专利名称：防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法
技术领域：
本发明属于钢管冶金领域，更具体地讲，涉及一种防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法。
背景技术：
钢管经热处理后，内外表面均会形成较厚的氧化铁皮层，而去除钢管内表面氧化铁皮层的办法主要有内喷砂和内修磨，但是对于小口径钢管而言，例如小口径高压锅炉管或对内表面氧化层有限制的其他小口径钢管品种，内喷砂与内修磨(受内径限制)都难以将其内表面的氧化铁皮层完全清除掉，从而严重影响钢管的后处理和使用。在此，所述的小口径钢管是指内径小于120mm的钢管。
因此，需要设计一种能够有效防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，以简化钢管热处理之后的处理工序。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。本发明的目的在于提供一种能够有效防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处
理方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，热处理之前，在钢管的内孔中放置木质类可燃材料，并将钢管的两端用耐火部件进行封堵，再将钢管进行热处理。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法的一个实施例，所述木质类可燃材料选自木材、干草、枯枝中的至少一种。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法的一个实施例，所述木质类可燃材料的理论加入量Ma通过下式计算Ma= O. 0001769 X (D_25)2XL，其中，M理的单位是g ;D代表钢管外径，单位是mm ;S代表钢管壁厚，单位是mm山代表钢管长度，单位是m。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法的一个实施例，所述木质类可燃材料的实际加入量MgS所述木质类可燃材料的理论加入量!《■的5至10倍。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法的一个实施例，所述耐火部件由耐火堵头和耐火纤维组成。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法的一个实施例，所述耐火部件可以重复使用。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法的一个实施例，所述钢管是小口径钢管，所述小口径钢管为内径小于120mm的钢管。
本发明工艺原理简单，技术效果良好，能够有效地防止钢管在热处理过程中内表面的氧化，降低了钢管内表面的氧化铁皮层厚度，符合产品标准要求。
具体实施例方式在下文中，将结合具体示例来详细说明本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法。根据本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法具体为在热处理之前，在钢管的内孔中放置木质类可燃材料，并将钢管的两端用耐火部件进行封堵，再将钢管进行热处理。本发明的主要原理是利用管材内的木质类可燃材料在高温且密封的状态下将钢管内孔中的氧气消耗掉并形成强烈的还原性保护性气氛，从而防止钢管内表面生成氧化铁皮。主要化学原理如下I) C (s)+O2 (g) — CO (g)·
2) CO (g)+O2 (g) —C02 (g)3) FenOm (s) +CO (g) — Fe (s) +CO2 (g)当经过本发明处理后的钢管在热处理过程中时，例如正火处于高温的过程中，内孔中的木质类可燃材料在高温作用下产生燃气，木质类可燃材料首先与内孔中的氧气反映生成一氧化碳等可燃气体并逐步碳化产生焦油蒸汽和煤气，一部分焦油蒸汽和煤气从钢管的两端的耐火部件的小缝隙溢出并燃烧，木炭则存留在钢管的内孔中。由于钢管处于密封状态，内孔中的氧气会被消耗地越来越少甚至使钢管内形成无氧状态，钢管内会很快形成以可燃气体为主的强还原性气氛，阻止内表面的氧化。之后，在炉内气氛的搅动下或待钢管出炉后一旦有空气吸入，钢管内余存的高温木炭即与进入的氧气反应生产一氧化碳，一氧化碳溢出则会在钢管的两端的耐火部件的缝隙处燃烧形成间断式火焰，继续阻止内表面的氧化。待热处理结束，钢管的温度降至室温后，钢管的内表面仅有极薄的氧化层，完全符合标准要求，内表面与外表面及端面较厚的氧化铁皮层形成鲜明的对比。在本发明的一个优选实施例中，木质类可燃材料可以选自木材、干草、枯枝中的至少一种，但不限于此，例如还可以是刨花、锯末屑等。在实际生产中，可以使用购置的备品备件等所带来的木箱或其它废木料以及废树枝等，将其锯成体积约50-200立方厘米且可顺利放入钢管内孔的不规则木块或木条并集中存放，形成随时可领用的生产物资，既可以重复利用废弃资源，也有利于节约生产成本。在本发明的一个优选实施例中，可以完全反应的木质类可燃材料的理论加入量Ma通过下式计算Ma= O. 0001769X (D_2S)2XL其中，M理的单位是g;D代表钢管外径，单位是mm ;S代表钢管壁厚，单位是mm ;L代表钢管长度，单位是m。各系数选用常用单位是方便计算，不同单位间的换算已在计算系数中进行了。O. 0001769是根据反应式C(s)+02(g) — C0(g)计算完全消耗掉钢管内氧气所需要的理论碳质量时化简得到的系数。具体的计算过程为钢管内密封的空气体积为π X (D-2S)2/4XLX IOOOmm3 = Ji X (D_2S)2/4000XL升；其中氧气体积为空气体积的21%, BP π X (D-2S)2/4000XLX0. 21升；氧气的密度为I. 