大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法。
【背景技术】
[0002]纯钽及钽钨合金是一种高密度、高熔点、高强度的稀有金属材料，具有很高的高温强度、良好的延展性、可焊性和优良的耐腐蚀性能，适用于高温、高压、耐腐蚀等工作环境，近年来在化工防腐工业上的发展很快，是一种十分重要的工程和功能材料。钽及钽钨合金之所以具有杰出的抗腐蚀能力，是因为在金属表面上形成一层非常薄、抗渗透和保护性的致密Ta2O5氧化物，这层保护物可耐强碱、HF、氯化物及硫酸的腐蚀，直至190°C — 250°C，膜层的结构会随环境的变化而改变。Ta-2.5% W合金的特点是不仅提高了材料自身强度，而且具有良好的腐蚀能力，用96%的工业硫酸与回收的硝化废酸进行浸没试验对比结果显示，Ta2.5W的在硫酸中的抗腐蚀性能优于未合金化的钽；当硫酸浓度达到96%以上时，以使用Ta2.5W材料为主。
[0003]传统的管材铸锭获得方法是直接用钻孔方式获得，钻肩占铸锭的比例近8% —15%,材料利用率低，浪费严重。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，能够满足大直径厚壁管材产品的质量要求，并且显著提高材料利用率。
[0005]一种大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特别之处在于，包括如下步骤:
[0006]第一步骤:将钽或钽合金铸锭掏孔，得到空心管坯；
[0007]第二步骤:管坯挤压，即将空心管坯预热至150_230°C后，再用中频炉加热后挤压成为直径在Φ90-Φ130πιπι的管坯，管壁厚度在10-25mm，挤压温度为800°C -900°C ；
[0008]第三步骤:将得到的管坯酸洗，去除表面杂质；
[0009]第四步骤:对得到的管坯进行热处理，热处理温度为钽或钽合金熔点的35%?50%，保温时间为60?90min ；
[0010]第五步骤:将挤压得到的管坯镗内孔，车外圆，去除管坯内外的缺陷；
[0011]第六步骤:乳制，使用周期式两辊冷轧管机对管材进行直径和管壁厚度的减小，从而使管材达到满足多辊周期式冷轧管机的轧制尺寸要求；
[0012]第七步骤:中间热处理，控制热处理温度为1200 °C -1350 °C,保温时间为30_120min ；
[0013]第八步骤:成品轧制，使用多辊周期式冷轧管机对得到的管材进行直径和管壁厚度的减小，最终达到成品的管材尺寸；
[0014]第九步骤:对成品矫直锯切；
[0015]第十步骤:成品热处理，控制热处理温度1200°C -1350°C，保温时间30?120min即可。
[0016]第一步骤中掏孔具体是用线切割机床将铸锭中心掏出可以二次利用的棒材并且得到空心管坯。
[0017]第二步骤中预热后先在空心管坯表面均匀涂一层玻璃粉。
[0018]第三步骤中将得到的管坯酸洗，去除表面杂质，直至肉眼观察可见钽金属光泽并且无杂斑；酸洗用酸液为按照体积比计HCl:HF:H20 = 5:2:3。
[0019]第五步骤中将挤压得到的管坯镗内孔，车外圆，去除管坯内外肉眼可见的影响最终成品管材质量的缺陷。
[0020]第六步骤中轧制具体是使用周期式两辊冷轧管机对管材进行直径和管壁厚度的减小，使管材能够达到满足多辊冷轧管机的尺寸要求，即直径在Φ60-Φ90πιπι，管壁厚度在4-10mm，控制轧制速度20-60次/分。
[0021]第八步骤中成品轧制具体是使用多辊周期式冷轧管机对得到的管材进行直径和管壁厚度的减小，最终达到管材尺寸直径在Φ60-Φ90.ι，管壁厚度在3-6mm，控制正常轧制速度<40次/分。
[0022]第九步骤中对成品矫直锯切具体是将管材通过矫直机，从而使得管材的直线度达到符合成品要求的直线度，然后锯切。
[0023]本发明提供了一种大规格无缝管材的加工方法，主要适合应用于化工防腐外径彡Φ60-90πιπι，壁厚彡3-6mm大直径厚壁管材的生产，并配以合适的热处理工艺，可以得到产品需要的性能，并且大大提高了材料的利用率。
【具体实施方式】
[0024]本发明分两种方案实施:一是采用线切割出铸锭芯部棒坯获得，这部分棒坯可用作线材原料进行再生产；二是先用线切割或钻孔方式(视铸锭长度而定)获得一小直径孔，再经挤压热扩孔获得工艺需要的内径尺寸的管锭，这两种方法都将大大提高材料利用率。
[0025]本发明的主要优点是:对铸锭钻孔，中频快速加热和采用三向压应力挤压开坯的方法和采用两辊和多辊周期式冷轧管机加工出符合尺寸公差和性能要求的无缝管材。
[0026]实施例1:
[0027]第一步骤:铸锭掏孔，0212mmXL — ?212mmX ?95mmXL ,。使用线切割将铸锭中心掏出可以二次利用的棒材，制的空心管坯。
[0028]第二步骤:管坯挤压，管坯预热200°C后，表面均匀涂玻璃粉，中频炉加热，挤压温度为800°C -950°C (保温5分钟)；保证管坯挤压开坯的同心度。
[0029]第三步骤:管坯酸洗，去除表面杂质，肉眼观察可见钽金属光泽无杂斑即可；酸洗用酸为，HCl (工业盐酸):HF(工业氢氟酸):H20 = 5:2:3(体积比)；
[0030]第四步骤:管坯热处理，热处理温度为1250°C，保温时间为60min ;
