超硬合金复合轧辊及使用它的热轧钢方法技术

本发明专利技术的目的是提供制造粗长的超硬合金复合轧辊的方法及使用该轧辊的热轧钢方法。根据轧辊制造方法，在这样的超硬合金复合轧辊中，即所述轧辊是通过把如此构成的辊套嵌套固定在钢制芯轴上而形成的，即辊套由使多个预烧结的圆筒形成形体连成一体而成的超硬合金外层、在该外层上形成的钢材制成的内层构成，在垂直于转轴的辊套截面内的该外层的截面面积Ｓ＃－［０］与该内层的截面面积Ｓ＃－［ｉ］之比Ｓ＃－［０］／Ｓ＃－［ｉ］为０．３－２０。辊套长度为５２０毫米以上至６０００毫米以下。当进行热轧钢时，这种超硬合金轧辊被用作粗轧机和／或精轧机中的至少一架轧机的工作辊。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由超硬合金外辊套、钢制内辊套和钢制芯轴构成的超硬合金复合轧辊。本专利技术还涉及使用超硬合金轧辊的热轧钢方法。尤其是，本专利技术涉及利用粗轧机和精轧机的热轧钢方法。(1)耐磨性和耐龟裂性难磨损且难出现龟裂和凹坑。(2)耐糙面性很难在轧件上产生粗糙表面。(3)热凸度(辊身因热膨胀而鼓凸的现象)小。在常用的钢系轧辊中，上述耐磨性、耐糙面性等性能不够好。此外，钢系轧辊存在着热凸度大且轧件的尺寸和形状精度改善有限的缺点。例如在专利申请公开号平10-5825中，作为耐磨性、耐糙面性等性能优异的轧辊地公开了一种如附图说明图11(a)、图11(b)所示的超硬合金复合轧辊，它是通过把由超硬合金外层11和钢制内层2构成的辊套嵌套固定在钢制芯轴3上而形成的。专利申请公开号平10-5825所述轧辊的在垂直于转轴的截面上的外层11的截面面积与内层2的截面面积之比在0.7以下，在外层圆周方向上保持100兆帕以上的压应力。由此一来，抑制了在由对冲击和拉应力弱的超硬合金构成的外层上产生龟裂。在专利申请公开号平10-5825所述的轧辊中，由于外层11的截面面积S0与内层2的截面面积之比Si在0.7以下，所以，辊套外层11的厚度比内层2的厚度小。由于轧辊重磨量少，所以存在着在达到报废辊径前的轧辊使用寿命短的问题。为了制造具有专利申请公开号平10-5825所述结构的粗长轧辊，必须制造出由超硬合金制成的且成一体的长长的外层辊套11。超硬合金辊套是通过烧结超硬材料混合粉末而成的。由于在烧结过程中体积缩小了50％左右，所以，在烧结一体辊套的过程中，尺寸变化量变得很大。由于烧结过程的收缩率存在误差，所以，工人们通常使烧结后的辊套尺寸大于目标尺寸地制造辊套并随后通过研磨而精加工到目标尺寸。因此，例如当通过烧结形成外径为600毫米且长520毫米以上的并由超硬合金制成的粗长的一体外层11时，辊套外层11的研磨量增加，在增加研磨量的同时，存在着超硬合金的成品率(辊套外层重量/填充于成形体中的超硬材料混合粉末的重量)降低的问题。均匀烧结制成由超硬合金制成的长辊套11是很困难的。在辊套内易于残留有微小空洞，当把这样的辊套用于轧制时，在烧结时产生的微小空洞就发展成龟裂，所以，存在着在辊套外层11上产生裂纹的问题。在专利申请公开号10-263627中，为了消除上述问题，提出了大幅度减小烧结后的尺寸变化并可以制造出粗长轧辊的如图12(a)、图12(b)所示的超硬合金复合轧辊。专利申请公开号10-263627所述的轧辊是这样的轧辊，把使多个由超硬合金制成的预烧结的圆筒成形体成一体而成的辊套7嵌套固定在钢制芯轴3上。经过预先暂时烧结处理等的多个圆筒成形体通过正式烧结过程和HIP(热静压)处理等而成为一体。与过去的辊套11相比，辊套7短并因此能够大幅度减小尺寸变化。不过，在如图12(a)、图12(b)所示的超硬合金复合轧辊中，当嵌套时，从把成形体连成一体的接合部7A起产生了裂纹。当辊套7被嵌套固定在钢制芯轴3上时，当按照热装法(加热辊套7来嵌套)和冷装法(冷却钢制芯轴3来嵌套)或同时采用热装法和冷装法(加热辊套7并冷却钢制芯轴3来嵌套)进行嵌套时，通过使温度低的钢制芯轴3热膨胀，在辊套7上，在圆周方向和轴向上都产生了拉应力。当利用这种拉应力进行嵌套时，存在着从把成形体连成一体的接合部7A起产生裂纹的场合。此外，例如即便在嵌套时不产生裂纹，在把辊套7嵌套固定在钢制芯轴3上后，由于在辊套7上也残留有拉应力，所以在轧制中产生了龟裂，或者从接合部7a起产生裂纹。