專利名稱：鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理設 備，屬于鋼管熱處理技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有的鋼管、石油油井管和鉆桿熱處理方法中的熱源主要是用氣(如液 化氣、天然氣、煤制氣)，用氣作為熱處理系統(tǒng)中的加熱熱源，其主要缺陷 在于，對環(huán)境有污染，存有安全隱患，氧化皮多,成本高。現(xiàn)有技術除了用 氣作為加熱熱源外，所用的加熱輥道、噴淬裝置、除鱗裝置、瀝水臺等設備 均存有缺陷，如所用的加熱輥道無法保證工件鋼管或石油油井管或鉆桿在加 熱處理過程中自轉，工件鋼管或石油油井管或鉆桿在加熱處理過程中加熱不 均勻，加熱后的工件鋼管或石油油井管或鉆桿經過此輥道后須經校直機校 直，增加了生產成本。如所用的噴淬裝置在隨線連續(xù)噴淋中無法使鋼管、石 油油井管和鉆桿迅速均勻完全淬透，并且對io米左右長的鋼管、石油油井
管和鉆桿平直度，無法控制從管子一端測量到另一端的總長度的O. 2%。在每 一端1524,范圍內，不得超出3. 175iMi。如所用的除鱗裝置在對工件鋼管或 石油油井管或鉆桿進行熱處理過程中經回火后的鋼管在輥道通過該除鱗裝 置后，成品工件鋼管或石油油井管或鉆桿表面光亮無法達到本色。如所用的 瀝水臺，該瀝水臺是平面的，它無法使工件鋼管或石油油井管或鉆桿自動移 位，也無法使工件鋼管或石油油井管或鉆桿在瀝水臺上自動移位時，將經噴
淋淬火后管內有少量的積水不能排出除干凈，這樣水會帶至回火加熱區(qū)，不 但影響加熱效果，而且水和水蒸汽會進入回火感應加熱線圈內，影響感應加 熱線圈的使用壽命。 發(fā)明內容
本實用新型的目的在于針對上述存在的缺陷，提出一種用中頻感應加熱 作為熱處理加熱電源的鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理設備。
本實用新型的技術解決方案其結構是工件儲料臺、工件自動對齊定位 裝置、淬火加熱輥道、淬火感應加熱器、雙色紅外測溫儀、噴淬裝置、工件 瀝水臺、回火加熱輥道、回火感應加熱器、紅外測溫控制儀、除鱗裝置、冷 床依次串接，其中工件儲料臺中的第一、第二傳感器的輸出端、輸入端與電 器控制系統(tǒng)的第一輸入/出端對應相接；工件自動對齊定位裝置中的第一機 械手的輸入端、第三傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第二輸出/輸入端對 應相接；淬火加熱輥道中的第二機械手的輸入端、第四傳感器的輸出端與電 器控制系統(tǒng)的第三輸出/輸入端對應相接，第五傳感器的輸出端與電器控制 系統(tǒng)的第一輸入端對應相接；雙色紅外測溫儀中的輸出端與電器控制系統(tǒng)的 第二輸入端對應相接；噴淬裝置中第六傳感器的輸入端、第七傳感器的輸出 端與電器控制系統(tǒng)的第四輸出/入端對應相接；工件瀝水臺中的第三機械手 的輸入端、第八傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第五輸出/輸入端對應相 接，第四機械手的輸入端、第九傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第六輸出 /入端對應相接；回火加熱輥道的第十傳感器的輸出端、第十一傳感器的輸 入端與電器控制系統(tǒng)的第七輸入/輸出端對應相接；紅外測溫控制儀中的輸 出端與電器控制系統(tǒng)的第三輸入端對應相接；冷床中的第五機械手的輸入 端、第十二傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第八輸出/輸入端對應相接。
本實用新型的優(yōu)點用中頻感應加熱作為熱處理加熱熱源對環(huán)境無污 染，安全，氧化皮少，成本低。所用的設備加熱輥道可有效保證工件在加熱 處理過程中加熱均勻，加熱后的工件經過此輥道后無需校直機校直，減少了 生產成本。噴淬裝置在隨線連續(xù)噴淋中使工件迅速均勻完全淬透，除鱗裝置 使成品工件表面光亮達到本色。瀝水臺，使工件自動移位，使工件在瀝水臺 上自動移位時，將經噴淋淬火后管內的積水排凈，不會帶至回火加熱區(qū)，不 但不影響加熱效果，而且水和水蒸汽也不會進入回火感應加熱線圈內，不存 在影響感應加熱線圈的使用壽命。

