专利名称：保持穿孔顶头用的心轴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在制造无缝钢管时在穿孔轧机(以下，也仅称为穿孔机)中所使用的、在顶端保持穿孔顶头(以下，也仅称为顶头)的心轴，该穿孔机通过穿孔轧制钢坯而使其成形为空心管坯。
背景技术：
对于无缝钢管而言，能够利用曼内斯曼制管法进行制造。该制管法由以下步骤构成(I)利用穿孔机(piercer),穿孔轧制被加热至规定温度的圆钢还，并成形为空心iWJS (hollow shell)；(2)利用延伸轧机(例如芯棒式无缝管轧机)，延伸轧制空心管坯；(3)利用定径轧机(例如定径机(sizer)、拉伸缩径轧机(stretch reducer)),将被延伸轧制了的空心管坯定径轧制至规定的外径和壁厚。图1是用于说明利用穿孔机进行的穿孔轧制的状况的示意图。如图1所示，穿孔机具有一对斜辊1、炮弹形状的顶头2和在顶端保持该顶头2的心轴3 (例如，参照专利文献1、2)。一对斜辊I以分别相对于轧制线X倾斜的状态绕顶头2相对地配置。顶头2在其末端2a嵌入有心轴3而与心轴3结合起来，顶头2与心轴3 —体地配置在一对斜辊I之间的轧制线X上。在利用上述结构的穿孔机进行的穿孔轧制中，被加热了的钢坯4通过斜辊I的旋转驱动而一边在周向上旋转一边沿着轧制线X前进，由顶头2对中心部进行穿孔，而成形为空心管坯5。在穿孔轧制之后，顶头2与心轴3 —体地被从空心管坯5拔出。图2是表示自空心管坯拔出顶头和心轴时的理想状况的示意图，图2的(a)表示拔出前的状态，图2的(b)表示拔出中途的状态，图2的(c)表示拔出后的状态。如图2的Ca)所示，在穿孔轧制刚结束之后，心轴3在从空心管坯5的前端5a到后端5b的整个范围内贯穿空心管坯5，顶头2呈突出到空心管坯5的后端5b的外部的状态。在此，在空心管坯5的前端5a紧贴有止动件6，从而会阻止空心管坯5向前端5a侧移动。在该状态下，心轴3 —边沿着轧制线X—边自空心管还5的后端5b向朝向前端5a的方向后退。由此，如图2的(b)所示，顶头2自空心管坯5的后端5b进入到空心管坯5内，最终，如图2的(c)所示，顶头2与心轴3 —起被从空心管坯5的前端5a拔出。但是，在利用穿孔机连续地进行穿孔轧制的实际操作中，心轴3会以保持着贯穿高温的空心管坯5的状态被放置几秒至十几秒之间。因此，心轴3有时会因受到来自空心管坯5的热的影响而发生弯曲。以往，如下所示，若在心轴3中发生弯曲，则在自空心管坯5拔出心轴3时，顶头2有时会脱落。图3是表示自空心管坯拔出已发生了弯曲的以往的心轴时的状况的示意图，图3的(a)表示拔出前的状态，图3的(b)表示在拔出中途顶头卡到空心管坯的状态，图3的(C)表示在拔出中途顶头自心轴脱落的状态。如图3的(a)所示，在穿孔轧制刚结束之后，在心轴3发生了弯曲的情况下，保持在该心轴3上的顶头2呈跟随心轴3的弯曲而自轧制线X向下方偏移的状态。在该状态下，如图3的(b)所示，当在空心管坯5的前端5a紧贴有止动件6，使心轴3后退时,顶头2的末端2a的下部卡到空心管还5的后端5b的下部。然后，如图3的(c)所示，顶头2因卡到空心管坯5所产生的撞击而自心轴3脱离而脱落下来。其结果，产生了仅心轴3被从空心管坯5拔出这样的问题。因而，迫切需要在自空心管坯拔出心轴时，例如即使心轴呈弯曲了的状态，也会防止顶头自心轴脱落。作为应对该需求的方法之一，一般认为要降低心轴的拔出速度、即降低使心轴后退的速度。这是因为随着心轴的拔出速度的降低，能够减轻顶头卡到空心管坯所产生的撞击，由此，能够期待防止顶头脱落。但是，在该方法中，拔出心轴花费的时间增加，至能够对接下来的钢坯进行穿孔轧制为止的时间也随之变长，因此，存在生产的效率变差这样的问题。此外，作为另一方法，在实际操作中，也有着眼于顶头的形状，采用使其末端以直径逐渐缩小的方式延长的顶头的情况(例如，参照专利文献3)。这是因为能够防止顶头卡到空心管坯，由此，能够期待防止顶头脱落。但是，在该方法中，顶头的全长变长，因此，在延长末端方面也存在限度，而且，由于并没有改变顶头的末端与空心管坯的后端相接触的情况，因此，顶头因该接触所产生的撞击而脱落的情形也不在少数。专利文献1:日本特开2002 - 113507号公报专利文献2 日本特开2002 - 102924号公报专利文献3 :日本特开平9 - 300007号公报
