CN106906401A - 一种耐热钢基wc40钢结硬质合金导卫辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊及其制造方法，采用化学成分质量百分比为C0.25～0.5%，Cr2.0～5.0%，Mo1.0～4.0%，W1.0～4.0%，V0.25～0.85%，Mn0.6～0.7%，Si 0.4～0.6%，WC40%，余量为Fe的耐热钢基WC40钢结硬质合金。然后将其锻造‑退火‑机械加工‑热处理‑磨削‑检验‑最终导卫辊。本发明所制备的钢结硬质合金导卫辊具有硬度高，耐磨损，抗高温氧化、耐热冲击等优异的物理机械性能，提高了导辊的使用寿命和轧钢生产效率及产品质量，且生产成本低，有着极高的性价比。具有极大的经济效益和社会效益。

Description

一种耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种轧钢导辊，尤其是一种用于轧钢连轧系统滚动导卫装置的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊及其制造方法。

背景技术

导卫装置是指在轧钢生产过程中引导和护卫轧件进出轧机的一种重要零部件，用于在型材轧制过程中引导轧件按所需要的状态进出孔型，以保证轧件实现既定的变形。导卫装置的设计和使用是否得当，直接影响到产品的质量和轧机的生产能力。

滚动导卫装置是轧钢厂在进行型材、棒材或线材轧制时，将轧件引导进入轧机的轧辊孔型内的一种导向装置。导卫辊主要是引导、辅助轧制坯料或成品迅速通过的轧钢用的导向设备装置，导辊是滚动导卫装置中最为重要的易损件，是钢铁厂棒材和线材轧制线上的一个非常关键的部件，国内年消耗量在100万件以上，国际市场年消耗量800～1000万件以上，成为高速线材轧机上的主要消耗部件，用量极大。

在线材轧制过程中，钢坯以较高的温度(900～1250℃)及较高的速度通过导卫装置。随着轧钢技术的发展，钢材轧制的速度越来越快，目前棒材和一般型材的终轧速度为18m/s 左右，线材的终轧速度已达到80m/s～140m/s左右，高速线材终轧架次导辊的转速大约为每分钟30000～45000 转。为冷却轧辊及导卫装置，需要不停地向其表面喷射一定压力的冷却水。由于对导卫辊实行强制水冷，导卫辊受激冷激热交变热应力作用，易产生热疲劳。因此，导卫辊在较高温度下，既要承受急冷急热冲击，又要承受滑动摩擦磨损以及钢坯入口时施加的冲击载荷，工作条件十分恶劣，当导卫辊的热量散热不畅时，容易造成导卫辊的损耗甚至失效。由于导辊的工作条件十分恶劣，需要承受轧件不断撞击，在高温、高速下与轧件长时间磨擦，同时还要承受交变热负荷的冲击，因而轧辊的更换频率很高。因此，在制造导辊时，要求具有较高的高温耐磨性、高硬度、高韧性、高热疲劳抗力和高抗粘钢性。

在现有技术中，导卫辊大多采用奥氏体组织的耐热钢、马氏体组织的耐磨钢和高铬铸铁、硬质合金、高合金钢等材料制作导辊。奥氏体耐热钢具有良好的高温稳定性及韧性，但耐磨性差，磨损快。而且奥氏体与线材(组织为铁素体或奥氏体)本身的相互粘附倾向性较大，易发生粘钢。马氏体组织耐磨钢和耐磨铸铁在室温下具有良好的耐磨性，但随着使用温度的提高，马氏体发生回火，耐磨性会降低。高铬铸铁虽然硬度高、耐磨性能好，由于这种钢硬度和耐磨性主要依靠铬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，热稳定性较差，一般在450℃以上开始聚集长大而逐渐软化。硬质合金导辊具有良好的耐磨性和高温稳定性，但由于材料脆性大，其冲击韧性较低，在被轧金属头部的高速(1000m/ s以上)冲击下容易破碎，优良的高温耐磨性难以得到发挥，且机加工性能差，制造成本太高，在高线导辊材料的使用上受到限制。由于金属在高温下的硬度耐磨性低，而且高温下化学稳定性差，因此在导卫辊在使用过程中会出现高温磨损失效、粘钢失效、拉伤失效、热疲劳与热裂失、开裂失效、粘钢失效等原因失效，继而导致堵钢等轧钢事故发生。 因此，如何降低其成本，提高其性能，成为未来研究的主要内容和重要的课题。