附圖1是本實用新型的結構示意圖。 附圖2是除鱗裝置的結構示意圖。 附圖3是加熱輥道的結構示意圖。
附圖4是瀝水臺的結構示意圖。 附圖5是噴淬裝置的結構示意圖。
圖中的1是工件儲料臺、2是工件自動對齊定位裝置、3是淬火加熱 輥道、4是淬火感應加熱器、5是雙色紅外測溫儀、6是噴淬裝置、7是工件 瀝水臺、8是回火加熱輥道、9是回火感應加熱器、IO是紅外測溫控制儀、 ll是除鱗裝置、12是冷床、13是環(huán)狀管、14是噴咀、15是加熱輥道、16 是輥道架、17是帶變頻調速電機的減速機、18是感應加熱線圈、19是V型 輥輪、20是瀝水臺、21是導軌、22是上料機械手、23是下料機械手、24 是噴淋器、25是水泵、26是噴淬角度調節(jié)裝置、27是噴咀。
具體實施方式

對照附圖1，其結構是工件儲料臺1、工件自動對齊定位裝置2、淬火加
熱輥道3、淬火感應加熱器4、雙色紅外測溫儀5、噴淬裝置6、工件瀝水臺 7、回火加熱輥道8、回火感應加熱器9、紅外測溫控制儀IO、除鱗裝置ll、 冷床12依次串接，其中工件儲料臺1中的第一、第二傳感器的輸出端、輸 入端與電器控制系統(tǒng)的第一輸入/輸出端對應相接；工件自動對齊定位裝置2 中的第一機械手的輸入端、第三傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第二輸出 /輸入端對應相接；淬火加熱輥道3中的第二機械手的輸入端、第四傳感器 的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第三輸出/輸入端對應相接，第五傳感器的輸出 端與電器控制系統(tǒng)的第一輸入端對應相接；雙色紅外測溫儀5中的輸出端與 電器控制系統(tǒng)的第二輸入端對應相接；噴淬裝置6中第六傳感器的輸入端、 第七傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第四輸出/輸入端對應相接；工件瀝 水臺7中的第三機械手的輸入端、第八傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第 五輸出/入端對應相接，第四機械手的輸入端、第九傳感器的輸出端與電器 控制系統(tǒng)的第六輸出/輸入端對應相接；回火加熱輥道8的第十傳感器的輸 出端、第十一傳感器的輸入端與電器控制系統(tǒng)的第七輸入/輸出端對應相接； 紅外測溫控制儀10中的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第三輸入端對應相接；冷 床12中的第五機械手的輸入端、第十二傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的 第八輸出/輸入端對應相接。所述的傳感器采用耐高溫接近傳感器(型號 Y3-D50C1)。
工件儲料臺裝在儲料臺上的第一、第二傳感器，將采集的信號通過其 第一、第二輸出端接入與其相對應的電器控制系統(tǒng)第一信號輸入端、第二信 號輸入端，經電器控制系統(tǒng)信號處理后，將上料信號通過電器控制系統(tǒng)的輸 出端接入報警裝置中的信號輸入端，發(fā)出聲、光通知上料；電器控制系統(tǒng)通 過其輸出端接入工件對齊工位上第一機械手的輸入端，由第一機械手發(fā)出空 位信號，該空位信號待電器控制系統(tǒng)發(fā)出上料信號，由電器控制系統(tǒng)向對齊 工位上的第一機械手發(fā)出上料信號；
工件自動對齊定位裝置中的傳感器將有工件料的信號通過其輸出端接 入電器控制系統(tǒng)，經電器控制系統(tǒng)信號處理后，將上料信號通過電器控制系 統(tǒng)信號輸出端接入工件自動對齊定位裝置的輸入端，發(fā)出上料信號，為下一 步是否進入加熱輥道作準備；
