一種難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，屬于合金無(wú)縫管材生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括以下步驟：1、用離心鑄造工藝生產(chǎn)難變形合金管坯；2、對(duì)難變形合金管坯的內(nèi)、外壁進(jìn)行機(jī)加工；3、將難變形合金管坯加熱到1000℃-1200℃；4、用擴(kuò)孔機(jī)將難變形合金管坯在擴(kuò)孔筒里進(jìn)行擴(kuò)孔；5、將難變形合金管坯加熱到1050℃-1250℃；6、用擠壓機(jī)將難變形合金管坯進(jìn)行擠壓，生產(chǎn)出三層合金復(fù)合荒管；7、將三層合金復(fù)合荒管進(jìn)行軟化熱處理、矯直；8、用機(jī)加工方式將三層合金復(fù)合荒管的內(nèi)層去除，再進(jìn)行熱處理管。本生產(chǎn)方法可以有效預(yù)防難變形合金管材的裂紋，提高成材率，管材的大部分難變形合金被普碳鋼替代，降低了生產(chǎn)成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于合金無(wú)縫管材生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]難變形合金是指在熱加工過(guò)程中具有加工塑性低、變形抗力大和變形溫度范圍窄等特點(diǎn)的一類(lèi)合金。其化學(xué)成分復(fù)雜，合金化程度高，具有良好的高溫強(qiáng)度、抗氧化腐蝕性能和綜合性，用于制造航空、發(fā)電、鍋爐、化工和儀表等行業(yè)機(jī)械的高溫部件和耐腐蝕部件。難變形合金無(wú)縫管材的試制和生產(chǎn)，是在這些合金材料研制的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是這些合金材料應(yīng)用的重要方面。
[0003]難變形合金無(wú)縫管材用于制造各種燃?xì)鈱?dǎo)管和燃油導(dǎo)管、高溫部件的環(huán)形件、鍋爐的過(guò)熱器官、核電站的蒸汽發(fā)生器傳熱管、冷凍機(jī)的換熱器管護(hù)套、熱風(fēng)爐等高溫設(shè)備的測(cè)溫?zé)犭娕急Ｗo(hù)套管、加熱爐套管、化工裂解管以及其他各種腐蝕介質(zhì)的輸送管等。
[0004]常見(jiàn)的難變形合金有028、825、625、G3、Cr26，由于難變形合金高溫塑性差，熱成形區(qū)間窄，無(wú)法采用常規(guī)熱軋或熱穿孔方法實(shí)現(xiàn)。目前難變形合金無(wú)縫管材成型工藝是:冶煉—模鑄一鍛造一熱擠壓，必須通過(guò)熱擠壓工藝進(jìn)行加工，但熱加工工藝控制難度大，擠壓后的管子內(nèi)壁經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重裂紋，成材率較低。目前中國(guó)尚不能完全工業(yè)化生產(chǎn)，因此進(jìn)一步摸索其成型工藝特性具有舉足輕重的意義。
[0005]難變形合金管材產(chǎn)生裂紋的原因分析:目前難變形合金管材一般采用熱擠壓方法生產(chǎn)，盡管坯料受三向壓應(yīng)力作用，但生產(chǎn)時(shí)高溫下的管坯內(nèi)壁與芯棒接觸，外壁與擠壓筒接觸，尾部與擠壓墊接觸，導(dǎo)致坯料的內(nèi)壁和外壁與變形工具之間存在熱傳導(dǎo)，坯料會(huì)降溫，變形時(shí)溫度不在最佳塑性區(qū)間，變形塑性下降，同時(shí)坯料的內(nèi)壁和外壁與變形工具之間存在較大摩擦力，易產(chǎn)生裂紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法。采用本發(fā)明生產(chǎn)難變形合金復(fù)合管材，可以有效預(yù)防難變形合金管材的裂紋，提高成材率，同時(shí)管材的大部分難變形合金被普碳鋼替代，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0007]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:提供一種難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，包括下述步驟:
(I )、運(yùn)用離心鑄造工藝生產(chǎn)難變形合金管坯，其中難變形合金管坯由內(nèi)中外三層合金組成；
