一种芯棒均热的工艺方法及其装置与流程

本发明涉及芯棒均热技术领域，尤其是涉及一种芯棒均热的工艺方法及其装置。

背景技术

芯棒是顶管机组参与钢管变形的重要工模具，其消耗量较大，并且芯棒的质量和成本直接关系到钢管生产的质量和效益。其中，在生产过程中，芯棒的温度均匀性直接影响到钢管的纵向壁厚均匀性和芯棒自身的磨损均匀性。比如，芯棒表面温度不均匀，导致钢管内壁温度不均匀，金属塑性变形滑移不一致，造成局部壁厚偏薄，造成钢管缺陷。

现有芯棒的均热方式采用格栅加热炉，在芯棒台架下纵向布置多个加热炉，采用煤气燃烧加热，芯棒循环过程中，在台架停留期间对芯棒进行加热。然而，现有技术中采用格栅加热炉对芯棒进行加热，存在加热能力不足、加热纵向均匀性差、加热温度不可量化调整等缺点。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种芯棒均热的工艺方法，所述工艺方法能够对芯棒使用长度范围均热处理，实现芯棒全使用长度范围温度的均匀性，头尾温差≤30℃，有效解决了现有技术因芯棒温度不均导致的钢管壁厚不均的问题。

本发明的第二目的在于提供一种芯棒均热的装置，所述装置相比于传统装置，结构更简单，处理得到的芯棒温度均匀性优良，从而使制备得到的钢管的性能优良。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种芯棒均热的工艺方法，包括如下步骤：芯棒脱棒后，对低于芯棒平均温度t的区段进行温度补偿，对高于芯棒平均温度t的区段降温。

现有技术中，采用格栅加热炉对芯棒加热，对芯棒采用统一加热效率，未根据芯棒实际温度进行分区加热，无法保证加热后的芯棒温度的均匀性，芯棒在全使用长度范围内，温度差＞100℃，因芯棒温度不均会导致钢管产品壁厚不均和芯棒磨损不均的问题。

本发明所述的芯棒均热的工艺方法，能够有效改善芯棒在连续轧制过程中因芯棒温度不均导致的钢管产品壁厚不均和芯棒磨损不均的问题，保证芯棒在全使用长度范围的温度的均匀性。通过对低温段进行补热，对高温段进行降温，对合适温度的位置进行保温的方式，实现对芯棒的均热效果，使得在全使用长度范围内，温度差≤30℃。

优选的，芯棒均热处理后，全使用长度范围内，温度差≤30℃，更优选温度差≤20℃。

如根据不同工艺要求的芯棒温度差异，可以使芯棒均热处理后，温度差为30℃、25℃、20℃、15℃和10℃等等。

优选的，芯棒平均温度t为450℃≤t≤550℃。

如在不同实施例中，本发明所述的芯棒平均温度t可以为450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃和550℃等。

所述芯棒的平均温度t是指在连续轧制后脱棒得到的芯棒的平均温度，以及参照芯棒的平均温度t，对低于平均温度t的区段进行温度补偿，使其温度达到或接近平均温度t，对高于平均温度t的区段进行降温，使其温度达到或接近平均温度t，从而实现全使用长度范围内温度的均匀性。

所述平均温度t的温度范围是指根据不同连续轧制工艺脱棒后得到的芯棒的平均温度存在不同，会处于450℃-550℃之间，这一温度范围并不是指同一个芯棒的温差；对于一个芯棒来说，在一个轧制工艺脱棒后，其平均温度是固定的。将芯棒参照平均温度t进行低温段升温，高温段降温的方式，最终得到的均热芯棒的使用温度即为平均温度t。

优选的，对低于芯棒平均温度t的区段进行温度补偿，使所述区段的温度为t±15℃，更优选为t±10℃，进一步优选为t±5℃。

优选的，对高于芯棒平均温度t的区段降温，使所述区段的温度为t±15℃，更优选为t±10℃，进一步优选为t±5℃。

优选的，对等于芯棒平均温度t的区段保温，使所述区段的温度为t±15℃，更优选为t±10℃，进一步优选为t±5℃。

优选的，所述温度补偿的方法包括：采用火焰对低于芯棒平均温度t的区段进行温度补偿。更优选的，所述火焰的温度为1300-1400℃。进一步优选的，根据芯棒温度调节火焰大小。

