CN104138927A - 一种生产钛合金管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生产钛合金管的方法。所述方法包括：冶炼得成分为Al5.6～6.7％、V3.6～4.4％、C≤0.07％及余量Ti的钛合金圆坯；加热圆坯至900℃～965℃，控制渗气层厚度小于0.3mm；斜轧穿孔得荒管；定径，以将荒管的外径控制为接近钛合金管产品外径，带温矫直，空冷至室温；酸洗以去除管体的内、外表面的氧化皮和渗气层；液压拔制，以达到钛合金管产品的尺寸要求；去应力退火、带温矫直，得到钛合金管产品。本发明的优点包括：得到的钛合金管具有渗气层薄，外径、壁厚尺寸精度高，内外表面缺陷少，成材率高等优点；且能够简化工序、优化工艺、降低成本、缩短生产周期、提高生产效率。

Description

一种生产钛合金管的方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体地讲，本发明涉及一种生产钛合金管的方法。

背景技术

现有钛合金无缝管一般采用热轧或冷轧生产，热轧钛管成材率低，且因内外表面渗气层的存在导致内外表面质量差、缺陷多，尤其是内表面缺陷，难以去除。冷轧钛管工序复杂，成本高，产量低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种具有改善的生产效率和产品质的钛合金管生产方法。

本发明提供了一种生产钛合金管的方法。所述方法包括依次进行的以下步骤：冶炼形成成分按重量百分比计为Al：5.6～6.7％、V：3.6～4.4％、Fe≤0.28％、C≤0.07％、O≤0.18％、N≤0.01％、H≤0.01％以及余量Ti的钛合金，将钛合金制成圆坯；加热圆坯至900℃～965℃，并控制圆坯渗气层厚度小于0.3mm；对加热后的圆管坯进行斜轧穿孔，形成荒管；对荒管进行定径，以将荒管的外径控制为接近钛合金管产品的外径，定径后带温矫直，空冷至室温；酸洗以去除管体的内、外表面的氧化皮和渗气层；液压拔制，以达到钛合金管产品的尺寸要求；对液压拔制得到的管体进行去应力退火、带温矫直，得到钛合金管产品。

在本发明的一个示例性实施例中，所述对荒管进行定径的步骤可将即将进行定径的荒管温度控制为不低于900℃。

在本发明的一个示例性实施例中，所述方法可将从斜轧穿孔结束至定径开始的时间段控制为少于50秒。

在本发明的一个示例性实施例中，所述去应力退火的温度可以为500℃～640℃，并且去应力退火完成后立即进行带温矫直。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钛合金的成分可以为Al：6.0～6.5％、V：3.9～4.2％、Fe≤0.20％、C：0.03～0.06％、O≤0.15％、N≤0.005％、H≤0.005％以及余量Ti。

在本发明的一个示例性实施例中，所述酸洗步骤可采用由按总重量100份计5～9份的氢氟酸、16～22份的硝酸和余量的水构成的溶液作为酸洗液。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：生产得到的钛合金管具有渗气层薄，外径、壁厚尺寸精度高，内外表面缺陷少，成材率高等优点；而且能够简化工序、优化工艺、降低成本、缩短生产周期、提高生产效率。

附图说明

图1示出了示例1生产的钛合金管的金相组织图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的生产钛合金管的方法。

在本发明的一个示例性实施例中，生产钛合金管的方法包括圆坯加热、斜轧穿孔、定径、带温矫直、酸洗、液压拔制、去应力退火、带温矫直、检查包装。

其中，钛合金圆坯的成分按重量百分比计可以为:钛合金圆坯的成分按重量百分比计为Al：5.6～6.7％、V：3.6～4.4％、Fe≤0.28％、C≤0.07％、O≤0.18％、N≤0.01％、H≤0.01％以及余量Ti。优选地，钛合金圆坯的成分为Al：6.0～6.5％、V：3.9～4.2％、Fe≤0.20％、C：0.03～0.06％、O≤0.15％、N≤0.005％、H≤0.005％以及余量Ti。

