一种Inconel625合金无缝钢管及其生产方法与流程

一种inconel625合金无缝钢管及其生产方法
技术领域
1.本发明涉及无缝钢管制备技术领域，尤其涉及一种inconel625合金无缝钢管及其生产方法。


背景技术：

2.inconel625是ni-cr基固溶强化型变形高温合金，同时以nb、mo元素进行固溶强化，由于其在高温下具有较强的强度、疲劳性能、蠕变性能，以及在优越的耐腐蚀性能及耐氧化性能，同时在900℃以下具有良好的组织稳定性，因此主要应用于较高强度主蒸汽管道。
3.目前对于inconel625合金生产无缝钢管，一般采用热挤压方式生产，但由于其合金变形温度范围较窄，变形抗力较大，因此生产的无缝钢管挤压比较小(挤压比＜4)，造成生产道次增加，成材率下降，能耗增大的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种inconel625合金无缝钢管及其生产方法，能够实现大挤压比无缝钢管(挤压比＞7)的生产，且生产道次减少，成材率高，能耗小。
5.本发明的技术方案如下：
6.第一方面，本发明公开了一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，包括：
7.坯料预处理：对毛坯原料进行外表面剥皮、锯切、钻孔、喇叭口加工及倒圆角处理，制成无缝钢管坯料；
8.加热：对预处理后的无缝钢管坯料进行加热；
9.坯料润滑及扩孔：将加热后的坯料内外表面涂覆有润滑介质，加热后黏附于坯料表面，随后对坯料上所钻的孔进行扩孔，使得所扩的孔能够与外部挤压设备的挤压针相配合；
10.挤压感应加热：对扩孔后坯料进行挤压感应加热，加热温度为1190℃-1200℃，保温时间为80s-120s，最大功率为400kw-600kw；
11.热挤压：对感应加热后的坯料在挤压设备中进行热挤压，完成inconel625合金无缝钢管的生产。
12.进一步地，对预处理后的坯料进行加热时包括对坯料本体加热和对坯料上的扩孔进行感应加热，其中，
13.对坯料本体进行加热时，将坯料本体间隔放置于若干环形加热设备中进行预热，且每个环形加热设备的温度为930℃
±
15℃，对坯料本体加热的时间为2h-4h，保温时间为0.5h-1h；
14.对扩孔进行感应加热时，感应加热温度为1150℃-1200℃，保温时间为60s-100s，加热最大功率为400kw-600kw。
15.进一步地，对坯料预处理时，对毛坯原料表面剥皮后的表面粗糙度为ra＜4μm，锯切平面与毛坯原料轴线的垂直线偏差切斜度≤3mm，喇叭口根部比扩孔锥导向部分的根部直径大5mm
±
0.5mm，喇叭口的直径介于扩孔锥定径带直径
±
10mm范围之内；喇叭口锥面与管坯轴向夹角为33.5
°
，喇叭口内圆角由外至内依次分别为r10mm和r20mm。
16.进一步地，在热挤压前还包括挤压前润滑，在进行所述挤压前润滑时，在所要挤压的坯料内外表面均匀覆盖滑介质，加热后黏附于坯料表面，并将润滑后的管坯放置于封闭的挤压筒中，并与挤压针、挤压模组成环形模孔，通过挤压设备产生的高压驱使金属在模孔中流动形成所需管型。
17.进一步地，所述润滑介质为玻璃粉。
18.进一步地，在对感应加热后的坯料进行挤压时，挤压模前放置有玻璃垫，所述玻璃垫在热挤压过程中受到高温和高压，不断熔融产生润滑作用。
19.进一步地，所述玻璃垫的组分和配比为：玻璃粉：玻璃水：水为100：5：5，其中所采用的玻璃粉的软化点为1000
±
20℃，流动温度为1180
±
20℃，粒度≥40目，特制的玻璃垫的厚度为30mm-100mm。
20.进一步地，在进行热挤压时所采用的挤压模为锥形模，所述锥形模的锥面与垂直模具方向的夹角为35
°
，所述锥形模模内圆角为r10mm；挤压最大突破力为30mn-35mn。
21.进一步地，在进行热挤压时，在最大突破力前，挤压速度≤120mm/s，使得玻璃垫能够破碎融化，均匀覆在管坯表面，起到良好的润滑作用；突破最大挤压力后，挤压速度≥140mm/s，可以使得管坯温度损失较慢，保证金属的塑形流动均匀。
22.第二方面，本发明还提供了一种inconel625合金无缝钢管，所述钢管采用上述一种inconel625合金无缝钢管的生产方法生产而来。
23.本发明技术方案的主要优点如下：
