本發明涉及金屬制品領域，特別涉及一種大口徑鈦及鈦合金薄壁無縫管材的制造方法。
背景技術：
鈦作為金屬材料，雖然不如銅、鐵、鋁那樣早為人知，但其具有比強度高、耐蝕性好、無磁性等優點。鈦及鈦合金因具有優異的綜合力學性能，在航空航天、艦船制造、化學工業、交通車輛、建筑裝飾、海洋建筑、體育用品、生活用品等方面得到了廣泛的應用，被稱為“太空金屬”、“海洋金屬”、“智能金屬”等。
20世紀50年代是我國鈦材生產的開創期，60～70年代為建設期，80～90年代為初步發展期。在新世紀，得益于國民經濟的持續、快速發展，中國鈦工業也進入了一個快速成長期。
鈦及鈦合金的大口徑薄壁管材的加工方法目前有二類：一類是用板材，通過卷板機或用油壓機模壓成型，然后焊接成圓管，經過矯圓，矯直，制作有縫焊管；另一類是使用大直徑的空心厚壁無縫管材鏜孔加工(或使用超大型軋管機加工)的方法制作，因為通過熱穿孔的方法很難直接獲得大徑厚比的薄壁無縫管。目前國內外制造大口徑鈦及鈦合金薄壁管，主要是采用第一類方法生產，而本發明所涉及的制造規格為
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，而提供一種質量相對較好，成本相對較低的大口徑薄壁鈦及鈦合金無縫管材的制造方法。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：
a、將經二次真空熔煉制得的鈦(或鈦合金)鑄錠在溫度為750℃～1050℃的條件下經二火次鐓拔鍛造得到鈦(或鈦合金)圓棒，控制每火次的鑄錠變形量為30～80％；對鈦(或鈦合金)圓棒進行機械加工獲得光滑勻稱的棒材；
b、將步驟a制得的棒材在溫度為850℃～1050℃的條件下，用大型三輥(或兩輥)斜軋穿孔機制成大口徑厚壁鈦及其合金無縫管坯；
c、再將步驟b制得的管坯根據要求情況采用夾套芯棒熱軋的方法進一步進行深加工，從而獲得薄壁無縫管材。具體為：在多機架減徑機或管材熱連軋機上采用夾套芯棒進行熱連軋，管坯內外表面涂潤滑劑；控制單機架管坯的減壁量；
d、將上述制得的管材置于溫度為30℃～50℃的氫氟酸與硝酸的混合溶液中酸洗，或者經機加拋磨加工，再經真空退火處理后，進行矯直、去毛刺、切頭尾、定尺；從而制得大口徑薄壁無縫鈦(或鈦合金)商品管材。
為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：
步驟c中的單機架減壁變形率控制為3％～10％。
制得的大口徑薄壁鈦(或鈦合金)無縫管材抗拉強度≥345mpa，屈服強度為≥275mpa，延伸率≥20％，管材外直徑與壁厚的比值為20～55。也可將上述管材進一步冷軋深加工，從而獲得性能更為優良的冷軋薄壁無縫管。
大口徑薄壁鈦(或鈦合金)無縫管材的三輥(或兩輥)斜軋穿孔工藝如下：
a、采用感應爐及斜底爐保溫等高效的加熱工藝手段，通過光學測溫儀器控制加熱溫度，確保棒材加熱均勻，溫度控制精度在±10℃；
b、調整好三輥(或兩輥)斜軋穿孔機的推料裝置軸向中心線、軋制中心線和頂桿小車中推力軸承中心線，使三線盡可能在同一直線上；
c、頂頭位置比軋輥壓縮帶前伸出30mm～100mm，頂頭冷卻水壓力控制在0.3mpa～0.8mpa；
d、選用合適的頂頭尺寸，同時調整頂頭位置，保證荒管壁厚尺寸，控制軋制速度。
軋制軸向速度為0.30m/s～0.55m/s。
三輥(或兩輥)穿孔機的調整參數選擇如下：δ＝12％～15％，δ0＝5％～9％，α＝2°～8°，其中，δ為管坯直徑總壓縮率，δ0為頂頭前壓縮率量，α為軋輥錐角。
大口徑薄壁無縫鈦管材夾套芯棒熱軋減壁工藝如下：
a、制作夾套芯棒及熱軋孔型模具軋輥；
b、對夾套及芯棒采用不同的限動控制措施；
c、管坯、夾套芯管內外表面及芯棒外表面涂專用潤滑劑；
d、控制各機架熱軋速度，線速度為0.40m/s～0.90m/s。
大口徑薄壁無縫鈦管材的冷軋制工藝如下：
a、選用冷軋管機進行軋制，軋制前檢查軋輥孔型尺寸，對軋輥進行修整處理；
b、冷軋管機架運行次數控制在30～80次/分鐘，送進量2mm/次～10mm/次。
本發明的有益效果：通過本發明的工藝，能制造出規格為
