本發(fā)明涉及無(wú)縫鋼管生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的無(wú)縫鋼管在生產(chǎn)時(shí)采用穿孔機(jī)對(duì)加熱完成的鋼棒進(jìn)行穿孔，穿孔時(shí)頂頭往往承受著高溫、高壓，故工作環(huán)境惡劣，加快了頂頭的磨損，因此有些頂頭內(nèi)部通過(guò)挖空等方式形成空腔用于通入冷卻介質(zhì)對(duì)頂頭進(jìn)行冷卻以達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的目的，但是頂頭在工作時(shí)將承受較大的徑向載荷，故需要有足夠的壁厚進(jìn)行支撐，而壁厚的加厚會(huì)降低冷卻效果，而壁厚的減薄則容易造成加工過(guò)程中頂頭變形等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種徑向支撐效果佳，冷卻效果好，使用壽命長(zhǎng)的無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭。

2、針對(duì)以上問(wèn)題，提供了如下技術(shù)方案：一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，包括主體，所述主體前端直徑逐漸減小形成頂入段，所述主體后端設(shè)有連接部，所述主體內(nèi)設(shè)有自后向前呈螺旋狀開(kāi)設(shè)的內(nèi)冷水道，所述內(nèi)冷水道靠近頂入段前端位置時(shí)其螺旋半徑跟隨頂入段輪廓逐漸減??；所述內(nèi)冷水道斷面呈腰形或橢圓形，其長(zhǎng)短徑比為2-4：1，所述內(nèi)冷水道斷面長(zhǎng)徑指向主體徑向方向；所述內(nèi)冷水道相鄰側(cè)面的螺距大于內(nèi)冷水道斷面的短徑尺寸且小于內(nèi)冷水道斷面的長(zhǎng)徑尺寸，所述內(nèi)冷水道外側(cè)腔壁與主體及頂入段外壁之間的間隔距離大于或等于內(nèi)冷水道的螺距；所述頂入段靠近端部位置設(shè)有沿徑向方向開(kāi)設(shè)，與內(nèi)冷水道前端相連的出水口，所述連接部設(shè)有連接螺紋及與內(nèi)冷水道后端相連的進(jìn)水口；所述主體通過(guò)金屬粉末3d打印成型并在打印過(guò)程中構(gòu)建出內(nèi)冷水道、出水口及進(jìn)水口。

3、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述內(nèi)冷水道為兩條，沿主體周向方向上彼此間隔180度設(shè)置，并使兩個(gè)出水口彼此間隔180度；兩內(nèi)冷水道后端與進(jìn)水口之間通過(guò)過(guò)渡水道連通。

4、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述連接螺紋為外螺紋，位于連接部后端外壁；所述連接部還包括與主體相連的連接座，所述連接座面向連接螺紋的一面形成定位面；所述進(jìn)水口位于連接部中心。

5、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述連接座外徑小于主體外徑。

6、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述出水口斷面呈腰形或橢圓形，其短徑朝向主體軸向方向，長(zhǎng)徑朝向主體周向方向或內(nèi)冷水道的螺旋方向；所述出水口遠(yuǎn)離主體中心的一端其短徑保持不變的同時(shí)其長(zhǎng)徑逐漸加長(zhǎng)。

7、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述出水口與頂入段外壁交界處設(shè)有倒圓。

8、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述頂入段前端設(shè)有基頭，所述基頭為tzm合金或tzc合金；金屬粉末3d打印成型時(shí)以基頭為附著基礎(chǔ)進(jìn)行增材式打印形成頂入段及主體，金屬粉末3d打印選用增材粉末與基頭材質(zhì)相同。

9、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述連接部打印選用馬氏體不銹鋼材質(zhì)。

10、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述馬氏體不銹鋼鋼號(hào)為17-4ph。

11、本發(fā)明的有益效果：

12、1、螺旋狀開(kāi)設(shè)的內(nèi)冷水道配合其腰形或橢圓形的截面，使內(nèi)冷水道之間形成強(qiáng)有力的徑向支撐組織，同時(shí)也增大了熱交換面積；

13、2、冷卻介質(zhì)經(jīng)進(jìn)水口、內(nèi)冷水道熱交換后從出水口以液態(tài)或氣態(tài)的形式噴出，吹除工作面之間的氧化層，同時(shí)保護(hù)并降低主體外部溫度；

14、3、主體通過(guò)金屬粉末3d打印成型有利于其構(gòu)建出傳統(tǒng)機(jī)械加工無(wú)法成型的復(fù)雜水道，為內(nèi)冷水道的開(kāi)設(shè)提供必要的技術(shù)支持；

15、4、二輥斜軋穿孔機(jī)穿孔時(shí)其頂頭前管坯中心部位容易出現(xiàn)孔腔，而三輥斜軋穿孔機(jī)可有效避免孔腔的出現(xiàn)；本頂頭適用于三輥斜軋穿孔機(jī)，三輥斜軋穿孔機(jī)軋輥檢測(cè)120度布置，而兩個(gè)出水口彼此間隔180度布置，在穿孔過(guò)程中能避免出水口因鋼坯擠壓變形過(guò)程中堵塞的情況發(fā)生；

