热轧无缝管用镀Cr芯棒和它的制造方法技术

如采用本发明专利技术的热轧无缝管用镀Ｃｒ芯棒，由于同时规定轴向和圆周方向的中心线平均粗糙度Ｒａ和轴向和圆周方向的最大深度Ｒｖ，再限定轴向和圆周方向的最大高度Ｒｐ，延伸轧制时在芯棒的表面难以产生发热胶着和其他的表面缺陷，所以可以使使用寿命大幅度提高，达到大幅度压缩工具费的目的。而且也非常有助于改善芯棒式无缝管轧机轧制的无缝管的内表面质量。此外本发明专利技术的制造方法可以有效地制造所述热轧无缝管用镀Ｃｒ芯棒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热轧无缝管用的工具和它的制造方法，更详细地说，是涉及在热轧无缝管的芯棒式无缝管轧机轧制时，可以实现延长寿命的镀Cr芯棒和它的制造方法。
技术介绍
在制造小口径和中口径的热轧无缝管中，采用芯棒式无缝管轧机轧制的制管方法。图1为简要说明芯棒式无缝管轧机轧制法的制管工序的图。用此制管方法把被加热到规定温度的实心圆坯料1作为被轧制材，用穿孔轧机(所谓的穿孔机)3对轴心部位进行穿孔加工，制造中空的毛管2。然后把得到的中空的毛管2提供给后续的芯棒式无缝管轧机4，进行延伸轧制。在芯棒式无缝管轧机4中以轧制线为中心设置多组相面对配置的轧辊6，对中空毛管2进行压下，通过装入芯棒5和对毛管外面进行压下的轧辊6把中空的毛管2延伸。一般轧辊6装在轧机机架中，由于在相邻轧机机架之间以90°相位角配置轧辊6，所以中空毛管2的轧制方向在每个轧机机架改变90°进行轧制。在此芯棒式无缝管轧机轧制中使用的芯棒5现在采用由JISSKD6、SKD61等热加工用工具钢构成的圆棒形原材料。而为了确保韧性和耐龟裂性能，一般把它的表面进行光滑地研磨后，通过芯棒主体的淬火和回火处理，把表面硬度调整到HV350～450左右，而且在芯棒表面形成氧化铁保护膜。在芯棒式无缝管轧机轧制时，为了防止中空毛管2和芯棒5的发热胶着，在延伸轧制前，预先在芯棒5的表面上涂敷以固体润滑剂为主要成分的水溶性润滑剂，干燥后形成固体润滑保护膜。此外在需要提高润滑性能的情况下，预先向中空毛管内表面提供固体润滑剂，利用中空毛管2具有的热量使其熔融，形成液态润滑保护膜。利用预先形成的液态润滑保护膜，减小延伸轧制时和芯棒拉拔时产生的在中空毛管2内表面和芯棒5表面之间产生的摩擦力，可以防止中空毛管2的发热胶着(seizure)和芯棒5的磨损。可是在延伸轧制中，由于中空毛管2内表面和芯棒5表面之间处于严重的滑动摩擦状态，一般在两者之间保持完全的润滑状态是困难的。因此在芯棒反复使用中，产生磨损、发热胶着、表面粗糙和裂纹等表面缺陷，达到使用寿命。此后达到寿命的芯棒对外表面进行机械加工，作为更小外径的芯棒使用。可是在用芯棒式无缝管轧机生产热轧无缝管的成本中的工具费用高，特别是芯棒需要的费用高。因此现在以降低热轧无缝管制造成本为目的，为了抑制在用芯棒式无缝管轧机轧制中使用的芯棒产生的表面缺陷，实现延长寿命，对改善表面状态进行了研究。例如在特开昭63-20105号公报(下面称为“专利文献1”)中提出了通过在芯棒表面上设置每1mm两个以上的、最大深度50μm凹坑，使芯棒式无缝管轧机轧制时的摩擦系数减小，同时提高氧化铁皮的贴合性能的处理方法。此外特开平4-284905号公报(下面称为“专利文献2”)中提出了把芯棒主体表面在圆周方向研磨后，进行精加工研磨，使长度方向的表面粗糙度Ra为4～12μm的轧制无缝管用芯棒的表面处理方法。此外在特开平8-164404号公报(下面称为“专利文献3”)中提出了圆周方向的表面粗糙度在中心线平均粗糙度(Ra)上为1.0～4.0μm的热轧无缝管轧制用芯棒。在上述专利文献1～3中提出的芯棒和它的处理方法都是以在表面形成氧化铁保护膜为前题，以提高氧化铁保护膜的贴合性能为目的的。因此如用上述专利文献1～3的芯棒，有关氧化铁保护膜的贴合性能可以看到希望的效果，但是即使对提出的芯棒进行表面处理，由于在延伸轧制中芯棒表层暴露在500～600℃的高温中，在棒表层引起氧化脱碳，表层软化。在表层软化的芯棒上即使形成氧化铁保护膜，也要产生发热胶着。因此用在表面形成氧化铁保护膜的芯棒不能充分实现延长使用寿命。如上所述，用形成氧化铁保护膜的芯棒对延长寿命有一定限度。因此最近采用形成硬质的镀Cr保护膜来提高耐磨损性能的芯棒。也就是通过使形成的Cr镀层为50μm左右厚的镀层，隔断母材表面和大气中的氧的直接接触，防止氧化脱碳。