CN113210456A - 一种智能温控生产钛合金无缝管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，包括以下步骤：(1)备料，选取符合标准的钛合金棒材，机加工成直径适合的圆胚；(2)热处理，对机加工完成的实心管状钛合金圆胚进行热处理，加热至915～970度，并且通过调整热处理的工艺使钛合金圆胚得到针状混合组织；(3)加工定心孔，对钛合金圆胚进行热处理后，在钛合金圆胚的两端加工定心孔，并在坯料表面涂刷防护涂料生产出的钛合金无缝管绝具有较好的塑性、热稳定性、疲劳强度，同时还具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性，通过在钛合金无缝管的外壁涂有防腐蚀、防锈等涂料具有保护作用，从而可以延伸钛合金无缝管的使用质量和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金无缝管生产技术领域，具体为一种智能温控生产钛合金无缝管的方法。
背景技术
钛材具有记忆性、超导性、高比强、高耐蚀、亲生物、高低温性能优良等特性，被称为第三金属(相对于铁、铝)、海洋金属(耐海水性能良好)、航空金属(理想的航空航天材料)和未来金属(朝阳产业)。钛金属被广泛应用于航空、航天、化工、石油、化学、电力、冶金、医药以及海洋工程、地热工程、制冷工程、体育、旅游等领域，随着这些行业的产业升级换代，钛材日益明显地成为工程技术和高科技领域中的关键材料和支撑材料。其中钛合金无缝管的使用率在以上领域占有相当大的比例，比如飞机发动机压气机部件及火箭、导弹和高速飞机的结构件、电解工业的电极、发电站的冷凝器、石油精炼和海水淡化的加热器等。
现有钛合金热轧无缝管领域，热轧钛坯均采用的是锻坯，经过2～3次真空自耗炉熔炼成铸锭，然后进行多道次锻造，制成所需钛棒坯尺寸。该钛棒坯的锻造方法，生产周期长，制造成本高，不能够使钛合金无缝管有较好的塑性、热稳定性等。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，具备节能、生产周期短、制造成本底等优点，解决了钛合金无缝管可塑性、热稳定性差的问题。
(二)技术方案
为实现上述生产周期短、制造成本底的目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，包括以下步骤：
(1)备料
选取符合标准的钛合金棒材，机加工成直径适合的圆胚；
(2)热处理
对机加工完成的实心管状钛合金圆胚进行热处理，加热至915～970度，并且通过调整热处理的工艺使钛合金圆胚得到针状混合组织；
(3)加工定心孔
对钛合金圆胚进行热处理后，在钛合金圆胚的两端加工定心孔，并在坯料表面涂刷防护涂料；
(4)穿孔
对加热后的圆坯进行穿孔，形成毛管；
(5)轧管
将步骤(4)得到的毛管进行无芯棒轧制，轧制后减径20～40毫米，得到初品荒管，接着将初品荒管推入脱管机进一步减径10～12毫米，得到成品荒管；
(6)定径
在750～850度对成品荒管进行定径，将荒管的外径控制为成品外径的 98～103％；
(7)矫直
荒管的温度冷却至550～650度时，矫直机开始热矫直；
(8)涂料
矫直后的钛合金无缝管首先进行酸洗，然后喷涂保护性涂料。
优选的，所述步骤(1)中钛合金棒材的化学成分应符合GB/T3620.1-2007、轧制后性能符合API标准的钛合金棒材。
优选的，所述步骤(2)中热处理通过在线智能温控系统控制的环形加热炉进行加热，经由红外测温仪进行实时测温，自动调节加热功率，实现温度和加热温度的控制，环形加热炉进行加热4.5～6小时，保持环形炉内微氧化性气氛，避免加热过程吸入氢气。
优选的，所述步骤(3)中配备适当的冷却水，控制坯料的温度为920～ 960度。
优选的，所述步骤(4)中穿孔前的温度在800～950度，穿孔过程中的温度在900～1150度，穿孔后温度850～960度。
