一种穿孔顶头及其表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种穿孔顶头的表面处理方法，包括以下步骤：步骤一，在顶头本体的圆周面及头部端面上通过加工得到与顶头本体为一体的且呈螺旋或环状的基体，基体与基体之间形成螺旋槽或者环形槽；步骤二，将步骤一得到的顶头本体放入加热炉内，升温至900—1100℃，通入氧化性介质，保温5—10小时，然后降温至800—900℃，出炉后缓冷至常温，连续地在螺旋槽或者环形槽的槽底和槽侧壁面以及基体的表面生成一层氧化层。本发明专利技术的穿孔顶头表面处理方法使氧化层的有效厚度获得增大，从而提高顶头的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种穿孔顶头的表面处理方法，包括以下步骤：步骤一，在顶头本体的圆周面及头部端面上通过加工得到与顶头本体为一体的且呈螺旋或环状的基体，基体与基体之间形成螺旋槽或者环形槽；步骤二，将步骤一得到的顶头本体放入加热炉内，升温至900—110CTC，通入氧化性介质，保温5—10小时，然后降温至800—900°C，出炉后缓冷至常温，连续地在螺旋槽或者环形槽的槽底和槽侧壁面以及基体的表面生成一层氧化层。本专利技术的穿孔顶头表面处理方法使氧化层的有效厚度获得增大，从而提高顶头的使用寿命。【专利说明】
本专利技术涉及到无缝钢管生产领域，具体涉及到管坯穿孔及毛管扩孔时使用的穿孔 顶头及其表面处理方法。
技术介绍
穿孔顶头使用过程中要承受复杂的轧制力、摩擦力、冷热交替的热应力，为有效提 高顶头使用寿命，目前最好的做法就是通过热处理方法在顶头表面生成一层具有隔热、润 滑作用的氧化层，或通过复合处理技术在顶头表面涂覆一层高温强度及耐磨性好、且具有 隔热、润滑作用的保护层。该保护层的质量好坏就成了决定顶头寿命的关键因素。 目前通用的方法是氧化处理：将表面加工到规定形状的顶头装入温度在l〇〇〇°C 左右（不同厂家、不同产品的温度要求不同，温度范围一般在900- IKKTC之间）、密封的马 弗罐中，按工艺规定的流量向马弗罐中通过氧化性介质（如水、氨水、或水+特定的有机介 质）及载流气体（一般为氮气），经过2至3小时处理后，在顶头表面形成一定厚度的氧化 层。 由于氧化物塑性差、松脆的特性决定了氧化层不宜厚，否则氧化层与基体结合不 牢、甚至剥落，一般顶头表面氧化处理的氧化层厚度为0. 2?0. 8mm左右（最大不超过 I. Omm)，而且，其结构分为内外2层，真正在使用中起保护作用的有效氧化层厚度只有氧化 层总厚度的1/2,从而，目前的顶头在现场的使用过程中，穿制13Cr、超级13Cr等材质的高 合金管2至3根钢管就报废了，对于生产厂商来说，穿孔顶头的成本实则太高。因此，国内 外顶头制造企业及相关科技工作者均在不断探索改进顶头表面保护层的方法，以延长穿孔 顶头的寿命，以及降低生产厂商的使用成本。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种氧化层有效厚度获得增 大的穿孔顶头及其表面处理方法。 穿孔顶头的表面处理方法，包括以下步骤： 步骤一，在顶头本体的圆周面及头部端面上通过加工得到与顶头本体为一体的且 呈螺旋或环状的基体，基体与基体之间形成螺旋槽或者环形槽； 步骤二，将步骤一得到的顶头本体放入加热炉内，升温至900- IKKTC，通入氧化 性介质，保温5 -10小时，然后降温至800- 900°C，出炉后缓冷或空冷至常温，连续地在螺 旋槽或者环形槽的槽底和槽侧壁面以及基体的表面生成一层氧化层。 生成于螺旋槽或者环形槽中的氧化层，填满该螺旋槽或者环形槽。 螺旋槽或者环形槽的槽深与槽宽的比值为1. 5- 3。 螺旋槽或者环形槽的深度为〇. 5 - 5. 5mm，宽度为0. 3 - 3. 0mm。 基体的宽度与任意一个相邻螺旋槽或者环形槽的宽度之和为1 一3. 5mm。 一种穿孔顶头，包括顶头本体，在顶头本体的圆周面及头部端面上成型有与顶头 本体为一体的且呈螺旋或环状的基体，基体与基体之间形成螺旋槽或者环形槽，顶头本体 经氧化后，连续地在螺旋槽或者环形槽的槽底和槽侧壁面以及基体的表面生成一层氧化 层。 生成于螺旋槽或者环形槽中的氧化层，填满该螺旋槽或者环形槽。 螺旋槽或者环形槽的槽深与槽宽的比值为1. 5- 3。 螺旋槽或者环形槽的深度为0. 5 - 5. 