一种难变形合金复合双层管材的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种难变形合金复合双层管材的生产方法，属于合金无缝管材生产【技术领域】。它包括以下步骤：1、用离心铸造工艺生产难变形合金管坯；2、对难变形合金管坯的内、外壁进行机加工；3、将难变形合金管坯加热到1000℃-1200℃；4、用扩孔机将难变形合金管坯在扩孔筒里进行扩孔；5、将难变形合金管坯加热到1050℃-1250℃；6、用挤压机将难变形合金管坯进行挤压，生产出三层合金复合荒管；7、将三层合金复合荒管进行软化热处理、矫直；8、用机加工方式将三层合金复合荒管的内层去除，再进行热处理管。本生产方法可以有效预防难变形合金管材的裂纹，提高成材率，管材的大部分难变形合金被普碳钢替代，降低了生产成本。
【专利说明】一种难变形合金复合双层管材的生产方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于合金无缝管材生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002]难变形合金是指在热加工过程中具有加工塑性低、变形抗力大和变形温度范围窄等特点的一类合金。其化学成分复杂，合金化程度高，具有良好的高温强度、抗氧化腐蚀性能和综合性，用于制造航空、发电、锅炉、化工和仪表等行业机械的高温部件和耐腐蚀部件。难变形合金无缝管材的试制和生产，是在这些合金材料研制的基础上进行的，是这些合金材料应用的重要方面。
[0003]难变形合金无缝管材用于制造各种燃气导管和燃油导管、高温部件的环形件、锅炉的过热器官、核电站的蒸汽发生器传热管、冷冻机的换热器管护套、热风炉等高温设备的测温热电偶保护套管、加热炉套管、化工裂解管以及其他各种腐蚀介质的输送管等。
[0004]常见的难变形合金有028、825、625、G3、Cr26，由于难变形合金高温塑性差，热成形区间窄，无法采用常规热轧或热穿孔方法实现。目前难变形合金无缝管材成型工艺是:冶炼—模铸一锻造一热挤压，必须通过热挤压工艺进行加工，但热加工工艺控制难度大，挤压后的管子内壁经常出现严重裂纹，成材率较低。目前中国尚不能完全工业化生产，因此进一步摸索其成型工艺特性具有举足轻重的意义。
[0005]难变形合金管材产生裂纹的原因分析:目前难变形合金管材一般采用热挤压方法生产，尽管坯料受三向压应力作用，但生产时高温下的管坯内壁与芯棒接触，外壁与挤压筒接触，尾部与挤压垫接触，导致坯料的内壁和外壁与变形工具之间存在热传导，坯料会降温，变形时温度不在最佳塑性区间，变形塑性下降，同时坯料的内壁和外壁与变形工具之间存在较大摩擦力，易产生裂纹。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种难变形合金复合双层管材的生产方法。采用本发明生产难变形合金复合管材，可以有效预防难变形合金管材的裂纹，提高成材率，同时管材的大部分难变形合金被普碳钢替代，大大降低了生产成本。
[0007]本发明所采取的技术方案是:提供一种难变形合金复合双层管材的生产方法，包括下述步骤:
(I )、运用离心铸造工艺生产难变形合金管坯，其中难变形合金管坯由内中外三层合金组成；
(2)、对难变形合金管坯的内、外壁进行机加工；
(3)、将机加工后的难变形合金管坯均匀加热到1020°C-1180°C ；
(4)、运用扩孔机将加热后的难变形合金管坯在扩孔筒里进行扩孔；
(5)、将扩孔后的难变形合金管坯均匀加热到1050°C-1230°C ；
(6)、采用挤压机将均匀加热的难变形合金管坯进行挤压，生产出三层合金复合荒管； (7)、将三层合金复合荒管进行软化热处理，然后矫直；
(8)、采用机加工方式将三层合金复合荒管的内层去除，然后再进行热处理，即制得成品管。
[0008]进一步优化本技术方案，所述步骤(I)包括:
①将外层合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层合金熔点30°C?200°C时，开始浇注中间层难变形合金液；
②将中间层难变形合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待中间层内表面温度冷却至低于中间层合金熔点30°C?200°C时，开始浇注内层合金液；
③将内层合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层、中间层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层、中间层和外层已达到完全冶金熔合。
[0009]进一步优化本技术方案，所述步骤(2)中，将难变形合金管坯内壁单边加工掉
外壁单边加工掉去除内外壁的气孔、缩松缺陷。
[0010]进一步优化本技术方案，所述步骤(4 )中，难变形合金管坯热态下的外径比扩孔筒的内径小2mm-8mm，难变形合金管坯扩孔后的长度与扩孔前的长度比值在1.01-1.35之间。
