專利名稱：一種熱軋管坯的加熱工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于油井管熱軋生產技術領域，涉及一種油井管熱軋生產的加熱處理工
藝，具體是一種熱軋管坯的環形爐加熱工藝。
背景技術：
目前，國內外熱軋限動芯棒連軋生產線上生產熱軋毛管的基本工藝為管坯加 熱-穿孔-連軋機連軋。管坯的出爐溫度主要是從連軋機的需要出發，如果進入連軋機的 毛管溫度過低，連軋后就會產生抱芯棒現象，造成脫棒困難，對薄壁連軋管還會有被拉破的 危險，因而希望毛管進入連軋機時能有較高的溫度，根據經驗要求一般連軋后約108(TC左 右為好。考慮到管坯在運輸和工藝過程中的溫降以及管坯穿孔時由于變形熱而產生的溫度 增加，管坯的最終加熱溫度宜在1250°C 128(TC才能滿足軋制要求。 盡管上述基本工藝考慮了在穿孔時管坯的溫度增加，但并未考慮管坯溫度在縱向 (長度方向上)增加的程度有所不同，穿孔后毛管的頭尾溫度差一般在30°C 60°C ，而多倍 尺生產時頭尾溫差更大。這種頭尾溫差將影響后續的連軋工藝，從而增加連軋后荒管的壁 厚不均勻性，導致頭部增厚。因而，為進一步提高管材質量和成材率，如何改進基本生產工 藝，有效利用各工藝的特點，尤其是蓄熱式環形爐加熱的特點進行工藝改進是需要解決的 問題。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種改進的熱軋管坯的環形 爐加熱工藝，該加熱工藝能夠充分發揮蓄熱式環形爐的加熱特點，使進入連軋機毛管的頭 尾溫度較為均勻，為連軋機的軋制提供更好的條件，并有效提高毛管質量和成材率。
本發明的目的通過如下的技術方案實現 —種熱軋管坯的環形爐加熱工藝，其特征在于所述環形爐包括爐體和旋轉式爐 底，爐體由裝料口向出料口依次為預熱一段、預熱二段、加熱一段、加熱二段、均熱一段和均 熱二段共六個區段，每個區段的內側和外側各設有一組燃燒器，每組燃燒器通過換向閥控 制，按照設定的換向周期和換向間隔依次循環燃燒；管坯放置在旋轉式爐底上，通過旋轉式 爐底帶動從裝料口向出料口移動；具體步驟及工藝如下 (1)預熱該步驟在預熱一段和預熱二段中進行；管坯由裝料口進入爐體內并在 預熱一段和預熱二段中勻速前進；預熱一段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1000 IIO(TC，預熱時間為28 30min ;預熱二段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1100 1200。C，預熱時間為28 30min ; (2)加熱該步驟在加熱一段和加熱二段中進行；管坯由預熱二段進入并在加 熱一段和加熱二段中勻速前進；加熱一段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1200 133(TC，加熱時間為40 44min ;加熱二段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1200 1330。C，加熱時間為42 45min ;
(3)均熱該步驟在均熱一段和均熱二段中進行；管坯由加熱二段進入并在均熱
一段和均熱二段中勻速前進；均熱一段內側溫度范圍為1200 125(TC，外側溫度范圍為
1250 1280°C ，保持外側溫度高于內測溫度且內外溫差范圍控制在30 60°C ，均熱時間為
23 25min ;均熱二段內側溫度范圍為1210 1250°C，外側溫度范圍為1260 1280°C，保
持外側溫度高于內測溫度且內外溫差范圍控制在30 6(TC，均熱時間為21 23min ; (4)出爐經環形爐加熱后的管坯從出料口出爐，出爐熱管坯的頭部(先進入穿孔
機的管坯部分稱為頭部)溫度低于尾部溫度，溫差范圍控制在30 60°C。 作為本發明的進一步改進，所述預熱一段、預熱二段、加熱一段、加熱二段、均熱一
段和均熱二段對應的中心角度數分別為48° 、48° 、69° 、72° 、39°和36° 。 作為本發明的進一步改進，所述旋轉式爐底勻速轉動，轉動的角速度為1.6° /
