CN112404163A - 一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，该方法包括以下步骤：加热处理、穿孔处理、毛管外修磨、毛管内修磨、矫直处理、四辊温轧、温拔减径、温拔减壁扩径、精密冷轧、去油脂处理、光亮处理、表面修磨处理、灰尘清扫、探伤检测、金属组织性能检测、定尺、包装处理；本发明利用将温拔减径、温拔减壁扩径、精密冷轧步骤多次循环，实现产品尺寸精度、表面质量、材料性能、晶粒度等关键指标的协同控制，可以获得精度较高、性能更优、极限规格更突出的产品，满足不同难变形金属材料材质、不同成品规格的产品需要，灵活应对不同材料特性金属管材产品的制备；而且提高生产效率，有效降低生产成本。

Description

一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法

技术领域

本发明涉及金属加工技术，具体涉及一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法。

背景技术

金属无缝管材作为一种结构材料和运输工具，在国民经济发展中广泛应用。随着现代科学技术的不断进步和发展，特别是针对无缝钢管的应用领域需求，对金属管材的材质、尺寸规格以及性能提出越来越高的要求。镍基合金、高强钢、钛合金、锆合金、钼合金、钨合金、镁合金等金属材料是难变形特性典型代表，因具备出色的使用性能及寿命周期，在航空航天、海洋工程、武器装备以及核工业等诸多领域得到广泛应用，是现代高端装备制造领域的重要基础材料。以上述金属材料制备高性能难变形金属精密无缝管材，可满足工况苛刻的环境条件，具备显著的高寿命、高性能等特征，需求量逐年增加，随着高端装备的升级换代，更加对上述产品的可靠性、稳定性以及精密性提出了更高的要求。传统制备技术存在生产成本高、效率低、产品性能以及精度低等问题，目前常采用的生产工艺主要包括：①离心浇注空心坯→加热→锻造→冷却→矫直→切除头尾→表面车削→加热→均质化处理→表面润滑处理→挤压→内外表面处理→冷轧→退火→冷轧及冷拔→热处理→矫直→酸洗→清洗；②实心坯料→加热→锻造→冷却→矫直→切除头尾→表面车削→加热→均质化处理→表面润滑处理→挤压→内外表面处理→冷轧→退火→冷轧及冷拔→热处理→矫直→酸洗→清洗；上述两种制备过程初期为了获得较细的晶粒度来获得金属的高塑性，需要开展多次锻造，但锻造过程锤头运行速度较慢，效率低下，因此需要多次入炉进行加热处理以及镦拔处理，而采用冷轧机冷轧成形，因是冷态成形，导致难变形金属变形过程中单道次变形量小、变形道次众多，并且存在减壁量不足等问题，存在工艺灵活性不足的缺点，高效率生产、连续化生产难以实现。

对于上述难变形金属材料的无缝管材，目前能够批量生产且产品质量稳定、工艺稳定性可靠和有连续化生产能力的厂家很少，无法满足当前国民经济发展对多种规格无缝钢管的需求，急需一种全新的精密无缝管材制备方法，满足当前市场的生产需求,实现直径Φ3mm～Φ800mm、壁厚为0.5mm～30mm难变形金属管材的制备需求。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明旨在提供一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，包括以下步骤：

步骤1.加热处理：将定尺寸后的金属实心原坯加热处理，以降低金属抗力；

步骤2.穿孔处理：对加热处理后的金属实心原坯进行穿孔处理，将其转变为空心毛管102；

步骤3.毛管外修磨：对空心毛管的外表面进行修磨处理；

步骤4.毛管内修磨：对空心毛管的内壁进行修磨处理；

步骤5.油污清洗：对修磨后的空心毛管的内外壁进行清洗处理；

步骤6.矫直处理：对清洗后的空心毛管进行矫直处理，以消除空心毛管因穿孔、修磨处理带来的因金属应变力分布不均导致的弯曲、塌扁缺陷；

步骤7.四辊温轧：对矫直处理后的空心毛管采用四辊温轧进行大变形量等温轧制处理，获得变径后的金属无缝管材；

步骤8.去油脂处理：对变径后的金属无缝管材进行去油脂处理；

步骤9.光亮处理：对去油脂处理后的金属无缝管材进行光亮处理；

步骤10.表面修磨处理：对光亮处理后的金属无缝管材进行表面修磨处理；

步骤11.灰尘清扫：对表面修磨后的金属无缝管材进行灰尘清扫，获得高性能难变形金属无缝管材；

步骤12.探伤检测：对高性能难变形的金属无缝管材进行超声波探伤检测，剔除检测不合格的高性能难变形金属无缝管材；

步骤13.金属组织性能检测：对探伤检测合格的高性能难变形金属无缝管材进行取样并检测其金属组织性能；对金属组织性能检测不合格的高性能难变形金属无缝管材，再重复步骤7至13，直至获得合格的高性能难变形金属无缝管材；

步骤14.定尺、包装处理：对金属组织性能检测合格的高性能难变形金属无缝管材打包处理。

作为本发明的进一步改进，当经所述步骤1-7后获得的变径后金属无缝管材的直径D和壁厚h的比值为10≤D/h≤15时，在完成步骤7之后，增加步骤Z3、Z4，然后再进行步骤8-14；

步骤Z3.热处理：对变径后的金属无缝管材进行热处理；

步骤Z4.精密冷轧：对热处理后的金属无缝管材运用多辊冷轧技术进行小变形量冷轧处理，获得管材尺寸精度较高、晶粒度较细的变径后的金属无缝管材；且当完成步骤Z4后获得的金属无缝管材不满足高性能难变形金属无缝管材的规格和性能需求时，将步骤Z3和Z4按顺序重复1次以上，直至获得规格和性能均符合需求的金属无缝管材。

作为本发明的进一步改进，当经所述步骤1-7后获得的变径后金属无缝管材的直径D和壁厚h的比值D/h＜10时，在完成所述步骤7之后，首先增加步骤Z1、Z2中的任意一个或两个步骤进行减径减壁处理；再增加步骤Z3-Z4，最后进行步骤8-14；

步骤Z1.温拔减径：对变径后的金属无缝管材103采用电磁感应加热升温与温拔缩孔，实现以减径为主、减壁为辅的减径减壁处理，获得温拔变径后的金属无缝管材；

步骤Z2.温拔减壁扩径：当温拔变径后的金属无缝管材存在减壁量不满足生产需求时，在电磁感应加热升温的条件下对其进行拉拔扩径，实现以减壁为主、减径为辅的减壁扩径处理，获得温扩变径后的金属无缝管材；

当选择增加步骤Z1、Z2中的任意一个或两个步骤时，若获得的温拔变径或温扩变径后的金属无缝管材不满足减径减壁处理的需求时，则将步骤Z1、Z2中的任意一个或两个步骤重复1次以上，直至获得符合减径减壁需求的金属无缝管材，然后进行步骤Z3和Z4；

