CN1050510A - 碳化钨精轧辊制造工艺技术 - Google Patents

Abstract

一种碳化钨精轧辊制造工艺技术，本发明制造的 精轧辊用于高速线材轧机。目前国内引进的高速线 材轧机大多采用进口辊，每年需花费大量外汇，本发 明采用双等静压工艺消除了原热压辊的缺陷，采用本 发明制造的碳化钨精轧辊经上钢二厂使用1年，每槽 轧制吨位与同类进口辊相当，碎辊率小于进口辊，经 轧制2409吨后仅磨耗0.25毫米，完全可替代进口 辊，且每公斤售价为300元与80美元/公斤的进口 辊相比，不仅节省外汇，也大大降低了线材生产厂的 成本。

Description

一种碳化钨精轧辊制造工艺技术，本发明属于机械工程类辊、轴领域，采用本工艺技术制造的碳化钨精轧辊用于高速线材轧机。

近年来我国引进的高速线材轧机上使用的碳化钨精轧辊大多是进口辊，按目前每公斤80美元计，进口一只精轧辊就需花外汇1200美元（以每只轧辊重15公斤计），因此，每年所费外汇甚大，经IPC74～84年，日本公开特许85～88年，Sandvik工厂79～84年专利检索均未查找到碳化钨精轧辊制造工艺的有关专利。目前国内采用热压法生产的碳化钨轧辊由于其外观及内在质量差，致密度差，因而轧制吨位低（每糟仅能轧制1200吨，而进口辊每糟可轧制2000吨以上）、碎辊率高、磨损深度大、难以满足高速线材轧机的使用要求、经研究，我们认为热压法生产的轧辊之所以具有上述缺点，主要原因是由于碳化钨硬质合金粉末在热压过程中仅单向受力，因而很难将轧辊压实，热压后的轧辊中间空隙度大，外观及内在质量均难以确保高速线材轧机的使用要求。本发明目的就是要研制一种能生产外观尺寸稳定，致密度高，无内在空隙度的碳化钨精轧辊制造工艺，以取代进口碳化钨轧辊，用于引进的高速线材轧机。

本发明的措施是采用双等静压工艺来压制碳化钨精轧辊，使碳化钨硬质合金粉末从热压法的单向受力改变为等静压的三向受力，从而能生产出外观尺寸稳定、致密度高，无内在空隙的均匀压实精轧辊，为杜绝辊内的空隙，本发明采用冷等静压和热等静压二次压制，并结合超声波无损探测来确保轧辊质量。

图1为热压法示意图，图2为本发明中碳化钨硬质合金粉装料的示意图，图中1为上冲，2为芯棒，3为石墨发热体，4为碳化钨硬质合金粉，5为下冲，6为上封，7为上垫，8为模具，9为下垫。

在热压法中，碳化钨硬质合金粉仅受上冲1和下冲2所传递的轴向压力，而在冷等静压工艺中，由于装有碳化钨硬质合金粉4的模具8整体置于冷等静压机的油缸内进行等静压压制，因此受到液体（油）传递的三向压力，故消除了热压法所产生的压不实的缺陷。况且在本发明中，经冷等静压和真空烧结后的辊坯经无损检测如发现内部存在空隙，则需再经受一次热等静压压制，以密合空隙，凡经受二次等静压压制的轧辊经无损检测均未发现有空隙存在。

碳化钨精轧辊是以碳化钨或以碳化钨为主体的还可含有其它硬质合金相成份的硬质碳化物轧辊的广义称谓。在本发明的实施例中就采用含CO10～30%的碳化钨钴合金粉来压制碳化钨精轧辊，当然也可采用添加有其它硬质合金相如Tac，Tic.等的碳化钨混合物作为原料来压制精轧辊。

本发明的步骤包括有：

1.装粉，将碳化钨硬质合金粉末4装入填有下垫9及芯棒2的塑料模具或由特制橡胶制成的模具8内，模具8的大小系根据所需压制轧辊而定并考虑碳化钨硬质合金粉在冷等静压过程中的压缩系数及真空烧结时的收缩系数而定。装粉时需均匀捣实，避免产生偏心影响轧辊外观质量。然后放入上垫7以及能避免油渗入的上封6。上垫7和下垫9主要是为了能使硬质合金粉均匀受压。

2.冷等静压处理，将装好粉的模具8放入冷等静压机的油缸内进行冷等静压处理。压力为1.5～2吨/cm²，一般来说，升压不能过快，否则就会造成合金粉末内外受力不均，并导致轧辊压不实。

3.粗加工，脱模后的辊坯表面往往凹凸不平，需经车削加工将其加工到所需尺寸，即粗加工后的辊坯还需留有合金在真空烧结时的收缩余量。

4.烧结，将车削后的辊坯经1380-1400℃保温60～75分钟的高温真空烧结处理。保温时间一般视轧辊大小和装炉量而定，但不能小于1小时。

5.无损检测，烧结后的轧辊坯逐个进行超声波无损探测，对辊内存有空隙及外观质量不符要求的轧辊再进行一次热等静压处理，而对于无外观和内在质量缺陷的辊坯，可直接进行精加工，当然，如果对无缺陷的辊坯也进行热等静压处理也未尝不可，但却无谓的增加了成本，因为热等静压处理是为了使经冷等静压后的残存内部空隙密合，以确保轧辊的致密度。

6.热等静压处理，在国产热等静压机，采用氩气传递1000大气压，1360°保温90分钟的热等静压处理，热等静压后的辊坯再进行无损检测，一般来说，热等静压后，辊坯外观和内部就无缺陷存在。

