一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法技术

本发明专利技术提供一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，所述方法包括：步骤一、制备空心圆铸锭：对制备的钛合金原料配比，采用电子束冷床炉熔炼制备空心圆铸锭；步骤二、铸锭加热：将空心圆铸锭置于加热炉加热；步骤三、斜轧扩孔：将加热后的空心圆铸锭放入斜轧扩孔机中连续轧制得到母管；步骤四、铸锭二次加热：将母管传送至加热炉再次加热；步骤五、旋轧扩孔：将加热后的母管传送至旋轧扩孔机中轧制成型，并热处理；通过本发明专利技术所述一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，能够实现超大口径钛合金无缝管材高效连铸连轧的制备成型，简化管材生产工序，降低管材生产成本，减小管材生产周期，提高管材生产效率，提高材料利用率。提高材料利用率。提高材料利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法


[0001]本专利技术涉及金属机械加工领域，具体而言，涉及一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能优异、无磁性等显著优势，目前已应用于深海装备用关键材料，能够大幅提高装备的安全可靠性和服役周期；基于耐蚀减重的明确需求，船舶海水管路系统、高压空气系统等选用钛及钛合金无缝管材来替代现有铜镍合金或者钢质材料；目前在役装备船舶海水管路系统已批量应用屈服强度500MPa级以下纯钛管或者合金管，其中，最大口径仅为DN200；多采用相对成熟斜轧穿孔+冷轧的制造技术；但是随着深海装备排水量增加带来承压能力的提高；对高强度超大口径薄壁(通常指外径不小于600mm、径厚壁≥35)钛合金无缝管材提出明确需求。
[0003]目前超大口径薄壁钛合金无缝管材的全流程制备过程描述如下：采用真空自耗熔炼的方法制备圆铸锭，通常熔炼工序的材料损耗约为8～10％；圆铸锭自由锻造或者精锻成棒坯后机加工成光棒，通常锻造工序的材料损耗约为15～25％；棒坯采用机加工或者斜轧穿孔的方法制备厚壁管坯、然后通过挤压法或者锻轧的方法制备毛管，通常轧制工序的材料损耗约为10～20％；最后毛管热处理后机加工成品管，通常机加工工序的材料损耗约为20～30％。总体来说，超大口径薄壁钛合金无缝管材的制备过程包含铸锭熔炼、棒坯锻造、管坯轧制、管材机加工等多个工序，导致无缝管材制造工序多、材料损耗多、生产效率低、成本高等难题，无法满足深海装备的批量化应用，因而，研究如何提高超大口径薄壁钛合金无缝管材制备的效率以及降低制备成本是一个亟待解决的问题。
[0004]在专利CN106493187A提供了一种大口径厚壁钛及其合金无缝管材的低成本制造方法，主要采用拉拔扩径和冷轧进行大口径钛管的制造；然而拉拔扩径法属于一种冷成型方法，更适合于纯钛或者400MPa强度等级以下中低强度的钛合金；由于钛合金材料室温塑性较低、采用冷成型的方法，通常降低道次变形量来控制成型过程的开裂问题；因此成型过程需要多个道次、同时每个道次间需要中间退火；故而存在制造成本高、加工周期长等问题，而在专利CN111167862A中提及的一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，主要采用钛合金锻坯斜轧穿孔制备管坯，管坯通过采用芯棒热扩的方法获得管坯，最后机加工成品管材，能够一定程度的解决成本制造较高的问题，但是由于需要先熔炼后锻造才能获得管坯，最后机加工成品，使得制造过程不连续，工序复杂，且存在生产周期长、效率低等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，以解决现有技术中存在的无缝管材制造过程不连续、生产工序多、成本高、周期长等的瓶颈问题；以此达到实现超大口径钛合金无缝管材高效连铸连轧的制备成型，简化管材的生产工序，降低管材的生产成本，减小管材的生产周期，提高管材的生产效率，提高材料的
利用率。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]本专利技术涉及的一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤一、制备空心圆铸锭：对制备的钛合金进行原料配比，采用电子束冷床炉单次熔炼制备空心圆铸锭；
[0009]步骤二、铸锭加热：将空心圆铸锭放置于电阻加热炉中初次加热；
[0010]步骤三、斜轧扩孔：将加热后的空心圆铸锭放入斜轧扩孔机中，进行连续且至少一道次的轧制变形得到母管；
[0011]步骤四、铸锭二次加热：将母管传送至步进式再加热炉进行加热；
[0012]步骤五、旋轧扩孔：将加热后的母管传送至旋轧扩孔机中进行轧制成型，并进行热处理。