16、5、基頭通過(guò)焊接的方式與連接件相連，而后將連接件裝夾于打印設(shè)備的夾具上，在完成打印后通過(guò)連接件作為裝夾基準(zhǔn)對(duì)主體、頂入段、連接部進(jìn)行精加工，精加工完成后再去除連接件即可，具有材料損耗小的優(yōu)點(diǎn)；

17、6、連接部打印選用馬氏體不銹鋼材質(zhì)，可有效減少tzm合金或tzc合金的使用量以降低材料成本，同時(shí)也便于對(duì)連接部及其連接螺紋進(jìn)行精加工；

18、7、馬氏體不銹鋼鋼號(hào)為17-4ph，在高達(dá)315℃下仍具有高強(qiáng)度高韌性，而且耐腐蝕性超強(qiáng)，有效保證頂頭與頂桿之間的剛性及連接強(qiáng)度。

技術(shù)特征：

1.一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，包括主體，所述主體前端直徑逐漸減小形成頂入段，所述主體后端設(shè)有連接部，其特征在于：所述主體內(nèi)設(shè)有自后向前呈螺旋狀開(kāi)設(shè)的內(nèi)冷水道，所述內(nèi)冷水道靠近頂入段前端位置時(shí)其螺旋半徑跟隨頂入段輪廓逐漸減小；所述內(nèi)冷水道斷面呈腰形或橢圓形，其長(zhǎng)短徑比為2-4：1，所述內(nèi)冷水道斷面長(zhǎng)徑指向主體徑向方向；所述內(nèi)冷水道相鄰側(cè)面的螺距大于內(nèi)冷水道斷面的短徑尺寸且小于內(nèi)冷水道斷面的長(zhǎng)徑尺寸，所述內(nèi)冷水道外側(cè)腔壁與主體及頂入段外壁之間的間隔距離大于或等于內(nèi)冷水道的螺距；所述頂入段靠近端部位置設(shè)有沿徑向方向開(kāi)設(shè)，與內(nèi)冷水道前端相連的出水口，所述連接部設(shè)有連接螺紋及與內(nèi)冷水道后端相連的進(jìn)水口；所述主體通過(guò)金屬粉末3d打印成型并在打印過(guò)程中構(gòu)建出內(nèi)冷水道、出水口及進(jìn)水口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述內(nèi)冷水道為兩條，沿主體周向方向上彼此間隔180度設(shè)置，并使兩個(gè)出水口彼此間隔180度；兩內(nèi)冷水道后端與進(jìn)水口之間通過(guò)過(guò)渡水道連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述連接螺紋為外螺紋，位于連接部后端外壁；所述連接部還包括與主體相連的連接座，所述連接座面向連接螺紋的一面形成定位面；所述進(jìn)水口位于連接部中心。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述連接座外徑小于主體外徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述出水口斷面呈腰形或橢圓形，其短徑朝向主體軸向方向，長(zhǎng)徑朝向主體周向方向或內(nèi)冷水道的螺旋方向；所述出水口遠(yuǎn)離主體中心的一端其短徑保持不變的同時(shí)其長(zhǎng)徑逐漸加長(zhǎng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述出水口與頂入段外壁交界處設(shè)有倒圓。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述頂入段前端設(shè)有基頭，所述基頭為tzm合金或tzc合金；金屬粉末3d打印成型時(shí)以基頭為附著基礎(chǔ)進(jìn)行增材式打印形成頂入段及主體，金屬粉末3d打印選用增材粉末與基頭材質(zhì)相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述連接部打印選用馬氏體不銹鋼材質(zhì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，其特征在于：所述馬氏體不銹鋼鋼號(hào)為17-4ph。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種無(wú)縫鋼管內(nèi)冷頂頭，包括主體，所述主體前端直徑逐漸減小形成頂入段，所述主體后端設(shè)有連接部，所述主體內(nèi)設(shè)有自后向前呈螺旋狀開(kāi)設(shè)的內(nèi)冷水道，所述內(nèi)冷水道靠近頂入段前端位置時(shí)其螺旋半徑跟隨頂入段輪廓逐漸減小；所述內(nèi)冷水道斷面呈腰形或橢圓形，其長(zhǎng)短徑比為2?4：1，所述內(nèi)冷水道斷面長(zhǎng)徑指向主體徑向方向；所述內(nèi)冷水道相鄰側(cè)面的螺距大于內(nèi)冷水道斷面的短徑尺寸且小于內(nèi)冷水道斷面的長(zhǎng)徑尺寸，所述內(nèi)冷水道外側(cè)腔壁與主體及頂入段外壁之間的間隔距離大于或等于內(nèi)冷水道的螺距。本發(fā)明具有徑向支撐效果佳，冷卻效果好，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳新凱,李翀,侯軻軻,陳夢(mèng)夢(mèng),朱開(kāi)敏,林云旺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大凱特鋼科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8