淬火加熱輥道工件由變頻調速機帶動輥輪向前，離開上料位置，加熱 輥道上的傳感器將工件離開上料位置的信號接入電器控制系統(tǒng)，經電器控制 系統(tǒng)信號處理后，上料信號通過電器控制系統(tǒng)輸出接入加熱輥道中的機械手 的輸入端，并將上述的對齊裝置發(fā)出的上料信號，進行下一個工件上料；
淬火感應加熱工件在加熱輥道上自轉并向前移動，移動的速度由變頻 調速機控制，進入電感應線圈區(qū)域，進行淬火感應均勻加熱。
雙色紅外測溫儀測定的溫度信號通過傳感器輸出端接入電器控制系統(tǒng)， 經電器控制系統(tǒng)信號處理后，調控中頻加熱電源的功率信號通過電器控制系 統(tǒng)輸出接入中頻加熱電源的輸入端，由電器控制系統(tǒng)調控中頻加熱電源的功 率，使工件達到工藝設定的溫度，組成閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。
噴淬裝置均勻加熱后的工件，進入噴淋淬火區(qū)中的噴淬裝置，進行淬 火處理，使工件完全淬透，完全淬透的工件進入瀝水臺。
工件內的殘留水在瀝水臺上漏出工件外瀝水區(qū)輥道上的傳感器，將工 件到位的信號輸出接入電器控制系統(tǒng)，經電器控制系統(tǒng)信號處理后，工件鋼 管或石油油井管或鉆桿翻到瀝水臺上的信號通過電器控制系統(tǒng)輸出接入瀝 水區(qū)中機械手的輸入端，由機械手將瀝水區(qū)輥道上的工件翻到瀝水臺上，停 留數分鐘后，自動瀝水，停留時間由電器控制系統(tǒng)控制，同時工件鋼管或石
油油井管或鉆桿輸送到回火線感應加熱區(qū)的信號通過電器控制系統(tǒng)輸出接 入機械手，機械手動作，將工件鋼管或石油油井管或鉆桿輸送到回火線感應 加熱區(qū)。
回火加熱輥道進入回火感應加熱區(qū)輥道上的工件鋼管或石油油井管或 鉆桿在輥道上自轉向前移動，進入回火中頻加熱線圈進行回火加熱。
紅外測溫控制儀式將雙色紅外測溫儀測定溫度信號通過傳感器輸出接 入電器控制系統(tǒng)，經電器控制系統(tǒng)信號處理后，調控中頻電源的功率輸出信 號由電器控制系統(tǒng)輸出接入中頻電源的輸入端，調控中頻電源的功率輸出， 組成閉環(huán)測溫控制系統(tǒng)。
除鱗裝置，清除工件表面的氧化皮；經回火加熱后的工件鋼管或石油油 井管或鉆桿，由輥道輸送到除鱗工位，由除鱗工位上的除鱗裝置進行除鱗， 除去工件表面的氧化物。
冷床除鱗后的工件進入冷床工位，該冷床工位區(qū)輥道上的傳感器將除 鱗后的工件鋼管或石油油井管或鉆桿進入冷床工位的信號輸出接入電器控 制系統(tǒng)，經電器控制系統(tǒng)信號處理，把輥道上的工件鋼管或石油油井管或鉆 桿翻轉到冷床上的信號通過電器控制系統(tǒng)輸出接入第五機械手的輸入端，第 五機械手把輥道上的工件鋼管或石油油井管或鉆桿翻轉到冷床上。
儲料臺為斜度2 5°的斜框架結構，工件鋼管或石油油井管或鉆桿在表 面裝配有抗噪音尼龍墊板的梁上滾動，出口端設計有擋料裝置，在天車吊料 時人工輔助可很方便地使工件鋼管或石油油井管或鉆桿整齊排列分布，儲料 臺擋料裝置為偏心輪結構，對于》60 小139. 7調整偏心輪在不同角度位置， 使翻料裝置每次只能翻一根料。
對照附圖3，工件鋼管或石油油井管或鉆桿進入加熱輥道，加熱輥道15
是安裝在輥道架上16，加熱輥道在水平方向上向下傾斜的角度是0. 3-1度；
加熱輥道上安裝若干個V型輥輪19和與V型輥輪相對應設置的帶變頻調速 電機的減速機17， V型輥輪與V型輥輪間設置感應加熱線圈18，工件鋼管或 石油油井管或鉆桿安放在V型輥輪上，V型輥輪的輥輪軸與鋼管或石油油井 管或鉆桿的軸線方向之間的角度是8-20° 。
變頻送料機為單輥傳動，速度可調V型輥輪為傾斜8-20°布置的輥式 送料機，具有水平送料糾偏對中和工件鋼管或石油油井管或鉆桿自轉的功 能。其中加熱線圈之間和進出口處的送料輥為耐熱不銹鋼，其余為耐磨鋼。 淬火加熱區(qū)的輥道安裝成有0.3 — 1度向下傾斜，這可以防止淬火時殘留鋼 管或石油油井管或鉆桿內的水倒流到淬火加熱區(qū)。
變頻加熱電源、感應加熱電爐和雙色紅外測溫儀檢測工件鋼管或石油油 井管或鉆桿溫度并反饋給中頻電源組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。加熱溫度850-1000 。C。