随着高速轧制的发展，对导卫导辊材料提出了更高的要求。影响导卫装置使用寿命的关键问题之一就是导辊材质的选择与组织状态的控制，巨大的导辊材料消耗、频繁地更换导辊已严重影响了钢铁工业的正常发展。因此，对导辊的材质进行研究不但十分必要，而且已经成为扩大钢铁产量、提高型材质量等巫待解决的主要问题之一。为此，国内外都一直致力于新型导辊材料的研究与开发。

钢结硬质合金（以下简称为钢结合金）是以钢为基体，碳化钨、碳化钛等为硬质相采用粉末冶金方法生产的介于硬质合金和合金工具钢、模具钢及高速钢之间的高寿命模具材料和工程材料。钢结合金钢基体粘结相与硬质相的配比范围相当广泛，这就决定了其具备如下优异性能：1）广泛的工艺性能，主要是可锻造性能和可切削加工性能以及可热处理性和可焊接性。2）良好的物理机械性能，主要表现在与高钴硬质合金相当的耐磨性；与钢相比较高的刚性、弹性模量、抗弯强度和抗压强度；与硬质合金相比较高的韧性；以及良好的自润滑性和高的阻尼特性等。3）优异的化学稳定性，如耐高温、抗氧化、抗各种介质腐蚀等。由于钢结合金的上述优异的综合性能，使得它在工模具材料、耐磨零件、耐高温和耐腐蚀构件材料等方面愈来愈占据重要的地位，且在金属加工、五金电子、汽车、机械、冶金、化工、船舶、航空航天以及核工业等领域得到广泛应用并得到良好效果。如与合金工具钢、模具钢及高速钢相比，钢结合金可使模具寿命数以十倍地大幅度提高，经济效益也极为显著。

由于钢结硬质合金既有硬质合金高弹性模量、高硬度及高耐磨性的优点，又有合金工具钢可切削加工及可热处理等特点，用于冷作工模具材料已取得显著的技术经济效果。有关钢结硬质合金在热作工模具的应用情况国外也有报道，例如:美国等国家已用钢结硬质合金制作热轧螺纹钢筋的单槽或双槽轧辊，以及用作制造高速轧机的导卫辊;而在我国这方面的报道较少。将其应用于制造导卫辊将会极大的提高导卫辊的使用寿命，降低导卫辊生产和使用成本，提高钢铁企业的经济效益，同时也具有极大的社会效益。

发明内容

为了解决现有技术中的缺陷，本发明提供了一种耐磨性好，不易破碎，成本低，使用寿命长的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊及其制造方法，以增强导辊的耐磨性、延长导辊的使用寿命，并降低导辊的制造成本。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

本发明的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊，采用耐热钢基WC40钢结硬质合金制造。加工制造过程包括以下几个步骤：

（1）导卫辊材料：

所用材料化学成分质量百分比为C0.25～0.5%，Cr2.0～5.0%，Mo1.0～4.0%，W1.0～4.0%，V0.25～0.85%，Mn0.6～0.7%，Si0.4～0.6%，WC40%，余量为Fe；

（2）导卫辊的制造和加工：

1)将粉末冶金工艺制造的耐热钢基WC40钢结硬质合金钢结硬质合金进行锻造成型；

2)将锻造成型的耐热钢基WC40钢结硬质合金钢结硬质合金进行球化退火处理，使钢结硬质合金硬度＜HRA74；

3)将球化退火处理后的钢结硬质合金按照导卫辊产品所需的尺寸进行加工，将导卫辊外表尺寸和内孔装装轴承处预留一定的磨削量；

4)将加工好的钢结硬质合金导卫辊进行淬火和回火热处理，使其硬度＞HRA80；

5)将经过淬火和回火热处理好的钢结硬质合金导卫辊外表和内孔进行磨削加工到所需尺寸；

6)将磨削加工好的钢结硬质合金导卫辊进行质量检验合格后在其表面和内孔涂油，然后包装。

有益效果

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊，克服了奥氏体耐热钢耐磨性差，磨损快，与线材的相互粘附倾向胜较大，易发生粘钢和马氏体组织耐磨钢和耐磨铸铁易于发生马氏体回火，耐磨性会降低及高铬铸铁热稳定性较差，易于聚集长大而逐渐软化和硬质合金导辊由于材料脆性大，其冲击韧性较低，在高冲击下容易破碎，且机加工性能差，制造成本太高等缺点和不足。既有硬质合金高弹性模量、高硬度及高耐磨性的优点，又有合金工具钢可切削加工及可热处理等优点，具有耐高温、耐磨擦的特性，大大地提高了导辊的耐磨性、耐高温、耐热冲击等性能，延长了导辊的使用寿命，使用寿命一般为传统导辊的5～10倍，从而降低了生产成本，提高了生产效率及产品质量。大大降低了导辊的制造成本。具有极大的经济效益和社会效益。