优选的，所述降温的方法包括：与环境进行热交换降温。更优选的，所述环境的温度为350-450℃。

优选的，所述芯棒的使用长度为5-18m，更优选为6-17.5m，进一步优选为8-15m。

采用本发明所述的芯棒均热的工艺方法，能够保证在芯棒的全使用长度范围内实现均热，保证温度的均匀性。

本发明还提供了实施所述芯棒均热的工艺方法的装置，包括炉体和设置于炉体内顶部的加热单元；

所述加热单元包括多个烧嘴，所述多个烧嘴沿芯棒的轴向排列设置。

本发明所述装置相比于传统装置，结构更简单，处理得到的芯棒温度均匀性优良，从而使制备得到的钢管的性能优良；芯棒位于炉体中，均匀加热且保护环境。

优选的，所述装置还包括传动辊，所述传动辊穿过炉体底部用于传输芯棒。

在芯棒完成上一次轧制并经过脱棒后，通过传动辊传送进入炉体内并在炉体内继续传送，可实现在线均热；并且，通过传送辊将芯棒与炉体底部或侧壁分离，对芯棒的四周实现均匀加热、降温或保温等，进一步提高芯棒的均热性。

优选的，所述装置还包括控制器，所述烧嘴内设置有与所述控制器连接的电磁阀，所述控制器控制所述电磁阀的开度。

为了便于控制温度，使得芯棒加热更加均匀，对烧嘴分别进行控制，芯棒上低于芯棒平均温度t的区段对应的烧嘴内的电磁阀可以打开较大，对等于或高于芯棒平均温度t的区段对应的烧嘴内的电磁阀可以打开较小或关闭。与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明所述的芯棒均热的工艺方法，通过对低温段进行补热，对高温段进行降温，对合适温度的位置进行保温的方式，实现对芯棒的均热效果，使得在全使用长度范围内，温度差≤30℃；

(2)本发明所述的芯棒均热的工艺方法，根据芯棒的平均温度和工艺要求的芯棒温度差，能够有效改善芯棒在连续轧制过程中因芯棒温度不均导致的钢管产品壁厚不均和芯棒磨损不均的问题，保证芯棒在全使用长度范围的温度的均匀性；

(3)本发明所述装置相比于传统装置，结构更简单，处理得到的芯棒温度均匀性优良，从而使制备得到的钢管的性能优良。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的芯棒均热装置的正面结构示意图；

图2为图1所示的芯棒均热装置的侧面结构示意图；

图3为比较例1的格栅加热炉的结构示意图。

附图标记：

1-炉体；2-烧嘴；3-传动辊；

4-拨料钩；5-挡料杆；6-芯棒；

7-加热炉；8-支撑梁。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种芯棒均热的工艺方法，包括如下步骤：芯棒脱棒后，对低于芯棒平均温度t的区段进行温度补偿，对高于芯棒平均温度t的区段降温。

本发明所述的芯棒均热的工艺方法，能够有效改善芯棒在连续轧制过程中因芯棒温度不均导致的钢管产品壁厚不均和芯棒磨损不均的问题，保证芯棒在全使用长度范围的温度的均匀性。通过对低温段进行补热，对高温段进行降温，对合适温度的位置进行保温的方式，实现对芯棒的均热效果，使得在全使用长度范围内，温度差≤30℃。

在本发明一优选实施方式中，芯棒均热处理后，全使用长度范围内，温度差≤30℃，更优选温度差≤20℃。

在本发明一优选实施方式中，芯棒平均温度t为450℃≤t≤550℃。

在本发明一优选实施方式中，对低于芯棒平均温度t的区段进行温度补偿，使所述区段的温度为t±15℃，更优选为t±10℃，进一步优选为t±5℃。

在本发明一优选实施方式中，对高于芯棒平均温度t的区段降温，使所述区段的温度为t±15℃，更优选为t±10℃，进一步优选为t±5℃。

在本发明一优选实施方式中，对等于芯棒平均温度t的区段保温，使所述区段的温度为t±15℃，更优选为t±10℃，进一步优选为t±5℃。

在本发明一优选实施方式中，所述温度补偿的方法包括：采用火焰对低于芯棒平均温度t的区段进行温度补偿。更优选的，所述火焰的温度为1300-1400℃。进一步优选的，根据芯棒温度调节火焰大小。

