[发明专利]钛无缝管材的快速退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属管材加工过程中的退火方法，具体涉及一种钛无缝管材的快速退火方法。

背景技术

钛及钛合金管材在轧制或拉拔等冷加工过程中会发生加工硬化，进一步加工前一般需要在600℃～800℃的高温下进行退火，以消除其内应力，恢复管材的加工塑性，利于减径、减壁等进一步加工，达到所需要的尺寸。成品管材大多是软态或半硬状态，使用前需要完全退火以进行再结晶或不完全退火以消除内应力。

由于钛及其合金在高温下化学活性强，会与空气或加热气氛中的氧、氮、氢等气体成分发生作用，也会与管材表面的加工润滑剂、油污等发生作用，使钛及钛合金管材表面吸气或氧化，损害钛管的性能。为此，长期以来，钛及钛合金管材的退火均在真空电阻退火炉或惰性气体保护炉中进行。真空电阻退火炉又分为内热式和外热式退火炉。

传统的真空电阻炉退火技术较成熟，在工业生产中采用时，一般是将一批几十至几百根的钛管同时装入真空电阻退火炉中，抽真空后将炉温升至钛及钛合金的再结晶温度，保温1小时，然后冷却到200℃以下出炉。其主要存在以下缺点：

1.生产效率低。

由于钛的导热率比较低，采用电阻炉进行间接加热，真空中主要靠热辐射传热，热传导速度非常慢。

退火过程：预抽真空需要1小时；管材升温至少需要2小时以上；保温1小时；冷却是钛管与退火炉一起降温，一般需要15～20以上。因此，退火一炉管材一般需要20～30小时。若通入惰性气体强制冷却，退火一炉管材也需要10小时以上。

常用规格的钛管在加工中往往需要进行3～5次真空退火，漫长的退火周期已成为制约钛管生产的一个重要因素。

2.成本高。

(1)退火工序中能耗高，一是升温、保温、冷却过程中，管材要消耗热能，水冷炉壳也要消耗热能；二是庞大的真空机组耗电量较大，同时耗水量也很大，导致运行成本高。

(2)满足真空作业条件的退火炉，体积庞大、结构复杂，设备投资高。

(3)钛及其合金在高温下易与钛管表面的润滑剂、油污等发生作用，钛管在退火炉内的高温状态下持续时间较长，为防止钛管与污染物作用及防止油污高温分解后污染炉膛，真空退火前必须对钛管进行严格的清洗，为此，每次退火前管材表面除了进行除油处理外，还需消耗大量的酸液进行酸洗，工序繁琐，且增加了生产成本。

(4)通入惰性气体强制冷却，虽然可提高部分生产效率，减少能耗，但氩气价格较贵，增加了物耗成本。

3.适用范围小，局限性大。

(1)真空退火炉生产成本高，一般要待加工管材达到一定数量之后才开炉，仅适用于大批量的连续生产。

(2)由于退火炉的炉室是封闭的，其长度有限，因此，加工处理管材的长度受限。

4.管材质量存在一定问题。

(1)一致性差。真空退火时，由于炉内温度分布不均匀，位于炉边部与炉中心、炉两端的管材受热的温度与时间均有较大差异，因此，同炉管材性能的一致性差。由于退火操作不通和各炉装料不同，各炉次退火的管材也常有较大差异，管材性能的波动大，稳定性差。

(2)产品组织、性能相对较差。钛管长时间缓慢升温，储存在钛晶格中的形变能被逐渐消耗掉，再结晶的形核能力减弱，退火后的晶粒较粗大，导致产品的强度及塑性相对较低。

5.设备占地面积大；真空机组产生的噪音污染严重。

6.设备维护不便。当发热体和隔热屏等部件出现问题时，工作人员必须钻进狭窄的炉膛内进行维修，操作很困难，检修周期长，检修成本高。

一种三室退火炉，中间为升温、保温室，两端为预抽真空装料/冷却室。两端的预抽真空装料/冷却室交替工作，虽在一定程度上提高了真空退火炉的利用率，但由于受冷却工序的制约，仍存在传统真空电阻炉退火的缺陷。此外，其设备体积更庞大，设备成本更高，难于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛无缝管材的快速退火方法，以解决了背景技术中生产效率低，成本高的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

一种钛无缝管材的快速退火方法，其特殊之处在于：该方法的实现步骤包括

1)上料：将管材逐根、沿轴向、顺次送入中频感应退火炉中；

2)在中频感应退火炉中进行退火：

(1)管材升温：管材由中频感应退火炉的升温段穿过，30～60秒内升温至高于管材的再结晶温度；

(2)管材保温：管材由中频感应退火炉的保温段穿过，使管材温度维持在退火温度，保温2～6分钟，进行再结晶退火；