專(zhuān)利名稱(chēng)：穿軋用頂頭、該穿軋用頂頭的再生方法以及該穿軋用頂頭的再生設(shè)備列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠循環(huán)使用在用于制造無(wú)縫鋼管的穿軋機(jī)中的穿軋用頂頭 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“頂頭”)、該頂頭的再生方法以及該頂頭的再生設(shè)備列。
背景技術(shù)：
廣泛采用滿乃斯曼式制管法作為以熱加工方式制造無(wú)縫鋼管的方法。在滿乃斯曼式制管法中，將被加熱到規(guī)定溫度的圓鋼坯輸送到穿軋機(jī)(pierce r)中，然后對(duì)該圓鋼坯 的軸心部進(jìn)行穿孔從而獲得被稱(chēng)為“hollow shell”的空心管坯。然后，將該空心管坯保持原樣地直接輸送到頂頭式管軋機(jī)(plug mill)、芯棒式無(wú) 縫管軋機(jī)(mandrel mill)等后續(xù)的延伸軋制機(jī)中來(lái)進(jìn)行延伸軋制、或者在依據(jù)需要使該空 心管坯通過(guò)與上述穿軋機(jī)相同結(jié)構(gòu)的延伸軋機(jī)(elongator)而被擴(kuò)徑、變薄之后將該空心 管坯輸送到上述后續(xù)的延伸軋制機(jī)中來(lái)進(jìn)行延伸軋制。然后，使該空心管坯經(jīng)過(guò)拉伸縮徑 軋機(jī)(stretchreducer)、均整機(jī)(reeler)、定徑機(jī)(sizer)等而對(duì)該空心管坯進(jìn)行研磨、形 狀修整以及定徑(sizing)，從而制造出作為產(chǎn)品的無(wú)縫鋼管。在利用穿軋機(jī)進(jìn)行的穿軋中，使用炮彈形狀的頂頭作為穿孔用工具。該頂頭安裝 在心軸的頂端，由于對(duì)被加熱到1200°C左右高溫的鋼坯進(jìn)行穿孔，因此該頂頭處于在高溫 條件下承受高表面壓力的狀態(tài)。因此，在頂頭的表面上形成有用于保護(hù)頂頭母材的氧化皮 保護(hù)膜。氧化皮保護(hù)膜起到阻擋來(lái)自鋼坯的熱、并且防止該頂頭與鋼坯發(fā)生燒結(jié)的作用。通常，以900°C 1000°C左右的高溫對(duì)由熱加工工具鋼構(gòu)成的頂頭進(jìn)行數(shù)小時(shí) 數(shù)十小時(shí)的熱處理，從而形成頂頭表面上的氧化皮保護(hù)膜。近年來(lái)，對(duì)無(wú)縫鋼管的需求顯著增加，尤其對(duì)能用在嚴(yán)酷環(huán)境中的無(wú)縫鋼管的需 求明顯增加。在嚴(yán)酷的環(huán)境中，適合使用不銹鋼、Ni基合金鋼、含有9%以上的Cr的高Cr 鋼這樣的高合金鋼的無(wú)縫鋼管。在制造高合金鋼的無(wú)縫鋼管時(shí)，當(dāng)在穿軋中使用帶氧化皮保護(hù)膜的頂頭時(shí)，由于 是對(duì)變形阻力較大的鋼坯進(jìn)行穿孔，因此頂頭上的氧化皮保護(hù)膜容易發(fā)生磨損、剝離。當(dāng)頂 頭上的氧化皮保護(hù)膜發(fā)生磨損、剝離時(shí)，隔熱效果下降，因此頂頭母材的溫度上升，頂頭有 可能產(chǎn)生熔損。通常，在將帶氧化皮保護(hù)膜的頂頭用在制造高合金鋼的無(wú)縫鋼管時(shí)的穿軋中的情 況下，因多次循環(huán)而使氧化皮保護(hù)膜磨損，頂頭的使用壽命變得極短。另外，在使用氧化皮保護(hù)膜已經(jīng)被損耗了的頂頭而繼續(xù)進(jìn)行穿軋時(shí)，由于頂頭母 材與鋼坯直接接觸，所以兩者發(fā)生燒結(jié)，并且在空心管坯的內(nèi)表面上產(chǎn)生缺陷而有損產(chǎn)品品質(zhì)。因而，在制造高合金鋼的無(wú)縫鋼管時(shí)，必須頻繁更換頂頭，結(jié)果導(dǎo)致穿軋機(jī)的制造 效率下降。特別在像近年這樣希望高效地生產(chǎn)無(wú)縫鋼管、推進(jìn)滿乃斯曼式制管設(shè)備的連續(xù) 化的情況下，穿軋機(jī)的制造效率的下降會(huì)影響無(wú)縫鋼管的整體制造效率。
為了自心軸卸下在穿軋中用過(guò)的頂頭來(lái)進(jìn)行再生并重新使用于穿軋，必須重新形 成氧化皮保護(hù)膜，為此所要進(jìn)行的熱處理耗費(fèi)大量時(shí)間和工時(shí)。因此，為了不降低穿軋機(jī)的 制造效率、即使非常頻繁地更換頂頭也不會(huì)出現(xiàn)頂頭不夠的情況，需要確保巨大數(shù)量的頂 頭。考慮到上述情況，為了盡量減少要確保的頂頭的數(shù)量，進(jìn)行了各種謀求提高頂頭使用壽命的研究。例如，在日本特公平4-8498號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作“文獻(xiàn)1”)中提出了一種 通過(guò)減少Cr且添加Mo、W等來(lái)提高頂頭母材的高溫強(qiáng)度、并且在頂頭的表面上生成并附著 有密合性優(yōu)異的氧化皮的頂頭。該文獻(xiàn)1所提出的頂頭在鋼坯的穿孔長(zhǎng)度很長(zhǎng)的情況下，頂頭母材的高溫強(qiáng)度以 及氧化皮保護(hù)膜的密合性均不足，存在不能確保足夠長(zhǎng)的使用壽命這樣的缺點(diǎn)。在日本特開(kāi)平4-74848號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作“文獻(xiàn)2”)以及日本特開(kāi)4-270003號(hào)公 報(bào)(以下稱(chēng)作“文獻(xiàn)3”)中，提出了一種采用具有能提高高溫變形阻力以及耐裂紋性的成分 組成的頂頭母材、且在頂頭的表面上形成有氧化皮保護(hù)膜的頂頭。但是，上述文獻(xiàn)2以及文 獻(xiàn)3所提出的頂頭在穿孔時(shí)，氧化皮保護(hù)膜在表面壓力最大且溫度上升的頂頭頂端部發(fā)生 熔化而喪失隔熱性以及耐磨損性，因此存在頂頭的頂端部容易發(fā)生熔損、變形這樣的缺點(diǎn)。在日本特公昭64-7147號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作“文獻(xiàn)4”)中提出了一種采用添加了 Cr 和Cu的頂頭母材、且在頂頭的表面上形成有氧化皮保護(hù)膜的頂頭。但是，該文獻(xiàn)4所提出 的頂頭也具有在穿孔時(shí)容易在頂頭頂端部發(fā)生熔損、變形這樣的缺點(diǎn)?？傊?，上述文獻(xiàn)1 4所提出的頂頭雖然都調(diào)整了頂頭母材的成分組成，但是在將 上述頂頭應(yīng)用在高合金鋼的無(wú)縫鋼管的穿軋中的情況下，只通過(guò)設(shè)計(jì)頂頭母材的成分，無(wú) 法期待充分提高頂頭的使用壽命。另外，當(dāng)在穿軋中重新使用上述文獻(xiàn)1 4所提出的頂頭的情況下，為了再生氧化 皮保護(hù)膜，仍然需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的熱處理。因此，還需要進(jìn)行將頂頭表面的保護(hù)膜換成氧化 皮之外的保護(hù)膜來(lái)謀求提高頂頭的使用壽命的研究。例如，在日本特開(kāi)平10-180315號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作“文獻(xiàn)5”)中提出了一種利用 SiC、Al203、&O2或Si3N4這樣的陶瓷構(gòu)成表面的一部分來(lái)代替氧化皮、從而提高了高溫彎曲 強(qiáng)度的頂頭。在日本特公昭59-13924號(hào)公報(bào)(以下稱(chēng)作“文獻(xiàn)6”)中提出了一種在表面 上等離子噴鍍Fe的氧化物粉末而形成有保護(hù)膜的頂頭。但是，在文獻(xiàn)5所提出的頂頭中，穿孔時(shí)的撞擊可能使陶瓷部分產(chǎn)生缺損，所以需 要在更換、搬運(yùn)頂頭時(shí)謹(jǐn)慎處理。此外，由陶瓷構(gòu)成的頂頭本身比較昂貴，也很難再生。另 夕卜，在文獻(xiàn)6所提出的頂頭中，為了制作以及再生頂頭，需要設(shè)置用于等離子噴鍍粉末的大 規(guī)模裝置，需要花費(fèi)巨大的成本。如上所述，為了不會(huì)使穿軋的制造效率下降，一直在研究能夠提高頂頭的使用壽 命的對(duì)策，在將頂頭用在高合金鋼的無(wú)縫鋼管的穿軋中的情況下，只通過(guò)設(shè)計(jì)頂頭母材的 成分，無(wú)法期待充分提高頂頭的使用壽命。另外，當(dāng)在穿軋中重新使用頂頭的情況下，為了再生氧化皮保護(hù)膜而需要進(jìn)行長(zhǎng) 時(shí)間的熱處理。因此，雖然開(kāi)發(fā)出了利用陶瓷構(gòu)成頂頭的表面、或在表面上等離子噴鍍Fe 的氧化物粉末而形成保護(hù)膜來(lái)替代氧化皮，但都不是提高頂頭的使用壽命的有效的對(duì)策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做成的，目的在于提供一種在循環(huán)使用時(shí)使用壽命優(yōu) 異、以低成本且能夠在短時(shí)間內(nèi)再生的穿軋用頂頭、該穿軋用頂頭的再生方法以及能夠在 一連串的用于循環(huán)使用頂頭的設(shè)備列(online)中再生頂頭的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人針對(duì)能夠用在制造無(wú)縫鋼管的穿軋中的頂頭，以提 高頂頭的使用壽命以及為了順利地循環(huán)使用而以低成本且在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)再生為目的，反 復(fù)進(jìn)行了潛心研究，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的主旨在于，提供下述(1)的穿軋用頂頭、(2)的穿軋用頂頭的再生方法、 以及(3)的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列。(1) 一種穿軋用頂頭，其能夠循環(huán)使用在用于制造無(wú)縫鋼管的穿軋機(jī)中，其特征在 于，利用鐵線材對(duì)噴丸處理(shotblast)后的該頂頭的母材表面進(jìn)行電弧噴鍍，從而形成 由氧化物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜。
