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GH3625高温合金管材及其生产工艺

155   编辑:中冶有色技术网   来源:邯郸新兴特种管材有限公司  
2025-03-05 16:13:12
权利要求

1.一种GH3625高温合金管材,其特征在于,其按质量百分比的成分为:Mo:8~10%、Nb:3.25~4.00%、C:0.003~0.065%、Cr:20~23%、Fe≤5%、Cu≤0.30%、Al:0.10~0.25%、Ti:0.15~0.35%、Co≤1.0%、Si≤0.45%、Mn≤0.45%、S≤0.010%、P≤0.015%、B≤0.006%、Mg≤0.10%、W≤0.10%,其余为Ni和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的一种GH3625高温合金管材,其特征在于,所述GH3625高温合金管材是外圆直径范围为19mm~325mm、壁厚范围为1.5mm~40mm的无缝管;

所述无缝管性能为:抗拉强度Rm≥690MPa,Rp0.2屈服强度≥276MPa,伸长率≥30%,晶粒度≥3.0级,依据标准ASTM G28 A法的腐蚀速率<0.9mm/年。

3.一种权利要求1或2所述的GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,包括按顺序依次进行的以下步骤:

S1、铸锭冶炼,合金材料经过真空感应熔炼、真空浇注电极、真空电渣重熔技术冶炼出铸锭;

S2、铸锭锻造,将铸锭加热到1170℃~1190℃进行锻造,终锻温度950℃,锻造成圆柱体棒料,锻造比为4~10;

S3、棒料固溶处理,将圆柱体棒料回炉加热到1130℃~1150℃,用水作为冷却介质实现快速冷却;棒料入炉时的炉温为900℃,保温时间2.0min~5.0min/mm,以150℃~250℃/h的速度升温到目标温度;

S4、首次坯料加工,对棒料进行钻内孔、车外圆处理,两端平头,得到坯料;在坯料头部内圆处加工开口角度为α的喇叭口;

S5、坯料无损探伤,对S4得到的坯料进行超声波探伤;

S6、一次扩孔,将加热到温的坯料用立式扩孔机完成一次扩孔;

S7、再次坯料加工,对一次扩孔后的坯料进行车外圆和抛光,两端平头,在坯料头部内圆处加工角度为α'的喇叭口,尾部外圆处加工角度为β的斜角,斜角与锭身连接处加工圆角;

S8、二次扩孔,将加热到温的坯料用立式扩孔机完成二次扩孔;

S9、荒管挤压,将步骤S8二次扩孔后的坯料加热后用卧式挤压机挤出荒管;

S10、荒管固溶处理,用室式炉分阶段加热到温后进行水冷处理;

S11、冷轧,采用皮尔格冷轧机进行二道次~七道次冷轧处理,每道次变形量30%~60%,送进量2.6~5.6mm/次,轧制速度30~60次/分钟,并且控制最后一个道次的冷轧变形量在30%~50%;每道次冷轧后的中间管,首先在脱脂槽内去除冷轧油,然后进行中间管的固溶处理,再转运到混酸酸洗槽内酸洗去氧化皮;冷轧阶段的中间管的固溶处理工艺是1150℃加热时间3.0min~6.0min/mm,用水作为冷却介质实现快速冷却;

S12、成品管固溶处理,内径35mm及以上的冷轧管加热到温后水冷处理,工艺为:960℃~1030℃加热时间3.0min~8.0min/mm,在60S内用水作为冷却介质实现快速冷却;内径35mm以下且壁厚5mm以下的冷轧管用保护气氛光亮炉退火炉进行热处理,工艺为:960℃~1030℃加热时间3.0min~8.0min/mm,保护气体强对流喷流+水冷套冷却;

