第
33
卷第
2
期
2011
年
2
月
北京科技大学学报
Vo
l.
33
No.2
Feb.
2011
Journal
of
University
of
Science
and
Technology
Beijing
大口径无缝钢管
j
卒火冷却均匀性影晌因素
刘国勇囚朱冬梅张少军李谋渭边新孝
北京科技大学机械工程学院，北京
100083
囚通信作者，
E-mail:
gy
一
liu666@
163.
com
摘
要
根据目前无缝钢管常用的外表面常压管射流与内表面轴向喷射冷却方式，采用有限元分析软件
ANSYS
对大口径钢
管洋火过程温度场进行数值模拟.分析了钢管的管径、钢管的旋转速度及内喷射冷却介质一-水的浸润角对钢管径向冷却均
匀的影响.结果表明:在大管径条件下，管径对冷却均匀影响不大;钢管的旋转速度不低于
60r'min
-1
，水的浸润角为
270
0
左右
时，钢管径向冷却均匀较好.
关键词
钢管;洋火;温度分布;数值方法
分类号
TG155.3
Influencing factors on cooling
uniformity
of
large
caliber seamless steel pipes
during
quenching
Ll
U
Guo-yong
园
，
ZHU
Dong-mei , ZHANG
Sh
α
o-jun
，
Ll
Mou-wei ,
BIAN
Xin-xi
αo
Mechanical Engineering School , University
of
Science and Technology Beijing, Beijing 100083 , China
囚
Corresponding
au
由
or
，
E-mail: gy_liu666@163.com
ABSTRACT
Based
on
current
cooling methods commonly
used
to
cool
the
outer
surface
by a low
pressure
pipe
jet
and
the
inner
sur-
face
by
a high
pressure
axial
jet
,
numerical
simulations with finite
element
software ANSYS were performed
to
study the
temperature
field of
large-caliber
seamless
steel
pipes
during
quenching.
The
considered
factors
are
the
diameter
of
steel
pipes
,
the
rotation
speed
of
steel
pipes
and
the
wetting
angle
of cooling water.
Numerical
results
reveal that
pipe
diameter
has little
influence
on the cooling
uni-
formity.
The
radial
cooling uniform
Ìl
y
of
steel
pipes
is the
best
under
the
condition
of the rotation
speed
of no
less
than
60
r'
min
- 1
and
the
wetting angle of
about
270
0
•
KEY
WORDS
steel
pipe;
quenching;
temperature
distribution;
numerical
methods
目前元缝钢管悴火主要有槽内水猝工艺和槽外
水潭工艺
[1]
槽内水碎工艺最简单的方法就是浸
悴;{旦浸痒的主要缺点是钢管上下部的冷却速度不
一致，容易使钢管弯曲.
槽外水碎工艺中应用较成功的是"在钢管旋转
同时，进行钢管内表面轴流喷水，外表面层流喷水悴
火"的水悴热处理工艺，日本铜管生产厂及我国的
宝钢及天津无缝钢管厂等采用就是此工艺
[1
-5]
日
本钢管公司比较了浸津、浸津加内轴向喷射、外喷射
加内轴向喷射和层流喷射加内轴向喷射等冷却方法
的冷却能力
[1
-2]
表明钢管外表面层流喷射和内轴
向喷射工艺的冷却能力极强，洋火效率高.若配以
收稿日期:
2010-03-22
铜管旋转装置，还能使钢管在圆周方向均匀冷却和
冷却变形极小，甚至元洋火弯曲变形.
由于层流喷射加内轴向喷射这种方式，管外表
面采用是低压水
(0.
1 -
O.
2
MPa)
冷却，一般情况下，
钢管外上半部分是水冲击冷却，而钢管外下半部分
是少量流水冷却;钢管内表面采用是高压水(在钢
管内流动速度为1O
-15m's
】
1
)冷却，一般情况下，
对于小直径铜管是充满整个钢管内孔.钢管内外表
面冷却形式的不同，往往会造成钢管冷却不均匀，产
生变形.内轴向喷射产生的沿钢管长度方向冷却不
均匀可通过局部调整层流水量给以弥补.在实际生
产中，有大直径铜管
(DN~300)
需要摔火，采用内轴
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