CN107553074A - 高温加热炉用unsn08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其包括如下步骤：首先采用电弧冶炼的方法直接连铸出符合要求的方锭，再对方锭进行开坯，然后采用热穿孔工艺生产出毛管，最后通过冷加工工艺以及相配套的热处理工艺并辅以管材表面处理工艺，控制管材的组织均匀，使得管材具有高性能和高的表面质量。该管材显微组织为等轴晶，晶粒度为3～5级，成品管材的室温拉伸性能为：抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥50％；650℃的拉伸性能为：抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥120MPa，延伸率≥50％。
Description
技术领域
本发明属于铁镍基合金无缝管材加工技术领域，具体涉及一种高温加热炉用UNSN08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法。
背景技术
铁镍基合金是介于高镍奥氏体不锈钢和镍基合金之间的一种合金。与镍基合金相比，可节约近40-50％的镍，在保证合金基体具有面心立方结构奥氏体组织的前提下，铁镍基合金较铬镍奥氏体不锈钢可容纳更多的有利于提高合金耐蚀性和铬、钼等元素的含量，且合金的热稳定性一般优于高铬、高钼的铬镍奥氏体不锈钢。鉴于铁镍基合金的上述特点，受到化学加工等部门的广泛注意，成为发展较快的一类合金。
800系列合金是美国Inco-Corporation公司于1949年开发的Ni-Cr-Fe系耐蚀合金，通过控制不同的C、Al和Ti含量，形成了UNS N08800、UNS N08810和UNS N08811三个牌号，分别应用于不同的环境。UNS N08810是在UNS N08800合金基础上发展形成的，该合金具有良好的高温力学性能，较高的蠕变断裂强度，优良的抗氧化性能和一定耐蚀性能，长时间暴露于高温下时能保持一种稳定的奥氏体结构，持久性能优良；因此，UNS N08810合金大量用于制造石化工业中的催化管、对流管、急冷管和裂化管，冶金工业炉中的辐射管、套管、蒸馏釜以及空气冷却核反应堆中的高温热交器及其配件。
随着多晶硅行业冷氢化技术的快速发展，以及UNS N08810铁镍基合金的优点，冷氢化技术中的核心设备高温加热炉采用了UNS N08810铁镍基合金大口径无缝钢管加工成大型盘圆制造。UNS N08810大口径无缝管(直径范围Φ168mm-φ406mm)制造过程中的难点主要有热处理晶粒度难控制、力学性能要求高、内外表面质量控制难以及由于酸洗造成的腐蚀等缺陷，导致盘管加工时表面易开裂。
中国专利CN104328324A公开了一种铁镍基合金管的生产工艺，但仅涉及到UNSN08810铁镍基合金毛管和成品管的加工工艺，未涉及前道的冶炼和管坯制造方法，且未明确说明成品管材表面质量的控制方法，同时毛管采用热挤压的工艺生产。该工艺需要进行二次加热、一次扩孔、一次热挤压，生产周期长、成材率低、能耗高。采用该制造方法很难制造出具有高的综合性能要求的UNS N08810无缝管材，特别是多晶硅冷氢化核心设备高温加热炉大型盘圆需要的管材，且生产成本较高。
中国专利201010538426.0公开了一种锻造棒热挤压+强力旋压减薄加工大口径镍基合金管材。该工艺制造成本高，生产效率较低，不适用工业化生产，也不适合生产高温加热炉大型盘圆需要的管材。
中国专利201010538461.6公开了一种离心铸造+热挤压+冷轧或冷拔的方法加工小口径薄壁镍基合金管材的方法，该工制造工艺中离心铸造的管坯组织粗大，制造出来的管材质量难以满足高性能的要求，同时只提供了小口径薄壁镍基合金管材加工方法，且热挤压成本高。
因此，需要提供一种全流程、低成本的高温加热炉用铁镍基合金大口径管材的制造方法，以制造出高综合性能要求的UNS N08810铁镍基合金管材，满足多晶硅冷氢化核心设备高温加热炉大型盘圆用管材的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，制造成本低、制造周期短，管材成材率高，生产的大口径无缝管材可满足多晶硅加热炉用大型盘管的制造要求和600～900℃高温使用环境要求。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其包括如下步骤：
1)冶炼、锻造
采用电弧炉冶炼方法进行冶炼、连铸出UNS N08810合金方锭，然后锻造成中间圆管坯，锻造变形量控制在40～60％；
所述UNS N08810合金方锭的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.08％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：19.0～23.0％，Ni：30.0～35.0％，Al：0.15～0.60％，Ti：0.15～0.60％，Fe≥39.5％；还含有0＜Si≤0.5％，0＜Mn≤1.0％，0＜Cu≤0.75％中的至少一种；且上述元素需要同时满足如下关系式：0.30％≤Al+Ti≤0.70％，其余为不可避免的杂质；
2)中间圆管坯热穿孔成毛管
a)将中间圆管坯加热至1150～1180℃并保温；
b)将加热好的中间圆管坯在热穿孔机组上热穿成毛管，热穿孔过程中，中间圆管坯的温度控制在1150～1180℃，热穿孔速度为50～80mm/s，直径扩大率为5～10％；
