一種銅鎳合金無縫管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無縫管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銅鎳合金無縫管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅鎳合金管(管件)屬于管件的一種，它是由銅和鎳合金的材質(zhì)制成所以叫銅鎳合 金管件，目前，無縫管企業(yè)大多采用冷拔或冷乳工藝制造無縫鋼管，冷乳(拔)無縫鋼管主要 生產(chǎn)工序:坯料準備-酸洗潤滑-冷乳(拔)-熱處理-矯直-精整-檢驗，采用冷乳工藝 制造的無縫鋼管，冷乳機模具精準，冷乳出來的無縫鋼管尺寸精確，但在冷乳過程中，由于 減壁、減徑量大，冷乳道次少，熱處理理次數(shù)少，殘余應(yīng)用力多，經(jīng)熱處理后，晶粒度往往達 不到要求。生產(chǎn)加工中易出現(xiàn)的問題：1.穿孔難，易出現(xiàn)裂紋、表面容易起皮;2.冷乳難，變 形難度大、變形抗力大;3.酸洗難:氧化皮不容易洗掉、表面粗糙，表面腐蝕嚴重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種銅鎳合金無縫管及其制造方法，產(chǎn)品表面 光滑、合格率高、生產(chǎn)流程短、成本低。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 一種銅鎳合金無縫管，其化學成分以重量百分比計為：Ni 2 63，Cu 28-34，F(xiàn)e < 2.5，Mn<2，C〈0.3，Si〈0.5，S〈0.024,余量不可避免的微量元素。
[0006] 所述銅鎳合金無縫管室溫機械性能的技術(shù)指標為：屈服強度>195MPa，抗拉強度〉 48010^，延伸率>35%。
[0007] -種銅鎳合金無縫管的制造方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟一、冶煉，冶煉時采用感應(yīng)爐冶煉，利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或 熔化的電爐稱為感應(yīng)爐。感應(yīng)爐采用的交流電源有工頻(50或60赫）、中頻（150~10000赫） 和高頻(高于10000赫)3種。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。在 感應(yīng)爐中的交變電磁場作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達到加熱或著熔化的效果。在這種 交變磁場的攪拌作用下，爐中材質(zhì)的成分和溫度均較均勻，鍛造加熱溫度可達1250°C，熔煉 溫度可達1650°C。感應(yīng)爐除能在大氣中加熱或熔煉外，還能在真空和氬、氖等保護氣氛中加 熱或熔煉，以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在透熱或熔煉軟磁合金、高阻合金、鉑族合金、耐 熱、耐蝕、耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉 爐。熔煉爐分為有芯感應(yīng)爐和無芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過感應(yīng)器，用工頻電源 供電，主要用于各種鑄鐵、黃銅、青銅、鋅等金屬的熔煉和保溫，電效率達90%以上，能利用 廢爐料，熔煉成本低，最大爐容達270噸。
[0009] 利用超聲波攪拌，超聲波頻率為40KHZ，使得鎳和銅混合均勻，還可以去夾雜物，排 出起泡，可以使凝固組織的晶粒細化，以防止偏析，可達到凈化組織、細化晶粒，使組織均勻 化等作用，除振動引起的機械作用破壞枝晶外，超聲振動凝固的另一重要作用是提高了金 屬液的有效過冷度，減小了臨界晶核半徑，從而增加了形核率，細化了晶粒。
[0010] 步驟二、電渣重熔，在電渣重熔池設(shè)計了氬氣保護裝置，對電渣重熔過程實施了氬 氣保護;在銅制水冷結(jié)晶器內(nèi)盛有熔融的爐渣，自耗電極一端插入熔渣內(nèi)。自耗電極、渣池、 金屬熔池、鋼錠、底水箱通過短網(wǎng)導(dǎo)線和變壓器形成回路。在通電過程中，渣池放出焦耳熱， 將自耗電極端頭逐漸熔化，熔融金屬匯聚成液滴，穿過渣池，落入結(jié)晶器，形成金屬熔池，受 水冷作用，迅速凝固形成圓形管坯。在電極端頭液滴形成階段，以及液滴穿過渣池滴落階 段，合金-渣充分接觸，合金中非金屬夾雜物為爐渣所吸收。合金中有害元素(硫、鉛、銻、鉍、 錫)通過合金-渣反應(yīng)和高溫氣化比較有效地去除。液態(tài)金屬在渣池覆蓋下，基本上避免了 再氧化。因為是在銅制水冷結(jié)晶器內(nèi)熔化、精煉、凝固的，這就杜絕了耐火材料對合金的污 染。
[0011] 步驟三、鑄造圓形管坯；圓形管坯凝固前，在它的上端有金屬熔池和渣池，起保溫 和補縮作用，保證圓形管坯的致密性。上升的渣池在結(jié)晶器內(nèi)壁上形成一層薄渣殼，不僅使 圓形管坯表面光潔，還起絕緣和隔熱作用，使更多的熱量向下部傳導(dǎo)，有利于圓形管坯自下 而上的定向結(jié)晶。由于以上原因，電渣重熔生產(chǎn)的圓形管坯的質(zhì)量和性能得到改進，合金的 低溫、室溫和高溫下的塑性和沖擊韌性增強，使用壽命延長。
