[發明專利]頂頭、穿孔軋機及采用該穿孔軋機的無縫管的制造方法

有效

• 申請號: 201080010489.0
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN102341193A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 東田泰斗;日高康善;下田一宗;山川富夫
• 申請（專利權）人: 住友金屬工業株式會社
• 主分類號: B21B25/00
• 分類號: B21B25/00;B21B19/04;B21B25/04
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種在無縫管的制造中采用的穿孔軋機(以下也稱作“穿孔機(穿軋機)”)所使用的頂頭。本發明還涉及采用該頂頭的穿孔機以及采用該穿孔機的無縫管的制造方法。

背景技術

無縫管能夠利用曼內斯曼制管法來制造。該制管法由如下的步驟構成：

(1)利用穿孔機對加熱到規定溫度的原料(圓鋼坯)進行穿孔軋制，將該原料成形為空心管坯(hollow?shell)；

(2)利用延伸軋機(例如芯棒式無縫管軋機)對空心管坯進行延伸軋制；

(3)利用定徑軋機(例如延伸縮徑軋機)對延伸軋制后的空心管坯進行定徑軋制。

圖1是用于說明利用以往的穿孔機對原料進行穿孔軋制的示意圖。如該圖所示，穿孔機包括分別相對于軋制線PL傾斜的一對傾斜輥4、作為穿孔用工具的炮彈形狀的頂頭100和結合在頂頭100的后端的心軸3。原料7一邊利用傾斜輥4繞周向旋轉一邊被沿軸向輸送，隨之利用頂頭100對原料7的中心部進行穿孔，將其成形為空心管坯8。

在利用穿孔機進行穿孔軋制時，有可能在空心管坯的內表面產生缺陷(以下稱作“內表面缺陷”)。內表面缺陷的主要產生機理如下。由于穿孔時的旋轉鍛造效果，在頂頭前端的上游側的原料中心部會產生曼內斯曼破壞。產生的曼內斯曼破壞在傾斜輥及頂頭的作用下受到周向的剪切應變。結果，曼內斯曼破壞沿周向發展，成為內表面缺陷。

為了抑制由曼內斯曼破壞引起的內表面缺陷的產生，降低頂頭表面的摩擦系數是有效的。其理由如下。若降低頂頭表面的摩擦系數，則被穿孔的原料的輸送速度就會增加，能夠抑制旋轉鍛造效果。另外，若降低頂頭表面的摩擦系數，則能夠抑制周向的剪切應變。通過抑制旋轉鍛造效果并抑制剪切應變，能夠防止曼內斯曼破壞擴大，從而能夠抑制內表面缺陷的產生。

降低頂頭表面的摩擦系數也有助于防止頂頭的磨損、熔損。因此，能夠防止在頂頭表面形成凹凸，也能夠抑制由該凹凸引起的內表面缺陷的產生。

降低頂頭表面的摩擦系數的以往技術如下所述。

在專利文獻1、2中公開有設置在頂頭前端開口的噴射孔、一邊自噴射孔噴射潤滑劑一邊進行穿孔軋制的方法。但是，這些專利文獻1、2所公開的頂頭的前端與原料以高表面壓力接觸。因此，在自開口于頂頭前端的噴射孔噴射潤滑劑時，需要以與頂頭前端相接觸的原料的變形阻力以上的較高壓力噴射潤滑劑。并且，噴射孔的開口部也有可能因與原料的接觸發生變形而堵塞。

在專利文獻3中公開有不對潤滑劑施加較高的壓力而自頂頭噴射潤滑劑的方法。

圖2是專利文獻3所公開的頂頭的縱剖視圖。如該圖所示，專利文獻3所公開的頂頭101包括具有凸的曲率的前端部102、外徑恒定的圓柱部103及外徑朝向后端漸漸擴大的胴部104。噴射孔105在胴部104的與圓柱部103相鄰的部分的表面開口。在采用該頂頭101進行穿孔軋制時，在圓柱部103的表面與原料7之間形成有間隙60。在專利文獻3中，利用該間隙60，不會堵塞噴射孔105的開口部，而能夠供給恒定量的潤滑油。但是，在該頂頭101中存在以下問題。

在穿孔時，有時原料7會與噴射孔105的開口部105a的上部相接觸。這是由于噴射孔105是在胴部104中的與圓柱部103相鄰的部分的表面開口。在原料7與噴射孔105的開口部105a相接觸的情況下，有可能在空心管坯8上產生內表面缺陷或者其開口部105a發生熔損而堵塞。

在穿孔時，原料7與胴部104中的噴射孔105的開口部105a的附近部分相接觸。隨著該接觸，噴射孔105的開口部105a的溫度由于原料7所具有的熱量上升而成為高溫。因此，若使用玻璃系的潤滑劑，則在穿孔時，潤滑劑在開口部105a的附近成為高溫，水分揮發并生成玻璃成分，在穿孔之后頂頭冷卻時，該玻璃成分在開口部105a附近固化，有時會堵塞噴射孔105。

在專利文獻4中公開有解決上述專利文獻3所公開的頂頭的問題的方法。

圖3是說明專利文獻4所公開的頂頭的圖，該圖的(a)是頂頭的縱剖視圖，該圖的(b)是表示穿孔軋制狀態的縱剖視圖。如該圖的(a)、(b)所示，專利文獻4所公開的頂頭120在前端部121與胴部123之間設有圓柱部122，在該圓柱部122的表面開設噴射孔124。在采用該頂頭120進行穿孔軋制時，如圖3的(b)所示，在原料7與圓柱部122的表面之間形成有間隙60。利用該間隙60，在穿孔時，噴射孔124的開口部124a不會與原料7接觸。因此，能夠防止由原料7和噴射孔124的開口部124a的接觸引起的內表面缺陷的產生，也能夠防止開口部124a熔損而堵塞。