[0011]进一步优化本技术方案，所述步骤(6 )中，扩孔后难变形合金管坯热态下的外径比挤压筒的内径小3mm-10mm，热挤压后三层合金复合荒管的长度与热挤压前难变形合金管坯的长度比值在2-20之间。
[0012]进一步优化本技术方案，在扩孔前和挤压前，难变形合金管坯的内壁和外壁都均匀涂抹玻璃粉。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、在生产温度方面:采用三层坯料挤压，外壁和内壁是碳钢，碳钢价格便宜，热加工塑性较好，变形温度区间宽，变形抗力小，挤压时，外壁和内壁取代高合金钢，而与变形工具接触，虽然也产生热传导现象，会导致内外壁的温降，但是碳钢变形区间宽，变形时变形塑性照样很好。由于挤压速度快，约4-8s坯料就挤压结束了，变形时温降不会传导到中间的难变形材料，也就是说难变形材料温度均匀，没有温降，挤压过程一直处于最佳的塑性状态，产生的裂纹倾向大大减小。2、摩擦力方面:采用三层坯料挤压，内壁和外壁的碳钢与变形工具接触，避免了高合金材料的直接接触，消除了高温下的高合金材料与冷的变形工具之间的摩擦力，产生的裂纹倾向大大减小。经过该方法制造难变形合金复合管材，可以有效预防难变形合金管材的裂纹，提高成材率；同时，管材的大部分难变形合金被普碳钢替代，大大降低了生产成本。另外，管材的难变形合金与普碳钢具有冶金熔合层，结合强度高，不易分层开裂，确保了使用安全性。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体例对本发明作进一步详细的说明。
[0015]实施例1
难变形合金复合管材质为15Mn/Cr26,外层材质为15Mn,中间层材质为Cr26。难变形合金管还材质为15Mn/Cr26/15Mn,夕卜层材质为15Mn,中间层材质为Cr26,内层材质为15Mn(标准:GB/T 3077-1999)。
[0016]难变形合金复合管的外层和中间层的化学成分符合表I要求，规格为Φ 1 33mmX 14mm/ (外层 IOmm+ 内层 4mm) X 5000mm。[0017]表1 15Mn/Cr26复合管成分/质量分数(％)
【权利要求】
1.一种难变形合金复合双层管材的生产方法，其特征在于其包括下述步骤: (I )、运用离心铸造工艺生产难变形合金管坯，其中难变形合金管坯由内中外三层合金组成；其中，中间层为难变形合金材质，内层和外层为20Mn2或15Mn材质； (2)、对难变形合金管坯的内、外壁进行机加工； (3)、将机加工后的难变形合金管坯均匀加热到1000°C-1200°C ； (4 )、运用扩孔机将加热后的难变形合金管坯在扩孔筒里进行扩孔； (5)、将扩孔后的难变形合金管坯均匀加热到1050°C-1250°C ； (6)、采用挤压机将均匀加热的难变形合金管坯进行挤压，生产出三层合金复合荒管； (7)、将三层合金复合荒管进行软化热处理，然后矫直； (8)、采用机加工方式将三层合金复合荒管的内层去除，然后再进行热处理，即制得成品管。
2.根据权利要求1所述的难变形合金复合双层管材的生产方法，其特征在于所述步骤(1)包括: ①将外层合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层内表面温度冷却至低于外层合金熔点30°C?200°C时，开始浇注中间层难变形合金液； ②将中间层难变形合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待中间层内表面温度冷却至低于中间层合金熔点30°C?200°C时，开始浇注内层合金液； ③将内层合金液通入管模内离心浇注，浇注完后冷却，待外层、中间层和内层全部凝固后停止冷却，此时内层、中间层和外层已达到完全冶金熔合。
3.根据权利要求1所述的难变形合金复合双层管材的生产方法，其特征在于所述步骤(2)中，将难变形合金管还内壁单边加工掉夕卜壁单边加工掉去除内外壁的气孔、缩松缺陷。
4.根据权利要求1所述的难变形合金复合双层管材的生产方法，其特征在于所述步骤(4)中，难变形合金管坯热态下的外径比扩孔筒的内径小2_-8_，难变形合金管坯扩孔后的长度与扩孔前的长度比值在1.01-1.35之间。
5.根据权利要求1所述的难变形合金复合双层管材的生产方法，其特征在于所述步骤(6 )中，扩孔后难变形合金管坯热态下的外径比挤压筒的内径小3mm-10mm，热挤压后三层合金复合荒管的长度与热挤压前难变形合金管坯的长度比值在2-20之间。
6.根据权利要求1所述的难变形合金复合双层管材的生产方法，其特征在于:在扩孔前和挤压前，难变形合金管坯的内壁和外壁都均匀涂抹玻璃粉。
【文档编号】B21C37/06GK103920743SQ201410156803
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】王黎晖, 崔新亮, 王锦永, 王明新 申请人:新兴铸管股份有限公司