【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于不锈钢热挤压成型，具体涉及一种无缝薄壁高氮钢管及其制备方法。
技术介绍
1、薄壁长管形锻件的成形一直是金属塑性成形领域的难点之一，传统的长管件成型工艺包括拉深成型、旋压成型、挤压成型等，拉深成型工艺多用于薄板直接拉深成薄壁管件，所成型零件的管壁壁厚很薄，无法通过该工艺制造力学性能优异的壁厚相对较薄的长管形零件。旋压成形工艺多用于薄壁空心回转体壁厚的减薄和强化，也无法通过该工艺将坯料直接成型为长管零件。挤压工艺多用于厚壁管件的成型，但成形零件的管长和壁厚受到限制，这些工艺均很难直接制造出薄壁长管形零件。目前，军用炮管，舰船及海洋工程，石油化工等领域使用的薄壁钢管，要求具有轻质，高强，高塑性及高耐腐蚀性特性，但现有技术无法满足以上要求。
2、申请号为201310041404、专利技术名称为“一种薄壁23000mm超长管热挤压工艺”的专利技术专利，公开了工艺包括坯料加工→环形炉加热→感应加热→润滑→热挤压→冷却→检验，此方法开发的薄壁管壁厚为5.5mm，抗拉强度最大为685mpa，延伸率为41%，但此方法的壁厚度还是有一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的问题是制备具有高强，高塑性及高耐腐蚀性特性的薄壁钢管，提出一种无缝薄壁高氮钢管及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，所述制备方法的制备工艺流程为圆柱钢铸造→第1次固溶处理→2次热挤压→第1次热处理→第1次酸
4、所述无缝薄壁高氮钢管的材料成分为：氮含量为0.6~1.4wt%、铬含量为16.0~24.0wt%、锰含量为5.0~17.0wt%、镍含量为0.5~4.5wt%、硅含量为0.2~0.5wt%、钼含量为1.5~3.5wt%、铌含量为0.05~0.3wt%、钛含量为0.01~0.25wt%、钴含量≤0.1wt%、锌含量为0.01~0.1wt%、铅含量为0.01~0.1wt%、钒含量为0.05~0.35wt%、铜含量为≤0.1wt%、碳含量≤0.05wt%、硫含量≤0.008wt%、磷含量≤0.02wt%，余量为铁。
5、进一步的，所述圆柱钢铸造的工艺为在铸模内涂耐火材料粉体，将感应加热后的1550℃～1600℃熔融高氮钢液倒入铸模，保温1h～4h后，铸模水冷至室温，得到直径为35mm～160mm的铸造圆钢，然后对铸造圆钢进行剥皮、锯切、深孔加工和车床加工处理，最终得到圆柱钢的材料参数为：粗糙度4μm～6μm，锯切后端面切斜度≤2mm，中心孔加工后孔径为8mm，钻孔同心度≤0.2mm，直径为30mm～155mm，长为0.5m～4m。
6、进一步的，所述第1次固溶处理的工艺为采用连续燃气炉对圆柱钢进行固溶处理，燃气炉从室温下开始快速加热，升温速率为20℃/min～40℃/min，加热到820℃～880℃，保温10～30min，继续缓慢加热，升温速率为10℃/min～30℃/min，加热至1050℃～1180℃，保温1h～20h，出炉后迅速水冷至室温进行固溶处理，得到第1次固溶处理后的圆柱钢。
7、进一步的，所述2次热挤压的工艺为采用挤压机对圆柱钢进行热挤压成型，将圆柱钢置入挤压筒中，加热至1140℃～1280℃，保温1h～6h，采用纯mo材质的挤压头向前移动，移动速率为3mm/s～12mm/s，第1次挤压成型的圆管外径为30mm～155mm、壁厚为10mm～20mm；第2次挤压成型为对第1次挤压成型得到的圆管进行扩孔，挤压头移动速率为4mm/s～16mm/s，第2次挤压成型的圆管外径为30mm～155mm、壁厚为8mm～16mm。
8、进一步的，所述第1次热处理和第1次酸洗的工艺如下：
9、第1次热处理采用连续燃气炉加热的方法，迅速将第2次挤压成型的圆管以10℃/min～30℃/min加热至1050℃～1180℃，保温1h～20h，出炉后水冷至室温，然后进行第1次酸洗，在酸洗槽中配置质量比为3:1的hno3和hf的混合酸，对圆管进行酸洗去皮、去油处理，酸洗时间4h～20h，然后水洗烘干，得到第1次酸洗后的圆管,外径为26mm～150mm、壁厚为6mm～12mm。