24.本发明的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，通过坯料预处理-对预处理后的无缝钢管坯料进行本体加热和扩孔感应加热-坯料润滑及扩孔-挤压感应加热-热挤压成型的方法，能够实现大挤压比无缝钢管(挤压比＞7)的生产，且生产道次减少，成材率高，能耗小。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1为本发明一种inconel625合金无缝钢管的生产方法的流程示意图；
27.图2为本发明一种inconel625合金无缝钢管的生产方法中坯料的结构示意图；
28.图3为本发明一种inconel625合金无缝钢管的生产方法采用挤压机对坯料进行挤压的结构示意图。
29.图4为本发明一种inconel625合金无缝钢管的生产方法中锥形模的结构示意图。
30.1-挤压后管坯；2-挤压模后座；3-挤压模垫；4-挤压模模套；5-挤压模；6-挤压筒中套；7-挤压筒内衬；8-挤压管坯；9-挤压垫；10-挤压针。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
33.实施例1
34.如附图1所示，本发明实施例提供了inconel625合金无缝钢管的生产方法，该方法包括：
35.坯料预处理：对毛坯原料进行外表面剥皮、锯切、钻孔、喇叭口加工及倒圆角处理，制成无缝钢管坯料；
36.加热：对预处理后的无缝钢管坯料进行加热；
37.坯料润滑及扩孔：将加热后的坯料内外表面涂覆有润滑介质，加热后黏附于坯料表面，随后对坯料上所钻的孔进行扩孔，使得所扩的孔能够与外部挤压设备的挤压针相配合；
38.挤压感应加热：对扩孔后坯料进行挤压感应加热，加热温度为1190℃-1200℃，保温时间为80s-120s，最大功率为400kw-600kw；
39.热挤压：对感应加热后的坯料在挤压设备中进行热挤压，完成inconel625合金无缝钢管的生产。
40.具体地，挤压设备优选为挤压机。
41.具体地，如图2至图4所示，在对坯料预处理时为了减小坯料对钢管扩孔及挤压的影响，同时为了降低扩孔和挤压的变形抗力，需要对原料进行外表面剥皮，锯切、钻孔、喇叭口加工及倒圆角处理，其中剥皮后的表面粗糙度ra＜4μm，锯切平面与坯料轴线的垂直线偏差切斜度≤3mm，同时坯料需要通长钻孔(通孔)，保证能够正常扩孔；喇叭口根部比扩孔锥导向部分根部直径大5mm
±
0.5mm，喇叭口的直径为扩孔锥定径带直径
±
10mm；喇叭口锥面与管坯轴向夹角为33.5
°
，喇叭口内圆角分别为r10mm与r20mm，
42.同时，为了保证扩孔锥的正常通过坯料，坯料外棱圆角为r20mm保证挤压时能够顺利通过挤压模等挤压设备。
43.具体地，对预处理后的坯料进行加热时包括对坯料本体加热和对坯料上的扩孔进行感应加热，其中，
44.对坯料本体进行加热时，为使坯料各部分温度分布均匀，采用多温段加热的方式进行加热，即将坯料本体间隔放置于若干环形加热设备中进行预热，且每个环形加热设备的温度为930℃
±
15℃，对坯料本体加热的时间为2h-4h，保温时间为0.5h-1h；
45.为了使得坯料变形抗力减小，能够顺利完成坯料的扩孔，预热后进行扩孔感应加热，感应加热温度为1150℃-1200℃，保温时间为60s-100s，加热最大功率为400-600kw。
46.优选地，对坯料进行加热时，采用4段环形加热设备对坯料，也即合金无缝钢管的管坯进行加热，加热设备优选环形加热炉。
47.需要说明的是，加热设备和具体数量的加热设备根据具体所加热的合金无缝钢管的管坯长度和大小进行确定，上述优选的数量并不是对本发明的唯一限定，也可选用一个
环形加热设备或多个环形加热设备，当有多个加热设备时，多个环形加热设备在合金无缝钢管的管坯上间隔均匀分布。
48.坯料润滑及扩孔时将加热后的坯料内外表面涂撒润滑介质，润滑介质在高温状态下的处于熔融状态，黏附在管坯表面，起到润滑作用；随后在扩孔机上进行扩孔，以便能后满足挤压时管坯内径与挤压针相配合，扩孔时坯料放置在扩孔筒中，通过在扩孔锥上施加轴向压力，使得坯料内径扩大，扩孔的最大突破力为5.5mn-7mn。
49.具体地，润滑介质为玻璃粉，在高温加热过程中，润滑介质在高温的作用下，状态呈现为熔融状态，能够起到润滑效果，同时与玻璃粉结构和性能相同的材料，均属于本发明的保护范围。
