一种钛合金无缝管短流程加工方法技术

本发明专利技术公开了一种钛合金无缝管短流程化加工方法，属于冶金技术领域。该方法的步骤为：在传统无缝管生产线上增加钛坯加热炉，用环形加热炉加热钢坯，钛坯加热炉加热探伤合格的钛坯。在计划轧制的钛管和钢管规格相同时，从钢管轧制可直接切换至钛管轧制。切换时，对穿孔机导板、顶头和轧管机芯棒或顶头做润滑处理，轧制后的毛管根据温降选择经电感应补热后减定径，或直接减定径轧制，再经温矫直、冷却、磨光或无心车削，可以生产高质量钛合金管。本方法可用于加工高强度钛合金或纯钛管的短流程加工，生产钛管的性能均匀，表面质量好，尺寸精度高，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金无缝管短流程加工方法
本专利技术属于冶金
，涉及一种钛合金无缝管短流程加工方法。
技术介绍
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要金属，其密度小，比强度高和耐腐蚀性好，在石油、冶金、军工和航空航天领域应用越来越广泛，正在迎来钛工业发展的黄金期，近几年来对钛合金管材的需求越来越多。随着我国国民经济及科学技术的迅猛发展，钛合金材料制备技术及产品质量得到了大幅度提高，但是在钛管的生产过程中也存在着很多的问题。目前钛及钛合金管主要分为焊接管和无缝管两大类：1、焊接管：就是先将钛合金坯料轧制成所需厚度的板料，然后裁剪、抛光、酸洗，用卷曲机或油压机卷成圆筒状，随后等离子焊接、精加工、矫直等(如专利公开文献CN107413883A)。在对钛超薄壁管焊接时，对换热管内外壁双面氩气保护，焊枪与工件紧密贴合，用管板自动焊接机进行全位置焊接(如专利公开文献CN103817415A)。总体来说，焊接管精度高，壁厚均匀且容易控制，管内外表面光亮度高，可任意尺寸，在生产薄壁钛管上有很大优势。但是由于焊缝的存在，导致焊接钛管性能不均匀，限制了其使用条件。2、无缝管：钛合金无缝管的生产主要有热穿孔-热轧/冷轧、去芯-锻造、挤压-冷轧、挤压等方法。(1)热穿孔-热轧/冷轧：此法就是先把钛坯放入环形加热炉中加热，然后穿孔、轧管、定减径及热矫直，其中轧管有热轧和冷轧。在专利公开文献CN106540985A中公开了一种智能温控热轧钛合金无缝管的流程，利用温控设备实时升温补热，避免热轧过程中温度下降，影响钛合金管质量。在穿孔前会在坯料两端加工导向孔及倒角(如专利公开文献CN103146956A和CN104588410A)，然后再进行热穿孔、热轧等工序。也有技术在热穿孔后对钛合金管进行推置、酸洗、冷轧工序并重复以获得所需尺寸的钛合金无缝管(如专利公开文献CN105618508A)。但是在目前的热轧专利文献中，用环形炉加热的坯料因内外表面渗气层的存在导致内外表面质量差，缺陷多，且工序复杂，不能实现短流程生产。冷轧钛管仅限于强度较低的中小口径管材，且必须进行真空退火(如CN106282867A)。(2)去芯-锻造：此种方法就是用机械加工的方法从棒坯中心处取出实心棒料，然后精锻退火(如公开专利文献CN107649531A)。此种方法工序复杂，能耗较高，材料利用率低，不适用于强度较高的钛合金棒坯。(3)挤压-冷轧：在专利公开文献CN102626724B中介绍一种挤压-冷轧法，就是先用挤压机将钛合金棒坯挤压得到管坯，适当表面处理后进行冷轧，随后退火，重复数次。此方法得到的钛合金无缝管虽然性能均匀，尺寸精度高，但是工艺流程复杂，生产周期长，对设备要求较高，不适用于短流程操作。(4)挤压法：挤压法就是直接用挤压机将加热的钛合金棒坯挤压成管(如专利公开文献CN103316941A)。在公开专利文献CN101972794A中介绍了一种工艺，即将钛合金锭通过线切割从锭中心取出一个合金小棒后形成空心锭，将该空心锭通过挤压成管材，从锭子中心取出的小棒可以再直接锻造或轧制成小直径合金钛棒。挤压法得到的钛合金管表面易存在各种缺陷，且受挤压比和钛材塑性的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种钛合金无缝管的短流程加工方法，以弥补现有技术中所出现的钛合金无缝管制造工艺复杂、性能欠佳的缺点。一种钛合金无缝管短流程加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤(1)在传统无缝钢管轧制生产线上增加一套钛坯加热炉，加热探伤合格的钛合金管坯；步骤(2)在计划轧制的钛管和钢管规格相同时，从钢管轧制可直接切换至钛管轧制；切换时，对穿孔机的导板、顶头及轧管机芯棒要做专用润滑处理；步骤(3)轧管机轧制后的毛管经电感应加热器补热之后，或直接进行定减径轧制；对于需要固溶处理的钛合金，轧管机轧制后的毛管经冷却后，送入轧线再加热炉进行固溶处理，再进行定减径轧制；步骤(4)定减径后，经过温矫直和冷却后，得到预定直径的钛合金热轧管；步骤(5)冷却后，在管材内外表面进行砂轮磨光或无心车削，就可得到成品钛合金无缝管。