CN103357696A - 一种大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种涉及有色金属材料加工技术领域的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的工艺采用了在扩径拉伸的同时进行减壁作业，从而在不需要更大直径管坯的前提下达到了有效生产外径为190～419mm的大直径铜镍合金无缝管的目的。

Description

一种大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺

【技术领域】

本发明涉及有色金属材料加工技术领域，尤其是涉及一种用于生产超大直径铜镍合金无缝管的制作工艺。

【背景技术】

公知的，铜镍合金无缝管是一种以铜镍合金为基体，并添加有铁、锰等元素的合金管，因其呈现出白色的金属光泽，故又被称为白铜管；同时，由于铜镍合金具有良好的耐腐蚀性和耐海水性能，且化学成分稳定，所以其被广泛的应用于舰船的海水管路、海上石油平台、海水淡化装置以及船舶用冷凝器、供水加热器、蒸馏器、油冷却器、蒸馏水装置的热交换器等领域，即铜镍合金无缝管具有广阔的市场前景；然而，由于现有的用于生产铜镍合金无缝管的传统工艺只有以下三种：

1.熔铸→锯切→挤压→锯切→酸洗→直条缩径拉伸（可以多道次）→定尺→锯切→涡流探伤→退火→捆扎包装；

2.熔铸→锯切→挤压→锯切→酸洗→轧制→定尺锯切→直条缩径拉伸（可以多道次）→定尺→锯切→涡流探伤→退火→捆扎包装；

3.熔铸→锯切→挤压→锯切→矫直→轧管→盘拉（可以多道次）→缩径拉伸/重卷→退火→包装；

这三种工艺虽然各有特点，但其流程中的拉伸环节采用的却都是缩径拉伸，因此，从生产的规格大小层面而言，以上三种工艺在实际生产中都只适用于生产直径小于 190mm的铜镍合金无缝管，而难以满足更大直径尺寸铜镍合金无缝管的生产要求，其原因是进行缩径拉伸需要有更大的管坯支持，而这样的工艺要求在生产直径大于190mm、径厚比为48.5～92的大直径铜镍合金无缝管时是较难做到的，其表现为工序上较复杂、难以控制，同时也会因原料的过多耗费而必然导致其生产成本的居高不下，这对生产方而言是较难接受的，即目前传统工艺所生产出的铜镍合金无缝管产品已经无法满足市场上所需求的更大直径的要求了。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的工艺不但能够有效满足大直径铜镍合金无缝管的生产要求，而且其工序相应简单，原料耗费相对较低。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的工艺步骤如下：

1、熔铸：采用无芯感应炉进行熔炼，熔炼出炉温度为1240～1320℃，铸造速度为1.2～3.5m/h，铸造出φ360～410mm规格的铸锭，其化学成分要求符合GB5231-2012；

2、锯切：使用锯床对铸锭进行头尾锯切；

3、挤压：挤制成φ200×10 mm～φ280×10 mm的管坯；加热的铸锭被推入挤压机的挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时要进行铸锭脱皮；待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱；挤压工艺的加热温度为960～1060℃，挤压速度为10～40mm/s，挤压比为7～25，压余厚度为25～70mm；

4、锯切：使用锯床对管坯进行头尾切断；

5、拉伸：采用300吨液压扩径拉伸机进行扩径减壁拉伸；要求拉模与扩径芯头及芯杆位于同一轴心线，且扩径芯头一端设为圆柱型段，另一端设为锥型段，该圆柱型段对应定位在拉模的定径段与模角段交接的位置，该锥型段与拉模的模角段设在同向一侧；所述的圆柱型段的外壁与模角段的内壁之间的间距与管坯的壁厚对应匹配，且该间距尺寸大于圆柱型段外壁与定径段内壁对应形成的定径区的间距尺寸；所述的芯杆杆身外部套接一与待加工管材尾端处管径过盈连接的导向环；

操作时：先固定好拉模，再把扩径芯头与芯杆连接在一起，然后在准确调整好扩径芯头与拉模的位置后，将芯杆固定，并卸下扩径芯头；接下来，将管材套于芯杆外部，并通过相应装置将芯杆及管材固定后重新装上扩径芯头，使管材的头端处管径对应与扩径芯头的锥型段外壁套接；此时，通过芯杆外部的推管推动管材沿扩径芯头的锥型段外壁移动，从而在利用导向环控制管材直度的前提下完成扩径操作，同时，当管材通过扩径芯头与拉模之间的间隙时，管材的壁厚受大间距向小间距过渡的强制影响而被有效减壁；

