硬質(zhì)合金軋輥具有良好的耐磨性、高溫紅硬性,耐熱疲勞性和熱傳導(dǎo)性以及較高的強(qiáng)度等特點(diǎn),已普遍應(yīng)用於高速線(xiàn)材、棒材、螺紋鋼、無(wú)縫鋼管等的軋製生產(chǎn)中。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的硬質(zhì)合金軋輥材質(zhì)多為 WC- Co、WC- Co- Ni- Cr 兩大系列,其中作為粘結(jié)劑的Co、Co- Ni - Cr 含量範(fàn)圍為 6wt% ~30wt%。從使用角度看,硬質(zhì)合金軋輥具有良好的綜合力學(xué)性能,其抗彎強(qiáng)度可達(dá)2200 MPa 以上,衝擊韌性可達(dá)(4~6)×10^6J/m^2,洛氏硬度(HRA)可達(dá) 78~90,在高速線(xiàn)材軋製過(guò)程中,其單槽過(guò)鋼量遠(yuǎn)高於冷硬鑄鐵或高速鋼軋輥。
硬質(zhì)合金系用碳化鎢粉添加粘結(jié)相(如鑽、鎳等)壓制燒結(jié)而成,不論在冷軋或熱軋條件下都有優(yōu)異的耐磨性,目前高速線(xiàn)材軋機(jī)的預(yù)精軋、精軋已普遍採(cǎi)用硬質(zhì)合金軋輥。就熱軋線(xiàn)材用硬質(zhì)合金的性能而言,材質(zhì)必須滿(mǎn)足一下要求:
1. 足夠的抗斷裂強(qiáng)度;
2. 良好的耐磨性;
3. 平滑的表面光潔度;
4. 優(yōu)良的抗腐蝕、抗熱疲勞、抗熱龜裂性能。
硬質(zhì)合金輥環(huán)的工作條件非常惡劣,小型材軋製(尤其是螺紋鋼軋製)的工藝條件比高速線(xiàn)材要苛刻,因此對(duì)應(yīng)於型材軋製的硬質(zhì)合金軋輥建議使用高粘結(jié)相的硬質(zhì)合金。
硬質(zhì)合金軋輥材質(zhì)設(shè)計(jì)
硬質(zhì)合金軋輥材質(zhì)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)集中考慮高速線(xiàn)材軋製工藝過(guò)程及各架次軋輥的工況特點(diǎn)。預(yù)精軋各架次軋輥所受載荷如衝擊力和軋製力較大,而紅熱的軋材相對(duì)速度較低。預(yù)精軋各架次軋輥應(yīng)保證其較高的衝擊韌性、強(qiáng)度、剛性及導(dǎo)熱性,其次才考慮其耐磨性。進(jìn)行預(yù)精軋各架次軋輥材質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)選用Co、Co-Ni-Cr粘結(jié)劑含量較高(大於或等於25wt%)的硬質(zhì)合金牌號(hào),要求WC平均晶粒度較粗(5μm~6μm),以求獲得較高的衝擊韌性、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度。對(duì)於精軋各架次軋輥,特別是精軋的最後兩架軋輥,其所受載荷較小,而軋材的相對(duì)速度極高(80m/min~120m/min)。此時(shí),軋槽的耐磨性成為最重要的使用要求,同時(shí)必須保證軋輥的強(qiáng)度、衝擊韌性和硬度的合理匹配,所以粘結(jié)劑含量、粘結(jié)劑的Co/Ni 含量比和WC平均晶粒度等因素的控制必須與前面預(yù)精軋軋輥的控制有較大不同。
硬質(zhì)合金軋輥的分類(lèi)
硬質(zhì)合金軋輥按結(jié)構(gòu)形式可分為整體硬質(zhì)合金軋輥和複合硬質(zhì)合金軋輥兩種。整體硬質(zhì)合金軋輥已廣泛應(yīng)用於高速線(xiàn)材軋機(jī)的預(yù)精軋和精軋機(jī)架(包括定減徑機(jī)架、夾送輥機(jī)架)等。複合硬質(zhì)合金軋輥由硬質(zhì)合金與其他材料複合而成,又可分為硬質(zhì)合金複合輥環(huán)和整體硬質(zhì)合金複合軋輥。硬質(zhì)合金複合輥環(huán)安裝於輥軸上;整體硬質(zhì)合金複合軋輥則將硬質(zhì)合金輥環(huán)直接鑄造於輥軸中形成一個(gè)整體,應(yīng)用於軋製負(fù)荷較大的軋機(jī)上。
硬質(zhì)合金軋輥生產(chǎn)工藝程序控制
硬質(zhì)合金軋輥採(cǎi)用粉末冶金方法生產(chǎn),其工藝程序控制的關(guān)鍵是對(duì)材質(zhì)的化學(xué)成分以及混合料製備、壓制成型、燒結(jié)和深加等製備工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制。
1. 製備原料(注重 WC的品質(zhì)):由於 WC生產(chǎn)使用的原料和品質(zhì)控制水準(zhǔn)不同,品質(zhì)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng),對(duì)微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。
2. 混合料製備:混合料製備是軋輥生產(chǎn)的關(guān)鍵工序,軋輥的失效形式-沙眼,主要就是由本道工序產(chǎn)生的。
3. 壓制成型:軋輥壓制成型是軋輥生產(chǎn)的重要工序。
4. 燒結(jié):軋輥燒結(jié)是決定軋輥?zhàn)罱K品質(zhì)的生產(chǎn)工序,採(cǎi)用先進(jìn)的低壓燒結(jié)技術(shù)、HIP 燒結(jié)技術(shù)可大大提高軋輥的使用性能。
5. 深加工:軋輥的深加工工藝對(duì)軋輥表面的品質(zhì)精度有較大的影響。
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