專利名稱：步進(jìn)式管材加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種步進(jìn)式管材加熱爐。
背景技術(shù)：
石油套管的熱處理是通過鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻的操作來改變石油套管的內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。通過熱處理可以充分發(fā)揮石油套管的潛力，提高石油套管的使用性能，減輕石油套管重量，節(jié)約材料降低成本，延長使用壽命。步進(jìn)式加熱爐與傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐相比，其基本的特征是套管在爐底上的移動靠爐底可動的步進(jìn)梁作扇形軌跡的往復(fù)運(yùn)動，把放置在固定梁上的套管一步一步地由進(jìn)料端送到出料端，因此大型加熱爐幾乎都采用步進(jìn)式爐。但是，由于步進(jìn)式加熱爐的上部和下部存在溫度差，在均熱時(shí)這一溫度差傳遞給套管鋼管，使套管的上下部和內(nèi)外表面產(chǎn)生加熱不勻，造成冷卻后的套管產(chǎn)生組織差異和外徑變形等問題。同時(shí)，由于固定梁(或步進(jìn)梁)的間隙過大(一般為IOOOmm以上)，套管出現(xiàn)彎曲變形。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種能夠更均勻的加熱，避免管材產(chǎn)生組織差異和外徑變形，保障管材質(zhì)量的步進(jìn)式加熱爐。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:一種步進(jìn)式管材加熱爐，包括爐體、爐底、多根固定梁和多根步進(jìn)梁，其特征在于，所述步進(jìn)梁和固定梁分別為結(jié)構(gòu)相同的齒形，每個(gè)齒形的形狀為等腰三角形，所述等腰三角形的斜邊與水平方向的夾角為25-30度，每個(gè)齒的頂部和底部分別為圓弧狀，所述步進(jìn)梁和固定梁分別與升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)和水平移位驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接；所述步進(jìn)梁和固定梁的移動路線為矩形，管材在所述步進(jìn)梁和固定梁上從齒頂滾動到齒底，邊滾動邊前移。管材的走鋼線在爐底以上320mm使得爐氣圍繞管材流動。相鄰兩根所述固定梁之間的間隔為787.5mm，相鄰兩根所述步進(jìn)梁之間的間隔為787.5mmο每個(gè)齒的頂部圓弧半徑為8mm，齒的底部圓弧半徑為5mm，齒的節(jié)距為260mm，齒高為62mm,管材的水平行程為210mm,升降行程為180mm,步進(jìn)梁運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為20s。所述升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)為升降液壓缸，所述水平移位機(jī)構(gòu)為移位液壓缸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型的步進(jìn)式加熱爐中，固定梁和步進(jìn)梁均采用三角形齒形設(shè)計(jì)，齒的頂部和底部都帶有圓弧，管材在齒形的頂部能夠自動的緩慢的滾動到齒的底部，轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，通過管材在加熱的過程中不斷的翻轉(zhuǎn)改變加熱位置，使管材一邊前移一邊滾動，從而改善加熱爐上部和下部溫度差造成的影響，使得管材的加熱溫度更加均勻，避免產(chǎn)生組織差異和外徑變形，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。2、本實(shí)用新型的步進(jìn)式加熱爐的固定梁和步進(jìn)梁的齒形角度為25-30度，能夠保障管材緩慢轉(zhuǎn)動，以保證管材在齒形的頂部自動的緩慢滾動到齒的底部，轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，實(shí)現(xiàn)管材的均勻加熱。3、本實(shí)用新型的步進(jìn)式加熱爐爐內(nèi)管材的走鋼線的高度提高了 30mm，在爐底以上320mm,爐內(nèi)熱氣能圍繞管材流動，形成良好的循環(huán)，從而改善爐內(nèi)溫度不均現(xiàn)象，使得管材的加熱更均勻。4、本實(shí)用新型的步進(jìn)式加熱爐內(nèi)梁之間的間隔為787.5mm，改善了薄壁管材的彎曲現(xiàn)象。5、本實(shí)用新型的步進(jìn)式加熱爐通過對齒的頂部和齒的底部的圓弧設(shè)計(jì)，及齒的節(jié)距、水平行程、升降行程的設(shè)計(jì)，使得步進(jìn)梁的一個(gè)運(yùn)動周期為20s，縮短了運(yùn)動周期，提高了生產(chǎn)效率。

