专利名称：一种小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法
技术领域：
本发明涉及一种小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，属于有色金属材料管材加工技术领域。
背景技术：
镍基合金管材具有良好的抗高温腐蚀性能、抗氧化性能及优良的抗腐蚀性能，广泛地应用于航空、航天飞行器、舰船潜艇、化工、航海、核能装置、冶金、电器、纺织、制浆、能源转化装置、造纸、食品机械、医疗设备及建筑装饰等领域。但传统工艺制备加工小口径镍基合金薄壁管材的工艺流程长，生产成本高，其生产工艺主要包括①熔炼一浇注锭坯一加热一多火次锻造一冷却一矫直一切削棒材头尾一棒料剥皮一下料一钻孔一加热一涂层一加热一覆涂玻璃粉一挤压一内外表面处理一冷轧一退火一冷轧或冷拔一热处理一矫直一酸洗一清洗；②熔炼一浇注锭坯一加热一锻造一冷却一矫直一切削棒材头尾一棒料剥皮一钻孔一加热一防氧化涂层一加热一覆涂玻璃粉润滑一热轧一内外表面处理一冷轧一退火 —冷轧或冷拔一热处理一矫直一酸洗一清洗；传统工艺生产小口径镍基合金薄壁管材需要 24道工序，其中锻造需要多火次加热和多道次镦拔，冷加工(冷轧或冷拔)工序约有20多道次，生产工序多而繁琐，生产成本高。我国资源紧张，能源匮乏，减少金属成形加工工序， 节约能源，降低劳动强度和生产成本，提高材料利用率，具有显著的经济效益和社会效益。对现有技术文献的检索发现，采用离心铸造(薄壁管坯)+旋压工艺制备大口径镍基合金薄壁管材的方法已有报道，但涉及短流程制备小口径镍基合金薄壁管材的技术尚未见公开。
发明内容
本发明的目的在于解决小口径镍基合金薄壁管生产成本高、劳动强度大等问题， 提供一种短流程、低成本的小口径镍基合金薄壁管材短流程的制备新方法，具体为一种采用离心铸造(厚壁管坯)+热挤压+冷加工生产小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，包括如下步骤(1)离心铸造厚壁镍基合金管坯；(2)将所述合金的管坯进行机加工、预热到150°C 280°C喷涂高温防氧化玻璃润滑剂，随后加热到1100°c 1250°C，保温Ih 2h，覆涂玻璃润滑粉，热挤压获得管材；(3)将步骤(2)所得的管材进行冷加工(冷轧或冷轧+冷拔)和中间退火；(4)将步骤(3)所得的管材进行热处理、矫直、酸洗和清洗，获得成品管材。一种优选的技术方案，其特征在于所述的镍基合金为镍铬系合金或镍铜系合金寸。一种优选的技术方案，其特征在于步骤(1)在离心铸造时离心浇注的温度为1500°C 1700°C，厚壁镍基合金管坯的内径与外径之比为0. 4 0. 6。一种优选的技术方案，其特征在于步骤(2)中所述的挤压速度为30mm/s 100mm/s，挤压温度为1000°C 1250°C，挤压比为5 16。一种优选的技术方案，其特征在于步骤(3)中所述的冷加工为冷轧或冷轧和冷拔，采用LG/LD冷轧管机轧制减壁和减径(精整)，获得高精度小口径镍合金薄壁管材。一种优选的技术方案，其特征在于步骤(3)中所述的冷加工的道次加工率为10% 35%，优选为10% 20%，退火间的变形量为50% 75%，中间退火温度为 8501050 O。一种优选的技术方案，其特征在于步骤(4)中所述的热处理为退火，根据客户要求，采用消除应力退火或再结晶退火，成品退火温度为550°C 900°C。一种优选的技术方案，其特征在于步骤(4)中所述的矫直设备为斜六辊矫直机， 成品管材外径为Φ 2mm Φ 25mm，壁厚为0. 5mm 5mm。