实用新型内容本实用新型是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种具有以下特性的保持穿孔顶头用的心轴在穿孔轧制之后自空心管坯拔出心轴时，不会使生产的效率变差就可靠地防止穿孔顶头自心轴脱落。本实用新型的主要内容如下。一种心轴，其用在穿孔轧机中，在顶端保持穿孔顶头，该穿孔轧机通过穿孔轧制钢坯而使该钢坯成形为空心管坯，其特征在于，该心轴具有在保持有穿孔顶头时与该穿孔顶头相邻的锥形部，该锥形部越靠顶端侧直径越大。优选上述心轴的上述锥形部的锥角为1° 5°。优选该心轴的上述锥形部的锥形高度为上述穿孔顶头的最大直径和上述锥形部的基部的直径之差的一半以下、且为2mm以上，并且，在该心轴被共用于最大直径不同的多种尺寸的穿孔顶头的情况下，优选该心轴的上述锥形高度基于最小尺寸的穿孔顶头的最大直径来设定。本实用新型的保持穿孔顶头用的心轴具有下述显著效果在穿孔轧制之后自空心管坯拔出心轴时，能够不使生产的效率变差就可靠地防止穿孔顶头自心轴脱落。
图1是用于说明利用穿孔机进行的穿孔轧制的状况的示意图。图2是表示自空心管坯拔出与顶头一体的心轴时的理想的状况的示意图，图2的(a)表示拔出前的状态，图2的(b)表示拔出中途的状态，图2的(c)表示拔出后的状态。图3是表示自空心管坯拔出已发生了弯曲的以往的心轴时的状况的示意图，图3的(a)表示拔出前的状态，图3的(b)表示在拔出中途顶头卡到空心管坯的状态，图3的(C)表示在拔出中途顶头自心轴脱落的状态。图4是表示本实用新型的心轴的顶端附近的结构的示意图。图5是表示自空心管坯拔出已发生了弯曲的本实用新型的心轴时的状况的示意图，图5的(a)表不拔出前的状态，图5的(b)表不拔出初期的状态，图5的(C)表不拔出中期的状态，图5的(d)表示拔出后的状态。
具体实施方式
本实用新型为了达到上述目的，对不使心轴的拔出速度降低就能够防止顶头的末端卡到空心钢坯的后端或与空心钢坯的后端相接触的方法反复进行了专心研究。而且，着眼于心轴的形状，通过对心轴的形状进行各种改变而进行了穿孔轧制试验，其结果，明确了通过采用具有在保持穿孔顶头时与该穿孔顶头相邻的、越靠顶端侧直径越大的锥形部的心轴，顶头不会发生脱落。本实用新型是基于上述见解来完成的。以下，说明本实用新型的心轴的优选方式。图4是表示本实用新型的心轴的顶端附近的结构的示意图。如图4所示，本实用新型的心轴3在顶端嵌入有顶头2，其用于保持顶头2。该心轴3具有与其所保持的顶头2相邻的锥形部3a。越靠心轴3的顶端侧，锥形部3a的直径越大，锥形部3a的外周面平缓地倾斜。图5是表示自空心管坯拔出已发生了弯曲的本实用新型的心轴时的状况的示意图，图5的(a)表不拔出前的状态，图5的(b)表不拔出初期的状态，图5的(C)表不拔出中期的状态，图5的(d)表示拔出后的状态。如图5的(a)所示，在穿孔轧制刚结束之后，心轴3在从空心管坯5的前端5a到后端5b的整个范围内贯穿空心管坯5，在该心轴3发生了弯曲的情况下，顶头2及锥形部3a在空心管坯5的后端5b的外部呈跟随心轴3的弯曲而自轧制线X向下方偏移的状态。在该状态下，如图5的(b)所示，当在空心管坯5的前端5a紧贴有止动件6，使心轴3后退时，心轴3的锥形部3a的平缓地倾斜的外周面的下部与空心管坯5的后端5b的下部相接触。由此，心轴3与顶头2 —体地一边后退一边产生向上的动作，如图5的(c)所示，顶头2随之以其末端2a没有卡到空心管坯5的后端5b或与或空心管坯5的后端5b相接触的状态进入到空心管坯5内。于是，最终，如图5的(d)所示，顶头2与心轴3 —起被从空心管还的前端5a拔出。如上所述，采用本实用新型的心轴，在穿孔轧制之后自空心管坯拔出心轴时，即使心轴呈弯曲了的状态，也能够防止心轴的末端卡到空心管坯的后端或与空心管坯的后端相接触，作为其结果，能够可靠地防止顶头自心轴脱落。并且，无需降低心轴的拔出速度，因此，也不会使生产的效率变差。当然，要适当设定锥形部的各尺寸，以便在拔出已弯曲了的心轴时，通过锥形部的外周面的下部与空心管坯的后端相接触，而使心轴与顶头一体地产生向上的动作。