生产无缝钢管的顶头热处理方法.pdf

本发明涉及生产无缝钢管的顶头热处理方法，包括顺序进行的以下步骤：将顶头送入炉体中加热至900～1050℃，升温速度为50～150℃/h；顶头在炉体中保温4～6h；让顶头在炉体中降温至750～550℃，降温速度为10～100℃/h；顶头出炉空冷至室温；且上述A、B和C步骤进行过程中，均向炉体中加入载体剂和耗氧剂。使用上述生产无缝钢管的顶头热处理方法，载体剂和耗氧剂在顶头周围形成较低的氧分压气氛，使得顶头表层缓慢生成致密均匀的氧化膜，该氧化膜与顶头基体呈犬牙交错结合，穿孔时，顶头表面润滑、耐磨，延长使用寿命。

1.  生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，包括顺序进行的以下步骤：
A、将顶头送入炉体中加热至900～1050℃，升温速度为50～150℃/h；
B、顶头在炉体中保温4～6h；
C、让顶头在炉体中降温至750～550℃，降温速度为10～100℃/h；
D、顶头出炉空冷至室温；
且上述A、B和C步骤进行过程中，均向炉体中加入载体剂和耗氧剂。

2.  如权利要求1所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述载体剂为水，耗氧剂为乙醇。

3.  如权利要求2所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，水和乙醇混合形成混合液，加入炉体中，所述混合液加入速度为60～120滴/min。

4.  如权利要求1所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述载体剂为氮气，耗氧剂为甲烷。

5.  如权利要求2、3或4所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述载体剂与耗氧剂按照体积比为70：30～99：1加入炉体中。

6.  如权利要求5所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述载体剂和耗氧剂按照体积比为80：20加入炉体中。

7.  如权利要求1所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述步骤A、B和C进行过程中，将载体剂和耗氧剂混合形成的气氛吹向所述顶头。

8.  如权利要求7所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述步骤A、B和C进行过程中，所述载体剂和耗氧剂从炉体上部加入，所述顶头位于炉体内的下部，用风扇在炉体内从上向下吹动载体剂和耗氧剂形成的气氛。

9.  如权利要求1～8中任意一项权利要求所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述顶头是在密封的炉体中进行所述步骤A、B和C。