圖1所示為本實(shí)用新型步進(jìn)式管材加熱爐的示意圖；圖2所示為步進(jìn)梁的移動示意圖；圖3所示為齒形結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為步進(jìn)梁處于下降位置、套管在固定梁上的示意圖；圖5所示為步進(jìn)梁上升到位,托起套管,套管開始在步進(jìn)梁的齒形上滾動的示意圖；圖6所示為步進(jìn)梁平移，套管在步進(jìn)梁上，套管到達(dá)步進(jìn)梁齒形的底部的示意圖；圖7所示為步進(jìn)梁開始下降，套管放在固定梁上，套管開始在固定梁的齒形上滾動的示意圖；圖8所示為步進(jìn)梁開始下降，套管放在固定梁上，套管到達(dá)固定梁齒形的底部的示意圖。圖中:1.爐體，2.水平移位液壓缸，3.爐底，4.出料中心線，5.固定梁，6.步進(jìn)梁，
7.裝料中心線，8.升降液壓缸，9.固定梁水平面，10.管材。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)用新型步進(jìn)式管材加熱爐的示意圖如圖，包括爐體1、爐底3、多根固定梁5和多根步進(jìn)梁6，所述步進(jìn)梁6和固定梁5分別為結(jié)構(gòu)相同的齒形，其示意圖如圖3所示，每個(gè)齒形的形狀為等腰三角形，所述等腰三角形的斜邊與水平方向的夾角為25-30度，每個(gè)齒的頂部和底部分別為圓弧狀，所述步進(jìn)梁和固定梁分別與升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)和水平移位驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接。本實(shí)施例中各個(gè)參數(shù)為:每個(gè)齒的頂部圓弧半徑為8mm,齒的底部圓弧半徑為5mm,齒的節(jié)距L=260mm,齒高h(yuǎn)=62mm管材的水平行程為210mm,升降行程為180mm,步進(jìn)梁運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為20s。其中，所述升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用4個(gè)升降液壓缸8實(shí)現(xiàn)，所述水平移位機(jī)構(gòu)采用一個(gè)移位液壓缸2實(shí)現(xiàn)。[0031 ] 所述步進(jìn)梁和固定梁的移動路線如圖2所示，為矩形，管材在所述步進(jìn)梁和固定梁上從齒頂滾動到齒底，邊滾動邊前移。為了使加熱溫度更均勻，將管材的走鋼線提高30mm，管材的走鋼線在爐底以上320mm,使得爐氣圍繞管材流動，形成良好的循環(huán)，改善爐內(nèi)溫度不均現(xiàn)象。為了改善薄壁管材的彎曲現(xiàn)象，相鄰兩根所述固定梁之間的間隔為787.5mm，相鄰兩根所述步進(jìn)梁之間的間隔為787.5mm。以下以石油套管為例對加熱過程進(jìn)行說明。套管在步進(jìn)梁和固定梁上的移動示意圖如圖4-圖8所示，所述步進(jìn)梁和固定梁的移動路線如圖2所示，最初套管沿裝料中心線7進(jìn)入加熱爐，放置在固定梁5上，這時(shí)步進(jìn)梁6位于套管10下面的最低點(diǎn)A，低于固定梁的水平面9，如圖4所示。開始動作時(shí)，步進(jìn)梁6由最低點(diǎn)A點(diǎn)上升到最高點(diǎn)B點(diǎn)的位置，在到達(dá)固定梁水平面9時(shí)把套管10托起，套管10開始在步進(jìn)梁6的三角狀齒的高處向低處滾動，如圖5所示；接著步進(jìn)梁6載著套管10沿水平方向移動一段距離從B點(diǎn)到C點(diǎn)，套管10滾動到步進(jìn)梁6齒形的底部，如圖6所示；然后步進(jìn)梁6再下降到D點(diǎn)的位置，當(dāng)經(jīng)過固定梁水平面9時(shí)又把套管10放到固定梁5的三角形齒的高處，套管10開始在固定梁5的齒形上滾動，如圖7所示；這時(shí)套管10實(shí)際已經(jīng)前進(jìn)到一個(gè)新的位置，相當(dāng)于在固定梁上移動了從B點(diǎn)到C點(diǎn)這樣一段距離；最后步進(jìn)梁6再由D點(diǎn)退回到A點(diǎn)的位置，套管10滾動到固定梁齒形的底部，如圖8所示。步進(jìn)梁6經(jīng)過上升、前進(jìn)、下降、后退4個(gè)動作，完成了一個(gè)周期，套管便前進(jìn)一步。步進(jìn)梁的步進(jìn)周期不斷循環(huán)，使石油套管一步步地前進(jìn)，直到沿出料中心線4出料。本實(shí)用新型步進(jìn)式加熱爐的主要參數(shù)如下:爐型:步進(jìn)粱式，20根固定粱，19根步進(jìn)粱。固定梁、步進(jìn)梁均為水冷卻。用途:石油套管熱處理，處理套管規(guī)格為外徑175 132 (mm)、最大長度30 (m)、最大單重1040 (kg)。