在本发明一优选实施方式中，所述降温的方法包括：与环境进行热交换降温。更优选的，所述环境的温度为350-450℃。

在本发明一优选实施方式中，所述芯棒的使用长度为5-18m，更优选为6-17.5m。

采用本发明所述的芯棒均热的工艺方法，能够保证在芯棒的全使用长度范围内实现均热，保证温度的均匀性。

本发明还提供了实施所述芯棒均热的工艺方法的装置，包括炉体和设置于炉体内顶部的加热单元；

所述加热单元包括多个烧嘴，所述多个烧嘴沿芯棒的轴向排列设置。

本发明所述装置相比于传统装置，结构更简单，处理得到的芯棒温度均匀性优良，从而使制备得到的钢管的性能优良。

在本发明一优选实施方式中，所述装置还包括传动辊，所述传动辊穿过炉体底部用于传输芯棒。

在芯棒完成上一次轧制并经过脱棒后，通过传动辊传送进入炉体内并在炉体内继续传送，可实现在线均热；并且，通过传送辊将芯棒与炉体底部或侧壁分离，对芯棒的四周实现均匀加热、降温或保温等，进一步提高芯棒的均热性。

在本发明一优选实施方式中，所述装置还包括控制器，所述烧嘴内设置有与所述控制器连接的电磁阀，所述控制器控制所述电磁阀的开度。

为了便于控制温度，使得芯棒加热更加均匀，对烧嘴分别进行控制，芯棒上低于芯棒平均温度t的区段对应的烧嘴内的电磁阀可以打开较大，对等于或高于芯棒平均温度t的区段对应的烧嘴内的电磁阀可以打开较小或关闭。

图1为本发明实施例提供的芯棒均热装置的正面结构示意图；图2为图1所示的芯棒均热装置的侧面结构示意图。如图1-2所示，本实施例提供的芯棒均热装置，包括炉体1、加热单元、传动辊3、拨料钩4、挡料杆5以及控制器(图未示)。所述加热单元设置于炉体1的内顶部；所述传动辊3穿过炉体1的底部用于传输芯棒6；所述拨料钩4设置于所述均热装置的进料端，位于炉体1的外侧，用于将芯棒6拨至炉体1内；所述挡料杆5设置于所述均热装置的出料端，位于炉体1的外侧，用于挡住芯棒6，避免未完成均热的芯棒6移出所述均热装置。

所述加热单元包括多个烧嘴2，所述多个烧嘴2沿芯棒6的轴向排列设置。沿芯棒6的轴线排列设置，可保证根据芯棒6不同区段的温度，开启相应位置的烧嘴2，对低温段进行温度补偿，并且根据温度的高低，对应调整烧嘴2的开启大小，从而调整从烧嘴2喷出的火焰大小。所述烧嘴2内设置有电磁阀，所述电磁阀与所述控制器连接，使所述控制器控制所述电磁阀的开度。

所述传动辊3穿过炉体1的底部用于传输芯棒6，传动辊3的前辊道用于承接完成上一次轧制并脱棒后的芯棒6，并通过设置于前辊道3处的拨料钩4将芯棒6拨入均热炉内，根据芯棒6的平均温度及各区段温度进行均热处理，完成均热处理后，移开挡料杆5，通过传动辊3将均热处理后的芯棒6移出。

实施例1

本实施例所述的芯棒均热的工艺方法，步骤如下：

(1)将完成上一次轧制后并经过脱棒后得到的芯棒移送至传动辊3的前辊道，通过拨料钩4将芯棒送入均热装置内；所述芯棒的平均温度t为500℃，所述芯棒的使用长度为10m，所述芯棒从使用长度头部至尾部的温度分别为0-3m，560-520℃；3-6m，520-500℃；6-7m，500-480℃；7-10m，480-410℃；

(2)开启对应芯棒使用长度7m-10m的烧嘴，并且调节9m-10m处的烧嘴的开启大小为15％，7m-8m的烧嘴的开启大小为12％；烧嘴是通过天然气燃烧喷出温度为1300-1400℃的火焰；

(3)调整炉体1内的环境温度至400℃，对应使用长度为0m-5m区段的芯棒与炉体的环境进行热交换；并且越远离开启的烧嘴的位置的环境温度越低，提高热交换效率，降低高温区段芯棒的温度；

(4)由于开启了不同位置的烧嘴，火焰在炉体内形成对流，使得靠近烧嘴的部分区段的环境温度相对较高，能够保证接近平均温度的区段温度保持，从而实现对接近或等于平均温度的芯棒的区段进行保温。

通过上述均热方法对芯棒进行均热处理后，芯棒的温度为0m-3m：513-509℃；3m-6m：509-502℃；6m-7m：502-500℃；7m-10m:500-495℃，最终的温差为18℃。