優(yōu)選在上述(1)的頂頭中，上述保護(hù)膜中的上述氧化物所占的區(qū)域的比率為55 80 %。另外，優(yōu)選上述保護(hù)膜中的上述氧化物所占的區(qū)域的比率在表層側(cè)比母材側(cè)高，在這 種情況下，優(yōu)選上述保護(hù)膜中的上述氧化物所占的區(qū)域的比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部為 40%以下，在表層部為55 80%。另外，優(yōu)選該頂頭為炮彈形狀，且上述保護(hù)膜的厚度在頂 端部比主體部厚。另外，優(yōu)選在上述保護(hù)膜的表面上層疊有潤(rùn)滑劑。另外，優(yōu)選上述鐵線材 含有W。(2) 一種用于循環(huán)使用上述(1)所述的穿軋用頂頭的再生方法，在對(duì)上述頂頭的 表面實(shí)施噴丸處理而將穿軋后殘留的保護(hù)膜去除之后，利用鐵線材對(duì)該表面進(jìn)行電弧噴 鍍，從而形成由氧化物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜。優(yōu)選在上述(2)的再生方法中，只在炮彈形狀的上述頂頭的頂端部進(jìn)行利用上述 噴丸處理去除上述保護(hù)膜的操作以及利用上述電弧噴鍍形成上述保護(hù)膜的操作。(3) 一種能夠循環(huán)使用在用于制造無(wú)縫鋼管的穿軋機(jī)中的穿軋用頂頭的再生設(shè)備 列，其特征在于，該設(shè)備排列有以下裝置心軸交接裝置，其用于將安裝有上述頂頭的心軸 供給到穿軋機(jī)中，然后再回收穿軋后的心軸；頂頭更換裝置，其用于自該心軸交接裝置接收 穿軋后的心軸，然后將穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭更換為再生頂頭的心軸供給到上述心 軸交接裝置中；噴丸裝置，其用于自該頂頭更換裝置接收穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭，然 后對(duì)該穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭的表面實(shí)施噴丸處理；電弧噴鍍裝置，其用于接收被 該噴丸裝置處理了的頂頭，然后利用鐵線材對(duì)該頂頭的表面進(jìn)行電弧噴鍍而形成有由氧化 物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜的再生頂頭供給到上述頂頭更換裝置中，在上述裝置的排列中，依次 將穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭更換成再生頂頭并安裝在心軸上，然后將安裝有上述再生 頂頭的心軸反復(fù)供給到穿軋機(jī)中。優(yōu)選在上述(3)的再生設(shè)備列中，在將安裝有上述再生頂頭的心軸自上述心軸交 接裝置供給到上述穿軋機(jī)的路徑上設(shè)置用于在上述再生頂頭的表面上層疊潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑 劑噴射裝置。采用本發(fā)明的穿軋用頂頭，由于形成在頂頭表面上的保護(hù)膜由氧化物和Fe構(gòu)成， 因此具有優(yōu)異的隔熱性和防燒結(jié)性，并且能夠提高頂頭的使用壽命，而且由于利用電弧噴 鍍形成保護(hù)膜，因此能夠以低成本且在短時(shí)間內(nèi)制作以及再生頂頭。
另外，采用本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生方法，通過(guò)使穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂 頭依次經(jīng)歷噴丸處理以及電弧噴鍍，能夠在頂頭的表面上重新形成由氧化物和Fe構(gòu)成的 保護(hù)膜，因此能夠以低成本且在短時(shí)間內(nèi)再生頂頭。此外，采用本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列，能夠構(gòu)成在短時(shí)間內(nèi)再生且更換 頂頭的自動(dòng)化的一連串的用于循環(huán)使用頂頭的再生生產(chǎn)線，從而能夠不影響無(wú)縫鋼管的整 體制造效率而在生產(chǎn)線上再生頂頭。


圖1是表示頂頭上的與電弧噴鍍距離相對(duì)應(yīng)的表面保護(hù)膜的X射線解析測(cè)量結(jié)果 的圖。圖2是表示頂頭上的與電弧噴鍍距離相對(duì)應(yīng)的表面保護(hù)膜的截面微觀組織的圖。圖3是表示頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率與保護(hù)膜的密合力之間的相關(guān)性的圖。圖4是表示頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率與保護(hù)膜的磨損量之間的相關(guān)性的圖。圖5是表示頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率與連續(xù)穿軋次數(shù)(循次次數(shù))之間的相 關(guān)性的圖。圖6是表示逐漸增加噴鍍距離來(lái)進(jìn)行電弧噴鍍時(shí)的頂頭上的表面保護(hù)膜的截面 微觀組織的圖。圖7是表示在使用含有W的鐵線材而形成電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭中W含量與穿孔 效率之間的關(guān)系的圖。圖8是表示在使用含有W的鐵線材而形成電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭中穿孔效率與頂 頭頂端的變形量之間的關(guān)系的圖。圖9是示意性地表示帶電弧噴鍍保護(hù)膜頂頭的頂端部及其附近部在進(jìn)行10次穿 孔后的狀態(tài)的剖視圖。圖10是表示連續(xù)穿孔次數(shù)與殘留在頂頭主體部上的保護(hù)膜的厚度之間的相關(guān)性 的圖。圖11是示意性地表示用于循環(huán)使用本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列的整體結(jié) 構(gòu)的圖。圖12是表示頂頭更換裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖13是用于說(shuō)明頂頭更換裝置中的頂頭的裝卸機(jī)構(gòu)的一例的主要部分剖視圖。圖14是表示噴丸裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖15是表示電弧噴鍍裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖16是示意性地表示在配置有潤(rùn)滑劑噴射裝置時(shí)的頂頭再生設(shè)備列的整體結(jié)構(gòu) 的圖。圖17是表示潤(rùn)滑劑噴射裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖18是示意性地表示在配置有潤(rùn)滑劑噴射裝置時(shí)的頂頭再生設(shè)備列的整體結(jié)構(gòu) 的另一例的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的穿軋用頂頭的特征在于，當(dāng)在頂頭母材的表面上形成保護(hù)膜時(shí)，使用電弧噴鍍裝置利用主要成分是Fe的鐵線材對(duì)頂頭母材的表面進(jìn)行電弧噴鍍，從而在頂頭母 材的表面上形成由Fe3CV FeO等氧化物以及Fe (金屬)構(gòu)成的保護(hù)膜。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，與以往利用熱處理形成氧化皮保護(hù)膜的操作相比，能夠在極 短的時(shí)間內(nèi)利用電弧噴鍍?cè)谛轮谱鞯捻旑^的表面和再生頂頭的表面上形成保護(hù)膜。而且， 與以往的等離子噴鍍裝置相比，電弧噴鍍裝置能夠形成為相當(dāng)簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，此外與以往作 為等離子噴鍍的噴鍍材料的粉末相比，能夠廉價(jià)地采購(gòu)到作為電弧噴鍍的噴鍍材料的鐵線 材。