CN105499920A - 一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法 - Google Patents

一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法 Download PDF

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    • F16L9/02—Rigid pipes of metal

Abstract

本发明公开一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，该方法用真空电子束炉熔炼成铸锭；将铸锭进行棒材加工，然后用三辊斜轧穿孔制成管坯；用喷砂加酸洗后的管坯进行拉伸扩径，每进行一次拉伸扩径，对拉伸扩径后的管材依次进行润滑剂的清洗和再结晶真空退火处理；再经1～2次冷轧得到成品管材；最后将成品管材除油后进行真空退火处理，然后对管材酸洗处理得到大口径铌管。采用本发明方法制造的厚壁铌管力学性能优异，主要用作冶金、化工、航空航天、核能等行业领域，用于防腐管材的需求。

Description

一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法
技术领域
本发明涉及金属制品领域，尤其是一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法。
背景技术
铌作为一种稀贵金属材料，虽然不如铜、铁、铝那样广为人知，广泛应用，但其具有熔点高、耐蚀性强、冷加工性能好等优点，具有一系列特殊的用途。
大口径铌管材的加工方法目前有二种：一种是用铌板材，通过卷板机或用油压机模压成型，然后焊接成圆管，经过校圆，矫直，制作成有缝管材；另一种是经过斜轧穿孔、拉伸扩径、轧制的方法制作无缝管材。目前国内外制造大口径铌管，主要是采用第一种方法生产，而本发明的制造的规格为φ114～φ245×3.0～30×2000ˉ6000mm铌大口径管材，填补国内外空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种成本相对较低的大口径厚壁无缝铌管材的制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，包括以下步骤：
A、选用熔炼铌原料，经电子束熔炼制成铌锭；
B、对铌锭在温度为400℃～450℃的条件下进行锻造后成棒材，然后进行机械加工获得光滑匀称的棒材；
C、用步骤B制得的棒材在温度为900℃～1050℃的条件下，用三辊斜轧穿孔制成管坯；
D、再将管坯用喷砂加酸洗抛光法去除管坯内外表面氧化皮，在管坯内外表面涂润滑剂；
E、采用300～1000T拉伸机对步骤D制得的管坯进行多道次拉伸扩孔，每扩孔完一次，对扩孔后的管坯依次进行除油处理、再结晶真空退火处理、矫直，控制每道次管坯内径的扩径量与减壁量之比不大于1.2；
F、采用冷轧机对步骤E中经扩孔、除油处理和再结晶真空退火处理后的管坯进行一到两次轧制得到成品管材；
G、将步骤F制得的成品管材进行真空退火处理，然后将经真空退火处理后的成品管材进行矫直；
H、对步骤G制得的成品管材去毛刺抛光或机加工、切头尾、定尺，制得大口径厚壁无缝铌管材。
优选的，步骤E中扩孔的道次加工率为20％～40％。
优选的，步骤F中轧制的道次加工率为20％～40％。
制得的大口径厚壁无缝铌管材抗拉强度≥125MPa，屈服强度为≥73MPa，延伸率≥20％，大口径锆管的管材外直径与壁厚的比值为5～65。
步骤A中电子束熔炼的真空度达到10-2Pa。
步骤C中三辊斜轧穿孔的工艺如下：
(1)采用感应炉和电炉保温的加热工艺手段，通过光学测温仪器控制电炉加热温度，确定棒材加热均匀，要求温度控制在±10℃；
(2)调整三辊斜轧穿孔机的推料气缸中心线、轧制中心线和顶杆小车中推力轴承中心线在同一条线上；
