[发明专利]一种TC4钛合金无缝管及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金无缝管生产技术领域，具体来讲，涉及一种TC4钛合金无缝管及其生产方法。

背景技术

一般来讲，TC4合金性能成熟稳定，是目前应用最广泛的钛合金，约占钛合金用量的60%以上。TC4钛合金无缝管的生产方法主要有挤压成型、棒材钻镗孔和斜轧穿孔后冷轧冷拔等。挤压成型生产方法成材率低，尺寸精度差，生产成本高；棒材钻镗孔的生产方法尺寸精度较好，但加工成本高，成材率低，尤其是大口径薄壁管；斜轧穿孔后冷轧冷拔的生产方法虽然成材率较高，但该合金常温下强度高、塑性差，冷轧冷拔变形抗力大，需要多道次反复退火，生产效率低、生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够适合于生产TC4钛合金无缝管的生产方法。

本发明的一方面提供了一种TC4钛合金无缝管的生产方法。所述方法包括依次进行的以下步骤：在环形加热炉中加热TC4钛合金的圆坯料至920～980℃，其中，控制环形加热炉处于弱氧化性性气氛，炉内残氧量的体积浓度控制为2～5%；对圆坯料进行在线热定心；进行斜轧穿孔，并控制总直径压下率为9～16%，控制顶前压下率为2.5～11%，控制椭圆度系数为1.13～1.20，控制穿孔速度为0.2～0.5m/s；进行精密斜轧，形成荒管，其中，控制总直径压下率为12～18%，控制椭圆度系数为1.08～1.15，控制轧管速度为0.3～0.4m/s，控制精密斜轧的入口温度为850～920℃；将精密斜轧所得荒管的温度控制为860～940℃，定径形成成品光管，定径时控制单机架减径率为1.7～2.6%，控制定径速度为0.4～0.8m/s；空冷，精整得到TC4钛合金无缝管。

本发明的另一方面提供了一种TC4钛合金无缝管。所述TC4钛合金无缝管采用如上所述的生产方法制得，其屈服强度达到770～960MPa，抗张强度≥880MPa，延伸率≥12%，符合API标准中P110钢级的要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够得到具有优良力学性能（例如，屈服强度达到770～960MPa，抗张强度≥880MPa，延伸率≥12%）的TC4钛合金无缝管；工艺流程合理，生产效率高，可实现批量生产；成材率高，可达90%以上。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的TC4钛合金无缝管及其生产方法。

根据本发明一方面的TC4钛合金无缝管的生产方法包括依次进行的以下步骤：在环形加热炉中加热TC4钛合金的圆坯料至920～980℃，其中，可以以纯净的天然气加热环形加热炉，并控制空燃比为11～13：1；对圆坯料进行在线热定心；进行斜轧穿孔，其中，控制总直径压下率为9～16%，控制顶前压下率为2.5～11%，控制椭圆度系数为1.13～1.20，控制穿孔速度为0.2～0.5m/s；进行精密斜轧，形成荒管，其中，控制总直径压下率为12～18%，控制椭圆度系数控制为1.08～1.15，控制轧管速度为0.3～0.4m/s，控制精密斜轧的入口温度为850～920℃，轧后荒管温度控制为860～940℃（优选为875～920℃）；定径形成成品光管，控制单机架减径率为1.7～2.6%，控制定径速度为0.4～0.8m/s，空冷，精整得到TC4钛合金无缝管。

在本发明方法的一个示例性实施例中，在环形加热炉中加热TC4钛合金的圆坯料的步骤可以包括使圆坯料依次通过环形加热炉中的热回收段、预热段、加热一段、加热二段、加热三段、均热一段和均热二段，其中，热回收段和预热段的温度为600～800℃，加热一段和加热二段的温度为800～900℃，加热三段的温度为900～980℃，均热一段和均热二段的温度为920～980℃，以将TC4钛合金的圆坯料至920～980℃，优选地，加热至950～970℃。

在本发明方法的一个示例性实施例中，在所述进行斜轧穿孔的步骤中，优选地，控制总直径压下率为12～14%，控制顶前压下率为5～8%，控制椭圆度系数为1.15～1.18，控制穿孔速度为0.3～0.45m/s。

本发明的方法根据TC4钛合金的热变形特性设置出相关工艺参数，通过采用环形炉加热、斜轧穿孔、精密斜轧管、控温（或再加热）定径的工艺流程能够生产出具有优良力学性能的不同规格TC4钛合金无缝管。

根据本发明另一方面的TC4钛合金无缝管采用如上所述的生产方法制得。所述TC4钛合金无缝管的屈服强度达到770～960MPa，抗张强度≥880MPa，延伸率≥12%，符合API标准中P110钢级的要求。