CN108580768B - 海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻预成型→粗车→辗环→旋压前精车→旋压→精车入库。上述的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺采用自由锻进行预成型，然后再采用特设的稳定辗环工艺来对环件进行辗环，使得环件的尺寸接近纯钛护套，接着采用旋压工艺对环件进行旋压，使制得的纯钛护套毛坯的尺寸能进一步接近纯钛护套，从而能大大节约钛原料，并且能降低精车加工的难度。

Description

海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺
技术领域
本发明涉及环件锻造领域，具体涉及海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺。
背景技术
海洋钻探平台上会采用耐腐蚀的纯钛护套进行防护，纯钛护套通常采用自由锻的方法进行成型，然后对成型的纯钛护套毛坯进行精车，从而来得到纯钛护套，但是由于自由锻属于粗放的锻造方法，使得采用自由锻成型的纯钛护套毛坯尺寸通常与所需得到的纯钛护套的尺寸相差很大，这样在精车时就会浪费很多钛原料，由于钛属于稀有金属，价格昂贵，所以只采用自由锻来锻造纯钛护套会大大增加生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能节约钛原料的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻预成型→粗车→辗环→旋压前精车→旋压→精车入库，其特点如下：
（1）自由锻预成型中，首先对下料所得的钛坯进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，钛坯装炉时炉内温度为250～300℃；然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至500±10℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至900±10℃后保温4～5h；然后对钛坯进行自由锻，将钛坯锻造成截面为矩形的矩形环，自由锻中用到的所有锻造工装在锻造前需预热至150～300℃，并且在锻造工装上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂；
（2）粗车中，对矩形环进行粗车去除表面缺陷，要求粗车后矩形环的内外径圆度均≤5mm，两端面的平面度均≤3mm，两端面的平行度≤3mm；
（3）辗环中，首先对粗车后的矩形环进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，矩形环装炉时炉内温度250～300℃，然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至450±10℃后保温2.5～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至850±10℃后保温4～4.5h；然后在≤120s的时间内将矩形环从电炉移动至轧环机上采用圆柱形的芯辊和圆柱形的主轧辊进行辗环，辗环中用到的所有辗环工装在辗环前需预热至150～300℃，在主轧辊、芯辊、上锥辊、下锥辊、托架辊、两个抱辊上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂，另外，主轧辊、芯辊与托架的垂直度分别≤1mm，主轧辊与芯辊的平行度≤1mm，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1～1.5°，从而来减小轧制时爬辊现象的发生，托架辊顶部母线与下锥辊顶部母线在同一平面上，下锥辊顶部母线高出托架表面3～5mm，轧制时，在咬入阶段，芯辊的进给速度0.8～1.2mm/s，轧制力为1～2 MPa，在平稳轧制阶段，芯辊的进给速度1.5～2.5mm/s，轧制力为9～15MPa，在结束轧制阶段，芯辊的进给速度为0.3～0.6mm/秒，轧制力为0.5～1MPa，在整圆阶段，芯辊的进给速度为0；在平稳轧制阶段，上锥辊的进给速度为0，上锥辊轧制力为1.5～2.5MPa；主轧辊转速为23～27n/min，上、下锥辊的转速分别为180～220 n/min，终轧温度控制在700～720℃，热态收缩率为0.6～0.7%；
