用于穿孔機的頂頭的制作方法
【專利摘要】延長穿軋鋼坯的穿孔機所使用的頂頭的壽命。頂頭(10)用于穿軋鋼坯(36)的穿孔機(30)。頂頭(10)包括頂頭主體(12)、堆焊層(14)、以及噴鍍膜(16)。堆焊層(14)形成在頂頭主體(12)的表面。噴鍍膜(16)至少覆蓋頂頭主體(12)的表面上的、從堆焊層(14)的后端到頂頭主體(12)的最大外徑的位置為止的區(qū)域。
【專利說明】用于穿孔機的頂頭

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種頂頭，更詳細地說，涉及一種穿軋鋼坯的穿孔機所用的頂頭。

【背景技術】
[0002] 穿孔機利用于曼內(nèi)斯曼法的無縫鋼管制造。穿孔機包括一對傾斜輥以及頂頭。頂 頭配置在一對傾斜輥之間、且在軋制線上。穿孔機在傾斜輥的作用下使鋼坯在周向上旋轉(zhuǎn)， 同時將鋼坯壓入頂頭，穿軋鋼坯而形成空心管坯。
[0003] 穿孔機穿軋加熱后的鋼坯。所以，被壓入鋼坯的頂頭暴露在高溫中，并且承受高 壓。因此，頂頭容易發(fā)生熔損、燒結(jié)。
[0004] 通常在頂頭的母材表面形成氧化皮。氧化皮隔斷來自鋼坯的熱量而抑制熔損的發(fā) 生。氧化皮還抑制燒結(jié)的發(fā)生。
[0005] 然而，每次穿軋鋼坯，氧化皮都會磨損。若氧化皮消失，則頂頭的母材溫度上升，頂 頭發(fā)生溶fe。
[0006] 為了提高頂頭的壽命（使用次數(shù)），提出了在頂頭的母材表面形成氧化皮以外的 保護膜。
[0007] 在日本特許第4279350號公報中公開了電弧噴鍍鐵線材而在頂頭的母材表面形 成由氧化物和Fe構(gòu)成的噴鍍膜。
[0008] 另外，參照日本特許第2776266號公報、日本特許第3891679號公報以及日本特開 2009-101408號公報，公開了在頂頭的母材表面形成堆焊層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的問是頁
[0010] 然而，近年，一直在要求頂頭的更長壽命化。
[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種頂頭，該頂頭用于穿軋鋼坯的穿孔機，并且該頂頭的 壽命長。
[0012] 用于解決問題的方案
[0013] 本發(fā)明的實施方式的頂頭用于穿軋鋼坯的穿孔機。頂頭包括頂頭主體、堆焊層和 噴鍍膜。堆焊層形成在頂頭主體的表面。噴鍍膜至少覆蓋頂頭主體的表面上的、從堆焊層 的后端到主體的最大外徑的位置的區(qū)域。
[0014] 本發(fā)明的實施方式的頂頭的壽命變長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的第1實施方式的頂頭的縱剖視圖。
[0016] 圖2是表示使用圖1所示的頂頭的穿孔機的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0017] 圖3是表示圖2的頂頭的堆焊層和傾斜輥的圓鑿部之間的關系的示意圖。
[0018] 圖4是本發(fā)明的第2實施方式的頂頭的縱剖視圖。
[0019] 圖5是試驗序號12?18的頂頭的縱剖視圖。
[0020] 圖6是試驗序號19、20的頂頭的縱剖視圖。

【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明的實施方式的頂頭用于穿軋鋼坯的穿孔機。頂頭包括頂頭主體、堆焊層以 及噴鍍膜。堆焊層形成在頂頭主體的表面。噴鍍膜至少覆蓋頂頭主體的表面上的、從堆焊 層的后端到頂頭主體的最大外徑的位置為止的區(qū)域。
[0022] 在穿軋鋼坯時，頂頭主體接觸鋼坯。因此，頂頭主體容易熔損。在該容易熔損的部 分設置高溫強度較高的堆焊層。因此，頂頭主體的高溫強度提高。其結(jié)果，頂頭主體變得難 以熔損。
