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

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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
本专利技术涉及作为热加工用工具(hotrollingtool)的无缝钢管的轧制用顶头(plugforrollingofseamlesssteelpipe)、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。
技术介绍
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(Mannesmannmillprocess)。该方法是首先利用穿轧机(piercingmill)对加热至规定温度的圆形钢片(roundshapesteel)(以下称为钢坯(billet))进行穿孔轧制(piercing)而制造中空管坯(hollowpiecesorhollowsteeltubes)(以下称为空心管(hollow))，利用延伸轧机(elongator)、心棒轧管机(plugmill)或心轴轧管机(mandrelmill)等延伸轧机(mainrollingmill)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(reducingmill)或定径机(sizingmill)主要减小外径(outerdiameter)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(barreltyperoll)和顶头以及2个导靴(guideshoe)的所谓的满乃斯曼穿轧机(Mannesmannpiercer)、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(groovedroll)和顶头的所谓的压轧穿孔机(pressrollingpiercer)。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(highload)，容易磨损(wear)、熔损(deformationduetoelevatedtemperature)。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(scalefilm)，实现损耗(weardamage)的防止。例如专利文献1中公开了对以铁基合金(iron-basealloy)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(ironoxidescale)的技术。这样的氧化皮(oxidizedscale)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(seizureorsticking)、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(highalloy)时，轧制材被加热而生成的表面氧化皮(surfacescale)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(toollife)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-alloysteel)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-basealloy)制的顶头的高温强度(high-temperaturestrength)相对不足，即便利用氧化皮保护表面，也会因接触载荷(contactload)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。因此，作为在对如上所述的高合金钢进行轧制时延长无缝钢管的穿孔轧制用顶头的寿命的方法，提出了如下方法：用陶瓷制作整个顶头或前端部(ceramics)的方法(专利文献2)，或者利用高温强度优异的钼合金(molybdenumalloy)制作的方法(专利文献3)，或者在顶头前端部粉末堆焊(powderoverlayingwelding)高温强度高的Co基合金(cobaltbasealloy)的方法(专利文献4)，用Nb合金制作或被覆的方法(专利文献5)等。此外，在专利文献6中提出了一种形成有金属－碳化物复合被膜并在最外表面形成了铁系氧化物被膜的工具，该金属－碳化物复合被膜是使碳化铌粒子分散于由Co基合金或Ni基合金(nickelbasealloy)构成的基体金属(matrixmetal)而成的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平08－193241号公报专利文献2：日本特开昭60－137511号公报专利文献3：日本特开昭63－203205号公报专利文献4：日本特开昭62－050038号公报专利文献5：日本特开2001－038408号公报专利文献6：日本特开2007－160338号公报
技术实现思路
但是，在上述的现有技术中，存在如下的课题。专利文献2中所示的仅将顶头前端部用陶瓷构成并强化的方法虽然具有防止前端部烧伤的效果，但难以确保陶瓷部与金属部的接合强度(jointstrength)，另外陶瓷部对耐冲击弱，在轧制中顶头被破坏的危险高，不实用。另外，专利文献3中所示的使前端为Mo合金的方法具有价格非常高、并且钼合金部的耐冲击载荷(impactload)和热疲劳(thermalfatigue)弱等缺点。此外，上述专利文献4～6中所示的通过喷镀等在顶头表面被覆Co基耐热合金、Nb合金的方法存在如下问题：虽然合金部的高温强度高，但由于合金部与轧制材直接进行金属接触，所以摩擦热(frictionheat)非常高，顶头进一步升温，虽然是耐热合金(heat-resistantalloy)但强度不足，产生熔损。本专利技术鉴于以上的问题点，对于在高合金钢的无缝钢管的轧制这样的严苛条件下使用的顶头提供大幅延长其寿命的技术。本专利技术人等为了解决上述课题进行了深入研究，完成了以下主要构成的本专利技术。(1)一种无缝钢管轧制用顶头，其特征在于，在金属母材的表面被覆Co或Co基合金而成的被覆层的表面具有由Co系氧化物构成的氧化层。(2)根据(1)所述的无缝钢管的轧制用顶头，其特征在于，上述Co基合金含有30质量％以下的Ni。(3)根据(1)或(2)所述的无缝钢管的轧制用顶头，其特征在于，上述氧化层是利用高温保持热处理来生成的。(4)根据(1)或(2)所述的无缝钢管的轧制用顶头，其特征在于，上述氧化层是利用无缝钢管轧制操作时的热来生成的。(5)根据(1)或(2)所述的无缝钢管的轧制用顶头，其特征在于，上述氧化层是利用高温保持热处理和无缝钢管轧制操作时的热来生成的。(6)根据上述(1)～(5)所述的无缝钢管的轧制用顶头，上述氧化层的平均厚度为10μm～40μm。(7)根据上述(1)～(6)所述的无缝钢管的轧制用顶头，上述金属母材为铁系材料。(8)一种无缝钢管的制造方法，使用上述(1)～(7)所述的无缝钢管轧制用顶头。(9)一种无缝钢管轧制用顶头的制造方法，在金属顶头的表面以0.1～2mm的厚度被覆Co或Co基合金后，在大气中进行300℃～1000℃的热处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无缝钢管的轧制用顶头，在金属母材的表面被覆Co或Co基合金而成的被覆层的表面具有由Co系氧化物构成的氧化层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.11 JP 2012-1990271.一种无缝钢管的轧制用顶头，在金属母材的表面被覆Co或Co基合金而成的被覆层的表面具有由Co系氧化物构成的氧化层，其中，所述Co是含有99质量％以上的Co且剩余部分为不可避免的杂质的纯Co金属，所述Co基合金是含有0.3～30质量％的Ni且剩余部分为Co和不可避免的杂质的合金，并且，所述氧化层的平均厚度为10μm～40μm。2.根据权利要求1所述的无缝钢管的轧制用顶头，其中，所述氧化层是利用高温保持热处理来生成的。3.根据权利要求1所述的无缝钢管的轧制用顶头，其中，所述氧化层是利用无缝钢管轧制操作时的热来生成的。4.根据权利要求1所述的无缝钢管的轧制用顶头，其中，所述氧化层是利用高温保持热处理和无缝钢管轧制操作时的热来生成的。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：井口贵朗，胜村龙郎，木村秀途，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP