CN105568195A - 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法 - Google Patents

一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105568195A
CN105568195A CN201510997652.1A CN201510997652A CN105568195A CN 105568195 A CN105568195 A CN 105568195A CN 201510997652 A CN201510997652 A CN 201510997652A CN 105568195 A CN105568195 A CN 105568195A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium alloy
strength titanium
preparation
pipe
wall thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510997652.1A
Other languages
English (en)
Inventor
闫晓东
于隆祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Original Assignee
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals filed Critical Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority to CN201510997652.1A priority Critical patent/CN105568195A/zh
Publication of CN105568195A publication Critical patent/CN105568195A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明公开了属于无缝管材的制造技术领域的一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法。采用“锻造—锻棒钻孔—冷轧”工艺路线，在快锻机上进行高强钛合金棒材的锻造，提高棒材综合质量；在高精度深孔钻机床上进行棒材机加工通孔，可以保证管坯的尺寸精度，特别是管坯的壁厚壁厚偏差≤公称壁厚的±1％；管坯通过进一步轧制和退火处理，不仅能提供所需的外形尺寸和表面质量优质的管材，改善组织性能；采用立式退火炉挂装热处理，有效避免热处理过程管材变形。本发明设备投资小、生产工艺简单、工人劳动强度大大降低、制品尺寸精度高及壁厚偏差小，可以生产具有中等管径、一定的长度和壁厚的高精度高强钛合金无缝管材，而且显著提高管材成品率高。

Description

一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法
技术领域
本发明属于无缝管材的制造技术领域，特别涉及一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法。
背景技术
高强钛合金无缝管材具有强度高、密度低、耐蚀性、耐热性好等特点，是航空、航天、石油、化工、船舶等领域关键部位的理想材料。但是由于高强钛合金的室温变形抗力大、加工硬化显著、冷变形易开裂，热加工过程容易发生氧化和吸氢，使得加工具有一定长度和壁厚而且具有优良力学性能的高精度高强钛合金管材具有相当难度。
目前，制造高强钛合金无缝管材的方法有斜轧穿孔管坯轧制法和挤压管坯轧制法两种。(1)穿孔管坯轧制法：首先将钛合金铸锭锻造成棒材，棒材加热后送入两辊或三辊斜轧穿孔机穿成管坯，再将管坯经过多道次的轧制、退火和精整处理得到成品管材。该方法具有材料利用率高、工模具消耗少、生产效率高、成本低、管坯表面质量好等优点，但是由于斜轧穿孔制备的管坯容易产生明显的壁厚不均和偏心，而后续的轧制工艺对高强钛合金管材壁厚不均以及偏心的纠正能力有限，导致最终管材的尺寸精度，特别是壁厚精度不高，壁厚差达到管材公称壁厚的5％～10％；另外，钛合金在加热、保温和穿孔过程中容易发生氧化和吸氢，使得管坯的抗拉强度提高、塑性降低，严重情况下会导致钛合金管坯发生氢脆，导致钛合金管坯的后续轧制变形难度增加，容易出现裂纹和开裂，而且制品的综合力学性能降低。如果在惰性气氛或真空状态下进行钛合金管坯加热、穿孔，以减少氧化和吸氢，将大大增加生产成本。(2)挤压管坯轧制法：将钛合金铸锭或棒坯加热，然后送入挤压机挤压成管坯，对管坯内、外表面进行处理后，再经过多道次的轧制、退火和精整处理得到成品管材。但是挤压制备的高强钛合金管坯的内外表面质量很差，划伤严重，大大增加后续管坯表面处理及修伤工作量，特别是挤压以及修伤后的管坯壁厚精度难以保证，后续冷轧过程难以纠正管坯的壁厚偏心，另外，对于较大规格的管材，需要大吨位的挤压机进行挤压，投资巨大，成本较高。
