炭化タングステンロールの歴史と発展

Roller圧延機の主な加工部品や工具を連続的に塑性変形させました。ローラは、ローラ本体、ロールネックおよびシャフトヘッドから構成されています。ロール本体は、実際に金属の圧延に関与するロールの中央部分です。それは滑らかな円筒形または溝付きの表面を有する。ロールネックはベアリングに取り付けられており、ローリング力はベアリングハウジングとプレス装置を介してフレームに伝達されます。伝達端部の軸端部は連結軸を介してギヤシートに連結されており、モータの回転トルクをローラに伝達する。ロールはロールスタンド内で２、３、４またはそれ以上のロールに配置することができる。ローラーの開発の簡単な歴史ロールの種類と製造方法は、冶金学技術の進歩と圧延設備の進化と共に進化し続けてきました。中世の軟質非鉄金属圧延における低強度ねずみ鋳鉄ロールの使用18世紀半ばに、イギリスは鋼板圧延用チルド鋳鉄ロールの製造技術を習得しました。 19世紀の後半、ヨーロッパの製鋼技術の進歩は、ねずみ鋳鉄またはチルド鋳鉄ロールの強度が要件を満たすことができなかったにせよ、より大きなトン数の鋼塊の圧延を必要としました。炭素鋼は普通の鋳鋼ロールの0.4％から0.6％です。頑丈な鍛造装置の出現はこの組成物の鍛造ロールの靭性をさらに高めた。 ２０世紀初頭における合金元素の導入および熱処理の導入は、鋳造および鍛造熱間および冷間ロールの耐摩耗性および靭性を著しく改善した。熱間圧延ストリップに使用される鋳鉄ロールへのモリブデンの添加は、圧延ストリップの表面品質を改善する。すすぎコンパウンドキャスティングはキャスティングロールのコア強度を著しく増加させる。ロール中の合金元素の多用は第二次世界大戦後である。これは、圧延装置のサイズ、連続性、高速性、自動開発、圧延材料強度の増大および変形抵抗の増大後に、ロール性能に対するより高い要求である。結果として。この間に、セミスチールロールとダクタイル鉄ロールが現れました。 1960年代以降、粉末炭化タングステンロールの開発に成功しました。 1970年代初頭に日本とヨーロッパで広く普及している圧延ロールの遠心鋳造技術と温度差熱処理技術は、ストリップロールの全体的な性能を著しく向上させました。複合高クロム鋳鉄ロールもまたホットストリップミルにうまく使用されてきた。同じ時期に、日本では鍛造ホワイトアイアンロールとセミスチールロールが使用されました。 1980年代、ヨーロッパは高クロム鋼ロールと超深硬化層を有する冷間圧延ロール、および小サイズ鋼と線材の仕上げ用の特殊合金鋳鉄ロールを発表しました。現代の鋼圧延技術の開発は、より高性能のロールの開発をもたらした。遠心鋳造法および連続鋳造コンパウンド法（ＣＰＣ法）、スプレー堆積法（オスプレイ法）、エレクトロスラグ溶接法、および熱間静水圧圧縮成形法などの新しい複合法によって製造されたコアは、強い靭性鍛鋼またはダクタイルインク鋳鉄である。例えば、複合高速度鋼ローラおよび金属セラミックローラは、それぞれヨーロッパおよび日本の新世代の形材、線材およびストリップミルに適用されてきた。ロールの分類ロールの分類には様々な方法があります。（1）製品の種類によって鋼帯ロール、形鋼ロール、ワイヤーロールなどがあります。 （２）圧延機シリーズにおけるロールの位置によって、ロールブランク、ラフロールなどがある。仕上げロールなど（3）ロール機能に応じて、スケールロール、穴あきロール、レベリングロールなどがあります。 （４）ロールロールはスチールロール、鋳鉄ロール、硬質合金ロール、セラミックロール等に分けられる。 （５）プレス製造方法としては、キャスティングロール、鍛造ロール、表面仕上げロール、入れ子ロールなどが挙げられる。 （６）熱延ロールと冷延ロールは圧延鋼の状態によって分けられる。ホットストリップ用の遠心鋳造高クロム鋳鉄作業ロールのように、ローラーにもっと明確な意味を与えるために様々な分類を組み合わせることができる。ローラーの選択一般的に使用されるロール材料と用途は表に示されています。