专利摘要

本发明涉及金属热挤压技术领域，提供一种大口径钢管热挤压用玻璃垫及其制作方法，所述玻璃垫包括沿其中心孔的轴线方向依次叠加设置的多层玻璃层单元，多层玻璃层单元对应的预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升。本发明提供的大口径钢管热挤压用玻璃垫及其制作方法，将玻璃垫划分为预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升的多层玻璃层单元，并与挤压过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度的变化趋势对应，能够使得坯料与模具之间的玻璃润滑膜在整个挤压过程中都维持在理想厚度，避免因玻璃熔化不充分或者玻璃润滑膜过厚在钢管表面产生缺陷，提升了钢管的整体质量，改善了摩擦条件，减轻了模具损耗程度，降低了突破挤压力和结尾压力。

权利要求

1.一种大口径钢管热挤压用玻璃垫，所述玻璃垫内设置有中心孔，其特征在于，包括沿所述中心孔的轴线方向依次叠加设置的多层玻璃层单元，每层所述玻璃层单元对应不同的预设熔化温度，所述多层玻璃层单元对应的预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升；

所述玻璃层单元为三层，三层玻璃层单元沿挤压的行进方向依次为第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层，所述第一玻璃层的预设熔化温度低于所述第二玻璃层的预设熔化温度20~150℃，所述第三玻璃层的预设熔化温度低于所述第二玻璃层的预设熔化温度20~150℃。

2.根据权利要求1所述的大口径钢管热挤压用玻璃垫，其特征在于，所述第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层的厚度比为：1:18:1~3:4:3。

3.根据权利要求1所述的大口径钢管热挤压用玻璃垫，其特征在于，多层所述玻璃层单元一体化成型。

4.一种大口径钢管热挤压用玻璃垫的制作方法，其特征在于，包括步骤：

S1，根据挤压过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度与挤压行程的变化关系，确定玻璃层单元的层数，并设定每层所述玻璃层单元所对应的预设熔化温度；

S2，根据每层所述玻璃层单元所对应的预设熔化温度，选择对应于各所述预设熔化温度的玻璃粉；

S3，将各所述玻璃粉按照预设熔化温度的变化趋势制作具有多层玻璃层单元的玻璃垫；所述预设熔化温度的变化趋势为由两端分别向中间呈梯度上升；

所述玻璃层单元为三层，所述三层玻璃层单元沿挤压的行进方向依次为第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层，所述坯料的制备温度为1000℃~1300℃，所述第一玻璃层的预设熔化温度为550℃~650℃，所述第二玻璃层的预设熔化温度为670℃~770℃，所述第三玻璃层的预设熔化温度为560℃~660℃。

5.根据权利要求4所述的大口径钢管热挤压用玻璃垫的制作方法，其特征在于，在所述S1中还包括：根据挤压过程中坯料与玻璃垫接触部分附近区域的温度与挤压行程的变化关系，确定每层所述玻璃层单元的厚度比。

6.根据权利要求4所述的大口径钢管热挤压用玻璃垫的制作方法，其特征在于，在所述S3中，所述玻璃垫的制作具体包括：

按照所述预设熔化温度的变化趋势，依次将各所述玻璃粉与水玻璃的混合物填充于对应的玻璃垫模具中，然后固化处理得到所述玻璃垫。

7.根据权利要求5所述的大口径钢管热挤压用玻璃垫的制作方法，其特征在于，所述第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层的厚度比为：1:18:1~3:4:3。

说明书

技术领域

本发明涉及金属热挤压技术领域，更具体地，涉及一种大口径钢管热挤压用玻璃垫及其制作方法。

背景技术

挤压工艺是指金属坯料放入挤压筒内，挤压轴以一定的速度运动，在强大的压力下迫使金属从挤压筒前端的模孔中挤出，获得挤压件。管材挤压时，挤压模和芯轴之间会形成一个环形模孔，坯料在挤压轴的推动下从环形模孔中流出，管材内径通过挤压芯轴确定，而外径通过挤压模定径带确定，最终可获得一定尺寸的挤压管材。

钢管的热挤压一般在高温、高压下进行，对润滑剂的要求很高，而玻璃润滑技术能够满足其特殊要求，故被广泛应用于无缝钢管的热挤压工艺中。挤压过程中，在坯料的前端放置一定厚度的玻璃垫，高温坯料使得玻璃垫软化、熔融，进而形成一定厚度的胶粘态熔融玻璃，在挤压轴的作用下，随着流动的金属而流出，在坯料与模具之间形成连续而完整的玻璃润滑膜，起到润滑、隔热和保护模具的作用。

