CN101386028B - 一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法，它涉及一种复合轧辊的制备方法。它解决现有的复合辊制备工艺复杂，产品存在抗扭矩剪切力小、只适应低温环境作业的问题。方法：一、清理待焊母材；二、制钎料粉；三、制粘结剂；四、将钎料粉与粘结剂混合均匀后添置焊缝处；五、采用真空钎焊法焊接添置预置钎料的待焊物，即得。本发明工艺方法简单、制造成本低、生产周期短，产品具有抗氧化性好、能适应高温环境作业、抗扭矩剪切力高达190～230MPa、耐磨性好及残余应力小的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合轧辊的制备方法。
背景技术
随着我国钢铁行业的快速发展，冶金轧辊制造业也在不断壮大，随之对轧材的质量要求也随之在不断的提高，但因其整体技术水平依然不高，缺少具有核心竞争力的产品，大多数企业的产品在低档次水平上徘徊。导致现今高端轧辊产品主要依靠进口。据统计，全球排名靠前且年产量超过2万吨的轧辊制造厂几乎全部涉足了中国市场。因此提高我国轧辊制造水平，尤其是具有自主产权的高端产品的轧辊制造技术，从经济和技术自主角度来看显得尤为迫切。
硬质合金因具有高温硬度高，抗压强度高，耐磨性好的优点，目前已经大规模投入轧钢生产中。但是硬质合金中所使用粘结相Co是一种战略物资，其价格昂贵，目前为了降低成本大多都采用复合结构制造轧辊，现有复合轧辊性能比较好的为“高性能胶结硬质合金复合轧辊”(中国申请号：200710069412.0，申请日：2007年06月12日)”与“硬质合金复合轧辊”(中国申请号：02277796.2，申请日：2002年12月02日)的专利，在专利中使用了高强度胶将硬质合金辊环和辊芯粘结到一起，虽提高了产品的抗扭矩和剪切力，但由于胶的自身局限性，采用胶结方法生产复合轧辊存在操作复杂、抗扭矩剪切力小并只适应低温环境作业的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有复合轧辊制备工艺复杂，产品存在抗扭矩剪切力小、只适应低温环境作业的问题，而提出一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法。
硬质合金/钢复合轧辊由硬质合金外环、钢内环和预置钎料制成。
制备硬质合金/钢复合轧辊的方法通过以下步骤实现：一、对待焊物的钢内环待焊面与硬质合金外环待焊面进行表面清理；二、按质量百分比取5％～25％的Cr、2％～10％的Si和余量的Ni，在充满氩气的条件下球磨2～24h，得钎料粉；三、按体积比取0.5～1∶1的纤维素和甘油，得粘结剂；四、将钎料粉与粘结剂按2∶1～5的体积比混合均匀，得预置钎料，然后添置焊缝处；五、将添置预置钎料的待焊物置于真空加热装置中，在室温条件下以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温10min，然后以30℃/min的升温速率升温至850℃，保温20min，再以10℃/min的升温速率升温至1040℃，保温20min，而后以30℃/min的降温速率降温至室温，即得硬质合金/钢复合轧辊。
本发明得到的硬质合金/钢复合轧辊是采用镍基钎料进行的直接一步真空钎焊成型方法，真空钎焊过程中无需采用钎剂去膜并在真空条件下加速待焊材料表面氧化膜的分解，从而促进钎料在母材上的润湿铺展，提高其焊缝性能；焊后焊缝处一定量的铬更加可以增强硬质合金/钢复合轧辊抗氧化性能；钎焊中可以在高出钎料熔点20～100℃条件下进行焊接，大大提高了工作温度的范围；钎焊过程中加热至粘结剂挥发温度附近需要降低升温速率，并保温一段时间，使粘结剂得到充分挥发，可避免焊后钎缝中出现缺陷，使焊缝处保持完整、光滑、无裂痕；钎焊保温结束后以30℃/min的降温速率降温至室温，焊后接头处残余应力将大大减小。本发明得到的硬质合金/钢复合轧辊抗氧化性好、抗扭矩剪切力高达190～230MPa、耐磨性好、本发明制备方法具有工艺方法简单、能适应高温环境作业、制造成本低、生产周期短的优点。
附图说明
图1是具体实施方式十四得到的硬质合金/钢复合轧辊构造示意图，图1中1为钢内环，2为硬质合金外环。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式硬质合金/钢复合轧辊由硬质合金外环、钢内环和预置钎料制成。
本实施方式中的硬质合金外环是采用粉末冶金技术制得；因硬质合金外环表面层含有较多的游离状态碳，影响了钎料的润湿性，应采用磨削加工以去除表面层游离状态碳。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：预置钎料由钎料粉与粘结剂按2∶1～5的体积比组成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：钎料粉按质量百分比由5％～25％的Cr、2％～10％的Si和余量的Ni组成。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：由纤维素与甘油按0.5～1∶1的体积比组成。