(2)、對(duì)難變形合金管坯的內(nèi)、外壁進(jìn)行機(jī)加工；
(3)、將機(jī)加工后的難變形合金管坯均勻加熱到1020°C-1180°C ；
(4)、運(yùn)用擴(kuò)孔機(jī)將加熱后的難變形合金管坯在擴(kuò)孔筒里進(jìn)行擴(kuò)孔；
(5)、將擴(kuò)孔后的難變形合金管坯均勻加熱到1050°C-1230°C ；
(6)、采用擠壓機(jī)將均勻加熱的難變形合金管坯進(jìn)行擠壓，生產(chǎn)出三層合金復(fù)合荒管； (7)、將三層合金復(fù)合荒管進(jìn)行軟化熱處理，然后矯直；
(8)、采用機(jī)加工方式將三層合金復(fù)合荒管的內(nèi)層去除，然后再進(jìn)行熱處理，即制得成品管。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟(I)包括:
①將外層合金液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層合金熔點(diǎn)30°C?200°C時(shí)，開(kāi)始澆注中間層難變形合金液；
②將中間層難變形合金液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待中間層內(nèi)表面溫度冷卻至低于中間層合金熔點(diǎn)30°C?200°C時(shí)，開(kāi)始澆注內(nèi)層合金液；
③將內(nèi)層合金液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層、中間層和內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層、中間層和外層已達(dá)到完全冶金熔合。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟(2)中，將難變形合金管坯內(nèi)壁單邊加工掉
外壁單邊加工掉去除內(nèi)外壁的氣孔、縮松缺陷。
[0010]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟(4 )中，難變形合金管坯熱態(tài)下的外徑比擴(kuò)孔筒的內(nèi)徑小2mm-8mm，難變形合金管坯擴(kuò)孔后的長(zhǎng)度與擴(kuò)孔前的長(zhǎng)度比值在1.01-1.35之間。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，所述步驟(6 )中，擴(kuò)孔后難變形合金管坯熱態(tài)下的外徑比擠壓筒的內(nèi)徑小3mm-10mm，熱擠壓后三層合金復(fù)合荒管的長(zhǎng)度與熱擠壓前難變形合金管坯的長(zhǎng)度比值在2-20之間。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，在擴(kuò)孔前和擠壓前，難變形合金管坯的內(nèi)壁和外壁都均勻涂抹玻璃粉。
[0013]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:1、在生產(chǎn)溫度方面:采用三層坯料擠壓，外壁和內(nèi)壁是碳鋼，碳鋼價(jià)格便宜，熱加工塑性較好，變形溫度區(qū)間寬，變形抗力小，擠壓時(shí)，外壁和內(nèi)壁取代高合金鋼，而與變形工具接觸，雖然也產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外壁的溫降，但是碳鋼變形區(qū)間寬，變形時(shí)變形塑性照樣很好。由于擠壓速度快，約4-8s坯料就擠壓結(jié)束了，變形時(shí)溫降不會(huì)傳導(dǎo)到中間的難變形材料，也就是說(shuō)難變形材料溫度均勻，沒(méi)有溫降，擠壓過(guò)程一直處于最佳的塑性狀態(tài)，產(chǎn)生的裂紋傾向大大減小。2、摩擦力方面:采用三層坯料擠壓，內(nèi)壁和外壁的碳鋼與變形工具接觸，避免了高合金材料的直接接觸，消除了高溫下的高合金材料與冷的變形工具之間的摩擦力，產(chǎn)生的裂紋傾向大大減小。經(jīng)過(guò)該方法制造難變形合金復(fù)合管材，可以有效預(yù)防難變形合金管材的裂紋，提高成材率；同時(shí)，管材的大部分難變形合金被普碳鋼替代，大大降低了生產(chǎn)成本。另外，管材的難變形合金與普碳鋼具有冶金熔合層，結(jié)合強(qiáng)度高，不易分層開(kāi)裂，確保了使用安全性。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1
