[发明专利]无缝钢管的轧制用顶头、该顶头的制造方法以及使用该顶头的无缝钢管的制造方法

说明书

本发明提供一种大幅延长在高合金钢的无缝钢管轧制这样的严苛条件下使用的顶头的寿命的技术。具体而言，提供在金属母材的表面被覆Co或Co基合金，进而在该被覆层的表面生成有由Co系氧化物构成的氧化层的无缝钢管的轧制用顶头，该顶头的制造方法以及使用该顶头的无缝钢管的制造方法。

技术领域

本发明涉及作为热加工用工具(hot rolling tool)的无缝钢管的轧制用顶头(plug for rolling of seamless steel pipe)、该顶头的制造方法以及使用该顶头的无缝钢管的制造方法。

背景技术

作为高温制造无缝钢管的方法，一直以来广泛实施满乃斯曼制管法(Mannesmannmill process)。该方法是首先利用穿轧机(piercing mill)对加热至规定温度的圆形钢片(round shape steel)(以下称为钢坯(billet))进行穿孔轧制(piercing)而制造中空管坯(hollow pieces or hollow steel tubes)(以下称为空心管(hollow))，利用延伸轧机(elongator)、心棒轧管机(plug mill)或心轴轧管机(mandrel mill)等延伸轧机(mainrolling mill)减小该空心管的壁厚，进一步根据需要进行再加热后，利用减径机(reducing mill)或定径机(sizing mill)主要减小外径(outer diameter)而得到规定尺寸的无缝钢管的方法。

上述穿轧机有各种各样的，一般有组合2根斜辊(barrel type roll)和顶头以及2个导靴(guide shoe)的所谓的满乃斯曼穿轧机(Mannesmann piercer)、组合3根斜辊和顶头的所谓的三辊穿轧机、或者组合2根孔型辊(grooved roll)和顶头的所谓的压轧穿孔机(press rolling piercer)。

在上述穿孔轧制过程中，顶头因与被加热的钢坯和空心管无间隙地接触而经常处于高温、高载荷(high load)，容易磨损(wear)、熔损(deformation due to elevatedtemperature)。因此，通常在900～1000℃的高温下对顶头实施氧化皮处理(scalehandling)，在顶头表面形成厚度数十μm～数百μm的氧化皮被膜(scale film)，实现损耗(wear damage)的防止。例如专利文献1中公开了对以铁基合金(iron-base alloy)为基体的顶头实施热处理，在表面形成以磁铁矿(magnetite)为主的氧化铁系氧化皮(iron oxidescale)的技术。这样的氧化皮(oxidized scale)在热轧中作为非金属膜(nonmetalliccoating)夹在作为被轧制材的金属与构成顶头的金属之间以防止金属接触(metalliccontact)，防止烧伤(seizure or sticking)、熔合(deposition)，并且减少摩擦，因此具有保护顶头，提高寿命的效果。轧制材为大量含有Cr的高合金(high alloy)时，轧制材被加热而生成的表面氧化皮(surface scale)本来就非常少，经常发生与顶头等工具的金属接触，使工具寿命(tool life)变差，因此在这样的工具表面人工生成氧化皮的技术具有特别重大的效果。

然而如果对轧制材含有12质量％以上的Cr的高合金钢(high-alloy steel)进行轧制，则即便使用如上所述的技术，用1个顶头能够轧制的轧制材根数最多也就10根左右，需要进一步提高工具寿命。

进行轧制材含有12质量％以上的Cr的高合金钢的轧制时顶头寿命不充分的理由如下：轧制中的材料在高温下强度高，而铁基合金(iron-base alloy)制的顶头的高温强度(high-temperature strength)相对不足，即便利用氧化皮保护表面，也会因接触载荷(contact load)导致顶头的前端破损(crush)和表面凹陷(gouge)等变形(deformation)，由此表面氧化皮层被破坏，随着产生烧伤等。