[发明专利]用于无缝钢管挤压制管生产的感应加热分段能量控制方法

说明书

本发明公开了一种用于无缝钢管挤压制管生产的感应加热分段能量控制方法，包括：来料检验、感应炉加热操作过程、加热曲线模型、分段能量参考能量对比原则四部分工序组成。感应炉加热的参数主要有：设定温度、功率、均热K值。在正常加热状态下，不同钢种、不同规格直接根据出炉实测温度，通过每支料加热的温度调整参数。本发明满足高钼合金无缝钢管有序生产，提高生产质量，降低生产成本，减轻劳动强度。

技术领域

本发明涉及冶金、机械等行业用于无缝钢管高温热态挤压制管生产中的坯料感应加热工艺，更具体地说，涉及一种用于无缝钢管挤压制管生产的感应加热分段能量控制方法，特别适用于高钼合金无缝钢管高温热态挤压制管前坯料感应加热工序。

背景技术

无缝钢管是常见的冶金、钢铁制品，从金属冶炼、轧钢到成品出厂，需要多个工序。无缝钢管高温热态挤压制管(热挤压)方式，因变形量大、易于一次成型、生产精度高、便于组织连续生产、产能高，适合高合金元素加工等特点，目前已成为国内外高端无缝钢管生产的主要方式。

目前常用的无缝钢管热挤压制管工序主要包括管坯制备(车床、锯床等)、管坯加热(环形炉、感应炉等)、管坯穿/扩孔、坯料除磷、管坯二次加热、挤压制管、成品冷却(冷床)等，其中管坯加热是为挤压制管提供符合温度要求的管坯(圆钢)，按照加热方式分为环形炉与感应炉两种加热工序。环形炉采用天然气作为加热介质，常用于管坯(圆钢)的初始加热，为穿/扩孔提供高温管坯；感应炉采用电磁加热技术，常用于穿/扩孔后的管坯二次加热，为挤压制管提供高温管坯，因此感应炉的管坯加热温度的稳定性和精确度，直接影响到后续高温热态挤压制管的产能与质量，因此感应炉作为无缝钢管热挤压制管工艺的关键工序设备之一。

感应加热是常见的金属加工工艺，采用大流量电流建立的磁场，实现快速升温的功能，通过感应加热可以快速地提高物料(管坯)的温度，提高材料塑性(机械加工性能)，为后续热变形(挤压制管加工)提供合适的温度，因此应用广泛。感应加热工艺是根据不同钢种、元素成分，呈不同的变化区间，高合金金属元素低则温度相对较低，且变化区间较大；反之加热温度较大，且变化区间较小。高钼合金钢，其钢种元素中含有一定量的金属钼，金属钼硬度高、机械加工性能受温度影响大，但耐腐蚀性能强、抗变形，市场前景广阔，但生产难度大。对于高钼合金无缝钢管挤压制管工艺而言，最大的难度就是挤压制管时的管坯(圆钢)的加热温度，由于高钼合金的特性决定了其能够为挤压制管工艺提供的加热温度范围很窄，温度高了钼合金管容易变形、但会出现金属熔融影响晶间组织性能；温度低了，管坯硬度高、抗变形，挤压制管时易出现开裂等缺陷，同时增加工模具消耗，严重时会引发“闷车”事故。因此提供符合温度要求的合格高钼合金管坯(圆钢)就成为感应炉加热工序的关键之处。目前在高钼合金感应加热中的主要问题是：

1)感应加热能量波动起伏较大，管坯温度受控精度低：在高钼合金管坯(圆钢)感应炉加热时，每支料的加热总能量波动差异大。在正常生产时，上料温度接近、工艺设定参数一致，但同样加热模型操作下每支料的总能量波动较大；根据能量守恒原理，同样条件下，加热时总能量波动越大则一般温度偏差就越大，越容易出现挤压缺陷和质量异常，特别是对于高钼合金，由于温度范围非常窄，温度过高易发生过烧开裂，温度过低易发生闷车事故。

2)加热温度检测易产生误差，不能及时准确提供真实的温度：在设定同样的温度下，同一感应炉出炉温度每次存在差异性，且有一定幅度的波动；由于经过穿/扩孔加工的管坯坯料表面存在玻璃粉(穿/扩孔时的固定润滑剂高温溶解后黏附管坯外圆周表面，虽然经过高压除磷工序但不会全部处理干净)，影响感应炉的测温控温精度，且每次为挤压制管提供的管坯坯料的温度实际有一定的差异；因此，在挤压制管多支后，需要根据感应炉管坯的出炉温度重新调整工艺参数，过程复杂，耗工费时影响生产节奏，但不时时调整就会导致管坯温度异常，造成挤压制管出现质量、设备等方面的问题。