一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法

摘要

本发明公开了一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，该方法为：一、以镍和铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；二、将镍铜合金铸锭墩拔锻造成棒坯，然后机械加工得到光棒；三、采用斜轧穿孔机将光棒轧制成管坯，去除管坯表面氧化皮；四、冷轧加工；五、对冷轧加工后的管坯依次进行开坯，再结晶退火处理，镗孔处理得到管材；六、对管材进行连轧加工，然后退火处理，最后酸洗得到成品管材；七、对成品管材进行矫直，得到径厚比为50～70，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。本发明采用大变形量加工，通过连轧生产工艺冷轧出的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度。

权利要求

1.一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为64％～66％，余量为铜；

步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1050℃～1150℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到光棒；

步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1000℃～1100℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成管坯，然后采用机械加工去除管坯表面氧化皮；

步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行2～3道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为3mm/次～5mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为20％～

40％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为40％～80％；

步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；

步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为

500℃～700℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为

20％～40％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为

60％～80％；

步骤七、采用七辊立式矫直机对步骤六中所述成品管材进行矫直，得到径厚比为50～

70，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，步骤二中所述光棒的表面粗糙度Ra≤3.2μm。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，步骤四中所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃～750℃，退火时间为90min。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，步骤五中所述镗孔的单边镗削量为0.5mm～1.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，步骤五中所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃～750℃，退火时间为90min。

6.根据权利要求1所述的一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，步骤七中所述七辊立式矫直机的反弯量为6mm～12mm。

7.根据权利要求1所述的一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，步骤七中所述七辊立式矫直机的最后一个辊子采用尼龙辊。

说明书

一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于镍铜合金管材制造技术领域，具体涉及一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法。

背景技术

[0002] Monel 400合金是一种含铜的镍基合金，此合金在氢氟酸、氟气介质中具有优异的耐蚀性，对热浓碱液、干燥氯气、海水、有机酸也有优良的耐蚀性。它不仅具有良好的室温、高温机械性能和耐蚀性能，而且具有优异的冷、热加工工艺塑性、成型性和焊接性能，不产生应力腐蚀裂纹。Monel 400合金以优异的综合性能广泛应用于海水交换器、硫酸和盐酸环境、原油蒸馏、核工业铀提炼和同位素分离等环境。

[0003] 国内某化工企业采购的一台热交换器中，采用了Monel 400合金管材，规格为Φ70mm×1.3mm×9000mm，该管材为焊管。为了延长设备使用寿命，计划采用规格为Φ70mm×1.3mm×15000mm的Monel 400合金无缝管材。国内对厚壁(径厚比小于20)，长度小于8000mm的Monel 400合金无缝管材有生产经验，但对于薄壁(径厚比为50～70)、超长(长度为15000mm以上)的管材，没有相关的生产经验及研究报道。

[0004] 薄壁管材在加工过程中的主要难点有轧制时易开裂、圆度难控制，热处理时容易有压坑，不易矫直。国外针对薄壁、超长管材一般采用焊管，目前薄壁、超长Monel 400合金无缝管在国内外均没有相关报道。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种适用于生产径厚比为50～70，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法。采用该方法生产的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度(消除应力态：抗拉强度≥695MPa，屈服强度≥570MPa，延伸率≥15.5％；再结晶态：抗拉强度≥545MPa，屈服强度≥235MPa，延伸率≥40.5％)，满足化工工业的使用要求。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种薄壁、超长镍铜合金管材的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

[0007] 步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为64％～66％，余量为铜；

[0008] 步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1050℃～1150℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到光棒；

[0009] 步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1000℃～1100℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成管坯，然后采用机械加工去除管坯表面氧化皮；

[0010] 步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行2～3道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为3mm/次～5mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为20％～40％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为40％～80％；

[0011] 步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；

[0012] 步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为500℃～700℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为
20％～40％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为
60％～80％；

[0013] 步骤七、采用七辊立式矫直机对步骤六中所述成品管材进行矫直，得到径厚比为50～70，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。

[0014] 上述步骤二中所述光棒的表面粗糙度Ra≤3.2μm。

[0015] 上述步骤四中所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃～750℃，退火时间为90min。