进一步地，步骤(2)在切换至钛管轧制前，需要对穿孔机的导板、顶头及轧管机芯棒做专用润滑处理。进一步地，对光亮表面的热轧钛合金无缝管可选择一道次冷轧变形和真空退火。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术是一种钛合金无缝管短流程加工方法，其生产工艺简单，适用于短流程大批量生产。在传统无缝钢管生产线上增加钛坯加热炉，以便于两者可以使用同一套生产线，容错率高，提高了设备利用率。2)使用钛坯专用加热炉，可减少钛坯加热过程中的吸氢。3)对穿孔机的导板及顶头涂覆润滑层，使穿孔过程更加顺滑，尽可能减少管壁缺陷和管坯变形过程中的切向剪切应力，避免横锻效应，得到质量均匀的荒管。精轧中对毛管内壁润滑，有效的减少了轧辊和钛管之间的摩擦系数，降低轧制力，避免轧辊与钛管之间摩擦而使钛管轧入杂质，有效提高轧件表面质量和内部组织性能。4)后续的表面处理使钛合金无缝管抗疲劳性、机械性能和表面应力状态得到改善。附图说明图1为本专利技术工艺流程图，1-上料台架；2-环形加热炉；3-出料台架；4-钛坯加热炉；5-穿孔机；6-荒管移动机构；7-轧管机；8-中间冷床；9-再加热炉；10-感应加热器；11-减定径机组。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明。实施例1一种钛合金无缝管材，材料选用TC4钛合金，管材合金按重量百分比为：Al5.5％，V3.7％，Fe≤0.30％，C≤0.10％，N≤0.05％，O≤0.20％，H≤0.015％，余量为钛；成品为Φ160×8mm的高品质TC4钛合金无缝管。一种钛合金无缝管短流程加工方法，其步骤包括：首先应该改进传统无缝钢管生产线，增加钛坯电加热炉。选择探伤合格的钛合金棒坯，加工定心孔，涂敷抗氧化涂层等准备工作，晾干后送入钛坯专用加热炉，加热至温度为960-1100℃，保温约30分钟后出料穿孔。把钢管生产线直接切换至钛管轧制，切换时，对穿孔机的导板及顶头涂覆润滑涂层，穿孔后得到高温毛管。连轧管芯棒切换润滑参数后，轧管机及对高温毛管进行轧制，轧后得到荒管尺寸为Φ172×8.8mm，出料温度为850-950℃。把荒管用感应加热器补热，随后进行5道次的定减径处理，定径后要求外径增减小于15mm，壁厚增减小于1.2mm，达到所需尺寸的钛管。下一步把钛管用七辊矫直机在450-650℃范围内进行温矫直，减少钛合金管的弯曲度。待钛管冷却后，在管材内外表面进行砂轮磨光或无心车削，去除表面氧化层和吸气层，就可得到成品钛合金无缝管。此钛合金无缝管的力学性能为：屈服强度Rel＝860MPa，抗拉强度Rm＝980MPa，伸长率＝15％，55mm×10mm×5mm半尺寸缺口冲击样品试验，纵向冲击功AKV2＝26J，横向冲击功AKV2＝20J。其流程简单，性能均匀，表面质量好。实施例2一种钛合金无缝管材，材料选用TA1钛合金，管材合金按重量百分比为：Fe≤0.06％，C≤0.04％，N≤0.05％，O≤0.06％，H≤0.015％，余量为钛；成品为Φ180×15mm的高品质TA1钛合金无缝管。一种钛合金无缝管短流程加工方法，其步骤包括：跟上例一样，选择增加了钛坯加热炉的传统无缝钢管生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛合金无缝管短流程加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤(1)在传统无缝钢管轧制生产线上增加一套钛坯加热炉，加热探伤合格的钛合金管坯；步骤(2)在计划轧制的钛管和钢管规格相同时，从钢管轧制可直接切换至钛管轧制；切换时，对穿孔机的导板、顶头及轧管机芯棒要做专用润滑处理；步骤(3)轧管机轧制后的毛管经电感应加热器补热之后，或直接进行定减径轧制；对于需要固溶处理的钛合金，轧管机轧制后的毛管经冷却后，送入轧线再加热炉进行固溶处理，再进行定减径轧制；步骤(4)定减径后，经过温矫直和冷却后，得到预定直径的钛合金热轧管；步骤(5)冷却后，在管材内外表面进行砂轮磨光或无心车削，就可得到成品钛合金无缝管。

【技术特征摘要】
1.一种钛合金无缝管短流程加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤(1)在传统无缝钢管轧制生产线上增加一套钛坯加热炉，加热探伤合格的钛合金管坯；步骤(2)在计划轧制的钛管和钢管规格相同时，从钢管轧制可直接切换至钛管轧制；切换时，对穿孔机的导板、顶头及轧管机芯棒要做专用润滑处理；步骤(3)轧管机轧制后的毛管经电感应加热器补热之后，或直接进行定减径轧制；对于需要固溶处理的钛合金，轧管机轧制后的毛管经冷却后，送入轧线再加热炉进行固溶处理，再进行定减径轧制；步骤(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：余伟，张家铭，陈雨来，姚发宏，董恩涛，史佳新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11