CN106493173A - 一种用于热轧的连接顶杆及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属压延成型工具技术领域，具体为一种用于热轧的连接顶杆及加工方法。一种用于热轧的连接顶杆，包括有尾柄、第一连接杆，第二连接杆和顶杆。本发明的有益效果为：结构及形式更换方便快捷，工作效率高，产品精度高，旋转轧制过程中更平稳，更具有可靠的强度；具备轧制精度的高标准的要求；本发明的钢管坯料中的成分，可以大大增加顶杆的硬度，多次回火和淬火的加工方法，也大大的提高了顶杆的硬度；使的顶杆的精度高、机械旋转性能好、机械强度高、连接接口更科学合理，更好的满足了轧制要求。

Description

一种用于热轧的连接顶杆及加工方法
技术领域
本发明属于金属压延成型工具技术领域，具体为一种用于热轧的连接顶杆及加工方法。
背景技术
顶杆是现代无缝钢管热轧生产线中穿孔机组的重要设备之一。穿孔过程中，顶杆承受来自顶头上巨大的轴向力，同时顶头和顶杆要随轧件一起转动，其转速要比轧辊高5-6倍以上，在管坯和顶头接触的瞬间还伴随着产生很大的冲击。
顶杆连接结构，为能源用装备无缝钢管生产线穿孔机组的主要热工具之一。热轧用顶杆连接结构，是为了不断的提高顶杆的连接精度和使用状况的情况下根据原有连接结构，不断的改进更新设计完善的技术。该顶杆连接结构的设计是为适应市场形式，对该顶杆所运用的穿孔机的机组性能的提高为前提的。产品质量要求不断的提高。原有机构不能满足产品的生产精度，为适应市场环境设计该热轧用顶杆连接结构。提高了公司能源装备用无缝钢管的产品精度，适应市场发展需求。
现有的技术中，顶杆使用寿命低，在高速旋转的工作过程中容易出现断裂、弯曲现象，不能保证产品的前后端壁厚精度，并对其它设备运转造成不良的影响。
发明内容
为了解决现有技术中，顶杆使用寿命低，在高速旋转的工作过程中容易出现断裂、弯曲现象，不能保证产品的前后端壁厚精度，并对其它设备运转造成不良的影响的缺点，本发明提供了一种用于热轧的连接顶杆及加工方法。
一种用于热轧的连接顶杆，包括有尾柄、第一连接杆，第二连接杆和顶杆；尾柄的内部中空，尾部开有呈阶梯状的顶入口，顶部设有凸端；第一连接杆的内部中空，尾部设有凹端，顶部设有凸端，尾柄凸端的外径和第一连接杆凹端的内径相配合；第二连接杆的内部中空，尾部设有凹端，顶部设有凸端，第一连接杆凸端的外径和第二连接杆凹端的内径相配合；顶杆的内部为空腔，尾部设有凹端，第二连接杆凸端的外径和顶杆尾部的凹端的内径相配合；尾柄镶嵌连接于第一连接杆的尾部，第一连接杆的顶部镶嵌连接于第二连接杆的尾部，第二连接杆的顶部镶嵌连接于顶杆。
作为进一步优化的，凹端和凸端均设有倒角，倒角的角度为30°；凹端和凸端均为过盈配合。
作为进一步优化的，连接处均为镶嵌连接后焊接，焊接后磨平。
一种用于热轧的连接顶杆的加工方法，包括以下步骤：
a.坯料处理：对钢管坯料进行探伤，去除有内表面缺陷的钢管，对外表面有缺陷的钢管进行修复；
b.热处理：去除钢管内外表面的氧化铁皮，然后进行淬火、回火和空冷处理；
c.加工焊接：将钢管的各连接部件进行镶嵌连接后焊接，焊接后进行表面处理。
作为进一步优化的，步骤a中,钢管坯料中的各成分的质量百分数为：6.0-7.9%的Co，0.25-0.5%的稀土氧化物La2O3,0.95-1.15％的C，0.75-1.25％的Si，0.34-0.65％的Mn，0.37-0.52％的V，其余的为Fe。
作为进一步优化的，步骤a中，采用超声波或激光进行探伤，采用整体修磨或人工点磨的方式进行修复。