步骤Z3.热处理：对变径后的金属无缝管材进行热处理；

步骤Z4.精密冷轧：对热处理后的金属无缝管材运用多辊冷轧技术进行小变形量冷轧处理，获得管材尺寸精度较高、晶粒度较细的变径后的金属无缝管材；

当完成步骤Z4后获得的金属无缝管材不满足高性能难变形金属无缝管材的规格和性能需求时，将步骤Z3和Z4按顺序重复1次以上，直至获得规格和性能均符合需求的金属无缝管材。

作为本发明的进一步改进，所述步骤1的加热处理是将定尺寸的金属实心原坯依靠炉底辊道11输送进入加热炉1内，炉子火焰喷嘴12运用上下两层四组的形式布置于加热炉1内，根据金属实心原坯的金属特性设定加热温度，加热过程中实际温度与设定温度的误差为±10℃；针对定尺后金属实心圆坯，需要让其转变为空心毛管，因冷态金属抗力较大，难以变形，需要进行加热处理，金属实心原坯可以分组依靠炉底辊道输送进入炉体，为了保证管材的受热均匀，火焰喷嘴采用上下两层四组的布置形式。

所述步骤2的穿孔处理是运用大辗轧角穿孔将加热处理后的金属实心原坯进行穿孔处理，将其转变为空心毛管；所述大辗轧角穿孔是将上筒形辊和下筒形辊两个轧辊异向旋转，咬入金属实心原坯，在轧辊的拉拽力作用下，与旋转的顶头接触，在金属实心原坯中间形成孔腔，获得空心毛管；其中金属实心原坯总变形压缩量为10％～25％，顶头前压缩量为：3％～12％，轧辊锥角为：12°～25°。但在整个穿孔过程中，实心原坯始终是螺旋前进，此工序产生的螺旋节将通过后续的毛管内外修磨处理。与普通金属穿孔相比，大辗轧角穿孔技术可以有效的降低与金属的接触面积达40％以上；旋转顶头在与金属实心原坯接触之前，开始发生旋转而减小顶头与管材内壁的剪应力，杜绝内孔裂纹、夹层等缺陷产生。

作为本发明的进一步改进，所述步骤3的毛管外修磨是运用砂轮磨头对空心毛管外表面进行修磨处理，以消除其外表面氧化铁皮与穿孔处理引起的管坯表面螺旋节，所述砂轮磨头分为大颗粒粗磨砂轮磨头、中颗粒砂布磨头与细颗粒砂轮磨头，大颗粒砂轮用于消除空心毛管表面螺旋节，中颗粒砂布用于打磨因粗磨头遗留的金属毛刺，细颗粒砂轮用于空心毛管表面的抛光处理，所述砂轮磨头3的修磨厚度为0.1mm～10mm，修磨后产品达到圆度误差为0～0.05mm，孔径偏差±0.01mm，表面光洁度达到Ra0.2标准；毛管外修磨过程是往复实施。

所述步骤4的钢管内修磨是运用钢丝磨头对空心毛管内壁进行修磨处理，以消除其内表面氧化铁皮与穿孔处理引起的翘皮、夹层问题，所述硬质砂轮磨头的修磨厚度为0.1mm～5mm，所述钢丝磨头4的钢丝直径≤0.1mm；

所述步骤5的油污清洗是将空心毛管浸泡在碱性清洗液中进行内外壁清洗，以冲刷其表面的磨头砂砾、金属毛刺以及油污；所述空心毛管在碱性清洗液中的翻转次数为3～5次，浸泡时间5～10分钟，碱性清洗液的PH值为8～10。

作为本发明的进一步改进，所述步骤6矫直处理，对清洗后的空心毛管进行矫直处理；具体是运用斜置式矫直、或压力式矫直与斜置式矫直协同方式进行复合矫直处理；对于直径小于350mm、且直径与壁厚比值大于25的空心毛管，运用斜置式矫直消除空心毛管的挠曲、压扁变形；对于直径为350mm以上、且直径与壁厚比值小于25的空心毛管，运用压力式矫直与斜置式矫直协同工作，压力矫直消除空心毛管的弯曲挠度，斜置式矫直消除空心毛管的压扁变形，同时消除管材的残余应力；所述斜置式矫是运用斜置式矫直装置的旋转压头与空心毛管倾斜旋转接触，所述压力式矫直是运用压力式矫直装置的活动压头与空心毛管垂直接触，经矫直处理后的空心毛管的圆度误差为0～0.1mm，直线度≤0.3mm/m。对于修磨后的空心毛管，由于穿孔变形量比较大，且存在金属变形特性不一致的情况，势必产生大量的内应力以及分布不均等现象。因此在冷却过程中会出现弯曲、塌扁现象，同时内部的残余应力较大。本发明通过矫直处理解决上述问题。针对大口径厚壁管材，因变形抗力较大，采用压力式矫直与斜置式矫直协同工作，压力矫直消除管材弯曲挠度，但由于压力矫直在直线度具有良好的矫直效果，但是对管材圆度上存在致命矫直缺陷(后续冷轧是带芯棒冷制，势必对圆度要求较高)，同时采用斜置式矫直，让毛管在矫直辊中发生压扁变形，最终可以获得良好的矫直效果，同时极大的消除管材的残余应力。

所述步骤7的四辊温轧，对矫直处理后的空心毛管运用四辊温轧处理；具体是运用第三感应加热装置为矫直处理后的空心毛管加热升温，按照金属无缝管材的最优热加工温度确定温轧最优温度，温轧最优温度优选为金属无缝管材最优热加工温度的50％～70％，感应升温时间≤30S，再运用四辊轧机进行轧制，所述四辊轧机是运用垂直布置的四个轧辊与一组带有锥面的芯棒构成轧制成形单元，所述四个轧辊中位于最上层和最下层的轧辊为工作辊，位于中间两层的轧辊为带有连续锥形截面孔型的支撑辊，空心毛管放置在两个支撑辊中，与芯棒构成封闭的变形孔型，空心毛管在变形孔型中发生塑性变形，变形量不超过50％，同时空心毛管的金属晶粒发生碎化，晶粒度达到4-9级；在整个轧制过程中，上下两个轧制工作辊水平平动同时发生反向转动，而两个支撑辊为被动传动，始终贴合在工作辊表面，四辊协同地推动空心毛管102沿纵向延伸，而在四辊冷轧机轧制的极限位置，芯棒发生旋转并使管材送进，芯棒的旋转角度为0°～75°，道次管材送进量为0-10mm；经四辊温轧处理，空心毛管的最大变形量可以实现50％，金属管材晶粒度达到5～7级，获得壁厚公差≤7％，外径圆度误差为0～0.1mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.2mm/m的金属无缝管材103；所述第三感应加热装置74的感应加热温度区间为0℃～1600℃，在四辊温轧过程中，根据空心毛管的熔点温度设置具体的感应加热温度。对于矫直处理后管材，为了获得精度较高、性能更优，规格更全的复合管材，开展四辊温轧轧制。