ロールの性能と品質は一般にその化学組成と製造方法に依存し、その組織、物理的および機械的性質、そしてロール内部に存在する残留応力の種類によって評価することができます（ロール検査を参照）。圧延機におけるロールの効果は、ロールの材料およびその冶金学的品質だけでなく、使用条件、ロール設計、ならびに運転および保守にも左右される。異なるタイプの圧延機のロールの運転条件には大きな違いがあります。違いを引き起こす要因は次のとおりです。（1）ミル条件。ミルの種類、ミルとロールの設計、穴の設計、水冷条件とベアリングの種類など;（2）車両の種類、仕様と変形抵抗などの圧延条件、プレスシステムと温度システム、生産要件と操作（３）製品品質および表面品質に対する要求条件従って、異なる種類の圧延機および同じ型の異なる条件を使用する圧延機は、使用されるロールの性能に対して異なる要求を有する。例えば、ビレットおよびスラブブルマーロールは、良好なねじりおよび曲げ強度、靭性、および食い込みを有していなければならない。耐ホットクラック性および耐熱衝撃性および耐摩耗性。また、トロピカル仕上げスタンドには、ロール表面に高い硬度、耐インデント性、耐摩耗性、耐スポーリング性、および耐熱亀裂性が要求される。ローラの使用条件および同種のミルで使用されるローラの故障モードを理解する。様々なローラ材料の現在の性能および製造プロセスを理解することは、ミル用のローラの技術的条件を正確に定式化し、適切で経済的なローラ材料を選択することができる。圧延機においてロール性能を評価するために最も一般的に使用される方法は、（１）１Ｔ圧延ストックを圧延するために消費されるロール重量（ｋｇ）、ｋｇ ／ ｔで表される；（２）直径減少単位ロール直径当り圧延材料の重量はt / mmで表されます。圧延機の近代化、ロールの使用における失敗の徹底的な研究、ロールの材料と製造工程の改善、平均工業先進国のロール消費量は1 kg / t 4以下に減少しました。ロール性能要求（1）耐ホットクラック性通常、ラフロールは主に強度と耐熱クラック性が求められます。小型の20ロールミルの作業ロール重量はわずか約100グラムで、幅広厚板ミルのバックアップロールの重量は200トン以上です。ローラーを選定する際には、まず、ローラーに対するローラーの基本的な強度の要求に応じて、安全負荷の本体材料（鋳鉄、鋳鋼、各種グレードの鍛造鋼など）を選定する。硬度 - 仕上げローラーの高速度は最終製品を圧延するために一定の表面品質を必要とします。主な要件は硬度と耐摩耗性です。それから使用されるときローラーの耐久性を考慮しなさい。機械的応力作用、圧延中の熱的作用、冷却作用、潤滑媒体の化学的作用、および他の影響を含むローラの摩耗機構は複雑であるため、ロールの耐摩耗性を総合的に評価するための統一された指標はない。硬度は測定が容易で、特定の条件下での耐摩耗性を反映することができるため、一般的にラジアル硬度曲線はローラーの摩耗指数を表すのに使用されます。（3）耐衝撃性さらに、ロールには特別な要件があります。大量の圧下など、ロールは強い噛み込み能力を必要とし、より耐衝撃性があります;（4）滑らかな仕上げ細いゲージ製品を圧延するとき、ロールの剛性、構造と特性の均一性、加工精度、および表面仕上げ（５）切削性能複雑な断面を有する転造セクションでは、ロール本体の作業層の機械加工特性も考慮しなければならない。ローラが選択されるとき、ローラに対するいくつかの性能要件はしばしば相反する。ローラの購入費および維持費もまた非常に高い。したがって、鋳造または鍛造、合金または非合金のどちらを使用するかを決定するには、技術的および経済的な長所と短所を十分に検討する必要があります。単一材料は複合材料である。超硬ロール超硬ロールリング（炭化タングステンロールリングとも呼ばれる）は、材料として炭化タングステンとコバルトを使用して粉末冶金法で作られたロールを指します。超硬合金ロールは、モノブロックロールとコンビタイプロールの両方で利用可能です。優れた性能、安定した品質、高い製品精度、優れた耐摩耗性、および高い耐衝撃性。