10、进一步的，所述第1次冷轧的工艺为将第1次酸洗后的圆管利用冷轧机一次冷轧成直径为22mm～120mm、壁厚为3mm～6mm、长为1m～8m的圆管，冷轧后用酒精除油，得到第1次冷轧后的圆管。
11、进一步的，所述第2次热处理和第2次酸洗的工艺如下：
12、第2次热处理采用连续燃气炉加热的方法，迅速将第1次冷轧后的圆管以20℃/min～40℃/min的加热速度加热至780℃～820℃，保温0.5h～4h，继续缓慢加热，升温速率为5℃/min～15℃/min，加热至1050℃～1180℃，保温0.5h～4h，出炉后水冷至室温，然后进行第2次酸洗，在酸洗槽中配置质量比为3:1的hno3和hf的混合酸，对圆管进行酸洗去皮、去油处理，酸洗时间5h～20h，然后水洗烘干，得到第2次酸洗后的圆管,其外径为20mm～118mm、壁厚为2mm～5mm、长为1m～8m。
13、进一步的，所述第2次冷轧的工艺为将第2次酸洗后的圆管利用冷轧机进行第2次冷轧，得到直径为15mm～110mm、壁厚为1mm～3mm、长为1.5m～12m的薄壁圆管，冷轧后用酒精除油，得到第2次冷轧后的圆管。
14、进一步的，所述第2次固溶处理的工艺为采用连续燃气炉对第2次冷轧后的圆管进行固溶处理，燃气炉从室温下开始加热，升温速率为15℃/min～25℃/min，加热至1050℃～1180℃，保温2h～10h，出炉后迅速水冷至室温进行固溶处理，得到第2次固溶处理后的圆管。
15、一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法制备的一种无缝薄壁高氮钢管，所述的一种无缝薄壁高氮钢管的直径为15mm～110mm，壁厚为1mm～3mm，管长为1.5m～12m。
16、有益效果：
17、本专利技术所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，高氮钢管材料的高强度和高塑性，可以通过多次热挤工艺和多次冷轧工艺实现薄壁管的成型，而在热挤和冷轧过程中不会导致出现圆管表面粗糙度增大和表面凸起现象。
18、本专利技术所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法制备的高氮钢管，可以大大减轻结构件的重量，提高结构稳定性，其力学性能和质量均满足军用炮筒、舰船和海洋工程、石油化工等领域的用途要求，可代替以往的316l不锈钢管。
19、具体实施方式
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1.一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述制备方法的制备工艺流程为圆柱钢铸造→第1次固溶处理→2次热挤压→第1次热处理→第1次酸洗→第1次冷轧→第2次热处理→第2次酸洗→第2次冷轧→第2次固溶处理；
2.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述圆柱钢铸造的工艺为在铸模内涂耐火材料粉体，将感应加热后的1550℃～1600℃熔融高氮钢液倒入铸模，保温1h～4h后，铸模水冷至室温，得到直径为35mm～160mm的铸造圆钢，然后对铸造圆钢进行剥皮、锯切、深孔加工和车床加工处理，最终得到圆柱钢的材料参数为：粗糙度4μm～6μm，锯切后端面切斜度≤2mm，中心孔加工后孔径为8mm，钻孔同心度≤0.2mm，直径为30mm～155mm，长为0.5m～4m。
3.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第1次固溶处理的工艺为采用连续燃气炉对圆柱钢进行固溶处理，燃气炉从室温下开始快速加热，升温速率为20℃/min～40℃/min，加热到820℃～880℃，保温10～30min，继续缓慢加热，升温速率为10℃/m
4.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述2次热挤压的工艺为采用挤压机对圆柱钢进行热挤压成型，将圆柱钢置入挤压筒中，加热至1140℃～1280℃，保温1h～6h，采用纯Mo材质的挤压头向前移动，移动速率为3mm/s～12mm/s，第1次挤压成型的圆管外径为30mm～155mm、壁厚为10mm～20mm；第2次挤压成型为对第1次挤压成型得到的圆管进行扩孔，挤压头移动速率为4mm/s～16mm/s，第2次挤压成型的圆管外径为30mm～155mm、壁厚为8mm～16mm。