所述步骤8去油脂处理，对变径后的金属无缝管材进行去油脂处理；具体是将变径后的金属无缝管浸泡在碱性清洗液中进行清洗处理，以冲刷其表面油污，其中管材翻转次数为3～5次，浸泡时间5～10分钟，碱性清洗液的PH值为8～10。

作为本发明的进一步改进，所述步骤Z1的温拔减径具体为：运用第一感应加热装置为变径后的金属无缝管材加热升温，加热温度控制在为金属无缝管材最优热加工温度的50％～70％，感应升温时间≤30S，并将其在拉拔模具中发生塑性变形，实现以减径为主、减壁为辅的减径减壁处理，获得温拔变径后的金属无缝管材；其中，拉拔模具的缩颈芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为金属无缝管材直径的3～50％；单道次扩径能力可实现金属无缝管材直径的0～25％，单道次减壁量为金属无缝管材壁厚的-10％～+15％；所述第一感应加热装置的感应加热温度区间为0℃～1600℃，根据金属无缝管材的熔点温度进行动态调整设置。四辊温轧变径后的难变形金属管材，为了获得极限规格等产品，需要实现减径减壁处理，采用温拔减径工序，但由于针对高性能难变形金属管材，金属塑性较差，拉拔存在极大的拉应力，容易发生断裂等现象，因此需要进行感应加热，提高管材的温度，以此增加管材的塑性，有利于金属材料内部晶粒的滑移。

所述步骤Z2的温拔减壁扩径具体为：运用第二感应加热装置为温拔变径后的金属无缝管材加热升温，加热温度控制在金属无缝管材最优热加工温度的50％～70％，感应升温时间≤30S，并将其在扩径模头中发生塑性变形，实现以减壁为主、减径为辅的减壁扩径处理，获得温扩变径后的金属无缝管材，其中，扩径模头的芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为10mm～300mm；单道次扩径能力可实现金属无缝管材直径的0～20％，单道次减壁量为金属无缝管材壁厚的0～15％；所述第二感应加热装置的感应加热温度区间为0℃～1600℃，根据金属无缝管材的熔点温度进行动态调整设置。对于温拔减径后的金属合管材，为了获得极限规格等产品，减壁量不能满足生产需求时，采用减壁扩径工序。

作为本发明的进一步改进，所述步骤Z3的热处理包括淬火与回火过程，所述的热处理是将变径后的金属无缝管材依靠炉底辊道11输送进入加热炉内，炉子火焰喷嘴运用上下两层四组的形式布置于加热炉内，以保证管材的受热均匀，根据金属无缝管材的金属性能设定加热温度及保温时间，经热处理后金属无缝管材的晶粒度达到4～7级，残余应力≤50MPa；热处理过程中，实际温度与设定的温度误差为±10℃。

针对四辊温轧、温拔、温扩变径以及精密轧制后金属管材，因其工序变形量较大，产生大量残余应力，同时因塑性变形产生大量碎化晶粒，极易引进金属管材碎裂，尤其是难变形金属材料，因此必须进行热处理，在消除残余应力同时，让金属晶粒产生动态再结晶，消除晶间有害相的产生。

所述步骤Z4精密冷轧具体是运用多辊冷轧机冷轧，所述多辊冷轧机包括多个带有孔型的轧辊和一组带有锥面的轧制芯棒，且同一多辊冷轧机中轧辊所带孔型的外形尺寸一致，将温拔、温扩变径及热处理后的金属无缝管材放置在多个轧辊中，并且与一组轧制芯棒构成封闭的变形孔型，金属无缝管材在变形孔型中发生塑性变形，同时金属无缝管材的金属晶粒发生碎化；在整个轧制过程中，轧辊水平平动同时发生反向转动，推动金属无缝管材沿纵向延伸，而在多个轧辊的轧制极限位置，轧制芯棒发生旋转，并使金属无缝管材送进，轧制芯棒的旋转范围为0°～60°，道次管材送进量为0～3mm；经过多辊精密冷轧，使金属无缝管材的最大变形量达到20％，金属管材晶粒度达到7～9级，获得壁厚公差≤5％，外径圆度误差0～0.05mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高性能精密金属无缝管材；所述多辊冷轧机中的轧辊为三个、四个、五个或六个。

对于热处理后的金属无缝管材，为了获得精度较高、性能更优、极限规格更突出的产品，开展多辊(三辊、四辊、五辊或六辊)冷轧工序。通过多辊冷轧处理，获得晶粒度更细、极限规格更全面、表面质量更佳、金属管材强韧性更好的金属无缝管材。

作为本发明的进一步改进，所述步骤9光亮处理，对去油脂处理后的金属无缝管材进行光亮处理；具体是将去油脂处理后的金属无缝管材依靠炉底输送带进入光亮清退处理炉内，炉嘴运用上下两层四组的形式布置于光亮清退处理炉内，以保证金属无缝管材的受热均匀；所述光亮清退处理炉与氢气发生装置连接，所述氢气发生装置产生氢气，并与氧气发生燃烧反应为光亮清退处理炉提供热能。

针对四辊温轧、温拔、温扩变径以及精密轧制后的金属无缝管材，因其工序变形量较大，轧制过程极易氧化，需要进行光亮处理。

所述步骤10表面修磨处理，对光亮处理后的金属无缝管材进行表面修磨处理；具体是运用细颗粒的砂轮磨头对光亮处理后的金属无缝管材外表面进行修磨处理，以消除其表面氧化膜与道次工序引起的金属管材表面质量问题，表面修磨处理的厚度为0.1mm-1mm，修磨后金属无缝管材圆度误差为0.01～0.02mm，孔径偏差±0.01mm，表面光洁度达到Ra0.2标准；

所述步骤11灰尘清扫，对表面修磨后的金属无缝管材进行灰尘清扫；具体是运用负压吹扫装置对表面修磨后的金属无缝管材的内外壁进行处理，吸走表面磨头砂砾、金属毛刺。

作为本发明的进一步改进，所述步骤12的探伤检测是运用涡流探伤检测装置对获得的高性能难变形的金属无缝管材的表面进行超声检测处理，以获得金属无缝管材在经过大变形条件下产生的裂纹缺陷，剔除检测不合格的高性能难变形的金属无缝管材；

所述步骤13的金属组织性能检测是运用物理检测、化学检测手段对探伤检测合格的高性能难变形的金属无缝管材进行取样，分析其力学性能、晶粒度、耐腐蚀性，评价金属管材的性能，对金属组织性能检测不合格的高性能难变形的金属无缝管材，再重复步骤7至12，直至获得合格的高性能难变形的金属无缝管材。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)可以极大地提高难变形金属无缝管材连续制备能力，极大地提高生产效率，有效降低生产成本；