另外，形成在本發(fā)明的穿軋用頂頭的表面上的混合有氧化物和Fe的保護(hù)膜具有 優(yōu)異的隔熱性以及防燒結(jié)性。下面，說(shuō)明本發(fā)明的穿軋用頂頭所具有的特性。圖1是表示頂頭上的與電弧噴鍍距離相對(duì)應(yīng)的表面保護(hù)膜的X射線解析測(cè)量結(jié)果 的圖。圖2是表示頂頭上的與電弧噴鍍距離相對(duì)應(yīng)的表面保護(hù)膜的截面微觀組織的圖。所 謂噴鍍距離是指從電弧噴鍍裝置的噴鍍噴嘴到作為保護(hù)膜對(duì)象物的頂頭母材的表面的距 離。在圖1和圖2中，表示的是將噴鍍距離設(shè)為200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm 以及1400mm時(shí)的利用電弧噴鍍形成的各保護(hù)膜的測(cè)量結(jié)果以及截面微觀組織。從圖1可知，在利用電弧噴鍍形成在頂頭母材的表面上的保護(hù)膜中，噴鍍距離越 大，氧化物即Fe3O4和FeO的含量越多而Fe的含量越少。這是因?yàn)樽試婂儑娮靽姵龅娜诨?了的噴鍍材料(Fe)的氧化是與噴鍍距離相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行的。 另外，在圖2所示的保護(hù)膜的截面中，如圖中的區(qū)域所示，看起來(lái)呈淺灰色的區(qū)域 表示Fe，看起來(lái)呈深灰色的區(qū)域表示氧化物，看起來(lái)呈黑色的區(qū)域表示空隙。從圖2得知， 例如在噴鍍距離為200mm時(shí)，氧化物占保護(hù)膜的20% 30%的區(qū)域，F(xiàn)e占剩余的70% 80%的區(qū)域。在噴鍍距離為IOOOmm時(shí)，氧化物占保護(hù)膜的80%左右的區(qū)域，F(xiàn)e占剩余的 20%左右的區(qū)域。從圖2的微觀組織同樣可知，噴鍍距離越大，氧化物越多而Fe越少。這樣，氧化物在保護(hù)膜中所占的區(qū)域的比率(以下稱(chēng)作“氧化物比率”)依據(jù)噴鍍 距離的變化而變化。因而，通過(guò)調(diào)整噴鍍距離能夠控制保護(hù)膜中的氧化物比率。圖3是表示頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率與保護(hù)膜的密合力之間的相關(guān)性的圖。 保護(hù)膜的密合力用于表示保護(hù)膜與頂頭母材的表面之間的密合性能，是穿軋中的耐剝離性 的指標(biāo)。即、若密合力較高，保護(hù)膜不易剝離，若密合力較低，保護(hù)膜容易剝離。如圖3所示， 保護(hù)膜的耐剝離性隨著保護(hù)膜中的氧化物比率的增加而下降，在氧化物比率為80%以上時(shí) 而急劇下降。圖4是表示頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率與保護(hù)膜的磨損量之間的相關(guān)性的圖。 保護(hù)膜的磨損量用于表示表面保護(hù)膜在被摩擦了 1600次時(shí)的重量減少量，是穿軋中的耐 磨損性的指標(biāo)。即、若磨損量較小，則保護(hù)膜不易被磨損，若磨損量較大，則保護(hù)膜容易被磨 損。如圖4所示，保護(hù)膜的耐磨損性隨著保護(hù)膜中的氧化物比率的增加而下降，在氧化物比 率為80%以上時(shí)急劇下降。在上述圖3和圖4中，保護(hù)膜的耐剝離性和耐磨損性之所以隨著保護(hù)膜中的氧化 物比率的增加而下降，是因?yàn)榻橛谘趸锉舜酥g而有助于兩者結(jié)合的Fe (金屬)變少。不過(guò)，從上述圖3和圖4可知，保護(hù)膜中的氧化物比率越低越能夠確保保護(hù)膜的 耐剝離性和耐磨損性，但在氧化物比率過(guò)低時(shí)，F(xiàn)e占了保護(hù)膜的大部分，導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)地變 高，隔熱性下降。因此，在進(jìn)行穿軋時(shí)，頂頭的頂端部容易發(fā)生熔損、變形。
圖5是表示頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率與連續(xù)穿軋次數(shù)(循環(huán)次數(shù))之間的相 關(guān)性的圖。在進(jìn)行導(dǎo)出了圖5所示的結(jié)果的試驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)備母材是JIS規(guī)定的熱加工工具鋼 的試驗(yàn)用頂頭，利用鐵線材對(duì)各個(gè)頂頭母材的表面進(jìn)行電弧噴鍍，從而形成400 μ m左右的 保護(hù)膜。在進(jìn)行電弧噴鍍時(shí)，為了使保護(hù)膜中的氧化物比率達(dá)到25%、45%、60%、75%以 及85%，將噴鍍噴嘴的位置調(diào)整成與各氧化物比率對(duì)應(yīng)的噴鍍距離。另外，為了進(jìn)行比較， 在頂頭母材的表面上等離子噴鍍Fe3O4的粉末，從而形成保護(hù)膜。該等離子噴鍍頂頭相當(dāng)于 上述文獻(xiàn)6所提出的頂頭，該頂頭上的保護(hù)膜全部由氧化物構(gòu)成。 使用所獲得的試驗(yàn)用頂頭進(jìn)行了反復(fù)穿軋被軋制材料的試驗(yàn)。使用材質(zhì)為 SUS304(JIS規(guī)定的奧氏體系不銹鋼)的高合金鋼且外徑為70mm、長(zhǎng)度為IOOOmm的圓鋼坯 作為被軋制材料。在將該被軋制材料加熱到1200°C之后，使用上述試驗(yàn)用頂頭實(shí)施了將該 被軋制材料成形成外徑為74mm、壁厚為8. 6mm、長(zhǎng)度為2200mm的空心管坯的穿孔試驗(yàn)。此時(shí)，對(duì)于試驗(yàn)用頂頭，每次結(jié)束穿軋就檢查外觀，根據(jù)在頂頭的頂端部發(fā)生了熔 損或變形時(shí)的循環(huán)次數(shù)、即能夠連續(xù)反復(fù)地進(jìn)行穿軋的最大循環(huán)次數(shù)(連續(xù)穿軋次數(shù))評(píng) 價(jià)了頂頭的使用壽命。如圖5中空心圓所示，在保護(hù)膜中的氧化物比率為25%的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù) 為0 (零)，在氧化物比率為45 %和85 %的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)為1次，在氧化物比率為 60%和75%的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)為3次。在用于比較的等離子噴鍍頂頭中，如圖5中黑色實(shí)心圓所示，連續(xù)穿孔次數(shù)為1 次。另外，在保護(hù)膜中的氧化物比率為25%和45%的頂頭中，發(fā)現(xiàn)頂頭的頂端部發(fā)生了熔 損、變形。根據(jù)圖5所示的結(jié)果可清楚得知，利用電弧噴鍍將保護(hù)膜中的氧化物比率調(diào)整成 55 80%的帶保護(hù)膜的頂頭具有等離子噴鍍頂頭的2倍以上的頂頭使用壽命，此外，將保 護(hù)膜中的氧化物比率調(diào)整成60 75%的帶保護(hù)膜的頂頭具有等離子噴鍍頂頭的3倍以上 的頂頭使用壽命。因而，在將本發(fā)明的頂頭用在制造高合金鋼的無(wú)縫鋼管時(shí)的穿軋中的情況下，在 將保護(hù)膜中的氧化物比率設(shè)為55 80%時(shí)，能夠成為使用壽命比以往的等離子噴鍍頂頭 長(zhǎng)的頂頭。此外，從謀求進(jìn)一步提高頂頭的使用壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將保護(hù)膜中的氧化物 比率設(shè)為60 75%。接下來(lái)，進(jìn)一步研究了根據(jù)上述圖5所示的結(jié)果清楚得知的保護(hù)膜中的氧化物比 率的有效性。在導(dǎo)出上述圖5所示的結(jié)果的試驗(yàn)所用的頂頭中，為了使保護(hù)膜中的氧化物 比率在從保護(hù)膜與母材的相鄰部到表層部的整個(gè)區(qū)域上均勻，在恒定地保持噴鍍距離的狀 態(tài)下進(jìn)行電弧噴鍍而形成保護(hù)膜，在此，還對(duì)為了使保護(hù)膜中的氧化物比率隨著靠近表層 側(cè)而逐漸增加、一邊逐漸增加噴鍍距離一邊進(jìn)行電弧噴鍍而形成保護(hù)膜的頂頭實(shí)施了試 驗(yàn)。S卩、在形成保護(hù)膜時(shí)，以噴鍍噴嘴接近頂頭母材的表面的狀態(tài)、即以噴鍍距離較短 的狀態(tài)下開(kāi)始進(jìn)行電弧噴鍍，之后逐漸拉遠(yuǎn)噴鍍噴嘴而以噴鍍距離變長(zhǎng)的狀態(tài)結(jié)束電弧噴 鍍。由此，在頂頭母材的表面上形成氧化物比率隨著靠近表層側(cè)而逐漸增加的保護(hù)膜。該 保護(hù)膜的氧化物比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部上較低，在表層部上較高。
