保持穿孔頂頭用的心軸的製作方法

2023-06-16 14:59:31

專利名稱：保持穿孔頂頭用的心軸的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在製造無縫鋼管時在穿孔軋機(以下，也僅稱為穿孔機)中所使用的、在頂端保持穿孔頂頭(以下，也僅稱為頂頭)的心軸，該穿孔機通過穿孔軋制鋼坯而使其成形為空心管坯。
背景技術：
對於無縫鋼管而言，能夠利用曼內斯曼制管法進行製造。該制管法由以下步驟構成(I)利用穿孔機(piercer),穿孔軋制被加熱至規定溫度的圓鋼還，並成形為空心iWJS (hollow shell)；(2)利用延伸軋機(例如芯棒式無縫管軋機)，延伸軋制空心管坯；(3)利用定徑軋機(例如定徑機(sizer)、拉伸縮徑軋機(stretch reducer)),將被延伸軋制了的空心管坯定徑軋制至規定的外徑和壁厚。圖1是用於說明利用穿孔機進行的穿孔軋制的狀況的示意圖。如圖1所示，穿孔機具有一對斜輥1、炮彈形狀的頂頭2和在頂端保持該頂頭2的心軸3 (例如，參照專利文獻1、2)。一對斜輥I以分別相對於軋制線X傾斜的狀態繞頂頭2相對地配置。頂頭2在其末端2a嵌入有心軸3而與心軸3結合起來，頂頭2與心軸3 —體地配置在一對斜輥I之間的軋制線X上。在利用上述結構的穿孔機進行的穿孔軋制中，被加熱了的鋼坯4通過斜輥I的旋轉驅動而一邊在周向上旋轉一邊沿著軋制線X前進，由頂頭2對中心部進行穿孔，而成形為空心管坯5。在穿孔軋制之後，頂頭2與心軸3 —體地被從空心管坯5拔出。圖2是表示自空心管坯拔出頂頭和心軸時的理想狀況的示意圖，圖2的(a)表示拔出前的狀態，圖2的(b)表示拔出中途的狀態，圖2的(c)表示拔出後的狀態。如圖2的Ca)所示，在穿孔軋制剛結束之後，心軸3在從空心管坯5的前端5a到後端5b的整個範圍內貫穿空心管坯5，頂頭2呈突出到空心管坯5的後端5b的外部的狀態。在此，在空心管坯5的前端5a緊貼有止動件6，從而會阻止空心管坯5向前端5a側移動。在該狀態下，心軸3 —邊沿著軋制線X—邊自空心管還5的後端5b向朝向前端5a的方向後退。由此，如圖2的(b)所示，頂頭2自空心管坯5的後端5b進入到空心管坯5內，最終，如圖2的(c)所示，頂頭2與心軸3 —起被從空心管坯5的前端5a拔出。但是，在利用穿孔機連續地進行穿孔軋制的實際操作中，心軸3會以保持著貫穿高溫的空心管坯5的狀態被放置幾秒至十幾秒之間。因此，心軸3有時會因受到來自空心管坯5的熱的影響而發生彎曲。以往，如下所示，若在心軸3中發生彎曲，則在自空心管坯5拔出心軸3時，頂頭2有時會脫落。圖3是表示自空心管坯拔出已發生了彎曲的以往的心軸時的狀況的示意圖，圖3的(a)表示拔出前的狀態，圖3的(b)表示在拔出中途頂頭卡到空心管坯的狀態，圖3的(C)表示在拔出中途頂頭自心軸脫落的狀態。如圖3的(a)所示，在穿孔軋制剛結束之後，在心軸3發生了彎曲的情況下，保持在該心軸3上的頂頭2呈跟隨心軸3的彎曲而自軋制線X向下方偏移的狀態。在該狀態下，如圖3的(b)所示，當在空心管坯5的前端5a緊貼有止動件6，使心軸3後退時,頂頭2的末端2a的下部卡到空心管還5的後端5b的下部。