CN106077097A - 提高穿孔机组顶头表面性能的结构及制作方法 - Google Patents

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栗海峰
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Abstract

本发明提供一种提高穿孔机组顶头表面性能的结构，在顶头工作面本体上设有与顶头工作面本体为一体，且呈多个相接的环状顶头工作面基体，顶头工作面基体之间形成多个环形槽，每个环形槽的槽深与槽宽的比值控制在1.6～2.5，经氧化后的顶头工作面基体和环形槽的表面形成有一层氧化层。同时提供一种提高穿孔机组顶头表面性能的结构的制作方法。有益效果是通过对现有258PQF机组顶头表面结构及性能优化，改善了轧制13Cr和P91高合金产品顶头的使用性能，提高了顶头寿命：顶头寿命从平均轧制2支钢管，增加到平均轧制每支12支钢管，寿命增加50％，降低了产品成本；改善了钢管内表面质量和壁厚均匀度，成材率提高了0.5％，提高了公司产品竞争力。

Description

提高穿孔机组顶头表面性能的结构及制作方法
技术领域
本发明涉及一种提高穿孔机组顶头表面性能的结构及制作方法。
背景技术
随着13Cr和P91等高合金钢管产品市场需求不断提高，由于此类产品Cr+Mo的含量≥10％，利用普通顶头轧制平均支数仅为1～2支，顶头吨钢消耗平均为25.0kg/t，而轧制Cr+Mo含量在5％以下的普通产品，顶头消耗平均为0.35kg/t。
13Cr和P91等高合金产品热变形温度区间比较窄，而由于Cr+Mo含量高，顶头对钢坯的亲和力较大，在轧制过程中容易造成“顶头粘钢”、“顶头掉肉”、“顶头鼻部熔融”等缺陷，造成顶头使用寿命低，带来生产组织困难，产品质量难以控制。
亟待通过对新材料和新工艺进行研究，在258PQF机组开发顶头表面结构及进行性能优化方案，适应降低轧制成本和提高产品市场竞争力的要求。
发明内容
针对现有顶头的实际使用效果，本发明的目的是提供一种提高穿孔机组顶头表面性能的结构及制作方法，提高13Cr和P91类高合金钢管轧制顶头使用寿命，保证顶头工作中的稳定性。
为实现上述目的，本发明采用的提高穿孔机组顶头表面性能的结构，该结构包括有顶头工作面本体，其中：在所述顶头工作面本体上设有与顶头工作面本体为一体，且呈多个相接的环状顶头工作面基体，顶头工作面基体之间形成多个环形槽，每个环形槽的槽深与槽宽的比值为1.6～2.5，经氧化后的顶头工作面基体和环形槽的表面形成有一层氧化层，即是顶头工作面本体表面的氧化层。
同时提供一种提高穿孔机组顶头表面性能的结构的制作方法，该方法以顶头原材质20CrNi3Mo的化学成分为基础，加入适量的合金元素W、C和V，其中：将所述提高穿孔机组顶头表面性能的结构的穿孔机组顶头放入加热炉，并升温至900-1000℃，在加热炉内通入氧化性介质，保温5-10个小时，然后降温至800-900℃，出加热炉后缓冷至常温，在顶头工作面本体表面形成氧化层。
以顶头原材质20CrNi3Mo的化学成分为基础，加入适量的合金元素W、C和V，所述适量W的含量控制在7～9％、C的含量控制在0.28～0.38％、V的含量控制在0.2～0.4％，W与C元素形成碳化物，能使顶头工作面本体的硬度达300～380HB。
本发明的效果是通过对现有258PQF机组顶头表面结构及性能优化，改善了轧制13Cr和P91高合金产品顶头的使用性能，提高了顶头寿命：顶头寿命从平均轧制2支钢管，增加到平均轧制每支12支钢管，寿命增加50％，降低了产品成本；改善了钢管内表面质量和壁厚均匀度，成材率提高了0.5％，提高了公司产品竞争力。
附图说明
图1为本发明顶头结构示意图；
图2为本发明顶头表面结构放大示意图。
图中：
b、环形槽的宽度 t、环形槽的高度 h、环形槽的节距
具体实施方式
结合附图对本发明的提高穿孔机组顶头表面性能的结构及制作方法加以说明。
本发明采用的的提高穿孔机组顶头表面性能的结构及制作方法，主要包括：(1)轧制高合金产品专用顶头的工作面设计；(2)轧制高合金产品专用顶头的材质设计；(3)轧制高合金产品专用顶头的热处理工艺优化。
如图1、2所示，本发明的提高穿孔机组顶头表面性能的结构主要采用如下步骤进行实施：
(1)轧制高合金产品专用顶头的工作面设计：在所述顶头工作面本体上设有与顶头工作面本体为一体，且呈多个相接的环状顶头工作面基体，顶头工作面基体之间形成多个环形槽，每个环形槽的槽深与槽宽的比值控制在1.6～2.5，经氧化后的顶头工作面基体和环形槽的表面形成有一层氧化层，通过计算环形槽的宽度b设定为1.5mm，环形槽的节距h设定为3mm，环形槽的高度t设定为2mm。
(2)轧制高合金产品专用顶头的化学成分设计：生产低合金钢产品所用顶头的材质为20CrNi3Mo，根据生产实践这种顶头的材质不能满足轧制高合金产品的需要，为了解决轧制不锈钢产品顶头出现的问题，在以普通铸钢顶头化学成分为基础，加入合金元素“W”和“C”，同时适当提高“V”元素含量。W的含量控制在7～9％、C的含量控制在0.28～0.38％、V的含量控制在0.2～0.4％，同时“W”与“C”元素形成碳化物，能使顶头基体具有较强的硬度和较高的热强度，使顶头工作面本体的硬度达300～380HB。增加基体组织的回火稳定性，同时提高钢的耐磨性；“V”可细化组织晶粒，提高顶头的强度和韧性。
(3)轧制高合金产品专用顶头的热处理工艺优化：将加工后的带有环形槽的顶头放入加热炉，升温至900-1000℃，在加热炉内通入氧化性介质，所述氧化性介质为水或酒精,保温5-10个小时，然后降温至800-900℃，出炉后缓冷8～10小时至常温，经过氧化后在环形槽的槽底和槽侧壁及基体表面形成一层氧化层，环形槽侧壁同时被氧化层充满，顶头氧化后氧化层的有效厚度为3mm，为原来氧化层厚度的3倍。由于顶头的氧化层的有效厚度的增加，从而可以有效提高顶头的使用寿命。