S13、精整处理,矫直、检测、表面处理、平头、包装。

4.根据权利要求3所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述S4中,头部内圆处加工的喇叭口开口角度α为46°,钻内孔偏差±0.5mm,车外圆成品外径偏差±1mm;两端的端面垂直度≤1mm;内外表面修磨和抛光,去除划痕、车刀纹缺陷,表面粗糙度Ra≤1.6μm,坯料长度偏差±5mm,内外圆的同心度≤1mm。

5.根据权利要求4所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述S6中一次扩孔步骤包括:

①电炉炉温950℃时将坯料入炉,保温3.0h~6.0h;转移到电磁感应加热炉中加热2遍,第一遍加热功率450KW~550KW,频率40~60HZ,温度到1100℃~1150℃,均热1.5~3.5min;第二遍加热功率600KW~800KW,频率62~90HZ,温度到1155℃~1180℃,然后出炉;

②扩前的坯料外径比扩孔筒内径小8mm~15mm,将扩孔筒内壁预热到温度200℃;

③坯料加热后,内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂,然后放置到扩孔筒内,再把扩孔头放置到坯料头部的喇叭口内,随后进行扩孔;所述扩孔速度为130mm/s~180mm/s,扩孔比的范围1.02~1.28,扩孔后900℃以上入水中冷却。

6.根据权利要求5所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述S7中,头部内圆处加工喇叭口的开口角度α'为46°,尾部外圆处加工角度β为35°,斜角与锭身连接处加工圆角的半径R为20mm;成品外径偏差±1mm;两端的端面垂直度≤1mm;长度偏差±5mm,内外圆的同心度≤1mm;检查内孔是否有缺陷,并对缺陷进行清理;清理内外表面的裂纹、折叠、结疤、深坑缺陷,修磨深宽长比大于1:5:10,且边角圆滑过渡,清理后所有表面粗糙度Ra≤1.6μm。

7.根据权利要求6所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述S8中二次扩孔步骤包括:

①电炉炉温950℃时入炉,保温2.0h~4.0h;转移到电磁感应加热炉中加热2遍,第一遍加热功率450KW~550KW,频率40~60HZ,温度到1100℃~1150℃,均热1.0~2.5min;第二遍加热功率600KW~800KW,频率65~100HZ,温度到1160℃~1185℃,然后出炉;

②扩前的坯料外径比扩孔筒内径小8mm~15mm,扩孔筒内壁预热到温度200℃;

③坯料加热后,内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂,然后放置扩孔筒内,再把扩孔头放置到坯料上方的喇叭口内,随后进行扩孔,所述扩孔速度为150mm/s~200mm/s,扩孔比的范围1.05~1.35。

8.根据权利要求7所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述S9中荒管挤压的步骤包括:

①坯料完成二次扩孔后,进行调头,然后转移到二次电磁感应加热炉中,加热功率500KW~800KW,频率40~70HZ,加热到1160℃~1200℃出炉;

②挤压筒内壁加热到300℃~500℃,挤压模和芯棒表面加热到250℃~450℃;

③坯料内外表面涂抹玻璃粉,然后转运到挤压筒内,挤压筒内径比坯料外径大4.5mm~10mm,挤压模入口处放置玻璃垫;

④将提前准备的尾垫加热到温度950℃~1060℃,放置在坯料尾部,尾垫随坯料一起挤压;

⑤挤压机的动力系统使挤压杆推动坯料向挤出方向移动,坯料前进速度60mm/s~130mm/s,荒管的挤压比值是2.5~12.5,坯料金属通过芯棒和挤压模组成的孔腔而变成荒管,挤出的荒管在960℃以上入水冷到40℃以下。

9.根据权利要求8所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述挤压模采用双锥模,双锥模内部入口由两个模角组成,模角γ为120°,模角γ'为30°;所述挤压模定径带长度为12mm;模角γ截面和模角γ'截面过渡区域圆角半径为15mm,模角γ'和定径带过渡区域圆角半径为12mm;