[0023] 然而，如果在頂頭的表面整體形成堆焊層，則容易發(fā)生燒結(jié)。因此，在本實施方式 的頂頭中，在頂頭側(cè)面形成噴鍍膜。噴鍍膜具有比堆焊層的耐燒結(jié)性優(yōu)異的耐燒結(jié)性。因 此，在本實施方式的頂頭中，堆焊層抑制熔損，噴鍍膜抑制燒結(jié)。其結(jié)果，頂頭的壽命提高。
[0024] 優(yōu)選的是，堆焊層覆蓋頂頭主體的前端部分。在穿軋實心鋼坯的情況下，頂頭主體 的前端部分接觸鋼坯。因此，頂頭主體的前端部分容易熔損。該容易熔損的部分被堆焊層 覆蓋。其結(jié)果，頂頭的前端部分難以熔損。
[0025] 優(yōu)選的是，頂頭主體包括第1主體部以及第2主體部。第1主體部包括前端部分。 第2主體部具有比第1主體部的后端的外徑大的外徑，并且從第1主體部的后端開始延伸。 堆焊層形成在第1主體部的表面。噴鍍膜形成在第2主體部的表面。
[0026] 此時，即使堆焊層形成得比噴鍍膜厚，也難以在堆焊層和噴鍍膜之間的邊界形成 臺階。
[0027] 優(yōu)選的是，頂頭主體包括第1主體部以及第2主體部。第1主體部包括頂頭主體的 前端部分。第2主體部自第1主體部的后端開始延伸。堆焊層形成在第2主體部的表面。
[0028] 此時，頂頭能夠用于例如穿軋中空鋼坯。
[0029] 優(yōu)選的是，頂頭主體還包括第3主體部。第3主體部自第2主體部的后端開始延 伸。第2主體部的前端的外徑比第1主體部的后端的外徑小。第3主體部具有比第2主體 部的后端的外徑大的外徑。噴鍍膜形成在第3主體部的表面。
[0030] 此時，在第1主體部和第3主體部之間由第2主體部的表面形成底面，并且形成繞 頂頭主體的中心軸線延伸的凹槽。在該凹槽配置堆焊層。因此，即使堆焊層形成得比噴鍍 膜厚，也難以在堆焊層和噴鍍膜之間的邊界形成臺階。
[0031] 優(yōu)選的是，堆焊層的表面和噴鍍膜的表面平滑地相連接。此時，由于在堆焊層和噴 鍍膜之間的邊界不產(chǎn)生臺階，所以難以在穿軋后的空心管坯的內(nèi)表面發(fā)生損傷。
[0032] 優(yōu)選的是，堆焊層含有碳化物。此時，堆焊層的高溫強度進一步提高。
[0033] 下面，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式的頂頭。對于附圖中相同或者相當?shù)牟糠?標注相同符號，不重復該說明。
[0034] 實施方式
[0035] 圖1是本發(fā)明的第1實施方式的頂頭10的縱剖視圖。頂頭10被用于例如穿軋實 心的鋼坯時。如圖1所示，頂頭10包括頂頭主體12、堆焊層14以及噴鍍膜16。
[0036] 頂頭豐體
[0037] 頂頭主體12包括第1主體部22、第2主體部24以及后端部26。
[0038] 第1主體部22包括頂頭主體12的前端部分。第1主體部22的橫截面是圓形。第 1主體部22的外徑自頂頭10的前端朝向后端去而變大。
[0039] 第2主體部24具有比第1主體部22的后端的外徑大的外徑。第2主體部24自 第1主體部22的后端在頂頭10的軸向上延伸。
[0040] 第2主體部24的橫截面是圓形，第2主體部24的前端的外徑比第1主體部22的 后端的外徑大。第2主體部24與第1主體部22配置在同軸上。因此，在第2主體部24和 第1主體部22之間的邊界形成臺階。第2主體部24的前端面24FS具有圓環(huán)形狀。
[0041] 第2主體部24的外徑自頂頭10的前端朝向后端去而變大。第2主體部24的后 端的外徑是頂頭主體12的最大外徑。
[0042] 后端部26在第2主體部的后側(cè)與第2主體部24相鄰地設置。后端部26的外徑 自頂頭10的前端朝向后端去而變小。
[0043] 頂頭主體的保護膜
[0044] 在所述頂頭主體12,在其前部和后部形成不同的保護膜（堆焊層14和噴鍍膜 16)。
[0045] 堆焊層