优选的，所述步骤(6)中使用微张力减径机进行定径，定径完成后将无缝管放在冷床上均匀冷却。
优选的，所述步骤(7)中使用矫直机进行热矫直，采用循环方式对管体进行矫正3次，矫直前后快速测量的外径为正公差。
优选的，所述步骤(8)中的涂料具有防腐蚀、防锈等功能，涂料的厚度在1～1.5微米之间，喷涂完成后进行烘干。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，具备以下有益效果：
1、该智能温控生产钛合金无缝管的方法，通过在线智能温控系统控制加热温度，具有稳定可靠地温度检测控制，实时采集、记录、存储过程控制的数据等。通过在线智能温控系统实现钛合金管在线补温加热，避免在加工过程中未完成品钛管的温度下降，温度误差小，管坯加热均匀，节能降耗。制备得到的钛合金无缝管具有耐腐蚀性强，机械性能好，使用寿命长等优点。
2、该智能温控生产钛合金无缝管的方法，通过在热处理的时候形成的等轴与针状混合组织可以使钛合金无缝管绝具有较好的塑性、热稳定性、疲劳强度，同时还具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性，通过在钛合金无缝管的外壁涂有防腐蚀、防锈等涂料具有保护作用，从而可以延伸钛合金无缝管的使用质量和使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，包括以下步骤：
(1)备料
选取符合标准的钛合金棒材，钛合金棒材的化学成分应符合 GB/T3620.1-2007、轧制后性能符合API标准的钛合金棒材，机加工成直径适合的圆胚；
(2)热处理
对机加工完成的实心管状钛合金圆胚进行热处理，加热至970度，并且通过调整热处理的工艺使钛合金圆胚得到针状混合组织，热处理通过在线智能温控系统控制的环形加热炉进行加热，经由红外测温仪进行实时测温，自动调节加热功率，实现温度和加热温度的控制，环形加热炉进行加热6小时，保持环形炉内微氧化性气氛，避免加热过程吸入氢气，钛合金吸入氢气后形成渗气层，渗气层是指钛合金在空气炉中加热而导致氧、氮等元素渗入到钛合金中，形成的脆性层，温度越高、加热时间越长，则渗气层越厚，无缝管的强度会减弱；
(3)加工定心孔
对钛合金圆胚进行热处理后，在钛合金圆胚的两端加工定心孔，配备适当的冷却水，控制坯料的温度为960度，通过降温使得坯料更易于加工，并在坯料表面涂刷防护涂料；
(4)穿孔
对加热后的圆坯进行穿孔，形成毛管，穿孔前的温度在950度，穿孔过程中的温度在1150度，穿孔后温度960度，采用小变形量、低轧制速度的轧制过程，减少钛的加工硬化影响；
(5)轧管
将步骤(4)得到的毛管进行无芯棒轧制，轧制后减径40毫米，得到初品荒管，接着将初品荒管推入脱管机进一步减径12毫米，得到成品荒管；
(6)定径
在850度对成品荒管进行定径，将荒管的外径控制为成品外径的103％，使用微张力减径机进行定径，定径完成后将无缝管放在冷床上均匀冷却，成品荒管出炉后立即进入张力减径机是为了保证成品荒管外表面层温度不能过低；
(7)矫直
荒管的温度冷却至650度时，矫直机开始热矫直，使用矫直机进行热矫直，采用循环方式对管体进行矫正3次，矫直前后快速测量的外径为正公差，矫正完成后保障滚动冷却至室温；
(8)涂料
矫直后的钛合金无缝管首先进行酸洗，然后喷涂保护性涂料，涂料具有防腐蚀、防锈等功能，涂料的厚度在1.5微米之间，喷涂完成后进行烘干，通过在钛合金无缝管的外壁涂有防腐蚀、防锈等涂料具有保护作用，从而可以延伸钛合金无缝管的使用质量和使用寿命。
实施例二：
一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，包括以下步骤：
(1)备料
选取符合标准的钛合金棒材，钛合金棒材的化学成分应符合GB/T3620.1-2007、轧制后性能符合API标准的钛合金棒材，机加工成直径适合的圆胚；
(2)热处理
