CN105567939A - 一种高温高镍合金无缝管的制备方法 - Google Patents

一种高温高镍合金无缝管的制备方法 Download PDF

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张晓平
陈昌
凌毅
戴艳珊
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Abstract

本发明涉及一种高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：1）金属冶炼；2）钢锭开坯、探伤研磨；3）热轧棒；4）机加工成管坯；5）冷轧或冷拔：6）固溶处理；7）探伤；8）酸洗；9）检验入库。该技术方案采用真空冶炼和电渣重熔，简化了加料室的抽空操作程序，并且该工艺使得钢液的成分更加均匀，提高了纯净度，使得高温高镍合金无缝管力学性能大幅度提高，提高了热加工性能。

Description

一种高温高镍合金无缝管的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢管的制备方法，具体涉及一种高温高镍合金无缝管的制备方法，属于冶金及制管技术领域。
背景技术
高温高镍合金无缝管在航空航天、核工程、能源、动力、交通运输、石油化工和冶金等领域起着至关重要的作用，这得益于其相对较高的抗氧化和抗腐蚀能力，但是由于镍合金无缝管的制备方法比较复杂，并且成本较高，生产过程不容易控制，使得该方法没有得到广泛的普及应用，这在一定程度上制约了航空航天以及交通运输的快速发展，因此，迫切需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种高温高镍合金无缝管的制备方法，该技术方案采用真空冶炼和电渣重熔，简化了加料室的抽空操作程序，并且该工艺使得钢液的成分更加均匀，提高了纯净度，使得高温高镍合金无缝管力学性能大幅度提高，提高了热加工性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：1）金属冶炼；2）钢锭开坯、探伤研磨；3）热轧棒；4）机加工成管坯；5）冷轧或冷拔：6）固溶处理；7）探伤；8）酸洗；9）检验入库。
作为本发明的一种改进，所述步骤1）具体操作如下，金属冶炼：采用真空冶炼和电渣重熔工艺，其中真空冶炼工艺包括熔化期和精炼期，熔化期是使炉料熔化并初步达到合金化，同时去除钢液中的气体为高真空精炼做准备；由于炉料量较大，为防止架桥，并避免突然一时放出大量气体，采用分批加料的办法；真空感应炉基本参数如下，炉子最大容量3T，最大功率1800KVA，熔化速度1500kg/h，极限真空度0.1Pa，冶炼频率150Hz,搅拌频率50Hz,坩埚直径760mm，采用3KPa的低压充氩，使在测温、取全溶样时，加热室与熔炼室的真空度相近似，从而简化了加料室的抽空操作程序，也不会影响钢液中气体的去除；炉料全熔化后进行测温，用远红外测温仪，取全熔样分析化学成分((炉前分析)，为精炼期调整化学成分作依据；
精炼期，在高真空和炉温1550℃-1570℃下进行精炼，并达到合金化，全熔后，开动全部高真空泵进行抽气，并通过设备的PLC控制系统控制好钢液的温度范围在1550℃-1570℃，在调整化学成分后以50Hz进行10-20min搅拌，使钢液成分均匀，也易于去除钢液中气体；所述电渣重熔工艺具体如下，渣比采用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系，渣的用量采用三元用量比CaF2-Al2O3-CaO三元渣系为60:30:10，充填比选用0.7的充填比，有利于夹杂物的去除，并且有利于钢锭良好的结晶组织。