实施例2

本实施例所述的芯棒均热的工艺方法，步骤如下：

(1)将完成上一次轧制后并经过脱棒后得到的芯棒移送至传动辊3的前辊道，通过拨料钩4将芯棒送入均热装置内；所述芯棒的平均温度t为450℃，所述芯棒的使用长度为15m，所述芯棒从使用长度头部至尾部的温度分别为0-3m，520-500℃；3-6m，500-480℃；6-7m，480-460℃；7-8m，460-440℃，8-10m，440-430℃；10-12m，430-405℃；12-15m，405-380℃；

(2)开启对应芯棒使用长度8m-15m的烧嘴，并且调节12m-15m处的烧嘴的开启大小为16％，8m-11m的烧嘴的开启大小为13％；烧嘴是通过天然气燃烧喷出温度为1300-1400℃的火焰；

(3)调整炉体1内的环境温度至450℃，对应使用长度为0m-7m区段的芯棒与炉体的环境进行热交换；并且越远离开启的烧嘴的位置的环境温度越低，提高热交换效率，降低高温区段芯棒的温度；

(4)由于开启了不同位置的烧嘴，火焰在炉体内形成对流，使得靠近烧嘴的部分区段的环境温度相对较高，能够保证接近平均温度的区段温度保持，从而实现对接近或等于平均温度的芯棒的区段进行保温。

通过上述均热方法对芯棒进行均热处理后，芯棒的温度为0m-4m：462-456℃；4m-8m：456-447℃；8m-12m:447-441℃；12m-15m:441-435℃，最终的温差为27℃。

实施例3

本实施例所述的芯棒均热的工艺方法，步骤如下：

(1)将完成上一次轧制后并经过脱棒后得到的芯棒移送至传动辊3的前辊道，通过拨料钩4将芯棒送入均热装置内；所述芯棒的平均温度t为550℃，所述芯棒的使用长度为8m，所述芯棒从使用长度头部至尾部的温度分别为0-2m，600-585℃；2-4m，585-560℃；4-6m，560-530℃；6-8m，530-510℃)；

(2)开启对应芯棒使用长度6m-8m的烧嘴，并且调节7-8m处的烧嘴的开启大小为13％，6m的烧嘴的开启大小为10％；烧嘴是通过天然气燃烧喷出温度为1300-1400℃的火焰；

(3)调整炉体1内的环境温度至350℃，对应使用长度为0m-5m区段的芯棒与炉体的环境进行热交换；并且越远离开启的烧嘴的位置的环境温度越低，提高热交换效率，降低高温区段芯棒的温度；

(4)由于开启了不同位置的烧嘴，火焰在炉体内形成对流，使得靠近烧嘴的部分区段的环境温度相对较高，能够保证接近平均温度的区段温度保持，从而实现对接近或等于平均温度的芯棒的区段进行保温。

通过上述均热方法对芯棒进行均热处理后，芯棒的温度为0m-2m：556-550℃；2m-4m：550-547℃；4m-6m:547-543℃；6m-8m:543-541℃，最终的温差为15℃。

比较例1

传统的芯棒均热方式采用格栅加热炉，其结构示意图如图3所示。格栅加热炉包括多个加热炉7，支撑梁8支撑芯棒，加热炉对芯棒进行加热。

将完成上一次轧制后并经过脱棒后得到的芯棒置于格栅加热炉的支撑梁上，开启加热炉对芯棒加热，芯棒的使用长度为10m(其它规格与实施例1的芯棒相同)，芯棒从使用长度头部至尾部的温度分别为0-3m，560-530℃；3-6m，530-505℃；6-7m，505-490℃；7-10m，490-430℃。

通过上述均热方法对芯棒进行处理后，芯棒的温度为0m-3m：530-500℃；3m-6m：510-470℃；6m-7m:480-450℃，7m-10m：460-420℃；最终的温差为110℃。

采用格栅加热炉对芯棒进行加热，加热能力不足、加热纵向均匀性差、加热温度不可量化调整。

本发明所述的芯棒均热的工艺方法，能够有效改善芯棒在连续轧制过程中因芯棒温度不均导致的钢管产品壁厚不均和芯棒磨损不均的问题，保证芯棒在全使用长度范围的温度的均匀性；通过对低温段进行补热，对高温段进行降温，对合适温度的位置进行保温的方式，实现对芯棒的均热效果，使得在全使用长度范围内，温度差≤30℃。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。