c)将热穿出的毛管进行水冷却，冷却至室温；
d)将水冷却的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；
3)成品管材的加工
a)冷加工：将步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行冷轧，冷轧道次的变形量控制在30～50％；若冷轧道次在两次以上，则相邻冷轧道次间进行固溶处理、氧化皮去除，固溶处理温度为1050～1130℃，；若冷轧道次为一次，则直接进行后续加工；
b)成品管材固溶处理，固溶处理温度为1180～1200℃，水冷至室温；
c)成品管材表面处理。
优选的，步骤1)中，所述锻造成中间圆管坯的过程如下：先将冶炼好的方锭加热后，再采用快锻压机对其进行变形量为40～60％的锻造变形，锻造至中间规格，然后再加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光为所述中间圆管坯。
优选的，步骤1)中获得的中间圆管坯的表面光洁度Ra≤1.6μm。
优选的，步骤2)的a)中中间圆管坯加热保温时间为每毫米厚度的坯料保温2～2.5分钟。
优选的，步骤2)的d)中、步骤3)的a)中，所述氧化皮去除方式为喷丸+酸洗。
更优选的，步骤2)的d)中，以喷丸+酸洗的方式进行氧化皮去除，方法如下：首先对毛管内外表面进行喷丸处理，然后，将毛管浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中去除氧化皮，浸泡时间10～30min；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2-4％，硝酸的重量百分比浓度为5～8％。
更优选的，步骤3)的a)中，冷加工道次间的固溶处理后管材氧化皮去除方法如下：首先将固溶处理后的管材进行喷丸处理，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间10～20min；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2-4％，硝酸的重量百分比浓度为5～8％。
优选的，步骤3)的c)中，成品管材表面处理方法如下：首先将成品管材进行喷丸处理，再将成品管材浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间10～20min；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2～4％，硝酸的重量百分比浓度为5～8％。
更优选的，步骤2)的d)中、步骤3)的a)中、步骤3)的c)中所述喷丸处理过程中：(1)管内壁喷丸：喷丸喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力5.5～6kg，喷头移动速度0.6～0.8m/min；(2)管外喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度2.5～10m/min；(3)管内壁喷丸次数为外壁喷丸次数的至少2倍。
进一步，本发明制造的铁镍基合金大口径无缝管材的显微组织为等轴晶，晶粒度为3～5级。
再，所述铁镍基合金大口径无缝管材的室温拉伸性能为：抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥50％；650℃的拉伸性能为：抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥120MPa，延伸率≥50％。
本发明步骤1)中管坯的锻造变形量控制在40～60％之间，可保证铸锭粗大组织的完全破碎，提高管坯的组织致密度和组织均匀，增大了材料塑性。同时采用快锻和径锻热联合的锻造工艺，对方锭进行开坯，确保了方锭粗大组织的完全破碎，生产出具有组织均匀的圆管坯，增大了材料塑性，并节约了能源消秏。
步骤2)中，本发明采用将中间圆管坯先加热至1150～1180℃，然后再穿孔，可保证管坯从外表面至内表面温度的均匀，提高管材的表面质量。为了减少管材在热穿孔中内壁出现雀皮和外表面细裂纹的产生，同时本发明需要控制热穿孔速度为50～80mm/s和直径扩大率为5～10％。
步骤2)的d)中，氧化皮去除时，首先对管材内外表面进行喷丸处理，改变管材表面致密氧化皮的状态，使其后续酸洗处理时氧化皮容易脱落。
步骤3)冷加工中控制管材冷轧道次的变形量30～60％：本发明的合金室温强度高、材料加工硬化率倾向严重，冷变形能力有限，需要多道次冷加工成形。为实现产品的冷加工成形、组织和尺寸的优良匹配，同时减少对设备的损害，需要控制管材冷轧道次的变形量在30～50％。
步骤3)中的a)，相邻冷加工道次间进行温度为1050～1130℃的固溶处理，以消除冷变形应力。
步骤3)中的b)，对成品管材进行温度为1180～1200℃的固溶处理，可以实现组织的均匀，满足加热设备对管材组织性能的高要求。
本发明所述合金制造的管材成品内外表面质量要求高，在酸洗时容易造成缺陷，影响后续的设备加工。本发明在传统的酸洗工艺上，增加喷丸工艺，同时调整酸洗溶液配比，使得管材表面达到质量要求。