（4）旋压前精车中，对辗环后的环件进行精车，使得环件内径尺寸公差：±0.3mm，外径尺寸公差：±0.5mm，内外径表面上不允许有任何锻造缺陷和车加工缺陷，且内径圆度≤0.2mm；
（5）旋压中，将精车好的环件套在芯模上，一端用夹头夹紧，另一端采用旋轮进行旋压，控制芯模的旋转速度为550～750n/min，旋轮进给速度为0.8～1.3mm/s，同时旋轮加专用冷却液进行冷却。
进一步的，前述的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其中：有色金属锻造专用润滑剂为石墨润滑剂。
进一步的，前述的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其中：旋轮专用冷却液为唐纳森旋压冷却液P108668。
进一步的，前述的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其中：在辗环中，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1.5°。
进一步的，前述的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其中：在辗环中，下锥辊顶部母线高出托架表面5mm。
本发明的优点为：本发明所述的海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺采用自由锻进行预成型，然后再采用特设的稳定辗环工艺来对环件进行辗环，使得环件的尺寸接近纯钛护套，接着采用旋压工艺对环件进行旋压，使制得的纯钛护套毛坯的尺寸能进一步接近纯钛护套，从而能大大节约钛原料，并且能降低精车加工的难度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻预成型→粗车→辗环→旋压前精车→旋压→精车入库，
（1）下料中，采用纯钛为原料；下料所得钛坯尺寸为φ500×1280mm，重量为1130kg；
（2）自由锻预成型中，首先对下料所得的钛坯进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，钛坯装炉时炉内温度为250～300℃；然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至500±10℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至900±10℃后保温4～5h；然后对钛坯进行自由锻，自由锻通常包括墩粗、拔长、扩孔、冲孔、倒棱滚圆等；将钛坯锻造成截面为矩形的矩形环，矩形环尺寸为φ1075±8×φ855±8×753±6mm，自由锻中用到的所有锻造工装在锻造前需预热至150～300℃，并且在锻造工装上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂；有色金属锻造专用润滑剂为石墨润滑剂；
（3）粗车中，对矩形环进行粗车去除表面缺陷，要求粗车后矩形环的内外径圆度均≤5mm，两端面的平面度均≤3mm，两端面的平行度≤3mm；粗车后矩形环的尺寸为φ1070±0.5×φ860±0.5×750±0.5mm；
（4）辗环中，首先对粗车后的矩形环进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，矩形环装炉时炉内温度250～300℃，然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至450±10℃后保温2.5～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至850±10℃后保温4～4.5h；然后在≤120s的时间内将矩形环从电炉移动至轧环机上采用圆柱形的芯辊和圆柱形的主轧辊进行辗环，辗环中用到的所有辗环工装在辗环前需预热至150～300℃，在主轧辊、芯辊、上锥辊、下锥辊、托架辊、两个抱辊上需涂抹有色金属锻造专用润滑剂，辗环时采用托架辊对环件进行支撑能大大减小摩擦力，从而能提高环件轧制时的稳定性；另外，主轧辊、芯辊与托架的垂直度分别≤1mm，主轧辊与芯辊的平行度≤1mm，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1～1.5°，优选为1.5°，从而来减小轧制时爬辊现象的发生，托架辊顶部母线与下锥辊顶部母线在同一平面上，下锥辊顶部母线高出托架表面3～5mm，优选为5mm，轧制时，在咬入阶段，芯辊的进给速度0.8～1.2mm/s，轧制力为1～2 MPa，在平稳轧制阶段，芯辊的进给速度1.5～2.5mm/s，轧制力为9～15MPa，在结束轧制阶段，芯辊的进给速度为0.3～0.6mm/秒，轧制力为0.5～1MPa，在整圆阶段，芯辊的进给速度为0；在平稳轧制阶段，上锥辊的进给速度为0，上锥辊轧制力为1.5～2.5MPa；主轧辊转速为23～27n/min，上、下锥辊的转速分别为180～220 n/min，终轧温度控制在700～720℃，热态收缩率为0.6～0.7%；辗环后得到的环件尺寸为Φ2080±5×Φ1975±5×720±5mm；
