MX2014012761A - Metodo para producir punzon para perforacion mediante laminacion. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método para producir un punzón para ser usado en un molino para perforación mediante laminación para fabricar tubos y tuberías de acero sin costura, y el método para producir el punzón para perforación mediante laminación comprende granallar una superficie del punzón, rociar por arco un alambre de rociado a fin de formar una película sobre una superficie de una base de metal del punzón a la cual se aplicó el granallado. En el paso del rociado por arco, el rociado por arco se realiza mediante el uso, como alambre de rociado, de un alambre de núcleo duro cuyo tubo-funda de hierro se carga con cuando menos partículas de óxido de hierro entre partículas de hierro y las partículas de óxido de hierro (una o más partículas FeO, partículas Fe3O4, y partículas Fe2O3), a fin de formar la película que contiene óxido de hierro y Fe. De manera acorde, es posible mejorar la eficiencia de producción del punzón, y producir el punzón para perforación mediante laminación que pueda asegurar el mejoramiento estable de la vida útil del punzón durante la perforación mediante laminación.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR PUNZÓN PARA PERFORACIÓN MEDIANTE LAMINACIÓN CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un método para producir un punzón para perforación mediante laminación (en adelante también denominado simplemente "punzón") para su uso en un molino para perforación mediante laminación (de aqui en adelante, también denominado simplemente "perforador") que produce tubos y tuberías de acero sin costura, particularmente a un método para producir un punzón para perforación mediante laminación que tiene una película formada mediante rociado por arco de un alambre de rociado que contiene principalmente hierro, sobre una superficie de una base de metal del punzón.

ANTECEDENTES Los tubos y tuberías de acero sin costura se producen mediante el proceso de producción de tuberías Mannesmann. El procedimiento Mannesmann para la fabricación de tubos incluye los siguientes pasos: (1) perforar mediante laminación un material inicial (palanquilla redonda) calentado a una temperatura predeterminada para formar un bloque hueco mediante el uso de un perforador; (2) laminar-estirar el bloque hueco por medio de un molino de laminación-estirado (por ejemplo, un molino de mandril) ; y (3) 1levar acabo laminación para regular el diámetro en el bloque hueco que ha sido estirado por laminación para obtener un diámetro exterior y un espesor de pared predeterminados al usar un molino de regulación del diámetro (por ej emplo, un reductor de estiramiento) .

En el proceso de perforación mediante laminación al usar el perforador, se utiliza un punzón como herramienta de perforación. Este punzón se monta a un extremo frontal de un mandril a fin de perforar una palanquilla calentada a alta temperatura de aproximadamente 1200°C; de ese modo, el punzón está expuesto a un ambiente hostil con una presión de superficie alta y elevada temperatura. En general, el punzón consta de un metal base hecho de acero para trabajos en caliente, y escamas de óxido que forman una película en una superficie del metal base mediante un proceso de calentamiento realizado con antelación a fin de proteger dicho metal base, y luego de lo cual se usa el punzón en el proceso de perforación mediante laminación. Durante el proceso de perforación mediante laminación, escamas o película en la superficie del punzón bloquea la transferencia de calor de la palanquilla al metal base del punzón, y también se evita el agarrotamiento entre la palanquilla y el punzón.

La perforación repetitiva mediante laminación al usar tal punzón que tiene la película de cascarilla causa una abrasión gradual de dicha película de cascarilla. La abrasión de la película de cascarilla deteriora el efecto de aislación térmica de la película y como resultado de ello aumenta la temperatura del punzón durante la perforación, de modo que es probable que se produzcan pérdidas del metal debido a fundición del mismo y deformación por el calor del punzón base metálica. Si se gasta escamas y el punzón base metálica se pone en contacto directo con la palanquilla, se produce el agarrotamiento y esto genera defectos en la superficie interna del tubo o tubería de acero. Por consiguiente, el punzón queda inutilizado en el momento en el que la película se gasta, lo que termina así la vida útil del punzón.