作为本发明的一种改进，所述步骤2）钢锭开坯、探伤研磨，具体操作如下，将钢锭置于蓄热式燃气锻造炉中加热，慢火，升温速度控制在200-300℃/h内，当炉温达到1050℃时以100-120℃/h缓慢加热，钢锭加热温度不要超过1200℃，始锻温度1180℃，终锻温度950℃，3-4次锻打，一次变形量控制在30%以内，根据所需钢管对应锻制成相对应的方坯，采用水冷，方坯料需进行UT和研磨。
作为本发明的一种改进，所述步骤3）热轧棒具体如下，方坯料加热至1100℃±30℃进行热轧加工成圆棒。
作为本发明的一种改进，所述步骤4）机加工成管坯具体如下，圆棒切头（用带锯床），对热轧棒进行镗孔加工，保证镗孔的壁厚和表面粗糙度。例如:成品管规格Ø76×11，管坯规格为Ø133×16；成品规格Ø76×7.5，选用管坯规格Ø133×11；成品管规格Ø88.9×6.45，选用管坯规格Ø121×16等。镗孔表面粗糙度一般选Ra3.2-6.3。
作为本发明的一种改进，所述步骤5）冷轧或冷拔具体操作如下，根据钢管直径要求选用30mm、60mm、120mm等规格轧机、精轧轧管机、拉拔机对管坯进行加工，选用合理的冷轧道次和变形量，制成成品管。
作为本发明的一种改进，所述步骤6）固溶处理具体操作如下，采用蓄热式热处理炉，升温速度300℃/h，保温温度1050-1180℃，保温时间1小时，冷却方式：水冷（急冷）。
相对于现有技术，本发明的优点如下，1）该技术方案采用真空冶炼和电渣重熔，简化了加料室的抽空操作程序，并且该工艺使得钢液的成分更加均匀，提高了纯净度，使得高温高镍合金无缝管力学性能大幅度提高，提高了热加工性能；2）该技术方案采用的电渣重熔工艺，可以使重熔钢锭获得一致的化学成分，没有杂质、有害元素及非金属夹杂，整个钢锭具有基本一致的结晶组织，消除了微观偏折和气孔，选用5-6吨电渣重熔炉即可满足要求；3）该方法制备的高温高镍合金无缝管的抗拉强度大于650/MPa（标准为500/MPa），延伸率大于37%（标准为30%），性能指标远远优于标准值；4）该技术方案制备过程容易控制，大大提高了生产效率，大大降低了生产成本，便于大规模的推广应用。
附图说明
图1为本发明生产流程示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例 1 ：
一种高温高镍合金无缝管的制备方法,所述方法包括以下步骤：1）金属冶炼；2）钢锭开坯、探伤研磨；3）热轧棒；4）机加工成管坯；5）冷轧或冷拔：6）固溶处理；7）探伤；8）酸洗；9）检验入库；所述步骤1）具体操作如下，金属冶炼：采用真空冶炼和电渣重熔工艺，其中真空冶炼工艺包括熔化期和精炼期，熔化期是使炉料熔化并初步达到合金化，同时去除钢液中的气体为高真空精炼做准备；由于炉料量较大，为防止架桥，并避免突然一时放出大量气体，采用分批加料的办法；真空感应炉基本参数如下，炉子最大容量3T，最大功率1800KVA，熔化速度1500kg/h，极限真空度0.1Pa，冶炼频率150Hz,搅拌频率50Hz,坩埚直径760mm，采用3KPa的低压充氩，使在测温、取全溶样时，加热室与熔炼室的真空度相近似，从而简化了加料室的抽空操作程序，也不会影响钢液中气体的去除；炉料全熔化后进行测温，用远红外测温仪，取全熔样分析化学成分，炉前分析，为精炼期调整化学成分作依据；精炼期，在高真空和炉温1550℃-1570℃下进行精炼，并达到合金化，全熔后，开动全部高真空泵进行抽气，并通过设备的PLC控制系统控制好钢液的温度范围在1550℃-1570℃，在调整化学成分后以50Hz进行10-20min搅拌，使钢液成分均匀，也易于去除钢液中气体；所述电渣重熔工艺具体如下，渣比采用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系，渣的用量采用三元用量比CaF2-Al2O3-CaO三元渣系为60:30:10，充填比选用0.7的充填比，有利于夹杂物的去除，并且有利于钢锭良好的结晶组织。