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一种硬质合金复合辊环制造技术

技术编号:20966984 阅读:35 留言:0更新日期:2019-04-29 16:43
为了改善辊环的硬度、耐磨性,设计了一种硬质合金复合辊环。采用硬质合金复合辊环及复合轧辊为原料,采用胶结复合工艺制造硬质合金复合辊环,具有工艺简便、成本低、装配方便等优点,其复合强度能满足棒材小型轧机的要求。所制得的硬质合金复合辊环,其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明专利技术能够为制备高性能的硬质合金复合辊环提供一种新的生产工艺。

A Cemented Carbide Composite Roller Ring

In order to improve the hardness and wear resistance of the roll ring, a cemented carbide composite roll ring was designed. The cemented carbide composite roll ring is manufactured by cemented composite technology with cemented composite roll ring and cemented composite roll as raw materials. It has the advantages of simple process, low cost and convenient assembly. Its composite strength can meet the requirements of small bar mill. The hardness, densification degree and bending strength of the carbide composite roll ring have been greatly improved. The invention can provide a new production process for preparing high performance cemented carbide composite roll rings.

【技术实现步骤摘要】
一种硬质合金复合辊环所属
本专利技术涉及一种硬质合金材料,尤其涉及一种硬质合金复合辊环。
技术介绍
辊环是属于型材轧辊辊身上轧槽之间或轧槽以外的部分。根据辊环在轧辊上所处的位置不同,可分为端辊环和中间辊环两种。位于辊身两端的端辊环可防止氧化铁皮落入轴承;位于相邻两孔型之间的中间辊环则主要用来分开孔型和承受侧向压力。辊环的基本参数是辊环高度和辊环宽度。辊环高度即为轧槽深度。在确定中间辊环宽度时,主要考虑辊环的强度和导卫装置安装与调整的方便。辊环强度取决于轧辊的材质和轧槽深度。铸铁轧辊的开口孔型的中间辊环宽度一般等于相邻两孔型中最深的轧槽深度值,对钢轧辊或辊身短的轧辊可适当减小些。在闭口孔型中,如轧辊材质为铸钢,辊环宽度可取为轧槽深度的0.8~1.0倍,铸铁轧辊则取为轧槽深度的1.2~1.5倍。选择辊环宽度时还要考虑侧压力的大小和辊环根部圆弧半径大小的影响。侧压力小、辊环根部圆弧半径较大时,可取较窄的辊环宽度。硬质合金是由1种或多种高硬度、高模量的间隙化合物(通常是WC与过渡金属Fe、Co、Ni或其合金)组成的复合材料,具有硬度高、耐磨性好、红硬性好、热膨胀系数小以及良好的化学稳定性等一系列优良性能,在金属切削加工、矿山采掘、石油钻井、军工等方面得到了广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善辊环的硬度、耐磨性,设计了一种硬质合金复合辊环。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:硬质合金复合辊环的制备原料包括:硬质合金复合辊环及复合轧辊。硬质合金复合辊环的制备步骤为:将原料进行抛光、打磨,去除表面油污及杂质后放入轧机中进行轧制。轧机参数为:轧制速度15m/s,轧制总压力3413KN,传动力矩18kN·m。硬质合金复合辊环的检测步骤为:质量用F210型电子天平,密度采用阿基米德排水法,物相分析用D8Advance型X射线衍射仪,微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜,硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。所述的硬质合金复合辊环,采用胶结复合工艺制造硬质合金复合辊环,具有工艺简便、成本低、装配方便等优点,其复合强度能满足棒材小型轧机的要求。所述的硬质合金复合辊环,精轧和预精轧机架单槽过钢量最高分别可达2700t和3500t以上,与冶金复合辊环相当。所述的硬质合金复合辊环,R6配合+定位销组装硬质合金复合轧辊具有结构合理、装配方便、便于应用等优点。本专利技术的有益效果是:采用硬质合金复合辊环及复合轧辊为原料,经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的硬质合金复合辊环。其中,胶结复合工艺具有工艺简便、成本低、装配方便等优点,制得的硬质合金复合辊环性能与冶金复合辊环相当。所制得的硬质合金复合辊环,其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本专利技术能够为制备高性能的硬质合金复合辊环提供一种新的生产工艺。