Particularmente en la producción de tubos/tuberías sin costura hechos acero de alta aleación tales como acero con alto contenido de Cr de alrededor del 9% o más, aleación en base a Ni y acero inoxidable, se produce una abrasión significativa de la película de cascarilla en la superficie del punzón durante la perforación mediante laminación, de modo que la vida útil del punzón queda reducida significativamente. Por ejemplo, cuando en el caso de la perforación de acero inoxidable, la película de cascarilla que se encuentra en la superficie del punzón se gasta en varias pasadas (es decir, el número de veces de perforación mediante laminación continua) , y la vida útil de este punzón termina. Esto requiere un reemplazo frecuente del punzón, lo que deteriora la eficiencia de la producción del tubo/tubería de acero. En la producción de tubos/tuberias sin costura de acero de alta aleación, se necesita mejorar la duración de la vida útil del punzón durante el proceso de perforación mediante laminación, con lo cual se mejora la eficiencia de la producción de los tubos y tuberías de acero.

Para satisfacer tal requisito, como un ejemplo de la película que se forma en la superficie del metal base de un punzón, La Literatura de Patente 1 describe un punzón con una película que contiene óxido de Fe y Fe formado en la superficie del metal base de un punzón mediante el rociado por arco de alambre de hierro, en lugar de utilizar la película de cascarilla formada por tratamiento térmico. Dado que el punzón tiene la película rociada por arco que contiene oxido de Fe y Fe en la superficie del punzón, este punzón resulta excelente en el desempeño de aislación térmica y prevención del agarrotamiento, de modo que es probable que el mejoramiento de la vida útil del punzón se logre .

En el punzón que tiene la película rociada por arco descrita en la Literatura de Patente 1, el óxido de Fe contenido en la película es generado mediante rociado por arco que funde el alambre de hierro, y oxida el material fundido (Fe) en el aire antes de que el material fundido alcance la superficie del punzón base metálica. Por consiguiente, se requiere tener una distancia de rociado relativamente grande desde un equipo de rociado a la superficie del punzón base metálica, a fin de asegurar suficiente tiempo para fundir el material para ser chisporroteado en el aire (tiempo requerido para oxidar el material) ; sin embargo, si la distancia de rociado es muy grande, algo del material fundido no puede alcanzar la superficie del punzón base metálica. Como un resultado, es probable que tome más tiempo para formar la película, lo cual dificulta el mejoramiento de la eficiencia de producción del punzón.

El contenido de óxido de Fe en la película depende en la condición de desarrollo de oxidación del material fundido, y un contenido deseado puede no ser asegurado en la película; de manera consecuente, la vida útil del punzón se puede volver inestable. En vista de estos hechos, existe espacio para perfeccionar aún más el mejoramiento de la eficiencia de producción del punzón así como asegurar la vida útil mejorada de manera estable del punzón, y así se ha deseado producir un punzón para perforación mediante laminado que pueda realizar la anterior mejora. ¡ LISTA DE CITAS LITERATURA DE PATENTE Literatura de patente 1: Patente Japonesa No. 4279350 COMPENDIO DE LA INVENCIÓN PROBLEMA TÉCNICO Un objeto de la presente invención, que ha sido realizada para resolver los problemas encontrados en la técnica convencional, es proporcionar un método para producir un punzón para perforación mediante laminación que tiene una película formada sobre una superficie del punzón base metálica mediante la realización de rociado por arco de un alambre de rociado que contiene hierro principalmente; y el método tiene las siguientes características : (1) mejorar la eficiencia de producción del punzón; y (2) garantizar el mejoramiento estable de la vida útil del punzón.

SOLUCIÓN AL PROBLEMA El siguiente es el compendio de la presente invención .

La presente invención proporciona un método para producir un punzón para ser usado en un molino de perforación mediante laminación para producir un tubo/tuberia de acero sin costura, y el método para producir el punzón para perforación mediante laminación comprende los pasos de: granallar una superficie del punzón; y rociar por arco un alambre de rociado a fin de formar una película sobre una superficie de un punzón base metálica que está granallado.

En el paso de rociado por arco, el rociado por arco se realiza al usar, como el alambre de rociado, un alambre con núcleo duro cuyo tubo-funda de hierro es cargado con por lo menos partículas de óxido de hierro entre las partículas de hierro y las partículas de óxido de hierro, a fin de formar la película que contiene óxido de hierro y Fe.