(3)顶头位置为出轧辊压缩带30-100mm，顶头冷却水压力控制在0.3-0.8Mpa，保证顶头能快速冷却，防止闷车、卡轧现象发生；
(4)选用合适的顶头尺寸，同时调整顶头位置，保证荒管壁厚尺寸，控制轧制速度，速度为0.30-0.55m/s。
三辊斜轧穿孔机的轧制速度为0.30-0.55m/s。
三辊穿孔机的调整参数选择如下：δ＝12～15％，δ0＝5～9％，α＝8～100，其中，δ为管坯直径总压缩率，δ0为顶头前压缩率量，α为轧辊锥角。
步骤E中拉伸扩径的工艺如下：
a、制作拉拔内模；
b、然后采用氩弧焊，将管坯与拉拔接头进行焊接；
c、管坯内外表面涂润滑剂，然后晾干；
d、控制拉伸速度，速度为0.20-0.40m/s。
步骤F中轧制的工艺如下：
1)选用冷轧辊机进行轧制，轧制前检查轧辊孔型尺寸，对轧辊进行修整处理；
2)冷轧机机架运行次数控制在30-50次/分钟，送进量2-5mm/次。
本发明的有益效果是：
通过本发明的工艺，制造出规格为φ114～φ245×3.0～30×2000ˉ6000mm铌大口径管材，填补国内外空白，且制造出大口径厚壁无缝铌管材力学性能优异，抗拉强度≥125MPa，屈服强度≥73MPa,延伸率≥20％，管材外径与壁厚的比值为5～65，管材外径为114～245mm，其内、外表面质量均较好，达到GB/T8183或ASTMB394标准的要求，由本发明方法制造的大口径无缝铌管材主要用作冶金、化工、航空航天、核能等行业，用于防腐管材的需求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的说明。
本发明公开一种大口径无缝铌管材的制造方法，包括以下步骤：
A.选用熔炼铌等原料，经电子束炉熔炼制成铌锭，铌锭的形状为圆柱形；
B.对铌锭在温度为400℃～450℃的条件下进行锻造后成棒材，然后进行机械加工获得光滑匀称的棒材；
C.用步骤B制得的棒材在温度为900℃～1050℃的条件下，用三辊斜轧穿孔制成管坯；
D.再将管坯用喷砂加酸洗抛光或机加法去除管坯内外表面氧化皮；
E.管坯内外表面涂润滑剂；
F.制作拉伸接头，并用氩弧焊将拉伸接头和管坯进行焊接；
G.采用300～1000T拉伸机对管坯进行多道次拉伸扩孔，每扩孔完一次对扩孔后的管坯依次进行除油处理、再结晶真空退火处理、矫直，控制每道次管坯内径的扩径量与减壁量之比不大于1.2，扩孔的道次加工率为20％～40％；
H.采用冷轧机对扩孔、除油处理和再结晶真空退火处理后的管坯进行一或二次冷轧得到成品管材，轧制的道次加工率20％～40％；
I.将成品管材进行真空退火处理，真空度需达到到1×10-2以上，加热温度为550-650℃，保温2-3小时，出炉温度≤200℃，成品管材进行矫直；
J.去毛刺抛光或机加工、切头尾、定尺；
K.然后对成品管材进行检验，得到大口径无缝铌管；管材直径与壁厚的比值为5～65。
三辊斜轧穿孔的工艺如下：
(1)采用感应炉和电炉保温的加热工艺手段，通过光学测温仪器控制电炉加热温度，确定棒材加热均匀，要求温度控制在±10℃；
(2)调整三辊斜轧穿孔机的推料气缸中心线、轧制中心线和顶杆小车中推力轴承中心线在同一条线上；
(3)顶头位置为出轧辊压缩带30-100mm，顶头冷却水压力控制在0.3-0.8Mpa，保证顶头能快速冷却，防止闷车、卡轧现象发生；
(4)选用合适的顶头尺寸，同时调整顶头位置，保证荒管壁厚尺寸，控制轧制速度，速度为0.30-0.55m/s。
三辊斜轧穿孔机的轧制速度为0.30-0.55m/s。
三辊穿孔机的调整参数选择如下：δ＝12～15％，δ0＝5～9％，α＝8～100，其中，δ为管坯直径总压缩率，δ0为顶头前压缩率量，α为轧辊锥角。
拉伸扩径的工艺如下：
a、制作拉拔内模；
b、然后采用氩弧焊，将管坯与拉拔接头进行焊接；
c、管坯内外表面涂润滑剂，然后晾干；
d、控制拉伸速度，速度为0.20-0.40m/s。
轧制的工艺如下：
1)选用冷轧辊机进行轧制，轧制前检查轧辊孔型尺寸，对轧辊进行修整处理；
2)冷轧机机架运行次数控制在30-50次/分钟，送进量2-5mm/次。