429克/升，因此管材内封闭的氧气质量为π \(0-23)2/4000\1^\0.21\1.429克；根据上述化学反应式，消耗一个氧气分子需要两个碳原子，根据摩尔质量关系，因此将管内氧消耗完毕所需要的碳质量为H x(D-2S)2/4000XLX0. 21X1. 429X 12. 011/15. 999克，将可以计算的数字提出并作计算可得到O. 0001769的系数。由于加入的木质类可燃材料是碳氢化合物，并非纯碳，但以纯碳计算出的理论加入量Ma与木质类可燃材料的实际加入量成正比关系。因此，根据实践经验，优选地，木质类可燃材料的实际加入量Mg不应少于上述理论加入量，木质类可燃材料的实际加入量M$为理论加入量]\^的5至10倍为宜。加入量过多，增加成本且增加清理难度；加入量过少，则不能耗尽钢管内空气中的氧气，不能形成还原性氛围，达不到有效减少氧化氧化铁皮的效果。在本发明的一个优选实施例中，耐火部件由耐火堵头和耐火纤维组成，形成可以重复利用的部件，进一步节约成本。为了有效地降低成本，需尽量使得耐火部件可循环利用。在实际生产中，耐火堵头可以根据需要进行热处理的钢管的孔径大小采用钢板焊制而成，使用时，用耐火纤维缠绕在耐火堵头上来调节耐火堵头与钢管内表面的松紧配合，防止耐火堵头从钢管的两个端头塞入内孔后在生产中振动掉落。由于耐火纤维难于重复使用， 如果仅将耐火纤维作为主要封堵材料，则其消耗量较大；若使用耐火堵头作为主要封堵材料，则耐火纤维只是作为调节耐火堵头与钢管内表面的松紧配合的辅料，可大幅降低耐火纤维的消耗量，且耐火堵头可以重复利用，制作简单，可使得生产成本进一步降低。但本发明不限于此，耐火部件也可以由耐火砖、耐火泥等形成。在本发明的一个优选实施例中，本发明所处理的钢管是小口径高压锅炉管，例如168. 3mmX 30mm的高压锅炉管,其外径为168. 3mm、壁厚为30mm、公称内径为108. 3mm,是可以采用本发明处理的一种比较典型的管材规格。但不限于此，本发明还适用于其它小口径钢管，尤其是对钢管内表面的表面质量有要求的小口径钢管，当然同样也适用于需要经过热处理并需保证其内表面表面质量的不同口径钢管。在此，所述的小口径钢管是指内径小于120_的钢管。下面结合具体示例进一步描述本发明的示例性实施例。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。其中，生产的是规格为168. 3mmX30mm的15CrMoG钢管，采用930°C正火+710°C回火的热处理制度进行热处理，并在热处理时采用本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法。在热处理之后，钢管外表面的氧化铁皮层厚度为O. 5 O. 9mm，若直接用辊式矫直机对钢管进行矫直，氧化铁皮会嵌入基体造成麻面、麻坑，因此需要先用强力喷砂处理后才能矫直；而钢管内表面的氧化铁皮层厚度不到O. 1_，甚至还不构成氧化铁皮层，只需吹灰去除杂质即可满足用户的使用要求。由此可以看出，钢管热处理后的内表面氧化情况得到明显改善，取得预期的技术效果。综上所述，本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法工艺简单、易于实施，且有利于降低生产成本，简化热处理后的精整工序。经本发明处理后的钢管，经热处理后其内表面仅有极薄的氧化铁皮层，完全符合标准要求。尽管上面已经示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施方式进行各种修改。
权利要求
1.一种防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，热处理之前，在钢管的内孔中放置木质类可燃材料，并将钢管的两端用耐火部件进行封堵，再将钢管进行热处理。
2.根据权利要求I所述的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，所述木质类可燃 材料选自木材、干草、枯枝中的至少一种。
3.根据权利要求I所述的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，所述木质类可燃材料的理论加入量Ma通过下式计算Ma= O. 0001769X (D_2S)2XL， 其中，单位是g ; D代表钢管外径，单位是mm; S代表钢管壁厚，单位是mm; L代表钢管长度，单位是m。
4.根据权利要求3所述的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，所述木质类可燃材料的实际加入量MgS所述木质类可燃材料的理论加入量!《■的5至10倍。
5.根据权利要求I所述的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，所述耐火部件由耐火堵头和耐火纤维组成。
6.根据权利要求I所述的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，所述耐火部件可以重复使用。
7.根据权利要求I所述的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，所述钢管为小口径钢管，所述小口径钢管为内径小于120mm的钢管。
全文摘要
本发明公开了一种防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法，其特征在于，热处理之前，在钢管的内孔中放置木质类可燃材料，并将钢管的两端用耐火部件进行封堵，再将钢管进行热处理。本发明的防止钢管在热处理过程中内表面氧化的处理方法工艺简单、易于实施，且有利于降低生产成本，简化热处理后的工序。经本发明处理后的钢管，经热处理后其内表面仅有极薄的氧化铁皮层，完全符合标准要求。
文档编号C21D1/74GK102899466SQ20121036924
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者郭元蓉, 邹有富, 冯庆, 焉勇, 刘波, 江健, 吴红 申请人:攀钢集团成都钢钒有限公司