5.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第1次热处理和第1次酸洗的工艺如下：
6.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第1次冷轧的工艺为将第1次酸洗后的圆管利用冷轧机一次冷轧成直径为22mm～120mm、壁厚为3mm～6mm、长为1m～8m的圆管，冷轧后用酒精除油，得到第1次冷轧后的圆管。
7.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第2次热处理和第2次酸洗的工艺如下：
8.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第2次冷轧的工艺为将第2次酸洗后的圆管利用冷轧机进行第2次冷轧，得到直径为15mm～110mm、壁厚为1mm～3mm、长为1.5m～12m的薄壁圆管，冷轧后用酒精除油，得到第2次冷轧后的圆管。
9.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第2次固溶处理的工艺为采用连续燃气炉对第2次冷轧后的圆管进行固溶处理，燃气炉从室温下开始加热，升温速率为15℃/min～25℃/min，加热至1050℃～1180℃，保温2h～10h，出炉后迅速水冷至室温进行固溶处理，得到第2次固溶处理后的圆管。
10.一种权利要求1-9之一所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法制备的一种无缝薄壁高氮钢管，其特征在于，所述的一种无缝薄壁高氮钢管的直径为15mm～110mm，壁厚为1mm～3mm，管长为1.5m～12m。
...【技术特征摘要】
1.一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述制备方法的制备工艺流程为圆柱钢铸造→第1次固溶处理→2次热挤压→第1次热处理→第1次酸洗→第1次冷轧→第2次热处理→第2次酸洗→第2次冷轧→第2次固溶处理；
2.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述圆柱钢铸造的工艺为在铸模内涂耐火材料粉体，将感应加热后的1550℃～1600℃熔融高氮钢液倒入铸模，保温1h～4h后，铸模水冷至室温，得到直径为35mm～160mm的铸造圆钢，然后对铸造圆钢进行剥皮、锯切、深孔加工和车床加工处理，最终得到圆柱钢的材料参数为：粗糙度4μm～6μm，锯切后端面切斜度≤2mm，中心孔加工后孔径为8mm，钻孔同心度≤0.2mm，直径为30mm～155mm，长为0.5m～4m。
3.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述第1次固溶处理的工艺为采用连续燃气炉对圆柱钢进行固溶处理，燃气炉从室温下开始快速加热，升温速率为20℃/min～40℃/min，加热到820℃～880℃，保温10～30min，继续缓慢加热，升温速率为10℃/min～30℃/min，加热至1050℃～1180℃，保温1h～20h，出炉后迅速水冷至室温进行固溶处理，得到第1次固溶处理后的圆柱钢。
4.根据权利要求1所述的一种无缝薄壁高氮钢管的制备方法，其特征在于，所述2次热挤压的工艺为采用挤压机对圆柱钢进行热挤压成型，将圆柱钢置入挤压筒中，加热至1140℃～1280℃，保温1h～6h，采用纯mo材质的挤压头向前移动，移动速率为3mm/s～12mm/s，第1次挤压成型的圆管外径为30mm～155mm、壁厚为10mm～20mm；第2次挤压成...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：烟台哈尔滨工程大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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