min 1. 73° /min。 本發明與現有技術相比，優點在于本發明能夠充分發揮蓄能式環形爐的燃燒特 點，通過合理設置均熱段內外側的爐溫，從而控制出爐熱管坯的頭部與尾部溫差范圍，使得 進入連軋機毛管的頭尾溫差較小，整體溫度較為均勻，為連軋機的軋制提供更好的條件，進 而有效提高連軋后荒管的壁厚均勻性，降低頭部增厚現象，減少切頭量，提高成材率，降低 生產成本。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。 本發明中的環形爐包括有爐體和旋轉時爐底，爐體由裝料口向出料口依次為預熱 一段、預熱二段、加熱一段、加熱二段、均熱一段和均熱二段共六個區段，六個區段對應的中 心角度數分別為48。 、48° 、69° 、72° 、39°和36° 。每個區段的內側和外側各設有一組 燃燒器，每組燃燒器通過換向閥控制，按照設定的換向周期和換向間隔依次循環燃燒；在每 個區段的內側和外側分別設有一支熱電偶，熱電偶用于測量內外側的實時爐溫，并將爐溫 反饋給控制器，由控制器根據爐溫來控制燃燒器的運行，保證每個區段的內側和外側溫度 在設定范圍內。具體步驟及工藝如下
實施例1 以生產成品規格為①139.7mm(直徑)X9. 17mm(壁厚)、鋼種為30Mn2V的套 管為例，其實心管坯件規格為①200mm(直徑)X3300mm(長度)，穿孔后空心毛管規格為 ①228mm (直徑)X 18. 2mm (壁厚)X 830mm (長度)，生產步驟及工藝如下
1 、環形爐加熱管坯從裝料口裝入環形爐內，放置在旋轉式爐底上，通過旋轉式爐 底帶動從裝料口向出料口移動，所述旋轉式爐底勻速轉動，轉動的角速度為1.73° /min ; 加熱的步驟及工藝具體為 (1)預熱該步驟在預熱一段和預熱二段中進行，預熱一段的內側和外側溫度相 同，分別為IIO(TC，預熱時間為28min ;預熱二段的內側和外側溫度相同，分別為115(TC，預 熱時間為28min ; (2)加熱該步驟在加熱一段和加熱二段中進行；加熱一段的內側和外側溫度相 同，分別為125(TC，加熱時間為40min ;加熱二段的內側和外側溫度相同，分別為133(TC，加 熱時間為42min ;
(3)均熱該步驟在均熱一段和均熱二段中進行；均熱一段內側溫度為124(TC，外
側溫度為128(TC，均熱時間為23min ;均熱二段內側溫度為124(TC，外側溫度為128(TC，均 熱時間為21min ; (4)出爐經環形爐加熱后的管坯從出料口出爐，出爐熱管坯的頭部(先進入穿孔 機的管坯部分稱為頭部)溫度低于尾部溫度，溫差范圍在4(TC左右。 2、穿孔機穿孔出爐后的熱管坯經傳輸鏈運輸至穿孔機前臺，運輸中熱管坯整體 溫度下降l(TC左右，穿孔前管坯頭部溫度為127(TC左右，尾端溫度為123(TC左右，頭尾溫 差保持在4(TC左右。熱管坯穿孔后形成空心毛管，毛管在穿孔時產生頭尾不均勻的變形熱 和工藝過程中存在溫降，穿孔后空心毛管的整體溫度為122(TC左右，頭部溫度略高于尾部 溫度，溫差在l(TC以內。 3、連軋機連軋穿孔后的空心毛管經吹硼砂和預穿芯棒工藝后進入五機架限動芯 棒連軋機進行連軋，進入連軋機的空心毛管的整體溫度為116(TC左右，頭部溫度略高于尾 部溫度，溫差在l(TC以內。空心毛管連軋后成為荒管，荒管的整體溫度為1080 1090°C， 滿足連軋工藝要求。 對上述熱軋后的成品管進行檢測，成品管的縱向壁厚均勻，頭部壁厚較好。與傳統 工藝相比，制作的成品管的切頭尾由2m減少到lm，切頭尾損失由7. 67%降低到3. 83%，成 材率大大提高，熱軋成本顯著降低。 本實施例控制均熱一段和均熱二段內外側爐溫相差40°C，保證熱管坯在穿孔前頭 尾溫差為4(TC左右，從而使穿孔后毛管的頭尾溫差和進入連軋時毛管的頭尾溫差控制在 l(TC以內，有助于減少切頭量，降低成本。
實施例2 以生產成品規格為①139.7mm(直徑)X7.72mm(壁厚)、鋼種為30Mn2的套 管為例，其實心管坯件規格為O200mm(直徑)X3850mm(長度)，穿孔后毛管規格為 。227咖(直徑)X 1L 2咖(壁厚)X 1046咖(長度)，生產步驟及工藝如下