例如，如图4所示，优选锥形部3a的锥角α在1° 5°的范围内。其理由如下。若锥角α小于Γ，则锥形部3a的外周面的倾斜过于平缓，而无法充分地产生上述动作，因此，顶头2的末端2a的下部有可能会卡到空心管坯的后端的下部或与空心管坯的后端的下部相接触。另一方面，若锥角α大于5°，则锥形部3a的外周面的倾斜过于陡峭，而会过量地产生上述动作，由于其反作用，顶头2的末端2a的上部有可能会卡到空心管坯的后端的上部或与空心管坯的后端的上部相接触。即，在锥形部3a的锥角α小于1°的情况下和在锥形部3a的锥角α大于5°的情况下，顶头都有可能脱落。此外，通常心轴一边在穿孔机的外部的自动设备内被沿轴向推压一边在传送带上进行纵向进给。因此，若锥形部的锥角α超过5°而过于陡峭，则在输送心轴时会发生锥形部卡在传送带上、在传送带上产生刮伤、输送变得不稳定等不良情况。除此之外，如图4所示，优选锥形部3a的锥形高度H为顶头2的最大直径Dpmax和锥形部3a的基部的直径D。之差的一半以下，且为2mm以上。其理由如下。若锥形高度H大于顶头2的最大直径Dpmax和锥形部3a的基部的直径D。之差的一半，则在穿孔轧制时锥形部3a相对于轧制线会超出顶头2的最大直径部，因此，在空心管坯的内周面上会因锥形部3a而产生缺陷，从而会损害空心管坯的质量。另一方面，对于在心轴3产生的弯曲的量而言，例如在全长为20mm的心轴的情况下，该弯曲的量最大为5mm左右。这样一来，在拔出已弯曲了的心轴3时，为了使锥形部3a有效地与空心管坯的后端相接触而产生上述的动作，锥形高度H至少需要为心轴3的最大弯曲量(5_)的一半，优选为2mm以上。这样一来，规定了锥角α和锥形高度H的优选范围，因此，如图4所示，根据这两者的关系，也必然确定了锥形部3a的锥形长度L的优选范围。但是，在实际操作中，大多使用同一种心轴来成形内径不同的多种空心管坯，通常心轴被共用于最大直径不同的多种尺寸的顶头。在该情况下，优选锥形部的各尺寸、特别是优选锥形高度H以共用对象的顶头中最大直径最小的最小尺寸的顶头为基准并基于该最小尺寸的顶头的最大直径来设定。这是因为若以最小尺寸以外的顶头为基准来设定锥形部的锥形高度H，则在心轴上安装有最小尺寸的顶头的情形下，在穿孔轧制时锥形部相对于轧制线很可能会超出该最小尺寸的顶头的最大直径部。产业h的可利用件本实用新型能够有效地应用于制造无缝钢管时的穿孔轧制。附图标记说明1、斜辊；2、穿孔顶头；2a、穿孔顶头的末端；3、心轴；3a、锥形部；4、钢还；5、空心管坯；5a、空心管坯的前端；5b、空心管坯的后端；6、止动件；X、轧制线。
权利要求1.一种心轴，其用在穿孔轧机中，在顶端保持穿孔顶头，该穿孔轧机通过穿孔轧制钢坯而使该钢坯成形为空心管坯，其特征在于， 该心轴具有在保持有穿孔顶头时与该穿孔顶头相邻的锥形部，该锥形部越靠顶端侧直径越大。
2.根据权利要求1所述的心轴，其特征在于， 上述锥形部的锥角为1° 5°。
3.根据权利要求2所述的心轴，其特征在于， 上述锥形部的锥形高度为上述穿孔顶头的最大直径和上述锥形部的基部的直径之差的一半以下，且为2mm以上。
4.根据权利要求3所述的心轴，其特征在于， 在该心轴被共用于最大直径不同的多种尺寸的穿孔顶头的情况下，上述锥形高度根据最小尺寸的穿孔顶头的最大直径来设定。
专利摘要本实用新型提供一种保持穿孔顶头用的心轴。在穿孔轧制之后自空心管坯拔出该心轴时，能够不使生产的效率变差就可靠地防止穿孔顶头自心轴脱落。心轴(3)用在穿孔轧机中，在顶端保持穿孔顶头(2)，该穿孔轧机通过穿孔轧制钢坯而使该钢坯成形为空心管坯，该心轴(3)具有在保持有穿孔顶头(2)时与该穿孔顶头(2)相邻的锥形部(3a)，该锥形部(3a)越靠顶端侧直径越大。优选锥形部(3a)的锥角α为1°～5°，优选锥形部(3a)的锥形高度H为顶头(2)的最大直径Dpmax和锥形部(3a)的基部的直径Do之差的一半以下，且为2mm以上。
文档编号B21B19/04GK202893810SQ20122049877
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年12月16日
发明者藤原公计 申请人:住友金属工业株式会社