圖6是表示逐漸增加噴鍍距離來(lái)進(jìn)行電弧噴鍍時(shí)的頂頭中的表面保護(hù)膜的截面 微觀組織的圖。與上述圖2相同，在圖6所示的保護(hù)膜的截面中，看起來(lái)呈淺灰色的區(qū)域表 示Fe，看起來(lái)呈深灰色的區(qū)域表示氧化物，看起來(lái)呈黑色的區(qū)域表示空隙。如圖6所示，形 成在頂頭母材的表面上的保護(hù)膜的氧化物比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部上較低，在表層部 上較高。使用上述帶保護(hù)膜的試驗(yàn)用頂頭實(shí)施了與上述穿孔試驗(yàn)相同的試驗(yàn)。根據(jù)上述由 連續(xù)穿軋次數(shù)(循次次數(shù))決定的頂頭使用壽命進(jìn)行了評(píng)價(jià)。另外，為了進(jìn)行比較，針對(duì)以 恒定地保持噴鍍距離的狀態(tài)進(jìn)行電弧噴鍍而在頂頭母材的表面上形成有氧化物比率在整 個(gè)區(qū)域上均勻的保護(hù)膜的頂頭，也實(shí)施了相同的試驗(yàn)。該試驗(yàn)結(jié)果如下述表1所示。表 1 如表1所示，試驗(yàn)編號(hào)1的頂頭將噴鍍距離恒定為IOOOmm而進(jìn)行了電弧噴鍍來(lái)形 成保護(hù)膜，保護(hù)膜中的氧化物比率在整個(gè)表面上均勻地達(dá)到80%左右。另一方面，試驗(yàn)編號(hào)2的頂頭將噴鍍距離從200mm逐漸變化到IOOOmm而進(jìn)行了電 弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜，試驗(yàn)編號(hào)3的頂頭將噴鍍距離從400mm逐漸變化到IOOOmm而進(jìn)行了 電弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜，試驗(yàn)編號(hào)4的頂頭將噴鍍距離從500mm逐漸變化到IOOOmm而進(jìn)行 了電弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜。因此，試驗(yàn)編號(hào)2的頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率在保護(hù)膜與 母材的相鄰部為25%左右、在表層部為80%左右，試驗(yàn)編號(hào)3的頂頭的保護(hù)膜中的氧化物 比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部為40%左右、在表層部為80%左右，試驗(yàn)編號(hào)4的頂頭的保 護(hù)膜中的氧化物比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部為50%左右、在表層部位80%左右。另外，試驗(yàn)編號(hào)1 4中的頂頭的保護(hù)膜的厚度均為400 μ m左右。如表1所示，在保護(hù)膜中的氧化物比率均勻的試驗(yàn)編號(hào)1的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù) 為2次。另一方面，在保護(hù)膜中的氧化物比率在表層側(cè)比母材側(cè)高的試驗(yàn)編號(hào)2 4中的 試驗(yàn)編號(hào)2的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)為4次，在試驗(yàn)編號(hào)3的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)為3次， 連續(xù)穿孔次數(shù)都比試驗(yàn)編號(hào)1的頂頭多。在試驗(yàn)編號(hào)4的頂頭中連續(xù)穿孔次數(shù)為2次，與 試驗(yàn)編號(hào)1的頂頭相同。根據(jù)表1所示的結(jié)果可清楚得知，保護(hù)膜中的氧化物比率在表層側(cè)比母材側(cè)高的頂頭具有與保護(hù)膜中的氧化物比率在整個(gè)表面區(qū)域上均勻的頂頭同等以上的頂頭使用壽 命，此外，保護(hù)膜中的氧化物比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部為40%以下的頂頭的使用壽命 較長(zhǎng)。這是因?yàn)?，在保護(hù)膜的與頂頭母材的相鄰部上，由于氧化物比率低、且Fe(金屬)豐 富，因此保護(hù)膜與頂頭母材的密合程度比較牢固，由此能夠緩和所受到的應(yīng)力從而使保護(hù) 膜不易發(fā)生剝離。因此，優(yōu)選使本發(fā)明的頂頭的保護(hù)膜中的氧化物比率在表層側(cè)比母材側(cè)高，尤其 更優(yōu)選將保護(hù)膜與母材的相鄰部的氧化物比率設(shè)為40%以下，將表層部的氧化物比率設(shè)為 55 80%。接下來(lái)，對(duì)形成在頂頭母材的表面上的保護(hù)膜的厚度進(jìn)行研究。上述頂頭的外形 是炮彈形狀，且在自頂頭的主體部到頂端部的整個(gè)區(qū)域上形成有厚度均勻的保護(hù)膜，但在 此，為了明確主體部與頂端部的保護(hù)膜厚度的影響，對(duì)頂頭主體部與頂頭頂端部的各自的 保護(hù)膜的厚度進(jìn)行了各種變化。對(duì)該帶保護(hù)膜的試驗(yàn)用頂頭實(shí)施了與上述穿孔試驗(yàn)相同的 試驗(yàn)。與上述表1所示的評(píng)價(jià)相同，根據(jù)上述由連續(xù)穿軋次數(shù)(循次次數(shù))決定的頂頭使 用壽命進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該試驗(yàn)結(jié)果如下述表2所示。表2 如表2所示，試驗(yàn)編號(hào)11的頂頭將從主體部到頂端部的整個(gè)區(qū)域上的保護(hù)膜厚度 形成為400μπι左右。試驗(yàn)編號(hào)12的頂頭將主體部的保護(hù)膜厚度形成為400 μ m左右，將頂 端部的保護(hù)膜厚度形成為600 μ m左右，試驗(yàn)編號(hào)13的頂頭將主體部的保護(hù)膜厚度形成為 400 μ m左右，將頂端部的保護(hù)膜厚度形成為800 μ m左右，試驗(yàn)編號(hào)14的頂頭將主體部的 保護(hù)膜厚度形成為600 μ m左右，將頂端部的保護(hù)膜厚度形成為SOOym左右。試驗(yàn)編號(hào)15 的頂頭將從主體部到頂端部的整個(gè)區(qū)域上的保護(hù)膜厚度形成為800 μ m左右。試驗(yàn)編號(hào)16 的頂頭將主體部的保護(hù)膜厚度形成為與試驗(yàn)編號(hào)11 13的頂頭相同的400μπι左右，將頂端部的保護(hù)膜厚度形成為比所有頂頭都厚的1200 μ m左右。另外，試驗(yàn)編號(hào)11 16中的頂頭都是將噴鍍距離從200mm逐漸變化到IOOOmm而 進(jìn)行了電弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜，且保護(hù)膜中的氧化物比率在表層側(cè)都比母材側(cè)高。如表2所示，在保護(hù)膜厚度較薄且在整個(gè)區(qū)域上均勻的試驗(yàn)編號(hào)11的頂頭中，連 續(xù)穿孔次數(shù)為4次。在保護(hù)膜厚度在頂端部比主體部厚的試驗(yàn)編號(hào)12、13、14以及16的頂 頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)分別為5次、6次、6次以及10次，連續(xù)穿孔次數(shù)隨著頂頭頂 端部的保護(hù) 膜厚度的增加而增加。在保護(hù)膜厚度較厚且在整個(gè)區(qū)域上均勻的試驗(yàn)編號(hào)15的頂頭中，在 進(jìn)行了 1次穿孔后，頂頭主體部的保護(hù)膜發(fā)生剝離，連續(xù)穿孔次數(shù)止于1次。根據(jù)表2所示的結(jié)果可清楚得知，頂頭頂端部的保護(hù)膜厚度越厚，頂頭的使用壽 命越長(zhǎng)。另外，在頂頭的主體部的保護(hù)膜厚度過(guò)厚時(shí)，保護(hù)膜會(huì)在穿孔時(shí)發(fā)生剝離而使頂頭 的使用壽命變差。因此，優(yōu)選使頂端部的保護(hù)膜厚度比主體部厚，且使頂頭主體部的保護(hù)膜 厚度小于800 μ m,此外更優(yōu)選將頂頭主體部的保護(hù)膜厚度設(shè)在400 μ m 600 μ m的范圍內(nèi)。不過(guò)，在利用穿軋機(jī)穿軋鋼坯時(shí)，利用設(shè)在被加熱到高溫的鋼坯的周?chē)亩鄠€(gè)旋 轉(zhuǎn)輥(piercer roll 穿軋輥)使該鋼坯邊旋轉(zhuǎn)邊以恒定的速度沿鋼坯的軸線方向輸送。在 鋼坯的前進(jìn)目的地處，將頂頭設(shè)在鋼坯的軸心上，從而鋼坯的頂端面被頂在頂頭的頂端時(shí)， 開(kāi)始進(jìn)行穿軋。然后，在輸送鋼坯直到使頂頭完全貫穿鋼坯時(shí)，結(jié)束穿軋。此時(shí)，根據(jù)穿軋輥的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定沿軸線方向輸送鋼坯的速度(以下稱(chēng)作“輸送速 度”)，但穿孔時(shí)的實(shí)際輸送速度受彼此接觸的頂頭與鋼坯的摩擦阻力等影響，因此實(shí)際輸 送速度比根據(jù)所設(shè)定的穿軋輥的轉(zhuǎn)速算出的理論上的輸送速度慢。通常將它們的速度比 (=(實(shí)際的輸送速度)/(理論上的輸送速度)X 100[% ])稱(chēng)作“穿孔效率”。