本发明获得的成品管材(UNS N08810合金大口径无缝管)的显微组织为等轴晶，晶粒度为3～5级，成品管材的室温拉伸性能为：抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥50％；成品管材650℃的拉伸性能为：抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥120MPa，延伸率≥50％；该合金管按照GB/T5777-2008中L2级的要求逐根超声波检测合格率为≥98％；夹层检验合格率为100％；成品管材的内外表面光洁度Ra≤3.2μm，盘管后无开裂产生。
本发明的有益效果：
1.相比传统的电弧炉冶炼+电渣重熔+锻造生产圆管坯的制造工艺，本发明采用电弧炉冶炼+连铸方坯+锻造生产圆管坯的的制造工艺，减少了电渣工艺，生产流程短、制造成本低。
2.本发明采用热穿孔工艺制造大口径毛管(直径范围Φ168mm-φ406mm)，确保管材内部组织均匀，壁厚均匀性和外径圆度更好，成材率高、制造成本低。
3.本发明所述合金制造的管材成品内外表面质量要求高，本发明采用喷丸工艺+酸洗工艺处理管材表面的氧化皮，从而避免管材表面局部过腐蚀的风险。
4.本发明先经过冶炼钢锭，再对钢锭进行开坯并控制锻造变形量为20～60％，确保了钢锭粗大组织的完全破碎，生产出具有组织均匀的圆管坯，增大了材料塑性，同时节约了能源消秏；然后采用热穿孔工艺生产出组织均匀的毛管；再通过冷轧工艺、配套的热处理工艺和表面处理工艺，逐步控制管材的组织均匀，和高的表面质量，从而得到具有优异的综合性能的管材，特别适合于多晶硅加热炉用大型盘管的制造要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细描述。
实施例1
规格为的UNS N08810大口径管材的制备。
1)铸锭锻造成中间圆管坯
采用电弧炉冶炼的方法，熔炼出化学成分(重量百分比)如下的UNSN08810合金方锭：
C：0.05％，P：0.005％，S：0.002％，Si：0.3％，Mn：0.5％，Cr：19.0％，Ni：30.0％，Cu：0.50％，Al：0.15％，Ti：0.15％，Al+Ti：0.30％，Fe≥39.5％，其余为不可避免的杂质。
UNS N08810合金铸锭的尺寸：高×宽×长＝200×500×3000mm。将冶炼好的方锭加热，再采用快锻压机锻造至八角，变形量为60％，然后热送至加热炉进行加热，最后采用径锻机锻造至241mm黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。
2)中间圆管坯热穿孔成毛管采用热穿孔机对步骤1)获得的光坯，按照下述步骤的热穿孔工艺进行毛管热穿孔，热穿孔的毛管尺寸为
热穿孔成毛管的步骤如下：
a)将中间圆管坯切段后加热至1150℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温2分钟；
b)将加热好的中间圆管坯在热穿孔机组上热穿成成毛管，热穿孔过程中中间圆管坯的温度为1150℃，热穿孔速度为50mm/s，直径扩大率为5.8％。
c)将热穿孔出的毛管采用水进行快速冷却，冷却至室温；
d)将冷却后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管：管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间10min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2％，硝酸的重量百分比浓度为8％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：5.5kg，喷头移动速度为0.6米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度2.5米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
3)成品管材的加工
a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行1道次轧制，即从道次变形量47％；
b)对冷轧至成品的的钢管进行成品固溶处理，固溶温度为1180℃，热处理后快速水冷至室温；
c)对固溶处理后的成品管材进行表面处理：将固溶处理后的管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间10min；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2％，硝酸的重量百分比浓度为5％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：5.5kg，喷头移动速度为0.6米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度2.5米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
4)成品检验
成品管材的显微组织为等轴晶，晶粒度为3级，成品管的室温拉伸性能为：抗拉强度540MPa，屈服强度220MPa，延伸率55％；成品管650℃的拉伸性能为：抗拉强度450MPa，屈服强度140MPa，延伸率60％；该合金管按照GB/T5777-2008中L2级的要求逐根超声波检测合格率为≥98％；夹层检验合格率为100％；成品管材的内外表面光洁度Ra：3.0μm，盘管后无开裂产生，满足多晶硅加热炉用大型盘管的制造要求。
实施例2
规格为的UNS N08810大口径管材的制备。
1)铸锭锻造成中间圆管坯
采用电弧炉冶炼的方法，熔炼出化学成分(重量百分比)如下的UNSN08810合金方锭：
C：0.05％，P：0.005％，S：0.002％，Si：0.2％，Mn：0.5％，Cr：19.0％，Ni：30.0％，Cu：0.20％，Al：0.15％，Ti：0.15％，Al+Ti：0.30％，Fe≥39.5％，其余为不可避免的杂质。
UNS N08810合金铸锭的尺寸：高×宽×长＝200×500×3000mm。将冶炼好的方锭加热，再采用快锻压机锻造至八角，变形量为60％，然后热送至加热炉进行加热，最后采用径锻机锻造至241mm黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。
2)中间圆管坯热穿孔成毛管
采用热穿孔机对步骤1)获得的光坯，按照下述步骤的热穿孔工艺进行毛管热穿孔，热穿孔的毛管尺寸为
热穿孔成毛管的步骤如下：
a)将获得的中间圆管坯切段后加热至1180℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温2.5分钟；
b)将加热好的中间圆管坯在热穿孔机组上热穿成成毛管，热穿孔过程中中间圆管坯的温度为1180℃，热穿孔速度为80mm/s，直径扩大率为5.8％；
c)将热穿孔出的毛管采用水进行快速冷却；
d)将冷却后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间20min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为4％，硝酸的重量百分比浓度为5％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度10米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
3)成品管材的加工
a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行2道次轧制至道次变形量40％；
b)冷加工的2道次间的固溶处理：固溶温度为1100℃，固溶处理后去除氧化皮时，管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间20min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为4％，硝酸的重量百分比浓度为8％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度10米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
c)对冷轧至成品的的钢管进行成品固溶处理，固溶温度为1200℃，热处理后快速水冷至室温；
d)对固溶热处理后的成品管材进行表面处理。管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间15min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为3％，硝酸的重量百分比浓度为7％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度10米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
4)成品检验
成品管材的显微组织为等轴晶，晶粒度为4.5级，成品管的室温拉伸性能为：抗拉强度550MPa，屈服强度230MPa，延伸率55％；成品管650℃的拉伸性能为：抗拉强度460MPa，屈服强度145MPa，延伸率58％；该合金管按照GB/T5777-2008中L2级的要求逐根超声波检测合格率为100％；夹层检验合格率为100％；成品管材的内外表面光洁度Ra：3.0μm，盘管后无开裂产生，满足多晶硅加热炉用大型盘管的制造要求。
实施例3
规格为的UNS N08810大口径管材的制备。
1)铸锭锻造成中间圆管坯
采用电弧炉冶炼的方法，熔炼出化学成分(重量百分比)如下的UNSN08810合金方锭：
C：0.05％，P：0.005％，S：0.002％，Si：0.3％，Mn：0.4％，Cr：19.0％，Ni：30.0％，Cu：0.30％，Al：0.15％，Ti：0.15％，Al+Ti：0.30％，Fe≥39.5％，其余为不可避免的杂质。
UNS N08810合金铸锭的尺寸：高×宽×长＝200×500×3000mm。将冶炼好的方锭加热，再采用快锻压机锻造至八角，变形量为40％，然后热送至加热炉进行加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。
2)中间圆管坯热穿孔成毛管
采用热穿孔机对步骤1)获得的光坯，按照下述步骤的热穿孔工艺进行毛管热穿孔，热穿孔的毛管尺寸为
热穿孔成毛管的步骤如下：
a)将获得的中间圆管坯切段后加热至1180℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温2.5分钟；
b)将加热好的中间圆管坯在热穿孔机组上热穿成成毛管，热穿孔过程中中间圆管坯的温度为1160℃，热穿孔速度为60mm/s，直径扩大率9.0％；
c)将热穿孔出的毛管采用水进行快速冷却；
