[发明专利]穿孔轧制用顶头的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于制造无缝钢管的穿孔轧制机(下面简称为“穿孔机(piercer)”)中使用的穿孔轧制用顶头(下面简称为“顶头”)的制造方法，特别涉及一种通过在顶头的母材表面电弧喷镀铁线材而形成有保护膜的穿孔轧制用顶头的制造方法。

背景技术

无缝钢管能够采用曼内斯曼制管法进行制造。该制管法包括以下步骤：

(1)利用穿孔机穿孔轧制被加热到预定温度的坯料(圆钢坯)，使其成形为空心管坯(hollow shell)；

(2)利用拉伸轧制机(例如：芯棒式无缝管轧机)拉伸轧制空心管坯；

(3)利用定径轧制机(例如：拉伸缩径轧机)将拉伸轧制后的空心管坯定径轧制为预定的外径和壁厚。

在利用穿孔机穿孔轧制的过程中，将顶头用作穿孔用工具。由于该顶头被安装在芯轴的前端，对被加热到1200℃左右的高温的钢坯进行穿孔，所以该顶头被暴露在于高温下承受高表面压力的严酷的状况下。通常，顶头以高温工具钢为母材，并为了保护该母材，预先通过热处理在母材表面形成氧化皮的保护膜，在此基础上将该顶头用于穿孔轧制。在穿孔轧制时，顶头表面的氧化皮保护膜承担阻隔从钢坯向顶头母材的热传递、并且防止钢坯和顶头之间烧结的作用。

对于这样的附着氧化皮保护膜的顶头而言，伴随着反复穿孔轧制，氧化皮保护膜逐渐磨损。当氧化皮保护膜磨损时，保护膜所产生的隔热效果降低，因此在穿孔过程中顶头的温度上升，顶头母材容易发生熔损、热变形。另外，当氧化皮保护膜消失而顶头母材直接接触钢坯时，产生烧结，在钢管的内表面产生瑕疵。因此，顶头在失去保护膜的时刻就变得不能使用，达到寿命。

特别在制造由含9％以上的Cr的高Cr钢、Ni基合金、不锈钢这些高合金钢构成的无缝钢管的情况下，在穿孔轧制时顶头表面的氧化皮保护膜发生明显磨损，顶头寿命大幅缩短。例如，在不锈钢的穿孔过程中，顶头表面的氧化皮保护膜使用2、3循环(连续穿孔次数)便发生磨损，该顶头达到寿命。因此，发生频繁地更换顶头的情况，钢管的制造效率低下。因此，特别在制造高合金钢的无缝钢管时，要求在穿孔轧制时延长顶头的寿命、由此提高钢管的制造效率。

针对这样的要求，例如，在专利文献1中公开有如下所述的顶头：代替热处理所形成的氧化皮保护膜，而在顶头母材的表面电弧喷镀铁线材形成由氧化物和Fe构成的保护膜来作为形成在顶头母材的表面的保护膜。该附着电弧喷镀保护膜的顶头由于顶头表面的保护膜由氧化物和Fe构成，所以隔热性和防烧结性优异，有望延长顶头的寿命。

另外，在专利文献1中公开有如下所述的制造设备：该制造设备在制造(再生)附着电弧喷镀保护膜的顶头时，在对顶头的表面施加喷丸处理后，一边使载置该顶头的旋转台旋转，一边从电弧喷镀机向顶头的母材表面喷镀熔融材料，从而在顶头的母材表面形成由氧化物和Fe构成的保护膜。在该制造设备中，分别朝向顶头母材表面的前端部、胴部的前半部、以及胴部的后半部设置喷镀机，如果使所有的喷镀机同时工作而形成电弧喷镀保护膜，则与使用一个喷镀机在顶头母材表面的整个区域形成电弧喷镀保护膜时相比，能够缩短形成保护膜所需的时间，实现顶头的制造效率的提高。

但是，即使是专利文献1所公开的以往的制造设备所制造的附着电弧喷镀保护膜的顶头，也会在钢坯的穿孔长度较长的情况下、钢坯的高温强度较高的情况下发生保护膜的剥离。这是由保护膜的密合性不稳定导致的。因此，在稳定实现顶头寿命的延长的点上有改善余地。

专利文献1：日本特许第4279350号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述问题而完成的，以在顶头母材的表面电弧喷镀铁线材而形成由氧化物和Fe构成的保护膜为前提，其目的是提供一种具有以下特性的穿孔轧制用顶头的制造方法：

(1)形成在顶头表面的保护膜的密合性牢固；

(2)即使是在钢坯的穿孔长度较长的情况下、钢坯的高温强度较高的情况下，也能够稳定延长顶头寿命。

用于解决问题的方案

本发明的主要内容如下所述。

一种穿孔轧制用顶头的制造方法，被使用其是在用于制造无缝钢管的穿孔轧制机中使用的顶头的制造方法，其特征在于，

该穿孔轧制用顶头的制造方法包括电弧喷镀工序，该电弧喷镀工序利用电弧喷镀机使铁线材熔融并且朝向顶头的母材表面喷出该熔融材料，在顶头的母材表面形成由氧化物和Fe构成的保护膜，