对机加工完成的实心管状钛合金圆胚进行热处理，加热至915度，并且通过调整热处理的工艺使钛合金圆胚得到针状混合组织，热处理通过在线智能温控系统控制的环形加热炉进行加热，经由红外测温仪进行实时测温，自动调节加热功率，实现温度和加热温度的控制，环形加热炉进行加热4.5小时，保持环形炉内微氧化性气氛，避免加热过程吸入氢气，钛合金吸入氢气后形成渗气层，渗气层是指钛合金在空气炉中加热而导致氧、氮等元素渗入到钛合金中，形成的脆性层，温度越高、加热时间越长，则渗气层越厚，无缝管的强度会减弱；
(3)加工定心孔
对钛合金圆胚进行热处理后，在钛合金圆胚的两端加工定心孔，配备适当的冷却水，控制坯料的温度为920度，通过降温使得坯料更易于加工，并在坯料表面涂刷防护涂料；
(4)穿孔
对加热后的圆坯进行穿孔，形成毛管，穿孔前的温度在800度，穿孔过程中的温度在900度，穿孔后温度850度，采用小变形量、低轧制速度的轧制过程，减少钛的加工硬化影响；
(5)轧管
将步骤(4)得到的毛管进行无芯棒轧制，轧制后减径20毫米，得到初品荒管，接着将初品荒管推入脱管机进一步减径10毫米，得到成品荒管；
(6)定径
在750度对成品荒管进行定径，将荒管的外径控制为成品外径的98％，使用微张力减径机进行定径，定径完成后将无缝管放在冷床上均匀冷却，成品荒管出炉后立即进入张力减径机是为了保证成品荒管外表面层温度不能过低；
(7)矫直
荒管的温度冷却至550度时，矫直机开始热矫直，使用矫直机进行热矫直，采用循环方式对管体进行矫正3次，矫直前后快速测量的外径为正公差，矫正完成后保障滚动冷却至室温；
(8)涂料
矫直后的钛合金无缝管首先进行酸洗，然后喷涂保护性涂料，涂料具有防腐蚀、防锈等功能，涂料的厚度在1微米之间，喷涂完成后进行烘干，通过在钛合金无缝管的外壁涂有防腐蚀、防锈等涂料具有保护作用，从而可以延伸钛合金无缝管的使用质量和使用寿命。
实施例三：
一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，包括以下步骤：
(1)备料
选取符合标准的钛合金棒材，钛合金棒材的化学成分应符合GB/T3620.1-2007、轧制后性能符合API标准的钛合金棒材，机加工成直径适合的圆胚；
(2)热处理
对机加工完成的实心管状钛合金圆胚进行热处理，加热至955度，并且通过调整热处理的工艺使钛合金圆胚得到针状混合组织，热处理通过在线智能温控系统控制的环形加热炉进行加热，经由红外测温仪进行实时测温，自动调节加热功率，实现温度和加热温度的控制，环形加热炉进行加热5小时，保持环形炉内微氧化性气氛，避免加热过程吸入氢气，钛合金吸入氢气后形成渗气层，渗气层是指钛合金在空气炉中加热而导致氧、氮等元素渗入到钛合金中，形成的脆性层，温度越高、加热时间越长，则渗气层越厚，无缝管的强度会减弱；
(3)加工定心孔
对钛合金圆胚进行热处理后，在钛合金圆胚的两端加工定心孔，配备适当的冷却水，控制坯料的温度为935度，通过降温使得坯料更易于加工，并在坯料表面涂刷防护涂料；
(4)穿孔
对加热后的圆坯进行穿孔，形成毛管，穿孔前的温度在895度，穿孔过程中的温度在985度，穿孔后温度925度，采用小变形量、低轧制速度的轧制过程，减少钛的加工硬化影响；
(5)轧管
将步骤(4)得到的毛管进行无芯棒轧制，轧制后减径35毫米，得到初品荒管，接着将初品荒管推入脱管机进一步减径11毫米，得到成品荒管；
(6)定径
在885度对成品荒管进行定径，将荒管的外径控制为成品外径的101％，使用微张力减径机进行定径，定径完成后将无缝管放在冷床上均匀冷却，成品荒管出炉后立即进入张力减径机是为了保证成品荒管外表面层温度不能过低；
(7)矫直
荒管的温度冷却至605度时，矫直机开始热矫直，使用矫直机进行热矫直，采用循环方式对管体进行矫正3次，矫直前后快速测量的外径为正公差，矫正完成后保障滚动冷却至室温；
(8)涂料
