[发明专利]一种夹套芯棒热轧制大口径钛及钛合金薄壁无缝管的方法

说明书

本发明公开了一种夹套芯棒热轧制钛及钛合金薄壁无缝管的方法，该方法用真空自耗电弧炉二次熔炼成铸锭；将铸锭经二火次锻造成棒材；再扒皮加工；然后用三辊(或两辊)斜轧穿孔制成无缝管坯；经夹套芯棒热轧制直接获得成品薄壁无缝管；对于有特殊性能要求的管材，将喷砂、酸洗、抛磨等加工后的管坯进行进一步冷轧等深加工，得到性能更为优越的成品管材，然后对管材酸洗处理得到大口径薄壁无缝管；最后将成品管材进行真空退火处理及修磨定尺包装。采用本发明方法制造的大口径薄壁钛及其合金无缝管力学性能优异，主要用于石油、化工、海洋等行业的压力容器、工业管道、冷凝器、钻井等领域，满足防腐管材的需求。

技术领域

本发明涉及金属制品领域，特别涉及一种大口径钛及钛合金薄壁无缝管材的制造方法。

背景技术

钛作为金属材料，虽然不如铜、铁、铝那样早为人知，但其具有比强度高、耐蚀性好、无磁性等优点。钛及钛合金因具有优异的综合力学性能，在航空航天、舰船制造、化学工业、交通车辆、建筑装饰、海洋建筑、体育用品、生活用品等方面得到了广泛的应用，被称为“太空金属”、“海洋金属”、“智能金属”等。

20世纪50年代是我国钛材生产的开创期，60～70年代为建设期，80～90年代为初步发展期。在新世纪，得益于国民经济的持续、快速发展，中国钛工业也进入了一个快速成长期。

钛及钛合金的大口径薄壁管材的加工方法目前有二类：一类是用板材，通过卷板机或用油压机模压成型，然后焊接成圆管，经过矫圆，矫直，制作有缝焊管；另一类是使用大直径的空心厚壁无缝管材镗孔加工(或使用超大型轧管机加工)的方法制作，因为通过热穿孔的方法很难直接获得大径厚比的薄壁无缝管。目前国内外制造大口径钛及钛合金薄壁管，主要是采用第一类方法生产，而本发明所涉及的制造规格为大口径薄壁无缝管材的方法，是采用斜轧穿孔及后续夹套芯棒热轧加工的方法，成本相对较低，质量较焊管要好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种质量相对较好，成本相对较低的大口径薄壁钛及钛合金无缝管材的制造方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

A、将经二次真空熔炼制得的钛(或钛合金)铸锭在温度为750℃～1050℃的条件下经二火次镦拔锻造得到钛(或钛合金)圆棒，控制每火次的铸锭变形量为30～80％；对钛(或钛合金)圆棒进行机械加工获得光滑匀称的棒材；

B、将步骤A制得的棒材在温度为850℃～1050℃的条件下，用大型三辊(或两辊)斜轧穿孔机制成大口径厚壁钛及其合金无缝管坯；

C、再将步骤B制得的管坯根据要求情况采用夹套芯棒热轧的方法进一步进行深加工，从而获得薄壁无缝管材。具体为：在多机架减径机或管材热连轧机上采用夹套芯棒进行热连轧，管坯内外表面涂润滑剂；控制单机架管坯的减壁量；

D、将上述制得的管材置于温度为30℃～50℃的氢氟酸与硝酸的混合溶液中酸洗，或者经机加抛磨加工，再经真空退火处理后，进行矫直、去毛刺、切头尾、定尺；从而制得大口径薄壁无缝钛(或钛合金)商品管材。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

步骤C中的单机架减壁变形率控制为3％～10％。

制得的大口径薄壁钛(或钛合金)无缝管材抗拉强度≥345MPa，屈服强度为≥275MPa，延伸率≥20％，管材外直径与壁厚的比值为20～55。也可将上述管材进一步冷轧深加工，从而获得性能更为优良的冷轧薄壁无缝管。

大口径薄壁钛(或钛合金)无缝管材的三辊(或两辊)斜轧穿孔工艺如下：

A、采用感应炉及斜底炉保温等高效的加热工艺手段，通过光学测温仪器控制加热温度，确保棒材加热均匀，温度控制精度在±10℃；