En este método de producción, las partículas de óxido de hierro preferiblemente comprenden una o más partículas de FeO, partículas de Fe304, y partículas de Fe203.

EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCIÓN El método para producir un punzón para perforación mediante laminación de acuerdo con la presente invención logra los siguientes efectos importantes: (1) mejorar la eficiencia de producción del punzón; y (2) asegurar el mejoramiento estable de la vida útil del punzón.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es un dibujo de sección transversal que ilustra un alambre de rociado para usarse en el rociado por arco en el método para producir un punzón para perforación mediante laminación de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCION DE MODALIDADES A fin de lograr los objetos antes mencionados, los presentes inventores realizaron varias pruebas y estudios intensivos sobre el método para formar una película sobre una superficie de un metal base de un punzón mediante el rociado por arco de un alambre de rociado que contiene principalmente hierro. Como resultado, los presentes inventores obtuvieron los siguientes resultados.

El rociado por arco genera arcos entre los extremos frontales de dos líneas de alambres de rociado que sirven como electrodos, a fin de fundir los alambres de rociado, y al mismo tiempo, se provee un chorro de aire comprimido o un chorro de gas nitrógeno entre los extremos frontales de los alambres de rociado de modo que el material fundido es eyectado, Por consiguiente se rocía el material fundido al objeto en el que se desea formar una película, por ejemplo. En el rociado por arco descrito en la Literatura de patente 1, se usa un alambre de hierro como alambre de rociado, y de ese modo la película formada en la superficie del punzón base metálica que contiene óxido de Fe (óxido de hierro) y Fe. El óxido de Fe contenido en la película es generado mediante la fundición del alambre de hierro durante el rociado por arco, y el hierro fundido se oxida en el aire antes de que el hierro fundido llegue a la superficie del punzón base metálica. El Fe contenido en la película se obtiene del hierro fundido que ha alcanzado la superficie del punzón base metálica sin oxidarse en el aire.

Mientras tanto, la película que contiene óxido de Fe (óxido de hierro) , y Fe puede formarse en la superficie del punzón base metálica, similar a lo descrito en la Literatura de Patente 1, al realizar el rociado por arco de un alambre de núcleo duro como alambre de rociado; y el alambre de núcleo duro comprende un tubo con funda exterior hecho de hierro que es el mismo que el del alambre de hierro, y es cargado con partículas de óxido de hierro, y también con partículas de hierro en algunos casos. El óxido de Fe contenido en esta película se genera de manera tal que el tubo-funda de hierro incluido en el alambre de núcleo duro como así también las partículas de hierro son fundidas durante el rociado por arco, el hierro fundido se oxida en el aire antes de alcanzar la superficie del punzón base metálica, y las partículas de óxido de hierro incluidas en el alambre de núcleo duro son fundidas, y este material fundido alcanza la superficie del punzón base metálica. El Fe contenido en la película es generado de modo que el hierro fundido alcanza la superficie del punzón base metálica sin ser oxidado en el aire.

El óxido de Fe contenido en la película y generado al realizar rociado por arco de los alambres de núcleo duro puede en su mayoría resultar de partículas de óxido de hierro incluidas en los alambres de núcleo duro si la distancia de rociado desde el equipamiento de rociado a la superficie del punzón base metálica se fija a ser corta con antelación antes de que el rociado por arco se lleve a cabo. El índice de llenado de las partículas de óxido de hierro es ajustado apropiadamente de modo que el óxido de Fe contenido en la película puede ser en un contenido deseado. Por consiguiente, el punzón que tiene la película rociada por arco producida en la manera anterior tiene el contenido deseable del óxido de Fe en la película, por consiguiente asegura el mejoramiento estable de la vida útil del punzón durante la perforación mediante laminación repetitiva. En el rociado por arco, el óxido de Fe es resultado del tubo-funda de hierro y las partículas de hierro incluidas en el alambre de núcleo duro, y estos materiales son innecesarios de ser oxidados de manera activa para generar el óxido de Fe durante el rociado por arco, lo cual contribuye a la disminución en la distancia del rociado. De manera acorde, es posible acortar el tiempo requerido para formar la película, y mejorar la eficiencia de producción del punzón.