矫直后的钛合金无缝管首先进行酸洗，然后喷涂保护性涂料，涂料具有防腐蚀、防锈等功能，涂料的厚度在1.3微米之间，喷涂完成后进行烘干，通过在钛合金无缝管的外壁涂有防腐蚀、防锈等涂料具有保护作用，从而可以延伸钛合金无缝管的使用质量和使用寿命。
本发明的有益效果是：通过在线智能温控系统实现钛合金管在线补温加热，避免在加工过程中未完成品钛管的温度下降，温度误差小，管坯加热均匀，节能降耗；通过在热处理的时候形成的等轴与针状混合组织可以使钛合金无缝管绝具有较好的塑性、热稳定性、疲劳强度，同时还具有较高的持久强度、蠕变强度和断裂韧性，通过在钛合金无缝管的外壁涂有防腐蚀、防锈等涂料具有保护作用，从而可以延伸钛合金无缝管的使用质量和使用寿命。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)备料
选取符合标准的钛合金棒材，机加工成直径适合的圆胚；
(2)热处理
对机加工完成的实心管状钛合金圆胚进行热处理，加热至915～970度，并且通过调整热处理的工艺使钛合金圆胚得到针状混合组织；
(3)加工定心孔
对钛合金圆胚进行热处理后，在钛合金圆胚的两端加工定心孔，并在坯料表面涂刷防护涂料；
(4)穿孔
对加热后的圆坯进行穿孔，形成毛管；
(5)轧管
将步骤(4)得到的毛管进行无芯棒轧制，轧制后减径20～40毫米，得到初品荒管，接着将初品荒管推入脱管机进一步减径10～12毫米，得到成品荒管；
(6)定径
在750～850度对成品荒管进行定径，将荒管的外径控制为成品外径的98～103％；
(7)矫直
荒管的温度冷却至550～650度时，矫直机开始热矫直；
(8)涂料
矫直后的钛合金无缝管首先进行酸洗，然后喷涂保护性涂料。
2.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(1)中钛合金棒材的化学成分应符合GB/T3620.1-2007、轧制后性能符合API标准的钛合金棒材。
3.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(2)中热处理通过在线智能温控系统控制的环形加热炉进行加热，经由红外测温仪进行实时测温，自动调节加热功率，实现温度和加热温度的控制，环形加热炉进行加热4.5～6小时，保持环形炉内微氧化性气氛，避免加热过程吸入氢气。
4.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(3)中配备适当的冷却水，控制坯料的温度为920～960度。
5.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(4)中穿孔前的温度在800～950度，穿孔过程中的温度在900～1150度，穿孔后温度850～960度。
6.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(6)中使用微张力减径机进行定径，定径完成后将无缝管放在冷床上均匀冷却。
7.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(7)中使用矫直机进行热矫直，采用循环方式对管体进行矫正3次，矫直前后快速测量的外径为正公差。
8.根据权利要求1所述的一种智能温控生产钛合金无缝管的方法，其特征在于，所述步骤(8)中的涂料具有防腐蚀、防锈等功能，涂料的厚度在1～1.5微米之间，喷涂完成后进行烘干。
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| CN104259206A (zh) * | 2014-08-29 | 2015-01-07 | 攀钢集团成都钢钒有限公司 | 一种用于油管接箍的钛合金无缝管的生产方法 |
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2021
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