一种无缝钢管穿孔顶头的制作方法

本发明涉及热轧无缝钢管装置技术领域，尤其涉及一种无缝钢管穿孔顶头。

背景技术：

顶头,是无缝钢管生产中的关键工具，质量的好坏、使用寿命的长短,直接影响钢管生产的产量、质量和企业的经济效益。穿孔顶头的工况条件相当恶劣，不仅要承受强大的轴向压力，而且要克服与内壁之间产生的强大变形磨擦力。通常的，无缝钢管通常都是由无缝钢管穿孔顶头对加热到一定温度的圆钢穿孔轧制而成的，无缝钢管穿孔顶头在穿孔的过程中，无缝钢管穿孔顶头需要承受来自圆管坯料的较大压力，这很容易造成无缝钢管穿孔顶头及中部开裂，而且顶头的顶部与外壁直接接触高温圆钢，在高温下加速了顶头的磨损，通常使用寿命都较短，成本高。

例如中国专利CN204107984U公开了一种穿制钢管专用顶头，包括实心的冲击头1和空心的顶壳2，靠近所述冲击头1的所述顶壳2上开有冷却水通孔201。在该技术方案中，顶头在穿制钢管时，由于冲击头1与胚料之间摩擦，会产生大量热量，设置冷却水通孔201配合空心的顶壳2，将摩擦产生的热量及时从顶壳2传到出去，延长顶头的使用寿命。但是消散热量仅仅起到了一部分的作用，延长顶头寿命还需要进行多方面的优化，例如抗摩擦性能提高，耐高温性能优化等等。再例如，如果顶头尖头损坏，如果替换整个顶头会造成一定的浪费等。

在例如中国专利CN204934202U公开了一种无缝钢管穿孔顶头，包括顶头本体，所述的顶头本体上半部分为圆锥台且外表面设置有耐高温层，下半部分为圆柱体；所述的顶头本体的上端固定设置有耐高温头；所述的顶头本体内部设置有与下端贯通的可供润滑剂或水通过的通道；所述的圆锥台表面环绕对称轴均匀设置有若干与所述通道连通的喷雾孔。该技术方案主要通过降温措施来使得顶头的使用寿命得到延长，但是消散热量仅仅起到了一部分的作用，延长顶头寿命还需要进行多方面的优化，例如抗摩擦性能提高，耐高温性能优化等等。再例如，如果顶头尖头损坏，如果替换整个顶头会造成一定的浪费等。因此上述问题的解决，才会保证顶头的结构设计发展更上一层台阶。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的顶头寿命还需要进行多方面的优化，例如抗摩擦性能提高，耐高温性能优化等等问题，本发明提供了一种无缝钢管穿孔顶头。

本发明采用的技术方案为：一种无缝钢管穿孔顶头，包括顶头本体，所述的顶头本体上半部分为圆锥台，下半部分为圆柱体；所述圆锥台和所述圆柱体一体成型，且都留置有空腔，空腔的大小和形状相同或不同；所述的顶头本体的上端设置有耐高温头，其创新点在于：所述顶头本体的圆锥台上端与耐高温头活动连接，所述顶头本体的圆锥台上端与耐高温头活动处设置有散热填料。

进一步优选的，所述散热填料紧紧包覆于耐高温头一端，所述耐高温头包覆散热填料的一端与圆锥台上端活动连接。

在另一实施方式中，所述顶头本体的上半部分圆锥台整体结构为上端呈弧度弯曲“凹”型状态的圆锥台；所述圆锥台的“凹”型的凹陷结构设置于圆锥台的中央位置，且为弹性物质，具有包覆力，实现圆锥台横向的均匀受力；所述凹陷结构处填充有散热填料，散热填料上方活动连接耐高温头。

在另一实施方式中，所述耐高温头与圆锥台上端活动连接的一端整体呈弧度弯曲“凸”型状态；所述耐高温头的凸型结构设置在耐高温头端部的中央位置，且与圆锥台的“凹”型的凹陷弹性结构处相对应，使其在挤压状态下横向与径向上均能产生张力，“凸”型与“凹”型结构连接紧密。

