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硬质合金轧辊

硬质合金轧辊具有良好的耐磨性、高温红硬性,耐热疲劳性和热传导性以及较高的强度等特点,已普遍应用于高速线材、棒材、螺纹钢、无缝钢管等的轧制生产中。国内外生产的硬质合金轧辊材质多为 WC- Co、WC- Co- Ni- Cr 两大系列,其中作为粘结剂的Co、Co- Ni - Cr 含量范围为 6wt% ~30wt%。从使用角度看,硬质合金轧辊具有良好的综合力学性能,其抗弯强度可达2200 MPa 以上,冲击韧性可达(4~6)×10^6J/m^2,洛氏硬度(HRA)可达 78~90,在高速线材轧制过程中,其单槽过钢量远高于冷硬铸铁或高速钢轧辊。

             硬质合金轧辊   硬质合金轧辊

硬质合金系用碳化钨粉添加粘结相(如钻、镍等)压制烧结而成,不论在冷轧或热轧条件下都有优异的耐磨性,目前高速线材轧机的预精轧、精轧已普遍采用硬质合金轧辊。就热轧线材用硬质合金的性能而言,材质必须满足一下要求:
1. 足够的抗断裂强度;
2. 良好的耐磨性;
3. 平滑的表面光洁度;
4. 优良的抗腐蚀、抗热疲劳、抗热龟裂性能。
硬质合金辊环的工作条件非常恶劣,小型材轧制(尤其是螺纹钢轧制)的工艺条件比高速线材要苛刻,因此对应于型材轧制的硬质合金轧辊建议使用高粘结相的硬质合金。

硬质合金轧辊材质设计
硬质合金轧辊材质设计的出发点应集中考虑高速线材轧制工艺过程及各架次轧辊的工况特点。预精轧各架次轧辊所受载荷如冲击力和轧制力较大,而红热的轧材相对速度较低。预精轧各架次轧辊应保证其较高的冲击韧性、强度、刚性及导热性,其次才考虑其耐磨性。进行预精轧各架次轧辊材质设计时,应选用Co、Co-Ni-Cr粘结剂含量较高(大于或等于25wt%)的硬质合金牌号,要求WC平均晶粒度较粗(5μm~6μm),以求获得较高的冲击韧性、适当的强度和硬度。对于精轧各架次轧辊,特别是精轧的最后两架轧辊,其所受载荷较小,而轧材的相对速度极高(80m/min~120m/min)。此时,轧槽的耐磨性成为最重要的使用要求,同时必须保证轧辊的强度、冲击韧性和硬度的合理匹配,所以粘结剂含量、粘结剂的Co/Ni 含量比和WC平均晶粒度等因素的控制必须与前面预精轧轧辊的控制有较大不同。

硬质合金轧辊的分类
硬质合金轧辊按结构形式可分为整体硬质合金轧辊和复合硬质合金轧辊两种。整体硬质合金轧辊已广泛应用于高速线材轧机的预精轧和精轧机架(包括定减径机架、夹送辊机架)等。复合硬质合金轧辊由硬质合金与其他材料复合而成,又可分为硬质合金复合辊环和整体硬质合金复合轧辊。硬质合金复合辊环安装于辊轴上;整体硬质合金复合轧辊则将硬质合金辊环直接铸造于辊轴中形成一个整体,应用于轧制负荷较大的轧机上。

硬质合金轧辊生产工艺过程控制
硬质合金轧辊采用粉末冶金方法生产,其工艺过程控制的关键是对材质的化学成分以及混合料制备、压制成型、烧结和深加等制备工艺参数的严格控制。
1. 制备原料(注重 WC的质量):由于 WC生产使用的原料和质量控制水平不同,质量会出现波动,对微观结构产生不良影响。
2. 混合料制备:混合料制备是轧辊生产的关键工序,轧辊的失效形式-沙眼,主要就是由本道工序产生的。
3. 压制成型:轧辊压制成型是轧辊生产的重要工序。
4. 烧结:轧辊烧结是决定轧辊最终质量的生产工序,采用先进的低压烧结技术、HIP 烧结技术可大大提高轧辊的使用性能。
5. 深加工:轧辊的深加工工艺对轧辊表面的质量精度有较大的影响。


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