1 、環形爐加熱管坯從裝料口裝入環形爐內，放置在旋轉式爐底上，通過旋轉式爐 底帶動從裝料口向出料口移動，所述旋轉式爐底勻速轉動，轉動的角速度為1.73° /min ; 加熱的步驟及工藝具體為 (1)預熱該步驟在預熱一段和預熱二段中進行，預熱一段的內側和外側溫度相
同，分別為110(TC，預熱時間為28min ;預熱二段的內側和外側溫度相同，分別為115(TC，預 熱時間為28min ; (2)加熱該步驟在加熱一段和加熱二段中進行；加熱一段的內側和外側溫度相 同，分別為124(TC，加熱時間為40min ;加熱二段的內側和外側溫度相同，分別為133(TC，加 熱時間為42min ; (3)均熱該步驟在均熱一段和均熱二段中進行；均熱一段內側溫度為123(TC，外
側溫度為128(TC，均熱時間為23min ;均熱二段內側溫度為123(TC，外側溫度為128(TC，均 熱時間為21min ; (4)出爐經環形爐加熱后的管坯從出料口出爐，出爐熱管坯的頭部(先進入穿孔 機的管坯部分稱為頭部)溫度低于尾部溫度，溫差范圍在5(TC左右。 2、穿孔機穿孔出爐后的熱管坯經傳輸鏈運輸至穿孔機前臺，運輸中熱管坯整體溫度下降l(TC左右，穿孔前管坯頭部溫度為127(TC左右，尾端溫度為122(TC左右，頭尾溫 差保持在5(TC左右。熱管坯穿孔后形成空心毛管，毛管在穿孔時產生頭尾不均勻的變形熱 和工藝過程中存在溫降，穿孔后空心毛管的整體溫度為121(TC左右，頭部溫度略高于尾部 溫度，溫差在l(TC以內。 3、連軋機連軋穿孔后的空心毛管經吹硼砂和預穿芯棒工藝后進入五機架限動芯 棒連軋機進行連軋，進入連軋機的空心毛管的整體溫度為115(TC左右，頭部溫度略高于尾 部溫度，溫差在1(TC以內。空心毛管連軋后成為荒管，荒管的整體溫度為108(TC左右，滿足 連軋工藝要求。 對上述熱軋后的成品管進行檢測，縱向壁厚均勻，頭部壁厚較好，與傳統工藝相 比，制作的成品管的切頭尾由2. 5m減少到1. 6m，切頭尾損失由6. 88%降低到4. 41%，成材 率大大提高，熱軋成本顯著降低。 本實施例控制均熱一段和均熱二段內外側爐溫相差5(TC，保證熱管坯在穿孔前頭 尾溫差為5(TC左右，從而使穿孔后毛管的頭尾溫差和進入連軋時毛管的頭尾溫差在l(TC
以內，有助于減少切頭量，降低成本。
實施例3 以生產成品規格為①244.5mm(直徑)X8.94mm(壁厚)、鋼種為30Mn2的套 管為例，其實心管坯件規格為O280mm(直徑)X2750mm(長度)，穿孔后毛管規格為 ①304mm (直徑)X 22. 4mm (壁厚)X 8393mm (長度)，生產步驟及工藝如下
1 、環形爐加熱管坯從裝料口裝入環形爐內，放置在旋轉式爐底上，通過旋轉式爐 底帶動從裝料口向出料口移動，所述旋轉式爐底勻速轉動，轉動的角速度為1. 6° /min ;加 熱的步驟及工藝具體為 (1)預熱該步驟在預熱一段和預熱二段中進行，預熱一段的內側和外側溫度相 同，分別為110(TC，預熱時間為30min ;預熱二段的內側和外側溫度相同，分別為115(TC，預 熱時間為30min ; (2)加熱該步驟在加熱一段和加熱二段中進行；加熱一段的內側和外側溫度相 同，分別為124(TC，加熱時間為44min ;加熱二段的內側和外側溫度相同，分別為133(TC，加 熱時間為45min ; (3)均熱該步驟在均熱一段和均熱二段中進行；均熱一段內側溫度為1235。C，外 側溫度為128(TC，均熱時間為25min ;均熱二段內側溫度為1235。C，外側溫度為128(TC，均 熱時間為23min ; (4)出爐經環形爐加熱后的管坯從出料口出爐，出爐熱管坯的頭部(先進入穿孔 機的管坯部分稱為頭部)溫度低于尾部溫度，溫差范圍在45t:左右。 2、穿孔機穿孔出爐后的熱管坯經傳輸鏈運輸至穿孔機前臺，運輸中熱管坯整體 溫度下降l(TC左右，穿孔前管坯頭部溫度為127(TC左右，尾端溫度為1225t:左右，頭尾溫 差保持在45t:左右。熱管坯穿孔后形成空心毛管，毛管在穿孔時產生頭尾不均勻的變形熱 和工藝過程中存在溫降，穿孔后空心毛管的整體溫度為122(TC左右，頭部溫度略高于尾部 溫度，溫差在l(TC以內。 