d)将冷却后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间15min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为3％，硝酸的重量百分比浓度为7％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度8米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
3)成品管材的加工
a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行1道次轧制为道次变形量46％；
b)对冷轧至成品的的钢管进行成品固溶处理，固溶温度为1180℃，热处理后快速水冷至室温；
c)对固溶处理后的成品管材进行表面处理。管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间15min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为3％，硝酸的重量百分比浓度为7％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度10米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
4)成品检验
成品管材的显微组织为等轴晶，晶粒度为3级，成品管的室温拉伸性能为：抗拉强度550MPa，屈服强度230MPa，延伸率57％；成品管650℃的拉伸性能为：抗拉强度450MPa，屈服强度140MPa，延伸率60％；该合金管按照GB/T5777-2008中L2级的要求逐根超声波检测合格率为≥98％；夹层检验合格率为100％；成品管材的内外表面光洁度Ra：3.0μm，盘管后无开裂产生，满足多晶硅加热炉用大型盘管的制造要求。
实施例4
规格为的UNS N08810大口径管材的制备。
1)铸锭锻造成中间圆管坯
采用电弧炉冶炼的方法，熔炼出化学成分(重量百分比)如下的UNSN08810合金方锭：
C：0.07％，P：0.005％，S：0.002％，Si：0.5％，Mn：0.7％，Cr：21.0％，Ni：32.0％，Cu：0.50％，Al：0.20％，Ti：0.25％，Al+Ti：0.45％，Fe≥39.5％，其余为不可避免的杂质。
将冶炼好的方锭加热，再采用快锻压机锻造至八角，变形量为20％，然后热送至加热炉进行加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光(即中间圆管坯)，中间圆管坯的坯料表面光洁度Ra≤1.6μm。
2)中间圆管坯热穿孔成毛管
采用热穿孔机对步骤1)获得的光坯，按照下述步骤的热穿孔工艺进行毛管热穿孔，热穿孔的毛管尺寸为
热穿孔成毛管的步骤如下：
a)将获得的中间圆管坯切段后加热至1180℃并保温，保温时间为每毫米厚度的坯料保温2.5分钟；
b)将加热好的中间圆管坯在热穿孔机组上热穿成成毛管，热穿孔过程中中间圆管坯的温度为1170℃，热穿孔速度为60mm/s，直径扩大率9.5％；
c)将热穿孔出的毛管采用水进行快速冷却；
d)将冷却后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间15min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为3％，硝酸的重量百分比浓度为7％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度8米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
3)成品管材的加工
a)对步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行1道次轧制为道次变形量45.8％；
b)对冷轧至成品的的钢管进行成品固溶处理，固溶温度为1180℃，热处理后快速水冷至室温；
c)对固溶处理后的成品管材进行表面处理。管材喷丸，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间15min。上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为3％，硝酸的重量百分比浓度为7％。
上述喷丸处理如下：
①管材内壁喷丸：喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力：6.0kg，喷头移动速度为0.8米/分。
②管材外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度8米/分。
③喷丸次数内壁为外壁的2倍。
4)成品检验
成品管材的显微组织为等轴晶，晶粒度为3级，成品管的室温拉伸性能为：抗拉强度550MPa，屈服强度230MPa，延伸率57％；成品管650℃的拉伸性能为：抗拉强度450MPa，屈服强度140MPa，延伸率60％；该合金管按照GB/T5777-2008中L2级的要求逐根超声波检测合格率为≥98％；夹层检验合格率为100％；成品管材的内外表面光洁度Ra：3.0μm，盘管后无开裂产生，满足多晶硅加热炉用大型盘管的制造要求。
以上具体实施例较详细地介绍了本发明的特点，但其不仅仅限于此，在不脱离本发明构思的前提下，还可以有其他的变化或改进，且这些变化和改进都落于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，
其包括如下步骤：
1)冶炼、锻造：
