[发明专利]穿轧用顶头的制造方法及穿轧用顶头的再生方法

说明书

本申请是申请日为2008年10月20日、申请号为2008801145617、发明名称为“穿轧用顶头、该穿轧用顶头的再生方法以及该穿轧用顶头的再生设备列”的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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（plug mill）、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坯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）等而对该空心管坯进行研磨、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℃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℃～1000℃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1”）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1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。