2、本发明所制备的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊既耐磨又克服了硬质合金易破碎的缺点，具有硬度高，耐磨损，抗高温氧化等优异的物理机械性能，且制造方法简便，易于操作，成本低廉，有着极高的性价比。

附图说明

图1为本发明的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊的剖视图。

附图1中标号：1轴承安装孔，2导辊轴通孔，3导卫辊体，4轴承安装限位台阶。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊，由1轴承安装孔，2导辊轴通孔，3导卫辊体，4轴承安装限位台阶构成。

下面结合具体实施方式来进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

实施例1

本发明的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊的加工制造过程一般包括以下几个步骤：

（1）导卫辊材料：

材料化学成分质量百分比为C0.30%，Cr2.5%，Mo2.0%，W1.9%，V0.35%，Mn0.6%，Si0.4%，WC40%，余量为Fe

（2）导卫辊的制造和加工：

1)将粉末冶金工艺制造的耐热钢基WC40钢结硬质合金进行锻造成型；

2)将锻造成型的耐热钢基WC40钢结硬质合金进行球化退火处理，使钢结硬质合金硬度＜HRA74；

3)将球化退火处理后的钢结硬质合金按照导卫辊产品所需的尺寸进行加工，将导卫辊外表尺寸和内孔装装轴承处预留一定的磨削量；

4)将加工好的钢结硬质合金导卫辊进行淬火和回火热处理，使其硬度＞HRA80；

5)将经过淬火和回火热处理好的钢结硬质合金导卫辊外表和内孔进行磨削加工到所需尺寸；

6)将磨削加工好的钢结硬质合金导卫辊进行质量检验合格后在其表面和内孔涂油，然后包装。

本发明克服了现有技术中单一材质的不足，充分发挥硬质合金耐磨、普通钢材不易破碎的长处，将二者结合起来，生产出钢结硬质合金导辊。

可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

实施例2

本发明的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊的加工制造过程一般包括以下几个步骤：

（1）导卫辊材料：

材料化学成分质量百分比为C0.5%，Cr4.5%，Mo3.5%，W3.6%，V0.85%，Mn0.7%，Si0.6%，WC40%，余量为Fe；

（2）导卫辊的制造和加工：

1)将粉末冶金工艺制造的耐热钢基WC40钢结硬质合金进行锻造成型；

2)将锻造成型的耐热钢基WC40钢结硬质合金进行球化退火处理，使钢结硬质合金硬度＜HRA74；

3)将球化退火处理后的钢结硬质合金按照导卫辊产品所需的尺寸进行加工，将导卫辊外表尺寸和内孔装装轴承处预留一定的磨削量；

4)将加工好的钢结硬质合金导卫辊进行淬火和回火热处理，使其硬度＞HRA80；

5)将经过淬火和回火热处理好的钢结硬质合金导卫辊外表和内孔进行磨削加工到所需尺寸；

6)将磨削加工好的钢结硬质合金导卫辊进行质量检验合格后在其表面和内孔涂油，然后包装。

本发明克服了现有技术中单一材质的不足，充分发挥硬质合金耐磨、普通钢材不易破碎的长处，将二者结合起来，生产出钢结硬质合金导辊。

可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊，其特征在于，采用耐热钢基WC40钢结硬质合金制造。

2.根据权利要求1 所述的耐热钢基WC40钢结硬质合金导卫辊的制造方法，其特征在于，加工制造过程包括以下几个步骤：

（1）导卫辊材料：

所用材料化学成分质量百分比为C0.25～0.5%，Cr2.0～5.0%，Mo1.0～4.0%，W1.0～4.0%，V0.25～0.85%，Mn0.6～0.7%，Si0.4～0.6%，WC40%，余量为Fe；

（2）导卫辊的制造和加工：

1)将粉末冶金工艺制造的耐热钢基WC40钢结硬质合金进行锻造成型；

2)将锻造成型的耐热钢基WC40钢结硬质合金进行球化退火处理，使钢结硬质合金硬度＜HRA74；

3)将球化退火处理后的钢结硬质合金按照导卫辊产品所需的尺寸进行加工，将导卫辊外表尺寸和内孔装装轴承处预留一定的磨削量；

4)将加工好的钢结硬质合金导卫辊进行淬火和回火热处理，使其硬度＞HRA80；

5)将经过淬火和回火热处理好的钢结硬质合金导卫辊外表和内孔进行磨削加工到所需尺寸；

6)将磨削加工好的钢结硬质合金导卫辊进行质量检验合格后在其表面和内孔涂油，然后包装。