CN106345814B - 一种斜连轧镁合金无缝管生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种斜连轧镁合金无缝管生产方法，属于金属材料加工领域。根据轧制生产无缝管过程中的金属流动特征，结合镁合金材料的密排六方晶体结构、室温条件下塑性差、散热快等特点，发明一种斜连轧镁合金无缝管生产方法。本发明包括：针对铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯轧前整形处理、确定其热轧加热制度、管坯定心、轧辊预热、穿孔和轧管斜连轧基本原则、张力减径定径制度、热处理及矫直、精整。本发明可有效解决现有挤压生产镁合金焊管承载能力差、各向异性突出、规格受限，以及常规轧制生产工艺流程长、成产成本高等问题，提供一种短流程镁合金无缝管生产工艺方法。
Description
技术领域
本发明属于有色金属材料加工领域，具体涉及一种斜连轧镁合金无缝管生产方法。
背景技术
镁合金管材具有轻量化、高比强度、散热及吸震性佳、精密成形性佳、尺寸安定性高、可回收等诸多优点，是航空航天、轨道交通、汽车、便携式军工及民用产品金属结构用材的理想选择。目前镁合金管材主要是通过挤压方式生产，而挤压管以焊管为主、存在焊缝，且受挤压设备生产能力限制，通过挤压方式生产的管材规格有限；挤压过程中金属的定向流动，致使挤压管各向异性极为突出，只能作为轻载结构件或非承载件使用，极大的限制了其应用范围。
而目前应用较为广泛的无缝管轧制方法，是将加热后的管坯送入穿孔机进行穿孔，穿孔后再送入轧管机轧成荒管，最后送到张力减径机组中进行定径轧制成成品管。尽管该方式可以解决挤压管的各向异性突出和生产规格受限的问题，但生产方式工艺流程长，对于散热快、低温塑性差的镁合金材质不适用。因此，急需开发一种短流程轧制镁合金无缝管生产工艺。
发明内容
本发明的目的是解决现有挤压生产镁合金焊管承载能力差、各向异性突出、规格受限，以及常规轧制生产工艺流程长、成产成本高等问题，提供一种短流程镁合金无缝管生产工艺方法。
本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案是：
根据轧制生产无缝管过程中的金属流动特征，结合镁合金材料的密排六方晶体结构、室温条件下塑性差、散热快等特点，发明一种斜连轧镁合金无缝管生产方法。本发明包括：针对铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯轧前整形处理、确定其热轧加热制度、管坯定心、轧辊预热、穿孔和轧管斜连轧、张力减径定径、探伤及锯切分段、热处理及矫直、精整。
所述铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯轧前整形处理，首先根据目标成品，在考虑缺陷车削量的基础上选择常用规格圆柱坯作为坯料，可节省生产成本；然后需经过在线超声波探伤、车削，缺陷车削量根据探伤结果确定，彻底清除缺陷。
所述热轧加热制度，采用电阻式循环保护气氛加热炉，保护气为SF 6+N2，混合气中SF6的比例是N2的0.3-0.5%左右，加热温度350-450℃，圆柱料直径每100mm保温2-2.5小时。
所述管坯定心，由定心机完成，即管坯穿孔前在线热状态下，对管坯前端面实行预先定心，使穿孔机更容易咬入，改善穿孔后前端偏壁缺陷，减少切头长度。
所述轧辊预热，采用烫辊方式，即采用不与镁合金发生反应的钛合金圆棒坯加热450℃，轻压低速可逆轧制多道次，使轧辊表面温度达到160-200℃。
所述穿孔和轧管斜连轧，是把穿孔、轧管两台设备合并在一个机架或把联合穿轧生产方法的穿孔、轧管分成两组轧辊系统，并在一个机架上、使用一套顶头-芯棒-顶杆系统实现穿孔和轧管的生产无缝管的新方法。所述斜连轧镁合金无缝管生产方法，根据镁合金材料变形特性，穿孔过程须遵循径厚比不大于10，以此为基本原则，根据坯料直径确定辊缝大小和顶头直径。所述镁合金无缝管斜连轧过程需遵循：，式中：Q为单位时间内穿过某曲面的流量；V1为穿孔段速度；V2为轧制段速度； S1、S2分别为穿孔段和轧制段的接触区面积。
所述张力减径定径，采用多机架对空心荒管进行的不带芯棒、带张力的热连轧工序，目的是获得既减径又减壁的成品管材。镁合金无缝管张力减径过程，单机架相对减径量需控制在3.5％～5％，遵循小压下多机架原则，根据目标规格选用机架数。
所述探伤、锯切分段，对经减径后的半成品管件进行缺陷探伤，并锯切切除头尾及根据探伤结果或目标产品长度分段锯切。