(2)可以满足不同难变形金属材料材质、不同成品规格的产品需要，灵活应对不同材料特性金属管材产品的制备；

(3)可以实现产品尺寸精度、表面质量、材料性能、晶粒度等关键指标的协同控制，获得高性能、高精度的无缝管材产品。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明步骤1加热处理的原理示意图；

图3是本发明步骤2采用大辗轧角穿孔的原理示意图；

图4是本发明步骤3毛管外修磨的原理示意图；

图5是本发明步步骤4毛管内修磨的原理示意图；

图6是本发明步骤6矫直处理的结构示意图；

图7是本发明步骤7四辊冷轧的原理示意图；

图8是本发明步骤Z1温拔减径的原理示意图；

图9是本发明步骤Z2温拔减壁扩径的原理示意图；

图10是本发明步骤Z3热处理的原理示意图；

图11是本发明步骤Z4精密冷轧的多辊冷轧原理示意图；

图12是本发明步骤Z4精密冷轧的六辊冷轧原理示意图；

图13是本发明步骤9光亮处理的原理示意图；

图14是本发明步骤10表面修磨处理的原理示意图；

图15是本发明步骤11灰尘清扫的原理示意图；

图16是本发明步骤12探伤检测的原理示意图。

其中，1-炉体、11-炉底辊道、12-炉子火焰喷嘴、101-金属实心原坯、21-上筒形辊、22-下筒形辊、23-顶头、102-空心毛管、3-砂轮磨头、4-钢丝磨头、61-活动压头、62-旋转压头、71-芯棒、72-工作辊、73-支撑辊、74-第三感应加热装置、103-变径后的金属无缝管材、81-第一感应加热装置、82-拉拔模具、83-第二感应加热装置、84-扩径模头、85-轧辊、86-轧制芯棒、91-炉底输送带、92-炉嘴、93-氢气发生装置、111-负压吹扫装置、121-涡流探伤检测装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

如图1-7、13-16所示，一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，包括以下步骤：

步骤1.加热处理：将定尺寸后的金属实心原坯101加热处理，以降低金属抗力；具体是将定尺寸的金属实心原坯101依靠炉底辊道11输送进入炉体1，炉子火焰喷嘴12采用上下两层四组的形式布置于炉体1内，根据金属实心原坯101的金属特性设定加热温度，加热过程中实际温度与设定温度的误差为±10℃。

步骤2.穿孔处理：运用大辗轧角穿孔将加热处理后的金属实心原坯101进行穿孔处理，将其转变为空心毛管102；所述大辗轧角穿孔是将上筒形辊21和下筒形辊22两个轧辊异向旋转，咬入金属实心原坯101，在轧辊的拉拽力作用下，与旋转的顶头23接触，在金属实心原坯101中间形成孔腔，从而获得空心毛管301；其中金属实心原坯101总变形压缩量为10％～25％，顶头前压缩量为3％～12％，轧辊锥角为12°～25°。

步骤3.毛管外修磨：对空心毛管102的外表面进行修磨处理；具体是运用砂轮磨头3对空心毛管102外表面进行修磨处理，以消除其外表面氧化铁皮与穿孔处理引起的管坯表面螺旋节，所述外砂轮磨头3分为大颗粒粗磨砂轮磨头、中颗粒砂布磨头与细颗粒砂轮磨头，大颗粒砂轮用于消除空心毛管表面螺旋节，中颗粒砂布用于打磨因粗磨头遗留的金属毛刺，细颗粒砂轮用于空心毛管表面的抛光处理，所述砂轮磨头3的修磨厚度为0.1mm～10mm，修磨后产品的圆度误差为0～0.05mm，孔径偏差±0.01mm，表面光洁度达到Ra0.2标准。

步骤4.毛管内修磨：对空心毛管102的内壁进行修磨处理；具体是运用钢丝磨头4对空心毛管102内壁进行修磨处理，以消除其内表面氧化铁皮与穿孔处理引起的翘皮、夹层问题，所述硬质砂轮磨头的修磨厚度为0.1mm～5mm，所述钢丝磨头4的钢丝直径≤0.1mm。

步骤5.油污清洗：对修磨后的空心毛管102的内外壁进行清洗处理；将空心毛管102浸泡在碱性清洗液中进行内外壁清洗，以冲刷其表面的磨头砂砾、金属毛刺及油污；所述空心毛管102在碱性清洗液中的翻转次数为3～5次，浸泡时间5～10分钟，碱性清洗液的PH值为8～10。

步骤6.矫直处理：对清洗后的空心毛管102进行矫直处理，以消除空心毛管102因穿孔、修磨处理带来的因金属应变力分布不均导致的弯曲、塌扁缺陷；运用斜置式矫直、或压力式矫直与斜置式矫直协同方式进行复合矫直处理；对于直径小于350mm、且直径与壁厚比值大于25的空心毛管102，运用斜置式矫直消除空心毛管的挠曲、压扁变形；对于直径为350mm以上、且直径与壁厚比值小于25的空心毛管102，运用压力式矫直与斜置式矫直协同工作，压力矫直消除空心毛管的弯曲挠度，斜置式矫直消除空心毛管的压扁变形，同时消除管材的残余应力；所述斜置式矫是运用斜置式矫直装置的旋转压头62与空心毛管102倾斜旋转接触，所述压力式矫直是运用压力式矫直装置的活动压头61与空心毛管102垂直接触，经矫直处理后的空心毛管102的外径圆度误差为0～0.2mm，直线度≤0.3mm/m。

步骤7.四辊温轧：对矫直处理后的空心毛管102运用四辊温轧进行大变形量等温轧制冷轧处理，获得变径后的金属无缝管材103；具体是利用第三感应加热装置74提高矫直处理后空心毛管102的温度，温轧最优温度为金属无缝管材103最优热加工温度的50％～70％，再运用四辊轧机进行轧制，所述四辊轧机是运用垂直布置的四个轧辊与一组带有锥面的芯棒71构成轧制成形单元，所述四个轧辊中位于最上层和最下层的轧辊为工作辊72，位于中间两层的轧辊为带有连续锥形截面孔型的支撑辊73，空心毛管102放置在两个支撑辊73中，与芯棒71构成封闭的变形孔型，空心毛管102在变形孔型中发生塑性变形，变形量不超过50％，同时空心毛管102的金属晶粒发生碎化，晶粒度达到4-9级；在整个轧制过程中，上下两个轧制工作辊72水平平动同时发生反向转动，而两个支撑辊73为被动传动，始终贴合在工作辊72表面，四辊协同地推动空心毛管102沿纵向延伸，而在四辊冷轧机轧制的极限位置，芯棒71发生旋转并使管材送进，芯棒71的旋转角度为0°～75°，道次管材送进量为0-10mm；经四辊温轧处理，空心毛管102的最大变形量可以实现50％，金属管材晶粒度达到5～7级，获得壁厚公差≤7％，外径圆度误差为0～0.1mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.2mm/m的金属无缝管材103；所述第三感应加热装置74的感应加热温度区间为0℃～1600℃，在四辊温轧过程中，根据空心毛管102的金属特性设置具体的感应加热温度；

