[发明专利]穿孔机、芯棒、以及使用了它们的无缝金属管的制造方法

说明书

提供一种能够抑制穿孔轧制后或延伸轧制后的空心管坯的前端部与后端部的温度差的穿孔机。穿孔机的芯棒(3)包括：棒主体(31)；冷却液流路(34)，其形成于棒主体(31)内，供冷却液流动；内表面冷却机构(340)，其配置于冷却区域(32)，与冷却液流路(34)相连，在穿孔轧制时或延伸轧制时，向棒主体(31)的外部喷射冷却液而冷却冷却区域(32)内的空心管坯(50)的内表面部分；以及内表面拦截机构(350)，其以与冷却区域(32)相邻的方式配置于冷却区域(32)的后方，在穿孔轧制或延伸轧制时，抑制被喷射到棒主体(31)的外部的冷却液与位于冷却区域(32)的后方的空心管坯(50)的内表面部分接触。

技术领域

本发明涉及一种穿孔机、芯棒、以及使用了它们的无缝金属管的制造方法。

背景技术

作为以钢管为代表的无缝金属管的制造方法，存在满乃斯曼法。在满乃斯曼法中，使用穿轧机来对实心的圆钢坯进行穿孔轧制，制造空心管坯(Hollow Shell)。并且，对进行穿孔轧制来制造成的空心管坯实施延伸轧制，使空心管坯成为预定的壁厚和外径。延伸轧制利用例如延伸轧机、顶头轧管机(plug mill)、芯棒轧管机(mandrel mill)等。使用定径机等定径轧机来对延伸轧制后的空心管坯实施定径轧制，制造具有期望的外径的无缝金属管。

上述无缝金属管的制造装置中的穿轧机和延伸轧机具备同样的结构。穿轧机和延伸轧机具备多个倾斜辊、顶头、以及芯棒。多个倾斜辊在原材料(穿轧机的情况的原材料是圆钢坯，延伸轧机的情况的原材料是空心管坯)所通过的轧制线的周围等间隔地排列。顶头位于多个倾斜辊之间，且配置于轧制线。顶头具有炮弹形状，顶头的前端部的外径比顶头的后端部的外径小。顶头的前端部与穿孔轧制或延伸轧制前的原材料相对地配置。芯棒的前端与顶头的后端面的中央部连接。芯棒配置于轧制线，沿着轧制线延伸。

穿轧机利用多个倾斜辊一边使作为原材料的圆钢坯在圆钢坯的周向上旋转一边将该圆钢坯向顶头推入，对圆钢坯进行穿孔轧制而形成空心管坯。同样地，延伸轧机利用多个倾斜辊一边使作为原材料的空心管坯在空心管坯的周向上旋转一边将顶头插入空心管坯，在倾斜辊与顶头之间压下空心管坯，对空心管坯进行延伸轧制。

以下，在本说明书中，将如穿轧机和延伸轧机这样具备多个倾斜辊、顶头、芯棒的轧制装置定义为“穿孔机”。另外，在穿孔机的各结构中，将穿孔机的倾斜辊的入侧定义为“前方”，将穿孔机的倾斜辊的出侧定义为“后方”。

最近，要求无缝金属管的高强度化。对于例如油井、气井所使用的无缝钢管，随着油井、气井的深井化，要求较高的强度。为了制造这样的具有较高的强度的无缝金属管，例如对穿孔轧制和延伸轧制后的空心管坯实施淬火和回火。

若淬火前的空心管坯的长度方向的温度分布不均匀，则在淬火后的空心管坯中，组织在长度方向上变得不均匀。若组织在长度方向上不均匀，则在制造成的无缝金属管的长度方向上，机械特性产生偏差。因而，优选能够在使用穿孔机来实施穿孔轧制或延伸轧制之后的空心管坯中抑制长度方向的温度分布的偏差。具体而言，优选抑制穿孔轧制后或延伸轧制后的空心管坯的前端部与后端部的温度差。

在日本特开平3-99708号公报(专利文献1)和日本特开2017-13102号公报(专利文献2)中提出了降低由穿孔机制造成的空心管坯的温度分布的不均匀的技术。

在专利文献1中，记载有如下事项。专利文献1的目的在于，降低由于在穿孔轧制时或延伸轧制时产生的加工发热而变形阻力较大的无缝高合金管的内外表面的温度差。在专利文献1中，能够朝向斜后方喷射冷却水的喷嘴孔形成于顶头的后部。在穿孔轧制时，从顶头后部的喷嘴孔朝向穿孔轧制中的空心管坯的内表面喷射冷却水。由此，冷却由于加工发热而温度比外表面的温度上升后的内表面，降低空心管坯的内外表面的温度差。