上述两种常见制备高强钛合金无缝管材的方法的共同特点是所制备管材的壁厚偏差较大，壁厚差往往达到管材公称壁厚的±5％～±10％。即使按中国专利CN10148439A所述方法，对管坯或者轧制半成品进行镗孔、成品外壁抛磨及内外壁绗磨加工，最终管材的壁厚差仍然达到管材公称壁厚的±2％～±3％。
因此，提供一种设备投资小、加工工序较少、成品率较高的用于高精度高强钛合金无缝管材的制造方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目是提供一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，该方法是一种设备投资小、加工工序较少、壁厚偏差小、成品率较高的高精度高强钛合金无缝管材的制备方法；其步骤如下:
(1)高强钛合金棒材的制备：将高强钛合金铸锭经过加热、锻造，得到高强钛合金棒材；
(2)矫直：将步骤(1)所得高强钛合金棒材加热到580～620℃，采用管棒矫直机进行精整矫直；
(3)高精度高强钛合金管坯的制备：将步骤(2)所得矫直后的高强钛合金棒材机加工成光棒，然后沿光棒的长度方向机加工通孔，得到高精度的高强钛合金管坯；
(4)管材轧制及热处理：将步骤(3)所得高精度高强钛合金管坯在三辊轧管机上进行多道次冷轧加工，每轧制1～2道次进行热处理一次，最后一道次轧制需对管材内外径预留0.04～0.1mm的加工余量；
(5)矫直：将步骤(4)所得高强钛合金管材经过矫直后供下一工序使用；
(6)管材精修：对步骤(5)所得高强钛合金管材进行外壁抛磨及内壁绗磨加工得到成品管材，加工量根据成品以及步骤(4)所留加工余量控制。
所述步骤(1)的锻造工艺在快锻机上进行，且锻造变形量为80％～98％。
所述步骤(3)的机加工通孔是在高精度深孔钻机床上进行，经过车削钻孔的管坯壁厚偏差≤公称壁厚的±1％，这是获得壁厚偏差小的高精度管坯的关键。
所述步骤(4)的冷轧加工是采用三辊周期式冷轧管机，以保证管材轧制精度；其冷轧加工的道次变形量为6％～15％，两次退火之间的累计变形量为8％～20％，从管坯到成品管材的总变形量为35％～80％。
所述步骤(4)的热处理包括中间退火及成品退火，均采用立式真空退火炉进行，并且真空度低于1.33×10-1Pa。
所述步骤(4)中所述的热处理为在780～800℃下保温90～120min，管材装炉方式采用立式挂装。
本发明的有益效果是本方法采用棒材钻孔-冷轧的加工工艺，相对斜轧穿孔管坯轧制法和挤压管坯轧制法具有以下优点：设备投资小、生产工艺简单、工人劳动强度大大降低、制品尺寸精度高及壁厚偏差小，可以生产具有中等管径(Φ20mm～Φ100mm)、一定的长度(1m～4m)和壁厚的高精度高强钛合金无缝管材，而且显著提高管材成品率高。本发明避免了钛合金在斜轧穿孔或者挤压等热加工过程的氧化和吸氢现象，还可以有效降低和控制管坯的壁厚不均和偏心，显著降低由于壁厚不均和偏心所导致的后续工作强度，所制备管材的壁厚差不超过管材公称壁厚的±1％。
附图说明
图1为钛合金无缝管材的制备流程图。
具体实施方式
本发明提供一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，该方法是一种设备投资小、加工工序较少、壁厚偏差小、成品率较高的高精度高强钛合金无缝管材的制备方法；下面结合附图1和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
选用直径为420mm的TC10高强钛合金铸锭，欲经过“锻造——棒材钻孔——冷轧”工艺路线将其加工成的具有高精度、高表面质量和优良综合性能的管材。图1所示的具体操作步骤如下：
1.棒材制备：采用2500吨快锻机，将Φ420mm的TC10钛合金铸锭在820℃～1050℃进行锻造，得到Φ68×2400mm的TC10钛合金棒材,锻造变形量为94.9％。
2.棒材轧制及精整矫直：将锻造得到的TC10钛合金棒材加热到580℃保温90min，然后采用Φ25～75七辊卧式矫直机进行矫直。
3.管坯制备：首先将矫直后的TC10钛合金棒材在车床上机加工成φ60mm的光棒，然后采用ZK2160D深孔钻机床，沿光棒的长度方向机加工通孔，得到高精度TC10钛合金管坯：φ60±0.03mm×φ46±0.03mm×2400mm，管坯的内外表面粗糙度≤0.8μm。
4.管材轧制及热处理：φ60±0.03mm×φ46±0.03mm×2400mm的TC10钛合金管坯在LD60三辊周期式冷轧管机上进行4道次冷轧加工，每轧制1道次进行真空热处理一次，得到的管材。从管坯到成品管材的总变形量为46.3％。具体轧制及热处理工艺如表1所示。