本发明以镍铬系合金或镍铜系合金等镍基合金为研究对象，采用离心铸造工艺制备镍基合金管坯，采用热挤压工艺加工管材，采用LG/LD等系列冷轧管机轧制减壁和减径 (精整)，获得小口径精密镍基合金薄壁管材，对于外径小于3mm的薄壁管材采用拉拔工艺进一步加工，生产工艺主要包括熔炼一离心浇注管坯一机加工一加热一涂层一加热一覆涂玻璃粉一挤压一内外表面处理一冷轧一退火一冷轧或冷拔一热处理一矫直一酸洗一清洗。与传统工艺①相比，本专利发明的制备新工艺的工序少(仅有16道)，挤压管材的壁厚小，极大的减少了后续冷加工量，流程短，生产效率高，成本低。本发明的优点在于本发明提供了一种小口径镍基合金薄壁管材短流程、低成本、生产效率高、劳动强度低的加工新方法，通过离心铸造工艺替代锻造+钻孔制备管坯的方法，管材通过热挤压大幅度减小了后续的冷加工量。本发明的小口径镍基合金薄壁管材加工技术适合于大规模生产，劳动强度低，成形省力，生产周期短，生产效率高，成本低，附加值高，具有显著的经济效益和社会效益。下面通过具体实施方式
对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施例方式实施例1按MOnel400合金，将配好的原料放入中频感应电炉中加热至1650°C，静置20分钟后，扒渣后降温到1550°C，将金属液浇注到卧式离心铸造机的铸模中，铸型转速为950转/ 分钟，获得MeneWOO管坯，管坯的内径与外径之比为0. 5。机加工后，将坯料加热到180°C 后，喷涂高温防氧化玻璃润滑剂，随后加热到1050°C，保温1小时，覆涂玻璃润滑粉，进行热挤压，挤压速度为45mm/s，挤压管材的外径为Φ 72mm，壁厚为6mm，挤压比为13。采用LG/ LD等系列冷轧管机进行冷加工，道次加工率为14%，退火间的变形量为70%，退火温度为920°C。根据客户要求，通过冷轧工艺获得外径大于3mm不同规格的成品管材(外径为 Φ 3mm Φ 25mm，壁厚为0. 5mm 1. 5mm)。典型产品规格为外径Φ 18mm，壁厚Imm和外径 Φ3πιπι，壁厚0. 5mm。将冷轧所得3mm的管材进行拉拔，获得外径小于3mm不同规格的成品管材(外径为Φ 2mm Φ 3mm，壁厚为0. 5mm 1mm)，拉拔道次加工率为15%，拉拔退火间的变形量为60%。典型产品规格为外径为Φ2mm，壁厚为0.6mm。成品退火温度为615°C，保温1小时。然后采用斜六辊矫直机进行矫直，再进行常规酸洗、清洗，清除油腻，获得成品管材。实施例2按NCU40-2-1合金，将配好的原料放入中频感应电炉中加热至1630°C，静置15分钟后，扒渣后降温到1520°C，将金属液浇注到卧式离心铸造机的铸模中，铸型转速为750转 /分钟，获得NCu40-2-l合金管坯，管坯的内径与外径之比为0. 55。机加工后，将坯料加热到190°C后涂上高温防氧化剂，随后加热到100(TC，保温1小时，覆涂玻璃润滑粉，进行热挤压，挤压速度为48mm/s，挤压管材的外径为Φ 70mm，壁厚为5mm，挤压比为15. 7。采用LG/ LD等系列冷轧管机进行冷加工，轧制退火间的变形量为75%，道次加工率为16%，退火温度为880°C。通过冷轧工艺获得外径大于Φ3πιπι不同规格的成品管材(外径为Φ3πιπι Φ 25mm，壁厚为0. 5mm 1. 5mm)。典型产品规格外径Φ 15mm，壁厚0. 8mm和外径Φ 3mm， 壁厚0. 5mm。将冷轧所得Φ 3mm的管材进行拉拔，获得外径小于Φ 3mm不同规格的成品管材 (外径为Φ 2mm Φ 3mm,壁厚为0. 5mm 1mm)，拉拔道次加工率为12 %，拉拔退火间的变形量为55%，典型产品规格为外径为Φ 1.9mm，壁厚为0. 55mm。成品退火温度为585°C，保温1小时。然后采用斜六辊矫直机进行矫直，再进行常规酸洗、清洗，清除油腻，获得成品管材。实施例3按NCu28-2. 5-1. 5合金，将配好的原料放入中频感应电炉中加热至1670°C，静置 25分钟后，扒渣后降温到1580°C，将金属液浇注到卧式离心铸造机的铸模中，铸型转速为 1000转/分钟，获得NCu28-2. 5-1. 5管坯，管坯的内径与外径之比为0. 48。机加工后，将坯料加热到200°c后涂上高温防氧化剂，随后加热到1100°c，保温2小时，覆涂玻璃润滑粉，进行挤压，挤压速度为52mm/s，挤压管材的外径为Φ73πιπι，壁厚为6. 5mm，挤压比为11. 8。采用LG/LD等系列冷轧管机进行冷加工，道次加工率为12%，退火间的变形量为65%，退火温度为950°C。通过冷轧工艺获得外径大于Φ3πιπι不同规格的成品管材(外径为Φ3πιπι Φ 25mm，壁厚为0. 5mm 1. 5mm)。典型产品规格外径Φ 25mm，壁厚1. 5mm和外径Φ 3mm, 壁厚0.5mm。将冷轧所得3mm的管材进行拉拔，获得外径小于Φ3πιπι不同规格的成品管材 (外径为Φ 2mm Φ 3mm,壁厚为0. 5mm 1mm)，拉拔道次加工率为10 %，拉拔退火间的变形量为50%，典型产品规格为外径为Φ2. 5mm，壁厚为0. 7mm。成品退火温度为645°C，保温1小时。然后采用斜六辊矫直机进行矫直，再进行常规酸洗、清洗，清除油腻，获得成品管材。实施例4按InCone1600合金，将配好的原料放入中频感应电炉中加热至1680°C，静置25 分钟后，扒渣后降温到1580°C，将金属液浇注到卧式离心铸造机的铸模中，铸型转速为980 转/分钟，获得InconeieOO合金管坯，管坯的内径与外径之比为0. 5。机加工后，将坯料加热到260°C后涂上高温防氧化剂，随后加热到1150°C，保温1小时，覆涂玻璃润滑粉，进行挤压，挤压速度为87mm/s，挤压管材的外径为Φ 73. 6mm，壁厚为6. 8mm，挤压比为11.2。采用 LG/LD等系列冷轧管机进行冷加工，道次加工率为11. 5%，退火间的变形量为68%，退火温度为1045°C。通过冷轧工艺获得外径大于Φ3πιπι不同规格的成品管材(外径为Φ3πιπι Φ 25mm，壁厚为0. 5mm 1. 5mm)。典型产品规格外径Φ 18mm，壁厚0. 8mm，外径Φ 3mm，壁厚0. 5mm。将冷轧所得3mm的管材进行拉拔，获得外径小于Φ3πιπι不同规格的成品管材(夕卜径为Φ2mm Φ3mm，壁厚为0. 5mm 1mm)，拉拔道次加工率为11 %，拉拔退火间的变形量为65%。典型产品规格为外径为Φ2πιπι，壁厚为0. 5mm。成品退火温度为870°C，保温1小时。然后采用斜六辊矫直机进行矫直，再进行常规酸洗、清洗，清除油腻，获得成品管材。实施例5按Incone 1690合金，将配好的原料放入中频感应电炉中加热至1700°C，静置30分钟后，扒渣后降温到1650°C，将金属液浇注到卧式离心铸造机的铸模中，铸型转速为1000 转/分钟，获得InCOne1690合金管坯，管坯的内径与外径之比为0. 5。管坯均勻化处理温度为1150°C，保温2. 5小时。机加工后，将坯料加热到280°C后涂上高温防氧化剂，随后加热到1250°C，保温2小时，覆涂玻璃润滑粉，进行挤压，挤压速度为93mm/s，挤压管材的外径为 Φ 74mm，壁厚为7mm，挤压比为10. 9。采用LG/LD等系列冷轧管机进行冷加工，退火间的变形量为75%，道次加工率为12. 5%，退火温度为1050°C。通过冷轧工艺获得外径大于Φ3mm 不同规格的成品管材(外径为Φ3πιπι Φ25πιπι，壁厚为0. 5mm 1. 5mm)。典型产品规格 外径Φ 20. 05mm，壁厚1. 09mm和外径Φ 3mm，壁厚0. 5mm。将冷轧所得3mm的管材进行拉拔， 获得外径小于Φ 3mm不同规格的成品管材(外径为Φ 2mm Φ 3mm，壁厚为0. 5mm 1mm)， 拉拔道次加工率为11%，拉拔退火间的变形量为65%，典型产品规格为外径为Φ2πιπι，壁厚为0. 5mm。成品退火温度为870°C，保温1小时。然后采用斜六辊矫直机进行矫直，再进行常规酸洗、清洗，清除油腻，获得成品管材。
