低成本短流程高温合金无缝管的制备方法技术

本发明专利技术涉及管材制造技术领域，尤其是涉及一种低成本短流程高温合金无缝管的制备方法。低成本短流程高温合金无缝管的制备方法，包括如下步骤：采用真空离心铸造技术将高温合金熔融钢液制成高温合金管坯，将所述管坯进行轧制成型处理得到高温合金无缝管；采用卧式离心铸造机进行所述真空离心铸造，通过在铸型的前端设置感应加热线圈实现在线加热。本发明专利技术的制备方法不仅解决了难变形高温合金无法热穿孔的问题，而且将高温合金管坯的制备工艺过程由传统工艺中的真空感应熔炼+电渣重熔+锻造开坯+热穿孔/机加工减少为一步法，极大的缩短了高温合金无缝管的制备工艺流程，提高成材率，且使高温合金无缝管的制备成本减少至传统工艺的50％～70％。的50％～70％。的50％～70％。

【技术实现步骤摘要】
低成本短流程高温合金无缝管的制备方法


[0001]本专利技术涉及管材制造
，尤其是涉及一种低成本短流程高温合金无缝管的制备方法。

技术介绍

[0002]无缝管产品应用涉及航空、航天、石油化工及汽车制造等领域，在国民经济中占有重要的地位，随着无缝管应用环境要求的逐年提升，对材料的耐温、抗腐蚀性能要求不断提高，越来越多的无缝管产品采用高温合金材料制备。但是由于高温合金材料热加工变形温度范围窄、强度高、材料流动性差，塑性变形过程中应力硬化现象明显，很难采取传统的热穿孔工艺进行管坯的制备，因而截止目前针对高温合金无缝管的制备，大部分生产厂家采取机加工打孔的方式进行管坯制备，导致高温合金无缝管产品的成材率只有20％左右，市场价格十分昂贵。
[0003]为了降低高温合金无缝管的生产成本、提高成材率，近年来开发了一些高温合金无缝管制备新技术，如公开号为CN104476128A的专利申请记载了一种高温合金管坯制备方法，采用空心锭模，通过底注成型的方式制备空心管坯，再通过热挤压成型制备高温合金无缝管，虽然制备工艺流程缩短，但由于该工艺制备的空心铸坯内表面质量较差，高温合金无缝管坯的成材率仅可提高至30％以上；以及公开号为CN105331913A的专利申请记载了关于Inconel625管材的制备方法，采用电渣重熔的方式制备高温合金空心锭，但仍存在相同的问题，比如：内部致密度较差，需要进一步结合热挤压的方式才能制备出满足后续炸制需求的管坯，高温合金管材的制备成材率有一定程度的提高，但工艺流程仍然较长，而且目前挤压设备能力有限，很难满足高温强度较高的高温合金材料热挤压成型。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供低成本短流程高温合金无缝管的制备方法，以解决现有技术中存在的无法有效兼顾高温合金无缝管的成材率、成本和生产效率等的技术问题。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]低成本短流程高温合金无缝管的制备方法，包括如下步骤：
[0008]采用真空离心铸造技术将高温合金熔融钢液制成高温合金管坯，将所述管坯进行轧制成型处理得到高温合金无缝管；采用卧式离心铸造机进行所述真空离心铸造，对所述卧式离心铸造机的铸型进行在线加热。进一步的，通过在所述铸型的前端设置感应加热线圈实现所述在线加热。
[0009]本专利技术采用真空离心铸造技术制备高温合金管坯，经过直接轧制的塑性成型方式制备高温合金无缝成品管，不仅解决了高Al、Ti含量难变形高温合金无法热穿孔的问题，而且将高温合金管坯的制备工艺过程由传统工艺中的真空感应熔炼+电渣重熔+锻造开坯+热穿孔/机加工减少为一步法，极大的缩短了高温合金无缝管的制备工艺流程，提高成材率，
并且使高温合金无缝管的制备成本减少至传统工艺的50％～70％。
[0010]在本专利技术的具体实施方式中，控制所述铸型前端的温度为200～300℃。通过控制铸型前端温度，抵消充型过程中铸型自前端至后端随着钢液充型的进行所增加的铸型温度梯度，使前后端铸型温度在充型过程中均匀一致，离心铸管的壁厚越厚，铸型前端的控制温度越高，但铸型温度不宜控制太高，以确保管坯凝固过程中柱状晶的形成。进一步的，在离心浇铸前，控制铸型前端至至后端的温度分布呈3～6℃/cm的线性下降趋势。
[0011]在本专利技术的具体实施方式中，所述真空离心铸造的铸型转速的确定方法包括：通过procast软件模拟计算和流场分析，获得满足管坯壁厚不均匀性控制在壁厚的2％范围以内及钢液顺序充型的转速。
[0012]在实际操作中，通过procast软件建立相应规格的高温合金离心铸管模型，试验前通过模拟计算获得最佳转速，以确保管坯壁厚不均匀性控制在壁厚的2％范围以内；结合钢液充型的流场分析，以实现离心铸造过程中钢液自铸型前端向后端顺序充型为目的，进一步优化出铸型最佳转速。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，对于目标规格为的离心铸管，铸型转速为1800
±
100r/min。