難變形合金復(fù)合管材質(zhì)為15Mn/Cr26,外層材質(zhì)為15Mn,中間層材質(zhì)為Cr26。難變形合金管還材質(zhì)為15Mn/Cr26/15Mn,夕卜層材質(zhì)為15Mn,中間層材質(zhì)為Cr26,內(nèi)層材質(zhì)為15Mn(標(biāo)準(zhǔn):GB/T 3077-1999)。
[0016]難變形合金復(fù)合管的外層和中間層的化學(xué)成分符合表I要求，規(guī)格為Φ 1 33mmX 14mm/ (外層 IOmm+ 內(nèi)層 4mm) X 5000mm。[0017]表1 15Mn/Cr26復(fù)合管成分/質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)
【權(quán)利要求】
1.一種難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，其特征在于其包括下述步驟: (I )、運(yùn)用離心鑄造工藝生產(chǎn)難變形合金管坯，其中難變形合金管坯由內(nèi)中外三層合金組成；其中，中間層為難變形合金材質(zhì)，內(nèi)層和外層為20Mn2或15Mn材質(zhì)； (2)、對(duì)難變形合金管坯的內(nèi)、外壁進(jìn)行機(jī)加工； (3)、將機(jī)加工后的難變形合金管坯均勻加熱到1000°C-1200°C ； (4 )、運(yùn)用擴(kuò)孔機(jī)將加熱后的難變形合金管坯在擴(kuò)孔筒里進(jìn)行擴(kuò)孔； (5)、將擴(kuò)孔后的難變形合金管坯均勻加熱到1050°C-1250°C ； (6)、采用擠壓機(jī)將均勻加熱的難變形合金管坯進(jìn)行擠壓，生產(chǎn)出三層合金復(fù)合荒管； (7)、將三層合金復(fù)合荒管進(jìn)行軟化熱處理，然后矯直； (8)、采用機(jī)加工方式將三層合金復(fù)合荒管的內(nèi)層去除，然后再進(jìn)行熱處理，即制得成品管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(1)包括: ①將外層合金液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層內(nèi)表面溫度冷卻至低于外層合金熔點(diǎn)30°C?200°C時(shí)，開(kāi)始澆注中間層難變形合金液； ②將中間層難變形合金液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待中間層內(nèi)表面溫度冷卻至低于中間層合金熔點(diǎn)30°C?200°C時(shí)，開(kāi)始澆注內(nèi)層合金液； ③將內(nèi)層合金液通入管模內(nèi)離心澆注，澆注完后冷卻，待外層、中間層和內(nèi)層全部凝固后停止冷卻，此時(shí)內(nèi)層、中間層和外層已達(dá)到完全冶金熔合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(2)中，將難變形合金管還內(nèi)壁單邊加工掉夕卜壁單邊加工掉去除內(nèi)外壁的氣孔、縮松缺陷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(4)中，難變形合金管坯熱態(tài)下的外徑比擴(kuò)孔筒的內(nèi)徑小2_-8_，難變形合金管坯擴(kuò)孔后的長(zhǎng)度與擴(kuò)孔前的長(zhǎng)度比值在1.01-1.35之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(6 )中，擴(kuò)孔后難變形合金管坯熱態(tài)下的外徑比擠壓筒的內(nèi)徑小3mm-10mm，熱擠壓后三層合金復(fù)合荒管的長(zhǎng)度與熱擠壓前難變形合金管坯的長(zhǎng)度比值在2-20之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難變形合金復(fù)合雙層管材的生產(chǎn)方法，其特征在于:在擴(kuò)孔前和擠壓前，難變形合金管坯的內(nèi)壁和外壁都均勻涂抹玻璃粉。
【文檔編號(hào)】B21C37/06GK103920743SQ201410156803
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】王黎暉, 崔新亮, 王錦永, 王明新 申請(qǐng)人:新興鑄管股份有限公司