CN104907773A - 一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，运用离心铸造工艺生产双层合金复合空心坯料；对其内壁、外壁进行机加工；将其均匀加热到1100℃-1180℃后；并运用锻机将其延轴线方向进行镦粗；运用碾环机对镦粗后的双层合金复合空心坯料进行碾轧，恢复圆柱形；将碾轧后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1100℃-1150℃后；运用扩孔机将其在扩孔筒里进行扩孔；然后将扩孔后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1150℃-1230℃；采用挤压机将处理好的双层合金复合空心坯料进行热挤压，制备出厚度与要求厚度一致的双层合金复合管。经过该方法制造双层合金复合管，可以有效预防内层难变形合金的裂纹，提高成材率,成本低、安全性高。

Description

一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法
技术领域
本发明涉及管材制备技术领域，具体是一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法。
背景技术
难变形合金是指在热加工过程中具有加工塑性低、变形抗力大和变形温度范围窄等特点的一类合金。其化学成分复杂，合金化程度高，具有良好的高温强度、抗氧化腐蚀性能和综合性，用于制造航空、发电、锅炉、化工和仪表等行业机械的高温部件和耐腐蚀部件。难变形合金无缝管材的试制和生产，是在这些合金材料研制的基础上进行的，是这些合金材料应用的重要方面。
难变形合金无缝管材用于制造各种燃气导管和燃油导管、高温部件的环形件、锅炉的过热器官、核电站的蒸汽发生器传热管、冷冻机的换热器管护套、热风炉等高温设备的测温热电偶保护套管、加热炉套管、化工裂解管以及其他各种腐蚀介质的输送管等。
难变形合金无缝管材的试制和生产与一般碳钢及合金钢相比，具有相当的工艺难度和特殊的规律性，是世界各种无缝管材工艺研究的重要课题，是一个国家无缝管材生产技术水平的重要标志。
由于难变形合金高温塑性差，热成形区间窄，无法采用常规热轧方法实现。目前难变形合金无缝管材成型工艺是：冶炼→模铸→锻造→热挤压，必须通过热挤压工艺进行加工，但热加工工艺控制难度大，挤压后的管子内壁经常出现严重裂纹，成材率较低。目前中国尚不能完全工业化生产，因此进一步摸索其成型工艺特性具有举足轻重的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法。采用本发明生产双层合金复合管，可以有效预防内层难变形合金的裂纹，提高成材率；以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，包括下述步骤：
（1）运用离心铸造工艺生产双层合金复合空心坯料；
（2）对双层合金复合空心坯料的内壁、外壁进行机加工；
（3）将双层合金复合空心坯料均匀加热到1100℃-1180℃；
（4）运用锻机将步骤（3）加热均匀的双层合金复合空心坯料延轴线方向进行镦粗；
（5）运用碾环机对镦粗后的双层合金复合空心坯料进行碾轧，恢复圆柱形；
（6）将碾轧后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1100℃-1150℃；
（7）运用扩孔机将步骤（6）加热均匀的双层合金复合空心坯料在扩孔筒里进行扩孔；
（8）将扩孔后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1150℃-1230℃；
（9）采用挤压机将步骤（8）处理好的双层合金复合空心坯料进行热挤压，制备出厚度与要求厚度一致的双层合金复合管。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（2）中，将离心铸造的双层合金复合空心坯料内壁单边加工掉5-10mm，外壁单边加工掉4-8mm，去除内壁、外壁的气孔、缩松等缺陷。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（4）中，双层合金复合空心坯料镦粗前长度和镦粗后长度的差值，与双层合金复合空心坯料镦粗前长度的比值在1.1-1.3；双层合金复合空心坯料镦粗前，与锻机的上砧和下砧接触的坯料上、下表面均匀撒满玻璃粉。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（7）中，双层合金复合空心坯料热态下的外径比扩孔筒的内径小4mm-6mm，双层合金复合空心坯料扩孔后的长度与扩孔前的长度比值在1.03-1.2；扩孔前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉。
作为本发明进一步的方案：所述步骤（9）中，双层合金复合空心坯料热态下的外径比挤压筒的内径小6mm-8mm，热挤压后双层合金复合管的长度与热挤压前双层合金复合管坯的长度比值为3-12；挤压前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：经过该方法制造双层合金复合管，可以有效预防内层难变形合金的裂纹，提高成材率；同时，难变形合金无缝管材的大部分难变形合金被普碳钢替代，大大降低了生产成本。另外，难变形合金无缝管材的难变形合金与普碳钢具有冶金熔合层，结合强度高，不易分层开裂，确保了使用安全性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，复合管材质为15Mn/316L，外层材质为15Mn，内层材质为316L，外层和内层的化学成分符合表1要求，规格为φ133mm×16mm/（外层10mm+内层6mm）×5000mm。
表1 15Mn/316L复合管成分/质量分数（%）
具体生产步骤如下：
（1）离心浇铸双层合金复合空心坯料
分别冶炼成品管的外层15Mn和内层316L合金液，在离心浇铸机上先浇注外层15Mn，然后浇注内层的316L，制备出双层合金复合空心坯料，复合管坯料的规格为φ250mm×80mm/（外层43.37mm+内层36.63mm）×1000mm。
具体浇注过程如下：
将外层15Mn合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层合金熔点30℃～200℃时，开始浇注内层难变形合金液；
将内层合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已达到完全冶金熔合。
（2）双层合金复合空心坯料的机加工