作为进一步优选的，所述“凹”型结构与“凸”型结构表面均匀设置有若干锯齿状棱角，该“凹”型结构与该“凸”型结构表面的锯齿状棱角形状相反，通过镶嵌固定，在挤压状态下横向张力增大，“凸”型与“凹”型结构连接紧密程度加大。

在另一实施方式中，所述耐高温头为半椭球形，所述半椭球形上设置有一三角防护头，所述三角防护头外表面包裹有耐摩擦层。

在另一实施方式中，所述顶头本体的圆锥台上端与耐高温头通过套牢装置活动连接；所述套牢装置安装在耐高温头内部，套牢装置可与圆锥台上端任意位置连接。

作为进一步优选的，所述套牢装置整体形状为“Ω”形状，安装在耐高温头内部，且仅内侧两边与耐高温头内壁固定，所述套牢装置的上端与耐高温头顶端不接触，所述套牢装置的下端与耐高温头底部齐平焊接固定，且延伸出耐高温头，所述套牢装置的下端并通过固定部件固定于圆锥台上端。

在另一实施方式中，所述固定部件为吸附件或粘结件，所述吸附件或粘结件可拆卸。

在另一实施方式中，所述套牢装置的上端与耐高温头不接触的空隙中还填充有冷却物质，例如顶端或两侧空隙，所述冷却物质为冷却液或冷却填料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的无缝钢管穿孔顶头，顶头本体的圆锥台上端与耐高温头采用活动连接，一方面可以在顶头本体或耐高温头损毁的前提下，进行更换顶头本体或者耐高温头，另一方面，活动连接相比较于圆锥台上端与耐高温头下端两个端面都是平面的固定或连接，当耐高温头受到来自径向方向的压力时，不会对圆锥台产生过大的承受力，不容易导致其龟裂或变形，有利于顶头的长久使用。

(2)本发明的顶头本体的圆锥台上端与耐高温头活动处设置有散热填料，既可以让圆锥台上端与耐高温头的连接处连接缝隙填满，还能起到散热的作用，一举两得。

(3)本发明的顶头本体的上半部分圆锥台整体结构为上端呈弧度弯曲“凹”型状态的圆锥台；圆锥台的“凹”型的凹陷结构设置于圆锥台的中央位置，且为弹性物质，具有包覆力，能够将来自径向方向的压力化解缓冲，有效提高抗冲击性能。

(4)本发明的耐高温头与圆锥台上端活动连接的一端整体呈弧度弯曲“凸”型状态；所述耐高温头的凸型结构设置在耐高温头端部的中央位置，且与圆锥台的“凹”型的凹陷弹性结构处相对应，使得圆锥台上端与耐高温头下端更好的连接，保证顶头在压制管道过程中，耐高温头不易变形和开裂。

(5)本发明的套牢装置整体形状为“Ω”形状，安装在耐高温头内部，且仅内侧两边与耐高温头内壁固定，通过耐高温头内部内安装的套牢装置，不一定需要上述圆锥台和耐高温头的配合结构就能实现活动连接，属于不需要一定成套配套使用的情况，因此，如果部件损坏可以更换耐高温头或顶头本体，而不用整套丢弃。