[0046] 堆焊層14形成在頂頭主體12的表面。堆焊層14至少覆蓋頂頭主體12的前端部 分。在圖1所示的例子中，堆焊層14覆蓋第1主體部22的表面22S整體和第2主體部24 的前端面24FS。堆焊層14采用例如等離子粉末堆焊（PTA :Plasma Transferred Arc)法、 MIG(Metal Inert Gas)焊接法、TIG(Tungsten Insert Gas)焊接法這些眾所周知的堆焊而 形成。堆焊層14的厚度是例如1mm以上。堆焊層14的厚度優(yōu)選的是1mm?20mm，更優(yōu)選 的是2mm?10mm。在將堆焊層14的厚度做成比5mm厚的情況下，例如，堆焊層形成為多層。 各層的厚度是例如2mm?5mm。在形成多層堆焊層之后，切削最上面的堆焊層的表面，調(diào)整 到目標厚度即可。在將堆焊層14的厚度做成比2mm薄的情況下，在形成厚度為2mm以上的 堆焊層之后，切削該堆焊層的表面，達到目標厚度即可。若堆焊層14過薄，則難以取得提高 高溫強度的效果。若堆焊層14過厚，則有可能在堆焊層14中產(chǎn)生裂紋。另外，堆焊層14 的形成耗時，制造成本升高。堆焊層14的厚度不需要是恒定的。例如，堆焊層14的前端部 可以比其他部分厚。堆焊層14的后端的外徑比第2主體部24的前端的外徑大。
[0047] 堆焊層14是例如主成分為過渡性金屬的合金。該合金是例如以鈷（Co)為主成分、 并含有鉻（Cr)和鎢（W)的合金（鎢鉻鈷合金）。
[0048] 堆焊層14也可以包含過渡性金屬的碳化物。過渡性金屬的碳化物是例如碳化鈮 (NbC)、碳化鎢（WC)、碳化鈦（TiC)、碳化釩（VC)、碳化鉻（CrC)等。含有例如20%?50體 積％的過渡性金屬的碳化物。過渡性金屬的碳化物的平均粒徑是例如65 μ m?135 μ m。
[0049] 啼鍍臘
[0050] 噴鍍膜16至少覆蓋頂頭主體12的表面上的、從堆焊層14的后端到頂頭主體12 的最大外徑的位置為止的區(qū)域。在圖1所示的例子中，噴鍍膜16覆蓋第2主體部24的側(cè) 面24SS和后端部26的側(cè)面26SS。噴鍍膜16采用例如電弧噴鍍、等離子噴鍍、火焰噴鍍、高 速火焰噴鍍這些眾所周知的噴鍍而形成。噴鍍膜16的厚度是例如400 μ m?800 μ m。
[0051] 噴鍍膜16的成分沒有特別的限定。優(yōu)選的是，噴鍍膜16由鐵（Fe)和鐵的氧化物 (例如Fe304、Fe0等）構(gòu)成。此時，噴鍍膜16通過例如電弧噴鍍鐵線材而形成。而且，噴鍍 膜16也可以含有除鐵系氧化物以外的氧化物（例如鎢的氧化物（W03))。
[0052] 優(yōu)選的是，鐵的氧化物在由鐵及鐵的氧化物構(gòu)成的噴鍍膜16中所占的比例是55 體積％?80體積％。鐵的氧化物在噴鍍膜16中所占的比例是例如表層側(cè)比頂頭主體12 側(cè)高。此時，鐵的氧化物在噴鍍膜16中所占的比例是，例如在噴鍍膜16與頂頭主體12的 邊界部是40體積％以下，在表層部是55體積％?80體積％。為了改變鐵的氧化物在噴鍍 膜16中所占的比例，只要改變例如從電弧噴鍍裝置的噴鍍噴嘴到頂頭主體12的距離（噴 鍍距離）即可。
[0053] 在圖1所示的例子中，噴鍍膜16的前端的外徑和堆焊層14的后端的外徑相同。換 句話說，堆焊層14的表面和噴鍍膜16的表面平滑地相連接。
[0054] 頂頭的制誥方法
[0055] 示出頂頭10的制造方法的一例子。但是，頂頭10的制造方法不限定于以下的制 造方法。
[0056] 首先，準備頂頭主體12。接著，采用PTA法在第1主體部22的表面22S形成堆焊 層14。接著，在將要形成噴鍍膜16的區(qū)域（第2主體部24的側(cè)面24SS和后端部26的側(cè) 面26SS)施加噴丸處理。由此，表面變粗糙，噴鍍膜16容易附著。接著，通過電弧噴鍍鐵線 材，在頂頭主體12的側(cè)面上的、除形成堆焊層14的區(qū)域以外的區(qū)域形成噴鍍膜16。其結(jié) 果，頂頭10被制造出來。