步骤8.去油脂处理：将变径后的金属无缝管103浸泡在碱性清洗液中进行清洗处理，以冲刷其表面油污，其中管材翻转次数为3～5次，浸泡时间5～10分钟，碱性清洗液的PH值为8～10。

步骤9.光亮处理：对去油脂处理后的金属无缝管材103进行光亮处理；具体是将去油脂处理后的金属无缝管材103依靠炉底输送带91进入光亮清退处理炉9内，炉嘴92采用上下两层四组的形式布置于光亮清退处理炉9内，以保证金属无缝管材的受热均匀；所述光亮清退处理炉9与氢气发生装置93连接，所述氢气发生装置93产生氢气，并与氧气发生燃烧反应为光亮清退处理炉9提供热能。

步骤10.表面修磨处理：对光亮处理后的金属无缝管材103进行表面修磨处理；具体是运用细颗粒的砂轮磨头3对光亮处理后的金属无缝管材103外表面进行修磨处理，以消除其表面氧化膜与道次工序引起的金属管材表面质量问题，表面修磨处理的厚度为0.1mm-1mm，修磨后金属无缝管材103圆度误差为0.01～0.02mm，孔径偏差±0.01mm，表面光洁度达到Ra0.2标准。

步骤11.灰尘清扫：对表面修磨后的金属无缝管材103进行灰尘清扫，获得高性能难变形的金属无缝管材103；具体是运用负压吹扫装置111对表面修磨后的金属无缝管材103的内外壁进行处理，吸走表面磨头砂砾、金属毛刺。

步骤12.探伤检测：运用涡流探伤检测装置121对高性能难变形的金属无缝管材103的表面进行超声波探伤检测，以获得金属无缝管材在经过大变形条件下产生的裂纹缺陷，剔除检测不合格的高性能难变形的金属无缝管材103。

步骤13.金属组织性能检测：对探伤检测合格的高性能难变形的金属无缝管材103进行取样并检测其金属组织性能；具体是运用物理检测、化学检测手段对探伤检测合格的高性能难变形的金属无缝管材103进行取样，分析其力学性能、晶粒度、耐腐蚀性，评价金属管材的性能，对金属组织性能检测不合格的高性能难变形的金属无缝管材103，再重复步骤7至12，直至获得合格的高性能难变形的金属无缝管材103。

步骤14.定尺、包装处理：对金属组织性能检测合格的高性能难变形的金属无缝管材103打包处理。

本实施例的制备方法适用于直径Φ15mm～Φ800mm、壁厚为3mm～30mm、晶粒度5～7级，获得壁厚公差≤7％，外径圆度误差0～0.1mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.2mm/m的高性能难变形金属精密无缝管材。

实施例2

如图1-7、10-16所示，在实施例1制备方法中完成步骤7后获得的变径后金属无缝管材103的直径D和壁厚h的比值为10≤D/h≤15时，增加步骤Z3、Z4，然后再进行步骤8-14，构成本实施例的高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1-7的内容与实施例1相同。

步骤Z3.热处理：对变径后的金属无缝管材103进行热处理；热处理包括淬火与回火过程，所述的热处理是将变径后的金属无缝管材103依靠炉底辊道11输送进入加热炉1内，炉子火焰喷嘴12运用上下两层四组的形式布置于加热炉1内，根据金属无缝管材103的金属性能设定加热温度及保温时间，经热处理后金属无缝管材103的晶粒度达到4～7级，残余应力≤50MPa；热处理过程中，实际温度与设定的温度误差为±10℃；

步骤Z4.精密冷轧：对热处理后的金属无缝管材103运用多辊冷轧机进行小变形量冷轧处理，获得管材尺寸精度较高、晶粒度较细的变径后金属无缝管材103；且当完成步骤Z4后获得的金属无缝管材不满足高性能难变形金属无缝管材103的规格和性能需求时，将步骤Z3和Z4按顺序重复1次以上，直至获得规格和性能均符合需求的金属无缝管材103。

所述步骤Z4精密冷轧具体是运用六辊冷轧机冷轧，所述四辊冷轧机包括周向均匀分布的六个带有孔型的轧辊85和一组带有锥面的轧制芯棒86，且孔型的外形尺寸相同，将温拔、温扩变径及热处理后的金属无缝管材103放置在六个轧辊85中，并且与一组轧制芯棒86构成封闭的变形孔型，金属无缝管材103在变形孔型中发生塑性变形，同时金属无缝管材103的金属晶粒发生碎化；在整个轧制过程中，轧辊85水平平动同时发生反向转动，推动金属无缝管材103沿纵向延伸，而在六个轧辊85的轧制极限位置，轧制芯棒86发生旋转，并使金属无缝管材103送进，轧制芯棒的旋转范围为0°～60°，道次管材送进量为0～3mm；经过六辊精密冷轧，使金属无缝管材103的最大变形量达到20％，金属管材晶粒度达到7～9级，获得壁厚公差≤5％，外径圆度误差为0～0.05mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高精密无缝管材103；本实施例的精密冷轧也可以为三辊、四辊或五辊冷轧机。

步骤8-14的内容与实施例1相同。

本实施例的制备方法适用于制备直径Φ3mm～Φ800mm、壁厚为1mm～20mm、金属管材晶粒度达到7～9级、壁厚公差≤5％、外径圆度误差为0～0.05mm、壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高性能难变形金属精密无缝管材。

实施例3

如图1-8、10-16所示，在实施例2制备方法中完成步骤7后获得的变径后金属无缝管材103的直径D和壁厚h的比值D/h＜10且需进行侧重减径，少许减壁的塑性变形时，实施步骤Z3之前，增加步骤Z1，构成本实施例的高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1-7的内容与实施例2相同。

所述步骤Z1.温拔减径：运用第一感应加热装置81为变径后的金属无缝管材103加热升温，加热温度控制在金属无缝管材103最优热加工温度的50％～70％左右，感应升温时间≤30S，并将其在拉拔模具82中发生塑性变形，实现以减径为主、减壁为辅的减径减壁处理，获得温拔变径后的金属无缝管材103；其中，拉拔模具82的缩颈芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为金属无缝管材直径的3％～50％；单道次扩径能力可实现金属无缝管材直径的0～25％，单道次减壁量为金属无缝管材103壁厚的-10％～+15％；所述第一感应加热装置81的感应加热温度区间为0℃～1600℃；