3、連軋機連軋穿孔后的空心毛管經吹硼砂和預穿芯棒工藝后進入五機架限動芯 棒連軋機進行連軋，進入連軋機的空心毛管的整體溫度為116(TC左右，頭部溫度略高于尾部溫度，溫差在1(TC以內。空心毛管連軋后成為荒管，荒管的整體溫度為108(TC左右，滿足 連軋工藝要求。 對上述熱軋后的成品管進行檢測，縱向壁厚均勻，頭部壁厚較好，與傳統工藝相 比，制作的成品管的切頭尾由2. 2m減少到1. 3m，切頭尾損失由9. 21%降低到5. 44%，成材 率大大提高，熱軋成本顯著降低。 本實施例控制均熱一段和均熱二段內外側爐溫相差45°C，保證熱管坯在穿孔前頭 尾溫差為45t:左右，從而使穿孔后毛管的頭尾溫差和進入連軋時毛管的頭尾溫差在l(TC 以內，有助于減少切頭量，降低成本。
權利要求
一種熱軋管坯的環形爐加熱工藝，其特征在于所述環形爐包括爐體和旋轉式爐底，爐體由裝料口向出料口依次為預熱一段、預熱二段、加熱一段、加熱二段、均熱一段和均熱二段共六個區段，每個區段的內側和外側各設有一組燃燒器，每組燃燒器通過換向閥控制，按照設定的換向周期和換向間隔依次循環燃燒；管坯放置在旋轉式爐底上，通過旋轉式爐底帶動從裝料口向出料口移動；具體步驟及工藝如下(1)預熱該步驟在預熱一段和預熱二段中進行；管坯由裝料口進入爐體內并在預熱一段和預熱二段中勻速前進；預熱一段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1000～1100℃，預熱時間為28～30min；預熱二段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1100～1200℃，預熱時間為28～30min；(2)加熱該步驟在加熱一段和加熱二段中進行；管坯由預熱二段進入并在加熱一段和加熱二段中勻速前進；加熱一段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1200～1330℃，加熱時間為40～44min；加熱二段的內側和外側溫度相同，溫度范圍為1200～1330℃，加熱時間為42～45min；(3)均熱該步驟在均熱一段和均熱二段中進行；管坯由加熱二段進入并在均熱一段和均熱二段中勻速前進；均熱一段內側溫度范圍為1200～1250℃，外側溫度范圍為1250～1280℃，保持外側溫度高于內測溫度且內外溫差范圍控制在30～60℃，均熱時間為23～25min；均熱二段內側溫度范圍為1210～1250℃，外側溫度范圍為1260～1280℃，保持外側溫度高于內測溫度且內外溫差范圍控制在30～60℃，均熱時間為21～23min；(4)出爐經環形爐加熱后的管坯從出料口出爐，出爐熱管坯的頭部溫度低于尾部溫度，溫差范圍控制在30～60℃。
2. 如權利要求1所述的熱軋管坯的環形爐加熱工藝，其特征還在于所述預熱一段、 預熱二段、加熱一段、加熱二段、均熱一段和均熱二段對應的中心角度數分別為48。 、48° 、 69° 、72° 、39°和36° 。
3. 如權利要求1所述的熱軋管坯的環形爐加熱工藝，其特征還在于所述旋轉式爐底 勻速轉動，轉動的角速度為1. 6° /min 1. 73° /min。
全文摘要
本發明涉及一種熱軋管坯的環形爐加熱工藝。環形爐包括爐體和旋轉式爐底，爐體由裝料口向出料口依次為預熱一段、預熱二段、加熱一段、加熱二段、均熱一段和均熱二段共六個區段，每個區段的內側和外側各設有一組燃燒器，每組燃燒器通過換向閥控制，按照設定的換向周期和換向間隔依次循環燃燒；管坯通過旋轉式爐底帶動從裝料口向出料口移動；管坯依次經過預熱、加熱、均熱操作后出爐，出爐熱管坯的頭部溫度低于尾部溫度，溫差范圍控制在30～60℃。本發明通過合理設置均熱段內外側的爐溫，控制出爐熱管坯的頭部與尾部溫差范圍，使進入連軋機毛管的頭尾溫度較為均勻，為連軋機的軋制提供更好的條件，并有效提高毛管質量和成材率。
文檔編號C21D9/08GK101775475SQ20101011023
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月3日 優先權日2010年2月3日
發明者萬立波, 張毅, 晏謝飛 申請人:無錫西姆萊斯石油專用管制造有限公司