[0057] 圖2是表示具備頂頭10的穿孔機30的結(jié)構(gòu)的示意圖。在穿孔機30中，頂頭10 安裝在芯軸34的前端，并配置在一對傾斜輥32、32之間、且在軋制線PL上。穿軋時，頂頭 10被壓入實心的鋼坯36,被暴露在高溫下，并且承受高壓。
[0058] 頂頭10的前端部分被堆焊層14覆蓋。堆焊層14具有比噴鍍膜、氧化皮的高溫強 度高的高溫強度。因此，即使穿軋鋼坯36,頂頭10的前端部分也難以熔損。
[0059] 而且，在頂頭10的除前端部分以外的側(cè)面形成噴鍍膜16。噴鍍膜具有比堆焊層 大的耐燒結(jié)性。因此，與用堆焊層覆蓋頂頭主體12的表面整體的情況相比，頂頭10難以燒 結(jié)。
[0060] 如上所述，在頂頭10中，利用堆焊層抑制前端部分的熔損，利用噴鍍膜抑制燒結(jié)。 因此，頂頭10的壽命變長。
[0061] 通常，堆焊層形成得比噴鍍膜厚。在頂頭10中，第1主體部22的后端的外徑比第 2主體部24的前端的外徑小。因此，在堆焊層14的表面和噴鍍膜16的表面之間的邊界不 形成臺階，在頂頭10中，堆焊層14的表面和噴鍍膜16的表面平滑地相連接。因此，在通過 穿軋鋼坯36而得到的空心管坯的內(nèi)表面難以發(fā)生損傷。
[0062] 通常，穿軋鋼坯的穿孔機所用的頂頭包括軋制部和均整部。軋制部承擔壁厚軋制 的大部分。均整部精加工壁厚使其平滑。在圖1所示的例子中，第1主體部22以及覆蓋其 表面的堆焊層14與軋制部101 -致，第2主體部以及覆蓋其側(cè)面的噴鍍膜16與均整部102 一致。但是，這些部分沒必要必須一致?？傊押笇?4只要形成在于穿軋鋼坯36時容易 熔損的部分即可。容易熔損的部分是軋制部。特別容易熔損的部分是軋制部的前端部分和 軋制部中的、與傾斜輥32的圓鑿部321相對的部分（在正交于軋制線PL的方向上與圓鑿 部相對的部分）。如圖3所示，一對傾斜輥32、32之間的間隔在圓鑿部321、321之間（圖3 中的單點劃線所示的位置GL)最短。通常，在軋制部中的、在軋制線方向上自與圓鑿部321 相對的位置GL至前后幾 cm(例如，前后分別3cm)的寬度WP處容易發(fā)生熔損。因此，優(yōu)選 的是，堆焊層14形成為至少覆蓋從頂頭的前端到比位置GL靠后方預定距離（例如3cm)的 位置的區(qū)域。另外，從防止頂頭燒結(jié)的觀點出發(fā)，優(yōu)選的是，在均整部不形成堆焊層14。
[0063] 在圖1中，噴鍍膜16形成在第2主體部24和后端部26的表面整體。但是，如上 所述，噴鍍膜16至少覆蓋從堆焊層14的后端到頂頭主體12的最大外徑的位置為止的區(qū)域 即可。
[0064] 第2實施方式
[0065] 本發(fā)明的實施方式的頂頭只要在主體部的表面形成堆焊層即可。圖4示出其一例 子。
[0066] 圖4表不本發(fā)明的第2實施方式的頂頭50。頂頭50被用于穿乳中空的鋼述時。 換句話說，頂頭50用于延伸軋機（第2穿孔機）。換言之，在使用頂頭50的穿孔機中包括 延伸軋機。
[0067] 頂頭50包括代替頂頭主體12的頂頭主體12A。頂頭主體12A包括代替第1主體 部22以及第2主體部24的第1主體部52、第2主體部54以及第3主體部56。
[0068] 第1主體部52包括頂頭主體12A的前端部分。第1主體部52的橫截面是圓形。 第1主體部52的外徑從頂頭50的前端朝向后端去而變大。
[0069] 第2主體部54自第1主體部52的后端開始在頂頭50的軸線方向上延伸。第2主 體部54的橫截面是圓形，第2主體部54的前端的外徑比第1主體部52的后端的外徑小。 第2主體部54與第1主體部52配置在同軸上。因此，在第2主體部54與第1主體部52 之間的邊界形成臺階。第1主體部52的后端面52BS具有圓環(huán)形狀。第2主體部54的外 徑從頂頭50的前端朝向后端去而變大。