作为进一步优化的，步骤b中，采用喷砂、喷丸的方式去除钢管内外表面的氧化铁皮。
作为进一步优化的，步骤b中,钢管加热至750-900℃进行淬火，淬火介质为水，水温为55-60℃，淬火时间为10-30min；淬火后进行回火，回火温度为150-200℃，回火介质为油，回火时间2-3小时；再次加热至800-850℃，恒温保温1-2小时；进行淬火，淬火介质为水，水温为30-42℃，淬火时间为10-25min；淬火后进行回火，回火温度为230-260℃，回火介质为油，回火时间2-3小时；空冷后在室温进行时效处理，时效处理时间为7-12天。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一、从本发明的结构方面：
1.本发明的热轧用顶杆连接结构及形式更换方便快捷，工作效率高，产品质量的精度高，该结构的设计使顶杆在高速的旋转轧制过程中更平稳，更具有可靠的强度；
2.本发明能够满足穿孔机组生产的能源装备用无缝钢管的产品质量，具备生产高合金材料、航空航天、军工、钛合金材料等能源装备用无缝钢管的轧制精度的高标准的要求；
3.本发明在生产轧制过程中同轧制毛管、荒管做同步的高速旋转，精度高、机械旋转性能好、机械强度高、连接接口更科学合理，更好的满足了轧制要求。
二、从本发明的发明方面：
1.本发明的钢管坯料中的成分，可以大大增加顶杆的硬度，多次回火和淬火的加工方法，也大大的提高了顶杆的硬度；使的顶杆的精度高、机械旋转性能好、机械强度高、连接接口更科学合理，更好的满足了轧制要求。
附图说明
图1为本发明的各部件的结构示意图；
图2为本发明的各部件的连接示意图；
图3为本发明的各部件的结构示意图；
图中，1、顶杆，2、第二连接杆，3、第一连接杆，4、尾柄。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的实施例进行详细说明，但是本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
一种用于热轧的顶杆1连接结构，包括有尾柄4、第一连接杆3，第二连接杆2和顶杆1。尾柄4的内部中空，尾部开有呈阶梯状的顶入口，顶部设有凸端。第一连接杆3的内部中空，尾部设有凹端，顶部设有凸端，尾柄4凸端的外径和第一连接杆3凹端的内径相配合。第二连接杆2的内部中空，尾部设有凹端，顶部设有凸端，第一连接杆3凸端的外径和第二连接杆2凹端的内径相配合。顶杆1的内部为空腔，尾部设有凹端，第二连接杆2凸端的外径和顶杆1尾部的凹端的内径相配合。尾柄4镶嵌连接于第一连接杆3的尾部，第一连接杆3的顶部镶嵌连接于第二连接杆2的尾部，第二连接杆2的顶部镶嵌连接于顶杆1。
上述的尾柄4、第一连接杆3，第二连接杆2和顶杆1的凹端和凸端均设有倒角，倒角的角度为30°，凹端和凸端均为过盈配合，凹端和凸端的连接处均为镶嵌连接后焊接，焊接后磨平。
一种用于热轧的顶杆1连接结构的加工方法，包括以下步骤：
a.坯料处理：对钢管坯料进行探伤，去除有内表面缺陷的钢管，对外表面有缺陷的钢管进行修复；
b.热处理：去除钢管内外表面的氧化铁皮，然后进行淬火、回火和空冷处理；
c.加工焊接：将钢管的各连接部件进行镶嵌连接后焊接，焊接后进行表面处理。
实施例1
a.坯料处理：钢管坯料中的各成分的质量百分数为：6.0%的Co，0.25%的稀土氧化物La2O3,0.95％的C，0.75％的Si，0.34％的Mn，0.37％的V，其余的为Fe。采用超声波对钢管坯料进行探伤，去除有内表面缺陷的钢管，采用整体修磨或人工点磨的方式对外表面有缺陷的钢管进行修复。