采用电弧炉冶炼方法冶炼、连铸出UNS N08810合金方锭，然后锻造成中间圆管坯，锻造变形量控制在40～60％；
所述UNS N08810合金方锭的化学成分重量百分比为：C：0.05～0.08％，P≤0.010％，S≤0.010％，Cr：19.0～23.0％，Ni：30.0～35.0％，Al：0.15～0.60％，Ti：0.15～0.60％，Fe≥39.5％；还含有0＜Si≤0.5％，0＜Mn≤1.0％，0＜Cu≤0.75％中的至少一种；且上述元素需要同时满足如下关系式：0.30％≤Al+Ti≤0.70％，其余为不可避免的杂质；
2)中间圆管坯热穿孔成毛管
a)将中间圆管坯加热至1150～1180℃并保温；
b)将加热好的中间圆管坯热穿成毛管，热穿孔过程中，中间圆管坯的温度控制在1150～1180℃，热穿孔速度为50～80mm/s，直径扩大率为5～10％；
c)将热穿出的毛管水冷至室温；
d)将水冷后的毛管进行氧化皮去除，获得表面无缺陷的毛管；
3)成品管材的加工
a)冷加工：将步骤2)获得的表面无缺陷的毛管进行冷轧，冷轧每道次的变形量控制在30～50％；若冷轧道次在两次以上，则相邻冷轧道次间进行固溶处理、氧化皮去除，固溶处理温度为1050～1130℃；若冷轧道次为一次，则直接进行后续加工；
b)成品管材固溶处理：固溶处理温度为1180～1200℃，水冷至室温；
c)成品管材表面处理。
2.根据权利要求1所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，步骤1)中，所述锻造成中间圆管坯的过程如下：先将方锭加热后，再采用快锻压机对方锭进行变形量为40～60％的锻造变形，锻造至中间规格，然后再加热，最后采用径锻机锻造至黑皮锻棒，待空冷后车光为所述中间圆管坯。
3.根据权利要求1或2所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，步骤1)获得的中间圆管坯的表面光洁度Ra≤1.6μm。
4.根据权利要求1所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，步骤2)的a)中，中间圆管坯加热保温时间为每毫米厚度的坯料保温2～2.5分钟。
5.根据权利要求1所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，步骤2)的d)中、步骤3)的a)中，所述氧化皮去除方式为喷丸+酸洗。
6.根据权利要求1或5所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，步骤2)的d)中，氧化皮去除方法如下：首先对毛管内外表面进行喷丸处理，然后，将毛管浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间10～30min；所述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2～4％，硝酸的重量百分比浓度为5～8％。
7.根据权利要求1或5所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口无缝径管材的制造方法，其特征在于，步骤3)的a)中，相邻冷加工道次间固溶处理后管材的氧化皮去除方法如下：首先将固溶处理后的管材进行喷丸处理，然后浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中快速去除氧化皮，浸泡时间10～20min；所述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中氢氟酸的重量百分比浓度为2～4％，硝酸的重量百分比浓度为5～8％。
8.根据权利要求1所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，步骤3)的c)中，成品管材表面处理如下：首先将成品管材进行喷丸处理，再将成品管材浸泡于氢氟酸和硝酸的混合水溶液中去除氧化皮，浸泡时间10～20min；上述氢氟酸和硝酸的混合水溶液中，氢氟酸的重量百分比浓度为2～4％，硝酸的重量百分比浓度为5～8％。
9.根据权利要求5-8任一项所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的过程中：(1)管内壁喷丸：喷丸喷头采用发散喷头，钢丸直径≤0.3mm，喷丸压力5.5～6kg，喷头移动速度0.6～0.8m/min；(2)管外壁喷丸：钢丸直径≤0.3mm，喷头移动速度2.5～10m/min；(3)管内壁喷丸次数为外壁喷丸次数的2倍以上。
10.根据权利要求1-9任一项所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，所述铁镍基合金UNS N08810大口径管材的显微组织为等轴晶，晶粒度为3～5级。
11.根据权利要求1-10任一项所述的高温加热炉用UNS N08810铁镍基合金大口径无缝管材的制造方法，其特征在于，所述铁镍基合金UNS N08810大口径管材的室温拉伸性能为：抗拉强度≥500MPa，屈服强度≥210MPa，延伸率≥50％；650℃的拉伸性能为：抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥120MPa，延伸率≥50％。
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