所述尾垫材质是碳钢,尾垫外径与坯料外径相同,尾垫内径比坯料内径大4mm~5mm,尾垫长度为100mm。

10.根据权利要求3~9中任意一项所述的一种GH3625高温合金管材的生产工艺,其特征在于,所述S10中荒管固溶处理的工艺为:980℃加热时间1.5min~2.0min/mm,以100℃~150℃/h速度升温到1140℃加热时间2.5min~5.0min/mm,在65S内转移到水池中用水作为冷却介质实现快速冷却。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及高温合金材料加工技术领域,具体涉及一种GH3625高温合金管材及其生产工艺。

背景技术

[0002]GH3625是以钼和铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金,又称为 UNSN06625、Incone l625,该合金从低温到980℃间具有高强度、高韧性以及优良的耐疲劳性能和抗氯离子应力腐蚀能力,广泛应用于核工业、航空、航天、石油化工等领域。

[0003]GH3625合金的常见产品之一为无缝管材,由于GH3625合金的特性,使GH3625合金管材其在热加工过程中存在变形抗力大、变形温度区间窄的情况,在采用常规的热穿孔工艺进行加工时易产生裂纹且锻造工艺节奏慢、精度差。目前,热挤压工艺使坯料处于三向压缩应力状态而更有利于提高材料的塑性变形能力,适合于低塑性合金的热加工,因此,GH3625合金管材常用的主流生产工艺是:一次扩孔+挤压荒管+冷轧。但现有工艺过程存在以下问题:当生产较大口径管材时,由于扩孔变形量比较大,在挤压过程中经常出现管材被扩裂的问题;为降低扩孔变形量,则会在采取在坯料处理时钻大内孔直径的手段,这样又会导致材料的浪费。

发明内容

[0004]为解决现有技术中存在的以上不足,本发明旨在提供一种GH3625高温合金管材及其生产工艺,以解决现有技术中采用一次大的扩孔比导致扩裂的问题,避免传统工艺中坯料钻大内孔直径导致的材料浪费,并通过优化合金成分、双锥模挤压、增加碳钢尾垫等手段来减少挤压缺陷、提高成材质量和成材率,并同时提供一种使用此工艺制备的GH3625高温合金管材。

[0005]为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:

本发明提供了一种GH3625高温合金管材,其按质量百分比的成分为:Mo:8~10%、Nb:3.25~4.00%、C:0.003~0.065%、Cr:20~23%、Fe≤5%、Cu≤0.30%、Al:0.10~0.25%、Ti:0.15~0.35%、Co≤1.0%、Si≤0.45%、Mn≤0.45%、S≤0.010%、P≤0.015%、B≤0.006%、Mg≤0.10%、W≤0.10%,其余为Ni和不可避免杂质。

[0006]作为对本发明的限定,所述GH3625高温合金管材是外圆直径范围为19mm~325mm、壁厚范围为1.5mm~40mm的无缝管;

所述无缝管性能为:抗拉强度Rm≥690MPa,Rp0.2屈服强度≥276MPa,伸长率≥30%,晶粒度≥3.0级,依据标准ASTM G28 A法的腐蚀速率<0.9mm/年。

[0007]本发明还提供了一种GH3625高温合金管材的生产工艺,包括按顺序依次进行的以下步骤:

S1、铸锭冶炼,合金材料经过真空感应熔炼、真空浇注电极、真空电渣重熔技术冶炼出铸锭;

S2、铸锭锻造,将铸锭加热到1170℃~1190℃进行锻造,终锻温度950℃,锻造成圆柱体棒料,锻造比为4~10;

S3、棒料固溶处理,将圆柱体棒料回炉加热到1130℃~1150℃,用水作为冷却介质实现快速冷却;棒料入炉时的炉温为900℃,保温时间2.0min~5.0min/mm,以150℃~250℃/h的速度升温到目标温度;

S4、首次坯料加工,对棒料进行钻内孔、车外圆处理,两端平头,得到坯料;在坯料头部内圆处加工开口角度为α的喇叭口;

