一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111167862 A(43)申请公布日 2020.05.19

(21)申请号 202010007794.X(22)申请日 2020.01.05

(71)申请人 天津大学

地址 300350 天津市津南区海河教育园雅

观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人 周晓锋　程方杰　武少杰　(74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代

理事务所 12201

代理人 琪琛(51)Int.Cl.

B21B 19/04(2006.01)B21B 19/08(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页

()发明名称

一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法(57)摘要

本发明属于无缝管制造技术领域，公开了一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，能够解决大口径钛及钛合金无缝管的生产问题。本发明将锻造的钛/钛合金圆坯加热后进行穿孔，再进行热扩，最后内外表面加工得到成品管。与现有技术相比，本发明通过使用大口径原料进行热穿孔得到大口径毛管，再对大口径毛管进行热扩，进一步加大所制造的钛及钛合金管外径，最后通过对热扩后的毛管进行内外表面的修磨处理，来提高成品管的尺寸精度，制造出的钛及钛合金无缝管具有外径大，尺寸精度高，长度长等特点。

CN 111167862 ACN 111167862 A

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：(1)选用直径≥400mm的锻造钛/钛合金圆坯为原料，将原料加热至900～960℃，保温时间≥3小时；

(2)使用孔机穿孔，轧制成热扩需要的毛管；(3)在850～900℃温度条件下感应加热，并使用不同直径的芯头进行热扩变形，扩制成加工需要的毛管；

(4)对热扩后的毛管进行内外表面机加工，内外表面的加工量≥2mm，得到成品管。2.根据权利要求1所述的一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，其特征在于，步骤(3)的感应加热之前，在毛管内表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂。

3.根据权利要求1所述的一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，其特征在于，步骤(3)中所述热扩变形的推进速度控制在100mm～200mm/min。

2

CN 111167862 A

说　明　书

一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法

1/2页

技术领域

[0001]本发明属于无缝管制造技术领域，具体的说，是涉及一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，该方法制造的钛及钛合金无缝管外径≥500mm。背景技术

[0002]钛和钛合金管由于其高比强度、低密度(同体积接近钢重量一半)、抗腐蚀及优良的抗疲劳性能，被广泛应用于大型民航客机、军用飞机、航天火箭、舰船、兵器装备、电力、石油化工、海水淡化等领域；其典型产品包括飞机结构件、压缩机叶片和基座、水翼、螺旋桨、导弹发射装置、舰船管件、高压气瓶和全钛冷凝器等。

[0003]目前钛和钛合金无缝管的主要生产方式是热挤压和冷轧。热挤压法是将钛或者钛合金坯料加热到1100℃以上以后，送入挤压机挤压成荒管，后经过多道次的轧制和热处理再加工生产成成品管材，但由于需要大型的挤压机，而且其成品的成材率较低，相对成本较高，加工速度较慢和加工时间较长。冷轧法是将钛或者钛合金坯料加热后通过穿孔机轧制成管坯，再对管坯机械加工、酸洗和清洗，然后再进行冷轧，工序多，投资大，能耗高，成材率低。受限于设备能力和工艺特点，以上这两种方式能够生产的无缝管都存在外径较小(≤400mm)的情况。例如：宝鸡钛业的热挤压机组能够生产的钛及钛合金无缝管的最大外径是210mm，西北有色金属研究院的冷轧机组能够生产的钛及钛合金无缝管的最大外径是130mm。

[0004]目前大口径钛和钛合金无缝管尚没有有效的生产方式。特别是大型军舰和潜艇，需要使用大口径钛或者钛合金气瓶，而生产钛或者钛合金气瓶的母材就需要有大口径钛和钛合金无缝管。因此，如何高效的生产大口径钛合金无缝管是目前钛合金加工行业亟需解决的问题。

发明内容

[0005]本发明着力于解决大口径钛及钛合金无缝管的生产问题，提供一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，可以满足市场对大口径钛及钛合金无缝管的需要。[0006]为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：[0007]一种大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，该方法按照以下步骤进行：[0008](1)选用直径≥400mm的锻造钛/钛合金圆坯为原料，将原料加热至900～960℃，保温时间≥3小时；[0009](2)使用孔机穿孔，轧制成热扩需要的毛管；[0010](3)在850～900℃温度条件下感应加热，并使用不同直径的芯头进行热扩变形，扩制成加工需要的毛管；[0011](4)对热扩后的毛管进行内外表面机加工，内外表面的加工量≥2mm，得到成品管。[0012]进一步地，步骤(3)的感应加热之前，在毛管内表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂。[0013]进一步地，步骤(3)中所述热扩变形的推进速度控制在100mm～200mm/min。

3

CN 111167862 A[0014]

说　明　书

2/2页

本发明的有益效果是：

[0015]本发明提供的大口径钛及钛合金无缝管的制造方法，通过使用大口径原料进行热穿孔得到大口径毛管，再对大口径毛管进行热扩，进一步加大所制造的钛及钛合金管外径，最后通过对热扩后的毛管进行内外表面的修磨处理，来提高成品管的尺寸精度，制造出的钛及钛合金无缝管具有外径大，尺寸精度高，长度长等特点：外径≥500mm，外径公差能够满足-0.5％～+0.5％D，壁厚公差能够满足-8％～+8％t要求，长度≥8m。具体实施方式

[0016]为使本领域技术人员能够更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。[0017]实施例1

[0018]使用Φ400mmTA1纯钛锻造圆坯，在环形加热炉中加热到900℃保温3.5小时，在两辊锥形穿孔机上轧制成规格为Φ496×40mm的毛管，毛管冷却到室温，热扩前在毛管内表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂，感应加热到850℃后使用直径为Φ462mm芯头进行热扩，热扩推进速度200mm/min，热扩成规格为Φ536×36mm的毛管，冷却后对Φ534×36mm的毛管内外表面各加工掉3mm，最后制造成Φ530×30mm的成品TA1纯钛无缝管。[0019]实测成品管外径最小值是528.30mm，最大值是531.60mm；壁厚最小值是28.07mm，最大值是32.16mm，长度9.5m。[0020]实施例2

[0021]使用Φ500mmTC4钛合金锻造圆坯，在环形加热炉中加热到920℃保温4小时，在两辊锥形穿孔机上轧制成规格为Φ577×32mm的毛管，毛管冷却到室温，热扩前在毛管内表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂，感应加热到870℃后使用直径为Φ506mm芯头进行热扩，热扩推进速度150mm/min，热扩成规格为Φ6×28mm的毛管，冷却后对Φ6×28mm的毛管内外表面各加工掉2mm，最后制造成Φ660×24mm的成品TC4钛合金无缝管。[0022]实测外径最小值是657.30mm，最大值是663.10mm；壁厚最小值是22.65mm，最大值是25.58mm，长度10.1m。[0023]实施例3

[0024]使用Φ500mm TC4钛合金锻造圆坯，加热到960℃保温4.5小时，在穿孔机上轧制成规格为Φ577×32mm的毛管，毛管冷却到室温，热扩前在毛管内表面均匀涂抹玻璃粉润滑剂，感应加热到900℃后使用直径为Φ506mm芯头进行热扩，热扩推进速度100mm/min，热扩成规格为Φ6×28mm的毛管，冷却后对Φ6×28mm的毛管内外表面各加工掉2mm，最后制造成Φ660×24mm的成品TC4钛合金无缝管。[0025]实测外径最小值是657.30mm，最大值是663.10mm；壁厚最小值是22.65mm，最大值是25.58mm，长度10.1m。

[0026]尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

4