[发明专利]一种超大规格钛合金管材的制备方法

说明书

本发明公开了一种超大规格钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：(1)将多个钛合金坯料单元依次进行轴向叠层、点焊、真空封焊和热等静压，得到超大规格钛合金坯料；(2)将超大规格钛合金坯料在电炉中进行加热，并保温，保温结束后出炉，在自由锻机上锻造超大规格钛合金坯料，得到黑皮管坯棒；对黑皮管坯棒依次进行扒皮和切头尾，得到表面处理后的管坯棒；(3)在电炉中加热管坯棒并保温，保温结束后将管坯棒冲孔并镦粗，得到挤压坯；(4)将挤压坯挤压成钛合金管材；(5)切除钛合金管材的头尾，然后进行对钛合金管材进行热处理和表面处理，最终得到超大规格成品钛合金管材。本发明实现了Φ600mm～Φ1300mm以上超大规格钛合金管材的制备。

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，特别是涉及一种超大规格钛合金管材的制备方法。

背景技术

随着海洋工程的发展，超大钛合金管状构件的需要与日俱增。但是采用斜轧穿孔+热连轧的方法只能生产Φ600mm～Φ1300mm以下的管材。板材卷筒焊接的方法可制备超大规格管材，但工艺流程复杂，且焊缝及其热影响区组织和性能与母材不可能完全一致，影响使用寿命。近年来，大型挤压机的出现，使得超大规格管材的制备成为可能，但目前只用于超大钢管的制备。而且，制备钛合金超大规格管材需要超大规格的坯料，对于大规格坯料的制备来说，存在的瓶颈问题是坯料如何做大。一方面，由于含易偏析元素的合金熔炼时锭型越大，成分偏析越严重，如含Fe、Cr较多的钛合金难以获得大规格坯料。另一方面，由于熔炼吨位的限制，超大规格钛坯料的获得也受到了限制。受以上技术的限制，目前尚未有近10吨的钛合金管，迫切需要开发超大规格管材的制备技术，以满足海洋工程重大装备发展的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大规格钛合金管材的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现超大规格钛合金管材的制备。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种超大规格钛合金管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多个钛合金坯料单元依次进行轴向叠层、点焊、真空封焊和热等静压，得到超大规格钛合金坯料；

(2)将所述超大规格钛合金坯料在电炉中进行加热，并保温，保温结束后出炉，在自由锻机上锻造所述超大规格钛合金坯料，得到黑皮管坯棒；对所述黑皮管坯棒依次进行扒皮和切头尾，得到表面处理后的管坯棒；

(3)在所述管坯棒的表面涂覆玻璃粉润滑剂，然后在电炉中加热所述管坯棒并保温，保温结束后将所述管坯棒取出并放入镦粗筒中，使用冲杆对所述管坯棒进行冲孔，冲孔完毕后，将带中心孔的所述管坯棒从所述镦粗筒中脱出，得到挤压坯；

(4)根据所述挤压坯的表面质量决定是否需要进行表面处理；然后对所述挤压坯进行回炉补温，补温结束后出炉，将所述挤压坯放入挤压机，挤压成钛合金管材；

(5)切除所述钛合金管材的头尾，然后进行对所述钛合金管材进行热处理和表面处理，最终得到超大规格成品钛合金管材。

优选的，根据管坯棒的规格及最终成品管材的组织和性能要求，确定所述超大规格钛合金坯料在电炉中的加热温度及所述超大规格钛合金坯料在所述自由锻机上的锻造火次；步骤(2)中所述的管坯棒进行1～2火次锻造，最后1火次为镦粗或镦拔，其它火次为镦拔；镦拔时，1火次2个镦拔，镦粗比为1.5～1.7；镦拔过程中多次回炉，回炉温度与加热温度相同，保温时间为120～240min；镦粗时，分多次完成，每次镦粗比为1.5～1.7，每完成1个镦粗需要进行整形。

优选的，钛合金为近α钛合金、α+β两相钛合金、近β钛合金、亚稳β钛合金或β钛合金。

优选的，所述钛合金坯料单元是经过1～3火次加热温度为1050～1200℃的锻造得到的坯料单元。

优选的，多个所述钛合金坯料单元的直径均相等，多个所述钛合金坯料单元轴向叠层后的总高度与所述钛合金坯料单元的直径之比≤2.6。