目前钢管的热挤压工艺一般都采用普通的均质玻璃垫进行润滑，并且玻璃垫的熔化温度一般根据钢锭进行热挤压时的温度而设定。但对于大口径钢管，整个挤压过程持续时间相对较长，钢锭在加热结束到开始挤压会存在温降，挤压进行前期由于变形热和摩擦热温度会上升，到后期因散热温度又会下降，整个过程中钢锭的温度不稳定，存在一定的波动，这会使得普通均质玻璃垫在挤压开始时和结束时熔化不充分，而挤压中期熔化过快。玻璃熔化不充分可能会存在硬颗粒划伤金属表面，而熔化过快使得形成的润滑膜过厚，则会在钢管表面出现“橘皮现象”。并且玻璃熔化不充分或是熔化过快，都会使得润滑效果不理想，导致钢管与模具摩擦系数较大，增大所需的挤压力，加速模具损耗。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供一种大口径钢管热挤压用玻璃垫及其制作方法，以解决现有的玻璃垫采用均质玻璃而导致玻璃熔化不充分或是熔化过快的问题，改善润滑条件，从而提升钢管的整体质量，降低突破挤压力和结尾压力，减轻模具的损耗程度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供一种大口径钢管热挤压用玻璃垫，所述玻璃垫内设置有中心孔，所述玻璃垫包括沿所述中心孔的轴线方向依次叠加设置的多层玻璃层单元，每层所述玻璃层单元对应不同的预设熔化温度，所述多层玻璃层单元对应的预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升。

优选地，所述玻璃层单元为三层，所述三层玻璃层单元沿挤压的行进方向依次为第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层，所述第一玻璃层和第三玻璃层对应的预设熔化温度均小于所述第二玻璃层对应的预设熔化温度，。

优选地，所述第一玻璃层的预设熔化温度低于所述第二玻璃层的熔化温度20～150℃，所述第三玻璃层的预设熔化温度低于所述第二玻璃层的熔化温度20～150℃。

优选地，所述第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层的厚度比为：1:18:1～3:4:3。

优选地，多层所述玻璃层单元一体化成型。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种大口径钢管热挤压用玻璃垫的制作方法，包括步骤：

S1，根据挤压过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度与挤压行程的变化关系，确定玻璃层单元的层数，并设定每层所述玻璃层单元所对应的预设熔化温度；

S2，根据每层所述玻璃层单元所对应的预设熔化温度，选择对应于各所述预设熔化温度的玻璃粉；

S3，将各所述玻璃粉按照预设熔化温度的变化趋势制作具有所述多层玻璃层单元的玻璃垫；所述预设熔化温度的变化趋势为由两端分别向中间呈梯度上升。

优选地，在所述S1中还包括：根据挤压过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度与挤压行程的变化关系，确定每层所述玻璃单元层的厚度比。

优选地，在所述S3中，所述玻璃垫的制作具体包括：

按照所述预设熔化温度的变化趋势，依次将各所述玻璃粉与水玻璃的混合物填充于对应的玻璃垫模具中，然后固化处理得到所述玻璃垫。

优选地，所述玻璃层单元为三层，所述三层玻璃层单元沿挤压的行进方向依次为第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层，所述坯料的制备温度为1000℃～1300℃，所述第一玻璃层的预设熔化温度为550℃～650℃，所述第二玻璃层的预设熔化温度为670℃～770℃，所述第三玻璃层的预设熔化温度为560℃～660℃。

优选地，其特征在于，所述第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层的厚度比为：1:18:1～3:4:3。

(三)有益效果

本发明实施例提供的大口径钢管热挤压用玻璃垫及其制作方法，将玻璃垫划分为预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升的多层玻璃层单元，并与挤压行进过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度的变化趋势对应，能够在坯料与模具之间形成理想厚度的玻璃润滑膜，且润滑膜在整个挤压过程中维持在理想厚度，避免因玻璃熔化不充分或者玻璃润滑膜过厚在钢管表面产生的缺陷，提升了钢管的整体质量，改善了坯料与模具之间的摩擦条件，减轻了模具损耗程度，降低了突破挤压力和结尾压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的大口径钢管热挤压用玻璃垫的剖面结构示意图；

图2为本发明实施例的大口径钢管热挤压用玻璃垫制作方法的流程图；

图3为本发明实施例的具体应用条件下钢管挤压过程中坯料与玻璃接触界面的温度随着挤压行程变化关系的示意图；

图中：1、第一玻璃层；2、第二玻璃层；3、第三玻璃层；4、中心孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供一种大口径钢管热挤压用玻璃垫，该玻璃垫的中心设置有用于坯料和芯轴通过的中心孔4，所述玻璃垫包括：沿中心孔4的轴线方向依次叠加设置的多层玻璃层单元，每层玻璃层单元的中间设有与中心孔4的孔径一致的通孔，所有通孔对齐即形成中心孔4，多层玻璃层单元采用模具一体化成型即可形成所述的玻璃垫。