附图说明

图1是本发明无缝钢管穿孔顶头整体立体结构示意图；

图2是本发明无缝钢管穿孔顶头一种实施方式活动连接方式结构示意图；

图3是图2的A处放大图；

图4本发明无缝钢管穿孔顶头另一种实施方式活动连接方式结构示意图；

图5是图4的B处放大图；

图6是本发明一种实施方式锯齿状结构示意图；

图7是本发明另一种实施方式锯齿状结构示意图；

图8是本发明三角防护头安装位置及结构示意图；

图9是本发明套牢装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种无缝钢管穿孔顶头，如图1所示：包括顶头本体，所述的顶头本体上半部分为圆锥台2，下半部分为圆柱体3；在本实施例中，圆锥台2和所述圆柱体3一体成型，如图2所示：且都留置有空腔4，空腔4的大小和形状相同或不同；如图2所示，空腔4的大小和形状不同。空腔内可以通入冷却水或冷却液，与此同时，为了与之配合，圆锥台和/或圆柱体四周可开设有冷却水或冷却液通孔5，能够带走一部分穿制钢管过程中的顶头问题；此外，本发明的顶头本体的上端设置有耐高温头1，顶头本体的圆锥台2上端与耐高温头1活动连接，顶头本体的圆锥台2上端与耐高温头1活动连接处设置有散热填料11，散热填料11的设置，既可以让圆锥台2上端与耐高温头1的连接处连接缝隙填满，还能起到散热的作用，作为进一步优选的，本实施方式的散热填料11紧紧包覆于耐高温头1一端，所述耐高温头1包覆散热填料11的一端与圆锥台2上端活动连接，将散热填料11包覆于耐高温头1一端比包覆于圆锥台2上端更具有优势，主要是因为耐热高温头1在穿制无缝管过程中起主要作用，因此其耐热的需求大于位于下方的圆锥台2，而且紧密包覆的设置，更加有利于大幅带走耐热高温头1穿制无缝钢管过程摩擦产生的热量，包覆设置更有利于替换和更新。

由于顶头本体的圆锥台2上端与耐高温头1活动连接，为了避免活动连接时出现滑落或掉落，在另一实施方式中，如图2所示：所述顶头本体的上半部分圆锥台2整体结构为上端呈弧度弯曲“凹”型状态的圆锥台2；所述圆锥台2的“凹”型的凹陷结构设置于圆锥台2的中央位置，且为弹性物质，具有包覆力，实现圆锥台2横向的均匀受力；当然，圆锥台2的“凹”型的凹陷结构的凹陷深度为1-2cm。作为进一步优选的，上述弧形弯曲的弧度为5-15°，优选弧度为10°。当顶头本体受到来自径向方向的压力时，向下挤压圆锥台2的“凹”型的凹陷结构，相比较于圆锥台2上端与耐高温头1下端两个端面都是平面的固定或连接，当耐高温头1受到来自径向方向的压力时，会对圆锥台2产生过大的承受力，容易导致其龟裂或变形，不利于顶头的长久使用。因此，采用本实施方式的结构设计，凹陷结构的形变补偿效果明显，能够保证两者连接更加紧密。由于顶头在穿制管道过程中受到的过大的热量，为了进一步提高顶头的耐高温头1的散热功能，如图3所示：所述凹陷结构处填充有散热填料11，散热填料11上方活动连接耐高温头1。作为进一步优选的，散热填料11可以为颗粒状，也可以为散热薄膜，还可以为散热块，优选为散热颗粒，因为散热颗粒具有一定的流动性或活动性，当受到顶头特有的径向挤压力时，散热颗粒具有一定的可压缩变形能力，因此，吸收热能的同时，不会受到挤压力的影响。

作为进一步优选的，为了使得圆锥台2上端与耐高温头1下端更好的连接，如图4所示：本实施方式中，与圆锥台2上端活动连接的耐高温头1下端整体呈弧度弯曲“凸”型状态；耐高温头1的凸型结构设置在耐高温头1端部的中央位置，且与圆锥台2的“凹”型的凹陷弹性结构处相对应，使其在挤压状态下横向与径向上均能产生张力，“凸”型与“凹”型结构连接紧密，保证顶头在压制管道过程中，耐高温头1不易变形和开裂。如图5所示：所述“凸”型处与凹陷结合部位还可以填充有散热填料11，散热填料11上方活动连接耐高温头1。作为进一步优选的，散热填料11可以为颗粒状，也可以为散热薄膜，还可以为散热块，优选为散热颗粒，因为散热颗粒具有一定的流动性或活动性，当受到顶头特有的径向挤压力时，散热颗粒具有一定的可压缩变形能力，因此，吸收热能的同时，不会受到挤压力的影响。