電源冷卻水、蒸鎦水水溫《35"C 壓力0. 2 0. 35MPa 配板式換熱器。
雙色紅外測溫儀1臺，安裝在最后一臺感應加熱線圈后部檢測工件溫度 并反饋給中頻電源組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
工件鋼管或石油油井管或鉆桿在熱處理生產線上按20米/分左右至5 10米/分的速度經過感應線圈加熱至85(TC 100(TC左右，連續(xù)通過本噴淬 系統(tǒng)的噴淬裝置在5-30秒鐘內使工件鋼管或石油油井管或鉆桿快速均勻完 全淬透，它直接影響產品的彎曲變形和鋼管的綜合力學性能。
對照附圖4，所述的瀝水臺，其結構是由若干根導軌21組成，每根導軌 與導軌間是非平行排列的，瀝水臺20在二個方向上呈傾斜，其中一個方向
是瀝水臺在工件鋼管或石油油井管或鉆桿的軸線方向傾斜角度是2-5度，另 一個方向是瀝水臺每根導軌間呈交叉傾斜，傾斜角度是逐根增加在2_20度 之間。為去除工件鋼管或石油油井管或鉆桿經淬火后留在工件鋼管或石油油 井管或鉆桿內的水帶入回火線圈內而增設此工位瀝水臺，它長12米，寬1.2 米，且傾斜，采用氣動上料機把輥道上的工件鋼管或石油油井管或鉆桿托起 放在瀝水臺上，使工件鋼管或石油油井管或鉆桿內的殘留水漏出管內，幾分 鐘后，由氣動上料機抬送上回火線輥道上。
對照附圖5，噴淬裝置的結構是包括噴淋器24、水泵25、噴淬角度調 節(jié)裝置26，其中噴淋器24呈環(huán)形狀；噴淋器24的進水管與水泵25相接， 噴淬角度調節(jié)裝置26安裝在噴淋器24上，噴淋器24上裝有若干個噴咀27， 該噴咀的直徑為1. 2-4mra，噴咀的噴射形狀是錐形狀或扇形狀，若干個噴咀 是對稱設置的；噴淬裝置的中心線與工件鋼管或石油油井管或鉆桿的中心線 同軸。
回火中頻感應加熱區(qū)變頻感應加熱電源，感應加熱線圈組成回火感應加 熱部分和雙色紅外測溫儀閉環(huán)系統(tǒng)。(雙色紅外測溫儀采用雙色光纖紅外測 溫儀，其型號RAYFRIASF001) 加熱溫度500-72CTC。
電源冷卻水、蒸鎦水水溫《35。C壓力0. 2 0. 35MPa 配板式換熱器。
雙色紅外測溫儀，安裝在最后一套加熱線圈后部檢測工件鋼管或石油 油井管或鉆桿溫度并反饋給中頻電源，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
本電控系統(tǒng)選用德國西門子公司S7 — 315/2DP可編程控制器PLC，能實 現(xiàn)機組調整控制、手動控制、半自動控制、全自動控制，同時根據機組的工 藝要求，對機組上的每一部分設備實現(xiàn)聯(lián)鎖保護功能，誤操作保護功能，各
種工作狀態(tài)和每部分設備動作顯示功能，S7 — 315/2DP檢測限位開關信號， 壓力傳感器信號，根據操作指令(如各種工作制、操作按鈕)分別執(zhí)行相應 的工藝程序。由于S7 — 315/2DP具有豐富的程序控制命令，可以使控制系統(tǒng) 有效地完成機組所有過程控制任務和調速定位功能，在自動工作方式下，只 要初始條件滿足按自動啟動按鈕，程序便按選定(不同鋼管直徑和材質)的 工藝制度一次完成整個機組所需要的全部動作，并在完成上一個循環(huán)周期動 作的同時開始下一個循環(huán)的周期動作。
權利要求1、鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理設備，其特征是工件儲料臺、工件自動對齊定位裝置、淬火加熱輥道、淬火感應加熱器、雙色紅外測溫儀、噴淬裝置、工件瀝水臺、回火加熱輥道、回火感應加熱器、紅外測溫控制儀、除鱗裝置、冷床依次串接，其中工件儲料臺中的第一、第二傳感器的輸出端、輸入端與電器控制系統(tǒng)的第一輸入/輸出端對應相接；工件自動對齊定位裝置中的第一機械手的輸入端、第三傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第二輸出/入端對應相接；淬火加熱輥道中的第二機械手的輸入端、