当获得的温拔变径后的金属无缝管材不满足减径减壁处理的需求时，则将步骤Z1重复1次以上，直至获得符合减径减壁需求的金属无缝管材103，然后进行步骤Z3和Z4；

步骤Z3-Z4、步骤8-14的内容与实施例2相同。

本实施例的制备方法适用于制备直径Φ3mm～Φ600mm、壁厚为1mm～20mm、金属管材晶粒度达到7～9级、壁厚公差≤5％、外径圆度误差为0～0.05mm、壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高性能难变形金属精密无缝管材。

实施例4

如图1-7、9-16所示，在实施例2制备方法中完成步骤7后获得的变径后金属无缝管材103的直径D和壁厚h的比值D/h＜10且需进行侧重减壁，少许减径的塑性变形时，且实施步骤Z3之前，增加步骤Z2，构成本实施例的高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1-7的内容与实施例2相同。

步骤Z2.温拔减壁扩径：当温拔变径后的金属无缝管材103存在减壁量不满足生产需求时，运用第二感应加热装置83为温拔变径后的金属无缝管材103加热升温，加热温度控制在金属无缝管材103最优热加工温度的50％～70％左右，感应升温时间≤30S，并将其在扩径模头84中发生塑性变形，实现以减壁为主、减径为辅的减壁扩径处理，获得温扩变径后的金属无缝管材103，其中，扩径模头84的芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为10mm～300mm；单道次扩径能力可实现金属无缝管材103直径的0～20％，单道次减壁量为金属无缝管材103壁厚的0～15％；所述第二感应加热装置83的感应加热温度区间为0℃～1600℃。

当获得的温扩变径后的金属无缝管材不满足减径减壁处理的需求时，则将步骤Z2中重复1次以上，直至获得符合减径减壁需求的金属无缝管材103，然后进行步骤Z3和Z4；

步骤Z3-Z4、步骤8-14的内容与实施例2相同。

本实施例的制备方法适用于制备直径Φ15mm～Φ800mm、壁厚为1mm～20mm、金属管材晶粒度达到7～9级、壁厚公差≤5％、外径圆度误差为0～0.05mm、壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高性能难变形金属精密无缝管材。

实施例5

如图1-16所示，在实施例2制备方法中完成步骤7后获得的变径后金属无缝管材103的直径D和壁厚h的比值D/h＜10且需进行减壁减径的塑性变形时，且实施步骤Z3之前，增加步骤Z1、Z2，构成本实施例的高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1-7的内容与实施例2相同。

所述步骤Z1.温拔减径：运用第一感应加热装置81为变径后的金属无缝管材103加热升温，加热温度控制在金属无缝管材103最优热加工温度的50％～70％左右，感应升温时间≤30S，并将其在拉拔模具82中发生塑性变形，实现以减径为主、减壁为辅的减径减壁处理，获得温拔变径后的金属无缝管材103；其中，拉拔模具82的缩颈芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为金属无缝管材直径的3～50％；单道次扩径能力可实现金属无缝管材直径的0～25％，单道次减壁量为金属无缝管材103壁厚的-10％～+15％；所述第一感应加热装置81的感应加热温度区间为0℃～1600℃；

步骤Z2.温拔减壁扩径：当温拔变径后的金属无缝管材103存在减壁量不满足生产需求时，运用第二感应加热装置83为温拔变径后的金属无缝管材103加热升温，加热温度控制在金属无缝管材103熔点温度的50％～70％左右，感应升温时间≤30S，并将其在扩径模头84中发生塑性变形，实现以减壁为主、减径为辅的减壁扩径处理，获得温扩变径后的金属无缝管材103，其中，扩径模头84的芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为10mm～300mm；单道次扩径能力可实现金属无缝管材103直径的0～20％，单道次减壁量为金属无缝管材103壁厚的0～15％；所述第二感应加热装置83的感应加热温度区间为0℃～1600℃。

当选择获得的温拔、温扩变径后的金属无缝管材不满足减径减壁处理的需求时，则将步骤Z1、Z2按顺序重复1次以上，直至获得符合减径减壁需求的金属无缝管材103，然后进行步骤Z3和Z4；当完成步骤Z4后获得的金属无缝管材不满足高性能难变形金属无缝管材103的规格和性能需求时，将步骤Z3和Z4按顺序重复1次以上，直至获得规格和性能均符合需求的金属无缝管材103。

步骤Z3-Z4、步骤8-14的内容与实施例2相同。

本实施例的制备方法适用于制备直径Φ3mm～Φ600mm、壁厚为0.5mm～10mm、金属管材晶粒度达到7～9级，获得壁厚公差≤5％，外径圆度误差0～0.05mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高性能难变形金属精密无缝管材。

上述实施例1-5中，根据难变形金属精密无缝管材的材质可以按照表1中的数据选择温轧最优温度。大辗轧角穿孔、四辊温轧、温拔减径、温拔减壁扩径、精密冷轧步骤中结合难变形金属精密无缝管材材质、规格要求(直径、壁厚、晶粒度、误差)在上述对应数值范围内确定具体生产参数。

表1：难变形金属四辊温轧最优温度

表1中仅列举了几种较常用的金属材料，本发明的多高性能难变形金属精密无缝管材制备方法并不仅限于选用表中所列材料。

Claims (10)

1.一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.加热处理：将定尺寸后的金属实心原坯(101)加热处理，以降低金属抗力；

步骤2.穿孔处理：对加热处理后的金属实心原坯(101)进行穿孔处理，将其转变为空心毛管102；

步骤3.毛管外修磨：对空心毛管(102)的外表面进行修磨处理；

步骤4.毛管内修磨：对空心毛管(102)的内壁进行修磨处理；

步骤5.油污清洗：对修磨后的空心毛管(102)的内外壁进行清洗处理；

步骤6.矫直处理：对清洗后的空心毛管(102)进行矫直处理，以消除空心毛管(102)因穿孔、修磨处理带来的因金属应变力分布不均导致的弯曲、塌扁缺陷；

步骤7.四辊温轧：对矫直处理后的空心毛管(102)运用四辊温轧进行大变形量等温轧制处理，获得变径后的金属无缝管材(103)；

步骤8.去油脂处理：对变径后的金属无缝管材(103)进行去油脂处理；

步骤9.光亮处理：对去油脂处理后的金属无缝管材(103)进行光亮处理；

步骤10.表面修磨处理：对光亮处理后的金属无缝管材(103)进行表面修磨处理；

步骤11.灰尘清扫：对表面修磨后的金属无缝管材(103)进行灰尘清扫，获得高性能难变形金属无缝管材(103)；

步骤12.探伤检测：对高性能难变形金属无缝管材(103)进行超声波探伤检测，剔除检测不合格的高性能难变形金属无缝管材(103)；

步骤13.金属组织性能检测：对探伤检测合格的高性能难变形金属无缝管材(103)进行取样并检测其金属组织性能；对金属组织性能检测不合格的高性能难变形金属无缝管材(103)，再重复步骤7至13，直至获得合格的高性能难变形金属无缝管材(103)；