表1轧制及热处理工艺
5.矫直：经过上述冷轧及热处理后的管材，在Φ25～75七辊卧式矫直机进行矫直。
6.管材精修：矫直后高强钛合金管材在车床进行外壁抛磨及内壁绗磨加工得到成品管材，外壁单边抛磨0.03～0.05mm，内壁绗磨0.03～0.05mm。
对成品管材的检测结果如下：管材的直线度优于1000:0.2，管材壁厚差≤±0.04mm，外径内径表面粗糙度Ra≤0.8μm，抗拉强度σb为1070MPa，延伸率δ5为13.5％。检测结果表明：采用该方法生产的TC10高强钛合金管材具有很好的尺寸精度和良好的综合性能。
实施例2
选用直径为280mm的TA15钛合金铸锭，欲经过“锻造——锻棒钻孔——冷轧”工艺路线将其加工成的具有高精度、高表面质量和优良综合性能的管材。具体操作步骤如下：
1.棒材制备：采用2500吨快锻机，将Φ280mm的TA15高强钛合金铸锭在850℃～1150℃进行锻造，得到Φ52×2100mm的TA15高强钛合金棒材，锻造变形量为96.6％。
2.棒材精整矫直：将锻造得到的TA15钛合金棒材加热到620℃保温90min，然后采用Φ25～75七辊卧式矫直机进行矫直。
3.管坯制备：先将矫直后的TA15钛合金棒材在车床上机加工成φ45mm的光棒，然后采用ZK2160D深孔钻机床，沿光棒的长度方向机加工通孔，得到高精度TA15钛合金管坯：φ45±0.02mm×φ30±0.02mm×2100mm，管坯的内外表面粗糙度≤0.8μm。
4.管材轧制及热处理：φ45±0.02mm×φ30±0.02mm×2100mm的TA15钛合金管坯在LD60三辊周期式冷轧管机上进行5道次冷轧加工，每轧制1～2道次进行真空热处理一次，得到的管材。轧制总变形量为56.8％。具体轧制及热处理工艺如表2所示。
表2轧制及热处理工艺
5.矫直：经过上述冷轧及热处理后的管材，在Φ25～75七辊卧式矫直机进行矫直。
6.管材精修：矫直后TA15钛合金管材在车床进行外壁抛磨及内壁绗磨加工得到成品管材。外壁单边抛磨0.02～0.025mm，内壁绗磨0.02～0.025mm。
对成品管材的检测结果如下：管材的直线度优于1000:0.2，管材壁厚差≤±0.05mm，外径内经表面粗糙度Ra≤0.8μm，抗拉强度σb为1000MPa，延伸率δ5为15％。检测结果表明：采用该方法生产的TA15高强钛合金管材具有很好的尺寸精度和良好的综合性能。

Claims (6)

1.一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，该方法是一种设备投资小、加工工序较少、壁厚偏差小、成品率较高的高精度高强钛合金无缝管材的制备方法；其步骤如下:
(1)高强钛合金棒材的制备：将高强钛合金铸锭经过加热、锻造，得到高强钛合金棒材；
(2)矫直：将步骤(1)所得高强钛合金棒材加热到580～620℃，采用管棒矫直机进行精整矫直；
(3)高精度高强钛合金管坯的制备：将步骤(2)所得矫直后的高强钛合金棒材机加工成光棒，然后沿光棒的长度方向机加工通孔，得到高精度的高强钛合金管坯；
(4)管材轧制及热处理：将步骤(3)所得高精度高强钛合金管坯在三辊轧管机上进行多道次冷轧加工，每轧制1～2道次进行热处理一次，最后一道次轧制需对管材内外径预留0.04～0.1mm的加工余量；
(5)矫直：将步骤(4)所得高强钛合金管材经过矫直后供下一工序使用；
(6)管材精修：对步骤(5)所得高强钛合金管材进行外壁抛磨及内壁绗磨加工得到成品管材，加工量根据成品以及步骤(4)所留加工余量控制。
2.根据权利要求1所述高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的锻造工艺在快锻机上进行，且锻造变形量为80％～98％。
3.根据权利要求1所述高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的机加工通孔是在高精度深孔钻机床上进行，经过车削钻孔的管坯壁厚偏差≤公称壁厚的±1％，这是获得壁厚偏差小的高精度管坯的关键。
4.根据权利要求1所述高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的冷轧加工是采用三辊周期式冷轧管机，以保证管材轧制精度；其冷轧加工的道次变形量为6％～15％，两次退火之间的累计变形量为8％～20％，从管坯到成品管材的总变形量为35％～80％。
5.根据权利要求1所述高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的热处理包括中间退火及成品退火，均采用立式真空退火炉进行，并且真空度低于1.33×10-1Pa。
6.根据权利要求1所述高精度高强钛合金无缝管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述的热处理为在780～800℃下保温90～120min，管材装炉方式采用立式挂装。