图2为在用芯棒式无缝管轧机生产不锈钢管的情况下，比较芯棒寿命的图。在此图中以形成氧化铁保护膜的芯棒的寿命为1，对比镀Cr芯棒的寿命。此外制管的不锈钢为SUS420J1等钢种。镀Cr芯棒的寿命与形成氧化铁皮的芯棒相比明显提高，因制管尺寸和材质、特别是壁厚压下量的不同而改变，但可以看出平均提高5倍左右。一般要采用镀Cr芯棒，作为初期的投资要导入施镀设备，作为以后的运转费与现在的形成氧化铁皮的芯棒的情况相同。因此关注使芯棒降低制造成本同时实现长的寿命，正在变成采用以镀Cr芯棒为主。从这样的观点看关于延长镀Cr芯棒寿命还有几个方案。例如在特开平8-71618号公报(下面称为“专利文献4”)中提出了具有轴向的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0～4.0μm的镀Cr保护膜的芯棒，在特开2000-246312号公报(下面称为“专利文献5”)中提出了具有轴向的中心线平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上、小于1.0μm的镀Cr保护膜的芯棒。此外在特开2001-1016号公报(下面称为“专利文献6”)中提出关于镀Cr保护膜的厚度为60～200μm的芯棒，在特开2000-351007号公报(下面称为“专利文献7”)中提出有关规定轴向表面的起伏形状的芯棒。在上述专利文献4～7中提出的芯棒以镀Cr为前题，可以实现所期望的延长使用寿命。可是强烈要求降低无缝管的芯棒法中制管的成本，特别使把压缩工具费用为重点。从这样的情况考虑，对延长芯棒寿命还要求更大的改善。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述延长芯棒使用寿命的要求而进行的专利技术，目的是提供一种热轧无缝管用的镀Cr芯棒和它的制造方法，在用芯棒把无缝管延伸轧制时，可以抑制表面缺陷的产生，大幅度改善使用寿命。本专利技术人为了解决上述课题，达到延长芯棒的寿命，对芯棒的表面状态对使用寿命的影响进行了详细地研究。具体说，把表面状态有很大不同的专利文献4提出的芯棒和专利文献5提出的芯棒的使用寿命进行了对比。也就是专利文献4的芯棒具有轴向的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0～4.0μm的镀Cr保护膜，专利文献5的芯棒具有轴向的中心线平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上、小于1.0μm的镀Cr保护膜。比较它们的使用寿命的结果是专利文献4提出的芯棒寿命长一些，但不能认为二者存在有价值的差别。也就是尽管两种芯棒的表面状态有很大差异，而二者的寿命不能认为存在有显著的有价值的差别。本专利技术人为了辨明上述意外的结果，在轧制的中途停止芯棒式无缝管轧机的轧制，详细观察了两种芯棒上润滑剂残留的情况。使用的润滑剂是把以石墨为主要成分的水溶性润滑剂(例如特公昭59-37317号公报中发表)进行涂敷、干燥后的润滑剂。图3为表示在芯棒式无缝管轧机轧制中途的芯棒表面的润滑剂残留状态的图，(a)为观察芯棒长度方向的残留情况，(b)为观察(a)中的X-X视场的芯棒的圆周方向的残留情况。如上所述，在芯棒式无缝管轧机轧制中，相面对配置的轧辊由于在每个轧机机架上改变90°，边改变90°的轧制区域边进行轧制。因此如图3(a)、(b)所示，轧制区域7和润滑剂残留区域8(斜线部分)沿轧制方向每次改变90°的方向。专利文献4的轴向的中心线平均粗糙度(Ra)为1.0～4.0μm的芯棒与专利文献5的轴向的中心线平均粗糙度(Ra)为0.1μm以上、小于1.0μm的芯棒相比，轧制中途的润滑剂残留量多，稍有差别。在图3(a)所示的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热轧无缝管用镀Ｃｒ芯棒，其特征在于，在轴向和圆周方向的中心线平均粗糙度Ｒａ为１．０～５．０μｍ，而且轴向和圆周方向的最大深度Ｒｖ在１０μｍ以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭田纯生，安乐敏朗，今村正美，堀裕文，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]