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CN111618095A - 一种uns n06690镍基合金荒管的制备方法 - Google Patents

一种uns n06690镍基合金荒管的制备方法 Download PDF

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CN111618095A
CN111618095A CN202010535013.4A CN202010535013A CN111618095A CN 111618095 A CN111618095 A CN 111618095A CN 202010535013 A CN202010535013 A CN 202010535013A CN 111618095 A CN111618095 A CN 111618095A
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uns
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piercing
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杜小兵
周茂华
王玉
许阳
田长君
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Abstract

本发明提供了一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法，包括以下步骤：A)将UNS N06690镍基合金棒材依次进行剥皮、切断和打定心孔，得到预处理镍基合金棒材；B)将所述预处理镍基合金棒材加热后斜轧穿孔，得到UNS N06690镍基合金管坯；C)将所述UNS N06690镍基合金管坯酸洗后修磨，得到UNS N06690镍基合金荒管；本申请提供的制备方法可获得成型良好的荒管，可提高成材率，降低生产成本，为生产UNS N06690成品管材提供优质的坯料。

Description

一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法
技术领域
本发明涉及镍基合金材料技术领域，尤其涉及一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法。
背景技术
UNS N06690是一种高铬镍基合金，是一种在压水堆传热管工况条件下耐应力腐蚀等性能更为优良的新三代合金。该合金是在Inconel 600的基础上提高铬含量的一种改进型合金，其具有高强度、高冶金稳定性以及优秀的加工性能。
另一方面，该合金化学成分中的Cr使得合金具有显著的耐氧化性化学物质以及高温氧化性气体腐蚀的性能，高镍含量则给予合金在含卤化物环境以及氢氧化钠溶液中耐应力腐蚀开裂的特性。因此，该合金在包含硝酸或硝酸/氢氟酸溶液的应用中均有应用；如硝酸生产中的尾气加热器、不锈钢酸洗和核燃料回收中硝酸/氢氟酸溶液的容器和加热线圈。该合金对含硫气体的耐腐蚀特性使得它成为以下各种应用中使用的热门材料：煤炭气化装置、用于处理硫酸的燃烧器和炉管、石化炉、换热器、焚烧炉和处置放射性废物的玻璃固化设备。
目前国内、外UNS N06690合金管生产工艺均采用热挤压+冷轧(拔)的工艺进行生产，管坯棒料需经过剥皮+深孔钻+端面加工+感应加热+扩孔+热挤压的工艺生产荒管，均未采用热穿孔工艺生产荒管。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法，该方法制备的镍基合金荒管表面和晶粒度均具有较好效果。
有鉴于此，本申请提供了一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法，包括以下步骤：
A)将UNS N06690镍基合金棒材依次进行剥皮、切断和打定心孔，得到预处理镍基合金棒材；
B)将所述预处理镍基合金棒材加热后斜轧穿孔，得到UNS N06690镍基合金管坯；
C)将所述UNS N06690镍基合金管坯酸洗后修磨，得到UNS N06690镍基合金荒管；
所述加热的装炉温度为500～800℃，升温至1000～1200℃进行均热，所述均热的时间为20～30min；所述斜轧穿孔的顶头预热温度为600～800℃。
优选的，所述斜轧穿孔的轧辊转速为60～80转/min。
