冶金行业中水淬火设备广泛应用于不锈钢管的热处理生产线中,通过对不锈钢管的水淬火处理,提高不锈钢管的硬度和耐磨性。淬火与不同温度的回火配合可以大幅度提高不锈钢管韧性及疲劳强度,获得综合机械性能较好的不锈钢管。以往的水淬火设备的淬火工艺流程是经淬火炉加热的不锈钢管由上料装置直接放入到装满冷却水的淬火槽中冷却,一定时间后再由出料装置拨出。这样的淬火工艺很容易造成不锈钢管冷却不均匀,产生弯曲、开裂等缺陷,影响不锈钢管的性能。本文介绍的新型不锈钢管用水淬火设备,采用国内外先进的“外淋+旋转+内喷”淬火工艺,并进行了大量的结构改造、技术革新,有效的提高了不锈钢管的精度和机械性能,大大减少了淬裂、弯曲、椭圆等缺陷。通过对该水淬设备工作原理、淬火工艺、结构特点的分析,说明了该设备与国内其他水淬设备在机械结构、淬火效果、淬后不锈钢管精度、机械性能等方面的不同。

　　2设计条件及主要参数

　　淬火形式:外淋+旋转+内喷来料不锈钢管:石油套管、高压锅炉管、管线管、接箍料外径:<114.3mm<273mm,外径公差:±1%壁厚:7.35mm35mm,壁厚公差:±12.5%直度:≤2mm/m,长度:6.0m15.0m温度:约900℃淬后不锈钢管:温度<100℃,管端直度≤3mm/m,管体直度≤1.5mm/m

　　3系统组成

　　主要由机械、液压、控制系统三部分组成,如图1所示。

　　3.1机械部分

　　主要包括:淬火炉出炉辊道、上料装置、固定门、水淬火设备主体(以下简称主机)、出料装置、空水装置、步进运输机等部分。淬火炉出炉辊道输送加热后的不锈钢管。采用不锈钢管水淬出加热炉倾斜式辊道,减少在不锈钢管运输过程中V形辊和不锈钢管的变形。上料装置的功能是将不锈钢管从淬火炉出料辊道移至旋转装置的支撑轮上。主要由主传动轴、旋转臂及安装在旋转臂上的“V”型块等部分组成。采用“惠斯顿杠杆”原理,使V型块始终保持竖直向上的位置,这样“V”型块平稳的托起加热后的不锈钢管输送到旋转支撑轮上。驱动电机采用变频调速,以适应不锈钢管规格和节奏的变化。固定门安装在淬火炉出炉辊道与上料装置之间,防止淬火时大量的水飞溅在出炉辊道上。主机由旋转装置、压紧装置、外淋装置、内喷水系统、外淋机架、挡水机构等部分组成。旋转装置的作用是高速旋转需淬火的不锈钢管,使外淋、内喷水均匀的喷淋到不锈钢管内外表面。因为不锈钢管的旋转速度对其弯曲度有很大影响,当不锈钢管的旋转速度超过某一值时,几乎可以消除淬火弯曲,因此电机采用变频调速技术,以满足不同规格不锈钢管对淬火速度的要求。设计时增加不锈钢管旋转辅助支撑,以减少不锈钢管甩尾现象。压紧装置安装在机架上,分别与旋转装置的每对支撑轮对应。工作时压紧轮压紧支撑轮上的不锈钢管,实现不锈钢管平稳旋转,减少不锈钢管在淬火过程中变形。压紧力采用过负荷保护系统。外淋装置、内喷水系统是实现不锈钢管“喷淋+旋转+内喷”热处理工艺的核心部分。外淋装置由电动蝶阀、流量计、压力、温度传感器、一级管道、二级管道和喷淋管等组成。一级管道上装有流量计和调节总量的电动蝶阀,一级管道分支出多条二级管道,每条二级管道上均装有电动蝶阀和压力表,分别调节进入各二级管的流量和压力,使各二级管内的流量、压力一致,外淋水按要求的流量、压力喷出,满足不同不锈钢管对外淋工艺的要求。由于不锈钢管规格较大,喷淋管设计成双排可拆卸的喷淋管,增大水量及水的包容面积,确保不锈钢管水冷却的一致性。外淋装置设有氧化皮冲刷机构,定期冲刷排渣沟里的氧化皮;压紧轮挡水处设有补水系统,保证压紧轮与不锈钢管接触的部分同样受到外淋水的喷淋。内喷水系统由双吸叶片泵、电动蝶阀、止回阀、流量计、压力传感器、内喷嘴、液动三通截止阀及管道等组成。通过控制不同泵的开启、关闭和各管路上蝶阀的开口角度,实现不同规格不锈钢管对内喷流量的需求。根据不锈钢管不同的外径规格,设计不同规格的喷嘴,保证内喷中心与不锈钢管中心一致。外淋机架主要用于支撑外淋装置,机架上还安装有挡水机构、压紧装置、导水槽等。挡水机构安装在外淋机架上。不锈钢管淬火时,挡水板抬起,外淋水通过喷淋管均匀的喷淋在旋转中的不锈钢管上,淬火结束后,挡水板落下,外淋水通过导水槽返回蓄水池中。出料装置用于接收淬火后的不锈钢管并存放待回火的不锈钢管。空水装置用于淬火后不锈钢管的空水。步进运输机将不锈钢管一步一步运送到空水装置和入回火炉辊道上。