[其他]穿管機用涂層組合材料頂頭

無效

• 申請號: 86106418
• 申請日: 1986-11-07
• 公開（公告）號: CN86106418B
• 公開（公告）日: 1988-11-30
• 發明（設計）人: 吳仲行;謝梅英;王中;劉新
• 申請（專利權）人: 冶金工業部鋼鐵研究總院
• 代理公司: 冶金專利事務所
• 代理人: 劉曼朗;成光祜

本發明屬于用于金屬軋管機心軸的部件。主要適用于無縫鋼管穿管機頂頭。其主要特征是在以鋼為基體的頂頭鼻部嵌入一塊由鉬合金制成的鉬鼻，并在頂頭整個鼻部上熔燒一層合金涂層，經熔燒后制成一種新型的組合式頂頭。鑲嵌鉬鼻是利用鉬合金具有較高的熱強性和優異的高溫硬度。加上涂層優良的抗氧化性及涂層對鉬鼻與鋼基體優良的浸潤性與擴散性，從而使鉬鼻與鋼基體相互冶金結合成一個整體，克服了頂頭的塌鼻現象，大大地提高了頂頭的穿管壽命。

本發明屬于用于金屬管軋機心軸的部件。主要適用于生產無縫鋼管的穿管機頂頭。

穿管機頂頭是無縫鋼管生產中消耗量最大的重量工模具之一。在生產普碳鋼和合金鋼鋼管時，其頂頭材料國外一般選用熱作模具鋼或低碳高速鋼，也有采用Ni、Cr結構鋼的;國內普遍采用3Cr₂W₃鋼和20CrNi₃鋼。

在穿管過程中，由于頂頭承受巨大的軸向壓應力、切向應力和過高的熱負荷，造成頂頭尖錐形鼻部局部塌陷成鈍園形或全部塌陷，以致鼻部消失的塌鼻現象;有時，頂頭的整個鼻部或某一局部發生粘鋼現象，即管坯的一部分粘附在頂頭上，使穿管過程發生軋卡等現象;另外，由于低周疲勞的作用，使頂頭縱向開裂。

由于上述原因，用鋼基頂頭穿普碳鋼管時，一般壽命達200支左右，穿合金鋼管時，壽命僅為幾十支，甚至不足十支。

對于工況更惡劣的不銹鋼管，國內外均采用鉬合金頂頭。這種頂頭雖然壽命長，但由于價格昂貴（一般鋼基頂頭40元/只，鉬合金頂頭600元/只），不適用于穿普碳鋼和合金鋼管。

日本專利昭60-137511敘述了一種組合式頂頭。它是在頂頭鼻部裝配陶瓷鼻，形狀象菌狀，鼻部與基體采用粘接劑粘接或熱裝配組合。這種組合式結構，一是結合不牢固，易脫落;二是鼻部用料多;三是壽命低。

國際上另一種改進頂頭的方法是在整個頂頭外表面制備一層減小頂頭表面摩擦系數的保護涂層，如日本專利昭56-91912是在頂頭表面噴涂一層氧化物;昭54-17363是用一種熱處理方法為頂頭表面制備一層氧化皮。但它們仍未解決塌鼻現象，因而頂頭的穿管壽命仍然較低。

本發明的目的在于提供使用壽命長，成本低，并能提高鋼管質量的穿管機頂頭。

根據上述目的，本發明研制了一種新型的組合式金屬穿管機頂頭。其技術關鍵是以模具鋼或結構鋼作頂頭的基體，在頂頭的鼻部鑲嵌一塊由鉬合金制成的鉬鼻，鉬鼻為園柱形;另外，在頂頭的前端外表面熔燒一層抗氧化的表面硬化合金涂層。

頂頭的尖錐形鼻部使頂頭保持一種炮彈形流線型外形，這種流線型是保證以比較小的穿軋應力使荒管內腔能順利形成所必須的。鋼基頂頭因高溫強度不足常常容易出現塌鼻現象。一旦因鼻部塌陷而失去上述所必須的流線型時，則穿軋應力急劇增加，很快發生疲勞開裂而使頂頭報廢;即使尚未開裂仍可勉強穿管時，荒管內壁質量也會下降，常常容易產生內翹皮。

本發明由于在頂頭的尖錐形鼻部鑲嵌了鉬合金制成的鉬鼻，使之在穿管時，嵌入的鉬鼻作為頂頭的最前沿，最先接觸鋼坯，這樣，利用鉬鼻較高的熱強性和高溫硬度，避免塌鼻現象，使整個頂頭較多地保持原有的流線型外形，從而大大提高了頂頭的使用壽命。

本發明在頂頭的鼻部熔燒表面硬化合金涂層有兩個作用，一是涂層在高溫下能保護鉬鼻不氧化;另一個作用是涂層能使鉬鼻與鋼基體之間形成牢固的冶金結合。鑲入鉬鼻的頂頭需在熔燒爐進行溶燒。在熔燒過程中，當溫度升高到合金涂層的熔化溫度時，熔融的鎳基或鈷基合金涂層均能對鉬鼻及鋼基頂頭進行良好的浸潤、擴散，并互溶。待冷凝后便在界面上產生互溶區，使鋼基體與鉬鼻之間形成牢固的冶金結合。這樣，即使在數百次的穿孔運行中，鉬鼻也不致于從鋼基體中掉去。并保證頂頭內腔中十幾個大氣壓的冷卻水不致于漏水。

為了達到上述涂層的兩個作用，必須嚴格控制真空熔燒工藝參數，如真空度、溫度、升降溫度速度和保溫時間等。

采用本發明所制得的組合式頂頭，由于嵌入了鉬鼻，使其頂頭具有較高的熱強性和高溫硬度，具有優異的抗高溫磨損和抗粘鋼性能。在用作合金鋼鋼管生產的穿孔頂頭時，其穿管壽命甚至起過鉬合金頂頭，但頂頭成本卻比鉬合金降低了十倍之多。