S5、坯料无损探伤,对S4得到的坯料进行超声波探伤;

S6、一次扩孔,将加热到温的坯料用立式扩孔机完成一次扩孔;

S7、再次坯料加工,对一次扩孔后的坯料进行车外圆和抛光,两端平头,在坯料头部内圆处加工角度为α'的喇叭口,尾部外圆处加工角度为β的斜角,斜角与锭身连接处加工圆角;

S8、二次扩孔,将加热到温的坯料用立式扩孔机完成二次扩孔;

S9、荒管挤压,将步骤S8二次扩孔后的坯料加热后用卧式挤压机挤出荒管;

S10、荒管固溶处理,用室式炉分阶段加热到温后进行水冷处理;

S11、冷轧,采用皮尔格冷轧机进行二道次~七道次冷轧处理,每道次变形量30%~60%,送进量2.6~5.6mm/次,轧制速度30~60次/分钟,并且控制最后一个道次的冷轧变形量在30%~50%;每道次冷轧后的中间管,首先在脱脂槽内去除冷轧油,然后进行中间管的固溶处理,再转运到混酸酸洗槽内酸洗去氧化皮;冷轧阶段的中间管的固溶处理工艺是1150℃加热时间3.0min~6.0min/mm,用水作为冷却介质实现快速冷却;

S12、成品管固溶处理,内径35mm及以上的冷轧管加热到温后水冷处理,工艺为:960℃~1030℃加热时间3.0min~8.0min/mm,在60S内用水作为冷却介质实现快速冷却;内径35mm以下且壁厚5mm以下的冷轧管用保护气氛光亮炉退火炉进行热处理,工艺为:960℃~1030℃加热时间3.0min~8.0min/mm,保护气体强对流喷流+水冷套冷却;

S13、精整处理,矫直、检测、表面处理、平头、包装。

[0008]作为对本发明的进一步限定:S4中,头部内圆处加工的喇叭口开口角度α为46°,钻内孔偏差±0.5mm,车外圆成品外径偏差±1mm;两端的端面垂直度≤1mm;内外表面修磨和抛光,去除划痕、车刀纹缺陷,表面粗糙度Ra≤1.6μm,坯料长度偏差±5mm,内外圆的同心度≤1mm。

[0009]作为对本发明的进一步限定:S6中一次扩孔步骤包括:

①电炉炉温950℃时将坯料入炉,保温3.0h~6.0h;转移到电磁感应加热炉中加热2遍,第一遍加热功率450KW~550KW,频率40~60HZ,温度到1100℃~1150℃,均热1.5~3.5min;第二遍加热功率600KW~800KW,频率62~90HZ,温度到1155℃~1180℃,然后出炉;

②扩前的坯料外径比扩孔筒内径小8mm~15mm,将扩孔筒内壁预热到温度200℃;

③坯料加热后,内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂,然后放置到扩孔筒内,再把扩孔头放置到坯料头部的喇叭口内,随后进行扩孔;所述扩孔速度为130mm/s~180mm/s,扩孔比的范围1.02~1.28,扩孔后900℃以上入水中冷却。

[0010]作为对本发明的进一步限定:S7中,头部内圆处加工喇叭口的开口角度α'为46°,尾部外圆处加工角度β为35°,斜角与锭身连接处加工圆角的半径R为20mm;成品外径偏差±1mm;两端的端面垂直度≤1mm;长度偏差±5mm,内外圆的同心度≤1mm;检查内孔是否有缺陷,并对缺陷进行清理;清理内外表面的裂纹、折叠、结疤、深坑缺陷,修磨深宽长比大于1:5:10,且边角圆滑过渡,清理后所有表面粗糙度Ra≤1.6μm。

[0011]作为对本发明的进一步限定:S8中二次扩孔步骤包括:

①电炉炉温950℃时入炉,保温2.0h~4.0h;转移到电磁感应加热炉中加热2遍,第一遍加热功率450KW~550KW,频率40~60HZ,温度到1100℃~1150℃,均热1.0~2.5min;第二遍加热功率600KW~800KW,频率65~100HZ,温度到1160℃~1185℃,然后出炉;

②扩前的坯料外径比扩孔筒内径小8mm~15mm,扩孔筒内壁预热到温度200℃;

③坯料加热后,内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂,然后放置扩孔筒内,再把扩孔头放置到坯料上方的喇叭口内,随后进行扩孔,所述扩孔速度为150mm/s~200mm/s,扩孔比的范围1.05~1.35。

[0012]作为对本发明的进一步限定:S9中荒管挤压的步骤包括:

①坯料完成二次扩孔后,进行调头,然后转移到二次电磁感应加热炉中,加热功率500KW~800KW,频率40~70HZ,加热到1160℃~1200℃出炉;

②挤压筒内壁加热到300℃~500℃,挤压模和芯棒表面加热到250℃~450℃;

③坯料内外表面涂抹玻璃粉,然后转运到挤压筒内,挤压筒内径比坯料外径大4.5mm~10mm,挤压模入口处放置玻璃垫;

④将提前准备的尾垫加热到温度950℃~1060℃,放置在坯料尾部,尾垫随坯料一起挤压;

⑤挤压机的动力系统使挤压杆推动坯料向挤出方向移动,坯料前进速度60mm/s~130mm/s,荒管的挤压比值是2.5~12.5,坯料金属通过芯棒和挤压模组成的孔腔而变成荒管,挤出的荒管在960℃以上入水冷到40℃以下。

[0013]作为对本发明的进一步限定:挤压模采用双锥模,双锥模内部入口由两个模角组成,模角γ为120°,模角γ'为30°;所述挤压模定径带长度为12mm;模角γ截面和模角γ'截面过渡区域圆角半径为15mm,模角γ'和定径带过渡区域圆角半径为12mm;

所述尾垫材质是碳钢,尾垫外径与坯料外径相同,尾垫内径比坯料内径大4mm~5mm,尾垫长度为100mm。

[0014]作为对本发明的进一步限定:S10中荒管固溶处理的工艺为:980℃加热时间1.5min~2.0min/mm,以100℃~150℃/h速度升温到1140℃加热时间2.5min~5.0min/mm,在65S内转移到水池中用水作为冷却介质实现快速冷却。

[0015]由于采用了上述技术方案,本发明与现有技术相比,所取得的有益效果在于:

(1)本发明的扩孔工艺采用了二次扩孔,解决了传统工艺中采用一次大的扩孔比导致扩裂的质量问题,同时避免了坯料钻较大直径的内孔而导致的材料浪费;

(2)本发明在荒管挤压阶段的挤压模采用双锥模,利于金属的平稳流动,降低挤压力,减少挤压缺陷,提高荒管质量,一定程度上避免了因采用常规平模挤压造成金属变形不稳定、荒管容易在壁厚方向上出现裂纹、分层缺陷等的情况的发生;

(3)本发明在荒管挤压阶段的坯料后面增加碳钢尾垫,当荒管挤压结束后,尾部约25mm~50mm的坯料能够顺利挤出,不会导致材料浪费,提高了成材率。

[0016]综上所述,本发明适用于生产较大口径的GH3625合金管材,成品管材的直径范围可为19mm~325mm、壁厚为1.5mm~40mm,且成品的抗拉强度、屈服强度、伸长率、晶粒度、腐蚀速率等指标均高于相关标准中对产品技术指标的要求。采用本发明生产的GH3625高温合金管材尺寸精度高,提高了材料利用率,且表面质量好,内在晶粒均匀,具备良好的力学和耐腐蚀性能。

附图说明

[0017]图1为本发明实施例的生产工艺流程图;

图2为本发明实施例S4中首次坯料加工的结构示意图;