6、中间退火：采用光亮退火炉进行退火；退火工艺加热温度：中间退火 680～790℃，保温时间 90～140分钟；

7、探伤：采用内插式芯头进行探伤，要求符合客户要求；

8、成品退火：保持管材的圆度，使其满足GB26291–2010中管材的圆度不大于公称外径2%的要求，然后采用光亮退火炉进行成品光亮退火，成品退火680～780℃，保温时间70～140分钟，要求最终检测性能为Rm≥300Mpa、A≥30％，完全满足GB26291–2010《舰船用铜镍合金无缝管》的要求；

9、包装：按要求进行成品包装并进行发货。

所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的5步骤中采用多道次扩径减壁拉伸，且每道次的延伸系数为0.90～1.35。

所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的5步骤中，拉模的材质为Cr12MoV；扩径芯头的材质为T8A，且表面镀Cr。

所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的5步骤中，拉模模角为12～15°；扩径芯头的圆柱型段长度为15～20mm，锥型段锥度为9～12°。

所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的5步骤中，扩径芯头2的圆柱型段4外壁与拉模1的定径段6内壁对应形成长度为5～6mm的定径区。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺工序简单，原料消耗较少，所述的工艺采用对管材进行扩径拉伸的方法，且在对管材扩径的同时使管材的壁厚减小，从而在不需要更大直径管坯的前提下达到了有效生产外径为190～419mm、径厚比为48.5～92的大直径铜镍合金无缝管的目的。

【附图说明】

图1是本发明中扩径减壁拉伸的示意图。

图中：1、拉模；2、芯头；3、芯杆；4、圆柱型段；5、锥型段；6、定径段；7、模角段；8、导向环；9、管材。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：

结合附图1～2所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，所述的工艺核心是采用了扩径减壁拉伸的方法，用于实施该方法的模具包含了模角为12～15°的拉模1、扩径芯头2和芯杆3；所述的拉模1与芯头2及芯杆3位于同一轴心线，从而在加工时有效地保障了待加工管材9不会发生偏心现象；所述的芯头2一端设为长度为15～20mm的圆柱型段4，芯头2的另一端设为长度尺寸大于圆柱型段4长度尺寸的，锥度为9～12°的锥型段5，即待加工管材9能够利用芯头2锥型段5的外壁达到扩径的目的；为使芯头2与拉模1之间能够得到准确定位，采用将芯头2锥型段5小直径的一端与拉杆3连接在一起，且使芯头2的锥型段5与拉模1的模角段7对应位于相同一侧，从而达到由芯杆3的动作带动芯头2由拉模1模角段7的一侧准确进入并定位在拉模1模孔相应位置的目的；

为在扩径拉伸的同时达到减壁的目的，采用将芯头2的圆柱型段4对应定位在拉模1的定径段6与模角段7交接的位置，且将圆柱型段4的外壁与定径段6的内壁之间的间距设置为小于圆柱型段4外壁与模角段7内壁之间的间距，即待加工管材9的管壁在被扩径拉伸时必须由大间距处向小间距处过渡，从而在扩径拉伸的同时有效的达到了减壁的目的；为进一步有效的完成减壁，能够使芯头2的圆柱型段4外壁与拉模1的定径段6内壁对应形成长度为5～6mm的定径区，即待加工管材9必须要通过由圆柱型段4外壁与定径段6内壁对应形成的5～6mm长的定径区后才能完成减壁的操作，从而确保了减壁效果的稳定；

实施所述工艺中的扩径减壁拉伸法时，先固定好拉模1，再把芯头2与芯杆3连接在一起，然后在准确调整好芯头2与拉模1的位置后，将芯杆3固定，并卸下芯头2；接下来，将待加工管材9套于芯杆3外部，并通过相应装置将芯杆3及待加工管材9固定后重新装上芯头2，使待加工管材9的头端处管径对应与芯头2的锥型段5外壁套接；通过芯杆3外部的推管推动待加工管材9沿芯头2的锥型段5外壁移动进行空扩，当管材9头端刚进拉模1模口时停止，解除芯杆3的固定，然后继续通过推管带动管材9、扩径芯头2和芯杆3前移，使空扩头进入拉模1实现作头；当管材9的头端伸出拉模1的模口，且能够放下塞芯时，在管头放塞芯，并将拉伸小车移动至模口，伸出拉伸夹钳咬料，然后开始拉伸；此时，管材9前行，扩径芯头2和芯杆3也被同时带动前移，当扩径芯头2进入拉模1模口相应位置后，固定芯杆3，继续移动管材9，从而实现在扩径的同时完成减壁操作；