La presente invención se ha realizado basada en los descubrimientos descritos anteriormente. De aquí en adelante, la descripción se proporcionara en la modalidad preferida del método para producir el punzón de acuerdo con la presente invención.

En el método para producir el punzón de acuerdo con la presente invención, antes del rociado por arco, se realiza el granallado en la superficie del punzón. En el caso de reproducir el punzón la vida útil la cual es expirada a través de la perforación mediante laminación repetitiva, la película perforada mediante laminación que queda en la superficie del punzón es removida a través del granallado de modo que exponga la superficie del punzón base metálica, y poner áspera moderadamente la superficie del punzón base metálica. En el caso de producir un nuevo punzón, la superficie del punzón base metálica puede ser moderadamente áspera a través del granallado. La razón para el tratamiento de granallado es porque el punzón base metálica tiene una superficie moderadamente áspera sin adhesividad mejorada de la película que queda entre el punzón base metálica y la película a la hora del rociado por arco.

En el método para producir el punzón de acuerdo con la presente invención, siguiendo el paso anterior, el alambre de núcleo duro que principalmente contiene hierro, usado como el alambre de rociado, es rociado por arco sobre la superficie del punzón base metálica al que se aplicó el granallado, y por lo tanto se forma una película.

La FIG. 1 es una vista de un corte transversal que muestra un alambre de rociado para ser usado en el rociado por arco en el método para producir un punzón para perforación mediante laminación de acuerdo con la presente invención. Como se ilustra en este dibujo, en la presente invención, un alambre de núcleo duro 1 se usa como alambre de rociado. Este alambre de núcleo duro 1 incluye un tubo-funda exterior 2 hecho de hierro.

El tubo-funda de hierro 2 es cargado con las partículas de óxido de hierro 3. Las partículas de óxido de hierro 3 pueden ser de cualquier tipo de entre partículas de óxido de hierro (II) (FeO, partículas de óxido de hierro (III) (Fe203), y partículas de óxido de hierro (II, III) (Fe304) . Las partículas de óxido de hierro 3 pueden incluir una mezcla de más de un tipo de estas partículas de óxido de hierro. Las partículas de óxido de hierro 3 no están limitadas a una de forma de partículas, y pueden incluir polvos o fibras picadas.

El tubo-funda de hierro 2 también puede ser cargado con partículas de hierro 4 además de las partículas de óxido de hierro 3. Las partículas de hierro 4 no están limitadas a una forma de partículas y pueden incluir polvos o fibras picadas.

El rociado por arco al usar el alambre de núcleo duro (alambre de rociado) 1 que tiene la configuración anterior permite la formación de la película que contiene óxido de Fe (óxido de hierro) , y Fe en la superficie del punzón base metálica. En este punto, si la distancia de rociado se fija a ser corta con antelación, la mayoría del óxido de Fe en la película se permite resultar de partículas de óxido 3 incluidas en el alambre de núcleo duro 1. Por consiguiente, el índice de llenado de las partículas de óxido 3 es ajustado de manera apropiada de modo que el óxido de Fe en la película tenga el contenido deseado. Además, el óxido de Fe resulta del tubo que forma funda de hierro 2 y las partículas de hierro 4 incluidas en el alambre de núcleo duro 1, y los dos materiales son innecesarios para ser oxidados de manera activa durante el rociado por arco para así generar el óxido de Fe, el cual contribuye a la disminución en la distancia de rociado. De manera acorde, el tiempo requerido para formar la película se puede acortar, lo que mejora por consiguiente la eficiencia de producción del punzón. El punzón con la película rociada por arco producida en tal manera contiene el óxido de Fe en la película en el contenido deseado. De manera acorde, la vida útil del punzón es aumentada durante la perforación mediante laminación repetitiva.

Si uno o más tipos seleccionados de un grupo que consiste de partículas FeO, partículas Fe304, y partículas Fe203 es usado como las partículas de óxido de hierro 3, la proporción de las partículas de óxido de hierro 3 en el alambre de núcleo duro 1 entero que incluye el tubo que forma funda de hierro 2 y las partículas de óxido de hierro 3 así como las partículas de hierro 4 es preferiblemente 45 a 75% en volumen y más preferiblemente 50 a 70% en volumen. La razón para esto es la siguiente.