Claims (10)

1.一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、选用熔炼铌原料，经电子束熔炼制成铌锭；
B、对铌锭在温度为400℃～450℃的条件下进行锻造后成棒材，然后进行机械加工获得光滑匀称的棒材；
C、用步骤B制得的棒材在温度为900℃～1050℃的条件下，用三辊斜轧穿孔制成管坯；
D、再将管坯用喷砂加酸洗抛光法去除管坯内外表面氧化皮，在管坯内外表面涂润滑剂；
E、采用300～1000T拉伸机对步骤D制得的管坯进行多道次拉伸扩孔，每扩孔完一次，对扩孔后的管坯依次进行除油处理、再结晶真空退火处理、矫直，控制每道次管坯内径的扩径量与减壁量之比不大于1.2；
F、采用冷轧机对步骤E中经扩孔、除油处理和再结晶真空退火处理后的管坯进行一到两次轧制得到成品管材；
G、将步骤F制得的成品管材进行真空退火处理，然后将经真空退火处理后的成品管材进行矫直；
H、对步骤G制得的成品管材去毛刺抛光或机加工、切头尾、定尺，制得大口径厚壁无缝铌管材。
2.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，步骤E中扩孔的道次加工率为20％～40％。
3.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，步骤F中轧制的道次加工率为20％～40％。
4.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，制得的大口径厚壁无缝铌管材抗拉强度≥125MPa，屈服强度为≥73MPa，延伸率≥20％，大口径锆管的管材外直径与壁厚的比值为5～65。
5.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，步骤A中电子束熔炼的真空度达到10-3Pa。
6.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，步骤C中三辊斜轧穿孔的工艺如下：
(1)采用感应炉和电炉保温的加热工艺手段，通过光学测温仪器控制电炉加热温度，确定棒材加热均匀，要求温度控制在±10℃；
(2)调整三辊斜轧穿孔机的推料气缸中心线、轧制中心线和顶杆小车中推力轴承中心线在同一条线上；
(3)顶头位置为出轧辊压缩带30-100mm，顶头冷却水压力控制在0.3-0.8Mpa，保证顶头能快速冷却，防止闷车、卡轧现象发生；
(4)选用合适的顶头尺寸，同时调整顶头位置，保证荒管壁厚尺寸，控制轧制速度，速度为0.30-0.55m/s。
7.根据权利要求6所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，三辊斜轧穿孔机的轧制速度为0.30-0.55m/s。
8.根据权利要求6所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，三辊穿孔机的调整参数选择如下：δ＝12～15％，δ0＝5～9％，α＝8～100，其中，δ为管坯直径总压缩率，δ0为顶头前压缩率量，α为轧辊锥角。
9.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，步骤E中拉伸扩径的工艺如下：
a、制作拉拔内模；
b、然后采用氩弧焊，将管坯与拉拔接头进行焊接；
c、管坯内外表面涂润滑剂，然后晾干；
d、控制拉伸速度，速度为0.20-0.40m/s。
10.根据权利要求1所述的一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法，其特征在于，步骤F中轧制的工艺如下：
1)选用冷轧辊机进行轧制，轧制前检查轧辊孔型尺寸，对轧辊进行修整处理；
2)冷轧机机架运行次数控制在30-50次/分钟，送进量2-5mm/次。
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