50.挤压感应加热：为了弥补扩孔后的坯料温度损失，并减小坯料各部分的温差，进行挤压感应加热，加热温度为1190℃-1200℃，保温时间为80s-120s，最大功率为400-600kw。
51.挤压前润滑：感应加热后要将坯料进行重新润滑，使得能够顺利挤压，润滑时采用机械爪及喷枪将玻璃粉均匀的覆盖在管坯内外表面。润滑后的管坯放置在由封闭的挤压筒中，并与挤压针、挤压模组成环形模孔，通过挤压机产生的高压驱使金属在模孔中流动形成所需的管型，挤压模前放置玻璃垫，其配比为玻璃粉、玻璃水和水为100：5：5，其中采用的玻璃粉的软化点为1000℃
±
20℃，流动温度为1180℃
±
20℃，粒度≥40目，玻璃垫使管坯在挤压过程中受到高温和高压作用下，不断熔融产生润滑作用。
52.完成热挤压时的挤压模采取锥形模，如图4所示，锥形模锥面与垂直模具方向的夹角为35
°
，模内圆角为r10mm；挤压最大突破力为30-35mn，在最大突破力前，挤压速度须控制在≤120mm/s，此段挤压速度较慢，能使得玻璃垫能够破碎融化，均匀覆在管坯表面，起到良好的润滑作用；突破最大挤压力后，挤压速度须控制在≥140mm/s，此段挤压速度较快，可以使得管坯温度损失较慢，保证金属的塑形流动均匀。
53.具体地，将坯料设置于挤压机上挤压的结构如图3所示，挤压针10设置于加压机的内部中心，且在挤压针10的施力端套设有挤压垫9，在挤压针10外部套设有挤压筒内衬7，挤压筒内衬7的内壁与挤压针10之间预留有间隙，在挤压筒内衬7的外部套设有挤压筒中套6，且挤压筒中套6的内壁与挤压筒内衬7的外壁相接触，挤压筒中套6的外壁与挤压机中心的腔体内壁相接触，在位于挤压机一侧，处于挤压针10的伸出端设置有挤压模5，在挤压模5的内部，位于挤压机的一侧设置有挤压模模套4，在挤压模5的内部，远离挤压模魔套4的一侧设置有挤压模垫3，且挤压模魔套4和挤压模垫3之间相互接触，挤压模模套4的一端与挤压机内腔的端面相接触，挤压模模套4的另一端固定设置有挤压模后座2，且在挤压模后座2上设置有用于挤压针10通过的通过孔，挤压模后座2上的通过孔、挤压模垫3和挤压模5的内腔面与挤压针10之间至少预设有待挤压合金无缝钢管的间隙。在对坯料极性挤压时，将待挤压且处理后的坯料设置于挤压筒内衬7与挤压针10之间预留的间隙内，使得所挤压的坯料处于挤压筒内衬7，挤压垫9和挤压针10之前的封闭区域内，在挤压过程中，挤压机的锥形模锥面预先与坯料上的喇叭口相接触，锥形模的轴线与坯料上的喇叭口轴线相重合或处于预设误差范围内，在对坯料的挤压时，挤压针10带动挤压垫9挤压坯料的过程中，坯料预先与挤压模垫3和挤压模模套4接触，使得坯料在挤压模5和挤压垫9的作用下从预设有待挤压合金无缝钢管的间隙内流出，从而完成合金无缝钢管的生产。
54.作为本实施例一种可选的方式，挤压模垫3和挤压模后座2之间可采用楔形配合的
方式进行相互连接。
55.需要说明的是，本发明中的挤压机在相互配合后，与待挤压坯料相接触的结构的或结构连接间处于密封状态，如挤压模后座2与挤压模模套4之间，挤压模垫3与挤压模5之间，挤压模后座2和挤压模垫3之间，挤压模模套4与挤压模5和挤压筒内衬7之间均处于密封状态，如之间互相相互配合，互相之间的缝隙相互贴合，在压力的作用下使得待挤压的坯料无法通过同样属于密封配合的范畴，从而使得所挤压的坯料只能单一从预留的间隙中流出，从而保证了所挤压生产的合金无缝钢管。
56.作为本发明一种可选的实施方式，在挤压后，对所挤压的无缝合金钢管可进行手工修模或进行机械加工的操作，如端面切割，外表面打磨，内孔镗削等。
57.实施例2
58.采用实施例1的方法对inconel625合金无缝钢管进行生产时的步骤为：
59.(1)坯料加工
60.对inconel625锻造坯料进行剥皮、锯切、喇叭口加工、深孔，经过剥皮后的坯料表面光滑，粗糙度ra≤3.2μm，锯切平面与坯料轴线的垂直线偏差切斜度≤3mm，喇叭口最大直径为105mm，钻孔直径为40mm，喇叭口锥面与轴向的投影夹角为33.5
°
，加工后的坯料外径为219mm。
61.(2)多段温度加热
62.将加工好的坯料放置环形炉分四段进行加热，使坯料预热至930℃，出炉温度为922℃，具体地，环形炉中四段解热温度及加热时长如下表1所示：
63.表1：环形炉中对本发明实施例2中的坯料进行四段加热时的加热温度及加热时长表