在穿孔效率較高時(shí)，不僅能夠提高穿軋機(jī)的制造效率，還能縮短頂頭與鋼坯的接 觸時(shí)間，所以能夠延長(zhǎng)頂頭的使用壽命。因此，提高穿孔效率在穿軋中極其重要。因此，為了提高上述頂頭的穿孔效率，進(jìn)行了下述研究。首先，在利用電弧噴鍍而 形成有保護(hù)膜的頂頭的表面上層疊在高溫環(huán)境中慣用的潤(rùn)滑劑，對(duì)該試驗(yàn)用頂頭實(shí)施了與 上述穿孔試驗(yàn)相同的試驗(yàn)。另外，為了進(jìn)行比較，對(duì)未層疊有潤(rùn)滑劑的頂頭也實(shí)施了相同的 試驗(yàn)。求出頂頭達(dá)到使用壽命時(shí)的每次穿孔操作的穿孔效率、然后根據(jù)利用該穿孔效率求 得的平均穿孔效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其試驗(yàn)結(jié)果如下述表3所示。 如表3所示，試驗(yàn)編號(hào)21 23的頂頭并未在保護(hù)膜的表面上層疊有潤(rùn)滑劑，而是 使保護(hù)膜暴露在外。另一方面，試驗(yàn)編號(hào)24 26的頂頭在保護(hù)膜的表面上涂敷層疊有潤(rùn) 滑劑，作為潤(rùn)滑劑，在試驗(yàn)編號(hào)24的頂頭中使用硼酸(H3BO3)，在試驗(yàn)編號(hào)25的頂頭中使用 水玻璃(硅酸鈉(Na2SiO3)較濃的水溶液)，在試驗(yàn)編號(hào)26的頂頭中使用氮化硼(BN)。另外，試驗(yàn)編號(hào)21、22、24以及25的頂頭使噴鍍距離恒定而進(jìn)行了電弧噴鍍來(lái)形 成保護(hù)膜，且保護(hù)膜中的氧化物比率在整個(gè)區(qū)域上均勻。試驗(yàn)編號(hào)23和26的頂頭將噴鍍 距離從200mm逐漸變化到IOOOmm而進(jìn)行了電弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜，且保護(hù)膜中的氧化物比 率在表層側(cè)比母材側(cè)高。如表3所示，在保護(hù)膜表面未層疊有潤(rùn)滑劑的試驗(yàn)編號(hào)21、22以及23的頂頭中， 平均穿孔效率分別為59. 0%,59. 9%以及73. 8%。相對(duì)于此，在保護(hù)膜表面層疊有潤(rùn)滑劑 的試驗(yàn)編號(hào)24、25以及26的頂頭中，平均穿孔效率分別為80. 3%、82. 以及85.8%，與 未層疊潤(rùn)滑劑的試驗(yàn)編號(hào)21 23的頂頭相比，平均穿孔效率提高了 10% 20%左右。根據(jù)表3所示的結(jié)果可清楚得知，通過(guò)在保護(hù)膜的表面上層疊潤(rùn)滑劑能夠提高穿 孔效率。因此，優(yōu)選本發(fā)明的頂頭在保護(hù)膜的表面上層疊有潤(rùn)滑劑。作為潤(rùn)滑劑，除了能夠 使用硼酸、水玻璃、氮化硅之外，還能使用石墨等。接下來(lái)，還對(duì)用于在頂頭母材的表面上形成保護(hù)膜的電弧噴鍍所用的鐵線材的有 效性進(jìn)行研究。即、使用于進(jìn)行電弧噴鍍的鐵線材進(jìn)行各種變化而在頂頭母材的表面上形 成保護(hù)膜，對(duì)該帶保護(hù)膜的試驗(yàn)用頂頭實(shí)施了與上述穿孔試驗(yàn)相同的試驗(yàn)。與上述表3所 示的評(píng)價(jià)相同，根據(jù)上述平均穿孔效率進(jìn)行了評(píng)價(jià)。其試驗(yàn)結(jié)果如下述表4所示。表 4 如表4所示，試驗(yàn)編號(hào)31的頂頭使用只含有金屬元素Fe (即使含有Fe以外的金 屬元素也是不可避免地含有的程度)的Fe系鐵線材進(jìn)行電弧噴鍍來(lái)形成了保護(hù)膜。另外， 對(duì)上述各試驗(yàn)編號(hào)的頂頭進(jìn)行的電弧噴鍍均采用該種Fe系鐵線材。試驗(yàn)編號(hào)32的頂頭使用含有4質(zhì)量％的W的Fe-W系鐵線材進(jìn)行電弧噴鍍來(lái)形成 了保護(hù)膜。試驗(yàn)編號(hào)33的頂頭采用還含有3質(zhì)量％的Mn的Fe-Mn-W系鐵線材進(jìn)行電弧噴 鍍來(lái)形成了保護(hù)膜。另外，試驗(yàn)編號(hào)31 33的頂頭均將噴鍍距離從200mm逐漸變化到IOOOmm而進(jìn)行 了電弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜，且保護(hù)膜中的氧化物比率在表層側(cè)比母材側(cè)高。如表4所示，在使用Fe系鐵線材進(jìn)行電弧噴鍍來(lái)形成了保護(hù)膜的試驗(yàn)編號(hào)31的 頂頭中，平均穿孔效率是73. 8 %。相對(duì)于此，在使用含有W的鐵線材進(jìn)行電弧噴鍍來(lái)形成了 保護(hù)膜的試驗(yàn)編號(hào)32和33的頂頭中，平均穿孔效率分別為81. 4%和79. 6%，與使用Fe系 鐵線材的試驗(yàn)編號(hào)31的頂頭相比，平均穿孔效率提高了 10%左右。根據(jù)表4所示的結(jié)果可清楚得知，通過(guò)使用含有W的鐵線材進(jìn)行用于形成保護(hù)膜 的電弧噴鍍，能夠提高穿孔效率。這是因?yàn)?，作為保護(hù)膜中的氧化物，還會(huì)生成低熔點(diǎn)氧化 物即WO3,該WO3在穿孔時(shí)熔化而表現(xiàn)出液體潤(rùn)滑效果。因此，優(yōu)選本發(fā)明的頂頭使用含有W 的鐵線材進(jìn)行電弧噴鍍來(lái)形成保護(hù)膜。接下來(lái)，研究了含有W的電弧噴鍍用鐵線材中的W的適當(dāng)?shù)暮?。這里，使用W含 量(質(zhì)量％)各不相同的鐵線材在頂頭母材的表面上形成電弧噴鍍保護(hù)膜，對(duì)各試驗(yàn)用頂 頭實(shí)施了與上述穿孔試驗(yàn)相同的試驗(yàn)。圖7是表示在使用含有W的鐵線材來(lái)形成有電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭中W含量與穿 孔效率之間的關(guān)系的圖。如圖7所示，得知電弧噴鍍用鐵線材中的W含量越多，穿孔效率越 高。這是因?yàn)椋ㄟ^(guò)使用W含量高的鐵線材進(jìn)行電弧噴鍍，在保護(hù)膜中生成的WO3的量會(huì)增 力口，所以能夠提高穿孔時(shí)的液體潤(rùn)滑效果。因而，為了提高穿孔效率，增加電弧噴鍍用鐵線 材中的W含量是有效的。圖8是表示在使用含有W的鐵線材來(lái)形成有電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭中穿孔效率與 頂頭頂端的變形量之間的關(guān)系的圖。如圖8所示，得知存在穿孔效率越高、頂頭頂端的變形 量越大的傾向。這是因?yàn)?，根?jù)上述圖7所示的結(jié)果可知，使用W含量高的鐵線材進(jìn)行電弧 噴鍍能夠獲得穿孔效率高的帶保護(hù)膜頂頭，相反，在穿孔效率高的頂頭中，保護(hù)膜中的WO3 在穿孔時(shí)熔化而使保護(hù)膜本身減少，結(jié)果導(dǎo)致保護(hù)膜的隔熱性下降。通常，在頂頭頂端的變形量大于2. 5mm時(shí)，穿孔時(shí)發(fā)生燒結(jié)的頻率變高。因此，根據(jù)圖8所示的結(jié)果可知，為了使頂頭頂端的變形量為2. 5mm以下，優(yōu)選使用穿孔效率停留在 90%以下的頂頭，為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，如上述圖7所示，優(yōu)選將用于形成電弧噴鍍保護(hù)膜的 鐵線材中的W含量規(guī)定在10質(zhì)量％以下。立足于實(shí)用性，更優(yōu)選將上述W含量設(shè)在2 5 質(zhì)量％的范圍內(nèi)。如上所述，明確了形成在頂頭母材的表面上的利用電弧噴鍍形成的保護(hù)膜的有效 性，但在實(shí)際操作中，優(yōu)選在再生該帶電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)性。因此，使 用電弧噴鍍保護(hù)膜的厚度在頂頭頂端部為800 μ m左右、在頂頭主體部為400 μ m左右的試 驗(yàn)用頂頭，以與上述穿孔試驗(yàn)相同的條件實(shí)施了連續(xù)穿孔次數(shù)為1 10次的穿孔試驗(yàn)，調(diào) 查了每次的頂頭上的保護(hù)膜的磨損情況。另外，為了進(jìn)行 比較，對(duì)利用熱處理在頂頭表面上 的從頂端部到主體部的整個(gè)區(qū)域形成厚度為300 μ m和500 μ m的氧化皮保護(hù)膜的頂頭也進(jìn) 行了相同調(diào)查。圖9是示意性地表示帶電弧噴鍍保護(hù)膜頂頭的頂端部及其附近部在穿孔10次后 的狀態(tài)的剖視圖。圖10是表示連續(xù)穿孔次數(shù)與殘留在頂頭主體部上的保護(hù)膜的厚度之間 的相關(guān)性的圖。如圖9所示，在帶電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭中，當(dāng)進(jìn)行了 10次穿孔后，雖然頂頭頂端 部的保護(hù)膜由于磨損、剝離而消失，但并未在主體部的保護(hù)膜上發(fā)現(xiàn)明顯的磨損、剝離。另 夕卜，如圖10所示，即使反復(fù)進(jìn)行了達(dá)10次穿孔，帶電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭中的主體部上的 保護(hù)膜厚度也沒(méi)有發(fā)生變化。