将铸造出的双层合金复合空心坯料内壁单边加工掉5mm，外壁单边加工掉4mm，去除内外壁的气孔、缩松等缺陷，制备出规格为φ242mm×71mm/（外层39.37mm+内层31.63mm）×1000mm的挤压坯料。
（3）双层合金复合空心坯料扩孔前的加热
将机加工后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1030℃-1120℃。
（4）双层合金复合空心坯料在扩孔筒里进行扩孔
扩孔筒内径250mm，扩空头直径121mm，扩孔比1.05，扩孔速度180-250mm/s，扩孔前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉。
（5）坯料挤压前的加热
将扩孔后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1100℃-1200℃。
（6）双层合金复合空心坯料在挤压筒里进行挤压
采用挤压机将步骤（5）处理好的双层合金复合空心坯料进行挤压，挤压前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉，挤压筒内径255mm，挤压方式是浮动挤压，挤压模内径136.35mm，芯棒103.017mm，挤压比6.02，挤压速度80-180mm/s，挤压荒管长度≥5300mm，制备出规格为φ133mm×16mm/（外层10mm+内层6mm）×5000mm的挤压荒管。
实施例2
复合管材质为20Mn2/825，外层材质为20Mn2，内层材质为825，外层和内层的化学成分符合表2要求，规格为φ273mm×16.5mm/（外层11mm+内层5.5mm）×6000mm。
表2 20Mn2/825复合管成分/质量分数（%）
具体生产步骤如下：
（1）离心浇铸双层合金复合空心坯料
分别冶炼成品管的外层20Mn2和内层825合金液，在离心浇铸机上先浇注外层20Mn2，然后浇注内层的825，制备出双层合金复合空心坯料，双层合金复合空心坯料的规格为φ429mm×124.5mm/（外层71.16mm+内层53.34mm）×910mm。
具体浇注过程如下：
将外层20Mn2合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层合金熔点30℃～120℃时，开始浇注内层825合金液；
将内层825合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层和外层已达到完全冶金熔合。
（2）双层合金复合空心坯料的机加工
将铸造出的双层合金复合空心坯料内壁单边加工掉8mm，外壁单边加工掉6mm，去除内外壁的气孔、缩松等缺陷，制备出规格为φ415mm×107.5mm/(外层64.16mm+内层65.29mm）×910mm的挤压坯料。
（3）双层合金复合空心坯料扩孔前的加热
将机加工后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1050℃-1170℃。
（4）双层合金复合空心坯料在扩孔筒里进行扩孔
扩孔筒内径428mm，扩空头直径266mm，扩孔比1.21，扩孔速度180-260mm/s，扩孔前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉。
（5）双层合金复合空心坯料挤压前的加热
将扩孔后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1150℃-1230℃。
（6）双层合金复合空心坯料在挤压筒里进行挤压
采用挤压机将步骤（5）处理好的双层合金复合空心坯料进行挤压，挤压前，坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉，挤压筒内径435mm，挤压方式是浮动挤压，挤压模内径279.7mm，芯棒246.2mm，挤压比6.94，挤压速度120-180mm/s，挤压荒管长度≥6200mm，制备出规格为φ273mm×16.5mm/（外层11mm+内层5.5mm）×6000mm的挤压荒管。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）运用离心铸造工艺生产双层合金复合空心坯料；
（2）对双层合金复合空心坯料的内壁、外壁进行机加工；
（3）将双层合金复合空心坯料均匀加热到1100℃-1180℃；
（4）运用锻机将步骤（3）加热均匀的双层合金复合空心坯料延轴线方向进行镦粗；
（5）运用碾环机对镦粗后的双层合金复合空心坯料进行碾轧，恢复圆柱形；
（6）将碾轧后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1100℃-1150℃；
（7）运用扩孔机将步骤（6）加热均匀的双层合金复合空心坯料在扩孔筒里进行扩孔；
（8）将扩孔后的双层合金复合空心坯料均匀加热到1150℃-1230℃；
（9）采用挤压机将步骤（8）处理好的双层合金复合空心坯料进行热挤压，制备出厚度与要求厚度一致的双层合金复合管。
2.根据权利要求1所述的解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将离心铸造的双层合金复合空心坯料内壁单边加工掉5-10mm，外壁单边加工掉4-8mm。
3.根据权利要求1所述的解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，其特征在于，所述步骤（4）中，双层合金复合空心坯料镦粗前长度和镦粗后长度的差值，与双层合金复合空心坯料镦粗前长度的比值在1.1-1.3；双层合金复合空心坯料镦粗前，与锻机的上砧和下砧接触的坯料上、下表面均匀撒满玻璃粉。
4.根据权利要求1所述的解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，其特征在于，所述步骤（7）中，双层合金复合空心坯料热态下的外径比扩孔筒的内径小4mm-6mm，双层合金复合空心坯料扩孔后的长度与扩孔前的长度比值在1.03-1.2；扩孔前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉。
5.根据权利要求1所述的解决双层合金复合管内壁裂纹的生产方法，其特征在于，所述步骤（9）中，双层合金复合空心坯料热态下的外径比挤压筒的内径小6mm-8mm，热挤压后双层合金复合管的长度与热挤压前双层合金复合管坯的长度比值为3-12；挤压前，双层合金复合空心坯料的内壁和外壁分别均匀涂抹玻璃粉。
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