一種生產(chǎn)鈦合金管的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)鈦合金管的方法。所述方法包括：冶煉得成分為Al5.6～6.7％、V3.6～4.4％、C≤0.07％及余量Ti的鈦合金圓坯；加熱圓坯至900℃～965℃，控制滲氣層厚度小于0.3mm；斜軋穿孔得荒管；定徑，以將荒管的外徑控制為接近鈦合金管產(chǎn)品外徑，帶溫矯直，空冷至室溫；酸洗以去除管體的內(nèi)、外表面的氧化皮和滲氣層；液壓拔制，以達(dá)到鈦合金管產(chǎn)品的尺寸要求；去應(yīng)力退火、帶溫矯直，得到鈦合金管產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：得到的鈦合金管具有滲氣層薄，外徑、壁厚尺寸精度高，內(nèi)外表面缺陷少，成材率高等優(yōu)點(diǎn)；且能夠簡化工序、優(yōu)化工藝、降低成本、縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種生產(chǎn)鈦合金管的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體地講，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)鈦合金管的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有鈦合金無縫管一般采用熱軋或冷軋生產(chǎn)，熱軋鈦管成材率低，且因內(nèi)外表面滲氣層的存在導(dǎo)致內(nèi)外表面質(zhì)量差、缺陷多，尤其是內(nèi)表面缺陷，難以去除。冷軋鈦管工序復(fù)雜，成本高，產(chǎn)量低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項(xiàng)。
[0004]例如，本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有改善的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)的鈦合金管生產(chǎn)方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)鈦合金管的方法。所述方法包括依次進(jìn)行的以下步驟:冶煉形成成分按重量百分比計(jì)為Al:5.6?6.7 %、V:3.6?4.4%、Fe彡0.28 %、C彡0.07 %、O彡0.18%、N彡0.01%、H彡0.01%以及余量Ti的鈦合金，將鈦合金制成圓坯；加熱圓坯至900°C?965°C,并控制圓還滲氣層厚度小于0.3mm ;對加熱后的圓管還進(jìn)行斜軋穿孔,形成荒管；對荒管進(jìn)行定徑，以將荒管的外徑控制為接近鈦合金管產(chǎn)品的外徑，定徑后帶溫矯直，空冷至室溫；酸洗以去除管體的內(nèi)、外表面的氧化皮和滲氣層；液壓拔制，以達(dá)到鈦合金管產(chǎn)品的尺寸要求；對液壓拔制得到的管體進(jìn)行去應(yīng)力退火、帶溫矯直，得到鈦合金管產(chǎn)品O
[0006]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述對荒管進(jìn)行定徑的步驟可將即將進(jìn)行定徑的荒管溫度控制為不低于900°C。
[0007]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述方法可將從斜軋穿孔結(jié)束至定徑開始的時間段控制為少于50秒。
[0008]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述去應(yīng)力退火的溫度可以為500°C?640°C，并且去應(yīng)力退火完成后立即進(jìn)行帶溫矯直。
[0009]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述鈦合金的成分可以為Al:6.0?6.5%、V:
3.9 ?4.2%、Fe 彡 0.20%、C:0.03 ?0.06%、O 彡 0.15%、N 彡 0.005%、H 彡 0.005% 以及余量Ti。