步骤14.定尺、包装处理：对金属组织性能检测合格的高性能难变形金属无缝管材(103)打包处理。

2.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：当经所述步骤1-7后获得的变径后金属无缝管材103的直径D和壁厚h的比值为10≤D/h≤15时，在完成步骤7之后，增加步骤Z3、Z4，然后再进行步骤8-14；

步骤Z3.热处理：对变径后的金属无缝管材(103)进行热处理；

步骤Z4.精密冷轧：对热处理后的金属无缝管材(103)运用多辊冷轧技术进行小变形量冷轧处理，获得管材尺寸精度较高、晶粒度较细的变径后的金属无缝管材(103)；且当完成步骤Z4后获得的金属无缝管材不满足高性能难变形金属无缝管材(103)的规格和性能需求时，将步骤Z3和Z4按顺序重复1次以上，直至获得规格和性能均符合需求的金属无缝管材(103)。

3.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：当经所述步骤1-7后获得的变径后金属无缝管材(103)的直径D和壁厚h的比值D/h＜10时，在完成所述步骤7之后，首先增加步骤Z1、Z2中的任意一个或两个步骤进行减径减壁处理；再增加步骤Z3-Z4，最后进行步骤8-14；

所述步骤Z1.温拔减径：对变径后的金属无缝管材(103)采用电磁感应加热升温与温拔缩孔协同方式，实现以减径为主、减壁为辅的减径减壁处理，获得温拔变径后的金属无缝管材(103)；

步骤Z2.温拔减壁扩径：当温拔变径后的金属无缝管材(103)存在减壁量不满足生产需求时，采用电磁感应加热升温与温拔扩孔协同方式，实现以减壁为主、减径为辅的减壁扩径处理，获得温扩变径后的金属无缝管材(103)；

当选择增加步骤Z1、Z2中的任意一个或两个步骤时，若获得的温拔变径或温扩变径后的金属无缝管材不满足减径减壁处理的需求时，则将步骤Z1、Z2中的任意一个或两个步骤重复1次以上，直至获得符合减径减壁需求的金属无缝管材(103)，然后进行步骤Z3和Z4；

步骤Z3.热处理：对变径后的金属无缝管材(103)进行热处理；

步骤Z4.精密冷轧：对热处理后的金属无缝管材(103)运用多辊冷轧技术进行小变形量冷轧处理，获得管材尺寸精度较高、晶粒度较细的变径后的金属无缝管材(103)；

当完成步骤Z4后获得的金属无缝管材不满足高性能难变形金属无缝管材(103)的规格和性能(需求时，将步骤Z3和Z4按顺序重复1次以上，直至获得规格和性能均符合需求的金属无缝管材(103)。

4.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤1的加热处理是将定尺寸的金属实心原坯(101)依靠炉底辊道(11)输送进入加热炉(1)内，炉子火焰喷嘴(12)运用上下两层四组的形式布置于加热炉(1)内，根据金属实心原坯(101)的金属特性设定加热温度，加热过程中实际温度与设定温度的误差为±10℃；

所述步骤2的穿孔处理是运用大辗轧角穿孔将加热处理后的金属实心原坯(101)进行穿孔处理，将其转变为空心毛管(102)；所述大辗轧角穿孔是将上筒形辊(21)和下筒形辊(22)两个轧辊异向旋转，咬入金属实心原坯(101)，在轧辊的拉拽力作用下，与旋转的顶头(23)接触，在金属实心原坯(101)中间形成孔腔，获得空心毛管(102)；其中金属实心原坯(101)总变形压缩量为10％～25％，顶头前压缩量为3％～12％，轧辊锥角为12°～25°。

5.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤3的毛管外修磨是运用砂轮磨头(3)对空心毛管(102)外表面进行修磨处理，以消除其外表面氧化铁皮与穿孔处理引起的管坯表面螺旋节，所述砂轮磨头(3)分为大颗粒粗磨砂轮磨头、中颗粒砂布磨头与细颗粒砂轮磨头，大颗粒砂轮用于消除空心毛管表面螺旋节，中颗粒砂布用于打磨因粗磨头遗留的金属毛刺，细颗粒砂轮用于空心毛管表面的抛光处理，所述砂轮磨头(3)的修磨厚度为0.1mm～10mm，修磨后产品圆度误差为0～0.05mm，孔径偏差±0.01mm，表面光洁度达到Ra0.2标准；

所述步骤4的钢管内修磨是运用钢丝磨头(4)对空心毛管(102)内壁进行修磨处理，以消除其内表面氧化铁皮与穿孔处理引起的翘皮、夹层问题，所述硬质砂轮磨头的修磨厚度为0.1mm～5mm，所述钢丝磨头(4)的钢丝直径≤0.1mm；

所述步骤5的油污清洗是将空心毛管(102)浸泡在碱性清洗液中进行内外壁清洗，以冲刷其表面的磨头砂砾、金属毛刺及油污；所述空心毛管(102)在碱性清洗液中的翻转次数为3～5次，浸泡时间5～10分钟，碱性清洗液的PH值为8～10。

6.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤6矫直处理具体为：运用斜置式矫直、或压力式矫直与斜置式矫直协同方式进行复合矫直处理；对于直径小于350mm、且直径与壁厚比值大于25的空心毛管(102)，运用斜置式矫直消除空心毛管的挠曲、压扁变形；对于直径为350mm以上、且直径与壁厚比值小于25的空心毛管(102)，运用压力式矫直与斜置式矫直协同工作，压力矫直消除空心毛管的弯曲挠度，斜置式矫直消除空心毛管的压扁变形，同时消除管材的残余应力；所述斜置式矫是运用斜置式矫直装置的旋转压头(62)与空心毛管(102)倾斜旋转接触，所述压力式矫直是运用压力式矫直装置的活动压头(61)与空心毛管(102)垂直接触，经矫直处理后的空心毛管(102)的外径圆度误差为0～0.1mm，直线度≤0.3mm/m；