圆坯在斜底式炉中加热、加热温度为900℃～965℃，控制圆坯渗气层厚度小于0.3mm。这里，如果圆坯的加热温度过低，则由于钛合金变形抗力随着温度的降低而提高，从而容易导致穿孔机负荷过高或轧卡的情况，因而需要较高的加热温度以确保穿孔过程的稳定性；反之，如果圆坯的加热温度过高，钛合金圆坯的塑性会降低，再加上穿孔时钢管内孔的温升，容易产生钛管内表面缺陷。因此，综合各种影响因素，选择的圆管坯加热温度为900℃～965℃。同时，控制圆坯渗气层厚度小于0.3mm，能够减少后续穿孔及定径工序因渗气层产生的外表面缺陷。例如，可以通过适当降低加热温度和减少900℃以上高温保温时间来实现控制圆坯渗气层厚度小于0.3mm。

对加热后的圆管坯进行斜轧穿孔，形成荒管。

对荒管进行定径，以将定径后的荒管(也可称为光管)的外径控制为接近钛合金管产品的外径。例如，经定径后的荒管的外径可以为钛合金管产品外径的100％±2％，优选地，经定径后的荒管的外径也可以等于钛合金管产品外径。这里，控制即将进行定径的荒管的温度不低于900℃，例如，可将从斜轧穿孔结束至定径开始的时间段控制为少于50秒，以使定径前钛合金管温度高于900℃，从而避免因时间过长导致温降过大而使定径的变形抗力大幅增加。定径可采用三辊定径。定径后带温矫直，空冷至室温。本发明中，斜轧穿孔后直接定径使钛管达到成品外径而不在斜轧穿孔之后进行热轧，能够避免因钛合金管内外表面存在渗气层而导致内外表面产生缺陷，从而改善了钛合金管的质量。

对经定径、带温矫直和空冷后的荒管进行酸洗，以去除管体的内、外表面的氧化皮和渗气层。酸洗液可以采用由按总重量100份计5～9份的氢氟酸、16～22份的硝酸和余量的水构成的溶液。

液压拔制，以达到钛合金管产品的尺寸要求。酸洗后液压拔制能够减薄钛管壁厚并提高钛管壁厚精度，从而达到钛合金管产品的尺寸要求。使用液压拔制不需要打头，与冷拔相比成材率高，且因变形量小，拔制前不需要退火。

液压拔制后进行低温(例如，500℃～640℃)去应力退火，然后立即带温矫直，得到钛合金管产品。低温去应力退火在钛管内外表面不会产生渗气层。去应力退火的温度也可以为530℃～590℃。因钛合金弹性模量低，冷矫很难矫直，因此利用去应力退火的余温带温矫直。

此外，还可对钛管成品进行检查。钛管成品的检查可包括探伤、水压、测长称重等。

本发明的方法生产的钛合金管具有渗气层薄，外径、壁厚尺寸精度高，内外表面缺陷少，成材率高等优点，实现简化工序、优化工艺、降低成本、缩短生产周期、提高生产效率和产品质量的目的，为钛合金管的生产提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。

示例1

本示例生产尺寸为88.9×6.45(单位：mm)钛合金管，其工艺流程为：锻制机加工圆坯→钻定心孔→斜底式炉加热→穿孔成尺寸为98×7.5的毛管→定径为尺寸为89×7.5的光管→带温矫直→酸洗→液压拔制成尺寸为88.9×6.45的钛合金管→去应力退火→带温矫直→钛合金管成品。

圆坯在斜底式炉中加热温度为920℃、加热时间2小时。穿孔后毛管温度为1040℃，穿孔工序到定径工序的时间为44秒，定径前温度为920±10℃，定径后温度为880±10℃，矫直温度为590±10℃。酸洗采用8％氢氟酸+19％硝酸+水，液压拔制后在600℃炉温的炉中保温30分钟退火，出炉后立即带温矫直。

示例1的钛合金管产品的外径尺寸示于表1。

表1  示例1的钛合金管的外径尺寸(mm)

