管材連續(xù)熱處理裝置的研制.pdf

1、鋼管是一種經(jīng)濟高效鋼材，在國民經(jīng)濟中有著廣泛的應(yīng)用。以超快冷為核心的新一代TMCP技術(shù)已較成熟應(yīng)用于板材、帶材、線材、H型鋼等領(lǐng)域，然而在鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域，由于受鋼管幾何形狀和規(guī)格、軋制工藝、機組設(shè)備等因素的限制，鋼管生產(chǎn)中的控制冷卻工藝應(yīng)用較少，仍處于探索發(fā)展階段。
　　為了在鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用新一代TMCP技術(shù)，寶雞鋼管廠與東北大學(xué)簽訂了“國家管材工程技術(shù)研究中心管材連續(xù)熱處理裝置的研制”項目，通過對冷卻器噴嘴結(jié)構(gòu)進行的獨特設(shè)

2、計，研制出用于鋼管超快冷的斜縫噴嘴系統(tǒng)，并成功應(yīng)用到管材連續(xù)熱處理裝置上，解決了現(xiàn)場鋼管控冷過程中冷速小、冷卻不均勻的問題。管材連續(xù)熱處理裝置綜合了中頻感應(yīng)加熱、電阻爐保溫、超快冷控制冷卻、內(nèi)噴外淋淬火等功能，可對要求規(guī)格的鋼管進行多種工藝的熱處理，為人們優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改善鋼管組織和性能、研制開發(fā)高品質(zhì)鋼管新品種提供了設(shè)備保障。
　　本論文的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)管材連續(xù)熱處理裝置依據(jù)鋼管熱處理工藝需求，依次設(shè)置了

3、中頻感應(yīng)爐、高溫電阻爐、超快冷裝置、內(nèi)噴外淋水淬裝置、低溫電阻爐等設(shè)備，全線工藝流程設(shè)計緊湊，自動化程度高，操作簡便。可根據(jù)工藝要求，組合選擇所需設(shè)備，滿足鋼管多功能熱處理需求。
　　(2)結(jié)合裝置所包含的設(shè)備和零部件的機械結(jié)構(gòu)圖和實物照片，對管材連續(xù)熱處理裝置的工藝流程、設(shè)備布局、單體設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理和功能特點進行了詳細的闡述，對供水供氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、測溫跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能作了簡要說明，并對供水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)和設(shè)備進行了計

4、算和選型。
　　(3)針對鋼管熱處理電阻加熱方式升溫速度慢、容易產(chǎn)生氧化鐵皮以及中頻感應(yīng)加熱方式加熱速度快但保溫時間短、鋼管整體溫度均勻性差的問題，連續(xù)熱處理裝置采用中頻爐快速加熱+電阻爐均熱保溫的方式，有效解決了該問題，改善了熱處理鋼管的質(zhì)量。中頻爐感應(yīng)器高度可調(diào)，以對中鋼管，可使鋼管中頻加熱時管體溫度均勻;電阻爐采用爐門側(cè)開式結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證鋼管快速進出爐，有效減少出爐鋼管前后溫差。
　　(4)針對當(dāng)前鋼管控冷技術(shù)的研究與

5、應(yīng)用的相對不足，將超快冷技術(shù)引入管材連續(xù)熱處理裝置中。自主研制出帶有環(huán)形斜縫噴嘴的超快冷噴嘴單元，噴嘴單元的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠使噴嘴噴出的冷卻水形成水壓較大的環(huán)形圓孔，直徑大于圓孔直徑的鋼管通過環(huán)形斜縫噴嘴時，鋼管與冷卻水之間完全接觸，可實現(xiàn)核沸騰冷卻，冷速大、冷卻均勻。對不同規(guī)格鋼管，環(huán)形噴嘴單元高度可調(diào)，以對中鋼管，保證管體冷卻的均勻性。
　　(5)針對管材連續(xù)熱處理裝置設(shè)備布局情況和控制任務(wù)要求，對自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件配

6、置、功能任務(wù)分配等進行合理設(shè)計;依托控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，選擇西門子自動化編程軟件STEP7和圖形監(jiān)控軟件WinCC，搭建軟件平臺，用于對設(shè)備運行狀況進行實時的監(jiān)測控制。為方便試驗者查看熱處理過程中的數(shù)據(jù)，使用WinCC自帶的SQL2005數(shù)據(jù)庫平臺自定義數(shù)據(jù)庫，存儲試驗過程關(guān)鍵設(shè)置參數(shù)，并結(jié)合WinCC自帶的控件功能組態(tài)出數(shù)據(jù)歸檔與報表打印系統(tǒng)。
　　(6)以具體的熱處理試驗為例，對工藝流程的操作步驟進行了詳細說明;對超快冷裝置的噴