另一方面，在帶氧化皮保護(hù)膜的頂頭中，隨著穿孔次數(shù)的增 力口，不但頂端部而且主體部上的保護(hù)膜厚度也急劇變薄，如圖10所示，經(jīng)過(guò)了 3、4次穿孔 后，頂頭主體部上的保護(hù)膜厚度減少到100 μ m左右，從而達(dá)到使用壽命。根據(jù)上述情況可知，穿孔不會(huì)損壞帶電弧噴鍍保護(hù)膜頂頭的主體部上的保護(hù)膜， 因此不必對(duì)主體部實(shí)施再生處理，只對(duì)保護(hù)膜受損的頂端部實(shí)施再生處理可能就能夠重新 使用該頂頭。接下來(lái)，為了檢驗(yàn)只對(duì)頂頭頂端部實(shí)施再生處理是否能夠重新使用該頂頭，進(jìn)行 了下述試驗(yàn)。首先，以與上述試驗(yàn)相同的條件準(zhǔn)備3個(gè)帶電弧噴鍍保護(hù)膜的試驗(yàn)用頂頭，該 頂頭的電弧噴鍍保護(hù)膜厚度在頂頭頂端部為800 μ m左右、在頂頭主體部為400 μ m左右，將 連續(xù)穿孔次數(shù)設(shè)為5次而進(jìn)行了預(yù)備穿孔。對(duì)進(jìn)行了該預(yù)備穿孔的各頂頭實(shí)施了下述表5 所示的A、B以及C的再生處理，之后以與上述試驗(yàn)相同的條件對(duì)各頂頭實(shí)施穿孔試驗(yàn)，根據(jù) 由連續(xù)穿孔次數(shù)決定的頂頭使用壽命進(jìn)行了評(píng)價(jià)。另外，為了進(jìn)行比較，如下述表5中的D所示，對(duì)利用熱處理在頂頭的整個(gè)表面上 形成有厚度為600 μ m的氧化皮保護(hù)膜的頂頭，進(jìn)行了相同的試驗(yàn)以及評(píng)價(jià)。上述試驗(yàn)結(jié)果 如表5所示。表 5 如表5所示，再生處理A的頂頭在進(jìn)行了預(yù)備穿孔之后，對(duì)該頂頭的整個(gè)表面實(shí)施 噴丸處理從而將穿軋后殘留的保護(hù)膜全部去除，并且利用電弧噴鍍?cè)谡麄€(gè)表面上重新形成 保護(hù)膜。再生處理B的頂頭在進(jìn)行了預(yù)備穿孔之后，不實(shí)施噴丸處理，而是利用電弧噴鍍只 在頂頭的頂端部上重新形成保護(hù)膜。在該種再生處理B的頂頭中，主體部上的保護(hù)膜處于 在穿軋后未進(jìn)行任何處理的狀態(tài)。再生處理C的頂頭在進(jìn)行了預(yù)備穿孔之后，只對(duì)該頂頭的頂端部實(shí)施噴丸處理從 而只將頂端部上的保護(hù)膜去除，并且利用電弧噴鍍只在該頂端部上重新形成保護(hù)膜。在該 種再生處理C的頂頭中，主體部上的保護(hù)膜也處于在穿軋后未進(jìn)行任何處理的狀態(tài)。如表5所示，在對(duì)頂頭的整個(gè)表面實(shí)施了噴丸處理以及電弧噴鍍的再生處理A的 頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)為6次。另外，在只對(duì)頂頭的頂端部進(jìn)行了噴丸處理和電弧噴鍍的再 生處理C的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)也為6次，能夠獲得與再生處理A的頂頭相同的使用壽 命。另一方面，在不實(shí)施噴丸處理而是只對(duì)頂頭的頂端部進(jìn)行了電弧噴鍍的再生處理 B的頂頭中，由于在再生處理中省略了噴丸處理，因此頂頭頂端部上的保護(hù)膜的密合力下降，連續(xù)穿孔次數(shù)止于2次。另外，在帶氧化皮保護(hù)膜的D的頂頭中，連續(xù)穿孔次數(shù)只不過(guò) 是3次。根據(jù)上述結(jié)果可清楚得知，針對(duì)帶電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭，在只對(duì)頂頭的頂端部 實(shí)施噴丸處理以及電弧噴鍍而重新形成保護(hù)膜時(shí)，能夠再生具有較長(zhǎng)使用壽命的頂頭。并 且，在上述那樣的局部的再生處理中，能夠抑制噴丸處理所用的噴丸材料以及電弧噴鍍所 用的鐵線材的消耗量，因此具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異的這一優(yōu)點(diǎn)。因而，優(yōu)選當(dāng)在實(shí)際操作中再生帶 電弧噴鍍保護(hù)膜的頂頭時(shí)，只對(duì)頂頭的頂端部實(shí)施噴丸處理以及電弧噴鍍。下面，對(duì)適用于再生本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生方法以及再生設(shè)備列進(jìn)行如下說(shuō) 明。圖11是示意性地表示用于循環(huán)使用本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列的整體結(jié) 構(gòu)的圖。如圖11所示，頂頭再生設(shè)備列包括心軸交接裝置20、頂頭更換裝置30、噴丸裝置 40和電弧噴鍍裝置50，由此形成一連串的頂頭再生生產(chǎn)線。與連續(xù)設(shè)置的滿乃斯曼式制管設(shè)備中的穿軋機(jī)10靠近地配置心軸交接裝置20， 將安裝有利用電弧噴鍍來(lái)形成的帶保護(hù)膜的頂頭1的心軸2供給到穿軋機(jī)10中。這里的 心軸交接裝置20具有與穿軋機(jī)10相連的2條平行的生產(chǎn)線21、22。其中1條生產(chǎn)線21是 用于自穿軋機(jī)10將在穿軋機(jī)10中被用于穿孔的穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭1連同心軸 2 一起引出的引出生產(chǎn)線，另一條生產(chǎn)線22是用于將安裝有再生后的頂頭1的心軸2送出 到穿軋機(jī)10中的送出生產(chǎn)線。與心軸交接裝置20的引出生產(chǎn)線21相鄰地配置頂頭更換裝置30，自引出生產(chǎn)線 21接收安裝有穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭1的心軸2，然后使所接收的心軸2的頂頭1 經(jīng)過(guò)噴丸裝置40以及電弧噴鍍裝置50從而將該頂頭1更換成再生后的頂頭1，之后再將安 裝有再生后的頂頭1的更換后的心軸2供給到送出生產(chǎn)線22上。利用噴射拋擲器(kicker)、傳送帶(conveyer)、機(jī)械手(manipulator)等在上述 各裝置之間輸送心軸2。這里的頂頭更換裝置30能夠自動(dòng)更換頂頭，根據(jù)后述的圖12以及 圖13說(shuō)明其具體的構(gòu)造。噴丸裝置40是接收利用頂頭更換裝置30自心軸2卸下的穿軋后未進(jìn)行任何處理 的頂頭1而對(duì)該頂頭1的表面實(shí)施噴丸處理的裝置。作為再生處理的第1階段，對(duì)穿軋后 未進(jìn)行任何處理的頂頭1實(shí)施噴丸處理，從而將殘留在頂頭表面上的保護(hù)膜去除。這里的 噴丸裝置40能夠自動(dòng)進(jìn)行噴丸處理，根據(jù)后述的圖14說(shuō)明其具體的構(gòu)造。電弧噴鍍裝置50是接收利用噴丸裝置40去除了保護(hù)膜的頂頭1、然后利用鐵線材 對(duì)該頂頭1的露出的表面進(jìn)行電弧噴鍍從而重新形成保護(hù)膜、將該再生后的頂頭1供給到 頂頭更換裝置30中的裝置。作為再生處理的第2階段，對(duì)實(shí)施了噴丸處理的頂頭1實(shí)施電 弧噴鍍，從而在頂頭的表面上重新形成保護(hù)膜，由此將該頂頭再生為利用電弧噴鍍形成的 帶保護(hù)膜的頂頭。這里的電弧噴鍍裝置50能夠自動(dòng)進(jìn)行電弧噴鍍，根據(jù)后述的圖15說(shuō)明 其具體的構(gòu)造。利用傳送帶等在頂頭更換裝置30與噴丸裝置40之間、噴丸裝置40與電弧噴鍍裝 置50之間以及電弧噴鍍裝置50與頂頭更換裝置30之間輸送頂頭1。圖12是表示頂頭更換裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。在安裝有頂頭1的心軸2的前 方配置有頂頭機(jī)械手31和頂頭更換臺(tái)32。頂頭機(jī)械手31起到如下作用，即、將在頂頭更換臺(tái)32上被卸下的穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭1輸送到頂頭更換裝置30與噴丸裝置40 之間的傳送帶上，并且自電弧噴鍍裝置50與頂頭更換裝置30之間的傳送帶將再生后的頂 頭1輸送到頂頭更換臺(tái)32上(參照上述圖11)。另一方面，在心軸2的下方配置有頂頭更換輥35，該頂頭更換輥35在心軸2的整 個(gè)長(zhǎng)度上能升降地支承該心軸2，并且能夠使心軸2前進(jìn)或后退地支承該心軸2。另外，在 心軸2的后方配置有用于使心軸2前進(jìn)或后退的頂頭更換臺(tái)車(chē)36，在該頂頭更換臺(tái)車(chē)36上 配置有頂頭推進(jìn)器(Plug pusher) 37以執(zhí)行頂頭1的裝卸操作，該頂頭推進(jìn)器37用于使設(shè) 在心軸2內(nèi)部的內(nèi)桿(inner load) 38移動(dòng)。圖13是用于說(shuō)明頂頭更換裝置中的頂頭的裝卸機(jī)構(gòu)的一例的主要部分剖視圖。 