为在加工中有效控制管材9的直度，能够在芯杆3的杆身外部套接与管材9尾端处管径过盈连接的导向环8，即管材9在被加工时，拉伸夹钳夹持的头端、拉模1与芯头2形成的定径区和尾端的导向环8共同支撑着管材9，这就相当于通过三处着力点对管材9进行了张力矫直，从而达到了在拉伸过程中有效控制管材9直度的目的。

所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺实施例如下：

实施例1：

生产软态ＢFe10-1-1直条白铜管，规格：φ219×3.0 mm，Rm≥300Mpa、A≥30％：

1、熔铸：使用无芯感应炉进行熔铸，熔铸成φ360mm规格的铸锭，熔炼温度：1270℃，铸造速度：2.5 m/h，其化学成分符合GB5231-2012；

2、锯切：使用锯床对铸锭进行头尾锯切；

3、挤压：挤制成φ200×10mm的管坯,加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度为1.0mm；待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱；挤压工艺的加热温度：1040℃，挤压速度：20mm/s，挤压比：13.75，压余厚度：60mm；

4、锯切：使用锯床对管坯进行头尾切断；

5、拉伸：采用300吨液压扩径机进行7道次扩径减壁拉伸；第1道次延伸系数1.11；第2道次延伸系数1.19；第3道次延伸系数1.13；第4道次延伸系数1.14；第5道次延伸系数1.22；第6道次延伸系数1.12；第7道次延伸系数1.33；拉伸至成品φ219×3.0mm，在拉伸过程中使用润滑剂润滑，扩径芯头锥度：12°；拉伸模模角：12°；

6、中间退火：采用光亮退火炉进行中间退火：中间退火790℃，保温时间120分钟；

7、探伤：采用内插式芯头进行探伤，要求符合客户要求；

8、成品退火：采用光亮退火炉进行成品光亮退火：成品退火700℃，保温时间140分钟；最终检测性能为：Rm≥300Mpa、A≥30％，满足客户要求；

9、包装：按合同要求进行成品包装并发货。

实施例2：

 生产软态Ｂ10直条白铜管，规格：φ273×9.0 mm，Rm≥300Mpa，A≥30％：

1、熔铸：熔铸成φ410mm规格的铸锭。使用无芯感应炉进行熔铸，熔炼温度：1240℃，铸造速度：1.5 m/h，其化学成分符合GB5231-2012；

2、锯切：使用锯床对铸锭进行头尾锯切；

3、挤压：挤制成φ260×10mm的管坯，使用挤压机与配套芯棒进行挤压，挤压的同时进行脱皮；加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度为1.2 mm；待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱；挤压工艺的加热温度：1040℃，挤压速度：20mm/s，挤压比：8.4，压余厚度：55 mm；

4、锯切：使用锯床对管坯进行头尾切断；

5、拉伸：采用300吨液压拉伸机进行5道次扩径减壁拉伸，第1道次延伸系数1.07；第2道次延伸系数1.07；第3道次延伸系数1.08；第4道次延伸系数1.14；第5道次延伸系数1.10；拉伸至成品φ273×9.0 mm，在拉伸过程中使用润滑剂润滑，拉伸每道次采用不同规格扩径芯头，扩径芯头锥度：12°，拉伸模模角：12°；

6、中间退火：采用光亮退火炉进行退火：中间退火790℃，保温时间120分钟；

7、探伤：采用内插式芯头进行探伤，要求符合客户要求；

8、成品退火：采用光亮退火炉进行成品光亮退火：成品退火780℃，保温时间100分钟，最终检测性能为：Rm≥300Mpa、A≥30％，满足客户要求；

9、包装：按合同进行成品包装并进行发货。

实施例3：

生产软态Ｂ10直条白铜管，规格：φ368×5.5 mm，状态：M，成品性能要求：Rm≥300Mpa，A≥35％：

1、熔铸：采用无芯感应炉进行熔炼，熔炼出炉温度：1240℃，铸造速度：1.5m/h，铸造成φ410mm规格的铸锭；其化学成分符合GB5231-2012；

2、锯切：采用锯床对铸锭进行头尾锯切；

3、挤压：挤制成φ280×10 mm的管坯；使用挤压机与配套芯棒进行挤压，挤压的同时进行脱皮；加热的铸锭被推入挤压机挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时进行铸锭脱皮，脱皮厚度为1.2 mm；待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱；挤压工艺的加热温度：1040℃，挤压速度：20mm/s，挤压比：10.07，压余厚度：55 mm；