10.  如权利要求9所述的生产无缝钢管的顶头热处理方法，其特征在于，所述密封的炉体为渗碳炉。

生产无缝钢管的顶头热处理方法
技术领域
本发明涉及工件热处理，具体的是对生产无缝钢管的顶头进行热处理的方法。
背景技术
无缝钢管生产时包括钢坯轧制穿孔的步骤，具体的方法是，让加热的钢坯穿过轧辊和顶头形成的特定孔型，轧辊从钢坯外围进行轧制，顶头从钢坯内部贯穿成孔，使钢坯形成带孔的管坯。
在上述轧制穿孔过程中，顶头的工作条件十分恶劣，其表面要承受压应力、摩擦力和冷热交变等多种应力，导致顶头表面快速损耗，最终形成热疲劳龟裂、踏鼻等缺陷而快速报废。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种生产无缝钢管的顶头热处理方法，能使顶头表面形成致密均匀的氧化膜，延长顶头使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
生产无缝钢管的顶头热处理方法，包括顺序进行的以下步骤：
A、将顶头送入炉体中加热至900～1050℃，升温速度为50～150℃/h；
B、顶头在炉体中保温4～6h；
C、让顶头在炉体中降温至750～550℃，降温速度为10～100℃/h；
D、顶头出炉空冷至室温；
且上述A、B和C步骤进行过程中，均向炉体中加入载体剂和耗氧剂。
进一步的，所述载体剂为水，耗氧剂为乙醇。
进一步的，水和乙醇混合形成混合液，加入炉体中，所述混合液加入速度为60～120滴/min。
进一步的，所述载体剂为氮气，耗氧剂为甲烷。
进一步的，所述载体剂与耗氧剂按照体积比为70：30～99：1加入炉体中。
进一步的，所述载体剂和耗氧剂按照体积比为80：20加入炉体中。
进一步的，所述步骤A、B和C进行过程中，将载体剂和耗氧剂混合形成的气氛吹向所述顶头。
进一步的，所述步骤A、B和C进行过程中，所述载体剂和耗氧剂从炉体上部加入，所述顶头位于炉体内的下部，用风扇在炉体内从上向下吹动载体剂和耗氧剂形成的气氛。
进一步的，所述顶头是在密封的炉体中进行所述步骤A、B和C。
进一步的，所述密封的炉体为渗碳炉。
本发明的有益效果是：使用上述生产无缝钢管的顶头热处理方法，载体剂和耗氧剂在顶头周围形成较低的氧分压气氛，使得顶头表层缓慢生成氧化膜，该氧化膜与顶头基体呈犬牙交错结合，致密均匀。穿孔时，使顶头表面润滑、耐磨，延长使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
生产无缝钢管的顶头热处理方法，包括顺序进行的以下步骤：
A、将顶头送入炉体中加热至900～1050℃，升温速度为50～150℃/h；
B、顶头在炉体中保温4～6h；
C、让顶头在炉体中降温至750～550℃，降温速度为10～100℃/h；
D、顶头出炉空冷至室温；
且上述A、B和C步骤进行过程中，均向炉体中加入载体剂和耗氧剂。
本发明的顶头热处理方法，除了将顶头送入炉体中进行升温、保温、降温处理外，还额外的在炉体内部通入载体剂和耗氧剂。其中载体剂的作用是与耗氧剂混合，并且实现输送耗氧剂的载体功能；耗氧剂的主要作用是缓慢消耗炉体内的氧气，使耗氧剂周围形成低氧分压的气氛状态。
当顶头位于上述低氧分压的气氛中进行升温、保温、降温时，顶头表面能够缓慢形成致密的灰色氧化膜，该氧化膜能够显著减缓顶头使用时的表面损坏，延长顶头使用寿命。
具体的，所述载体剂可以是水、氮气、二氧化碳、氩气等，耗氧剂可以是甲醇、乙醇、丙酮、煤油等，载体剂和耗氧剂均可以是一种物质，也可以是几种物质混合使用。载体剂和耗氧剂搭配使用时要考虑两者之间不会相互发生反应，配合使用时要方便，安全。例如优选的搭配方式可以是，载体剂为水，耗氧剂为乙醇，或者载体剂为氮气，耗氧剂为甲烷。
当采用载体剂为水，耗氧剂为乙醇的实施方式时，可以是将水和乙醇混合形成混合液，加入炉体中，所述混合液加入速度为60～120滴/min。混合液体进入炉体中遇到高温会迅速气化分散，并且耗氧剂与氧气发生反应使周围气氛的氧分压降低。
当采用载体剂为氮气，耗氧剂为甲烷的实施方式时，所述载体剂与耗氧剂可以是直接通过细管送入炉体。与前述实施方式同理，氮气和甲烷进入炉体后，也能形成低氧分压的气氛。
载体剂和耗氧剂的使用配比根据原料的种类决定，通常的，可以是所述载体剂与耗氧剂按照体积比为70：30～99：1加入炉体中，优选的可以是载体剂与耗氧剂体积比为80：20 加入炉体，即80％是载体剂，20％是耗氧剂。
进一步的，低氧分压的气氛包裹住顶头，能促使顶头表面缓慢氧化，载体剂和耗氧剂可以是直接加入到顶头的周围使低氧分压气氛在顶头周围出现并扩散，优选的，可以是所述步骤A、B和C进行过程中，将载体剂和耗氧剂混合形成的气氛吹向所述顶头。例如在炉体中设置送气管，送气管的出口位于顶头放置处，将需要的载体剂和耗氧剂气体混合加压装入罐体中，开启阀门即可让高压的混合气体通过送气管吹至顶头周围。
例如也可以是所述载体剂和耗氧剂从炉体上部加入，所述顶头位于炉体内的下部，用风扇在炉体内从上向下吹动，使载体剂和耗氧剂形成的气氛送至顶头处。
为了使炉体内的气氛尽量稳定，减少外来气流影响，优选的，可以是让顶头在密封的炉体中进行所述步骤A、B和C。
即是将顶头送入封闭的炉体中加热至900～1050℃，升温速度为50～150℃/h；保温4～6h；降温至750～550℃，降温速度为10～100℃/h；随后顶头出炉空冷至室温；并且在封闭的炉体中进行的加热、保温、降温过程中，均向炉体中加入载体剂和耗氧剂。
优选的可以是将顶头送入渗碳炉中进行上述处理。
下面以几个具体的实施例来说明本发明的热处理方法，如表1和表2所示，1#～6#共6个顶头样品分别按照不同的参数进行热处理，最后检测顶头表面氧化膜的情况。
表1：样品在炉体中升温、保温、降温参数：

表2：样品在炉体中升温、保温、降温过程中，加入的载体剂和耗氧剂参数：