所述热处理及矫直，热处理制度为260-350℃，保温1.5-2小时，或根据特殊需求确定热处理制度；热处理后利用余温进行温矫直，矫直温度150-200℃。
所述精整步骤依次为：检测、改尺、表面砂光、喷号、涂油、包装。
本发明优点及积极效果。
1.本发明所述“斜连轧”可将加热后的实心管坯一次加工成荒管，相当于一台穿孔机、一台轧管机和两台均整机的三道工序共用实现的生产功能，因此该生产方法流程短、设备投资少、占地面积少、节能。
2.本发明由于短流程，金属的热流失少，在穿孔过程中产生大量的塑性变形热，对于低温下塑性差、高温下散热快的镁合金材料塑性加工极为有利，加工过程中无需回炉补温。
3. 本发明工艺方法易于生产镁合金、钛合金等难变形金属，产品质量好，成材率高，实用范围广。对于丰富镁合金生产工艺、产品种类能，促进镁合金产业化生产和应用具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明斜连轧镁合金无缝管生产工艺流程图。
图2为镁合金无缝管生产过程穿孔和轧管“斜连轧”机组示意图：
图2中，1为圆柱坯料、2为穿孔轧辊、3为顶头、4为穿孔后的荒管段、5为顶杆、6为轧管轧辊、7为轧后半成品段。
具体实施方式
实施例1：
经轧前整形处理后的AZ31B铸态圆柱坯，直径92mm、长度900mm；目标成品规格：直径90mm、壁厚10mm；因此，根据上述发明过程技术要点，选用直径66mm的顶头、直径64mm的顶杆、顶头喷涂石墨粉；坯料加热温度：450℃，加热时间：2小时；辊缝：20mm，轧辊转速：100rad/min。
Claims (7)
1.一种斜连轧镁合金无缝管生产方法，针对铸态或初轧态商用AZ31B镁合金圆柱坯热轧生产无缝管包括以下过程：坯料轧前整形处理、确定其热轧加热制度、管坯定心、轧辊预热、穿孔和轧管斜连轧、张力减径定径、探伤及锯切分段、热处理及矫直、精整；
所述热轧加热制度，采用电阻式循环保护气氛加热炉，保护气为SF6+N2，混合气中SF6的比例是N2的0.3-0.5％，加热温度350-450℃，圆柱料直径每100mm保温2-2.5小时；
所述管坯定心，由定心机完成，即管坯穿孔前在线热状态下，对管坯前端面实行预先定心，使穿孔机更容易咬入，改善穿孔后前端偏壁缺陷，减少切头长度；所述轧辊预热，采用烫辊方式，即采用不与镁合金发生反应的钛合金圆棒坯加热450℃，轻压低速可逆轧制多道次，使轧辊表面温度达到160-200℃；
所述穿孔和轧管斜连轧，是把穿孔、轧管两台设备合并在一个机架或把联合穿轧生产方法的穿孔、轧管分成两组轧辊系统，并在一个机架上、使用一套顶头-芯棒-顶杆系统实现穿孔和轧管的生产无缝管的新方法；所述斜连轧镁合金无缝管生产方法，根据镁合金材料变形特性，穿孔过程须遵循径厚比不大于10，以此为基本原则，根据坯料直径确定辊缝大小和顶头直径；
所述热处理及矫直，热处理制度为260-350℃，保温1.5-2小时，或根据特殊需求确定热处理制度；热处理后利用余温进行温矫直，矫直温度150-200℃。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述轧前整形处理，根据目标成品，考虑缺陷车削量确定坯料规格，缺陷车削量根据探伤结果确定，彻底清除缺陷。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述镁合金无缝管斜连轧过程需遵循：Q＝∫∫s1 v1ds＝∫∫s2 v2ds，式中：Q为单位时间内穿过某曲面的流量；V1为穿孔段速度；V2为轧制段速度；S1、S2分别为穿孔段和轧制段的接触区面积。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述张力减径定径，采用多机架对空心荒管进行的不带芯棒、带张力的热连轧工序，目的是获得既减径又减壁的成品管材。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，镁合金无缝管张力减径过程，单机架相对减径量需控制在3.5％～5％，遵循小压下多机架原则，根据目标规格选用机架数。
6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述探伤、锯切分段，对经减径后的半成品管件进行缺陷探伤，并锯切切除头尾及根据探伤结果或目标产品长度分段锯切。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述精整步骤依次为：检测、改尺、表面砂光、喷号、涂油、包装。
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