[0012]步驟四、圓形管坯加熱。
[0013] 從所述步驟四對圓形管坯加熱所使用的加熱爐到所述步驟五對圓形管坯進行穿 孔的穿孔機之間設(shè)置了供圓形管坯通過的保溫通道，確保圓形管坯加熱出爐到穿孔機之間 的降溫幅度小于10度。
[0014] 步驟五、穿孔，所使用的穿孔頂頭設(shè)置有潤滑劑噴射裝置，可以在穿孔過程中不斷 將潤滑劑從頂頭噴出噴射在頂頭與無縫管之間，噴射孔直徑為2_4mm，噴射的潤滑劑內(nèi)添加 1.5-2.5 %的玻璃粉，噴射的潤滑劑內(nèi)添加的玻璃粉的粒度為180-190目，確保穿孔順利，并 能保證內(nèi)表面質(zhì)量，同時起到降溫作用。
[0015] 步驟六、第一次酸洗，酸洗液內(nèi)添加 PVC塑料粒子，粒徑在0.6-0.8cm之間；通過噴 頭噴出添加有PVC塑料粒子的酸洗液對無縫管表面進行沖刷;酸洗液的按重量百分數(shù)的配 比為，21-25%濃硝酸、2-3%氫氟酸、4-6%硝酸鈉、0.1-0 ·3%0Ρ乳化劑、0.01-0.02%聚丙 烯酸鈉、余量為水，添加了聚丙烯酸鈉作為緩蝕劑來降低酸洗過程中無縫管表面的腐蝕。
[0016] 步驟七、冷乳，所使用的芯棒外側(cè)開設(shè)有出油孔，在冷乳過程中不斷使?jié)櫥蛷某?油孔流出填充在在芯棒與無縫管內(nèi)壁之間，這樣在冷乳時潤滑油能夠流到乳制變形區(qū)，提 高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，可以采用牛油和石灰配制潤滑油，潤滑效果好。冷乳工序 采用的冷乳頂頭為多段曲線形，使得冷乳時受力狀態(tài)較好。
[0017] 步驟八、脫脂，脫脂一般是用堿溶液除去油脂，大致有三種方法：（1)浸泡法，是把 無縫管浸泡在高溫的堿溶液中，使表面附著物同堿溶液起化學反應(yīng)而被清洗掉，浸泡法所 用設(shè)備簡單，造價低，但清洗能力差；（2)洗刷及噴射法，是把高溫的堿液以高壓噴射在無縫 管表面上，同時用清刷輥對無縫管表面進行刷洗，這種方法清洗能力強；（3)電解脫脂法，是 在高溫的堿液中，靠在無縫管和電極之間因電解作用而產(chǎn)生的氫氣和氧氣的機械攪拌力， 清洗無縫管表面，電解脫脂能力非常強，清洗時間可明顯縮短，適用于大批量無縫鋼管生 產(chǎn)。
[0018] 步驟九、熱處理，可以采用退火、正火、淬火和回火等方式。
[0019] 步驟十、精整。
[0020] 步驟十一、第二次酸洗，酸洗液內(nèi)添加 PVC塑料粒子，粒徑在0.6-0.8cm之間；通過 噴頭噴出添加有PVC塑料粒子的酸洗液對無縫管表面進行沖刷;酸洗液的按重量百分數(shù)的 配比為，15-20%濃硝酸、1-1 · 5%氫氟酸、2-3%硝酸鈉、0.1-0 ·2%0Ρ乳化劑、0.01-0.02% 聚丙烯酸鈉、余量為水，添加了聚丙烯酸鈉作為緩蝕劑來降低酸洗過程中無縫管表面的腐 蝕。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0022] 1.酸洗液內(nèi)添加 PVC塑料粒子，酸洗時直接撞擊到無縫管表面，將表面的氧化物通 過物理撞擊分離，提高了清洗能力；酸洗液增加了緩蝕劑聚丙烯酸鈉，硝酸鈉和0Ρ乳化劑， 降低了無縫管內(nèi)外表面的腐蝕，提高了清洗效率，尤其降低了金屬內(nèi)部"氫脆"，提高了質(zhì) 量，聚丙烯酸鈉的用量小，配合硝酸鈉和0Ρ乳化劑使用緩蝕效果好，成本低。
[0023] 2.穿孔時所使用的穿孔頂頭設(shè)置有潤滑劑噴射裝置，可以在穿孔過程中不斷將潤 滑劑從頂頭噴出噴射在頂頭與無縫管之間，噴射的潤滑劑內(nèi)添加1.5-2.5 %的玻璃粉，玻璃 粉的粒度為180-190目，確保穿孔順利，并能保證內(nèi)表面質(zhì)量，同時起到降溫作用。
[0024] 3.冷乳過程中所使用的芯棒外側(cè)開設(shè)有出油孔，在冷乳過程中不斷使?jié)櫥蛷某?油孔流出填充在在芯棒與無縫管內(nèi)壁之間，這樣在冷乳時潤滑油能夠流到乳制變形區(qū)，提 高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。冷乳工序采用的冷乳頂頭為多段曲線形，使得冷乳時受力 狀態(tài)較好。
[0025]總之，本發(fā)明制造的銅鎳合金無縫管無麻點、劃痕、裂紋、翹皮等外觀缺陷，內(nèi)外表 面光亮，本發(fā)明的制造方法流程短、操作簡便、效率高、合格率高、成本低。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明銅鎳合金無縫管制造方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 如在說明書及權(quán)利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名 稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在通 篇說明書及權(quán)利要求當中所提及的"包括