图3为本发明实施例S7中再次坯料加工的结构示意图;

图4为本发明实施例S9中双锥模结构示意图。

[0018]图中:1-首次加工坯料,2-再次加工坯料,3-双锥模,4-定径带。

具体实施方式

[0019]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不构成对本发明的限制。

[0020]本实施例公开了一种GH3625高温合金管材,是外圆直径范围为19mm~325mm、壁厚范围为1.5mm~40mm的无缝管,其按质量百分比的成分为:Mo:8~10%、Nb:3.25~4.00%、C:0.003~0.065%、Cr:20~23%、Fe≤5%、Cu≤0.30%、Al:0.10~0.25%、Ti:0.15~0.35%、Co≤1.0%、Si≤0.45%、Mn≤0.45%、S≤0.010%、P≤0.015%、B≤0.006%、Mg≤0.10%、W≤0.10%,其余为Ni和不可避免杂质。

[0021]GH3625高温合金管材性能为:抗拉强度Rm≥690MPa,Rp0.2屈服强度≥276MPa,伸长率≥30%,晶粒度≥3.0级,依据标准ASTM G28 A法的腐蚀速率<0.9mm/年。

[0022]本实施例还公开了一种GH3625高温合金管材的生产工艺,以制备219mm(直径)×12.7mm(壁厚)的GH3625高温合金管材成品无缝管为例,如图1所示,该生产工艺流程及具体的生产加工工艺包括以下步骤:

S1、铸锭冶炼,合金材料经过真空感应熔炼、真空浇注电极、真空电渣重熔技术冶炼出铸锭;其中电渣重熔渣系采用CaF2、CaO、Al2O3、SiO2和MgO五元渣系,含量配比为65:10:15:5:5(%)。

[0023]S2、铸锭锻造,将S1中得到的铸锭加热到1170℃~1190℃进行锻造,终锻温度950℃,锻造成圆柱体棒料,锻造比为4~10。

[0024]S3、棒料固溶处理,将S2中锻后的棒料回炉加热到1130℃~1150℃,用水作为冷却介质实现快速冷却,实现减少有害析出相的目的,实现组织均匀性;具体的,棒料入炉时的炉温为900℃,保温时间2.0min~5.0min/mm,以150℃~250℃/h的速度升温到目标温度。

[0025]S4、首次坯料加工,对棒料进行钻内孔、车外圆处理,得到首次加工坯料1,如图2所示,在首次加工坯料1的头部内圆处加工开口角度为α的喇叭口,α可优选为46°;对首次坯料加工的技术要求包括:钻内孔偏差±0.5mm;车外圆成品外径偏差±1mm;两端平头,端面垂直度≤1mm;内外表面修磨和抛光,去除划痕、车刀纹等缺陷,表面粗糙度Ra≤1.6μm;长度偏差±5mm;内外圆的同心度≤1mm。在本工序不加工斜角。

[0026]本实施例中,得到的首次加工坯料1的规格为φ357mm(外径)/φ65mm(内径)×700mm(长度)。

[0027]S5、坯料无损探伤,在坯料加工完成后,按GB/T6402要求进行超声波探伤,使其符合质量等级3级要求。

[0028]S6、一次扩孔,将加热到温的坯料用立式扩孔机完成一次扩孔,一次扩孔步骤具体包括:

①电阻炉预热,炉温950℃时将坯料入炉,保温3.0h~6.0h,本实施保温时间为2.0h~4.0h;转移到电磁感应加热炉中加热2遍,第一遍加热功率450KW~550KW,频率40~60HZ,温度到1100℃~1150℃,均热1.5~3.5min;第二遍加热功率600KW~800KW,频率62~90HZ,温度到1155℃~1180℃,然后出炉;

②扩前的坯料外径比扩孔筒内径小8mm~15mm,将扩孔筒内壁预热到温度200℃;

