[发明专利]热轧工具用润滑剂和热无缝管制造用芯棒的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及热轧工具用润滑剂以及在芯棒表面涂布该润滑剂从而使芯棒表面生成润滑性优异的皮膜的热无缝管制造用芯棒的表面处理方法。

另外，除非另有规定，本说明书中的词语用作如下意思。“硼酸-云母系润滑剂”是指配合有具有层状结构的天然或人工云母的氧化物系层状化合物、以及硼酸或/和硼酸化合物的润滑剂。

“石墨系润滑剂”是指以石墨为基材的润滑剂。

背景技术

在通过曼内斯曼穿孔机-芯棒式无缝管轧机的制管机制造无缝管时，在芯棒式无缝管轧机轧制的拉伸轧制中，通过一边限制原管外面一边向轴方向实施输送的多轧机的孔型辊和限制原管内表面的芯棒来进行轧制。

在该拉伸轧制时，通常在芯棒表面预先形成以石墨等固体润滑剂为主要成分的润滑皮膜，但是由于芯棒和原管内表面为严格的滑动摩擦状态，所以实现完全的润滑状态并不容易，会产生反复磨耗、磨损、表面粗糙、裂纹等表面损伤。

循环反复使用的芯棒的表面状态随着使用次数的增加而劣化时，就要暂时将该芯棒从循环线上拆下并进行表面维护，特别是在以高合金钢、不锈钢为原材料的无缝钢管轧制中，芯棒的表面维护的频率高，从而成为使生产率下降的一个原因。因此，一直以来，为了实现芯棒的耐用寿命的延长，进行了使芯棒表面维护的频率减少的对策。

例如，专利文献1中提出了一种热无缝管轧制用芯棒，其中，在轮廓算术平均偏差粗糙度Ra为20μm以下的芯棒表面形成厚度6~20μm的氧化皮层。氧化皮层的形成是在氧化气氛下在600~650℃保持特定时间而进行的。

另外，专利文献2中提出了一种热无缝管制造用芯棒，其母材表面具有轴方向的轮廓算术平均偏差粗糙度为0.5~5.0μm的氮化处理层。通过在表面形成氮化处理层来提高表面强度，并且通过对氮化处理后的芯棒的最适表面粗糙度进行控制，即使对以高合金钢为原材料的无缝钢管进行芯棒式无缝管轧机轧制时，也可具有优异的寿命且使制品的内表面品质大幅度提高。

但是，为了将专利文献1或专利文献2所记载的氧化皮层、氮化处理层的形成处理适用于包含热无缝管制造用芯棒之类的较长的重物的热轧用工具，需要用于该目的的设备，这并不是容易的。

在专利文献3中提出了一种在母材表面形成厚度60~200μm的Cr镀覆膜的热无缝管制造用芯棒。通过使镀覆膜比以往更厚，即使将其提供到含有2重量%以上的Cr的高合金钢的轧制中，芯棒的寿命也飞跃性地提升，但是需要形成Cr镀覆膜，无法避免成本的上升。

另外，专利文献4中公开了一种提升芯棒寿命的方法：在对芯棒表面发生磨耗、表面粗糙而无法使用的芯棒进行再生时，将使用后的芯棒在新制作时的初始回火温度以下实施热处理，使其表面硬度均匀化，进行0.06mm以上磨削或切削，接着进行研磨，然后使芯棒表面形成耐磨损用的氧化皮膜。

根据专利文献4的方法，与以往剥离润滑剂后外切削直径5~20mm左右的芯棒再生方式相比，虽然可使外径切削量大幅减少，使芯棒的寿命、单位消耗量大幅提高，但是需要预先对芯棒实施热处理等工序。

进而，专利文献5中提出了一种高温加热用润滑剂组合物，其是将选自四硅钾云母、四硅钠云母等中的一种或两种以上的颗粒状氧化物系层状物质和选自氧化硼、碱金属硼酸盐等中的一种或两种以上的粘合剂以特定重量比配合而成的。该润滑剂组合物显示良好的润滑性，而且不含石墨、磷酸，因而不会导致被加工材料形成浸碳层、浸磷层等不良情况。

然而，以往，在通过芯棒式无缝管轧机制造高合金钢、不锈钢制的无缝钢管时，通常的方法是在芯棒的表面涂布石墨来作为润滑剂，以碳钢作为原材料实施所谓的初期轧制（卸し圧延）。

即，其为如下的方法：由于使用新制作的芯棒轧制高合金钢等时会发生磨损，所以在芯棒使用的初始阶段，以碳钢作为原材料实施规定根数的初期轧制，在表面形成由附着力高的石墨和氧化皮形成的皮膜，实现组织的致密化，从而使芯棒表面的摩擦系数降低，然后，使用该芯棒进行高合金钢的钢管、不锈钢钢管等的轧制。由此，使用常规的石墨作为润滑剂，不需要多余的工序、工时数，就能够制造高合金钢、不锈钢制的热无缝钢管。

但是，近年来，13Cr钢等高合金钢管、不锈钢钢管的需求增长，确保所谓初期轧制用的原材料(碳钢)变得困难，对于新制作的芯棒来说，从其初始阶段开始降低摩擦系数、提高耐磨损性也变得必要。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-344923号公报

专利文献2：日本特开平6-262220号公报