本文以斜轧穿孔的工作原理及穿孔顶头的受力分析为基础，对用15Cr2Ni3MoW材料生产的内水冷锥型孔顶头(下称顶头)在穿轧27SiMn钢管时发生粘钢的机制进行了全面的分析，并提出了改进的措施。顶头的生产工艺流程是：铸锭—退火—锻造—退火—加工—热处理及表面氧化处理，其中铸锭、锻造、热处理及表面氧化处理是影响和决定顶头组织及其性能的关键工序，而原工艺处理后分析表明：由于顶头的工作温度高、受力大，顶头的表面氧化膜疏松，27SiMn材料中Si含量高所致的材质粘度大是顶头发生粘钢的主要原因。因此，本课题着重研究了添加稀土对顶头组织、表面氧化膜及其性能的影响以期提高顶头的高温性能，研究结果表明：稀土的加入量为0.25％时，顶头的组织得到了最佳改善，为典型的细小、均匀贝氏体组织。且顶头的表面氧化膜致密，与顶头基体结合牢固，强度提高了23％，冲击值提高了45％，硬度也有所提高，材料的断裂形式由脆断形式为主转变为以韧性断裂形式为主。工业试验(穿轧27SiMn)结果与实验结果一致，使用寿命提高了3倍。稀土改善顶头的组织、性能、表面氧化膜的机制是：稀土提高钢液纯净度，净化晶界，细化晶粒，强化晶界，改变Fe、O原子的扩散方式的结果。另一方面，在进行表面氧化处理时，稀土加剧了顶头表面的脱碳行为，对此，值得引起关注和研究。