裝出料方式:爐子裝出料方式均采用輥道方式。爐體的主要尺寸:裝料和出料棍道中心線距離15000mm爐子內(nèi)部長度15500mm爐子內(nèi)部寬度31500mm爐子最大允許溫度:1050°C套管出爐溫度:920 980°C鋼管加熱后溫差:±3°C最大煤氣耗量:2400Nm3/h加熱爐的熱處理能力:最大產(chǎn)量140t/h，最大出料頻率150根/h步進(jìn)行程:升降180mm,平移210mm (可調(diào)),步進(jìn)周期20秒。[0050]爐頂和爐墻均為鋼板和耐火硅酸鋁纖維組成的型結(jié)構(gòu)。爐墻鋼板厚10_，二層纖維氈厚210_ ;爐頂鋼板厚I 0_，內(nèi)襯硅酸鋁纖維氈為平鋪，與鋼板接觸一層為立鋪。爐底采用質(zhì)燒注料(層厚120mm),上砌粘土隔熱磚(層厚270mm),鋪設(shè)纖維絕熱板(層厚50mm)。步進(jìn)粱支柱穿過爐底處，采用常用的拖板式干封。采用本實(shí)用新型的加熱爐，調(diào)質(zhì)處理35CrMo、45MnMoB和T22鋼的石油套管的力學(xué)性能如表I所示。熱處理過程中，套管以勻速旋轉(zhuǎn)、前進(jìn)，保持加熱溫度、前進(jìn)速度、冷卻條件控制穩(wěn)定，則套管的力學(xué)性能就獲得保證。表面質(zhì)量優(yōu)良。同其他加熱方法相比，本實(shí)用新型的熱處理爐加熱處理后的套管具有最佳的表面質(zhì)量，套管表面幾乎不脫碳，沒有發(fā)現(xiàn)套管出現(xiàn)外徑變形和彎曲變形現(xiàn)象，顯微鏡檢查也未發(fā)現(xiàn)套管的金相組織差異。表I熱處理后的套管力學(xué)性能
權(quán)利要求1.一種步進(jìn)式管材加熱爐，包括爐體、爐底、多根固定梁和多根步進(jìn)梁，其特征在于，所述步進(jìn)梁和固定梁分別為結(jié)構(gòu)相同的齒形，每個(gè)齒形的形狀為等腰三角形，所述等腰三角形的斜邊與水平方向的夾角為25-30度，每個(gè)齒的頂部和底部分別為圓弧狀，所述步進(jìn)梁和固定梁分別與升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)和水平移位驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接；所述步進(jìn)梁和固定梁的移動路線為矩形，管材在所述步進(jìn)梁和固定梁上從齒頂滾動到齒底，邊滾動邊前移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式管材加熱爐，其特征在于，管材的走鋼線在爐底以上320mm使得爐氣圍繞管材流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式管材加熱爐，其特征在于，相鄰兩根所述固定梁之間的間隔為787.5mm，相鄰兩根所述步進(jìn)梁之間的間隔為787.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式管材加熱爐，其特征在于，每個(gè)齒的頂部圓弧半徑為8mm,齒的底部圓弧半徑為5mm,齒的節(jié)距為260mm,齒高為62mm,管材的水平行程為210mm,升降行程為180_，步進(jìn)梁運(yùn)動一個(gè)周期的時(shí)間為20s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式管材加熱爐，其特征在于，所述升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)為升降液壓缸，所述水平移位機(jī)構(gòu)為移位液壓缸。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種步進(jìn)式管材加熱爐，而提供一種能夠更均勻的加熱，避免管材產(chǎn)生組織差異和外徑變形，保障管材質(zhì)量的加熱爐。包括爐體、爐底、多根固定梁和多根步進(jìn)梁，步進(jìn)梁和固定梁分別為結(jié)構(gòu)相同的齒形，每個(gè)齒形的形狀為等腰三角形，每個(gè)齒的頂部和底部為圓弧狀，步進(jìn)梁和固定梁與升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)和水平移位驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接；步進(jìn)梁和固定梁的移動路線為矩形，管材在步進(jìn)梁和固定梁上從齒頂滾動到齒底，邊滾動邊前移。由于固定梁和步進(jìn)梁均采用三角形齒形設(shè)計(jì)，管材在齒的頂部自動緩慢的滾動到齒的底部，通過管材在加熱的過程中不斷的翻轉(zhuǎn)改變加熱位置，改善了加熱爐上部和下部溫度差造成的影響，加熱更加均勻。
文檔編號C21D9/08GK202989232SQ20122061786
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者李連進(jìn), 李牧 申請人:天津商業(yè)大學(xué)