[发明专利]一种提高钢管内壁硬度的方法

说明书

一种提高钢管内壁硬度的方法，采用扫描式感应淬火工艺，对整个钢管内壁进行热处理，将感应线圈放置于钢管，钢管相对于感应线圈发生旋转及相对移动；在钢管与感应线圈发生相对移动过程中，感应线圈通电加热，加热后立即对加热后钢管进行喷水冷却；加热频率选择在500Hz～2000Hz范围之内；钢管相对于感应线圈的移动速度介于3mm/s～6mm/s之间，钢管旋转速度5rpm～20rpm。与常规热处理或不处理钢管相比，本发明利用感应加热的集肤效应，加热过程中钢管内壁温度高，外壁温度低，形成一个温度梯度；通过喷水冷却后，达到提高内壁硬度和耐磨性的目的，同时外壁基本保持原有基体组织的韧性和强度等机械性能。

技术领域

本发明涉及电磁感应加热领域，尤其涉及一种提高钢管内壁硬度的方法。

背景技术

钢管被广泛应用油、气、物料等的输送，因此钢管内壁的硬度和耐磨性直接决定了钢管的使用寿命。为提高金属材料的力学性能，通常可以采用添加合金元素和热处理两种方法。生产过程中为降低成本，两种方法常常结合使用。而热处理又可分为常规燃气炉加热和感应加热两种类型，感应加热的优势在于加热效率高、加热速度快，可以显著提高产品质量和加快生产节奏，因此越来越受到钢铁等生产企业的重视。

对于钢管的感应加热，较为常见的是对从钢管外壁对其进行加热处理，提高其机械性能。这种方法设备及工艺较为简单，可以满足普通热处理的要求，在生产中也得到了广泛的应用。而本专利所涉及的内壁感应加热及热处理，由于受钢管内部空间的限制以及电磁场本身的特性，必须对相关设备结构及工艺参数进行精心设计才能达到工艺设定的要求。另一方面，钢管的使用寿命除了与钢管热处理后的硬度有关以外，还取决于淬硬层深度。淬硬层深度与加热温度及冷却强度、冷却时间均密切相关，必须对相关参数进行精确控制。为解决这一问题，本发明设计一种钢管内壁加热及冷却的装置和方法，即线圈由多匝螺线管式铜管绕制而成，并布置于钢管内部。在设备设计制造及使用过程中，控制相关设备及工艺参数于合理的范围之内，使加热过程高效、稳定、可控。生产过程中，经过感应加热后的钢管，立即对其进行喷水淬火冷却，从而提高其硬度耐磨性，最终提高钢管产品的使用寿命。

中国专利CN200710024745.1及CN200710024746.6US5495094涉及钢管、石油油井管和钻杆中频感应加热热处理方法，其加热及淬火冷却部位均位于钢管外侧，是一种常规的钢管热处理方法。专利CN201010509532.X是一种无缝钢管校直淬火装置，包括感应加热装置、上料装置、钢管转送装置、钢管校直装置、钢管淬火装置。钢管通过校直上辊与校直下辊之间，通过校直上辊与校直下辊的反复旋转对工件进行校直，校直的同时冷却液喷口喷出水帘对钢管进行淬火。上述专利除了与本发明专利的线圈安装位置及喷水方式不同之外，并不涉及具体的工艺控制参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高钢管内壁硬度的方法，用于钢管内壁热处理以提高其硬度和耐磨性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种提高钢管内壁硬度的方法，采用扫描式感应淬火工艺，对整个钢管内壁进行热处理，将感应线圈放置于钢管，钢管相对于感应线圈发生旋转及相对移动；在钢管与感应线圈发生相对移动过程中，感应线圈通电加热，加热后立即对加热后钢管进行喷水冷却；加热频率选择在500Hz～2000Hz范围之内；钢管相对于感应线圈的移动速度介于3mm/s～6mm/s之间，钢管旋转速度5rpm～20rpm。

进一步，所述感应线圈位置固定不动，钢管相对于感应线圈发生旋转及相对移动；或者，钢管相对不动而仅做旋转运动，相应地，感应线圈相对于钢管发生移动。

优选的，所述感应线圈前端安装有冷却喷水环，冷却喷水环在钢管内壁上产生的冷却喷水带宽度范围在150mm～250mm之间。

优选的，所述感应线圈两端安装有滑轮及滚动轴承。