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穿孔顶头失效形式及改进措施研究的现状

2016-5-11 8:48:02      点击:

        穿孔机顶头无缝钢管生产中消耗量最大的关键工具之一。由于穿孔顶头的工作条件恶劣,因而使得它的使用寿命不高,分析认为从以下方面考虑,可以有效地提高穿孔机顶头寿命。


        1 穿孔顶头材质改进


        目前,国内生产普通碳素钢管应用较多的顶头材料为3Cr2W8V和20Cr2Ni4W钢,在使用前,顶头进行挂氧化膜处理;生产不锈钢管常用相基合金顶头,其高温氧化严重,需要不断地进行高温润滑。实践发现采用新型复合顶头,即以3Cr2W8V钢为主体,制成空心顶头,后在顶头鼻部堆焊耐热合金,构成新型复合顶头。效果较好,此外采用15Cr2Ni3MoW材质代替20CrNi3材质,采用38CrNiMoV钢代替20CrNi3钢效果很好。


        2 改善顶头结构和冷却润滑条件


        顶头壁厚要合理。当顶头壁过薄时,其强度经受不住这种频次的复合应力而导致脆性开裂。但过厚,顶头内部水冷效果就会明显减弱,而导致顶头表面温度过高,出粘钢、啃肉失效。顶头合理壁厚为顶头最大直径的0.18-0.22。此外,顶头鼻部形状和辗轧段过渡的凹形部位的喷水孔,不仅改善了头部和工作段的冷却条件,而且能不断更新氧化膜,将被穿孔的高温金属与顶头金属隔开,起隔热和润滑作用。另外,确保冷却水压保持在1.0~1.5MPa以上其冷却效果好,可延长顶头使用寿命。


        3 利用稀土铝合金化提高穿孔顶头的使用寿命


        有关研究表明,钢中加入少量的稀土元素,可以提高钢的高温强度、塑性、耐磨性和疲劳寿命,以及提高钢的抗氧化性和耐蚀性。海安婚庆采用钢包包底冲入法,加入0.1%稀土能够显著地细化晶粒,有效地去除钢中气体和有害元素P、S,净化钢液;同时稀土还可以有效地改善钢中夹杂物形态,制作的钻头钢性能较好。


        4 顶头的热处理


        热处理工艺要达到两个目的:①顶头基体组织为粒状贝氏体和少量马氏体。②高温氧化处理使顶头的表面形成深灰色的完整、光滑致密的氧化膜,并且与顶头基体有良好的粘附性,


        5 轧制工艺对顶头使用寿命的影响

        在轧制工艺及顶头形状设计上应注意提高轧制速度,减少顶头与管坯接触时间。根据失效的主要方面适当调整热穿管工艺参数。改进内腔冷却形状,适当增加轧制区壁厚,对顶头使用寿命更好。