在本发明的另一实施方式中，如图6和7所示：上述“凹”型结构与“凸”型结构表面均匀设置有若干锯齿状棱角103，所述锯齿状棱角103为细小的齿轮结构，齿轮结构的设置深度为“凹”型结构与“凸”型结构的表面高度1-2mm，该“凹”型结构与该“凸”型结构表面的锯齿状棱角103形状相反，当然，锯齿状棱角103顶端可以是弧形，也可以是尖角形结构，通过彼此镶嵌固定，具有一定的带动贴合以及在有惯性作用下保证“凹”型结构与“凸”型结构一旦接触就不易分离的作用，便于顶头在穿制管道时，耐高温头1和圆锥台2能在有压力时，不易偏离，或者当受到径向压力时，位置偏离后能及时将位置快速固定，并在挤压状态下横向张力增大，“凸”型与“凹”型结构连接紧密程度加大，不易脱落。

在本发明的另一实施方式中，本实施方式将耐高温头设置成为半椭球形，半椭球形的构造从物理性能上来说，能有效减缓顶头的耐高温头1压力，由于耐高温头1是穿制钢管过程中摩擦损耗最大的，设置半椭球状的耐高温头本身就能具有极强的抗摩擦损耗效果。作为进一步优选的，为了进一步提高耐高温头1的抗摩擦损耗，如图8所示：本实施方式在半椭球形上设置有一三角防护头10，也就是说，三角防护头10设置在半椭球形上表面，且可以选择与耐高温头1一体成型，三角防护头10可以在耐高温头1受压或受热时，充当第一防线，三角防护头10采用耐热材料构成，且三角防护头10的高度为1-1.5cm，选择这样的高度限定，是本实施方式的主要创新点之一，主要考虑到的是两个方面，第一方面是若三角防护头10的高度过高，容易导致三角防护头10的稳定性以及固定性降低，在受到径向压力过大时，容易脆裂，另一方面，三角防护头10的高度过矮，容易导致在耐高温头1受压或受热过程中，三角防护头10的抗压或抗热作用不能充分发挥，防护作用不明显。更进一步的，三角防护头10的顶端设置成弧形结构，与耐高温头1的半椭球形表面相适应。上述结构，经过试验证明，三角防护头10的高度为1-1.5cm，能有效发挥防护功能，顶头的使用寿命比现有技术中的顶头延长1-2年。此外，为了增强耐磨擦能力，三角防护头10外表面包裹有耐摩擦层101，所述耐摩擦层101厚度涂覆可以为4-8mm，耐摩擦层101厚度的控制有利于耐磨擦层101有效发挥耐磨性能，厚度太小，耐磨性能不明显，厚度太厚，会影响耐高温头1本身在穿制管道时作用的实现，例如穿制管道效率降低等。

作为进一步优选的，为了进一步改进圆锥台2和耐高温头1的活动连接方式，保证连接稳固，穿制管道效果更佳，使用寿命更加延长，在本实施方式中，所述顶头本体的圆锥台2上端与耐高温头1通过套牢装置102活动连接；所述套牢装置102安装在耐高温头1内部，套牢装置102可与圆锥台2上端任意位置连接。通过耐高温头1内部内安装的套牢装置102，不一定需要上述圆锥台2和耐高温头1的配合结构就能实现活动连接，属于不需要一定成套配套使用的情况，因此，如果部件损坏可以更换耐高温头或顶头本体，而不用整套丢弃。

具体的，如图9所示：套牢装置102整体形状为“Ω”形状，安装在耐高温头1内部，且仅内侧两边与耐高温头1内壁固定，所述套牢装置102的上端与耐高温头1顶端不接触，所述套牢装置102的下端与耐高温头1底部齐平焊接固定，且延伸出耐高温头1，所述套牢装置102的下端并通过固定部件106固定于圆锥台2上端。作为进一步优选的，上述固定部件106可以选择为吸附件或粘结件，所述吸附件或粘结件可拆卸。优选的，所述套牢装置102的上端与耐高温头1不接触的空隙中还填充有冷却物质105，所述冷却物质105为冷却液或冷却填料。上述冷却物质105可以和耐温材料或耐摩擦层101同时使用，起到共同减缓摩擦产生的巨大热量以及穿制管道过程中巨大的摩擦磨损，大大延长顶头的使用寿命。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。