【摘 要】
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煤矿地质钻杆在生产过程中,通过回火热处理工序提高钻杆摩擦焊接后焊缝处综合机械性能。企业多采用台车式回火炉方法,其优点是生产批量大,并且保证回火后钻杆质量,而随着数字化车间的建设与绿色生产的发展趋势,台车式回火方法自动化程度低,能耗高。因此,提出了钻杆摩擦焊缝开式连续回火方法,该方法具有可实现自动化生产,局部加热钻杆,降低能耗等优点。本文针对该方法中开式回火炉温度场及钻杆焊缝热处理后质量,开展的研究
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煤矿地质钻杆在生产过程中,通过回火热处理工序提高钻杆摩擦焊接后焊缝处综合机械性能。企业多采用台车式回火炉方法,其优点是生产批量大,并且保证回火后钻杆质量,而随着数字化车间的建设与绿色生产的发展趋势,台车式回火方法自动化程度低,能耗高。因此,提出了钻杆摩擦焊缝开式连续回火方法,该方法具有可实现自动化生产,局部加热钻杆,降低能耗等优点。本文针对该方法中开式回火炉温度场及钻杆焊缝热处理后质量,开展的研究内容如下:(1)系统性分析开式回火炉的基本结构以及传热方式,通过数值模拟方法探究影响开式炉温度场均匀区域的主要因素:炉口尺寸,炉膛高度,加热器位置,加热器数量,加热器外径,以上因素作为优化开式回火炉尺寸结果的依据,经优化后,炉内均匀区域高度为100mm;通过实验研究得出开式回火炉数值模型的误差范围在6.3%以内,则其温度场数值模拟结果可靠。(2)在分析开式回火炉温度场分布的基础上,对Φ73mm-t7mm钻杆摩擦焊缝在开式回火炉中热处理过程温度场进行数值模拟,得出钻杆焊缝区域加热到要求温度560℃时间为41min,并通过热电偶测温法测得实验值与仿真结果进行对比,得出误差范围在5.8%以内,结果满足工程精度要求。(3)通过力学性能性能检测与金相实验,确定Φ73mm-t7mm满足质量要求且能耗最低的回火工艺参数为:加热到560℃时间41min,保温时间60min。本文通过研究与试验结果表明,开式回火炉的温度均匀区域满足钻杆焊缝回火温度要求,并且通过质量评定钻杆焊缝在开式回火炉热处理后,焊缝处满足标准《SY/T 5561-2014》,进而确定了钻杆摩擦焊缝开式连续回火方法的可靠性,为煤矿坑道钻杆自动化生产提供技术支撑,并为钻具数字化车间产线建设提供理论依据。
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