CN101069895A - 一种胶结硬质合金复合辊环 - Google Patents
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Abstract
一种胶结硬质合金复合辊环，它包括一可固定在辊轴上的铁基辊环座，该铁基辊环座上胶结有硬质合金环，在硬质合金环一侧的铁基辊环座上还固连有钢质端面环；所述的钢质端面环分别与铁基辊环座和相邻的硬质合金环端面胶结，并用固定螺栓与铁基辊环座相互固连；所述的胶结采用无机胶或有机胶并至少构成一层胶结层；本发明可提高抗冲击性能及传递扭矩能力，并具有制造方便，成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种专用于金属压力加工用的硬质合金复合辊环，尤其是棒材等小型材轧机用的胶结硬质合金复合辊环。
背景技术
硬质合金轧辊具有具有卓越的耐磨、耐蚀及单槽轧制寿命，能显著提高生产效率和产品质量等优点，得到了越来越多的重视。如在高线精轧和预精轧机架上，由硬质合金辊环与辊轴组成的整体硬质合金轧辊已得到广泛的应用。然而，这种整体硬质合金轧辊对于要求能承受较大轧制负荷和轧制扭矩的较大尺寸的棒材等小型材轧机来说，无论是从性能上还是从经济上均是不合适的。
为了解决硬质合金在小型材轧机轧辊及线材中轧轧辊的应用问题，一种硬质合金/铁基材料组成的复合辊环技术已经被开发出来，与整体硬质合金辊环相比，复合辊环抗弯强度和抗冲击性能高，能传递较大扭矩，与辊轴装配方式灵活，并可降低30％的硬质合金成本，既可用于棒材等小型轧机上，又可应用在高线轧机中轧机架，从而拓宽了硬质合金轧辊在金属轧制加工领域的应用范围。
现有的复合辊环制造工艺有冶金复合和胶结复合两大类。冶金复合包括铸造、熔焊、热压扩散等，如CN1843644《一种高线硬质合金复合辊环及其制造方法》公开的一种将辊环基体与硬质合金粉料同时装入石墨模具，经热压烧结和正压烧结制造复合辊环的工艺；CN1370644《硬质合金——铸钢复合轧辊及其制备方法》公开的硬质合金环与钢基体之间有一互溶过渡区，铸型在浇注前和浇注中需加热的铸造复合工艺，ZL00234186.7《碳化钨复合辊环结构》公开的采用铜、镍、银等在真空中将硬质合金外环与钢内环硬钎焊的复合方式等。这些冶金复合辊环虽然具有内外环结合强度高、耐温性能好、可降低硬质合金成本的优点，但工艺复杂，而且由于在高温中制造，还可能存在硬质合金性能下降、结合层因热膨胀率不同导致的各种应力缺陷。
胶结复合能避免上述冶金复合的缺点，但现有的胶结复合工艺存在一些缺点，如CN1513617《硬质合金复合轧辊》公开的用含凸出部分的辊轴直接与硬质合金辊环粘接成的复合轧辊工艺，CN1389320《一种复合粘结硬质合金轧辊的制造工艺》公开的用电化学成膜处理过的辊轴与硬质合金辊环及挡圈胶粘复合工艺；这两种整体胶结复合轧辊在应用到较高轧制力和轧制扭矩的场合时，为提高抗冲击性能其硬质合金辊环厚度要求相应增加，从而提高了昂贵的硬质合金成本，同时拆装运输也不方面；另一种如CN1597161《硬质合金复合轧辊环的生产方法》公开的用氧化铜+磷酸无机胶在80-400℃固化，并在复合面开R1键槽制造的硬质合金/钢复合辊环，其密集键槽的加工成本和难度大，且在承受较高轧制力和轧制扭矩的应用场合时，胶层有可能松动造成键槽碎裂的后果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种工艺简单、具有更大抗冲击及传递扭矩能力的胶结硬质合金复合辊环，它既可用于棒材、带材等各种小型材轧机上，也可应用在高线轧机中轧机架。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括一可固定在辊轴上的铁基辊环座，该铁基辊环座上胶结有硬质合金环，在硬质合金环一侧的铁基辊环座上还固连有钢质端面环。
所述的钢质端面环分别与铁基辊环座和相邻的硬质合金环端面胶结，并用固定螺栓与铁基辊环座相互固连。
所述的胶结采用无机胶或有机胶并至少构成一层胶结层。
本发明所述的复合辊环带有辊环座，它可提高抗冲击性能及传递扭矩能力，并具有制造方便，成本低等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明辊环直径与轧机扭矩、端面复合辊环、无端面复合辊环扭矩的关系。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明包括一可固定在辊轴上的铁基辊环座1，该铁基辊环座1上胶结有硬质合金环2，在硬质合金环2一侧的铁基辊环座1上还固连有钢质端面环3，并将硬质合金环2夹紧在铁基辊环座1和钢质端面环3之间。
如图1所示的带有铁基辊环座1的硬质合金复合辊环结构，其传递扭矩的胶结层有二处，一处使硬质合金环2内圆复合层，一处是硬质合金环2的端面复合层。
所述的钢质端面环分别与铁基辊环座和相邻的硬质合金环端面胶结，并用固定螺栓与铁基辊环座相互固连。所述的胶结采用无机胶或有机胶并至少构成一层胶结层。
本发明所述的铁基辊环座有4个方面的作用：(1)辊环座内端面可增加与硬质合金环粘结面积，提高传递扭矩能力；(2)辊环座端面对硬质合金有一定压应力，能增加硬质合金环端面部分抗冲击性能，并具防碰作用；(3)辊环座具有冲击应力吸收作用，能提高硬质合金环的抗冲击性能；(4)辊环座端面键槽可方便与辊轴装配，并能增加传递扭矩的能力；(5)端面环胶结后，可与辊环座用螺拴固定，以提高复合强度和传递扭矩能力。
