石油配件很多需要采用感應加熱設備對其進行表面加熱或者透熱鍛造成型,其中抽油桿端部熱鐓粗中頻加熱爐就是為之非標定制成套設備,根據抽油桿管徑、加熱長度、工作節拍等技術要求,進行設計制造有300KW管道加熱中頻爐、500KW多工位石油管道加熱設備。那么,抽油桿鐓粗加熱工藝又是怎樣的過程呢?
抽油桿(空心、實心)整體聯接頭,是對現有抽油桿(空心、實心)桿體的聯接,采用“單體聯接頭”,經焊接后相聯接工藝的改進。如今,新型工藝是在抽油桿(空心、實心)的兩端局部中頻加熱直接鐓粗加工成左、右聯接頭,即公頭、母頭;使聯接頭與抽油桿(空心、實心)成為一個整體;依據鐓鍛成型工藝,按照抽油桿(空心、實心)規格分2次或3次成型,無須焊接,使聯接更加牢固,簡化工藝,降低造價。
一、抽油桿端頭局部中頻加熱生產工藝:
采用35CrMo優質合金結構鋼管做管體,兩端頭不采用中頻感應加熱爐,鐓鍛成型。遠紅外線測溫儀或節拍控制器實現鋼管鍛前加熱溫度的控制,鐓鍛后按照桿體材料的需要,保溫或加風冷裝置,控制冷卻速度。鐓鍛后的桿體經過整體回火來消除鍛造加熱區域應力,桿體加工前經整體表面拋丸強化、提高桿的疲勞強度。
二、抽油桿端頭局部中頻加熱設備工藝特點:
產品質量好,強度高,成本低;表面光潔,耐腐蝕;接頭插接方便、牢固;可實現大規模、大批量連續性生產以及自動化流水線作業;可改善作業環境,降低勞動強度,減少能源損耗。
三、中頻爐爐頭配置主要特點:
抽油桿中頻感應加熱裝置的配置,依據整條生產線的布線要求,即6臺壓機供公頭、母頭的一次加熱成型,需要配置6臺中頻加熱裝置。由于壓機的單件工作時間在30s左右,工件的動作、中頻感應器爐頭的動作配合時間控制在15-25S左右,可保證單件油管的成型節拍控制在1分鐘/件。
考慮到抽油桿工件的加熱節拍要求,一個節拍的加熱時間(30S)足易保證工件的心表溫差,單電源控制單爐頭的工作方式,既簡單又穩定,對于場地布線結構緊湊,簡單實用。但是在現場的實際配置中常采用單電源2爐頭的設計思路,是源于工件加熱尺寸短,線圈的設計、制造工藝要求,這樣更能夠保證工件加熱的心表溫差,頭尾溫差,使得壓機的模具壽命更長。
線圈的設計,一胎聚料務求高效、低耗,保證線圈、工件的耦合效果;在2胎聚料、3臺成型時,因一胎聚料的緣故,加熱工件呈異型,為避免局部過燒、高溫,線圈應適量增大耦合,犧牲效率來滿足加熱的均勻性。
相對于石油鉆具鉆桿加厚鐓鍛前熱加工的工藝(多道次加熱,兩次或三次成型),本設備布線簡單,工件的加厚工藝要求、性能更容易保證、滿足,合格率更高。管端加熱的溫度均勻性和理想的溫度梯度分布是本工序的重要環節,亦是端部鐓鍛質量的保證要素。
四、抽油桿端部加厚鐓粗感應加熱設備性能要求
1、電源功率輸出穩定性:采用IGBT+CPLD全數字控制電路設計中頻加熱設備,變頻變載自適應,同時要求合理的感應器設計,使其在小負載情況下,功率輸出平穩,并使感應器達到最高的電效率。
2、抗沖擊能力: 調整阻抗匹配,提高中頻電源性能充分發揮,感應加熱溫度精度的控制。設備采用節拍、溫度、功率相結合的控制方案。
五、解決端部過燒問題:
一般來說,在工件鐓鍛過程中,管端過燒可直接影響工件的加厚質量。在平鍛機加厚的工藝理想狀態為:管端的加熱溫度應有一定的縱向溫度梯度,端部應低于加熱尾端20~30℃為理想狀態。為解決端部過燒,主要采取以下方案: 在感應爐末端增設磁屏蔽裝置,使其感應器磁力線回收,并在鎖磁裝置中進行水冷,從而保證端頭溫度略低于加熱尾部溫度。
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