钢管是一种经济高效钢材,在国民经济中有着广泛的应用。以超快冷为核心的新一代TMCP技术已较成熟应用于板材、带材、线材、H型钢等领域,然而在钢管生产领域,由于受钢管几何形状和规格、轧制工艺、机组设备等因素的限制,钢管生产中的控制冷却工艺应用较少,仍处于探索发展阶段。为了在钢管生产领域中推广应用新一代TMCP技术,宝鸡钢管厂与东北大学签订了“国家管材工程技术研究中心管材连续热处理装置的研制”项目,通过对冷却器喷嘴结构进行的独特设计,研制出用于钢管超快冷的斜缝喷嘴系统,并成功应用到管材连续热处理装置上,解决了现场钢管控冷过程中冷速小、冷却不均匀的问题。管材连续热处理装置综合了中频感应加热、电阻炉保温、超快冷控制冷却、内喷外淋淬火等功能,可对要求规格的钢管进行多种工艺的热处理,为人们优化生产工艺、改善钢管组织和性能、研制开发高品质钢管新品种提供了设备保障。本论文的研究内容及结论如下：(1)管材连续热处理装置依据钢管热处理工艺需求,依次设置了中频感应炉、高温电阻炉、超快冷装置、内喷外淋水淬装置、低温电阻炉等设备,全线工艺流程设计紧凑,自动化程度高,操作简便。可根据工艺要求,组合选择所需设备,满足钢管多功能热处理需求。(2)结合装置所包含的设备和零部件的机械结构图和实物照片,对管材连续热处理装置的工艺流程、设备布局、单体设备的结构原理和功能特点进行了详细的阐述,对供水供气系统、液压系统、测温跟踪系统的结构和功能作了简要说明,并对供水系统的关键设计参数和设备进行了计算和选型。(3)针对钢管热处理电阻加热方式升温速度慢、容易产生氧化铁皮以及中频感应加热方式加热速度快但保温时间短、钢管整体温度均匀性差的问题,连续热处理装置采用中频炉快速加热+电阻炉均热保温的方式,有效解决了该问题,改善了热处理钢管的质量。中频炉感应器高度可调,以对中钢管,可使钢管中频加热时管体温度均匀；电阻炉采用炉门侧开式结构设计,保证钢管快速进出炉,有效减少出炉钢管前后温差。(4)针对当前钢管控冷技术的研究与应用的相对不足,将超快冷技术引入管材连续热处理装置中。自主研制出带有环形斜缝喷嘴的超冷喷嘴单元,喷嘴单元的特殊结构设计,能够使喷嘴喷出的冷却水形成水压较大的环形圆孔,直径大于圆孔直径的钢管通过环形斜缝喷嘴时,钢管与冷却水之间完全接触,可实现核沸腾冷却,冷速大、冷却均匀。对不同规格钢管,环形喷嘴单元高度可调,以对中钢管,保证管体冷却的均匀性。(5)针对管材连续热处理装置设备布局情况和控制任务要求,对自动控制系统的结构、硬件配置、功能任务分配等进行合理设计；依托控制系统硬件结构,选择西门子自动化编程软件STEP7和图形监控软件WinCC,搭建软件平台,用于对设备运行状况进行实时的监测控制。为方便试验者查看热处理过程中的数据,使用WinCC自带的SQL2005数据库平台自定义数据库,存储试验过程关键设置参数,并结合WinCC自带的控件功能组态出数据归档与报表打印系统。(6)以具体的热处理试验为例,对工艺流程的操作步骤进行了详细说明；对超快冷装置的喷水冷却试验结果进行了分析,应用效果表明超快冷装置喷水冷速满足钢管控制冷却工艺的要求。