[0014]在实际操作中，离心铸管的目标规格不限于此，可根据实际目标规格采用procast软件进行模拟计算，以确保管坯壁厚不均性控制在相应壁厚尺寸的2％以内，并满足顺序充型即可。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，按照夹杂物评级标准GB/T30834
‑
2014，所获得的离心铸管外表面夹杂物含量达到0～0.5级标准，内表面夹杂物含量达到0～1.0级标准。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述轧制成型处理包括：对所述高温合金管坯进行真空均匀化处理和轧制变形；所述轧制变形为温轧和多道次冷轧变形组合，或者所述轧制变形为多道次冷轧变形。
[0017]在实际操作中，对于Al、Ti等时效强化元素含量高的高温合金，比如GH4169、GH4141及GH4163等合金，由于冷变形过程中加工硬化率较高，如果直接冷轧容易引起管坯轧制开裂，需要在冷轧之前进行一道次的温轧，通过温轧实现铸态组织的完全破碎，再进行后续管坯的冷轧成型。而对于固溶强化型高温合金，如GH367、GH3625及L605等合金，制备的离心管坯可通过直接冷轧成型。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，所述真空均匀化处理包括：于1100～1200℃保温处理2～4h。在实际操作中，均匀化热处理温度与合金元素有关，合金中W、Mo等固溶强化元素含量越高，均匀化热处理温度相对越高。通过采用上述真空均匀化处理，以消除铸态组织偏析。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，所述多道次冷轧变形中，第一道次冷轧变形的变形量为30％～40％；中间道次冷轧变形采取交替减径/减壁厚的变形方式，并控制中间道次冷轧变形的每道次的变形量为20％～30％；最后两道次冷轧变形采取连轧的变形方式，并控制最后一道次冷轧变形的变形量为8％～15％。进一步的，倒数第二道次冷轧变形的变形量为35％～40％。
[0020]本专利技术的冷轧变形中，在第一道次采取较大的变形量，以实现铸态组织的充分破碎；在倒数第二次冷轧变形采用较大变形量，以获得较多的变形储能，而在最后一道次采取
较小的变形量，能够在控制无缝管尺寸精度、精整表面质量的同时，实现无缝管的充分动态再结晶过程。
[0021]所述温轧变形中，温轧管坯加热温度为1000～1100℃，温轧变形量控制在25％～35％。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，在每个所述中间道次冷轧变形后，进行退火处理。进一步的，所述退火处理的条件包括：于1020～1100℃处理30～60min后，炉冷。采用上述退火处理条件，以确保下一道次冷轧前管坯硬度HRC小于20。
[0023]在本专利技术的具体实施方式中，所述高温合金为难变形高温合金。进一步的，所述难变形高温合金包括GH4169、GH4141、GH4163、GH3625和GH3044中的任一种。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低成本短流程高温合金无缝管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：采用真空离心铸造技术将高温合金熔融钢液制成高温合金管坯，将所述管坯进行轧制成型处理得到高温合金无缝管；采用卧式离心铸造机进行所述真空离心铸造，对所述卧式离心铸造机的铸型进行在线加热；通过在所述铸型的前端设置感应加热线圈实现所述在线加热。2.根据权利要求1所述的制备方法，控制所述铸型前端的温度为200～300℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空离心铸造的铸型转速的确定方法包括：通过procast软件模拟计算和流场分析，获得满足管坯壁厚不均匀性控制在壁厚的2％范围以内及钢液顺序充型的转速。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照夹杂物评级标准GB/T 30834
‑
2014，所获得的离心铸管外表面夹杂物含量达到0～0.5级标准，内表面夹杂物含量达到0～1.0级标准。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述轧制成型处理包括：对所述高温合金管坯进行真空均匀化处理和轧制变形；所述轧制变形为温轧和多道次冷轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆合力，李尚平，韩少丽，侯杰，郝志博，
申请(专利权)人：北京钢研高纳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：