[发明专利]一种钛铜钢三层金属复合翅片管材及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及复合管材制备领域，具体涉及一种钛铜钢三层金属复合翅片管材及其制备工艺。

背景技术

翅片管主要用于电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、以及工业和民用采暖燃煤锅炉的省煤器管道。目前，该产品主要为ND钢材质，由于所处环境温度超过400℃，同时存在大量SO₂等酸性气体，翅片管的耐蚀问题待解决。目前常用的方案均是采用耐蚀合金，但成本较高，很难满足工业需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种钛铜钢三层金属复合翅片管材及其制备工艺，本发明能够一次性制备出壁厚均匀、表面光滑、延伸率高的金属复合管材，所用设备投资少、生产效率高、加工成本低。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种钛铜钢三层金属复合翅片管材，包括基管，所述基管由从内向外依次设置的钢层、铜层和钛层复合制成，所述基管表面还设置有翅片，所述翅片由基管的本体轧制形成，所述基管和翅片外表面上还设置有氮化钛涂层。

制备一种钛铜钢三层金属复合翅片管材的工艺，包括以下步骤：

步骤1)选用钛管和钢棒作为基材，对钛管的内表面和钢棒外表面进行清洁处理，得到表面光亮的钛管基体和钢棒基体；

步骤2)对钢棒基体外表面进行金属镀层处理，将铜层镀设在钢棒基体上，得到镀铜钢棒；

步骤3)将镀铜钢棒插入钛管基体中，用拉管机将钛管基体和镀铜钢棒拉拔至两者贴合，成为复合棒材，并排出钛管基体和镀铜钢棒中间的空气，在复合棒材两端采用氩弧焊焊接密封；

步骤4)将复合棒材用感应线圈加热，采用斜轧穿孔机将复合棒材穿孔轧制成复合管材，采用斜轧穿孔机时，会对复合棒材产生两个力，一个位于复合棒材外表面并朝向中心，另一个位于复合棒材内部中心并朝向外表面，两个作用力的相互轧制有效的压缩复合管材壁厚和密度，使得连接强度高，结合度好，并且厚度一次成型；

步骤5)将复合管材在卧式旋压机上旋压出翅片，得到半成品；

步骤6)将半成品放入氮气环境中加热，使复合管材表面表面生成氮化钛涂层，得到复合翅片管。

进一步的，所述步骤1中的清洁处理为除油、打磨和抛光，除油时，先喷涂清洁液，然后通过高压风机将清洁液吹除，钛管直径40至100mm，壁厚5至20mm，钢棒直径30至80mm。

进一步的，所述步骤2中铜层的镀设厚度为20至150μm，能够有效的起到连接层的作用，并且复合时，不会产生过多的无法反应的铜而影响复合效果，镀膜的方式使得铜层能够均匀且有效的包覆在钢棒表面，在复合时，保证每一处的结合效果均一致，保证复合层之间不会因结合度不一致而出现分层现象。

进一步的，所述步骤3中镀铜钢棒的外径小于钛管的内径，范围为0.5至2mm。

进一步的，所述步骤4中复合棒材用感应线圈加热温度为800至1000℃，加热时间为10至30min，复合管材的外径为45至110mm，壁厚为4至8mm。

进一步的，所述步骤5中轧制的翅片的高度为1至2mm，半成品的壁厚为4至6mm。

进一步的，所述步骤6中将半成品放入99.99％的氮气环境中，并加热到900至1100℃，加热时间为5至10min，氮气与半成品外表面的钛层反应生成氮化钛涂层。

本发明的有益效果是:

1、本方法先将钢棒与太棒通过铜层贴合在一起，然后再采用感应加热和斜扎穿孔工艺制备三层金属复合管材，其加热和穿孔效率高，穿孔时变形量大，延伸率高，成品内部组织致密度显著提高，提高了管坯性能。

2、采用三层材料复合，在内层钢棒外侧镀铜，使外层钛与中间铜层、内层钢与中间铜层生成单相固溶体，有效防止脆性相的生成，保证各界面的结合强度。

3、采用将钛、铜、钢复合金属翅片管放入氮气环境中加热，使复合管材表面表面生成氮化钛涂层，该涂层具有高耐磨性高耐冲击性，大幅度减少了翅片管材的外部磨损。

4、采用上述方法制备的复合翅片管材通过一次性加热穿孔复合成形，得到的壁厚均匀、表面光滑、延伸率高，所用设备投资少、生产效率高、加工成本低，并且能够适用于生产直径小于60mm、壁厚小于5mm、且长度大于6m以上的管材，是一种全新的翅片管生产工艺，针对高温恶劣环境下使用的翅片管也能够低成本的批量生产，大大满足市场需要。