Como se describe en la Literatura de Patente 1, la proporción de la región del óxido de Fe en la película que contiene el óxido de Fe y Fe (referido como "proporción de óxido", de aquí en adelante) es preferiblemente 55 a 80% y más preferiblemente 60 a 75% en vista del mejoramiento de la vida útil del punzón. En este momento, si el rociado por arco se lleva acabo al usar el alambre de núcleo duro 1 anteriormente descrito, el óxido de Fe que resulta del tubo-funda de hierro 2 y las partículas de hierro 3 es generado, y es contenido en la película en una cierta medida. Mientras que se predice la cantidad de óxido de Fe a ser generado, la porción de las partículas de óxido de hierro 3 en el alambre de núcleo duro 1 es ajustado para ser en el rango preferible anterior de modo que la proporción de óxido en la película este sobre el índice preferible anterior.

En el método para producir el punzón de acuerdo con la presente invención, el rociado por arco puede ser realizado mientras el equipo de rociado es gradualmente alejado de la superficie del punzón base metálica, a fin de aumentar la distancia de rociado gradualmente durante la formación de la película mediante el rociado por arco. De ese modo, una película se forma en el punzón base metálica de modo que la proporción de óxido ahí incrementa gradualmente hacia la superficie. La película tiene una proporción de óxido que es más pequeña en una porción adyacente al punzón base metálica, y mayor en su superficie es útil en vista de asegurar desempeño de aislamiento térmico y desempeño de prevención de agarrotamiento en la superficie de la película así como asegurar la adhesividad entre la película y la porción adyacente al punzón base metálica .

[Ejemplo] Para el propósito de comprobar los efectos de la presente invención, se llevó a cabo una prueba de perforación mediante laminación de modo que se produjeron punzones para perforación mediante laminación y cada uno de los punzones se montó en un perforador para realizar la perforación mediánte laminación. La condición de la prueba fue la siguiente.

[Método de la Prueba] (1) Producción del punzón Se preparó un número de punzones con forma de bala, cada uno con un diámetro máximo de 147mm fueron preparados al usar un acero de herramienta de producción en caliente especificada en la norma JIS estándar como el metal base. Se produjeron punzones con películas producidas por rociado por arco de modo que después del granallado aplicado a la superficie de cada punzón, se realizó el rociado por arco al usar alambres de núcleos duros, como se ilustra en la FIG. 1, a fin de formar una película sobre la superficie del metal base de cada punzón.

En este momento, como se muestra en la tabla 1 más adelante, varios alambres con núcleo duro fueron usados los cuales incluyen partículas FeO (prueba numero 1) partículas Fe304 (prueba número 2, partículas Fe203 (prueba numero 3) , y una mezcla de estas partículas (prueba numero 4), como las partículas de óxido de hierro en el alambre de núcleo duro. La proporción de partículas de óxido de hierro en cada alambre de núcleo duro fue fija en un volumen de 60%. El tubo-funda de hierro de cada alambre de núcleo duro fue cargado con partículas de hierro junto con partículas de óxido de hierro dependiendo en su porcentaje a las partículas de óxido de hierro. Además, en la formación de película rociada por arco, el rociado por arco fue conducido para cada punzón con la distancia desde el equipo de rociado a la superficie del metal base de punzón fijo a lOOmm. Para la comparación, el rociado por arco que usa el alambre de hierro mostrado en la Literatura de Patente 1 fue también llevado acabo (prueba numero 5), y en este rociado por arco, la distancia del rociado por arco fue fija constantemente a 600mm que fue mayor que el caso del alambre de núcleo duro.

[Tabla 1] (2) Perforación mediante laminación Al usar los punzones diferentes anteriores, los siguientes bloques huecos fueron producidos mediante perforación mediante laminación repetida de las siguientes piezas (materiales) calentados a alrededor de 1200°C.