所述步骤2）钢锭开坯、探伤研磨，具体操作如下，将钢锭置于蓄热式燃气锻造炉中加热，慢火，升温速度控制在200-300℃/h内，当炉温达到1050℃时以100-120℃/h缓慢加热，钢锭加热温度不要超过1200℃，始锻温度1180℃，终锻温度950℃，3-4次锻打，一次变形量控制在30%以内，根据所需钢管对应锻制成相对应的方坯，采用水冷，方坯料需进行UT和研磨。所述步骤3）热轧棒具体如下，方坯料加热至1100℃±30℃进行热轧加工成圆棒，所述步骤4）机加工成管坯具体如下，圆棒切头（用带锯床），对热轧棒进行镗孔加工，保证镗孔的壁厚和表面粗糙度。例如:成品管规格Ø76×11，管坯规格为Ø133×16；成品规格Ø76×7.5，选用管坯规格Ø133×11；成品管规格Ø88.9×6.45，选用管坯规格Ø121×16等。镗孔表面粗糙度一般选Ra3.2-6.3；所述步骤5）冷轧或冷拔具体操作如下，根据钢管直径要求选用30mm、60mm、120mm等规格轧机、精轧轧管机、拉拔机对管坯进行加工，选用合理的冷轧道次和变形量，制成成品管；所述步骤6）固溶处理具体操作如下，采用蓄热式热处理炉，升温速度300℃/h，保温温度1050-1180℃，保温时间1小时，冷却方式：水冷（急冷）。
需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于,所述方法包括以下步骤：1）金属冶炼；2）钢锭开坯、探伤研磨；3）热轧棒；4）机加工成管坯；5）冷轧或冷拔：6）固溶处理；7）探伤；8）酸洗；9）检验入库。
2.根据权利要求1所述的高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于，所述步骤1）具体操作如下，金属冶炼：采用真空冶炼和电渣重熔工艺，其中真空冶炼工艺包括熔化期和精炼期，熔化期是使炉料熔化并初步达到合金化，同时去除钢液中的气体为高真空精炼做准备；；采用3KPa的低压充氩炉料全熔化后进行测温，用远红外测温仪，取全熔样分析化学成分，为精炼期调整化学成分作依据；精炼期，在高真空和炉温1550℃-1570℃下进行精炼，并达到合金化，全熔后，开动全部高真空泵进行抽气，并通过设备的PLC控制系统控制好钢液的温度范围在1550℃-1570℃，在调整化学成分后以50Hz进行10-20min搅拌，使钢液成分均匀，也易于去除钢液中气体；所述电渣重熔工艺具体如下，渣比采用CaF2-Al2O3-CaO三元渣系，渣的用量采用三元用量比CaF2-Al2O3-CaO三元渣系为60:30:10，充填比选用0.7的充填比。
3.根据权利要求1所述的高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于，所述步骤2）钢锭开坯、探伤研磨，具体操作如下，将钢锭置于蓄热式燃气锻造炉中加热，慢火，升温速度控制在200-300℃/h内，当炉温达到1050℃时以100-120℃/h缓慢加热，钢锭加热温度不要超过1200℃，始锻温度1180℃，终锻温度950℃分,3-4次锻打，一次变形量控制在30%以内，根据所需钢管对应锻制成相对应的方坯，采用水冷，方坯料需进行指超声波探（简称UT）和研磨。
4.根据权利要求1所述的高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于，所述步骤3）热轧棒具体如下，方坯料加热至1100℃±30℃进行热轧加工成圆棒。
5.根据权利要求1所述的高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于，所述步骤5）冷轧或冷拔具体操作如下，根据钢管直径要求选用30mm、60mm、120mm规格轧机、精轧轧管机、拉拔机对管坯进行加工，选用合理的冷轧道次和变形量，制成成品管。
6.根据权利要求1所述的高温高镍合金无缝管的制备方法，其特征在于，所述步骤6）固溶处理具体操作如下，采用蓄热式热处理炉，升温速度300℃/h，保温温度1050-1180℃，保温时间1小时，冷却方式为水冷。
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