Claims (5)

1.一种提高穿孔机组顶头表面性能的结构，该结构包括有顶头工作面本体，其特征是：在所述顶头工作面本体上设有与顶头工作面本体为一体，且呈多个相接的环状顶头工作面基体，顶头工作面基体之间形成多个环形槽，每个环形槽的槽深与槽宽的比值为1.6～2.5，经氧化后的顶头工作面基体和环形槽的表面形成有一层氧化层，即是顶头工作面本体表面的氧化层。
2.一种权利要求1所述提高穿孔机组顶头表面性能的结构的制作方法，该方法以顶头原材质20CrNi3Mo的化学成分为基础，加入适量的合金元素W、C和V，其特征是：
将所述提高穿孔机组顶头表面性能的结构的穿孔机组顶头放入加热炉，并升温至900-1000℃，在加热炉内通入氧化性介质，保温5-10个小时，然后降温至800-900℃，出加热炉后缓冷至常温，在顶头工作面本体表面形成氧化层。
以顶头原材质20CrNi3Mo的化学成分为基础，加入适量的合金元素W、C和V，所述适量W的含量控制在7～9％、C的含量控制在0.28～0.38％、V的含量控制在0.2～0.4％，W与C元素形成碳化物，能使顶头工作面本体的硬度达300～380HB。
3.根据权利要求2所述提高穿孔机组顶头表面性能的结构的制作方法，其特征是：所述氧化性介质为水或酒精。
4.根据权利要求2所述提高穿孔机组顶头表面性能的结构的制作方法，其特征是：所述氧化层厚度为3mm。
5.根据权利要求2所述提高穿孔机组顶头表面性能的结构的制作方法，其特征是：所述缓冷的时间8～10小时。
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