b.热处理：采用喷砂、喷丸的方式去除钢管内外表面的氧化铁皮。去除钢管内外表面的氧化铁皮，然后进行淬火、回火和空冷处理；钢管加热至750进行淬火，淬火介质为水，水温为55℃，淬火时间为10min；淬火后进行回火，回火温度为150℃，回火介质为油，回火时间2小时；再次加热至800℃，恒温保温1小时；进行淬火，淬火介质为水，水温为30℃，淬火时间为10min；淬火后进行回火，回火温度为230℃，回火介质为油，回火时间2小时；空冷后在室温进行时效处理，时效处理时间为7天。
c.加工焊接：将钢管的各连接部件进行镶嵌连接后焊接，焊接后进行表面处理。
实施例2
a.坯料处理：钢管坯料中的各成分的质量百分数为：7.0%的Co，0.35%的稀土氧化物La2O3,1.05％的C，1.00％的Si，0.42％的Mn，0.43％的V，其余的为Fe。采用激光对钢管坯料进行探伤，去除有内表面缺陷的钢管，采用整体修磨或人工点磨的方式对外表面有缺陷的钢管进行修复。
b.热处理：采用喷砂、喷丸的方式去除钢管内外表面的氧化铁皮。去除钢管内外表面的氧化铁皮，然后进行淬火、回火和空冷处理；钢管加热至900℃进行淬火，淬火介质为水，水温为60℃，淬火时间为30min；淬火后进行回火，回火温度为200℃，回火介质为油，回火时间3小时；再次加热至850℃，恒温保温2小时；进行淬火，淬火介质为水，水温为42℃，淬火时间为25min；淬火后进行回火，回火温度为260℃，回火介质为油，回火时间3小时；空冷后在室温进行时效处理，时效处理时间为12天。
c.加工焊接：将钢管的各连接部件进行镶嵌连接后焊接，焊接后进行表面处理。
实施例3
a.坯料处理：钢管坯料中的各成分的质量百分数为：7.9%的Co，0.5%的稀土氧化物La2O3,1.15％的C，1.25％的Si，0.65％的Mn，0.52％的V，其余的为Fe。采用超声波对钢管坯料进行探伤，去除有内表面缺陷的钢管，采用整体修磨或人工点磨的方式对外表面有缺陷的钢管进行修复。
b.热处理：采用喷砂、喷丸的方式去除钢管内外表面的氧化铁皮。去除钢管内外表面的氧化铁皮，然后进行淬火、回火和空冷处理；钢管加热至830℃进行淬火，淬火介质为水，水温为58℃，淬火时间为20min；淬火后进行回火，回火温度为180℃，回火介质为油，回火时间2.5小时；再次加热至830℃，恒温保温1.5小时；进行淬火，淬火介质为水，水温为36℃，淬火时间为18min；淬火后进行回火，回火温度为250℃，回火介质为油，回火时间2.5小时；空冷后在室温进行时效处理，时效处理时间为10天。
c.加工焊接：将钢管的各连接部件进行镶嵌连接后焊接，焊接后进行表面处理。
试验效果：
将实施例1-3中的钢管以及所购买的普通钢管分别取三根，分别加热至300℃，500℃，700℃，对实施例1-3中的钢管以及所购买的普通钢管进行硬度测试，
硬度测试HRC 普通钢管 实施例1钢管 实施例2钢管 实施例3钢管
300℃ 47 55 58 60
500℃ 41 50 52 53
700℃ 36 44 47 48
测试所得的数值如表所示。
通过上表所示，我们可以明显的看出，通过本发明方法制作加工出的顶杆，不同的温度范围内，在强度方面，均具有明显的优势。
现有技术中的顶杆整体的连接处没有壁厚强度支撑，该发明顶杆的连接处有壁厚的三分之一为装配强度、三分之二为焊接连接，通过这种方式大大提高了顶杆的支撑强度。焊口的变化为由原先的90°夹角的焊接方式加了圆角设计，这样的方式大大提高了焊接面积及焊接强度。通过上述的方法，提高了顶杆整体的综合机械强度。
