СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ТРУБЫ Российский патент 1998 года по МПК C21D1/42 C22F1/08 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству сварных труб.

Известен способ садочной термообработки труб, когда отрезки труб помещаются в печь и нагреваются, а затем извлекаются из печи и охлаждаются на воздухе или в воде [1]. К недостаткам способа относится длительность времени термообработки и неоднородность свойств труб по объему садки.

Известен способ непрерывной термообработки труб заключающийся в протягивании трубы через индуктор [2] . За время прохождения через индуктор (равное для каждой частицы трубы) материал трубы успевает нагреваться и по выходу из индуктора должен достичь требуемого уровня механических свойств. При этом не регламентируется скорость нагрева материала трубы, проходящей через индуктор. Однако при термообработке данным способом трубы из двухфазной латуни она не достигает уровня свойств, получаемого при использовании способа садочного отжига труб [1] (не получается достаточно мягкой).

Известен принятый за прототип способ индукционного нагрева труб со скоростью 50-700^oC/с при скорости перемещения труб через индуктор 0,1-1,0 м/с и температуре их нагрева 450-850^oC [3]. Способ не регламентирует изменение темпа нагрева материала трубы в процессе ее продвижения в индукторе. Предполагается, что скорость нагрева каждой частицы материала трубы постоянна в процессе ее движения через индуктор.

Способ обеспечивает получение весьма "мягких" свойств (σ = 356 МПа, δ₁₀= 49,3%), однако не позволяет увеличить скорость трубы > м/с и, следовательно, повысить производительность процесса термообработки.

Целью настоящего изобретения является повышение скорости движения трубы при сохранении требуемого уровня свойств.

Данная цель достигается тем, что за первую 1/6 часть периода времени нахождения материала трубы в зоне нагрева ему передается не менее 1/2 части всей мощности, затрачиваемой на нагрев.

Такого рода перераспределение мощности, передаваемой (сообщаемой) трубе, по сравнению с ее равномерным во времени нагревом позволяет оптимизировать фазовый состав и величину зерна отожженного материала и, таким образом, улучшить его свойства. Кроме того при медленном догреве материала трубы в оставшиеся 5/6 времени термообработки появляется возможность более точно контролировать (а значит устанавливать) температуру максимального нагрева трубы в момент ее выхода из индуктора.

В качестве примера выполнения способа приведем результаты нагрева трубы из латуни Л63 размером ⊘ 27х1 мм в индукторе, состоящем из 6 равных по размеру секций (модулей), которые труба проходила последовательно в процессе нагрева со скоростью 2 м/с (в 2 раза большей, чем максимально регламентированная прототипом).

При распределении мощности равномерно по всем модулям была получена труба со следующим механическими свойствами: предел прочности σ_в= 420 МПа, относительное удлинение δ₁₀= 41%.

В случае, когда половина всей мощности подавалась в первый модуль (по ходу движения трубы), а другая половина распределилась по пяти другим модулям, то есть в соответствии с предлагаемым способом, механические свойства отожженной трубы составили: σ_в= 360 МПа, δ₁₀= 53%.

Температура трубы, выходящей из индуктора в обоих случаях составляла 700^oC.

Предлагаемый способ термообработки труб позволит в 2 и более раза увеличить производительность индукционного нагрева труб, а также повысить их качество.

Источники информации:
1. Ваткин Я.Л., Ваткин Ю.Я. Трубное производство "Металлургия" 1970 - с. 477-479.

2. Термическая обработка сварных труб с применением индукционного нагрева. Зимин Н.В., Акимов И.К., Челышев В.В. Металловедение и термическая обработка металлов, 1987, N 6, с. 23-24.

3. Способ отжига холоднотянутых и холоднокатаных латунных труб.

Патент Польши N 132799. Заявл. 24.04.79. Опубл. 30.04.87 МКИ C 22 F 1/08.

Способ может быть использован при производстве сварных труб. При индукционном нагреве, когда труба, в частности из латуни Л63, непрерывно перемещается через индуктор вследствие быстрого нагрева и охлаждения, она разупрочняется в недостаточной степени. Регламентация режима нагрева, в частности ограничение скорости движения трубы в индукторе, не обеспечивает высокой производительности процесса термообработки. Способ позволяет повысить скорость и производительность нагрева при достижении требуемого уровня разупрочнения за счет перераспределения мощности, когда за первую 1/6 промежутка времени нагрева (нахождение каждого фрагмента труба в индукторе) ему сообщается не менее половины всей затрачиваемой на нагрев энергии.

Способ термообработки трубы, включающий непрерывный ее нагрев за время прохождения через индуктор, отличающийся тем, что за первую 1/6 часть периода времени нахождения материала трубы в зоне нагрева ему передается не менее 1/2 части всей мощности, затрачиваемой на нагрев.