64.一段温度二段温度三段温度四段温度加热时间均热时间920℃925℃930℃930℃2h50min
65.(3)扩孔感应加热
66.扩孔感应加热温度设定为1190℃，加热功率为520kw，保温时间设定为60s。
67.(4)坯料润滑及扩孔
68.将加热好的坯料内外均与涂撒玻璃粉润滑之后，在扩孔机上进行扩孔，扩孔筒内径228mm，扩孔锥工作带直径为105mm，扩孔最大扩孔力6.5mn，平均扩孔力为6mn，扩延系数为1.13
69.(5)挤压感应加热
70.挤压感应温度设定为1205℃，加热功率为550kw，保温时间为90s。
71.(6)挤压前润滑
72.加热后的坯料在机械爪作用下将坯料在布满玻璃粉平台滚动，使外表面润滑，内表面润滑采用喷枪将玻璃粉均匀涂满内表面，挤压前放置玻璃垫。
73.(7)完成热挤压
74.热挤压最大挤压突破力为32mn，突破力前挤压最大速度为105mm/s，突破力后的最大速度为160mm/s，挤压筒内径为230mm，挤压针工作带尺寸为87mm，挤压模定径带尺寸为117mm，挤压比为7.4。
75.实施例3
76.(1)坯料加工
77.对inconel625锻造坯料进行剥皮、锯切、喇叭口加工、深孔，经过剥皮后的坯料表面光滑，粗糙度ra≤3.2μm，锯切表面切斜度≤3mm，喇叭口最大直径为105mm，钻孔直径为60mm，深孔锥度与轴向直径角度为33.5
°
，加工后的坯料外径为383mm。
78.(2)坯料多段温度加热
79.将加工好的坯料放置环形炉分四段进行加热，使坯料预热至930℃，出炉温度为928℃，具体地，环形炉中四段解热温度及加热时长如下表2所示：
80.表2：环形炉中对本发明实施例3中的坯料进行四段加热时的加热温度及加热时长表
81.一段温度二段温度三段温度四段温度加热时间均热时间920℃925℃930℃930℃2h1h
82.(3)扩孔感应加热
83.扩孔感应加热温度设定为1190℃，加热功率为520kw，保温时间设定为80s。
84.(4)坯料润滑及扩孔
85.将加热好的坯料内外均与涂撒玻璃粉润滑之后，在扩孔机上进行扩孔，扩孔筒内径395mm，扩孔锥工作带直径为225mm，扩孔最大扩孔力6.9mn，平均扩孔力为6.5mn，扩延系数为1.33。
86.(5)挤压感应加热
87.挤压感应温度设定为1210℃，加热功率为550kw，保温时间为100s。
88.(6)挤压前润滑
89.加热后的坯料在机械爪作用下将坯料在布满玻璃粉平台滚动，使外表面润滑，内表面润滑采用喷枪将玻璃粉均匀涂满内表面，挤压模前放置玻璃垫。
90.(7)完成热挤压
91.热挤压最大挤压突破力为33mn，突破力前挤压速度为98mm/s，突破力后的速度为145mm/s，挤压筒内径为400mm，挤压针工作带尺寸为212mm，挤压模定径带尺寸为244mm，挤压比为7.8。
92.综上，通过上述实施例2和实施例3采用实施例1的方法对inconel625合金无缝钢管进行生产，所生产的合金无缝钢管，通过以上步骤，能够生产大挤压比(挤压比＞7)的inconel625合金无缝钢管，且所生产的合金无缝钢管在结构和性能在实际应用和检测后均符合既定要求，从而减少了inconel625合金的热挤压无缝钢管的生产道次，增大了成材率，大大降低了生产能耗。
93.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
94.最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，包括：坯料预处理：对毛坯原料进行外表面剥皮、锯切、钻孔、喇叭口加工及倒圆角处理，制成无缝钢管坯料；加热：对预处理后的无缝钢管坯料进行加热；坯料润滑及扩孔：将加热后的坯料内外表面涂覆有润滑介质，加热后黏附于坯料表面，随后对坯料上所钻的孔进行扩孔，使得所扩的孔能够与外部挤压设备的挤压针相配合；挤压感应加热：对扩孔后坯料进行挤压感应加热，加热温度为1190℃-1200℃，保温时间为80s-120s，最大功率为400kw-600kw；热挤压：对感应加热后的坯料在挤压设备中进行热挤压，完成inconel625合金无缝钢管的生产。2.根据权利要求1所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，对预处理后的坯料进行加热时包括对坯料本体加热和对坯料上的扩孔进行感应加热，其中，对坯料本体进行加热时，将坯料本体间隔放置于若干环形加热设备中进行预热，且每个环形加热设备的温度为930℃