下面举例说明辊环座端面对提高传递扭矩作用。设硬质合金环外径切向轧制力Fr，硬质合金辊环外径r，内径d，工作面长度h，胶结面剪切强度p，M1为轧制扭矩，M2复合辊环传递的扭矩，参照图1有：
M1＝Fr*r/2；M2＝π*P*h*d2/2+4*m*P*[(r/2)3-(d/2)3}/3
根据上式，可以看出轧制扭矩M1和复合辊环传递扭矩M2都是硬质合金外径r的函数。根据实例1条件：轧机最大扭矩＝18KN.m，径向轧制力Fr＝112KN，d＝250mm，r＝320mm-280mm，h＝130mm，p＝11MPa，取安全系数k＝10倍；可以得到图2所表示的硬质合金辊环外径与轧机扭矩、复合辊环传递扭矩、硬质合金内圆面传递扭矩的关系曲线。根据图2，当胶结层剪切强度为11MPa时，无辊环座的胶结复合辊环，如CN1597161《硬质合金复合轧辊环的生产方法》公布的结构，是不能满足轧制扭矩要求的，而本发明的带辊环座的复合辊环能满足传递轧制扭矩的要求。从图2还可知，硬质合金辊环外径越大，辊环座端面胶结对传递扭矩的作用就越大，因此，本发明的带辊环座的硬质合金复合辊环在轧制扭矩较大以及硬质合金辊环较大的应用场合效果更明显。
实例1：在棒材轧机成品机架上的应用
发明的胶结复合辊环与滚轴R6配合成复合轧辊，试验在Pomini棒材轧机成品架进行，轧机扭矩：M1＝18KN，轧槽孔型直径为Φ116mm；硬质合金辊环外径320mm，内径250mm，长度130mm，与辊环座采用化学胶沾结；复合辊环座内径230mm，端面采用键槽与紧固螺母相锲结合，实验结果见表1。
表1：复合辊环在棒材成品架的过钢量
| 机架 | 成品架(Φ16) | ||
| 轧量/磨次牌号硬度 | 1160吨35CrMo，60Si2Mn局 | 1760吨40Cr，45#中等 | 2780吨Q215，Q235低 |
| 平均单槽过钢量计算总过钢量 | 1900吨23万吨(4槽，30次修磨) |
实例2：在棒材成品前架上的应用
发明的胶结复合辊环与滚轴R6配合成复合轧辊，试验在Pomini棒材轧机成品机架进行，轧机扭矩：M1＝18KN，轧槽孔型直径为Φ18mm；硬质合金辊环外径320mm，内径250mm，长度130mm，与辊环座采用化学胶沾结；复合辊环座内径230mm，端面采用键槽与紧固螺母相锲结合，实验结果见表2。
表2：复合辊环在棒材成品前架的过钢量
| 机架 | 成品前架(Φ18) | ||
| 轧量/磨次牌号材质硬度平均单槽过钢量计算总过钢量 | ＞2170吨35CrMo，20CrMnTi高 | ＞2800吨40Cr，45#中＞2756吨25万吨(3槽，30次修磨) | ＞3500吨Q215，Q235低， |
实例3带材轧机
假设某带材轧机最大扭矩M＝80KN.m，径向轧制力Fr＝5000KN，工作面宽度h＝100mm，硬质合金轧辊外径r＝320mm，允许修磨20mm，，内径d＝250mm，复合辊环传递扭矩安全系数＝10，经计算可知无端面复合辊环要求复合层剪切强度为82MPa，显然，化学胶很难保证该强度。而采用有带辊环座的复合辊环，胶结层剪切强度达到50MPa即可，显然，这是可以达到的。
Claims (3)
1、一种胶结硬质合金复合辊环，它包括一可固定在辊轴上的铁基辊环座(1)，其特征在于该铁基辊环座(1)上胶结有硬质合金环(2)，在硬质合金环(2)一侧的铁基辊环座(1)上还固连有钢质端面环(3)。
2、根据权利要求1所述的胶结硬质合金复合辊环，其特征在于所述的钢质端面环(3)分别与铁基辊环座(1)和相邻的硬质合金环(2)端面胶结，并用固定螺栓与铁基辊环座(1)相互固连。
3、根据权利要求1或2所述的胶结硬质合金复合辊环，其特征在于所述的胶结采用无机胶或有机胶并至少构成一层胶结层。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710069276 CN101069895A (zh) | 2007-06-11 | 2007-06-11 | 一种胶结硬质合金复合辊环 |
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| CN (1) | CN101069895A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102348515A (zh) * | 2009-03-12 | 2012-02-08 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 包括传动轴和辊环的轧辊以及组装该轧辊的方法 |
| CN104646423A (zh) * | 2014-06-16 | 2015-05-27 | 广西梧州港德硬质合金制造有限公司 | 硬质合金轧辊 |
| CN112846150A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-28 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种热轧型钢孔型轧辊多元复合制造方法 |
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2007
- 2007-06-11 CN CN 200710069276 patent/CN101069895A/zh active Pending
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