[0013]进一步，步骤一中，单次熔炼制备的空心圆铸锭外径尺寸范围为φ400mm～610mm，空心圆铸锭壁厚尺寸范围为φ50mm～100mm，空心圆铸锭长度尺寸范围为1500mm～12000mm。
[0014]进一步，步骤二中，将空心圆铸锭放置于电阻加热炉中加热的温度需要控制在α+β/α相变点以上30℃～50℃范围内，保温加热5h～11h。
[0015]进一步，步骤三中，空心圆铸锭受斜轧扩孔机轧制后，空心圆铸锭的轧制变形量范围为30％～80％，且最终轧制温度≥α+β/α相变点以下200℃。
[0016]进一步，步骤四中，步进式再加热炉对母管的加热温度控制在α+β/α相变点以下100℃～200℃范围内，保温加热3h～6h。
[0017]进一步，步骤五包括：
[0018]步骤S51：旋轧扩孔：将加热后的母管传送至旋轧扩孔机中进行轧制成型，获得满足表面质量和尺寸要求的成品管材；
[0019]步骤S52：退火热处理，获得中高强TA24钛合金无缝管材。
[0020]进一步，中高强TA24钛合金无缝管材的室温力学性能中抗拉强度Rm≥750MPa。
[0021]进一步，中高强TA24钛合金无缝管材的室温力学性能中屈服强度Rp0.2≥600MPa。
[0022]进一步，中高强TA24钛合金无缝管材的室温力学性能中断口伸长率A≥13％。
[0023]进一步，中高强TA24钛合金无缝管材的室温力学性能中冲击功KV2≥60J。
[0024]相对于现有技术，本专利技术所述的一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，具有以下有益效果：
[0025]通过所述制备方法，能够实现超大口径钛合金无缝管材高效连铸连轧的制备成型，与传统工艺相比，省去中间多次熔炼工序、多火次锻造工序和机加工等环节，有效的简化管材的生产工序，降低管材的生产成本，减小管材的生产周期，提高管材的生产效率，提高材料的利用率，进而使得管材能够实现高效连续的成型，并有效的提高了管材的质量，提升了制备的管材的尺寸精度，且能够使所制备的管材具有良好的室温综合力学性能。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施
例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0027]图1为200微米下，φ680*15mm TA24合金无缝管材的金相组织形貌示意图；
[0028]图2为50微米下，φ680*15mm TA24合金无缝管材的金相组织形貌示意图；
[0029]图3为200微米下，φ760*20mm TA24合金无缝管材的金相组织形貌图示意图；
[0030]图4为50微米下，φ760*20mm TA24合金无缝管材的金相组织形貌图示意图。
具体实施方式
[0031]下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的专利技术概念。然而，这些专利技术概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、制备空心圆铸锭：对制备的钛合金进行原料配比，采用电子束冷床炉单次熔炼制备空心圆铸锭；步骤二、铸锭加热：将空心圆铸锭放置于电阻加热炉中初次加热；步骤三、斜轧扩孔：将加热后的空心圆铸锭放入斜轧扩孔机中，进行连续且至少一道次的轧制变形得到母管；步骤四、铸锭二次加热：将母管传送至步进式再加热炉进行加热；步骤五、旋轧扩孔：将加热后的母管传送至旋轧扩孔机中进行轧制成型，并进行热处理。2.根据权利要求1所述的一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，其特征在于，所述步骤一中，单次熔炼制备的空心圆铸锭外径尺寸范围为φ400mm～610mm，空心圆铸锭壁厚尺寸范围为φ50mm～100mm，空心圆铸锭长度尺寸范围为1500mm～12000mm。3.根据权利要求1所述的一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，其特征在于，所述步骤二中，将空心圆铸锭放置于电阻加热炉中加热的温度需要控制在α+β/α相变点以上30℃～50℃范围内，保温加热5h～11h。4.根据权利要求1所述的一种超大口径TA24钛合金无缝管材的连铸连轧制备方法，其特征在于，所述步骤三中，空心圆铸锭受斜轧扩孔机轧制后，空心圆铸锭的轧制变形量范围为30％～80％，且最终轧制温度≥α+β/α相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冲，石红杰，宋德军，蒋鹏，胡伟民，李龙腾，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：