[0031]第五步骤:镗内孔，车外圆，在车床使用内镗刀将管坯内表面挤压沟槽去除；外表面去除挤压缺陷，使表面无影响轧制的缺陷。
[0032]第六步骤:乳制，用两辊轧机对管坯壁厚均匀性的纠正和道次加工率的确定轧制，使用两辊冷轧管机对管材进行直径和管壁厚度的减小，使管材能够达到满足多辊冷轧管机的尺寸要求，即直径在Φ60?Φ 90mm，管壁厚度在4?10mm，轧制速度20-60次/分钟，管还送进量为I_2mm/次。
[0033]第七步骤:中间热处理，热处理温度为1200°C，保温时间为60min。
[0034]第八步骤:成品轧制，多辊轧机对成品管材尺寸公差的控制和内外表面的保护措施。具体是使用多辊周期式冷轧管机对得到的管材进行直径和管壁厚度的减小，最终达到管材尺寸直径在Φ60-Φ90mm，管壁厚度在3_6mm，控制正常轧制速度< 40次/分。
[0035]第九步骤:成品矫直锯切，使成品管材的平直度达到客户或标准的要求，然后锯切。
[0036]第十步骤:成品热处理，热处理温度1200°C -1350°C，保温时间60min-90min即可。
【主权项】
1.一种大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步骤:将钽或钽合金铸锭掏孔，得到空心管坯； 第二步骤:管坯挤压，即将空心管坯预热至150-230°c后，再用中频炉加热后挤压成为直径在Φ90-Φ130πιπι的管坯，管壁厚度在10-25mm，挤压温度为800°C -900°C ； 第三步骤:将得到的管坯酸洗，去除表面杂质； 第四步骤:对得到的管坯进行热处理，热处理温度为钽或钽合金熔点的35%?50%，保温时间为60?90min ； 第五步骤:将挤压得到的管坯镗内孔，车外圆，去除管坯内外的缺陷； 第六步骤:乳制，使用周期式两辊冷轧管机对管材进行直径和管壁厚度的减小，从而使管材达到满足多辊周期式冷轧管机的轧制尺寸要求； 第七步骤:中间热处理，控制热处理温度为1200°C _1350°C，保温时间为30-120min ；第八步骤:成品轧制，使用多辊周期式冷轧管机对得到的管材进行直径和管壁厚度的减小，最终达到成品的管材尺寸； 第九步骤:对成品矫直锯切； 第十步骤:成品热处理，控制热处理温度1200°C -1350°C，保温时间30?120min即可。
2.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第一步骤中掏孔具体是用线切割机床将铸锭中心掏出可以二次利用的棒材并且得到空心管坯。
3.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第二步骤中预热后先在空心管坯表面均匀涂一层玻璃粉。
4.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第三步骤中将得到的管坯酸洗，去除表面杂质，直至肉眼观察可见钽金属光泽并且无杂斑；酸洗用酸液为按照体积比计HCl:HF:H20 = 5:2:3。
5.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第五步骤中将挤压得到的管坯镗内孔，车外圆，去除管坯内外肉眼可见的影响最终成品管材质量的缺陷。
6.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第六步骤中轧制具体是使用周期式两辊冷轧管机对管材进行直径和管壁厚度的减小，使管材能够达到满足多辊冷轧管机的尺寸要求，即直径在Φ60-Φ90πιπι，管壁厚度在4-10mm，控制轧制速度20-60次/分。
7.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第八步骤中成品轧制具体是使用多辊周期式冷轧管机对得到的管材进行直径和管壁厚度的减小，最终达到管材尺寸直径在Φ60-Φ90πιπι，管壁厚度在3-6mm，控制正常轧制速度彡40次/分。
8.如权利要求1所述的大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法，其特征在于:第九步骤中对成品矫直锯切具体是将管材通过矫直机，从而使得管材的直线度达到符合成品要求的直线度，然后锯切。
【专利摘要】本发明涉及一种大规格钽或钽合金无缝管材的加工方法。其特点是，包括如下步骤：第一步骤：将钽或钽合金铸锭掏孔，得到空心管坯；第二步骤：管坯挤压，即将空心管坯预热至150-230℃后，再用中频炉加热后挤压成为直径在Φ90-Φ130mm的管坯，管壁厚度在10-25mm，挤压温度为800℃-900℃；第三步骤：将得到的管坯酸洗，去除表面杂质。本发明提供了一种大规格无缝管材的加工方法，主要适合应用于化工防腐外径≥φ60-90mm，壁厚≥3-6mm大直径厚壁管材的生产，并配以合适的热处理工艺，可以得到产品需要的性能，并且大大提高了材料的利用率。
【IPC分类】B21C37-06
【公开号】CN104550312
【申请号】CN201410755919
【发明人】汪凯, 谢新普, 李积贤, 张国军, 梁立, 张九海, 王常江, 孙伟, 任晓, 张志宙
【申请人】宁夏东方钽业股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月10日