然後，如圖3的(c)所示，頂頭2因卡到空心管坯5所產生的撞擊而自心軸3脫離而脫落下來。其結果，產生了僅心軸3被從空心管坯5拔出這樣的問題。因而，迫切需要在自空心管坯拔出心軸時，例如即使心軸呈彎曲了的狀態，也會防止頂頭自心軸脫落。作為應對該需求的方法之一，一般認為要降低心軸的拔出速度、即降低使心軸後退的速度。這是因為隨著心軸的拔出速度的降低，能夠減輕頂頭卡到空心管坯所產生的撞擊，由此，能夠期待防止頂頭脫落。但是，在該方法中，拔出心軸花費的時間增加，至能夠對接下來的鋼坯進行穿孔軋制為止的時間也隨之變長，因此，存在生產的效率變差這樣的問題。此外，作為另一方法，在實際操作中，也有著眼於頂頭的形狀，採用使其末端以直徑逐漸縮小的方式延長的頂頭的情況(例如，參照專利文獻3)。這是因為能夠防止頂頭卡到空心管坯，由此，能夠期待防止頂頭脫落。但是，在該方法中，頂頭的全長變長，因此，在延長末端方面也存在限度，而且，由於並沒有改變頂頭的末端與空心管坯的後端相接觸的情況，因此，頂頭因該接觸所產生的撞擊而脫落的情形也不在少數。專利文獻1:日本特開2002 - 113507號公報專利文獻2 日本特開2002 - 102924號公報專利文獻3 :日本特開平9 - 300007號公報

實用新型內容本實用新型是鑑於上述問題而完成的，其目的在於提供一種具有以下特性的保持穿孔頂頭用的心軸在穿孔軋制之後自空心管坯拔出心軸時，不會使生產的效率變差就可靠地防止穿孔頂頭自心軸脫落。本實用新型的主要內容如下。一種心軸，其用在穿孔軋機中，在頂端保持穿孔頂頭，該穿孔軋機通過穿孔軋制鋼坯而使該鋼坯成形為空心管坯，其特徵在於，該心軸具有在保持有穿孔頂頭時與該穿孔頂頭相鄰的錐形部，該錐形部越靠頂端側直徑越大。優選上述心軸的上述錐形部的錐角為1° 5°。優選該心軸的上述錐形部的錐形高度為上述穿孔頂頭的最大直徑和上述錐形部的基部的直徑之差的一半以下、且為2mm以上，並且，在該心軸被共用於最大直徑不同的多種尺寸的穿孔頂頭的情況下，優選該心軸的上述錐形高度基於最小尺寸的穿孔頂頭的最大直徑來設定。本實用新型的保持穿孔頂頭用的心軸具有下述顯著效果在穿孔軋制之後自空心管坯拔出心軸時，能夠不使生產的效率變差就可靠地防止穿孔頂頭自心軸脫落。
圖1是用於說明利用穿孔機進行的穿孔軋制的狀況的示意圖。圖2是表示自空心管坯拔出與頂頭一體的心軸時的理想的狀況的示意圖，圖2的(a)表示拔出前的狀態，圖2的(b)表示拔出中途的狀態，圖2的(c)表示拔出後的狀態。圖3是表示自空心管坯拔出已發生了彎曲的以往的心軸時的狀況的示意圖，圖3的(a)表示拔出前的狀態，圖3的(b)表示在拔出中途頂頭卡到空心管坯的狀態，圖3的(C)表示在拔出中途頂頭自心軸脫落的狀態。圖4是表示本實用新型的心軸的頂端附近的結構的示意圖。圖5是表示自空心管坯拔出已發生了彎曲的本實用新型的心軸時的狀況的示意圖，圖5的(a)表不拔出前的狀態，圖5的(b)表不拔出初期的狀態，圖5的(C)表不拔出中期的狀態，圖5的(d)表示拔出後的狀態。
具體實施方式