具体实施方式实施案例1:硬质合金复合辊环的制备原料包括:硬质合金复合辊环及复合轧辊。硬质合金复合辊环的制备步骤为:将原料进行抛光、打磨,去除表面油污及杂质后放入轧机中进行轧制。轧机参数为:轧制速度16.5m/s,轧制总压力3515KN,传动力矩17.5kN·m。硬质合金复合辊环的检测步骤为:质量用F210型电子天平,密度采用阿基米德排水法,微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜,物相分析用D8Advance型X射线衍射仪,硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。实施案例2:根据轧制产品规格和Pomini轧机参数要求,设计的复合辊环结构其中外环为硬质合金,D=315mm,d=255mm,h=125mm,内环为45号钢,厚度11~16mm,胶结层厚度0.15~0.30mm。复合辊环传递扭矩的复合层有两处,一处是硬质合金辊环内圆复合层,一处是硬质合金环两个端面复合层。设P为复合层剪切强度,P=F/S,r为硬质合金辊环外半径,M1为内圆复合层传递扭矩,M2为单个端面复合层传递扭矩;随着轧辊的不断消耗修磨,半径越来越小,硬质合金环两端面复合层承担的扭矩越来越小,对复合层剪切强度要求越来越大。在本试验中,M=17.6kN·m,h=125mm,d=255mm,r为275~335mm,设计的轧辊工作层允许修磨23mm,即允许辊径从325mm使用到275mm,为保证复合辊环在使用寿命内均能满足10倍安全系数下传递17.8kN·m轧制扭矩的要求,复合层剪切强度应保证>13.5MPa。实施案例3:采用不同的胶结剂进行了胶结强度试验,试验样品采用30mm×26mm×26mm硬质合金外环和26cm×26mm的45号钢内环,采用恒温油浴,时间1.5h。根据轧机现场测试,在正常水冷条件下轧辊的表面温度低于67℃,,胶结剂A号能满足复合辊环在轧制温度、使用寿命和10倍安全系数等条件下传递17.6kN·m轧制扭矩的要求。本试验辊环的硬度、抗弯强度、抗压强度及韧性均高于C25C复合辊环。从成分组成和相结构上分析,WC-Co合金中Co固溶体既有韧性好的面心立方α高温相,也有硬度和强度高的密排六方ε低温相;而WC-Ni合金中Ni固溶体只有面心立方相,因此其硬度和强度一般低于WC-Co合金;本试验用的硬质合金中Co的质量分数高达25%,而C25C复合辊环中Co和Ni的质量分数均为14.5%;因此其力学性能相对较低。从制造工艺上分析,CIC复合辊环是用铸造复合工艺制造的,这种工艺要求硬质合金辊环先预热到800~900℃再进行浇铸,铸造后还要求在1050℃以上高温进行固溶扩散处理,这样长时间高温处理将导致Co晶粒粗大,面心立方高温相含量增加,从而必然降低硬质合金强度和硬度。胶结复合工艺流程为:表面机械处理-酸洗-干燥-涂胶-固化-表面清除-硬质合金复合辊环。实施案例4:根据现场轧机参数,试验了2套复合轧辊结构方案:内环开键槽+端面压环;复合辊环与辊轴R6配合+定位键。试验表明,内环开键槽加端面压环方案存在2个问题,一是端面压环预紧力难以保证,紧固螺栓易松动,二是键槽机械加工精度要求高,内部孔隙无法完全消除;而复合辊环与辊轴R6配合+定位销的结构则具有加工方便,成本低,可靠性好等优点。因此确定采用R6配合+定位键结构装配方案。复合辊环中内环45号钢热膨胀系数大致为11.5×10-6,R6配合单边间隙0.07mm,根据ΔD=β·ΔT·D计算,当ΔT=100时,单边热配间隙可达到0.145mm,因此确定采用120℃油/1h的热配工艺进行复合辊环与辊轴的装配。复合轧辊组装后,用金刚石定型砂轮对轧槽孔型进行精磨。精轧K1机架轧辊轧槽孔型为15.55mm,每对辊开4槽,预精轧机架轧辊轧槽孔型为17.55mm,每对辊开3槽。实施案例5:轧制机架:精轧机架K1,预精轧机架K2;轧制钢种:35CrMo、20CrMnTi、60Si2Mn;40Cr、45号;Q215,Q235等;棒材规格:15.5mm;轧制速度:15.5m/s;冷却水压:35~55N/cm2;冷却水量:>300L/min。尽管棒材坯料温度达到870~1050℃,但由于冷却较好,轧辊表面温度始终稳定在56℃以下。当轧制硬度较低的普碳钢时,精轧K1机架单槽单磨次过钢量最高可达2880t,预精轧K2机架单槽单磨次过钢量最高可达345本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬质合金复合辊环的制备原料包括:硬质合金复合辊环及复合轧辊。

【技术特征摘要】
1.一种硬质合金复合辊环的制备原料包括:硬质合金复合辊环及复合轧辊。2.根据权利要求1所述的硬质合金复合辊环,其特征是硬质合金复合辊环的制备步骤为:将原料进行抛光、打磨,去除表面油污及杂质后放入轧机中进行轧制,轧机参数为:轧制速度15m/s,轧制总压力3413KN,传动力矩18kN·m。3.根据权利要求1所述的硬质合金复合辊环,其特征是硬质合金复合辊环的检测步骤为:质量用F210型电子天平,密度采用阿基米德排水法,物相分析用D8Advance型X射线衍射仪,微观结构采用Nan...

【专利技术属性】
技术研发人员:王艺霖
申请(专利权)人:王艺霖
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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