优选的，所述斜轧穿孔之后还包括：
所述斜轧穿孔结束后将UNS N06690镍基合金管坯于30～40s内淬火，所述淬火的介质为≤50℃的水。
优选的，所述斜轧穿孔的轧辊间距为70～80mm，导板间距为80～90mm。
优选的，所述斜轧穿孔的模具的椭圆度为1.1～1.2，顶头直径为60～70mm，延伸系数为2.2～2.6，顶头位置为55～60mm，顶头前压下量为6.2～6.5。
优选的，所述酸洗的溶液为硝酸和氢氟酸的混合酸。
优选的，所述酸洗的温度不超过65℃，时间为20～30min。
优选的，所述UNS N06690镍基合金荒管的同截面偏心度小于1.5mm。
优选的，所述UNS N06690镍基合金荒管的晶粒度为3级～7级。
本申请提供了一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法，其首先将UNS N06690镍基合金棒材依次进行剥皮、切断和打定心孔，以初步处理UNS N06690镍基合金棒材，再将其加热后斜轧穿孔，得到UNS N06690镍基合金荒管坯，最后酸洗后修磨，即得到UNS N06690镍基合金荒管。本申请通过在UNS N06690镍基合金荒管的制备过程中引入热斜轧穿孔，通过调整和改进热斜轧穿孔的工艺，使得合金荒管的表面、尺寸均符合用户使用要求，成品率较高。
附图说明
图1为本发明实施例1斜轧穿孔中钼顶头的尺寸示意图；
图2为本发明实施例1斜轧穿孔中Φ85导板的尺寸示意图；
图3为本发明实施例1斜轧穿孔中Φ90导板的尺寸示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本申请UNS N06690镍基合金属于高铬难变形镍基合金，其荒管制备存在以下技术难点：1)管坯二次咬入困难，管坯接触顶头以后，在轧辊轧制带区域打滑、轧卡；2)合金热变形温度敏感性较强，穿孔中荒管易裂、碎；轻者荒管内外表面裂纹遍布，重者荒管出现破碎、剥皮，对于薄壁荒管(D/S＞9)，还会有“链带”现象；3)荒管尾部“过烧”，穿孔温度或节奏控制不当易产生“过烧”缺陷，轻者只有荒管尾部有“过烧”，重者荒管后半段长度上都有“过烧”。针对UNS N06690镍基合金荒管制备过程中存在的上述制备难点，本申请提供了UNSN06690镍基合金荒管的制备方法，该制备方法通过引入热斜轧穿孔，而保证了荒管的尺寸、表面均具有较好的效果，且成材率较高。具体的，本发明实施例公开了一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法，包括以下步骤：
A)将UNS N06690镍基合金棒材依次进行剥皮、切断和打定心孔，得到预处理镍基合金棒材；
B)将所述预处理镍基合金棒材加热后斜轧穿孔，得到UNS N06690镍基合金管坯；
C)将所述UNS N06690镍基合金管坯酸洗后修磨，得到UNS N06690镍基合金荒管；
所述加热的装炉温度为500～800℃，升温至1000～1200℃进行均热，所述均热的时间为20～30min；所述斜轧穿孔的顶头预热温度为600～800℃。
在UNS N06690镍基合金荒管制备过程中，首先将UNS N06690镍基合金棒材进行预处理，所述UNS N06690镍基合金棒材的制备按照本领域技术人员熟知的技术手段进行，对此本申请没有特别的限制。所述预处理具体是将UNS N06690镍基合金棒材依次进行剥皮、切断和打定心孔，所述剥皮、切断和打定心孔为本领域技术人员熟知的技术手段，对此本申请不进行特别的限制。
在上述预处理完成之后，则将上述得到的预处理镍基合金棒材加热后斜轧穿孔，以得到UNS N0669镍基合金管坯；为了提高UNS N06690镍基合金荒管的成材率，在正式穿孔之前，先将棒料试穿，调整正常后正式穿孔。在试穿完成后，即可进行热斜轧穿孔，在热斜轧穿孔的过程中，所述加热的装炉温度为500～800℃，升温至1000～1200℃进行均热，所述均热的时间为20～30min；所述斜轧穿孔的顶头预热温度为600～800℃；在具体实施例中，所述加热的装炉温度为700℃，升温至1120℃进行均热，所述均热的时间为25min；所述斜轧穿孔的顶头预热温度为800℃。所述热斜轧穿孔的温度偏低会造成荒管二次咬入困难无法穿孔，或产生内折缺陷，温度偏高会产生荒管尾部“过烧”缺陷。