③坯料加热后,内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂,然后放置到扩孔筒内,再把扩孔头放置到坯料头部的喇叭口内,随后进行扩孔;所述扩孔速度为130mm/s~180mm/s,扩孔比的范围1.02~1.28;扩孔后900℃以上入水中冷却。

[0029]本实施例中,具体的,扩孔筒内径选择368.5mm,扩孔头型号为Φ60/173mm,扩孔比为1.21,扩孔速度130~180mm/s。

[0030]S7、再次坯料加工,对一次扩孔后的坯料进行车外圆和抛光,得到如图3所示的再次加工坯料2,在再次加工坯料2的头部内圆处加工角度为α'的喇叭口,α'可优选为为46°;在再次加工坯料2的尾部外圆处加工角度为β的斜角,β可优选为35°,在斜角与锭身连接处加工圆角,圆角优选半径R为20mm。检查内孔是否有缺陷,并对缺陷进行清理,内孔没有缺陷不用加工内孔,清理内外表面的裂纹、折叠、结疤、深坑等缺陷,修磨深宽长比大于1:5:10,且边角圆滑过渡;成品外径偏差±1mm;两端为平头,端面垂直度≤1mm;长度偏差±5mm,内外圆的同心度≤1mm;清理后内外表面粗糙度Ra≤1.6μm。

[0031]S8、二次扩孔,将加热到温的坯料用立式扩孔机完成二次扩孔,所述扩孔速度为150mm/s~200mm/s,扩孔比范围是1.05~1.35;二次扩孔工艺具体包括:

①电炉炉温950℃时入炉,保温2.0h~4.0h;转移到电磁感应加热炉中加热2遍,第一遍加热功率450KW~550KW,频率40~60HZ,温度到1100℃~1150℃,均热1.0~2.5min;第二遍加热功率600KW~800KW,频率65~100HZ,温度到1160℃~1185℃,然后出炉;

②扩前的坯料外径比扩孔筒内径小8mm~15mm,扩孔筒内壁预热到温度200℃;

③坯料加热后,内外表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂,然后放置扩孔筒内,再把扩孔头放置到坯料上方的喇叭口内,随后进行扩孔,所述扩孔速度为150mm/s~200mm/s,扩孔比的范围1.05~1.35。

[0032]本实施例中,具体的,扩孔筒内径选择368.5mm,扩孔头型号为Φ75~170/228mm,扩孔比为1.19,扩孔速度150~200mm/s。

[0033]S9、荒管挤压,将步骤S8二次扩孔后的坯料加热后用卧式挤压机挤出荒管,具体的,荒管挤压工艺包括:

坯料完成二次扩孔后,进行调头,然后转移到二次电磁感应加热炉中,加热功率500KW~800KW,频率40~70HZ,加热到1160℃~1200℃出炉;

②挤压筒内壁加热到300℃~500℃,挤压模和芯棒表面加热到250℃~450℃;

③坯料内外表面涂抹玻璃粉,然后转运到挤压筒内,挤压筒内径比坯料外径大4.5mm~10mm,挤压模入口处放置玻璃垫;

④将提前准备的尾垫加热到温度950℃~1060℃,放置在坯料尾部,尾垫随坯料一起挤压;

⑤挤压机的动力系统使挤压杆推动坯料向挤出方向移动,坯料前进速度60mm/s~130mm/s,荒管的挤压比值是2.5~12.5,坯料金属通过芯棒和挤压模组成的孔腔而变成荒管,挤出的荒管在960℃以上入水冷到40℃以下。

[0034]本实施例中,具体的,挤压筒内径为375mm,挤压模279.1±0.2mm,芯棒216.3mm;挤压比3.01,挤压速度80~120mm/s,压余30mm,挤压筒预热温度为320℃、挤压模和芯棒的预热温度为260℃。挤压完成后可进行质量初检,检查尺寸及内外表面质量,要求外径范围:271~275mm,壁厚范围:28.5~31.5mm,长度:2500~2700mm,并检测有无分层缺陷。

