[發(fā)明專利]穿軋用頂頭的制造方法及穿軋用頂頭的再生方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210413906.7
• 申請(qǐng)日: 2008-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN102921732A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 日高康善;下田一宗;中池纮嗣;平瀨直也;東田泰斗;稻毛孝光;永喜多淳;中森正治;吉川文人;林良彥;相坂隆行
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 住友金屬工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B21B25/00
• 分類號(hào): B21B25/00;C23C4/02;C23C4/06;C23C4/10
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會(huì)華

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2008年10月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?008801145617、發(fā)明名稱為“穿軋用頂頭、該穿軋用頂頭的再生方法以及該穿軋用頂頭的再生設(shè)備列”的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能夠循環(huán)使用在用于制造無縫鋼管的穿軋機(jī)中的穿軋用頂頭（以下簡(jiǎn)稱為“頂頭”）的制造方法、該頂頭的再生方法。

背景技術(shù)

廣泛采用滿乃斯曼式制管法作為以熱加工方式制造無縫鋼管的方法。在滿乃斯曼式制管法中，將被加熱到規(guī)定溫度的圓鋼坯輸送到穿軋機(jī)（piercer）中，然后對(duì)該圓鋼坯的軸心部進(jìn)行穿孔從而獲得被稱為“hollow?shell”的空心管坯。

然后，將該空心管坯保持原樣地直接輸送到頂頭式管軋機(jī)（plug?mill）、芯棒式無縫管軋機(jī)（mandrel?mill）等后續(xù)的延伸軋制機(jī)中來進(jìn)行延伸軋制、或者在依據(jù)需要使該空心管坯通過與上述穿軋機(jī)相同結(jié)構(gòu)的延伸軋機(jī)（elongator）而被擴(kuò)徑、變薄之后將該空心管坯輸送到上述后續(xù)的延伸軋制機(jī)中來進(jìn)行延伸軋制。然后，使該空心管坯經(jīng)過拉伸縮徑軋機(jī)（stretch?reducer）、均整機(jī)（reeler）、定徑機(jī)（sizer）等而對(duì)該空心管坯進(jìn)行研磨、形狀修整以及定徑（sizing），從而制造出作為產(chǎn)品的無縫鋼管。

在利用穿軋機(jī)進(jìn)行的穿軋中，使用炮彈形狀的頂頭作為穿孔用工具。該頂頭安裝在心軸的頂端，由于對(duì)被加熱到1200℃左右高溫的鋼坯進(jìn)行穿孔，因此該頂頭處于在高溫條件下承受高表面壓力的狀態(tài)。因此，在頂頭的表面上形成有用于保護(hù)頂頭母材的氧化皮保護(hù)膜。氧化皮保護(hù)膜起到阻擋來自鋼坯的熱、并且防止該頂頭與鋼坯發(fā)生燒結(jié)的作用。

通常，以900℃～1000℃左右的高溫對(duì)由熱加工工具鋼構(gòu)成的頂頭進(jìn)行數(shù)小時(shí)～數(shù)十小時(shí)的熱處理，從而形成頂頭表面上的氧化皮保護(hù)膜。

近年來，對(duì)無縫鋼管的需求顯著增加，尤其對(duì)能用在嚴(yán)酷環(huán)境中的無縫鋼管的需求明顯增加。在嚴(yán)酷的環(huán)境中，適合使用不銹鋼、Ni基合金鋼、含有9％以上的Cr的高Cr鋼這樣的高合金鋼的無縫鋼管。

在制造高合金鋼的無縫鋼管時(shí)，當(dāng)在穿軋中使用帶氧化皮保護(hù)膜的頂頭時(shí)，由于是對(duì)變形阻力較大的鋼坯進(jìn)行穿孔，因此頂頭上的氧化皮保護(hù)膜容易發(fā)生磨損、剝離。當(dāng)頂頭上的氧化皮保護(hù)膜發(fā)生磨損、剝離時(shí)，隔熱效果下降，因此頂頭母材的溫度上升，頂頭有可能產(chǎn)生熔損。

通常，在將帶氧化皮保護(hù)膜的頂頭用在制造高合金鋼的無縫鋼管時(shí)的穿軋中的情況下，因多次循環(huán)而使氧化皮保護(hù)膜磨損，頂頭的使用壽命變得極短。

另外，在使用氧化皮保護(hù)膜已經(jīng)被損耗了的頂頭而繼續(xù)進(jìn)行穿軋時(shí)，由于頂頭母材與鋼坯直接接觸，所以兩者發(fā)生燒結(jié)，并且在空心管坯的內(nèi)表面上產(chǎn)生缺陷而有損產(chǎn)品品質(zhì)。

因而，在制造高合金鋼的無縫鋼管時(shí)，必須頻繁更換頂頭，結(jié)果導(dǎo)致穿軋機(jī)的制造效率下降。特別在像近年這樣希望高效地生產(chǎn)無縫鋼管、推進(jìn)滿乃斯曼式制管設(shè)備的連續(xù)化的情況下，穿軋機(jī)的制造效率的下降會(huì)影響無縫鋼管的整體制造效率。

為了自心軸卸下在穿軋中用過的頂頭來進(jìn)行再生并重新使用于穿軋，必須重新形成氧化皮保護(hù)膜，為此所要進(jìn)行的熱處理耗費(fèi)大量時(shí)間和工時(shí)。因此，為了不降低穿軋機(jī)的制造效率、即使非常頻繁地更換頂頭也不會(huì)出現(xiàn)頂頭不夠的情況，需要確保巨大數(shù)量的頂頭。

考慮到上述情況，為了盡量減少要確保的頂頭的數(shù)量，進(jìn)行了各種謀求提高頂頭使用壽命的研究。例如，在日本特公平4-8498號(hào)公報(bào)（以下稱作“文獻(xiàn)1”）中提出了一種通過減少Cr且添加Mo、W等來提高頂頭母材的高溫強(qiáng)度、并且在頂頭的表面上生成并附著有密合性優(yōu)異的氧化皮的頂頭。

該文獻(xiàn)1所提出的頂頭在鋼坯的穿孔長(zhǎng)度很長(zhǎng)的情況下，頂頭母材的高溫強(qiáng)度以及氧化皮保護(hù)膜的密合性均不足，存在不能確保足夠長(zhǎng)的使用壽命這樣的缺點(diǎn)。

在日本特開平4-74848號(hào)公報(bào)（以下稱作“文獻(xiàn)2”）以及日本特開4-270003號(hào)公報(bào)（以下稱作“文獻(xiàn)3”）中，提出了一種采用具有能提高高溫變形阻力以及耐裂紋性的成分組成的頂頭母材、且在頂頭的表面上形成有氧化皮保護(hù)膜的頂頭。但是，上述文獻(xiàn)2以及文獻(xiàn)3所提出的頂頭在穿孔時(shí)，氧化皮保護(hù)膜在表面壓力最大且溫度上升的頂頭頂端部發(fā)生熔化而喪失隔熱性以及耐磨損性，因此存在頂頭的頂端部容易發(fā)生熔損、變形這樣的缺點(diǎn)。