控制以及制造成本低等特点，对制造高强度钢管、改善其成形性、可焊接性和耐磨性等具有重要作用。通常所说的可控硅中频电源为晶闸管中频电源，精度高、无机械震动、噪声小、负载匹配容易、维护简单和启动停止简单，其效率可达90%以上，能根据负载情况确定电源频率且频率能自动跟踪以保持最佳的运行状态。中频感应已经在钢管的工业生产中得到应用，如鞍钢股份无缝钢管厂、西宁特钢、江阴长江无缝钢管厂等，但它们仅仅是应用于荒管定径前的升温加热、扩管或弯管时的简单加热过程，并未实际应用于冷拔无缝钢管或焊管等成品钢管的在线连续热处理。

发明内容：

针对现有的步进式加热炉存在的不足之处，本发明提供了一种薄壁钢管的中频感应热处理装置，能达到节约能源、操作简便、自动化程度高和适用性更好的目的。

本发明的钢管的中频感应热处理装置，要点是在长形钢构支架上装配有至少七对轴承座，每对轴承座上装配有一个轴杆，每个轴杆的一端均装配有一个双锥体托辊，沿长形钢构支架长边方向，每两个相邻的双锥体托辊之间分别设有预热炉、冷却箱、加热炉、冷却箱、回火炉和冷却箱；每个轴杆的另一端装配有齿轮，长形钢构支架最左端的轴杆上的齿轮通过导链与第一减速机输出端上的齿轮相连，第一减速机通过导链带动至少三个与之相邻的齿轮传动，长形钢构支架最右端的轴杆上的齿轮通过导链与第二减速机输出端上的齿轮相连，第二减速机通过导链带动至少四个与之相邻的齿轮传动；所述的第一减速机和第二减速机分别通过连轴器与第一电机和第二电机连接；淬火变压器通过电缆分别与预热炉、加热炉和回火炉相连，总控制装置分别与中频感应电源和电机相连，控制整个装置的运行。

所述的双锥体托辊的两个圆锥体的锥顶相对，材料选用奥氏体不锈钢，并进行了压痕处理。

所述的预热炉、加热炉和回火炉均由一个长方体的外部壳体构成箱体，在箱体内壳体的长边方向中轴位置装配有一个铝管，铝管上缠绕有用绝缘材料包裹的感应线圈，箱体内的空间用保温砂填充。

所述的预热炉内的感应线圈为6对共12匝，采用并联的方式进行连接；所述的加热炉和回火炉内的感应线圈为12对共24匝，采取并联连接。

所述的预热炉和加热炉内的感应线圈共用一个中频感应电源，回火炉内的感应线圈单独使用一个中频感应电源，中频感应电源的输入频率5Hz，最大输出频率为30kHz。

所述的每个双锥体托辊的中轴线与钢构支架的长边方向成45-80°夹角，双锥体托辊、预热炉、加热炉、回火炉和冷却箱，沿钢构支架的长边方向排列在同一轴线上。

采用上述装置对钢管进行热处理，按照以下步骤进行：