[0010]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，所述酸洗步驟可采用由按總重量100份計(jì)5?9份的氫氟酸、16?22份的硝酸和余量的水構(gòu)成的溶液作為酸洗液。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果包括:生產(chǎn)得到的鈦合金管具有滲氣層薄，外徑、壁厚尺寸精度高，內(nèi)外表面缺陷少，成材率高等優(yōu)點(diǎn)；而且能夠簡化工序、優(yōu)化工藝、降低成本、縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出了示例I生產(chǎn)的鈦合金管的金相組織圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的生產(chǎn)鈦合金管的方法。
[0014]在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，生產(chǎn)鈦合金管的方法包括圓坯加熱、斜軋穿孔、定徑、帶溫矯直、酸洗、液壓拔制、去應(yīng)力退火、帶溫矯直、檢查包裝。
[0015]其中，鈦合金圓坯的成分按重量百分比計(jì)可以為:鈦合金圓坯的成分按重量百分比計(jì)為 Al:5.6 ?6.7 %、V:3.6 ?4.4 %、Fe 彡 0.28 %、C 彡 0.07 %、O 彡 0.18 %、
0.01%, 0.01%以及余量Ti。優(yōu)選地，鈦合金圓坯的成分為Al:6.0?6.5%、V:
3.9 ?4.2%、Fe 彡 0.20%、C:0.03 ?0.06%、O 彡 0.15%、N 彡 0.005%、H 彡 0.005% 以及余量Ti。
[0016]圓坯在斜底式爐中加熱、加熱溫度為900°C?965°C，控制圓坯滲氣層厚度小于
0.3mm。這里，如果圓坯的加熱溫度過低，則由于鈦合金變形抗力隨著溫度的降低而提高，從而容易導(dǎo)致穿孔機(jī)負(fù)荷過高或軋卡的情況，因而需要較高的加熱溫度以確保穿孔過程的穩(wěn)定性；反之，如果圓坯的加熱溫度過高，鈦合金圓坯的塑性會降低，再加上穿孔時鋼管內(nèi)孔的溫升，容易產(chǎn)生鈦管內(nèi)表面缺陷。因此，綜合各種影響因素，選擇的圓管坯加熱溫度為900°C?965°C。同時，控制圓坯滲氣層厚度小于0.3mm，能夠減少后續(xù)穿孔及定徑工序因滲氣層產(chǎn)生的外表面缺陷。例如，可以通過適當(dāng)降低加熱溫度和減少900°C以上高溫保溫時間來實(shí)現(xiàn)控制圓還滲氣層厚度小于0.3_。
[0017]對加熱后的圓管坯進(jìn)行斜軋穿孔，形成荒管。
[0018]對荒管進(jìn)行定徑，以將定徑后的荒管(也可稱為光管)的外徑控制為接近鈦合金管產(chǎn)品的外徑。例如，經(jīng)定徑后的荒管的外徑可以為鈦合金管產(chǎn)品外徑的100% ±2%，優(yōu)選地，經(jīng)定徑后的荒管的外徑也可以等于鈦合金管產(chǎn)品外徑。這里，控制即將進(jìn)行定徑的荒管的溫度不低于900°C，例如，可將從斜軋穿孔結(jié)束至定徑開始的時間段控制為少于50秒，以使定徑前鈦合金管溫度高于900°C，從而避免因時間過長導(dǎo)致溫降過大而使定徑的變形抗力大幅增加。定徑可采用三輥定徑。定徑后帶溫矯直，空冷至室溫。本發(fā)明中，斜軋穿孔后直接定徑使鈦管達(dá)到成品外徑而不在斜軋穿孔之后進(jìn)行熱軋，能夠避免因鈦合金管內(nèi)外表面存在滲氣層而導(dǎo)致內(nèi)外表面產(chǎn)生缺陷，從而改善了鈦合金管的質(zhì)量。
[0019]對經(jīng)定徑、帶溫矯直和空冷后的荒管進(jìn)行酸洗，以去除管體的內(nèi)、外表面的氧化皮和滲氣層。酸洗液可以采用由按總重量100份計(jì)5?9份的氫氟酸、16?22份的硝酸和余量的水構(gòu)成的溶液。
[0020]液壓拔制，以達(dá)到鈦合金管產(chǎn)品的尺寸要求。酸洗后液壓拔制能夠減薄鈦管壁厚并提高鈦管壁厚精度，從而達(dá)到鈦合金管產(chǎn)品的尺寸要求。使用液壓拔制不需要打頭，與冷拔相比成材率高，且因變形量小，拔制前不需要退火。
