专利名称：低合金、碳素钢大管坯在环形炉中的加热工艺方法
技术领域：
本发明涉及冶金工业热处理工艺技术改进，尤其是一种低合金、碳素 钢大管坯在环形炉中的加热工艺方法。
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背景技术：
目前，低合金、碳素钢大管坯(直径彡270mm)在钢管生产线环形炉中 的加热工艺参见图1，是将钢管入炉后升温加热至1240-1250°C，再保温出炉，总加热时间 为175-300分钟(根据不同管径确定时间)，其中保温段时间约占总加热时间的3/10。按照 这样的加热工艺方法，是无法满足现代化大批量生产的节奏的，当生产比较正常时，会在穿 孔机穿出毛管后的毛管表面出现大螺纹的阴影面，这种情况将直接导致轧机、定径机的变 形不均，从而导致几何尺寸的偏差加大；而且由于其温度不均，会出现整枝钢管上性能的不 均，很多钢管生产厂家往往在出现这种现象时采用停产保温的方式来加以解决，这样肯定 会影响生产节奏，降低单位产量，从而导致直接的经济损失。
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发明内容
本发明的目的就是要解决现有低合金碳素钢大管坯在钢管生产线环 形炉的加热工艺，生产效率低，产品质量难以保证的问题，提供一种新的低合金、碳素钢大 管坯在环形炉中的加热工艺方法。
本发明的具体方案是低合金、碳素钢大管坯在环形炉中的加热工艺方法，其特 征是管坯入炉后在一定时间内升温加热至1270-U80°C，保持该温度均热一定时间后，降 至1M0-1250°C保温一段时间后出炉；入炉总加热时间为175-300分钟，其中升温加热段 时间为总加热时间的6/10，均热段时间为总加热时间的1/10，保温段时间为总加热时间的 3/10。
本发明的设计原理分析如下钢材在环形炉内加热的过程中，加热是通过几种方 式来实现的1、传导温差传递及高温区向低温区传热；2、辐射烧嘴火焰、炉体与钢坯之 间的相互通过光的方式进行传热；3、对流在炉内热气体通过人为的方式按一定的路线流 动，同时进行热量的交换。管坯在低温段时得到的热量主要依靠对流和传导的方式得到；而 高温时O 500°C)得到的热量主要依靠辐射的方式得到。由于管坯的加热时间是按照以下 公式进行计算的t=a XKXD t 加热时间 α 加热系数 k 装炉条件修正系数 D 工件有效厚度由此公式可以看出，小口径管坯和大口径管坯的加热时间是有差距的，小口径管坯的 加热时间比大口径管坯的加热时间短，因此其在高温段的时间也就比大口径管坯的时间 短，形成的氧化铁皮的厚度就比大口径管坯薄。而氧化铁皮的厚度达到一定的程度会严重 影响管坯在高温段的加热(辐射)，大口径管坯在环形炉的均热段时，管坯需要获得的热量 的能力将大大削弱，因此传统的加热工艺制度在加热大口径管坯时，就会出现管坯加热不 均或加热速度赶不上生产节奏的现象。为了解决这种问题，本发明采用在环形炉升温加 热段最后一小段改为均热段并把温度提高20 40°C，其它工艺制度不变。这样做的好处是在大管坯表面的氧化铁皮不太厚的情况下提高其加热温度，热量更加容易传到管坯上， 而且要造成管坯表面和心部的温度差增大；当管坯进入保温段时，氧化铁皮生成的较厚，保 温段炉膛温度较均热段温度低，根据传热原理，高温区要向低温区传热，管坯表面的温度较 高，所以表面的热量要向四周传递，而管坯表面又有一层厚厚的氧化铁皮，而且炉膛还在加 热，还在补充热量，所以管坯表面的多余的热量只能向管坯心部转移，这样等大管坯经过保 温段后，管坯的心部和表面的温度差就会比传统的老工艺低，从而达到管坯内外加热均勻， 而且又不影响生产节奏的目的。
本发明操作方便，工艺简单，生产效率高，产品质量有保证。特别适合于大管径低 合金、碳素钢管的生产应用。
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图1是传统加热工艺曲线图； 图2是本发明加热工艺曲线图。
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具体实施例方式例1 在环形炉中加热处理Φ 270mm的低合金钢管的加工工艺方法是将管坯装入环形 炉后在105分钟内升温加热至1270°C，保持1270°C均热17. 5分钟后，降至1240°C保温52. 5 分钟后出炉即可。
例2 在环形炉中加热处理Φ 330mm的低合金钢管的加工工艺方法是将管坯装入 环形炉后在1 分钟内升温加热至1270°C，保持1280°C均热21. 5分钟后，降至1240°C保温 64. 5分钟后出炉即可。
例3 在环形炉中加热处理Φ 390mm的低合金钢管的加工工艺方法是将管坯装入 环形炉后在153分钟内升温加热至1280°C，保持1270°C均热25. 5分钟后，降至1250°C保温 76. 5分钟后出炉即可。
例4 在环形炉中加热处理Φ 460mm的低合金钢管的加工工艺方法是将管坯装入 环形炉后在180分钟内升温加热至1280°C，保持1280°C均热30分钟后，降至1250°C保温 90分钟后出炉即可。
权利要求
1.低合金、碳素钢大管坯在环形炉中的加热工艺方法，其特征是管坯入炉后在一定 时间内升温加热至1270-U80°C，保持该温度均热一定时间后，降至1240-1250°C保温一段 时间后出炉；入炉总加热时间为175-300分钟，其中升温加热段时间为总加热时间的4/10， 均热段时间为总加热时间的1/10，保温段时间为总加热时间的3/10。
全文摘要
本发明涉及冶金工业热处理工艺技术改进，是一种低合金、碳素钢大管坯在环形炉中的加热工艺方法，特别是管坯入炉后在一定时间内升温加热至1270-1280℃，保持该温度均热一定时间后，降至1240-1250℃保温一段时间后出炉；入炉总加热时间为175-300分钟，其中升温加热段时间为总加热时间的6/10，均热段时间为总加热时间的1/10，保温段时间为总加热时间的3/10；本发明解决了现有低合金、碳素大管坯在钢管生产线环形炉的加热工艺，生产效率低，产品质量差的问题，主要适用于φ270mm及以上直径的大管坯加工。
文档编号C21D9/08GK102041372SQ20101061676
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者周立新, 黄涛 申请人:湖北新冶钢特种钢管有限公司