5mm，宽度为0. 3 - 3. 0mm。 基体的宽度与任意一个相邻螺旋槽或者环形槽的宽度之和为1 一3. 5mm。 采用了上述方案，由于本专利技术在顶头本体上加工出了螺旋槽或者环形槽，而后结 合到氧化处理，在氧化处理过程中，金属元素与氧结合形成氧化物时发生体积膨胀，在槽宽 合适时，氧化物膨胀的体积可以恰好把螺旋槽或者环形槽填满。对于基体而言在氧化处理 过程中其表面也要受得氧化的作用，氧化后得以部份保留，起到骨架支持作用，可以有效防 止氧化层在使用过程中脱落，增加了顶头本体表面氧化层有效厚度，同时保证了顶头外部 形状不变，不影响钢管质量。因此，通过氧化前预处理形成了螺旋槽或者环形槽以及基体， 顶头本体在氧化处理后获得地表面有效隔热、润滑作用的氧化层厚度得以增加，同时减少 了轧制过程中顶头基体的吸热面积。 综上所述，本专利技术在氧化处理前通过机加工方法在顶头本体表面（一定范围内） 形成一定深度的槽，利用氧化过程中体积膨胀使槽内充满金属氧化物，达到增大氧化层有 效厚度、增强隔热效果的目的，从而大大提高顶头使用寿命。特别是在穿轧高合金管时，可 以使顶头寿命提高2-3倍。本专利技术的穿孔顶头在宝钢穿制高合金管时，一根穿孔顶头可以 穿制6至7支高合金管，与现有的穿孔顶头相比，其使用寿命为现有的穿孔顶头2倍以上。 【专利附图】【附图说明】 图1为顶头本体局部示意图，该顶头本体圆周面上成型有螺旋槽或者环形槽以及 基体； 图2为顶头本体氧化处理后，在螺旋槽或者环形槽以及基体表面形成连续氧化层 地示意图； 图3为本专利技术第一实施例的局部金相照片（50倍放大）； 图4为本专利技术第二实施例的局部金相照片（50倍放大）； 图5为本专利技术第三实施例的局部金相照片（50倍放大）。 【具体实施方式】 如图1和图2,穿孔顶头的表面处理方法，包括以下步骤： 步骤一，如图1，在顶头本体1的圆周面及头部端面上通过加工得到与顶头本体1 为一体的且呈螺旋或环状的基体2,基体与基体之间形成螺旋槽或者环形槽3 ;螺旋槽或者 环形槽的槽深与槽宽的比值为1. 5- 3。螺旋槽或者环形槽的深度h为0. 5- 5. 5mm，宽度 b为0. 3 - 3. 0mm。基体2的宽度与任意一个相邻螺旋槽或者环形槽的宽度之和t为1一 3. 5_(基体2的宽度与任意一个相邻螺旋槽或者环形槽的宽度之和也称之为节距）。 步骤二，如图2,将步骤一得到的顶头本体1放入加热炉内，升温至900- IKKTC， 通入氧化性介质，保温5 -10小时，然后降温至800- 900°C，出炉后缓冷或空冷至常温，连 续地在螺旋槽或者环形槽3的槽底和槽侧壁面以及基体2的表面生成一层氧化层4,即在螺 旋槽或者环形槽3的槽底和槽侧壁面以及基体2的氧化层4为一个整体。生成于螺旋槽或 者环形槽中的氧化层4,填满该螺旋槽或者环形槽。这里需要说明的是，在图2中，在没有氧 化处理前，基体2至顶头本体内壁面的高度为H1，螺旋槽或者环形槽的宽度为L1，在氧化处 理后，基体2至顶头本体内壁面的高度为H2,螺旋槽或者环形槽的宽度为L2,从图2的示意 中可以显示地看出，H2小于Hl，L2小于Ll，其原因在于，氧化过程中顶头表面的金属元素与 氧结合，顶头表面的金属元素被氧化，体积膨胀的氧化物沿着顶头的径向扩张以及填充螺 旋槽或者环形槽，氧化层有效厚度得到增加。随着基体表面和螺旋槽或者环形槽的表面被 氧化转换为氧化层，以及增加的氧化层占据了螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
穿孔顶头的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在顶头本体的圆周面及头部端面上通过加工得到与顶头本体为一体的且呈螺旋或环状的基体，基体与基体之间形成螺旋槽或者环形槽；步骤二，将步骤一得到的顶头本体放入加热炉内，升温至900—1100℃，通入氧化性介质，保温5—10小时，然后降温至800—900℃，出炉后缓冷或空冷至常温，连续地在螺旋槽或者环形槽的槽底和槽侧壁面以及基体的表面生成一层氧化层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建军，全小兵，陈明，潘强，诸长伟，
申请(专利权)人：常州宝菱重工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32