第四傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第三輸出/輸入端對應相接，第五傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第一輸入端對應相接；雙色紅外測溫儀中的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第二輸入端對應相接；噴淬裝置中第六傳感器的輸入端、第七傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第四輸出/輸入端對應相接；工件瀝水臺中的第三機械手的輸入端、第八傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第五輸出/輸入端對應相接，第四機械手的輸入端、第九傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第六輸出/輸入端對應相接；回火加熱輥道的第十傳感器的輸出端、第十一傳感器的輸入端與電器控制系統(tǒng)的第七輸入/輸出端對應相接；紅外測溫控制儀中的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第三輸入端對應相接；冷床中的第五機械手的輸入端、第十二傳感器的輸出端與電器控制系統(tǒng)的第八輸出/輸入端對應相接。
2、 根據權利要求1所述的鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理 設備，其特征是所述的加熱輥道安裝在輥道架上，加熱輥道在水平方向上向下 傾斜的角度是0. 3-1度；加熱輥道上安裝若干個V型輥輪和與V型輥輪相對應 設置的帶變頻調速電機的減速機，V型輥輪與V型輥輪間設置感應加熱線圈，工件鋼管或石油油井管或鉆桿安放在V型輥輪上，V型輥輪的輥輪軸與鋼管或 石油油井管或鉆桿的軸線方向之間的傾斜角度是8-20° 。
3、 根據權利要求1所述的鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理 設備，其特征是所述的瀝水臺由若干根導軌組成，每根導軌與導軌間是非平行 排列的，瀝水臺在二個方向上呈傾斜，其中一個方向是瀝水臺上工件鋼管或石 油油井管或鉆桿的軸線方向傾斜角度是2-5度，另一個方向是瀝水臺上每根導 軌間呈交叉傾斜，傾斜角度是逐根增加在2—20度之間。
4、 根據權利要求1所述的鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理 設備，其特征是所述的噴淬裝置包括噴淋器、水泵、噴淬角度調節(jié)裝置，其中 噴淋器呈環(huán)形狀分布；噴淋器的進水管與水泵相接，噴淬角度調節(jié)裝置安裝在 噴淋器上，噴淋器上裝有若干個噴咀，該噴咀的直徑為1. 2-4mm，噴咀的噴射 形狀是錐形狀和扇形狀，若干個噴咀是對稱設置的；噴淬裝置的中心線與工件 鋼管或石油油井管或鉆桿的中心線同軸。
專利摘要本實用新型是鋼管、石油油井管和鉆桿中頻感應加熱熱處理設備，由工件儲料臺、工件自動對齊定位裝置、淬火加熱輥道、淬火感應加熱器、雙色紅外測溫儀、噴淬裝置、工件瀝水臺、回火加熱輥道、回火感應加熱器、紅外測溫控制儀、除鱗裝置、冷床依次串接，優(yōu)點系統(tǒng)中的加熱輥道保證工件在加熱處理過程中加熱均勻，加熱后的工件經過此輥道后無需校直機校直，減少生產成本。噴淬裝置在隨線連續(xù)噴淋中使工件迅速均勻完全淬透，除鱗裝置使成品工件表面光亮達到本色。瀝水臺，使工件自動移位，在瀝水臺上自動移位時，將管內的積水排凈，不帶至回火加熱區(qū)，不影響加熱效果，水和水蒸汽也不進入回火感應加熱線圈內，不存在影響感應加熱線圈的使用壽命。
文檔編號C21D9/08GK201183811SQ200820009390
公開日2009年1月21日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權日2007年6月28日
發(fā)明者朱興發(fā) 申請人:朱興發(fā)