• Medida de la pieza: palanquilla de diámetro de 191mm y largo de 2200mm • Pieza de trabajo: Acero al Cr 13% · Bloque hueco: 196 mm de diámetro exterior, 16.82mm de espesor de pared, 6520mm de largo Método de evaluación Estudios en el tiempo de formación de la película a través de rociado por arco fueron conducidos, a fin de evaluar la eficiencia en la producción de cada punzón. La eficiencia de producción fue evaluada en cada uno de los punzones rociados por los alambres de núcleo duro como Prueba No. l a Prueba No. 4 basado en el índice de su tiempo de formación de película (referido como el índice de tiempo de formación de película", de aquí en adelante), donde el tiempo de formación de película del punzón rociado por el alambre de hierro se mostró en la prueba No. 5 de la Tabla 1 anteriormente fue indicada por el numero "1.0" como una referencia.

Cada punzón fue sujeto a perforación mediante laminación repetitiva, y la inspección fue conducida en la apariencia de cada punzón después de que la perforación mediante laminación se completó.

Para cada punzón, se contó el número de pasadas de laminación hasta que el punzón se volvió inusable debido a la separación de la película; o tenía pérdida de metal por fundición o deformación en el extremo frontal del punzón, en otras palabras, el número de palanquillas que se sometieron exitosamente a la perforación mediante laminación continua (el número de veces de perforación mediante laminación continua) fue contado. El número de veces de perforación mediante laminación continua fue evaluado como la vida útil del punzón. La vida útil del punzón fue evaluada en cada uno de los punzones rociados por los alambres de núcleo duro como son Prueba No. l a Prueba No. 4 basados en el índice de vida útil que tiene el rociado por arco (referido como el "índice de vida útil del punzón", de aquí en adelante) , donde la vida útil del punzón rociado por el alambre de hierro se mostró en la Prueba No. 5 de la Tabla 1 fue indicado por el numero "1.0" por referencia. La perforación mediante laminación continua repetitiva se llevó acabo por cada condición de los catorce punzones y un valor promedio entre los catorce punzones fue empleado como la vida media de punzón para cada condición.

[Resultado de la prueba] El resultado de la prueba es mostrado en la tabla 1. Los siguientes hallazgos fueron obtenidos del resultado de la prueba.

El tiempo de formación de la película fue acortado en la Prueba No. 1 a la Prueba No. 4, la cual empleo alambres ~> de núcleo duro cargados con partículas de óxido de hierro para formar la película, mediante rociado por arco, comparado con la Prueba No. 5 que fue rociada por el alambre de hierro. Esto resultó de la distancia de rociado reducida. Se encontró que la reducción del tiempo de formación de la película puede ser realizada al usar el alambre de núcleo duro cargado con las partículas de óxido de hierro, que mejora por consiguiente la eficiencia de producción del punzón. También se encontró que la vida útil del punzón se incrementó, y el mejoramiento estable de la eficiencia de producción del punzón fue asegurada al usar el punzón que tiene películas rociadas por arco formadas al emplear el alambre de núcleo duro cargado con las partículas de óxido de hierro, como se muestra en la Prueba No. l a Prueba No. 4, comparado con el caso de usar el alambre de hierro en la Prueba No. 5.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL La presente invención puede ser usada de manera efectiva en la producción de tubos y tuberías de acero sin costura de acero de alta aleación.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA 1: Alambre de núcleo duro (alambre de rociado), 2: Tubo-funda de hierro, 3: Partículas de óxido de hierro, 4 : Partículas de hierro

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un punzón para ser usado en un molino para perforación mediante laminación para la fabricación de tubos y tuberías de acero sin costura, caracterizado porque el método para producir el punzón para perforación mediante laminación comprende los pasos de: granallar una superficie del punzón; y rociar por arco un alambre de rociado a fin de formar una película sobre una superficie de una base de metal del punzón que ha sido granallada, en el que en el paso de rociado por arco, el rociado por arco se realiza al usar, como alambre de rociado, un alambre de núcleo duro cuyo tubo-funda de hierro es cargado con por lo menos partículas de óxido de hierro entre partículas de hierro y las partículas de óxido de hierro, para así formar la película que contiene óxidos de hierro y Fe.

2. El método para producir un punzón para perforación mediante laminación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de óxido de hierro comprenden una o más partículas FeO, partículas Fe3Ü4, y partículas Fe2Ü

3.