本實用新型為了達到上述目的，對不使心軸的拔出速度降低就能夠防止頂頭的末端卡到空心鋼坯的後端或與空心鋼坯的後端相接觸的方法反覆進行了專心研究。而且，著眼於心軸的形狀，通過對心軸的形狀進行各種改變而進行了穿孔軋制試驗，其結果，明確了通過採用具有在保持穿孔頂頭時與該穿孔頂頭相鄰的、越靠頂端側直徑越大的錐形部的心軸，頂頭不會發生脫落。本實用新型是基於上述見解來完成的。以下，說明本實用新型的心軸的優選方式。圖4是表示本實用新型的心軸的頂端附近的結構的示意圖。如圖4所示，本實用新型的心軸3在頂端嵌入有頂頭2，其用於保持頂頭2。該心軸3具有與其所保持的頂頭2相鄰的錐形部3a。越靠心軸3的頂端側，錐形部3a的直徑越大，錐形部3a的外周面平緩地傾斜。圖5是表示自空心管坯拔出已發生了彎曲的本實用新型的心軸時的狀況的示意圖，圖5的(a)表不拔出前的狀態，圖5的(b)表不拔出初期的狀態，圖5的(C)表不拔出中期的狀態，圖5的(d)表示拔出後的狀態。如圖5的(a)所示，在穿孔軋制剛結束之後，心軸3在從空心管坯5的前端5a到後端5b的整個範圍內貫穿空心管坯5，在該心軸3發生了彎曲的情況下，頂頭2及錐形部3a在空心管坯5的後端5b的外部呈跟隨心軸3的彎曲而自軋制線X向下方偏移的狀態。在該狀態下，如圖5的(b)所示，當在空心管坯5的前端5a緊貼有止動件6，使心軸3後退時，心軸3的錐形部3a的平緩地傾斜的外周面的下部與空心管坯5的後端5b的下部相接觸。由此，心軸3與頂頭2 —體地一邊後退一邊產生向上的動作，如圖5的(c)所示，頂頭2隨之以其末端2a沒有卡到空心管坯5的後端5b或與或空心管坯5的後端5b相接觸的狀態進入到空心管坯5內。於是，最終，如圖5的(d)所示，頂頭2與心軸3 —起被從空心管還的前端5a拔出。如上所述，採用本實用新型的心軸，在穿孔軋制之後自空心管坯拔出心軸時，即使心軸呈彎曲了的狀態，也能夠防止心軸的末端卡到空心管坯的後端或與空心管坯的後端相接觸，作為其結果，能夠可靠地防止頂頭自心軸脫落。並且，無需降低心軸的拔出速度，因此，也不會使生產的效率變差。當然，要適當設定錐形部的各尺寸，以便在拔出已彎曲了的心軸時，通過錐形部的外周面的下部與空心管坯的後端相接觸，而使心軸與頂頭一體地產生向上的動作。例如，如圖4所示，優選錐形部3a的錐角α在1° 5°的範圍內。其理由如下。若錐角α小於Γ，則錐形部3a的外周面的傾斜過於平緩，而無法充分地產生上述動作，因此，頂頭2的末端2a的下部有可能會卡到空心管坯的後端的下部或與空心管坯的後端的下部相接觸。另一方面，若錐角α大於5°，則錐形部3a的外周面的傾斜過於陡峭，而會過量地產生上述動作，由於其反作用，頂頭2的末端2a的上部有可能會卡到空心管坯的後端的上部或與空心管坯的後端的上部相接觸。即，在錐形部3a的錐角α小於1°的情況下和在錐形部3a的錐角α大於5°的情況下，頂頭都有可能脫落。此外，通常心軸一邊在穿孔機的外部的自動設備內被沿軸向推壓一邊在傳送帶上進行縱向進給。因此，若錐形部的錐角α超過5°而過於陡峭，則在輸送心軸時會發生錐形部卡在傳送帶上、在傳送帶上產生刮傷、輸送變得不穩定等不良情況。除此之外，如圖4所示，優選錐形部3a的錐形高度H為頂頭2的最大直徑Dpmax和錐形部3a的基部的直徑D。之差的一半以下，且為2mm以上。其理由如下。