[0016] 上述步骤五中所述镗孔的单边镗削量为0.5mm～1.0mm。

[0017] 上述步骤五中所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃～750℃，退火时间为90min。

[0018] 上述步骤七中所述七辊立式矫直机的反弯量为6mm～12mm。

[0019] 上述步骤七中所述七辊立式矫直机的最后一个辊子采用尼龙辊。

[0020] 本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0021] 1、本发明采用质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，控制了原料的纯度，熔炼出的合金具有更加良好的塑性和加工性能。

[0022] 2、本发明通过3次镦拔锻造的方法，能够获得组织更细小，均匀的棒坯，生产出的管材性能更优异和稳定。

[0023] 3、本发明采用大变形量加工，通过连轧生产工艺冷轧出的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度(消除应力态：抗拉强度≥695MPa，屈服强度≥570MPa，延伸率≥15.5％；再结晶态：抗拉强度≥545MPa，屈服强度≥235MPa，延伸率≥40.5％)，满足化工工业的使用要求。

[0024] 4、本发明适用于生产径厚比为50～70，长度为15000mm以上，满足ASTMB 165标准的Monel 400合金无缝管材，生产的管材成品率大于90％。

[0025] 下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

[0026] 实施例1

[0027] 步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为64％，余量为铜；

[0028] 步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1050℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到直径为Φ93mm，表面粗糙度Ra≤3.2μm的光棒；

[0029] 步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1000℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成外径为Φ95mm，壁厚为8mm的管坯，然后采用无芯车进行机械加工去除管坯表面氧化皮，单边车除量为1mm；

[0030] 步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行2道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为3mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为20％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为40％；所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃，退火时间为90min；

[0031] 步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；所述镗孔的单边镗削量为0.5mm；所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃，退火时间为90min；

[0032] 步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为500℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为20％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为70％；

[0033] 步骤七、采用反弯量为6mm，最后一个辊子为尼龙辊的七辊立式矫直机对步骤六中所述成品管材进行矫直，得到径厚比为50，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。

[0034] 本实施例采用大变形量加工，通过连轧生产工艺冷轧出的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度(消除应力态：抗拉强度≥695MPa，屈服强度≥570MPa，延伸率≥15.5％；再结晶态：抗拉强度≥545MPa，屈服强度≥235MPa，延伸率≥40.5％)，满足化工工业的使用要求。

[0035] 实施例2

[0036] 步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为66％，余量为铜；

[0037] 步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1150℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到直径为Φ95mm，表面粗糙度Ra≤3.2μm的光棒；

[0038] 步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1100℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成外径为Φ98mm，壁厚为9mm的管坯，然后采用无芯车进行机械加工去除管坯表面氧化皮，单边车除量为1.5mm；

[0039] 步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行3道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为5mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为40％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为80％；所述再结晶退火的制度为：退火温度为750℃，退火时间为90min；

[0040] 步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；所述镗孔的单边镗削量为1.0mm；所述再结晶退火的制度为：退火温度为750℃，退火时间为90min；

[0041] 步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为700℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为40％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为60％；

[0042] 步骤七、采用反弯量为12mm，最后一个辊子为尼龙辊的七辊立式矫直机对步骤六中所述成品管材进行矫直，得到径厚比为70，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。

[0043] 本实施例采用大变形量加工，通过连轧生产工艺冷轧出的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度(消除应力态：抗拉强度≥695MPa，屈服强度≥570MPa，延伸率≥15.5％；再结晶态：抗拉强度≥545MPa，屈服强度≥235MPa，延伸率≥40.5％)，满足化工工业的使用要求。

[0044] 实施例3

[0045] 步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为65％，余量为铜；

[0046] 步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1100℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到直径为Φ94mm，表面粗糙度Ra≤3.2μm的光棒；

[0047] 步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1050℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成外径为Φ97mm，壁厚为8.5mm的管坯，然后采用无芯车进行机械加工去除管坯表面氧化皮，单边车除量为1.2mm；

[0048] 步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行2道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为4mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为30％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为60％；所述再结晶退火的制度为：退火温度为720℃，退火时间为90min；