由表1可以看出，示例1获得的钛合金管的外径公差可在0～+1％的范围内。

示例1的钛合金管的壁厚尺寸示于表2。

表2  示例1的钛合金管的壁厚尺寸(mm)

由表2可以看出，示例1获得的钛合金管的壁厚公差可在0～+10％的范围内。

图1示出了示例1生产的钛合金管的金相组织图，其放大倍数为100倍。

示例2

本示例生产尺寸为73×5.51(单位：mm)钛合金管，其工艺流程为：锻制机加工圆坯→钻定心孔→斜底式炉加热→穿孔成尺寸为87×6.5的毛管→定径为尺寸为73×6.5的光管→带温矫直→酸洗→液压拔制成尺寸为73×5.51的钛合金管→去应力退火→带温矫直→钛合金管成品。圆坯在斜底式炉中加热温度为910℃、加热时间100分钟。穿孔后毛管温度为1050℃，穿孔工序到定径工序的时间为44秒，定径前温度为910±5℃，定径后温度为870±10℃，矫直温度为580±10℃。酸洗采用7％氢氟酸+18％硝酸+水，液压拔制后在610℃炉温的炉中保温25分钟退火，出炉后立即矫直。示例2生产获得的钛合金管的外径公差可在0～+1％的范围内，壁厚公差可在0～+10％的范围内。

示例3

本示例生产尺寸为114×6.88(单位：mm)钛合金管，其工艺流程为：锻制机加工圆坯→钻定心孔→斜底式炉加热→穿孔成尺寸为118×8的毛管→定径为尺寸为114×8的光管→带温矫直→酸洗→液压拔制成尺寸为114×6.88的钛合金管→去应力退火→带温矫直→钛合金管成品。

圆坯在斜底式炉中加热温度为940℃、加热时间4小时。穿孔后毛管温度为1055℃，穿孔工序到定径工序的时间为45秒，定径前温度为915℃～935℃，定径后温度为870℃～890℃，矫直温度为585℃～605℃。酸洗采用8.5％氢氟酸+20％硝酸+水，液压拔制后在590℃炉温的炉中保温45分钟退火，出炉后立即矫直。示例3生产获得的钛合金管的外径公差可在0～+1％的范围内，壁厚公差可在0～+10％的范围内。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (6)

1.一种生产钛合金管的方法，其特征在于，所述方法包括依次进行的以下步骤：

冶炼形成成分按重量百分比计为Al：5.6～6.7％、V：3.6～4.4％、Fe≤0.28％、C≤0.07％、O≤0.18％、N≤0.01％、H≤0.01％以及余量Ti的钛合金，将钛合金制成圆坯；

加热圆坯至900℃～965℃，并控制圆坯渗气层厚度小于0.3mm；

对加热后的圆管坯进行斜轧穿孔，形成荒管；

对荒管进行定径，以将荒管的外径控制为接近钛合金管产品的外径，定径后带温矫直，空冷至室温；

酸洗以去除管体的内、外表面的氧化皮和渗气层；

液压拔制，以达到钛合金管产品的尺寸要求；

对液压拔制得到的管体进行去应力退火、带温矫直，得到钛合金管产品。

2.根据权利要求1所述的生产钛合金管的方法，其特征在于，所述对荒管进行定径的步骤控制即将进行定径的荒管温度不低于900℃。

3.根据权利要求1所述的生产钛合金管的方法，其特征在于，所述方法控制从斜轧穿孔结束至定径开始的时间段少于50秒。

4.根据权利要求1所述的生产钛合金管的方法，其特征在于，所述去应力退火的温度为500℃～640℃，并且去应力退火完成后立即进行带温矫直。

5.根据权利要求1所述的生产钛合金管的方法，其特征在于，所述钛合金的成分为Al：6.0～6.5％、V：3.9～4.2％、Fe≤0.20％、C：0.03～0.06％、O≤0.15％、N≤0.005％、H≤0.005％以及余量Ti。

6.根据权利要求1所述的生产钛合金管的方法，其特征在于，所述酸洗步骤采用由按总重量100份计5～9份的氢氟酸、16～22份的硝酸和余量的水构成的溶液作为酸洗液。