CN201510997652.1A 2015-12-25 2015-12-25 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法 Pending CN105568195A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510997652.1A CN105568195A (zh) 2015-12-25 2015-12-25 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510997652.1A CN105568195A (zh) 2015-12-25 2015-12-25 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105568195A true CN105568195A (zh) 2016-05-11

Family

ID=55878806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510997652.1A Pending CN105568195A (zh) 2015-12-25 2015-12-25 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105568195A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107570552A (zh) * 2017-09-07 2018-01-12 鑫鹏源智能装备集团有限公司 一种钛合金tc4铸坯热轧无缝管的生产方法
CN107675115A (zh) * 2017-10-25 2018-02-09 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 一种钛无缝管冷轧退火方法
CN107738070A (zh) * 2017-09-29 2018-02-27 宝鸡市金海源钛标准件制品有限公司 一种钛合金无缝管的制备方法
CN107971706A (zh) * 2017-11-30 2018-05-01 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种超大口径钛合金无缝管的生产方法
CN112044978A (zh) * 2019-12-30 2020-12-08 宁夏中色金航钛业有限公司 高温耐压钛合金小规格厚壁管材的制备方法
CN113976657A (zh) * 2021-10-21 2022-01-28 西安赛特思迈钛业有限公司 一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法
CN115401416A (zh) * 2022-09-08 2022-11-29 四川英拓金属材料有限公司 一种难变形镍基粉末高温合金冷轧管材的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102230097A (zh) * 2011-03-31 2011-11-02 西北有色金属研究院 一种钛合金棒材的制备方法
CN102371288A (zh) * 2010-08-27 2012-03-14 北京有色金属研究总院 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法
CN103510030A (zh) * 2013-09-23 2014-01-15 西北有色金属研究院 一种tc21钛合金大规格棒材的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102371288A (zh) * 2010-08-27 2012-03-14 北京有色金属研究总院 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法
CN102230097A (zh) * 2011-03-31 2011-11-02 西北有色金属研究院 一种钛合金棒材的制备方法
CN103510030A (zh) * 2013-09-23 2014-01-15 西北有色金属研究院 一种tc21钛合金大规格棒材的制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107570552A (zh) * 2017-09-07 2018-01-12 鑫鹏源智能装备集团有限公司 一种钛合金tc4铸坯热轧无缝管的生产方法