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：本实施方式制备硬质合金/钢复合轧辊的方法通过以下步骤实现：一、对待焊物的钢内环待焊面与硬质合金外环待焊面进行表面清理；二、按质量百分比取5％～25％的Cr、2％～10％的Si和余量的Ni，在充满氩气的条件下球磨2～24h，得钎料粉；三、按体积比取0.5～1∶1的纤维素和甘油，得粘结剂；四、将钎料粉与粘结剂按2∶1～5的体积比混合均匀，得预置钎料，然后添置焊缝处；五、将添置预置钎料的待焊物置于真空加热装置中，在室温条件下以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温10min，然后以30℃/min的升温速率升温至850℃，保温20min，再以10℃/min的升温速率升温至1040℃，保温20min，而后以30℃/min的降温速率降温至室温，即得硬质合金/钢复合轧辊。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤一中钢内环待焊面先用丙酮溶液进行去油垢处理，然后在常温的条件下，用质量百分比浓度为1％～5％的稀盐酸溶液清洗2min，而后再水洗2min，最后在丙酮溶液的环境中超声处理8min，干燥，即完成钢内环待焊面清理。其它步骤与参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤一中硬质合金外环待焊面是采用磨削加工去除表面碳化层，即完成硬质合金外环待焊面清理。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤二中按质量百分比取10％～20％的Cr、5％～8％的Si和余量的Ni。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五或八的不同点是：步骤二按质量百分比取15％的Cr、8％的Si和余量的Ni。其它步骤及参数与具体实施方式五或八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤二中球磨时间为6～18h。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式五或十的不同点是：步骤二中球磨时间为12h。其它步骤与参数与具体实施方式五或十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤三中按体积比取0.7∶1的纤维素和甘油。其它步骤与参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤三中将钎料粉与粘结剂按2∶3的体积比混合均匀。其它步骤与参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式十四：本实施方式制备硬质合金/钢复合轧辊的方法通过以下步骤实现：一、对待焊物的钢内环待焊面与硬质合金外环待焊面进行表面清理；二、按质量百分比取15％的Cr、8％的Si和余量的Ni，在充满氩气的条件下球磨12h，得钎料粉；三、按体积比取0.7∶1的纤维素和甘油，得粘结剂；四、将钎料粉与粘结剂按2∶3的体积比混合均匀，得预置钎料，然后添置焊缝处；五、将添置预置钎料的待焊物置于真空加热装置中，在室温条件下以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温10min，然后以30℃/min的升温速率升温至850℃，保温20min，再以10℃/min的升温速率升温至1040℃，保温20min，而后以30℃/min的降温速率降温至室温，即得硬质合金/钢复合轧辊。
本实施方式所得硬质合金/钢复合轧辊，经测得抗扭矩剪切力为210MPa、抗氧化性好，由图1中可以看出本实施方式所得硬质合金/钢复合轧辊钢内环与硬质合金外环处没有任何孔隙存在，完全致密。
Claims (5)
1.一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法，其特征是制备硬质合金/钢复合轧辊的方法通过以下步骤实现：一、对待焊物的钢内环待焊面与硬质合金外环待焊面进行表面清理；二、按质量百分比取5％～25％的Cr、2％～10％的Si和余量的Ni，在充满氩气的条件下球磨2～24h，得钎料粉；三、按体积比取0.5～1∶1的纤维素和甘油，得粘结剂；四、将钎料粉与粘结剂按2∶1～5的体积比混合均匀，得预置钎料，然后添置于焊缝处；五、将添置预置钎料的待焊物置于真空加热装置中，在室温条件下以10℃/min的升温速率升温至400℃，保温10min，然后以30℃/min的升温速率升温至850℃，保温20min，再以10℃/min的升温速率升温至1040℃，保温20min，而后以30℃/min的降温速率降温至室温，即得硬质合金/钢复合轧辊。
2.根据权利要求1所述一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法，其特征在于步骤一中钢内环待焊面先用丙酮溶液进行去油垢处理，然后在常温的条件下，用质量百分比浓度为1％～5％的稀盐酸溶液清洗2min，而后再水洗2min，最后在丙酮溶液的环境中超声处理8min，干燥，即完成钢内环待焊面清理。
3.根据权利要求1所述一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法，其特征在于步骤一中硬质合金外环待焊面是采用磨削加工去除表面碳化层，即完成硬质合金外环待焊面清理。
4.根据权利要求1所述一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法，其特征在于步骤二中按质量百分比取10％～20％的Cr、5％～8％的Si和余量的Ni。
5.根据权利要求1所述一种硬质合金/钢复合轧辊的制备方法，其特征在于步骤二中球磨时间为12h。
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