[0049] 步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；所述镗孔的单边镗削量为0.8mm；所述再结晶退火的制度为：退火温度为720℃，退火时间为90min；

[0050] 步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为600℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为30％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为80％；

[0051] 步骤七、采用反弯量为9mm，最后一个辊子为尼龙辊的七辊立式矫直机对步骤六中所述成品管材进行矫直，得到径厚比为60，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。

[0052] 本实施例采用大变形量加工，通过连轧生产工艺冷轧出的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度(消除应力态：抗拉强度≥695MPa，屈服强度≥570MPa，延伸率≥15.5％；再结晶态：抗拉强度≥545MPa，屈服强度≥235MPa，延伸率≥40.5％)，满足化工工业的使用要求。

[0053] 实施例5

[0054] 步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为65％，余量为铜；

[0055] 步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1050℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到直径为Φ56mm，表面粗糙度Ra≤3.2μm的光棒；

[0056] 步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1050℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成外径为Φ60mm，壁厚为5mm的管坯，然后采用无芯车进行机械加工去除管坯表面氧化皮，单边车除量为1mm；

[0057] 步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行2道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为4mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为30％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为60％；所述再结晶退火的制度为：退火温度为750℃，退火时间为90min；

[0058] 步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；所述镗孔的单边镗削量为0.5mm；所述再结晶退火的制度为：退火温度为700℃，退火时间为90min；

[0059] 步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为600℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为30％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为70％；

[0060] 步骤七、采用反弯量为8mm，最后一个辊子为尼龙辊的七辊立式矫直机对步骤六中所述成品管材进行矫直，得到径厚比为50，长度为15000mm以上的薄壁、超长镍铜合金管材。

[0061] 本实施例采用大变形量加工，通过连轧生产工艺冷轧出的成品镍铜合金管材，在满足塑性要求的同时具有高的抗拉强度和屈服强度(消除应力态：抗拉强度≥695MPa，屈服强度≥570MPa，延伸率≥15.5％；再结晶态：抗拉强度≥545MPa，屈服强度≥235MPa，延伸率≥40.5％)，满足化工工业的使用要求。

[0062] 实施例6

[0063] 步骤一、以质量纯度不小于99.9％的镍和质量纯度不小于99.9％的铜为原料，采用真空感应炉熔炼制备镍铜合金铸锭；所述原料中镍的质量百分含量为66％，余量为铜；

[0064] 步骤二、将步骤一中所述镍铜合金铸锭加热至1150℃，墩拔锻造3次，得到棒坯，然后对棒坯进行机械加工得到直径为Φ70mm，表面粗糙度Ra≤3.2μm的光棒；

[0065] 步骤三、采用斜轧穿孔机，在穿孔温度为1000℃的条件下将步骤二中所述光棒轧制成外径为Φ74mm，壁厚为6mm的管坯，然后采用无芯车进行机械加工去除管坯表面氧化皮，单边车除量为1mm；

[0066] 步骤四、对步骤三中去除表面氧化皮后的管坯进行3道次的冷轧加工，冷轧时采用轧制油进行润滑和冷却，冷轧的送进量为5mm/次；所述冷轧加工的道次间采用再结晶退火对冷轧后的管坯进行处理，然后将退火后的管坯用质量百分比浓度为30％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮；所述冷轧加工的累积变形量为40％；所述再结晶退火的制度为：退火温度为750℃，退火时间为90min；

[0067] 步骤五、对步骤四中冷轧加工后的管坯进行开坯，然后对开坯后的管坯进行再结晶退火处理，最后对再结晶退火处理后的管坯矫直后进行镗孔处理，得到管材；所述镗孔的单边镗削量为0.6mm；所述再结晶退火的制度为：退火温度为750℃，退火时间为90min；

[0068] 步骤六、对步骤五中所述管材进行连轧加工，然后将连轧加工后的管材在温度为500℃的条件下退火处理90min，最后将退火处理后的管材用质量百分比浓度为20％的硝酸酸洗以去除表面氧化皮，得到成品管材；所述连轧加工的累积变形量为60％；

[0069] 步骤七、采用反弯量为8mm，最后一个辊子为尼龙辊的七辊立式矫直机对步骤六中