4、锯切：使用锯床对管坯进行头尾切断；

5、拉伸：采用300吨液压扩径拉伸机进行7道次扩径减壁拉伸；第1道次的延伸系数为1.08；第2道次的延伸系数为1.053；第3道次的延伸系数为1.074；第4道次的延伸系数为0.94；第5道次的延伸系数为0.957；第6道次的延伸系数为1.05；第7道次的延伸系数为1.18；拉伸至成品φ368×5.5mm；

6、中间退火：采用光亮退火炉进行中间退火：中间退火790℃，保温时间120分钟；

7、探伤：采用内插式芯头进行探伤，要求符合客户要求；

8、成品退火：采用光亮退火炉进行成品光亮退火：成品退火750℃，保温时间110分钟；最终检测性能为：Rm≥300Mpa、A50mm≥35％，满足客户要求；

9、包装：按合同进行成品包装并进行发货。

本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。

Claims (6)

1.一种大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，其特征是：所述的工艺步骤如下：

①、熔铸：采用无芯感应炉进行熔炼，熔炼出炉温度为1240～1320℃，铸造速度为1.2～3.5m/h，铸造出φ360～410mm规格的铸锭，其化学成分要求符合GB5231-2012；

②、锯切：使用锯床对铸锭进行头尾锯切；

③、挤压：挤制成φ200×10 mm～φ280×10 mm的管坯；加热的铸锭被推入挤压机的挤压筒内，挤压轴挤制铸锭经模具出口流出，挤出的管坯在空气中进行冷却，在挤制的同时要进行铸锭脱皮；待挤压完结后再从挤压筒内顶出挤压的铜皮、压余，落入废料箱；挤压工艺的加热温度为960～1060℃，挤压速度为10～40mm/s，挤压比为7～25，压余厚度为25～70mm；

④、锯切：使用锯床对管坯进行头尾切断；

⑤、拉伸：采用300吨液压扩径拉伸机进行扩径减壁拉伸；要求拉模与扩径芯头及芯杆位于同一轴心线，且扩径芯头一端设为圆柱型段，另一端设为锥型段，该圆柱型段对应定位在拉模的定径段与模角段交接的位置，该锥型段与拉模的模角段设在同向一侧；所述的圆柱型段的外壁与模角段的内壁之间的间距与管坯的壁厚对应匹配，且该间距尺寸大于圆柱型段外壁与定径段内壁对应形成的定径区的间距尺寸；所述的芯杆杆身外部套接一与待加工管材尾端处管径过盈连接的导向环；

操作时：先固定好拉模，再把扩径芯头与芯杆连接在一起，然后在准确调整好扩径芯头与拉模的位置后，将芯杆固定，并卸下扩径芯头；接下来，将管材套于芯杆外部，并通过相应装置将芯杆及管材固定后重新装上扩径芯头，使管材的头端处管径对应与扩径芯头的锥型段外壁套接；此时，通过芯杆外部的推管推动管材沿扩径芯头的锥型段外壁移动，从而在利用导向环控制管材直度的前提下完成扩径操作，同时，当管材通过扩径芯头与拉模之间的间隙时，管材的壁厚受大间距向小间距过渡的强制影响而被有效减壁；

⑥、中间退火：采用光亮退火炉进行退火；退火工艺加热温度：中间退火 680～790℃，保温时间 90～140分钟；

⑦、探伤：采用内插式芯头进行探伤，要求符合客户要求；

⑧、成品退火：保持管材的圆度，使其满足GB26291–2010中管材的圆度不大于公称外径2%的要求，然后采用光亮退火炉进行成品光亮退火，成品退火680～780℃，保温时间70～140分钟，要求最终检测性能为Rm≥300Mpa、A≥30％，完全满足GB26291–2010《舰船用铜镍合金无缝管》的要求；

⑨、包装：按要求进行成品包装并进行发货。

2.根据权利要求1所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，其特征是：所述的步骤⑤中采用多道次扩径减壁拉伸。

3.根据权利要求2所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，其特征是：所述的多道次扩径减壁拉伸中每道次的延伸系数为0.90～1.35。

4.根据权利要求1所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，其特征是：所述的步骤⑤中，拉模的材质为Cr12MoV；扩径芯头的材质为T8A，且表面镀Cr。

5.根据权利要求1所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，其特征是：所述的步骤⑤中，拉模模角为12～15°；扩径芯头的圆柱型段长度为15～20mm，锥型段锥度为9～12°。

6.根据权利要求1所述的大直径铜镍合金无缝管的生产制作工艺，其特征是：所述的步骤⑤中，扩径芯头2的圆柱型段4外壁与拉模1的定径段6内壁对应形成长度为5～6mm的定径区。