穿轧用顶头的制造方法及穿轧用顶头的再生方法技术

本发明专利技术提供一种穿轧用顶头的制造方法及穿轧用顶头的再生方法。穿轧用顶头在母材的表面上通过电弧喷镀主要成分是Fe的铁线材而形成有由Fe3O4、FeO等氧化物和Fe（金属）构成的保护膜，因此能够利用该保护膜实现优异的隔热性以及防烧结性，获得使用寿命长的顶头。另外，在再生该顶头时，通过使穿轧后未进行任何处理的顶头依次经历喷丸处理以及电弧喷镀，能够在顶头表面上重新形成保护膜，从而能够以低成本且在短时间内再生顶头。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够循环使用在用于制造无缝钢管的穿轧机中的穿轧用顶头(以下简称为“顶头”)的制造方法、该顶头的再生方法。
技术介绍
广泛采用满乃斯曼式制管法作为以热加工方式制造无缝钢管的方法。在满乃斯曼式制管法中，将被加热到规定温度的圆钢坯输送到穿轧机(piercer)中，然后对该圆钢坯的轴心部进行穿孔从而获得被称为“hollow shell”的空心管坯。然后，将该空心管坯保持原样地直接输送到顶头式管轧机(P lug mi 11 )、芯棒式无缝管轧机(mandrel mill)等后续的延伸轧制机中来进行延伸轧制、或者在依据需要使该空心管还通过与上述穿轧机相同结构的延伸轧机(elongator)而被扩径、变薄之后将该空心管坯输送到上述后续的延伸轧制机中来进行延伸轧制。然后，使该空心管坯经过拉伸缩径轧机(stretch reducer)、均整机(reeler)、定径机(sizer)等而对该空心管还进行研磨、 形状修整以及定径(sizing)，从而制造出作为产品的无缝钢管。在利用穿轧机进行的穿轧中，使用炮弹形状的顶头作为穿孔用工具。该顶头安装在心轴的顶端，由于对被加热到1200°C左右高温的钢坯进行穿孔，因此该顶头处于在高温条件下承受高表面压力的状态。因此，在顶头的表面上形成有用于保护顶头母材的氧化皮保护膜。氧化皮保护膜起到阻挡来自钢坯的热、并且防止该顶头与钢坯发生烧结的作用。通常，以900°C 1000°C左右的高温对由热加工工具钢构成的顶头进行数小时 数十小时的热处理，从而形成顶头表面上的氧化皮保护膜。近年来，对无缝钢管的需求显著增加，尤其对能用在严酷环境中的无缝钢管的需求明显增加。在严酷的环境中，适合使用不锈钢、Ni基合金钢、含有9%以上的Cr的高Cr 钢这样的高合金钢的无缝钢管。在制造高合金钢的无缝钢管时，当在穿轧中使用带氧化皮保护膜的顶头时，由于是对变形阻力较大的钢坯进行穿孔，因此顶头上的氧化皮保护膜容易发生磨损、剥离。当顶头上的氧化皮保护膜发生磨损、剥离时，隔热效果下降，因此顶头母材的温度上升，顶头有可能产生熔损。通常，在将带氧化皮保护膜的顶头用在制造高合金钢的无缝钢管时的穿轧中的情况下，因多次循环而使氧化皮保护膜磨损，顶头的使用寿命变得极短。另外，在使用氧化皮保护膜已经被损耗了的顶头而继续进行穿轧时，由于顶头母材与钢坯直接接触，所以两者发生烧结，并且在空心管坯的内表面上产生缺陷而有损产品品质。因而，在制造高合金钢的无缝钢管时，必须频繁更换顶头，结果导致穿轧机的制造CN 102921732 A书明说2/18 页效率下降。特别在像近年这样希望高效地生产无缝钢管、推进满乃斯曼式制管设备的连续化的情况下，穿轧机的制造效率的下降会影响无缝钢管的整体制造效率。为了自心轴卸下在穿轧中用过的顶头来进行再生并重新使用于穿轧，必须重新形成氧化皮保护膜，为此所要进行的热处理耗费大量时间和工时。因此，为了不降低穿轧机的制造效率、即使非常频繁地更换顶头也不会出现顶头不够的情况，需要确保巨大数量的顶头。考虑到上述情况，为了尽量减少要确保的顶头的数量，进行了各种谋求提高顶头使用寿命的研究。例如，在日本特公平4-8498号公报(以下称作“文献I”)中提出了一种通过减少Cr且添加Mo、W等来提高顶头母材的高温强度、并且在顶头的表面上生成并附着有密合性优异的氧化皮的顶头。该文献I所提出的顶头在钢坯的穿孔长度很长的情况下，顶头母材的高温强度以及氧化皮保护膜的密合性均不足，存在不能确保足够长的使用寿命这样的缺点。在日本特开平4-74848号公报(以下称作“文献2”)以及日本特开4-270003号公报(以下称作“文献3”)中，提出了一种采用具有能提高高温变形阻力以及耐裂纹性的成分组成的顶头母材、且在顶头的表面上形成有氧化皮保护膜的顶头。