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明成形裝置的結構示意圖。
圖中1-限動夾套，2-浮動芯管，3-減壁扎輥組二，4-減壁扎輥組一，5-減壁管件。
具體實施方式
以下對本發明作進一步詳細描述。
本發明的大口徑鈦及其合金薄壁無縫管材的制造方法，其特點是它包括下列步驟：
a.選用海綿鈦，經過100℃～150℃烘烤，用油壓機壓制成電極塊，在真空焊箱內組焊成電極；
b.采用真空自耗電弧爐熔煉兩次制備鑄錠，按相關標準要求控制鑄錠中各元素的質量百分比含量，對二次鑄錠進行剝皮處理；
c.將步驟b中所述鑄錠在溫度為750℃～1050℃的條件下經二火次鐓拔鍛造得到圓棒，每火次的變形量為30％～80％；
d.然后對圓棒進行機械加工獲得組織、成分均勻的棒材；
e.棒材在溫度為850～1050℃的條件下，用三輥(或兩輥)斜軋穿孔制成厚壁管坯；
f.再將步驟e制得的管坯根據要求情況采用夾套芯棒熱軋的方法進一步進行深加工，從而獲得薄壁無縫管材。具體為：在多機架減徑機或管材熱連軋機上采用夾套芯棒進行熱連軋，從而得到成品管材；管坯內外表面涂潤滑劑；控制單機架管坯的減壁量；
g.對于有特殊要求的管材，后續可根據要求情況采用冷軋制的方法進一步進行深加工。具體為：對步驟f制得的管材進行清洗除油和再結晶真空退火處理后，再采用冷軋機進行一到二次冷軋得到成品管材；
h.將步驟f和g制得的成品管材置于溫度為30～50℃的氫氟酸與硝酸的混合溶液中酸洗，或者經機加拋磨加工，再進行真空退火處理，真空度需達到到1×10-2pa以上，加熱溫度為550～650℃，保溫2～3小時，出爐溫度≤200℃，然后將經真空退火處理后的成品管材進行矯直；
i.對步驟h制得的成品管材去毛刺、切頭尾、定尺；即制得大口徑薄壁鈦(或鈦合金)無縫商品管材。
j.然后對成品管材進行檢驗，得到抗拉強度≥345mpa，屈服強度為≥275mpa，延伸率≥20％的大口徑薄壁鈦(或鈦合金)無縫管；大口徑薄壁管材直徑與壁厚的比值為20～25。
本發明所選用的海綿鈦，需要經過100℃～150℃烘烤，烘干海綿鈦材潮氣，減少自耗電弧爐抽真空的時間，熔煉真空度達到10-2pa，得到化學成分合格的二次鑄錠。
本發明使用的三輥(或兩輥)斜軋穿孔工藝如下：
a、采用感應爐+電爐保溫等高效的加熱工藝手段，通過光學測溫儀器嚴格控制電爐加熱溫度，確保棒材加熱均勻，要求溫度控制精度在±10℃；
b、調整好三輥(或兩輥)斜軋穿孔機的推料裝置中心線、軋制中心線和頂桿小車中推力軸承中心線，在同一條線上；
c、頂頭位置前伸出軋輥壓縮帶30mm～100mm，頂頭冷卻水壓力控制在0.3mpa～0.8mpa，保證頂頭能快速冷卻，防止悶車、卡軋現象發生；
d、選用合適的頂頭尺寸，同時調整頂頭位置，保證荒管壁厚尺寸，控制軋制軸向速度為0.30m/s～0.55m/s。
三輥(或兩輥)穿孔機的調整參數選擇如下：δ＝12％～15％，δ0＝5％～9％，α＝2°～8°，δ為管坯直徑總壓縮率，δ0為頂頭前壓縮率量，α為軋輥錐角；
本發明使用的夾套芯棒熱軋減壁工藝如下：
a、制作夾套芯棒及熱軋孔型模具軋輥；
b、對夾套及芯棒采用不同的限動控制措施；
c、管坯、夾套芯管內外表面及芯棒外表面涂專用潤滑劑；
d、控制各機架熱軋速度，線速度為0.40m/s～0.90m/s；
本發明使用的冷軋制工藝如下：
a、選用冷軋管機進行軋制，軋制前檢查軋輥孔型尺寸，對軋輥進行修整處理；
b、冷軋機機架運行次數控制在30～80次/分鐘，送進量2～10mm/次。
本發明成型設備工作方式：
管材工件原始狀態是內徑比左側的限動夾套1外徑稍大一些的無縫管，把它套到限動夾套1上后連同內部的浮動芯管2一道送至減壁軋輥組二3的入口，夾套的固定裝置鎖住限動夾套1，管材在減壁軋輥組的旋轉碾壓作用下隨著內部浮動芯管2一同從左往右移動，管材完全移出最后一道減壁軋輥組一4后，就完成了減壁減徑的軋制變形，得到了大口徑薄壁減壁管件5。
以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發明的保護范圍。