[0070] 第3主體部56具有比第2主體部54的后端的外徑大的外徑。第3主體部56自 第2主體部54的后端開始在頂頭50的軸線方向上延伸。第3主體部56的橫截面是圓形， 第3主體部56的前端的外徑比第2主體部54的后端的外徑大。第3主體部56與第2主 體部54配置在同軸上。因此，在第3主體部56和第2主體部54之間的邊界形成臺階。第 3主體部56的前端面56FS具有圓環(huán)形狀。第3主體部56的外徑從頂頭50的前端朝向后 端去而變大。第3主體部56的后端的外徑是頂頭主體12A的最大外徑。后端部26與第3 主體部56相鄰地設置在第3主體部56的后側(cè)。
[0071] 在第1主體部52和第3主體部56之間形成凹槽58。凹槽58繞頂頭主體12A的 中心軸線沿周向延伸。凹槽58的底面由第2主體部54的表面形成。在本實施方式中，堆 焊層14覆蓋凹槽58的底面整體。堆焊層14設在于穿軋中空的鋼坯時與鋼坯接觸的位置。
[0072] 在圖4所示的例子中，噴鍍膜16的前端的外徑和堆焊層14的后端的外徑相同。換 句話說，堆焊層14的表面和噴鍍膜16的表面平滑地相連接。噴鍍膜16覆蓋第3主體部56 的側(cè)面56SS和后端部26的側(cè)面26SS。
[0073] 在圖4所示的例子中，第1主體部52的后端的外徑和堆焊層14的前端的外徑相 同。換句話說，堆焊層14的表面和第1主體部52的表面平滑地相連接。
[0074] 在這樣的頂頭50中，也利用堆焊層抑制熔損，利用噴鍍膜抑制燒結(jié)。因此，頂頭50 的壽命變長。
[0075] 實施例
[0076] 準備了表1所示的試驗序號1?20的頂頭。
[0077] 表 1
[0078]

【權(quán)利要求】
1. 一種頂頭，該頂頭用于穿軋鋼坯的穿孔機，其中，該頂頭包括： 頂頭主體； 堆焊層，該堆焊層形成于所述頂頭主體的表面；以及 噴鍍膜，該噴鍍膜至少覆蓋所述頂頭主體的表面上的、從所述堆焊層的后端到所述頂 頭主體的最大外徑的位置為止的區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所記載的頂頭，其中， 所述堆焊層覆蓋所述頂頭主體的前端部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所記載的頂頭，其中， 所述頂頭主體包括： 第1主體部，該第1主體部包括所述前端部分；以及 第2主體部，該第2主體部具有比所述第1主體部的后端的外徑大的外徑，并且自所述 第1主體部的后端開始延伸， 所述堆焊層形成在所述第1主體部的表面， 所述噴鍍膜形成在所述第2主體部的表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所記載的頂頭，其中， 所述頂頭主體包括： 第1主體部，該第1主體部包括所述頂頭主體的前端部分；以及 第2主體部，該第2主體部自所述第1主體部的后端開始延伸， 所述堆焊層形成在所述第2主體部的表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所記載的頂頭，其中， 所述頂頭主體還包括第3主體部，該第3主體部自所述第2主體部的后端開始延伸， 所述第2主體部的前端的外徑小于所述第1主體部的后端的外徑， 所述第3主體部具有比所述第2主體部的后端的外徑大的外徑， 所述噴鍍膜形成在所述第3主體部的表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任一項所記載的頂頭，其中， 所述堆焊層的表面和所述噴鍍膜的表面平滑地相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任一項所記載的頂頭，其中， 所述堆焊層含有碳化物。
【文檔編號】B21B19/04GK104254407SQ201380021624
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】日高康善, 東田泰斗, 下田一宗 申請人:新日鐵住金株式會社