[0021]液壓拔制后進(jìn)行低溫(例如，500°C?640°C )去應(yīng)力退火，然后立即帶溫矯直，得到鈦合金管產(chǎn)品。低溫去應(yīng)力退火在鈦管內(nèi)外表面不會產(chǎn)生滲氣層。去應(yīng)力退火的溫度也可以為530°C?590°C。因鈦合金彈性模量低，冷矯很難矯直，因此利用去應(yīng)力退火的余溫帶溫矯直。
[0022]此外，還可對鈦管成品進(jìn)行檢查。鈦管成品的檢查可包括探傷、水壓、測長稱重等。
[0023]本發(fā)明的方法生產(chǎn)的鈦合金管具有滲氣層薄，外徑、壁厚尺寸精度高，內(nèi)外表面缺陷少，成材率高等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)簡化工序、優(yōu)化工藝、降低成本、縮短生產(chǎn)周期、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的目的，為鈦合金管的生產(chǎn)提供了一種新的選擇，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0024]示例I
[0025]本示例生產(chǎn)尺寸為88.9X6.45 (單位:mm)鈦合金管，其工藝流程為:鍛制機(jī)加工(])95圓還一鉆定心孔一斜底式爐加熱一穿孔成尺寸為98X7.5的毛管一定徑為尺寸為89X7.5的光管一帶溫矯直一酸洗一液壓拔制成尺寸為88.9X6.45的鈦合金管一去應(yīng)力退火一帶溫矯直一鈦合金管成品。
[0026]φ95曰坯在斜底式爐中加熱溫度為920°C、加熱時間2小時。穿孔后毛管溫度為1040°C，穿孔工序到定徑工序的時間為44秒，定徑前溫度為920±10°C，定徑后溫度為880±10°C，矯直溫度為590±10°C。酸洗采用8 %氫氟酸+19 %硝酸+水，液壓拔制后在600°C爐溫的爐中保溫30分鐘退火，出爐后立即帶溫矯直。
[0027]示例I的鈦合金管產(chǎn)品的外徑尺寸示于表I。
[0028]表I示例I的鈦合金管的外徑尺寸(mm)
[0029]
尺寸max min
頭端 89.1 89.3 89.0 88.9 89.5 89.2 89.5 88.9
中間 89.4 89.6 89.3 89.0 88.9 89.1 89.6 88.9
尾端 89.0 89.5 I 89.1 I 89.7 89.4 89.5 89.7 89.0
[0030]由表I可以看出，示例I獲得的鈦合金管的外徑公差可在O?+1%的范圍內(nèi)。
[0031]示例I的鈦合金管的壁厚尺寸示于表2。
[0032]表2示例I的鈦合金管的壁厚尺寸(mm)
[0033]
尺寸max min
3^?
6.53 6.48 6.71 6.87 6.92 7.03 6.98 6.91 6 90 6.75 6.65 6.68 7.03 6.48
______________
中
6.77 6.67 6.56 6.81 6.92 6.756.86 6.78 6.49 6.58 6.64 6.92 6.49
fs]______________
尾
、，6.95 7.04 6.87 6.74 6.82 6.81 6 77 6.71 6 75 6.70 6.61 6.58 7.04 6.58
%______________
[0034]由表2可以看出，示例I獲得的鈦合金管的壁厚公差可在O?+10%的范圍內(nèi)。
[0035]圖1示出了示例I生產(chǎn)的鈦合金管的金相組織圖，其放大倍數(shù)為100倍。
[0036]示例 2
[0037]本示例生產(chǎn)尺寸為73X5.51 (單位:mm)鈦合金管，其工藝流程為:鍛制機(jī)加工φ85圓還一鉆定心孔一斜底式爐加熱一穿孔成尺寸為87X6.5的毛管一定徑為尺寸為73X6.5的光管一帶溫矯直一酸洗一液壓拔制成尺寸為73X5.51的鈦合金管一去應(yīng)力退火一帶溫矯直一鈦合金管成品。φ85 0坯在斜底式爐中加熱溫度為910°C、加熱時間