本申请优选对斜轧穿孔的模具进行了调整，所述斜轧穿孔的轧辊间距为70～80mm，导板间距为80～90mm，所述斜轧穿孔的模具的椭圆度为1.1～1.2，顶头直径为60～70mm，延伸系数为1.2～1.6，顶头位置为55～60mm，顶头前压下量为6.2～5.5，所述斜轧穿孔的轧辊转速为60～80转/min。本申请针对模具的调整，主要是导板间距和轧辊间距形成的椭圆度和顶头前压下量会影响荒管制备；椭圆度过大，扭转变形大，荒管易分层，椭圆度小，不利于荒管的咬入；顶头前压下量大，荒管易产生内折缺陷，顶头前压下量小，荒管不易咬入，二次咬入也更困难。按照本发明，在斜轧穿孔结束之后将UNS N06690镍基合金管坯于30～40s内淬火，所述淬火的介质为≤50℃的水。
本申请最后将所述UNS N06690镍基合金管坯酸洗后修磨，得到UNS N06690镍基合金荒管；所述酸洗的溶液为硝酸和氢氟酸的混合酸；所述酸洗的温度不超过65℃，时间为20～30min。上述镍基合金管坯的酸洗难度较大，因此采用了特定配比的酸液进行酸洗；所述酸液的质量百分含量具体为HF:5～6％，HNO3：16～20％，总铁≤25g/L；所述HF和所述HNO3代表现有技术中常用浓度的酸液，即40％的氢氟酸，98％的硝酸；为了获得较好的清洗效果，本申请限定了上述酸液的具体配比关系。所述修磨为本领域技术人员熟知的修磨方式，具体实施过程本申请不进行特别的限制。
本申请提供的UNS N06690镍基合金荒管的方法引入了特定的热斜轧穿孔工艺，而实现了具有较好尺寸和表面的镍基合金荒管的制备；与热挤压荒管相比，金属成材率高，荒管平均成材率可达93％，比热挤压荒管高8～10％；穿孔荒管不易产生挤压荒管易产生的直道、橘皮、皱褶等缺陷，穿孔荒管内表面质量较挤压管好。在实施例中，对于
Figure BDA0002536764100000051
Figure BDA0002536764100000052
镍基合金荒管具有较好的加工效果，同样，对于在
Figure BDA0002536764100000053
规格范围内荒管具有较好的效果。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的UNS N06690镍基合金荒管的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1采用本发明生产UNS N06690荒管，具体要求如下：
荒管规格：
Figure BDA0002536764100000054
荒管尺寸公差：外径±3.0mm，壁厚±1.0mm；
荒管晶粒度：按GB/T6394标准进行晶粒度检测，要求3.0级～7.0级；
具体制管工艺如下：
1、棒料规格
棒料规格：
Figure BDA0002536764100000055
2、工模具优化设计及加工
针对UNS N06690合金热变形特性，对
Figure BDA0002536764100000057
导板及
Figure BDA0002536764100000058
顶头进行了优化，优化了导板辗轧段尺寸及顶头穿孔锥圆弧半径，重新制作了
Figure BDA0002536764100000056
导板及
Figure BDA0002536764100000059
顶头，具体如图1～3；
3、荒管制管技术方案
3.1工艺流程：
管坯棒料剥皮→切断→定心→加热→斜轧穿孔→平头→酸洗→修磨、磨光→晶粒度检测→表面、尺寸检测；
3.2荒管制管工艺要点
3.2.1来料验收及管坯棒料剥皮、切断、定心
UNS
Figure BDA0002536764100000062
88mm棒料来料无表面缺陷，经长料车光剥皮后，切断下料，打定心孔；
3.2.2斜轧穿孔机组轧制毛管(荒管规格：Φ90×9-10mm)
UNS N06690棒材加热，装炉温度控制700℃，升温至1120℃，升温时间100min，均热温度1120℃，均热段保温时间25分钟，每出炉3支后，炉内棒料翻转一次，确保加热过程中不产生阴阳面；
正常穿孔前，先用3支棒料试穿，调整正常后方可进行正式穿孔。
试穿过程中满足以下要求：
①管坯咬入平稳顺利；
②轧机不应超过规定负荷；
③穿孔时顶杆跳动较小，顶杆退回顺利；
④穿孔后的荒管内外表面光滑平整，不得有异物和严重发纹等缺陷，内壁不允许存在折迭、裂纹和夹层缺陷；
毛管尺寸公差控制：外径：D+2mm，-1mm；壁厚：±10％，偏心度：同一截面不大于1.5mm；
热轧穿孔过程中严格控制顶头温度，使用前预热到800℃，穿完每支荒管，应及时将顶头表面均匀滚满玻璃粉，顶头不许冒白烟；穿孔过程中轧辊转速控制在60～80转/min，避免转速过快引起的局部升温，棒料穿孔结束后，在30秒内淬水处理，水温控制在≤50℃；