該圖表示將自引出生產(chǎn)線21接收的穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭1卸下時(shí)的情況。如圖 13的(a)所示，在頂頭更換臺(tái)32上利用頂頭限動(dòng)構(gòu)件(plug stopper) 33定位安裝有穿軋 后未進(jìn)行任何處理的頂頭1的心軸2，將該心軸2配置在用于更換頂頭的規(guī)定位置上。此 時(shí)，頂頭1被卡座(CaSSette)34支承在頂頭更換臺(tái)32上，頂頭1在內(nèi)部受到被內(nèi)桿38頂 起的銷(xiāo)39的推壓力而被固定在心軸2上。然后，如圖13的(b)所示，使頂頭推進(jìn)器37前進(jìn)而使內(nèi)桿38的錐形部自銷(xiāo)39的 位置脫離，從而作用在心軸2上的銷(xiāo)39的推壓力變小，形成能夠卸下頂頭1的狀態(tài)。之后， 如圖13的(c)所示，使內(nèi)桿38與頂頭1內(nèi)部的底面抵接，從而利用頂頭限動(dòng)構(gòu)件33和內(nèi) 桿38來(lái)定位頂頭1。然后，如圖13的(d)所示，使心軸2開(kāi)始進(jìn)行后退到由心軸2和內(nèi)桿38決定的沖 程末端(stroke end)的移動(dòng)，之后如圖13的(e)所示，使心軸2和內(nèi)桿38 —齊后退到后 退位置。然后如圖13的(f)所示，使內(nèi)桿38進(jìn)一步后退到不會(huì)推起銷(xiāo)39的中間位置上， 以準(zhǔn)備進(jìn)行接下來(lái)的頂頭安裝操作。到此，完成了穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭1的拆卸 操作。通過(guò)以相反的次序進(jìn)行上述圖13的(a) (f)能夠?qū)⒃偕蟮捻旑^1安裝到心 軸2上。圖14是表示噴丸裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。該噴丸裝置配置有以鉛垂軸線為中 心旋轉(zhuǎn)的噴丸旋轉(zhuǎn)臺(tái)41，在該噴丸旋轉(zhuǎn)臺(tái)41的中心豎立地載置有穿軋后未進(jìn)行任何處理 的頂頭1。此時(shí)，開(kāi)設(shè)在頂頭1的后端面上的未圖示的心軸插入孔與自噴丸旋轉(zhuǎn)臺(tái)41的中 心突出的未圖示的突起嵌合，從而定位該頂頭1。另外，在噴丸旋轉(zhuǎn)臺(tái)41的周?chē)O(shè)有利用壓 縮空氣朝向頂頭1噴出作為噴丸材料的鋼球、氧化鋁粒子等的噴射噴嘴42。在圖14中，表 示的是朝向頂頭1的頂端部、主體部的前半部以及主體部的后半部(均整部)設(shè)有3個(gè)噴 射噴嘴42的狀態(tài)。于是，一邊使載置有頂頭1的噴丸旋轉(zhuǎn)臺(tái)41旋轉(zhuǎn)一邊自噴射噴嘴42噴出噴丸材 料，從而能夠?qū)娡璨牧细咚俚赝渡涞巾旑^1的表面上，由此能夠?qū)埩粼陧旑^1的表面上 的保護(hù)膜全部去除。這里，利用噴丸處理去除穿軋后殘留的保護(hù)膜的時(shí)間基本上取決于噴射噴嘴42 的設(shè)置數(shù)量，例如在設(shè)置1個(gè)噴射噴嘴42時(shí)，上述時(shí)間為2分鐘左右，在設(shè)置2個(gè)噴射噴嘴 42時(shí)，上述時(shí)間為設(shè)置1個(gè)噴射噴嘴42時(shí)的一半即1分鐘左右，在設(shè)置3個(gè)噴射噴嘴42 時(shí)，上述時(shí)間為設(shè)置1個(gè)噴射噴嘴42時(shí)的1/3 (三分之一)即40秒左右足矣。
為了縮短噴丸處理所需要的時(shí)間，優(yōu)選增加噴射噴嘴42的設(shè)置數(shù)量。另外，提高 自各噴射噴嘴42噴出噴丸材料的噴出壓力、或增加噴丸裝置本身的設(shè)置臺(tái)數(shù)也能夠有效 地縮短噴丸處理所需要的時(shí)間。在圖14所示的噴丸裝置中，能夠利用多關(guān)節(jié)輸送機(jī)器人將頂頭1安裝在噴丸旋轉(zhuǎn) 臺(tái)41上或自噴丸旋轉(zhuǎn)臺(tái)41卸下頂頭1。另外，在圖14中，表示的是利用壓縮空氣投射噴丸材料的方式的噴丸裝置，也可 以使用利用旋轉(zhuǎn)葉輪的離心力來(lái)投射噴丸材料的方式的裝置。圖15是表示電弧噴鍍裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。該電弧噴鍍裝置配置有以鉛垂 軸線為中心旋轉(zhuǎn)的噴鍍旋轉(zhuǎn)臺(tái)51，在該噴鍍旋轉(zhuǎn)臺(tái)51的中心豎立地載置有噴丸處理后的 頂頭1。此時(shí)，頂頭1的后端面上的心軸插入孔與自噴鍍旋轉(zhuǎn)臺(tái)51的中心突出的未圖示的 突起嵌合，從而定位該頂頭1。另外，在噴鍍旋轉(zhuǎn)臺(tái)51的周?chē)O(shè)有噴鍍噴嘴52，該噴鍍噴嘴52利用壓縮空氣、氮 氣朝向頂頭1噴出利用電弧熔化了的噴鍍材料(在Fe系鐵線材的情況下為Fe、在含有W的 鐵線材的情況下為Fe和W)。在圖15中，表示的是朝向頂頭1的頂端部、主體部的前半部以 及主體部的后半部(均整部)設(shè)有3個(gè)噴鍍噴嘴52的狀態(tài)。于是，一邊使載置有頂頭1的噴鍍旋轉(zhuǎn)臺(tái)51旋轉(zhuǎn)一邊自噴鍍噴嘴52噴出噴鍍材 料，從而能夠?qū)婂儾牧蠂姵龅巾旑^1的表面上。此時(shí)，能夠利用多關(guān)節(jié)臂適當(dāng)移動(dòng)噴鍍噴 嘴52，從而在頂頭1的整個(gè)表面上重新形成由氧化物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜。此外，噴鍍噴嘴 52還能夠以一邊噴出噴鍍材料一邊逐漸遠(yuǎn)離頂頭1的方式分別移動(dòng)。在此，利用電弧噴鍍形成保護(hù)膜的時(shí)間基本上取決于噴鍍噴嘴52的設(shè)置數(shù)量，例 如在設(shè)置1個(gè)噴鍍噴嘴52時(shí)，上述時(shí)間為3分鐘左右，在設(shè)置2個(gè)噴鍍噴嘴52時(shí)，上述時(shí) 間為設(shè)置1個(gè)噴鍍噴嘴52時(shí)的一半即1. 5分鐘左右，在設(shè)置3個(gè)噴鍍噴嘴52時(shí)，上述時(shí)間 為設(shè)置1個(gè)噴鍍噴嘴52時(shí)的1/3 (三分之一)即1分鐘左右足矣，與利用熱處理形成氧化 皮保護(hù)膜的時(shí)間相比，能夠縮短處理時(shí)間。為了縮短電弧噴鍍所需要的時(shí)間，優(yōu)選增加噴鍍噴嘴52的設(shè)置數(shù)量。另外，增加 電弧噴鍍裝置本身的設(shè)置臺(tái)數(shù)也能夠有效地縮短電弧噴鍍所需要的時(shí)間。在圖15所示的電弧噴鍍裝置中，能夠利用多關(guān)節(jié)輸送機(jī)器人將頂頭1安裝在噴鍍 旋轉(zhuǎn)臺(tái)51上或自噴鍍旋轉(zhuǎn)臺(tái)51卸下頂頭1。采用上述結(jié)構(gòu)的頂頭再生設(shè)備列，在再生頂頭時(shí)，通過(guò)對(duì)頂頭的表面實(shí)施噴丸處 理而將殘留的保護(hù)膜去除、之后利用鐵線材對(duì)該頂頭的露出的表面進(jìn)行電弧噴鍍，能夠重 新形成保護(hù)膜。此時(shí)，為了再生頂頭，雖然需要花費(fèi)用于去除保護(hù)膜的噴丸處理的時(shí)間以及用于 重新形成保護(hù)膜的電弧噴鍍的時(shí)間，但是與利用熱處理形成氧化皮保護(hù)膜的這一操作所需 的時(shí)間相比，能夠大幅縮短處理時(shí)間。因此，能夠在短時(shí)間內(nèi)再生穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭而將該頂頭循環(huán)使用于 穿軋，從而即使頂頭的數(shù)量少，也能夠充分確保穿軋機(jī)的制造效率。而且，電弧噴鍍裝置的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噴鍍材料的線材廉價(jià)，因此能夠以低成本進(jìn)行再生。另外，上述頂頭再生設(shè)備列自連續(xù)的滿乃斯曼式制管設(shè)備中的穿軋機(jī)、與供被軋 制材料移動(dòng)的軋制生產(chǎn)線分開(kāi)地構(gòu)成為在短時(shí)間內(nèi)再生且更換頂頭的自動(dòng)化的頂頭再生生產(chǎn)線。因此，采用上述頂頭再生設(shè)備列，能夠與無(wú)縫鋼管的整體制造效率相對(duì)應(yīng)地再生穿 軋用頂頭，從而循環(huán)使用該頂頭。另外，當(dāng)采用在重新形成有保護(hù)膜的頂頭的表面上層疊潤(rùn)滑劑的結(jié)構(gòu)的情況下， 在上述頂頭再生設(shè)備列中，能夠在電弧噴鍍裝置50與頂頭更換裝置30之間的頂頭輸送路 徑上配置潤(rùn)滑劑噴射裝置。圖16是示意性地表示在配置潤(rùn)滑劑噴射裝置的情況下的頂頭再生設(shè)備列的整體 結(jié)構(gòu)的圖。如圖16所示，潤(rùn)滑劑噴射裝置60是接收在電弧噴鍍裝置50中重新形成了保護(hù) 膜的頂頭1而在該頂頭1的保護(hù)膜表面上層疊潤(rùn)滑劑、然后將該頂頭1供給到頂頭更換裝 置30中的裝置。圖17是表示潤(rùn)滑劑噴射裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。