权利要求
1.一种小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，包括如下步骤(1)离心铸造厚壁镍基合金管坯；(2)将所述合金的管坯进行机加工、预热到150°C 280°C喷涂高温防氧化玻璃润滑齐 ，随后加热到1100°c 1250°C，保温Ih 2h，覆涂玻璃润滑粉，热挤压获得管材；(3)将步骤(2)所得的管材进行冷加工和中间退火；(4)将步骤(3)所得的管材进行热处理、矫直、酸洗和清洗，获得成品管材。
2.根据权利要求1所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 所述的镍基合金为镍铬系合金或镍铜系合金。
3.根据权利要求1所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 步骤(1)在离心铸造时离心浇注的温度为1500°C 1700°C，厚壁镍基合金管坯的内径与外径之比为:0· 4 0. 6。
4.根据权利要求1所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 步骤⑵中所述的挤压速度为30mm/s 100mm/S，挤压温度为1000°C 1250°C，挤压比为 5 16。
5.根据权利要求1所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 步骤(3)中所述的冷加工为冷轧或冷轧和冷拔。
6 根据权利要求5所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 所述的冷加工的道次加工率为10% 35%，退火间的变形量为50% 75%，中间退火温度为 850°C 1050"C。
7.根据权利要求1所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 步骤(4)中所述的热处理为退火，退火温度为550°C 900°C。
8.根据权利要求1所述的小口径镍基合金薄壁管材的短流程制备方法，其特征在于 步骤(4)中所述矫直的设备为斜六辊矫直机，成品管材外径为Φ2πιπι Φ25πιπι，壁厚为 0. 5mm 5mmο
全文摘要
本发明涉及一种小口径镍基合金薄壁管材短流程制备方法，属于有色金属材料管材加工技术领域。主要包括(1)离心铸造工艺制备镍基合金管坯，管坯的外径和内径之比为0.4～0.6；(2)镍基合金管材的热挤压温度为1000℃～1250℃，挤压比为5～16；(3)采用LG/LD等系列冷轧管机或拉拔机多道次冷加工减径、减壁，获得薄壁管材；(4)中间退火和成品退火以及成品管材矫直。本发明提供了一种小口径镍基合金薄壁管材短流程、劳动强度低、成形省力，成本低、生产效率高的加工新方法，制备的小口径镍基合金薄壁管材的附加值高，本发明的小口径镍基合金薄壁管材加工技术适合于大规模生产，具有显著的经济效益和社会效益。
文档编号B22D13/12GK102463272SQ20101053846
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月8日 优先权日2010年11月8日
发明者彭海健, 李德富, 杜鹏, 邬小萍, 郭胜利, 郭青苗 申请人:北京有色金属研究总院