±
15℃，对坯料本体加热的时间为2h-4h，保温时间为0.5h-1h；对扩孔进行感应加热时，感应加热温度为1150℃-1200℃，保温时间为60s-100s，加热最大功率为400kw-600kw。3.根据权利要求1所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，对坯料预处理时，对毛坯原料表面剥皮后的表面粗糙度为ra＜4μm，锯切平面与毛坯原料轴线的垂直线偏差切斜度≤3mm，喇叭口根部比扩孔锥导向部分的根部直径大5mm
±
0.5mm，喇叭口的直径介于扩孔锥定径带直径
±
10mm范围之内；喇叭口锥面与管坯轴向夹角为33.5
°
，喇叭口内圆角由外至内依次分别为r10mm和r20mm。4.根据权利要求1所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，在热挤压前还包括挤压前润滑，在进行所述挤压前润滑时，在所要挤压的坯料内外表面均匀覆盖滑介质，加热后黏附于坯料表面，并将润滑后的管坯放置于封闭的挤压筒中，并与挤压针、挤压模组成环形模孔，通过挤压设备产生的高压驱使金属在模孔中流动形成所需管型。5.根据权利要求1或4中任意一项所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述润滑介质为玻璃粉。6.根据权利要求4所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，在对感应加热后的坯料进行挤压时，挤压模前放置有玻璃垫，所述玻璃垫在热挤压过程中受到高温和高压，不断熔融产生润滑作用。7.根据权利要求6所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，所述玻璃垫的组分和配比为：玻璃粉：玻璃水：水为100：5：5，其中所采用的玻璃粉的软化点为1000
±
20℃，流动温度为1180
±
20℃，粒度≥40目，特制的玻璃垫的厚度为30mm-100mm。8.根据权利要求1所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，在进行热挤压时所采用的挤压模为锥形模，所述锥形模的锥面与垂直模具方向的夹角为35
°
，所述锥形模模内圆角为r10mm；挤压最大突破力为30mn-35mn。9.根据权利要求1或8任一项所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法，其特征在于，在进行热挤压时，在最大突破力前，挤压速度≤120mm/s，使得玻璃垫能够破碎融化，
均匀覆在管坯表面，起到良好的润滑作用；突破最大挤压力后，挤压速度≥140mm/s，可以使得管坯温度损失较慢，保证金属的塑形流动均匀。10.一种inconel625合金无缝钢管，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的一种inconel625合金无缝钢管的生产方法生产而来。

技术总结
本发明公开了一种Inconel625合金无缝钢管及其生产方法，包括坯料预处理：对毛坯原料进行外表面剥皮、锯切、钻孔、喇叭口加工及倒圆角处理，制成无缝钢管坯料；加热：对预处理后的无缝钢管坯料进行加热；坯料润滑及扩孔：将加热后的坯料内外表面涂覆有润滑介质，加热后黏附于坯料表面，随后对坯料上所钻的孔进行扩孔，使得所扩的孔能够与外部挤压设备的挤压针相配合；挤压感应加热：对扩孔后坯料进行挤压感应加热，加热温度为1190℃-1200℃，保温时间为80s-120s，最大功率为400Kw-600Kw；热挤压：对感应加热后的坯料在挤压设备中进行热挤压，完成Inconel625合金无缝钢管的生产。通过本发明的方法，能够实现大挤压比无缝钢管(挤压比＞7)的生产，且生产道次减少，成材率高，能耗小。小。小。


技术研发人员：刘恒 李强 董亚彪 李树伟 卫文攀 侯楠 牛博
受保护的技术使用者：山西太钢不锈钢股份有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/10/15