其中，每层玻璃层单元对应不同的预设熔化温度，具体的预设熔化温度可通过不同物质成分的玻璃粉实现。预设熔化温度为该玻璃层单元从开始软化到最终变成具有可流动性的润滑膜之间的温度变化范围。多层玻璃层单元对应的预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升，从而整体呈现玻璃垫中间预设熔化温度高、两端预设熔化温度低且梯度变化的趋势，与挤压行进过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度的变化趋势对应。

本发明实施例提供的大口径钢管热挤压用玻璃垫，通过将玻璃垫划分为多层玻璃层单元，且多层玻璃层单元对应的预设熔化温度由两端分别向中间呈梯度上升，与挤压行进过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度的变化趋势对应，能够在坯料与模具之间形成理想厚度的玻璃润滑膜，并且可以让润滑膜在整个挤压过程中都维持在理想厚度，避免因玻璃熔化不充分或者玻璃润滑膜过厚在钢管表面产生的缺陷，提升了钢管的整体质量，改善了坯料与模具之间的摩擦条件，减轻了模具损耗程度，降低了突破挤压力和结尾压力。

在上述实施例的基础上，为了便于描述和说明，本实施例中将玻璃层单元的数量设为三层，这三层玻璃层单元沿钢管挤压的行进方向(图1中箭头所示方向)依次为第一玻璃层1、第二玻璃层2和第三玻璃层3，第一玻璃层1和第三玻璃层3对应的预设熔化温度均小于第二玻璃层2对应的预设熔化温度，类似于倒V型的温度变化关系，这样就能形成一个中间的预设熔化温度高，两端的预设熔化温度低的玻璃垫。

同时，在实际的挤压行程中，坯料外侧与玻璃垫接触界面的初始温度低于坯料的制备温度，制坯到开始挤压需要一定时间，坯料外表面温度会下降，上下表面与垂直表面相交的地方温度最低，刚开始挤压时，上表面与垂直面相交的地方与玻璃垫接触，随后该部分温度相对较低的坯料流出，且由于变形热和摩擦热，与玻璃垫接触的坯料温度会上升，到后期因散热温度会下降，且坯料下表面与垂直表面相交的温度较低的部分与玻璃垫接触。具体地，以中间的第二玻璃层的预设熔化温度为参考对象，第一玻璃层1的预设熔化温度应低于第二玻璃层2的熔化温度20～150℃，第三玻璃层3的预设熔化温度应低于第二玻璃层2的熔化温度20～150℃，这样形成的熔化温度梯度分布的玻璃垫能够起到理想的润滑效果。

在上述实施例的基础上，为了更好地将各玻璃层单元的预设熔化温度与实际的坯料外侧与玻璃垫接触区域的温度变化趋势相匹配，需要将设置每一层的玻璃层单元的厚度，也就是对应该预设熔化温度下的行程范围。根据挤压过程中大口径钢管坯料外侧的温度与挤压行程的变化关系，挤压前期的行进时间较短，挤压中期的行进时间最长，从而将第一玻璃层1、第二玻璃层2和第三玻璃层3的厚度比设置为：1:18:1～3:4:3，每一层玻璃层单元根据确定的厚度比来制作玻璃垫，从而达到最佳的润滑效果。

如图2所示，本发明实施例还提供一种大口径钢管热挤压用玻璃垫的制作方法，包括以下步骤：

S1，根据挤压过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度与挤压行程的变化关系，确定玻璃层单元的层数，并设定每层玻璃层单元所对应的预设熔化温度；

S2，根据每层玻璃层单元所对应的预设熔化温度，选择对应于各预设熔化温度的玻璃粉；

S3，将各种玻璃粉按照预设熔化温度的变化趋势制作具有所述多层玻璃层单元的玻璃垫；所述预设熔化温度的变化趋势为由两端分别向中间呈梯度上升。

具体地，在步骤S1中，对于大口径钢管的挤压过程，由于整个挤压过程持续时间相对较长，坯料在加热结束到开始挤压会存在温降，挤压进行前期由于变形热和摩擦热温度会上升，到后期因散热温度又会下降，因此，坯料外侧的温度与挤压行程的变化关系是一个先降温、在升温、然后在降温的变化过程。根据这种温度变化关系，可以将需要制作的玻璃垫沿其轴线划分为多层玻璃层单元，并确定玻璃层单元的具体层数，以便于对玻璃垫设置具体的温度变化区域。同时设置每一层玻璃层单元所对应的预设熔化温度，预设熔化温度的梯度设置与坯料与玻璃垫接触区域的温度的变化保持一致。