7.精加工，将符合外观和内在质量的辊坯按定货规格要求进行精加工。

实施例：

采用YG15C标准的碳化钨钴（含钴10～30%）合金粉制造φ外158～160毫米，φ内86.31～86.35毫米，长58～62毫米高速线材轧机用的碳化钨精轧辊。

1.装粉，将碳化钨钴合金粉4装入填有下垫9及钢制芯棒2的内径为235毫米，高400毫米的塑料模具8内，装粉时需分批均匀捣实，总装粉量50公斤，装粉高度250毫米，然后放入上垫7及上封6，上垫7和下垫9系为外径235毫米，内径99.5毫米，高42毫米的橡皮垫，上封6为直径235毫米的塑料帽，芯棒直径与上、下垫的内径相匹配。

2.冷等静压处理，将装有碳化钨钴合金粉的模具8置入φ500毫米冷等静压机的油缸内进行冷等静压处理，在半小时内将压力升到2吨/cm²，并保持5～15分钟。

3.粗加工，脱模后的辊坯车削至φ191～192毫米，切长71.5～72毫米。

4.烧结，将经粗加工后的辊坯装入石墨舟进行1380℃保温1小时的真空烧结处理，烧结处理后辊坯外径为160.5毫米，长58-60毫米。

5.无损探测，真空烧结后的辊坯逐个进行超声波检测，发现部份辊坯局部存在有φ2.0毫米左右的空隙，表面存在肉眼可观察到的闭口鼓泡，凡检测后无外观和内在缺陷的辊坯可直接进行精加工。

6.热等静压处理，在国产热等静压机，采用氩气传递1000大气压1360°保温90分钟的热等静压工艺，热等静压后再进行无损检测，辊坯未发现有任何外观和内在质量缺陷。

7.精加工，将经热等静压和不经热等静压处理的辊坯经平面磨床和内外园磨床精加工成φ外158.75毫米，φ内86.31～86.35毫米，长59.3～59.7毫米的交货成品规格尺寸。经上述工艺制造的碳化钨精轧辊，HRA≥85，抗弯强度≥220公斤/毫米。

本所按实施例规范制造碳化钨精轧辊50只，经上钢二厂引进的高速线材轧机使用1年，每糟轧制吨位大于2000吨，与同类进口辊相当，碎辊率18%，低于进口辊（进口辊为25%），磨损深度为轧制2409吨后仅磨耗0.25毫米，采用本发明制造的精轧辊与热压法的同类轧辊相比，轧制吨位比热压辊高一倍，碎辊率比热压辊低三倍。因此完全可以代替进口辊用于引进的高速线材轧机。按本发明制取的磨光碳化钨精轧辊每公斤售价为300元，与同类热压辊售价相当，与进口辊80美元/公斤相比，不仅大大节省外汇，也使线材生产厂的成本大大下降，据了介，我国“七五”期间将引进16条高速线材生产线。需用碳化钨精轧辊在10吨以上，因此本发明的采用必将产生较大的社会效益，况且我国钨矿藏量占世界首位，碳化钨生产也有几十年历史，具有相当丰富的原材料市场。

Claims (3)

1、一种碳化钨精轧辊制造工艺，其特征在于，制造步骤包括有：

(1)装粉，将碳化钨硬质合金粉4均匀捣实地装入填有下垫9及芯棒2的模具8内，然后放入上垫7和上封6，模具8的大小根据所需压制轧辊规格，并考虑碳化钨硬质合金粉末在冷等静压过程中的压缩系数和真空烧结时的收缩系数而定，

(2)冷等静压处理，将装好粉的模具8放入冷等静压机的油缸内进行冷等静压处理，压力为1.5～2吨/cm²，

(3)粗加工，将脱模后的辊坯车削加工到所需尺寸，即粗加工后的辊坯还需留有合金在真空烧结时的收缩余量，

(4)烧结，将车削后的辊坯经1380～1400℃保温60-75分钟的真空烧结处理，保温时间不能小于1小时，

(5)无损检测，烧结后的轧辊需逐个进行无损检测，对辊内存有空隙及外观不符要求的辊坯再进行一次热等静压处理，而对无缺陷的可直接进行精加工，也可与有缺陷的一起进行热等静压处理，

(6)热等静压处理，采用氩气传递1000大气压，1360℃保温90分钟处理，

(7)精加工，将符合内在和外观质量的辊坯按定货规格要求进行精加工。

2、如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所说的碳化钨硬质合金粉系为符合YC15C标准的碳化钨钴（含钴10～30%）合金粉。

3、如权利要求2所述的工艺，其特征在于，制造φ外158～160毫米，φ内86.31～86.35毫米，长58～62毫米精轧辊，所说的步骤1中模具8为塑料或特制橡胶模具，内径为235毫米，高400毫米，总装粉量50公斤，装粉高度250毫米，上垫7和下垫9为外径235毫米，内径99.5毫米，高42毫米的橡皮垫，上封6为直径235毫米的塑料帽，钢制芯棒2的直径与上下垫内径相匹配，所说的步骤2中的冷等静压机为φ500毫米冷等静压机，所说的步骤3中，辊坯粗加工尺寸为车削到φ191～192毫米，切长71～72毫米，所说的步骤4中真空烧结处理为1380℃保温1小时，所说的步骤7中，精加工为采用平面磨床和内外园磨床精加工成φ外158.75毫米，φ内86.31～86.35毫米，长59.1～59.7毫米的成品规格。

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