100分鐘。穿孔后毛管溫度為1050°C，穿孔工序到定徑工序的時間為44秒，定徑前溫度為910 ± 5 °C，定徑后溫度為870 ± I (TC，矯直溫度為580 ± I (TC。酸洗采用7 %氫氟酸+18 %硝酸+水，液壓拔制后在610°C爐溫的爐中保溫25分鐘退火，出爐后立即矯直。示例2生產(chǎn)獲得的鈦合金管的外徑公差可在O?+1%的范圍內(nèi)，壁厚公差可在O?+10%的范圍內(nèi)。
[0038]示例 3
[0039]本示例生產(chǎn)尺寸為114X6.88(單位:_)鈦合金管，其工藝流程為:鍛制機(jī)加工φ115圓坯一鉆定心孔一斜底式爐加熱一穿孔成尺寸為118X8的毛管一定徑為尺寸為114X8的光管一帶溫矯直一酸洗一液壓拔制成尺寸為114X6.88的鈦合金管一去應(yīng)力退火一帶溫矯直一鈦合金管成品。
[0040]φ115圓坯在斜底式爐中加熱溫度為940°C、加熱時間4小時。穿孔后毛管溫度為1055°C，穿孔工序到定徑工序的時間為45秒，定徑前溫度為915°C?935°C，定徑后溫度為870°C?890°C，矯直溫度為585°C?605°C。酸洗采用8.5%氫氟酸+20%硝酸+水，液壓拔制后在590°C爐溫的爐中保溫45分鐘退火，出爐后立即矯直。示例3生產(chǎn)獲得的鈦合金管的外徑公差可在O?+1%的范圍內(nèi)，壁厚公差可在O?+10%的范圍內(nèi)。
[0041]盡管上面已經(jīng)結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)鈦合金管的方法，其特征在于，所述方法包括依次進(jìn)行的以下步驟: 冶煉形成成分按重量百分比計(jì)為Al:5.6?6.7 %、V:3.6?4.4%、Fe彡0.28%、C ^ 0.07%, O ^ 0.18%, N ^ 0.0l %, H ^ 0.0l %以及余量Ti的鈦合金，將鈦合金制成圓坯； 加熱圓還至900°C?965°C,并控制圓還滲氣層厚度小于0.3mm ； 對加熱后的圓管坯進(jìn)行斜軋穿孔，形成荒管； 對荒管進(jìn)行定徑，以將荒管的外徑控制為接近鈦合金管產(chǎn)品的外徑，定徑后帶溫矯直，空冷至室溫； 酸洗以去除管體的內(nèi)、外表面的氧化皮和滲氣層； 液壓拔制，以達(dá)到鈦合金管產(chǎn)品的尺寸要求； 對液壓拔制得到的管體進(jìn)行去應(yīng)力退火、帶溫矯直，得到鈦合金管產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鈦合金管的方法，其特征在于，所述對荒管進(jìn)行定徑的步驟控制即將進(jìn)行定徑的荒管溫度不低于900°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鈦合金管的方法，其特征在于，所述方法控制從斜軋穿孔結(jié)束至定徑開始的時間段少于50秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鈦合金管的方法，其特征在于，所述去應(yīng)力退火的溫度為500°C?640°C，并且去應(yīng)力退火完成后立即進(jìn)行帶溫矯直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鈦合金管的方法，其特征在于，所述鈦合金的成分為Al:6.0 ?6.5%,V:3.9 ?4.2%,Fe ( 0.20%,C:0.03 ?0.06%,O ( 0.15%,N ( 0.005%,H^0.005%以及余量Ti。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鈦合金管的方法，其特征在于，所述酸洗步驟采用由按總重量100份計(jì)5?9份的氫氟酸、16?22份的硝酸和余量的水構(gòu)成的溶液作為酸洗液。
【文檔編號】B21C37/06GK104138927SQ201410335795
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】成海濤, 邊華川, 劉仁明, 郭元蓉, 薛永財(cái), 黃英, 鄒友富, 彭海龍, 江健, 楊旭, 曾理, 張凱之, 馮慶 申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司