本发明的热轧用顶杆连接结构，是经过了长期的摸索试验和现场使用根据使用请求不断的改进优化的，装配长度的加长提高了顶杆的装配精度，并由原先的间隙配合变成了过盈配合，提高了装配质量，同时解决了原机构的故障率高的问题，提高了生产线连续作业的工作效率，提高了在生产过程中的轧制稳定性，解决了顶杆在轧制过程中出现的经常的断裂现象，连接结构强度高，适应高速旋转且旋转平稳，增强了顶杆的机构强度和使用寿命，生产效率提高，保证机组的轧制平稳，保障产品质量精度。
本发明的热轧用顶杆连接结构，具备良好的机械运动疲劳强度，使顶杆在高速旋转的工作运动中具有良好的工况，保障了顶杆在整个轧制过程中的平稳及高质量的旋转运动，提高了整个机组的轧制平稳和降低了整体设备的损耗，装配精度高，动作可控性高。
本发明的热轧用顶杆连接结构，提高产品在穿孔轧制过程中对产品的加工制造精度，对旋转机构提供高精度的同心度和机械强度，基本工作原理是对旋转工具顶杆高强度的连接，在加工管体通过时顶杆具有高精度的旋转自控精度。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种用于热轧的连接顶杆，其特征在于，包括有尾柄、第一连接杆，第二连接杆和顶杆；
所述尾柄的内部中空，尾部开有呈阶梯状的顶入口，顶部设有凸端；
所述第一连接杆的内部中空，尾部设有凹端，顶部设有凸端，所述尾柄凸端的外径和所述第一连接杆凹端的内径相配合；
所述第二连接杆的内部中空，尾部设有凹端，顶部设有凸端，所述第一连接杆凸端的外径和所述第二连接杆凹端的内径相配合；
所述顶杆的内部为空腔，尾部设有凹端，所述第二连接杆凸端的外径和所述顶杆尾部的凹端的内径相配合；
所述尾柄镶嵌连接于第一连接杆的尾部，第一连接杆的顶部镶嵌连接于第二连接杆的尾部，第二连接杆的顶部镶嵌连接于顶杆。
2.根据权利要求1所述的一种用于热轧的连接顶杆，其特征在于，所述的凹端和凸端均设有倒角，倒角的角度为30°；所述的凹端和凸端均为过盈配合。
3.根据权利要求1所述的一种用于热轧的连接顶杆，其特征在于，所述的连接处均为镶嵌连接后焊接，焊接后磨平。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于热轧的连接顶杆的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.坯料处理：对钢管坯料进行探伤，去除有内表面缺陷的钢管，对外表面有缺陷的钢管进行修复；
b.热处理：去除钢管内外表面的氧化铁皮，然后进行淬火、回火和空冷处理；
c.加工焊接：将钢管的各连接部件进行镶嵌连接后焊接，焊接后进行表面处理。
5.根据权利要求4所述的一种用于热轧的连接顶杆的加工方法，其特征在于，所述步骤a中,钢管坯料中的各成分的质量百分数为：
6.0-7.9%的Co，0.25-0.5%的稀土氧化物La2O3,0.95-1.15％的C，0.75-1.25％的Si，0.34-0.65％的Mn，0.37-0.52％的V，其余的为Fe。
6.根据权利要求4所述的一种用于热轧的连接顶杆的加工方法，其特征在于，所述步骤b中,钢管加热至750-900℃进行淬火，淬火介质为水，水温为55-60℃，淬火时间为10-30min；淬火后进行回火，回火温度为150-200℃，回火介质为油，回火时间2-3小时；再次加热至800-850℃，恒温保温1-2小时；进行淬火，淬火介质为水，水温为30-42℃，淬火时间为10-25min；淬火后进行回火，回火温度为230-260℃，回火介质为油，回火时间2-3小时；空冷后在室温进行时效处理，时效处理时间为7-12天。
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