所述步骤7的四辊温轧，对矫直处理后的空心毛管(102)运用四辊温轧处理；具体是运用第三感应加热装置(74)为矫直处理后的空心毛管(102)加热升温，按照金属无缝管材(103)的最优热加工温度确定温轧最优温度，感应升温时间≤30S，再运用四辊轧机进行轧制，所述四辊轧机是运用垂直布置的四个轧辊与一组带有锥面的芯棒(71)构成轧制成形单元，所述四个轧辊中位于最上层和最下层的轧辊为工作辊(72)，位于中间两层的轧辊为带有连续锥形截面孔型的支撑辊(73)，空心毛管(102)放置在两个支撑辊(73)中，与芯棒(71)构成封闭的变形孔型，空心毛管(102)在变形孔型中发生塑性变形，变形量不超过50％，同时空心毛管(102)的金属晶粒发生碎化，晶粒度达到4-9级；在整个轧制过程中，上下两个轧制工作辊(72)水平平动同时发生反向转动，而两个支撑辊(73)为被动传动，始终贴合在工作辊(72)表面，四辊协同地推动空心毛管(102)沿纵向延伸，而在四辊冷轧机轧制的极限位置，芯棒(71)发生旋转并使管材送进，芯棒(71)的旋转角度为0°～75°，道次管材送进量为0-10mm；经四辊温轧处理，空心毛管(102)的最大变形量可以实现50％，金属管材晶粒度达到5～7级，获得壁厚公差≤7％，外径圆度误差为0～0.1mm，≤3％，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.2mm/m的金属无缝管材(103)；所述第三感应加热装置(74)的感应加热温度区间为0℃～1600℃，在四辊温轧过程中，根据空心毛管(102)的熔点温度设置具体的感应加热温度；

所述步骤8去油脂处理，对变径后的金属无缝管材103进行去油脂处理；具体是将变径后的金属无缝管(103)浸泡在碱性清洗液中进行清洗处理，以冲刷其表面油污，其中管材翻转次数为3～5次，浸泡时间5～10分钟，碱性清洗液的PH值为8～10。

7.根据权利要求3所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤Z1的温拔减径具体为：运用第一感应加热装置(81)为变径后的金属无缝管材(103)加热升温，加热温度控制在金属无缝管材(103)最优热加工温度的50％～70％，感应升温时间≤30S，并将其在拉拔模具(82)中发生塑性变形，实现以减径为主、减壁为辅的减径减壁处理，获得温拔变径后的金属无缝管材(103)；其中，拉拔模具(82)的缩颈芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为金属无缝管材直径的3～50％；单道次扩径能力可实现金属无缝管材直径的0～25％，单道次减壁量为金属无缝管材103壁厚的-10％～+15％；所述第一感应加热装置81的感应加热温度区间为0℃～1600℃；

所述步骤Z2的温拔减壁扩径具体为：运用第二感应加热装置(83)为温拔变径后的金属无缝管材(103)加热升温，加热温度控制在金属无缝管材(103)最优热加工温度的50％～70％，感应升温时间≤30S，并将其在扩径模头(84)中发生塑性变形，实现以减壁为主、减径为辅的减壁扩径处理，获得温扩变径后的金属无缝管材103，其中，扩径模头(84)的芯头模具锥角5°～25°，芯头定径带长度为10mm～300mm；单道次扩径能力可实现金属无缝管材(103)直径的0～20％，单道次减壁量为金属无缝管材(103)壁厚的0～15％；所述第二感应加热装置(83)的感应加热温度区间为0℃～1600℃。

8.根据权利要求2所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤Z3的热处理包括淬火与回火过程，所述的热处理是将变径后的金属无缝管材(103)依靠炉底辊道(11)输送进入加热炉(1)内，炉子火焰喷嘴(12)运用上下两层四组的形式布置于加热炉(1)内，根据金属无缝管材(103)的金属性能设定加热温度及保温时间，经热处理后金属无缝管材(103)的晶粒度达到4～7级，残余应力≤50MPa；热处理过程中，实际温度与设定的温度误差为±10℃；

所述步骤Z4精密冷轧具体是运用多辊冷轧机冷轧，所述多辊冷轧机包括多个带有孔型的轧辊(85)和一组带有锥面的轧制芯棒(86)，将温拔、温扩变径及热处理后的金属无缝管材(103)放置在多辊冷轧机的轧辊(85)中，并且与一组轧制芯棒(86)构成封闭的变形孔型，金属无缝管材(103)在变形孔型中发生塑性变形，同时金属无缝管材(103)的金属晶粒发生碎化；在整个轧制过程中，轧辊(85)水平平动同时发生反向转动，推动金属无缝管材(103)沿纵向延伸，而在多个轧辊(85)的轧制极限位置，轧制芯棒(86)发生旋转，并使金属无缝管材(103)送进，轧制芯棒的旋转范围为0°～60°，道次管材送进量为0～3mm；经过多辊精密冷轧，使金属无缝管材(103)的最大变形量达到20％，金属管材晶粒度达到7～9级，获得壁厚公差≤5％，外径圆度误差0～0.05mm，壁厚不均度≤5％，直线度≤0.15mm/m的高性能精密金属无缝管材(103)；所述多辊冷轧机中的轧辊(85)为三个、四个、五个或六个。

9.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤(9)光亮处理，对去油脂处理后的金属无缝管材(103)进行光亮处理；具体是将去油脂处理后的金属无缝管材(103)依靠炉底输送带(91)进入光亮清退处理炉(9)内，炉嘴(92)运用上下两层四组的形式布置于光亮清退处理炉(9)内，以保证金属无缝管材的受热均匀；所述光亮清退处理炉(9)与氢气发生装置(93)连接，所述氢气发生装置(93)产生氢气，并与氧气发生燃烧反应为光亮清退处理炉(9)提供热能；

所述步骤10表面修磨处理，对光亮处理后的金属无缝管材(103)进行表面修磨处理；具体是运用细颗粒的砂轮磨头(3)对光亮处理后的金属无缝管材(103)外表面进行修磨处理，以消除其表面氧化膜与道次工序引起的金属管材表面质量问题，表面修磨处理的厚度为0.1mm-1mm，修磨后金属无缝管材(103)圆度误差为0.01～0.02mm，孔径偏差±0.01mm，表面光洁度达到Ra0.2标准；

所述步骤11灰尘清扫，对表面修磨后的金属无缝管材(103)进行灰尘清扫；具体是运用负压吹扫装置(111)对表面修磨后的金属无缝管材(103)的内外壁进行处理，吸走表面磨头砂砾、金属毛刺。

10.根据权利要求1所述的一种高性能难变形金属精密无缝管材制备方法，其特征在于：所述步骤12的探伤检测是运用涡流探伤检测装置(121)对获得的高性能难变形的金属无缝管材(103)的表面进行超声检测处理，以获得金属无缝管材在经过大变形条件下产生的裂纹缺陷，剔除检测不合格的高性能难变形的金属无缝管材(103)；

所述步骤13的金属组织性能检测是运用物理检测、化学检测手段对探伤检测合格的高性能难变形的金属无缝管材(103)进行取样，分析其力学性能、晶粒度、耐腐蚀性，评价金属管材的性能，对金属组织性能检测不合格的高性能难变形的金属无缝管材(103)，再重复步骤7至12，直至获得合格的高性能难变形的金属无缝管材(103)。

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