[发明专利]钛及钛合金无缝管的热加工生产系统、基于该系统制得的产品以及该产品的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛及钛合金无缝管的热加工生产系统、利用该热加工生产系统制得的无缝管以及该无缝管的热加工生产方法，属于钛及钛合金无缝管生产技术领域。

背景技术

钛及钛合金无缝管质量轻、强度高、机械性能优越。它主要用于制作飞机发动机压气机部件及火箭、导弹和高速飞机的结构件、电解工业的电极，发电站的冷凝器、石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等工业制造领域。钛及钛合金无缝管的主要通过挤压成型、管坯钻镗孔或斜扎穿孔冷轧冷拔的三类生产系统。挤压成型的成材率低，尺寸精度差，生产成本高；管坯钻镗孔尺寸精度较好，但是加工成本高，生产效率和成材率低；斜轧穿孔后冷轧冷拔虽然成材率较高，但该类钛合金常温下强度高、塑性差，冷轧变形抗力大，需要多次反复退火，生产效率低，生产成本高。故现代生产中针对钛及钛合金无缝管需要一种节能、高效的生产系统。

钛及钛合金与铜、铝、铁和镍相比，钛及钛合金的导热率低，热加工的主要困难是：采用表面加热方法时，加热时间相当长。无缝管生产时对大型管坯加热，截面温差大。当提高温度时钛及钛合金管坯会与空气发生强烈的反应。当在650℃以上加热时，钛及钛合金管坯与氧强烈反应，而在700℃以上时，与氮也发生反应，形成被这两种气体所包合的较深表面层。氮含量每降低0.01%，钛及钛合金管坯强度降低29MPa、塑性提高1%-2%，管坯的夹杂和偏析降低，生管坯在车削、锻造、穿孔、轧制等加工过程中才不易生产裂纹缺陷。故如何减弱热加工过程中钛及钛合金与空气之间的化学反应，是钛及钛合金无缝管生产时面临的最大技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了钛及钛合金无缝管的热加工生产系统、利用该热加工生产系统制得的无缝管以及该无缝管的热加工生产方法，该生产系统的能源利用率和生产效率高、成本低，在该生产系统基础下钛及钛合金无缝管的生产方法，产品质量和合格率都较高，适用生产各类牌号、各类尺寸的钛及钛合金无缝管。

钛及钛合金无缝管的热加工生产系统，包括以下设备：

定心机，其用于在钛及钛合金管坯两端加工定心孔以便穿孔；

环形炉，其用于加热钛及钛合金管坯；

高精度机内定心菌式穿孔机组，其用于对管坯穿孔轧制得到毛管，包括高精度机内定心立式菌式穿孔机或高精度机内定心卧式菌式穿孔机；所述高精度机内定心立式菌式穿孔机和高精度机内定心卧式菌式穿孔机的轧辊材质为60CrMnMo且调质处理HB229-255、顶头材质为钼基特制合金、导板材质为高镍合金、顶杆材质为1Cr5MO厚壁无缝管；所述高精度机内定心立式菌式穿孔机或高精度机内定心卧式菌式穿孔机配备有可根据轧制状态调节轧辊之间抱紧力及开口度的自动控制机。

高精度限动芯棒多功能压延机组，其减壁量为2.6mm、压下量为10%、轧制速度为0.4m/s，轧辊滚花深度为0.3mm，包括机型Ⅰ和机型Ⅱ；其用于对毛管二次精轧扩径、均壁厚、延伸以提高毛管内外表面质量和材料组织性能得到荒管；所述机型Ⅰ和机型Ⅱ的轧辊材质均为40CrNiMo，芯棒材质均为42CrMo，轧板材质均为高镍合金；

中频感应加热式高精度定径机组，其用于将荒管轧制为成品管，包括三辊式九机架中频感应加热式高精度定径机和复合式定径机组，所述复合式定径机组包括三辊式五机架中频感应加热式高精度定径机和三辊式七机架中频感应加热式高精度定径机；

移动设备，其用于在相应工序之间移送管坯、毛管、荒管和成品无缝管；

矫直机，其用于热矫直成品管的弯曲度达到合格标准；

超声波无损探伤设备，其用于对成品管超声波探伤；

智能温度控制系统，其用于检测和调节各设备生产时的温度。

上述钛及钛合金无缝管的生产系统，所述移动设备包括智能保温隧道和管体快速移送装置；所述智能温度控制系统包括环形炉测温点、穿孔机组测温点、压延机组测温度点、定径机组测温点、矫直机测温点和保温隧道测温点；

所述智能保温隧道设有2组，其中一组用于把环形炉加热后的管坯移送到高精度机内定心菌式穿孔机组工位，另一组用于把高精度限动芯棒多功能压延机组工位得到的荒管移送到中频感应加热式高精度定径机组；所述保温隧道包括由薄钢板焊接制成的外壳、隔墙和由高铝耐火材料制成内衬，所述外壳和内衬之间设有硅酸铝纤维毡和硅藻、土砖制成的的保温层；

所述管体快速移送装置设有2组，其中一组用于把在高精度机内定心菌式穿孔机组工位轧制后的毛管移送到高精度限动芯棒多功能压延机组工位。

上述钛及钛合金无缝管的生产系统，相应机器设备的参数如下：