[0035]如图4所示,在荒管挤压中,为增强金属的平稳流动,降低挤压力,减少挤压缺陷,提高荒管质量,挤压模采用双锥模3,双锥模3内部入口由两个模角组成,模角γ为120°,模角γ'为30°;挤压模的定径带4长度为12mm,此外,在模角γ截面和模角γ'截面过渡区域加工半径为15mm的圆角,在模角γ'和定径带4过渡区域加工半径为12mm的圆角。

[0036]在荒管挤压结束后,为了能使坯料尾部约25mm~50mm的坯料能够顺利挤出形成荒管,不会导致材料浪费,在坯料尾部设置了尾垫,尾垫材质是碳钢,尾垫外径与坯料外径相同,尾垫内径比坯料内径大4mm~5mm,尾垫长度100mm。

[0037]S10、荒管固溶处理,用室式炉分阶段加热到温后进行水冷处理;所述固溶处理工艺为:980℃加热时间1.5min~2.0min/mm,以100℃~150℃/h速度升温到1140℃加热时间2.5min~5.0min/mm,在65S内转移到水池中用水作为冷却介质实现快速冷却。

[0038]本实施例中,具体的,980℃加热时间1.5min/mm,以120℃/h速度升温到1140℃加热时间3.0min/mm。

[0039]S11、冷轧,采用皮尔格冷轧机进行二道次~七道次冷轧处理,每道次变形量30%~60%,送进量2.6~5.6mm/次,轧制速度30~60次/分钟,并且控制最后一个道次的冷轧变形量在30%~50%;每道次冷轧后的中间管,首先在脱脂槽内去除冷轧油,然后进行中间管的固溶处理,再转运到混酸酸洗槽内酸洗去氧化皮;冷轧阶段的中间管的固溶处理工艺是:1150℃加热时间3.0min~6.0min/mm,用水作为冷却介质实现快速冷却。

[0040]本实施例中,进行二道次冷轧处理,变形过程为:荒管φ273mm(直径)×30mm(壁厚)——冷轧中间品管φ245mm(直径)×22mm(壁厚)——冷轧成品管φ219mm(直径)×12.7mm(壁厚);第一道次变形量为32.7%,第二道次变形量为46.6%。其中送进量3.6mm/次,轧制速度46次/分钟。

[0041]S12、成品管固溶处理,为保证管体质量,成品管固溶处理按管体型号选用不同的处理工艺,内径35mm及以上的冷轧管加热到温后水冷处理,工艺为:960℃~1030℃加热时间3.0min~8.0min/mm,在60S内用水作为冷却介质实现快速冷却;内径35mm以下且壁厚5mm以下的冷轧管用保护气氛光亮炉退火炉进行热处理,工艺为:960℃~1030℃加热时间3.0min~8.0min/mm,保护气体强对流喷流+水冷套冷却。

[0042]本实施例中的成品管固溶处理选用水冷处理,工艺为:1010℃加热时间为3.5min/mm,在60S内用水作为冷却介质实现快速冷却。

[0043]S13、精整处理,矫直、检测、表面处理、平头、包装。

[0044]将制备得到的规格为φ219mm(直径)×12.7mm(壁厚)的GH3625高温合金管材成品无缝管进行性能检测,任意选取1#~3#进行检验,检验数据见表1。

[0045]表1. GH3625高温合金成品无缝管性能检测结果

[0046]按照本发明生产工艺所得到的GH3625高温合金管材成品无缝管,其抗拉强度Rm、Rp0.2屈服强度、伸长率、晶粒度、标准ASTM G28 A法的腐蚀速率等测试结果均满足技术指标要求值。

[0047]最后应说明的是:以上的实施例仅用以说明本公开的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

说明书附图(4)


声明:
“GH3625高温合金管材及其生产工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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