通常，在钢板热轧中，钢坯在加热炉中如被加热到1100℃左右并在一到三架可逆式粗轧机中轧制多道，随后，在七架左右的串列式精轧机中进行精轧，从而制成钢板。钢辊被用作轧机的工作辊。在粗轧中，由于承受着轧制反作用力(轧制负荷)、热应力、伴随轧制异常的过高应力等，工作辊表面容易产生龟裂，当出现龟裂时，轧辊研磨量增加，轧辊表面恶化，甚至在龟裂大的情况下，也存在轧辊裂断的问题。在精轧中，工作辊胶着于钢板上，轧辊表面变得粗糙，当仍然继续轧制时，轧辊表面的粗糙度被转移到轧件表面上，轧件表面变得凹凹凸凸。同时，轧件的部分氧化膜被压入表面中，产生了在下个酸洗工序中未除去该氧化膜而残留的且被称为“麻面”的表面缺陷。此外，在精轧中，与粗轧相比，因轧制温度低，所以钢变形阻力大，轧辊表面压力高。此外，由于在钢板表面上产生了较硬的氧化皮，所以，轧辊易磨损。由于更频繁地研磨轧辊，所以，存在着成本提高的问题。在专利申请公开号平9-78186中，作为耐热龟裂性和耐磨性出色的热轧轧辊地提出了一种限制外辊壳层的组成、硬度和残留压应力的高碳低合金高强钢轧辊。不过，虽然专利申请公开号平9-78186所述的轧辊被用作粗轧机的工作辊，但也不能充分抑制上述胶着和龟裂。虽然这种轧辊被用作精轧机的工作辊，但也不能充分抑制上述胶着和龟裂。在专利申请公开号10-5825中提出了这样的超硬合金复合轧辊，即它具有内层是钢制的而外层是超硬合金制的内外双层辊套并且限制了复合轧辊的外层/内层的截面面积之比。在专利申请公开号10-5825所述的轧辊也被认为是能够有效抑制上述胶着和龟裂的轧辊。但是，由于该复合轧辊是这样制成的，即在烧结外层的超硬合金混合粉末的同时，使外层扩散复合到内层上，所以，很难在符合象热粗轧机工作辊这样的粗长(例如外径1300毫米×轧制部辊身长度2000毫米)轧辊的尺寸范围内精确地且可操作性优良地进行制造，它不能适用于粗轧机和精轧机的工作辊。在专利申请公开号11-319916中提出了这样的方法，即为了不使粗轧机的工作辊产生胶着和龟裂，一边供应轧制油，一边进行轧制。但是，在粗轧机中设置轧制油供应装置提高了成本。如上所述，无法解决在粗轧机中的工作辊的胶着、龟裂及在精轧机中的工作辊的胶着、过早磨损、产品麻面的问题。本专利技术的第一目的是消除过去的超硬合金复合轧辊的上述问题。就是说，(1)即便轧辊粗长，也能够成品率高、有效且无裂纹地进行制造。(2)提供一种即便用在串列式冷轧、热粗轧、热精轧、厚板轧制、型钢轧制等各种轧制中也没有裂纹的粗长超硬合金复合轧辊。(3)提供一种轧件的尺寸和形状的控制精度高、可进行稳定轧制的粗长超硬合金复合轧辊。本专利技术的第二目的是提供一种在热轧钢的过程中不产生轧辊的胶着、龟裂、磨损的轧制方法。根据本专利技术，在这样一种超硬合金复合轧辊中，即它是通过把这样构成的辊套嵌套固定在钢制芯轴上而形成的，即所述辊套由使多个预烧结的圆筒形成形体成一体而成的超硬合金外层、在该外层上形成的钢材制成的内层构成，其中该辊套长度为520毫米以上至6000毫米以下。在上述超硬合金复合轧辊中，所述成形体的数量为5个以上至30个以下。此外，还设定了限定垂直于转轴的截面的辊套外层的截面面积与内层的截面面积之比。超硬合金外层的厚度增大，钢制内层的厚度减薄，由此一来，在制造过程的嵌套和轧制时防止了辊套开裂。即，本专利技术是这样一种超硬合金复合轧辊，即它是通过把这样构成的辊套嵌套固定在钢制芯轴上而形成的，即所述辊套由使多个圆筒形预烧结成形体成一体而成的超硬合金外层、在该外层上形成的钢材制成的内层构成，其中垂直于转轴的辊套截面的该外层的截面面积S0与该内层的截面面积Si之比S0/Si为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超硬合金复合轧辊，它是通过把这样构成的辊套嵌套、固定在钢制芯轴上而形成的，即所述辊套由使多个预烧结的圆筒形成形体成一体而成的超硬合金外层、在该外层上形成的钢制内层构成，其特征在于，所述辊套的长度为５２０毫米以上至６０００毫米以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木岛秀夫，蛭田敏树，剑持一仁，服部敏幸，堀内满喜，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]