在步骤S2中，确定完每一层玻璃层单元所对应的预设熔化温度之后，就需要准备能够各种满足该预设熔化温度的玻璃粉，不同的玻璃粉通过其具体的物质成分不同来实现相应的预设熔化温度。

在步骤S3中，将准备好的各种玻璃粉按照预设熔化温度的变化趋势制作具有所述多层玻璃层单元的玻璃垫，本实施例中各玻璃层单元的预设熔化温度的变化趋势为由两端分别向中间呈梯度上升，即与实际的坯料与玻璃垫接触区域的温度随行程的变化一致。

其中，玻璃垫的制作具体包括：按照预设熔化温度的变化趋势，依次将各种玻璃粉与水玻璃的混合物填充于对应的玻璃垫模具中，然后进行固化处理，一体化成型，最后得到预设熔化温度梯度分布的复合玻璃垫。

此外，在步骤S1中，为了更好地将各玻璃层单元的预设熔化温度与实际的坯料与玻璃垫接触区域的温度变化趋势相匹配，需要设置每一层的玻璃层单元的厚度。在玻璃垫整体厚度一定的情况下，根据挤压过程中坯料与玻璃垫接触区域的温度与挤压行程的变化关系，确定每层所述玻璃单元层的厚度比，具体可根据每一段温度对应的行程或者时间进行设定。

为了方便对上述制作步骤进行说明，将玻璃层单元设置为三层，三层玻璃层单元沿挤压的行进方向依次为第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层。如果以坯料的制备温度为1000℃～1300℃为例，第一玻璃层的预设熔化温度则设为550℃～650℃，第二玻璃层的预设熔化温度为670℃～770℃，第三玻璃层的预设熔化温度为560℃～660℃。同时，将第一玻璃层、第二玻璃层和第三玻璃层的厚度比设置为：1:18:1～3:4:3，以达到更好的润滑效果，有利于进一步提高工件质量和降低模具损耗。

以具体的坯料为例对玻璃垫的整个制作过程进行说明：

制备坯料温度1280℃、材质为P91、内径590mm、外径710mm的钢管热挤压工艺润滑用的预设熔化温度呈梯度分布的玻璃垫。

具体步骤如下：

1、获取钢管挤压过程中坯料与玻璃接触界面的温度随着挤压行程的变化关系(如图3所示)

钢锭在加热结束到开始挤压时一般会存在温降，外表面温度会在780～950℃左右，且上下表面与垂直表面相交的地方温度最低，刚开始挤压时，与玻璃垫接触的坯料温度为800℃左右；随着挤压的进行由于变形热和摩擦热温度会上升，且坯料温度最低的边缘处会挤出，因此与玻璃垫接触的坯料温度会上升为920℃左右，到后期因散热温度又会下降，且坯料下表面与垂直表面相交处的温度较低的坯料与玻璃垫接触，大口径钢管的挤压时间会持续20-30秒，甚至1分钟，因此该区域的温度会达到810℃左右。因此，可以确定坯料与玻璃垫接触区域的温度随着挤压行程的变化范围为800℃-920℃-810℃。

2、确定玻璃层单元的层数，并设定每层玻璃层单元所对应的预设熔化温度和比例；

根据步骤1的分析(包括各温度段的行程时间)，设定玻璃垫为三层，第一层(刚开始与钢锭接触)的预设熔化温度为T℃(T为坯料温度在800℃时，玻璃垫对应的预设熔化温度，大约在600℃左右)，所占比例为10％；第二层的预设熔化温度为(T+120)℃左右，所占比例为85％；第三层的预设熔化温度为(T+10)℃，所占比例为5％。

3、选择玻璃粉

根据步骤2的设定结果，选择三种玻璃粉，这三种玻璃粉与水玻璃混合后可得相应预设熔化温度的玻璃垫，预设熔化温度分别为T℃、(T+120)℃、(T+10)℃左右。

4、制备出预设熔化温度呈梯度分布的玻璃垫

按照步骤2设定的顺序，将三种玻璃粉与水玻璃均匀混合后，依次填充于玻璃垫固化模具中，并且填充的厚度比例为2:17:1，然后在一定温度的环境下干燥固化，制备出所需要的玻璃垫。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

大口径钢管热挤压用玻璃垫及其制作方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。