[发明专利]穿孔装置、穿孔装置所使用的芯棒以及无缝钢管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种穿孔装置、穿孔装置所使用的芯棒以及无缝钢管的制造方法。

背景技术

用于对钢坯穿孔的穿孔装置例如包括斜轧式穿孔机、轧辊式穿孔机甚至还有冲孔机。斜轧式穿孔机用于利用满乃斯曼法制造无缝钢管。斜轧式穿孔机是对圆形钢坯进行穿孔轧制来制造空心管坯。

斜轧式穿孔机例如具有一对倾斜辊和芯棒。一对倾斜辊分别相对于轧制线倾斜。芯棒配置在一对倾斜辊之间且位于轧制线上。斜轧式穿孔机是一边利用倾斜辊使圆形钢坯沿周向旋转一边将圆形钢坯向芯棒推压，对圆形钢坯进行穿孔轧制来形成空心管坯。

在利用斜轧式穿孔机对圆形钢坯进行穿孔轧制来形成空心管坯时，有时在空心管坯的内表面会产生裂纹(以下，称为内表面裂纹)。内表面裂纹例如以下面的机理产生。在穿孔轧制中，圆形钢坯发生满乃斯曼破坏，并在圆形钢坯的横截面中心部形成裂纹(裂缝)。形成于圆形钢坯的中心部的裂纹由于穿孔轧制而变成空心管坯的内表面裂纹。

如果降低芯棒顶端的牵伸比，就能够减少由满乃斯曼破坏产生的空心管坯的内表面裂纹。然而，如果降低芯棒顶端的牵伸比，圆形钢坯的相对于倾斜辊的咬入性将降低。因而，优选采用其他的方法减少空心管坯的内表面裂纹。

在国际公开第2004/052569号公报(专利文献1)、特开2009-18338号公报(专利文献2)提出了作为减少空心管坯的内表面裂纹的技术。

在专利文献1中，使用特定形状的芯棒。该芯棒具有顶端轧制部、工件部以及旋进(reeling)部。顶端轧制部是外径d的圆柱状，其顶端面形成为曲率半径r的球面状。工件部以与顶端轧制部连续并且外径随着向轴向后端去而逐渐增大的方式由曲率半径R的圆弧旋转面形成。旋进部以与工件部连续并且外径随着向轴向后端的最大外径D去而逐渐增大的方式以规定的锥角度形成。外径d、曲率半径R、顶端轧制部的轴向长度L1、工件部的轴向长度L2、旋进部的轴向长度L3以及钢坯的外径满足规定的关系式。

在专利文献2中使用特定结构的推杆装置。该推杆装置具有作动缸装置和推杆芯骨。作动缸装置包含作动缸轴。推杆芯骨安装于作动缸轴的顶端。推杆芯骨的顶端与钢坯的后端抵接。推杆芯骨的横截面积和钢坯的横截面积满足规定的关系式。推杆芯骨的长度和推杆芯骨的横截面积满足规定的关系式。穿孔轧制时的作动缸轴的顶端的移动距离和作动缸轴的外径满足规定的关系式。

专利文献1、2的技术均能够抑制满乃斯曼破坏。然而，有时也在穿孔轧制前的钢坯的横截面中央存在内部缺陷。以下，将这样的缺陷称为“中心缺陷”。中心缺陷是例如在钢坯的中心部产生气孔、偏析。中心缺陷包含形成于钢坯的中心部的裂纹。即使能够抑制满乃斯曼破坏，若对具有中心缺陷的钢坯进行穿孔轧制，也有时中心缺陷会蔓延并在空心管坯的内表面表现出来。

因此，为了降低由钢坯的中心缺陷引起的内表面裂纹，考虑在铸锭阶段抑制产生缺陷。例如，在日本特开平2-224856号公报(专利文献3)中，公开了一种能够抑制在铸锭的中心部产生孔隙性缺陷的技术。在专利文献3中，在自连铸模抽出的铸锭的内部完成凝固之前，在规定的条件下对铸锭连续地进行锻压。然而，难以完全地消除孔隙性缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制在空心管坯产生内表面裂纹的穿孔装置。

本发明的实施方式的穿孔装置用于对钢坯穿孔。穿孔装置具有芯棒。芯棒具有通孔。通孔在芯棒的中心轴线上延伸并供要被穿孔的钢坯的中心部穿过。

本发明的实施方式的穿孔装置能够抑制在空心管坯产生内表面裂纹。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的斜轧式穿孔机的结构的示意图。

图2A是表示图1所示的穿孔机所具有的芯棒的纵剖视图。

图2B是表示将图2A所示的芯棒的局部放大的纵剖视图。

图3是表示以往不具有通孔的芯棒的纵剖视图。

图4是表示使用图3所示的以往的芯棒对钢坯进行穿孔轧制的情况的示意图。

图5是表示使用图2A所示的芯棒对钢坯进行穿孔轧制的情况的示意图。

图6是表示将图2A所示的芯棒与芯骨结合起来的纵剖视图。

图7是表示图1所示的穿孔机能使用的其他的芯棒的纵剖视图。

图8是表示使用图7所示的芯棒对钢坯进行穿孔轧制的情况的示意图。

图9是表示本发明的实施方式的轧辊式穿孔机的结构的示意图。

图10是表示图9的X-X剖视图。

图11是表示本发明的实施方式的冲孔机的结构的示意图。