（5）旋压前精车中，对辗环后的环件进行精车，使得环件内径尺寸公差：±0.3mm，外径尺寸公差：±0.5mm，内外径表面上不允许有任何锻造缺陷和车加工缺陷，且内径圆度≤0.2mm；精车后环件的尺寸为Φ2075±0.5×Φ1980±0.3×715±0.5mm；
（6）旋压中，将精车好的环件套在芯模上，一端用夹头夹紧，另一端采用旋轮进行旋压，从而得到纯钛护套毛坯，控制芯模的旋转速度为550～750n/min，旋轮进给速度为0.8～1.3mm/s，同时旋轮加专用冷却液进行冷却，旋轮专用冷却液为唐纳森旋压冷却液P108668；旋压后得到的纯钛护套毛坯的尺寸为Φ2030±3×Φ1980±0.3×1374±3mm；
（7）精车入库中，对旋压得到的纯钛护套毛坯进行精车，从而得到尺寸为Φ2025±0.3×Φ1985±0.3×1370±0.3mm的纯钛护套。

Claims (1)

1.海洋工程用纯钛护套锻件的制造工艺，其工艺步骤如下：下料→自由锻预成型→粗车→辗环→旋压前精车→旋压→精车入库，其特征在于：
（1）自由锻预成型中，首先对下料所得的钛坯进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，钛坯装炉时炉内温度为250～300℃；然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至500±10℃后保温2～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至900±10℃后保温4～5h；然后对钛坯进行自由锻，将钛坯锻造成截面为矩形的矩形环，自由锻中用到的所有锻造工装在锻造前需预热至150～300℃，并且在锻造工装上需涂抹石墨润滑剂；
（2）粗车中，对矩形环进行粗车去除表面缺陷，要求粗车后矩形环的内外径圆度均≤5mm，两端面的平面度均≤3mm，两端面的平行度≤3mm；
（3）辗环中，首先对粗车后的矩形环进行电炉加热，炉温均匀性≤±10℃，矩形环装炉时炉内温度250～300℃，然后电炉加热，使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至450±10℃后保温2.5～3h，然后继续加热使得炉内温度以≤150℃/h的速率升温至850±10℃后保温4～4.5h；然后在≤120s的时间内将矩形环从电炉移动至轧环机上采用圆柱形的芯辊和圆柱形的主轧辊进行辗环，辗环中用到的所有辗环工装在辗环前需预热至150～300℃，在主轧辊、芯辊、上锥辊、下锥辊、托架辊、两个抱辊上需涂抹石墨润滑剂，另外，主轧辊、芯辊与托架的垂直度分别≤1mm，主轧辊与芯辊的平行度≤1mm，环件从芯辊和主轧辊之间旋出一侧的抱辊的中心轴线向着对面抱辊的中心轴线倾斜1.5°，从而来减小轧制时爬辊现象的发生，托架辊顶部母线与下锥辊顶部母线在同一平面上，下锥辊顶部母线高出托架表面5mm，轧制时，在咬入阶段，芯辊的进给速度0.8～1.2mm/s，轧制力为1～2 MPa，在平稳轧制阶段，芯辊的进给速度1.5～2.5mm/s，轧制力为9～15MPa，在结束轧制阶段，芯辊的进给速度为0.3～0.6mm/秒，轧制力为0.5～1MPa，在整圆阶段，芯辊的进给速度为0；在平稳轧制阶段，上锥辊的进给速度为0，上锥辊轧制力为1.5～2.5MPa；主轧辊转速为23～27n/min，上、下锥辊的转速分别为180～220 n/min，终轧温度控制在700～720℃，热态收缩率为0.6～0.7%；
（4）旋压前精车中，对辗环后的环件进行精车，使得环件内径尺寸公差：±0.3mm，外径尺寸公差：±0.5mm，内外径表面上不允许有任何锻造缺陷和车加工缺陷，且内径圆度≤0.2mm；
（5）旋压中，将精车好的环件套在芯模上，一端用夹头夹紧，另一端采用旋轮进行旋压，控制芯模的旋转速度为550～750n/min，旋轮进给速度为0.8～1.3mm/s，同时旋轮加唐纳森旋压冷却液P108668进行冷却。
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