304不锈钢管控冷技术发展过程中的典型工艺及装备

在线常化工艺

在线常化工艺是304不锈钢管生产中应用较多的一种控制冷却技术，其原理是在连轧后再加热前将钢管冷却到相变点Ac1以下，通过奥氏体向铁素体转变，使钢管进入再加热炉前进行一次相变，在再加热炉内重新加热奥氏体化后，利用重结晶细化奥氏体晶粒的过程。在线常化热处理工艺的主要装置多设在轧管机之后定（减）径机之前，现在多用于石油套管、高压锅管等产品的生产中。其中轧管机后再加热前的冷却，主要采用冷床上的待温冷却，冷却速度的控制受到一定的限制温州不锈钢管。

在线加速冷却工艺

在线加速冷却是在奥氏体未再结晶温度以下将控制轧制所获得的形变奥氏体以约10-50℃．s．1的典型冷速通过750-500℃的相变区，显微组织得到细化，从而显著提高强度和韧性的过程。其冷却装置多设在钢管定（减）径机之后。对某些钢种，在线常化工艺与加速冷却工艺的适当配合，与单一控冷工艺相比，对产品的综合力学性能有更好的提升。目前加速冷却工艺的应用尚不成熟，以下对一些已被提出或已应用的加速冷却形式作一介绍。

冷床上实施加速冷却

一般钢管经过定、减径轧机后，须经过多个冷床进行空冷，为提高冷却速度，常在冷床的侧面设置多个风机风冷，或在靠后的冷床上实施喷淋冷却，其冷却速度一般较低，且对钢管质量影响不大，主要起到降温作用。据鞍钢的一则专利报道，在304不锈钢管的热轧机后的冷床上设置加速冷却钢管的装置，利用钢管集中的特点，通过旋芯喷嘴进行多级连续强制冷却，冷却速度可达5~15℃．S-1，并通过开冷和终冷温度以及冷却强度的控制，可实现调质功能。

该冷却系统结构简单，易于操作，但由于其装置设置于热轧后的高温冷床上，为获得较高强韧性的钢管产品，冷却装置除了需要提供较大的冷却速度和冷却速度范围外，还必须使钢管长度方向和周向上获得均匀的冷却介质，这就要求钢管在冷床上横向移动的同时，自身需有一定的旋转，较适用于冷床上大面积滚动前进的钢管的在线冷却。为了提高钢管的冷却效果，对冷床的结构将有一定的要求，以使钢管的横移速度、节奏与冷却能力相匹配，另外，冷床上的对高温钢管实施高压喷水作业，对工厂的环境影响较严重.

辊道上的加速冷却装置

冷床上对钢管实施的冷却，要求钢管横向滚动。在现有冷床的条件下，主要采用在冷床上方对钢管实旖单侧喷水，钢管集中冷却，冷却过程中要求钢管自身滚动，这样冷却存在冷却散热条件差，冷却均匀性亦不易控制，冷却设备庞大等缺点。为此如何使用像板带、棒线等产品类似的通过式的控制冷却方式生产304不锈钢管，一直以来成为人们所关注的一项技术。

该冷却装置是按照现场的条件和实验室加速冷却模拟装置的情况，对张力减径机的导向机架进行了改造，并经过多次试验确定的。改造后的导向机架可以实现喷水雾冷却，在每个导向机架两侧各安装l组冷却水气环，而每个导向机架中间，安装一套喷水套简，在进行加速冷却时共有10组冷却水气环和5组喷水套筒对钢管外表面进行喷水和水雾冷却。经过对冷却方式的实验分析，认为水雾冷却是一种理想的冷却方式，并且对部分微合金钢实施加速冷却研究发现，其性能可达到N80级钢管要求。

天津钢管公司针对热轧后进行加速冷却的钢管的组织性能变化也作了大量的实验研究，表明加速冷却后的304不锈钢管产品综合力学性能得到了显著的提升，加速冷却设备的应用会为304不锈钢管新产品的开发提供新的途径，并在Assel轧管生产线上开发布置了一套304不锈钢管加速冷却控制系统．

天津钢管集团引进在线加速冷却系统，最大特点是它利用可变角度的辊道，使经过此种辊道的钢管可以实现轴向前进和周向旋转的螺旋形动作，这样通过合理的设计和布置冷却器、并调整适当的辊道角度，可以比较简单的实现对钢管表面的均匀冷却。在该冷却系统中冷却器设计为长方体形，在钢管周向的上下左右四个方向各布置一个，这样四个为一组，根据冷却要求和现场实际情况在钢管轴·向方向上可配置多组冷却器。其冷却器在钢管周向的布置情况如图1.3所示．该冷却系统的优点在于，钢管可以旋转前进冷却均匀效果容易实现，可以有效防止直接推进式大冷却时发生的弯管现象，冷却器制造较简单，钢管在轧制线上冷却，生产效率较高。

淬火热处理

随着用户对油井管性能、质量要求的提高，国内外许多钢管生产企业纷纷研发钢管水淬技术，并且在线淬火技术现已得到成功应用，为此，有必要在关注以上两种控冷技术的同时对淬火热处理技术作一介绍。

宝钢股份近年来经过多年努力已经成功开发出一整套的油井管水淬热处理技术和生产装置，并输出到天津钢管公司，形成一定的产能。其淬火装置基本运行方式如下：需要水淬的钢管在淬火加热炉加热到一定的淬火温度，经出炉输送辊道输送至淬火待机位，由斯惠顿杠杆式的受料装置将钢管送至旋转装置的旋转轮上，钢管到位后，压紧装置的压紧轮将旋转中的钢管压紧，挡水装置的挡水板向外移出，挡水移动门关闭，喷水装置进行喷水淬火处理，处理完成以后钢管由出料装置送至控水装置上排除管内积水后，再经回火炉输送辊道进入回火炉进行回火处理。这一淬火系统的研制为我国生产高钢级、高质量油井管提供了强有力的支持，为了进一步的挖掘钢管淬火系统的潜力，又提出了在线实现水淬处理的工艺思路。这种构想已在日本和歌山制铁所的中直径304不锈钢管生产机组得以实现，该生产线以简单、紧凑为理念，引入一套在线热处理生产设备，实现了高质量钢管的高效、短周期生产，并可以在线完成90%以上需热处理的钢管的生产。该在线热处理设备的特点在于：在终轧机后布置步进式加热炉，该加热炉的特点在于实现轧后直接热装炉，节能并缩短了工艺步骤，可以确保钢管的淬火温度和均热性；其后设置冷却装置，多用于中径钢管的冷却，钢管均热后，整体迅速移入冷却区，1次完成冷却。冷却中的钢管管端是由夹具固定的喷水装置，在铜管旋转的过程中，对钢管内表面进行高压喷水，同时对钢管外表面在长度方向运用板层流冷却方式，实现钢管的均匀而且高冷却速度的冷却。经过淬火处理后的钢管，将被送入步进式加热炉进行回火处理。