潤(rùn)滑劑噴射裝置60配置有以 鉛垂軸線為中心旋轉(zhuǎn)的噴射旋轉(zhuǎn)臺(tái)61，在該噴射旋轉(zhuǎn)臺(tái)61的中心豎立地載置有電弧噴鍍 后的頂頭1。此時(shí)，頂頭1的后端面上的心軸插入孔與自噴射旋轉(zhuǎn)臺(tái)61的中心突出的未圖 示的突起嵌合，從而定位該頂頭1。另外，在噴射旋轉(zhuǎn)臺(tái)61的周?chē)O(shè)有利用壓縮氣體將潤(rùn)滑 劑呈霧狀噴向頂頭1的噴射噴嘴62。在圖17中，表示的是朝向頂頭1的頂端部設(shè)有1個(gè)噴 射噴嘴62的狀態(tài)。于是，一邊使載置有頂頭1的噴射旋轉(zhuǎn)臺(tái)61旋轉(zhuǎn)一邊自噴射噴嘴62噴射潤(rùn)滑劑， 從而能夠在頂頭1的保護(hù)膜表面上層疊潤(rùn)滑劑。優(yōu)選在潤(rùn)滑劑含有水分的情況下，在噴射 后利用熱風(fēng)等使?jié)櫥瑒└稍?。圖18是示意性地表示在配置有潤(rùn)滑劑噴射裝置時(shí)的頂頭再生設(shè)備列的整體結(jié)構(gòu) 的另一例的圖。在圖18所示的頂頭再生設(shè)備列中，在自心軸交接裝置20向穿軋機(jī)10移動(dòng) 的送出生產(chǎn)線22上配置有潤(rùn)滑劑噴射裝置60。在這種情況下，當(dāng)在送出生產(chǎn)線22內(nèi)輸送 安裝了重新形成有保護(hù)膜的頂頭1的心軸2的過(guò)程中能夠利用潤(rùn)滑劑噴射裝置60 (圖17 的噴射噴嘴62)向與心軸2 —體的頂頭1上噴射潤(rùn)滑劑，從而在頂頭1的保護(hù)膜表面上層 疊潤(rùn)滑劑。本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種 變更。例如，在上述說(shuō)明中說(shuō)明了再生以及循環(huán)使用穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭，但同樣 也可以將新制作的頂頭循環(huán)使用于穿軋。此外，噴鍍方法也不限定于電弧噴鍍，還可以采用 熔線式火焰噴鍍。另外，在上述實(shí)施方式中，在循環(huán)使用穿軋用頂頭的再生設(shè)備列中，形成為自心軸 卸下頂頭然后對(duì)單個(gè)頂頭實(shí)施噴丸處理、電弧噴鍍、且依據(jù)情況的不同還實(shí)施潤(rùn)滑劑噴霧 處理這樣的心軸的再生處理的結(jié)構(gòu)，但是也可以形成為不將頂頭自心軸卸下而對(duì)與心軸一 體的頂頭進(jìn)行再生處理的結(jié)構(gòu)。工業(yè)實(shí)用性采用本發(fā)明的穿軋用頂頭，由于形成在頂頭表面上的保護(hù)膜由氧化物和Fe構(gòu)成， 因此具有優(yōu)異的隔熱性以及防燒結(jié)性，并且能夠提高頂頭的使用壽命，而且由于利用電弧 噴鍍形成保護(hù)膜，因此能夠以低成本且在短時(shí)間內(nèi)制作以及再生該穿軋用頂頭。另外，采用本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生方法，通過(guò)使穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂 頭依次經(jīng)歷噴丸處理以及電弧噴鍍，能夠在頂頭表面上重新形成由氧化物和Fe構(gòu)成的保 護(hù)膜，因此能夠以低成本且在短時(shí)間內(nèi)再生頂頭。
20
此外，采用本發(fā)明的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列，能夠構(gòu)成在短時(shí)間內(nèi)再生并更換 頂頭的自動(dòng)化的一連串的用于循環(huán)使用頂頭的再生生產(chǎn)線，從而能夠不影響無(wú)縫鋼管的整 體制造效率而在生產(chǎn)線上再生頂頭。由此，對(duì)制造高合金鋼的無(wú)縫鋼管是極其有用的。
權(quán)利要求
一種穿軋用頂頭，其能夠循環(huán)使用在用于制造無(wú)縫鋼管的穿軋機(jī)中，其特征在于，利用鐵線材對(duì)噴丸處理后的該頂頭的母材表面進(jìn)行電弧噴鍍，從而形成由氧化物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿軋用頂頭，其特征在于，上述保護(hù)膜中的上述氧化物所占的區(qū)域的比率為55 80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿軋用頂頭，其特征在于上述保護(hù)膜中的上述氧化物所占的區(qū)域的比率在表層側(cè)比母材側(cè)高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿軋用頂頭，其特征在于，上述保護(hù)膜中的上述氧化物所占的區(qū)域的比率在保護(hù)膜與母材的相鄰部為40%以下， 在表層部為55 80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的穿軋用頂頭，其特征在于，該頂頭為炮彈形狀，上述保護(hù)膜的厚度在頂端部比主體部厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的穿軋用頂頭，其特征在于，在上述保護(hù)膜的表面上層疊有潤(rùn)滑劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的穿軋用頂頭，其特征在于，上述鐵線材含有W。
8.一種穿軋用頂頭的再生方法，其用于循環(huán)使用權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的穿軋 用頂頭，其特征在于，對(duì)上述頂頭表面實(shí)施噴丸處理而將穿軋后殘留的保護(hù)膜去除，之后利用鐵線材對(duì)該表 面進(jìn)行電弧噴鍍，從而形成由氧化物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的穿軋用頂頭的再生方法，其特征在于，只在炮彈形狀的上述頂頭的頂端部進(jìn)行利用上述噴丸處理去除上述保護(hù)膜的操作以 及利用上述電弧噴鍍形成上述保護(hù)膜的操作。
10.一種能夠循環(huán)使用在用于制造無(wú)縫鋼管的穿軋機(jī)中的頂頭的再生設(shè)備列，其特征 在于，該再生設(shè)備列排列有如下裝置心軸交接裝置，其用于將安裝有上述頂頭的心軸供給到穿軋機(jī)中，然后再回收穿軋后 的心軸；頂頭更換裝置，其用于自上述心軸交接裝置接收穿軋后的心軸，然后將穿軋后未進(jìn)行 任何處理的頂頭更換為再生后的頂頭的心軸供給到上述心軸交接裝置中，以下將再生后的 頂頭稱(chēng)作再生頂頭；噴丸裝置，其用于自該頂頭更換裝置接收穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭，然后對(duì)該穿 軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭的表面實(shí)施噴丸處理；電弧噴鍍裝置，其接收被該噴丸裝置處理了的頂頭，然后利用鐵線材對(duì)該頂頭的表面 進(jìn)行電弧噴鍍而形成有由氧化物和Fe構(gòu)成的保護(hù)膜的再生頂頭供給到上述頂頭更換裝置 中；在上述裝置的排列中，依次將穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭更換成再生頂頭并安裝在 心軸上，然后反復(fù)將安裝有上述再生頂頭的心軸供給到穿軋機(jī)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的穿軋用頂頭的再生設(shè)備列，其特征在于，在用于將安裝有上述再生頂頭的心軸自上述心軸交接裝置供給到上述穿軋機(jī)中的路 徑上配置有用 于在上述再生頂頭的表面上層疊潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑劑噴射裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種穿軋用頂頭、該穿軋用頂頭的再生方法以及該穿軋用頂頭的再生設(shè)備列。穿軋用頂頭在母材的表面上通過(guò)電弧噴鍍主要成分是Fe的鐵線材而形成有由Fe3O4、FeO等氧化物和Fe(金屬)構(gòu)成的保護(hù)膜，因此能夠利用該保護(hù)膜實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的隔熱性以及防燒結(jié)性，獲得使用壽命長(zhǎng)的頂頭。另外，在再生該頂頭時(shí)，通過(guò)使穿軋后未進(jìn)行任何處理的頂頭依次經(jīng)歷噴丸處理以及電弧噴鍍，能夠在頂頭表面上重新形成保護(hù)膜，從而能夠以低成本且在短時(shí)間內(nèi)再生頂頭。
文檔編號(hào)C23C4/02GK101848777SQ20088011456
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者下田一宗, 東田泰斗, 中森正治, 中池纮嗣, 吉川文人, 平瀨直也, 日高康善, 林良彥, 永喜多淳, 相坂隆行, 稻毛孝光 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社