但是，上述文献2以及文献3所提出的顶头在穿孔时，氧化皮保护膜在表面压力最大且温度上升的顶头顶端部发生熔化而丧失隔热性以及耐磨损性，因此存在顶头的顶端部容易发生熔损、变形这样的缺点。在日本特公昭64-7147号公报(以下称作“文献4”)中提出了一种采用添加了 Cr 和Cu的顶头母材、且在顶头的表面上形成有氧化皮保护膜的顶头。但是，该文献4所提出的顶头也具有在穿孔时容易在顶头顶端部发生熔损、变形这样的缺点。总之，上述文献I 4所提出的顶头虽然都调整了顶头母材的成分组成，但是在将上述顶头应用在高合金钢的无缝钢管的穿轧中的情况下，只通过设计顶头母材的成分，无法期待充分提高顶头的使用寿命。另外，当在穿轧中重新使用上述文献1 4所提出的顶头的情况下，为了再生氧化皮保护膜，仍然需要进行长时间的热处理。因此，还需要进行将顶头表面的保护膜换成氧化皮之外的保护膜来谋求提高顶头的使用寿命的研究。例如，在日本特开平10-180315号公报(以下称作“文献5”)中提出了一种利用 SiC、Al203、Zr02或Si3N4这样的陶瓷构成表面的一部分来代替氧化皮、从而提高了高温弯曲强度的顶头。在日本特公昭59-13924号公报(以下称作“文献6”)中提出了一种在表面上等离子喷镀Fe的氧化物粉末而形成有保护膜的顶头。但是，在文献5所提出的顶头中，穿孔时的撞击可能使陶瓷部分产生缺损，所以需要在更换、搬运顶头时谨慎处理。此外，由陶瓷构成的顶头本身比较昂贵，也很难再生。另外，在文献6所提出的顶头中，为了制作以及再生顶头，需要设置用于等离子喷镀粉末的大规模装置，需要花费巨大的成本。如上所述，为了不会使穿轧的制造效率下降，一直在研究能够提高顶头的使用寿命的对策，在将顶头用在高合金钢的无缝钢管的穿轧中的情况下，只通过设计顶头母材的成分，无法期待充分提高顶头的使用寿命。另外，当在穿轧中重新使用顶头的情况下，为了再生氧化皮保护膜而需要进行长时间的热处理。因此，虽然开发出了利用陶瓷构成顶头的表面、或在表面上等离子喷镀Fe4的氧化物粉末而形成保护膜来替代氧化皮，但都不是提高顶头的使用寿命的有效的对策。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而做成的，目的在于提供一种在循环使用时使用寿命优异、以低成本且能够在短时间内再生的穿轧用顶头的制造方法、该穿轧用顶头的再生方法以及能够在一连串的用于循环使用顶头的设备列(online)中再生顶头的穿轧用顶头的再生设备列。为了解决上述问题，本专利技术人针对能够用在制造无缝钢管的穿轧中的顶头，以提高顶头的使用寿命以及为了顺利地循环使用而以低成本且在短时间内实现再生为目的，反复进行了潜心研究，完成了本专利技术。提供一种穿轧用顶头的制造方法，其能够循环使用在用于制造无缝钢管的穿轧机中，其特征在于，该穿轧用顶头的制造方法包括以下步骤对上述穿轧用顶头的表面实施喷丸处理；以及对实施了喷丸处理的上述穿轧用顶头的表面，一边使喷镀喷嘴逐渐远离该穿轧用顶头的表面一边利用铁线材对该穿轧用顶头的表面进行电弧喷镀，从而形成由氧化物和Fe构成并且氧化物所占的区域的比率在表层侧比母材侧高的保护。提供一种穿轧用顶头的再生方法，其用于循环使用上述的穿轧用顶头，其特征在于，该穿轧用顶头的再生方法包括以下步骤对上述穿轧用顶头的表面实施喷丸处理而将穿轧后残留的保护膜去除；以及对去除了穿轧后残留的保护膜的上述穿轧用顶头的表面， 一边使喷镀喷嘴逐渐远离该穿轧用顶头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿轧用顶头的制造方法，该穿轧用顶头能够循环使用在用于制造无缝钢管的穿轧机中，其特征在于，该穿轧用顶头的制造方法包括以下步骤：对上述穿轧用顶头的表面实施喷丸处理；以及对实施了喷丸处理的上述穿轧用顶头的表面，一边使喷镀喷嘴逐渐远离该穿轧用顶头的表面一边利用铁线材对该穿轧用顶头的表面进行电弧喷镀，从而形成由氧化物和Fe构成并且氧化物所占的区域的比率在表层侧比母材侧高的保护膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：日高康善，下田一宗，中池纮嗣，平濑直也，东田泰斗，稻毛孝光，永喜多淳，中森正治，吉川文人，林良彦，相坂隆行，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：