表1热轧穿孔的调整参数数据表
Figure BDA0002536764100000061
Figure BDA0002536764100000071
3.2.3毛管酸洗
穿孔毛管采用HNO3+HF混合酸液(参数如表2所示)进行酸洗，酸液温度不超过65℃，酸洗时间30min左右，期间出缸观察一次，并用高压水冲洗及辅以人工擦洗，确保酸洗后毛管内外表面无氧化皮、无残酸、无脏物、无油污；
表2酸洗液配比数据表
Figure BDA0002536764100000072
3.2.4毛管表面修磨处理
采用人工局部修磨+五磨头抛光机对毛管内外表面进行磨光处理，处理后的荒管表面无裂纹、折叠、结疤、内壁搭铁、内折缺陷存在，满足后续冷加工要求；
3.2.5荒管晶粒度检测(规格：Φ90×9.5mm)
穿孔荒管取样按GB/T6394标准进行了晶粒度检测，荒管晶粒度5.0级/6.5级，满足了客户要求；
3.2.6荒管尺寸公差检测：
荒管外径偏差要求±3.0mm，实际外径
Figure BDA0002536764100000073
壁厚偏差±1mm，实际平均壁厚9.5mm，同截面偏心度＜1.5mm，满足了后续冷加工的要求；
4、采用本发明钢可达到如下指标
4.1采用斜轧穿孔工艺可穿孔出满足冷加工要求的高铬难变形UNS N066690镍基合金荒管；
4.2荒管尺寸公差：外径+2/-1mm，壁厚±1mm，同截面偏心度＜1.5mm。
4.3荒管晶粒度：要求3级～7级
荒管晶粒度实测值：5.0级/6.5级。
按照上述方法生产若干UNS N6690镍基合金荒管，实验结果表明，镍基合金荒管的成材率可达93％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种UNS N06690镍基合金荒管的制备方法，包括以下步骤：
A)将UNS N06690镍基合金棒材依次进行剥皮、切断和打定心孔，得到预处理镍基合金棒材；
B)将所述预处理镍基合金棒材加热后斜轧穿孔，得到UNS N06690镍基合金管坯；
C)将所述UNS N06690镍基合金管坯酸洗后修磨，得到UNS N06690镍基合金荒管；
所述加热的装炉温度为500～800℃，升温至1000～1200℃进行均热，所述均热的时间为20～30min；所述斜轧穿孔的顶头预热温度为600～800℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述斜轧穿孔的轧辊转速为60～80转/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述斜轧穿孔之后还包括：
所述斜轧穿孔结束后将UNS N06690镍基合金管坯于30～40s内淬火，所述淬火的介质为≤50℃的水。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述斜轧穿孔的轧辊间距为70～80mm，导板间距为80～90mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述斜轧穿孔的模具的椭圆度为1.1～1.2，顶头直径为60～70mm，延伸系数为2.2～2.6，顶头位置为55～60mm，顶头前压下量为6.2～6.5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗的溶液为硝酸和氢氟酸的混合酸。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗的温度不超过65℃，时间为20～30min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述UNS N06690镍基合金荒管的同截面偏心度小于1.5mm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述UNS N06690镍基合金荒管的晶粒度为3级～7级。
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Citations (6)

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李洪东: "热交换器用镍基合金UNS N06600无缝管生产工艺研究", 《钢管》 *

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