[发明专利]高效短流程超高成材率高温合金无缝管集成技术

说明书

技术领域：

本发明属于高温合金及其压延加工领域，涉及一种提高高温合金材料热塑性、从而达到高成材率和短流程为一体的高温合金无缝管超高成材率成套制备技术。 

背景技术：

国内外固溶强化类高温合金多为镍基、镍-铁基，并含有大量铬(15-30％)、钨(0.5-2％)、钼(0.5-3％)、铌(0.2-2％)、铝(0.1-5％)、钛(0.1-2％)等合金元素，以保证合金具有足够的高温强度，优异的高温抗氧化和高温抗腐蚀性能，是目前冶金、能源、石化、仪表、电子等领域中大量使用的高温合金。典型牌号：GH3030、GH3039、Inconel600、Inconel690等。 

由于合金基体加入大量合金元素后导致合金高温热加工塑性(热塑性)相对较差，在合金毛管批量生产的关键工序--热穿孔上表现尤为突出。长期以来存在热穿孔工序成功率低且不稳定的问题，如GH3039、Inconel690在普通热穿孔机上根本无法热穿成功，即使在高性能热穿孔机上，许多情况还采用先将棒材打引孔然后进行热穿孔工序。此外，即使热穿孔成功后，合金管材成材率根本无法与钢铁同类材料相比，高温合金国内外最高水平为45-55％(从配料到成品管材)。这是由于高温合金热塑性低，锻造热加工时需要切除冒口，开坯后裂纹修磨等材料消耗大(尽管冒口切除部分可回炉，但也带来材料的很大浪费，且由于锻造等热加工带来的氧化等导致材料的杂质增加而影响合金纯净度等)。此外，由于材料锻造后存在的表面微裂纹、折皮等使材料锻造(热轧)后必须先进行机加工，甚至许多情况还要进行超声波探伤后，才能进入热穿孔工序。材料锻造和机加工导致的材料损耗至少20％。由于上述问题长期存在且从未从原理和工艺上彻底解决，以至于行业中普遍认为这是由于高温合金特点所决定，高温合金的热穿孔性能、特别是合金成材率都根本上不可能与钢铁材料无缝管材之成材率进行对比。 

近年来，人们在新合金的研究和开发上取得了一系列的科研成果，如国外HaynesAlloy214，国内黄进峰等研制出的系列高性能抗氧化合金(3YC52、OR1300等)，其专利为“高温高强度奥氏体抗氧化腐蚀高温合金”(专利号99126359.6)、“一种抗高温氧化及耐高温腐蚀的高温合金”(专利号200510057416.8)。由于此类新合金除有传统高温合金中大量铬(15-25％Cr)外，还含有相当的铝(3-6％Al)，当Cr₂O₃在高温下(1100-1350℃)已变得不稳定而严重剥落时，能形成致密稳定Al₂O₃保护层，从而使传统高温合金，如GH3030、GH3039、Inconel600、Inconel690的使用温度从900-1150℃提高到1100-1350℃，解决了许多高温环境的用材问题。但是，上述合金由于含有大量的铝使合金热塑性进一步下降，如何能真正从原理及技术上彻底解决高温合金热穿孔难题和成材率问题就变得越来越突出和重要。 

长期以来，人们采用了各种方法和技术来提高合金的热塑性，也取得了相当的进展。但按照高温合金高热穿孔成功率和高成材率的要求，以下两个方面问题无论从原理还是工艺上，均未得到根本解决。即：(1)如何能真正解决高温合金的热穿孔问题，特别是在普通热穿不锈钢的穿孔设备上，特别是对于新研究开发的高铝高温合金上，实现穿孔工艺近100％成功率和近100％成材率；(2)如何在保证热穿成功前提下，将高温合金无缝管材损耗接近于零(除熔炼烧损、热加工氧化、酸洗导致的极其少量且无法避免的损耗外)，使成材率达到可以与钢铁材料相比的程度(从目前国内外的45-55％提高到80％以上)。若能解决上述两大问题，应该将对此行业带来革命性变革。 

发明内容：

本发明的目的在于解决高温合金无缝管材现有技术长期存在的上述两大问题：即高温合金热穿孔困难与成材率低。发明出一套从合金熔炼、冷热加工及软化处理等集成技术，达到以下两大目标：(1)从原理和根本上解决高温合金热穿孔难题，以及高温合金无缝管材成材率低的问题。(2)不仅使高温合金达到接近100％的热穿成功率和成材率，而且将高温合金目前国内外45-55％成材率提高到90％以上的成材率。 

本发明的具体技术方案为：