若錐形高度H大於頂頭2的最大直徑Dpmax和錐形部3a的基部的直徑D。之差的一半，則在穿孔軋制時錐形部3a相對於軋制線會超出頂頭2的最大直徑部，因此，在空心管坯的內周面上會因錐形部3a而產生缺陷，從而會損害空心管坯的質量。另一方面，對於在心軸3產生的彎曲的量而言，例如在全長為20mm的心軸的情況下，該彎曲的量最大為5mm左右。這樣一來，在拔出已彎曲了的心軸3時，為了使錐形部3a有效地與空心管坯的後端相接觸而產生上述的動作，錐形高度H至少需要為心軸3的最大彎曲量(5_)的一半，優選為2mm以上。這樣一來，規定了錐角α和錐形高度H的優選範圍，因此，如圖4所示，根據這兩者的關係，也必然確定了錐形部3a的錐形長度L的優選範圍。但是，在實際操作中，大多使用同一種心軸來成形內徑不同的多種空心管坯，通常心軸被共用於最大直徑不同的多種尺寸的頂頭。在該情況下，優選錐形部的各尺寸、特別是優選錐形高度H以共用對象的頂頭中最大直徑最小的最小尺寸的頂頭為基準並基於該最小尺寸的頂頭的最大直徑來設定。這是因為若以最小尺寸以外的頂頭為基準來設定錐形部的錐形高度H，則在心軸上安裝有最小尺寸的頂頭的情形下，在穿孔軋制時錐形部相對於軋制線很可能會超出該最小尺寸的頂頭的最大直徑部。產業h的可利用件本實用新型能夠有效地應用於製造無縫鋼管時的穿孔軋制。附圖標記說明1、斜輥；2、穿孔頂頭；2a、穿孔頂頭的末端；3、心軸；3a、錐形部；4、鋼還；5、空心管坯；5a、空心管坯的前端；5b、空心管坯的後端；6、止動件；X、軋制線。
權利要求1.一種心軸，其用在穿孔軋機中，在頂端保持穿孔頂頭，該穿孔軋機通過穿孔軋制鋼坯而使該鋼坯成形為空心管坯，其特徵在於， 該心軸具有在保持有穿孔頂頭時與該穿孔頂頭相鄰的錐形部，該錐形部越靠頂端側直徑越大。
2.根據權利要求1所述的心軸，其特徵在於， 上述錐形部的錐角為1° 5°。
3.根據權利要求2所述的心軸，其特徵在於， 上述錐形部的錐形高度為上述穿孔頂頭的最大直徑和上述錐形部的基部的直徑之差的一半以下，且為2mm以上。
4.根據權利要求3所述的心軸，其特徵在於， 在該心軸被共用於最大直徑不同的多種尺寸的穿孔頂頭的情況下，上述錐形高度根據最小尺寸的穿孔頂頭的最大直徑來設定。
專利摘要本實用新型提供一種保持穿孔頂頭用的心軸。在穿孔軋制之後自空心管坯拔出該心軸時，能夠不使生產的效率變差就可靠地防止穿孔頂頭自心軸脫落。心軸(3)用在穿孔軋機中，在頂端保持穿孔頂頭(2)，該穿孔軋機通過穿孔軋制鋼坯而使該鋼坯成形為空心管坯，該心軸(3)具有在保持有穿孔頂頭(2)時與該穿孔頂頭(2)相鄰的錐形部(3a)，該錐形部(3a)越靠頂端側直徑越大。優選錐形部(3a)的錐角α為1°～5°，優選錐形部(3a)的錐形高度H為頂頭(2)的最大直徑Dpmax和錐形部(3a)的基部的直徑Do之差的一半以下，且為2mm以上。
文檔編號B21B19/04GK202893810SQ20122049877
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月27日 優先權日2011年12月16日
發明者藤原公計 申請人:住友金屬工業株式會社