[发明专利]穿孔机、顶头及无缝管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及穿孔机、顶头及无缝管的制造方法，进一步详细来说，涉及对坯料进行穿孔使之成为无缝管的穿孔机、穿孔机所使用的顶头及与无缝管的制造方法。

背景技术

用于制造金属管的穿孔机(穿轧机)对作为坯料的圆钢坯进行穿孔，做成中空管坯。进一步对中空管坯用延伸轧机、芯棒式无缝管轧机等进行热加工而成为无缝管。

如图7所示，穿孔机具有一对倾斜轧辊1、顶头(plug)100与心轴(mandrel)3，该一对倾斜轧辊1分别相对于轧制线PL倾斜，该心轴3的前端与顶头100的后端结合。穿孔机一边利用倾斜轧辊1使坯料50绕圆周方式旋转，一边压入顶头100，对该坯料50进行穿孔，做成中空管坯51。

由穿孔机对坯料进行穿孔来做成中空管坯时，有时会在中空管坯的内表面产生缺陷(以下称之为内表面缺陷)。内表面缺陷的产生机理如下。在穿孔时，在顶头前端的上游侧的坯料中心部产生曼内斯曼破坏。发生的曼内斯曼破坏在穿孔时受到由倾斜轧辊及顶头所引起的圆周方向的剪切变形。其结果，曼内斯曼破坏在圆周方向上延伸而形成内表面缺陷。

为了抑制发生这样的由曼内斯曼破坏所引起的内表面缺陷，降低顶头表面的摩擦系数是有效的。若降低顶头表面的摩擦系数，则被穿孔的坯料的行进速度提高。若提高了行进速度，则会抑制旋转锻造效果。另外，若降低顶头表面的摩擦系数，可以抑制圆周方向的剪切变形。其结果，可以防止曼内斯曼破坏的扩大，抑制产生内表面缺陷。

另外，摩擦系数的降低还可以防止顶头的磨损与熔损。因此，也可以抑制由于摩擦、熔损在顶头表面形成的凹凸所引起的内表面缺陷的产生。

公开有为了降低顶头的摩擦系数，在对坯料进行穿孔的过程中，从设置在顶头的喷射孔喷射润滑剂的技术。日本特开平1-180712号公报、日本特开平10-235413号公报中，公开了在顶头前端设置喷射孔，一边从喷射孔喷射润滑剂一边进行穿孔的方法。但是，在这些文献中公开的顶头前端与坯料接触。因此，为了从设置在顶头前端的喷射孔喷射润滑剂，需要以接触于前端的坯料的变形阻力以上的高压力喷射润滑剂。另外，也有可能使喷射孔由于与坯料接触而被压坏。

在日本特开昭51-133167号公报中公开了不对润滑剂附加高压力，从顶头喷射润滑剂的方法。如图8所示，在该文献中公开的顶头101具有前端部102、圆柱部103与胴部104，该前端部102在轴向上具有凸曲率，该圆柱部103的外径恒定，该胴部104的外径从前端向后端直径逐渐变大，将喷射孔105设置在胴部104中的与圆柱部103相邻的部分。使用顶头101对坯料50进行穿孔时，在坯料的内表面与顶头表面之间形成一定间隙60。虽然在穿孔过程中，由于圆柱部103发生变形而间隙60变小，但由于存在该间隙60，可以在穿孔过程中不会堵塞喷射孔地供给一定量的润滑油。

但是，有时顶头101会使穿孔中的坯料产生内表面缺陷。将喷射孔105设置在胴部104中与圆柱部103相邻的部分。因此，如图9所示，有时穿孔中的坯料50与喷射孔105的开口部上部接触。由于该接触，有时会在坯料50上产生内表面缺陷。另外，若坯料50与喷射孔105的开口部接触，喷射孔105有可能熔损而堵塞。

另外，在顶头101中有时润滑剂固化而堵塞喷射孔105。穿孔过程中，坯料50与胴体104的表面中的喷射孔105附近部分接触。因此，喷射孔105的开口部温度接近坯料的温度，成为高温。因此，若使用玻璃系润滑剂，有时润滑剂在喷射孔105的内部固化而堵塞喷射孔105。

发明内容

本发明的目的是提供一种防止由设置在顶头上的润滑剂喷射孔使被穿孔轧制的坯料上产生内表面缺陷的穿孔机、顶头及无缝管的制造方法。

本发明的另一目的是提供一种防止设置在顶头上的喷射孔堵塞的穿孔机、顶头及无缝管的制造方法。

本发明的穿孔机，沿轴向对坯料进行穿孔轧制而做成中空管坯。穿孔机具有顶头、心轴与喷射装置，该顶头具有喷射润滑剂的喷射孔，该心轴在轴向上具有供润滑剂流过的贯通孔，心轴的前端部与顶头后端结合，该喷射装置使润滑剂通过贯通孔从喷射孔喷射。顶头具有前端部、圆柱部、胴部、以及心轴结合部。前端部在轴向上具有凸曲率。圆柱部与前端部相邻，具有大致圆柱形的表面。胴部与圆柱部相邻，具有从前端向后端逐渐增大的外径。心轴结合部是用于与心轴结合的部分，被配设在顶头后端。喷射孔从圆柱部的表面贯通到心轴结合部的表面，与贯通孔连通。