CN107570552B (zh) * 2017-09-07 2019-09-10 鑫鹏源智能装备集团有限公司 一种钛合金tc4铸坯热轧无缝管的生产方法
CN107738070A (zh) * 2017-09-29 2018-02-27 宝鸡市金海源钛标准件制品有限公司 一种钛合金无缝管的制备方法
CN107675115A (zh) * 2017-10-25 2018-02-09 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 一种钛无缝管冷轧退火方法
CN107971706A (zh) * 2017-11-30 2018-05-01 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种超大口径钛合金无缝管的生产方法
CN112044978A (zh) * 2019-12-30 2020-12-08 宁夏中色金航钛业有限公司 高温耐压钛合金小规格厚壁管材的制备方法
CN112044978B (zh) * 2019-12-30 2023-05-16 宁夏中色金航钛业有限公司 高温耐压钛合金小规格厚壁管材的制备方法
CN113976657A (zh) * 2021-10-21 2022-01-28 西安赛特思迈钛业有限公司 一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法
CN113976657B (zh) * 2021-10-21 2024-04-23 西安赛特思迈钛业有限公司 一种超大口径钛合金薄壁无缝管材的制备方法
CN115401416A (zh) * 2022-09-08 2022-11-29 四川英拓金属材料有限公司 一种难变形镍基粉末高温合金冷轧管材的制备方法
CN115401416B (zh) * 2022-09-08 2023-12-19 四川英拓金属材料有限公司 一种难变形镍基粉末高温合金冷轧管材的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105568195A (zh) 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法
CN102371288A (zh) 一种高精度高强钛合金无缝管材的制备方法
CN107649531B (zh) 一种钛合金大口径无缝薄壁管材的加工方法
CN102489952B (zh) 一种钛合金厚壁耐压筒体的制造方法
CN102873512B (zh) 核电站用大口径中厚壁无缝钢管的制造方法
CN108160709B (zh) 一种钛合金热轧无缝管生产系统及其生产工艺
CN105499920B (zh) 一种大口径厚壁无缝铌管材的制造方法
CN107052076A (zh) 一种夹套芯棒热轧制大口径钛及钛合金薄壁无缝管的方法
CN108160742B (zh) 一种亚稳定β型钛合金TB16冷轧管加工方法
CN105903766A (zh) 用于大尺寸钛及钛合金方矩管的生产系统及生产方法
CN105290282B (zh) 一种超高筒体件的制造方法
CN103231218B (zh) 一种钛合金管材的快速制备方法
CN106944494A (zh) 一种大口径厚壁无缝钛合金筒体的制备方法
CN108098269A (zh) 一种高强度高精度Ti6Al4V钛合金管材的加工制备方法
CN105665468A (zh) 一种高精度大直径薄壁钛管材的制备方法
CN104550312A (zh) 大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法
CN104759849A (zh) 用于汽车尾气控制的法兰零件的制作方法
WO2015088388A1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОКАТАНЫХ ТРУБ ИЗ α- И ПСЕВДО-α- СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА
CN104625627B (zh) 一种等离子旋转电极用钛合金电极棒的制备方法
CN102873126B (zh) 核电站用大口径薄壁无缝钢管的制造方法
CN102962291A (zh) 一种周期轧管机锻轧成形管模毛坯的方法
CN105436232A (zh) 一种高质量铪棒材的制备方法
CN100408905C (zh) 一种压力管道用无缝钢管的制造方法
CN115074504A (zh) 630℃超超临界机组g115大口径厚壁无缝钢管制造方法
CN112044978A (zh) 高温耐压钛合金小规格厚壁管材的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160511