鉄鋼製品の品質と価格市場における競争がますます激しくなる中、鉄鋼業界は絶えず圧延速度を向上させる独自の装置技術を更新しています圧延機同時に、どのように圧延機の操業停止回数を減らし、圧延機の実効稼働率をさらに高めるか圧延鋼技術者にとって重要なトピックになります。より長い転がり寿命を有するロール材料の使用は、この目的を達成するための重要な手段の一つである。カーバイドロールは、それらの良好な耐摩耗性、高温のために、ロッド、ワイヤロッド、鉄筋およびシームレス鋼管の製造に広く使用されている。赤い硬度、熱疲労抵抗および高力、それは製造所を非常に改良します有効な稼働率。各ラックロールの作業環境の違いに応じて、さまざまなグレードの超硬ロールリングが開発されています6。超硬ロールの歴史超硬ロールリング金属加工産業の発展とともに粉末冶金技術が誕生して1909年に誕生しました。 1918年にドイツでカーバイドドローイングが導入されて以来、さまざまな国で超硬合金の研究が盛んになりました。様々な用途のロールも次々に登場しています。しかし、1960年以降、超硬ロールの用途は数多くあります。1964年、モルゲン初の高速ツイストレスワイヤーミルが発売され、ワイヤー仕上げ速度が4倍に向上しました。仕上げ圧延機は高速および高応力下で作動しているので、鋳鉄ロールおよび工具鋼ロールの耐摩耗性は劣っており、圧延溝の寿命は短く、ロールの装填および取り出しは非常に頻繁である。そして圧延機の効率が影響を受け、仕上げ圧延生産は適切ではない。要件は複合超硬合金ロールに置き換えられました。世界中には200セット以上のモルガン型圧延機があり、それらは数百トンの超硬合金ロールを消費します7。超硬ロールの性能硬質合金ロールは硬度が高く、その硬さの値は温度に対してほとんど変化しません。 700℃での硬さ値は高速度鋼のそれの4倍である。弾性率、圧縮強度、曲げ強度、熱伝導率も工具鋼の1倍です。硬質合金ロールの高い熱伝導率のために、熱放散効果は良好であり、ロールの表面が高温になる時間は短く、その結果、ロール中の有害な不純物を含むロールの高温反応時間は短くなる。冷却水が不足しています。したがって、硬質合金ロールは工具鋼ロールよりも耐腐食性および耐寒疲労性に優れています。超硬合金ロールは超硬合金工具に基づいて開発されています。それらは高融点金属化合物（ＷＣ、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＮｂＣなど）および遷移金属（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ）に基づいている。結合相、粉末冶金によって調製されたサーメット工具材料。それは、高硬度、高赤色硬度および高耐摩耗性などの一連の優れた特性を有する。時には耐食性を得るために、ある程度の量のニッケル、クロム、および他の元素を加える。超硬合金ロールの性能は、結合相金属およびマトリックス相の含有量、炭化タングステン粒子の大きさに関係している。結合剤の含有量とそれに対応する炭化タングステンの粒子サイズが異なると、炭化物のグレードも異なります。逐次化超硬合金グレードは、さまざまなグレード用に開発されています。炭化タングステンは超硬合金中の全組成の約７０％から９０％を占め、その平均粒径は０．２から１４μｍである。金属バインダの含有量が増加するか、または炭化タングステンの粒径が増加すると、超硬合金の硬度が減少し、靭性が増加する。超硬合金ロールの曲げ強度は2200MPa以上に達することができ、衝撃靭性は（4-6）×106J / m2に達することができ、そしてロックウェル硬度HRAは78-90です。超硬合金ロールは2つのタイプに分けることができます。超硬ソリッドロールおよび複合超硬合金ロール。全硬質合金ロールは、高速線材圧延機用の予備仕上げおよび仕上げスタンド（固定縮小フレームおよびピンチロールスタンドを含む）において広く使用されてきた。複合超硬合金ロールは超硬合金および他の材料から構成され、超硬合金複合ロールリングと中実超硬複合ロールにさらに分けることができる。硬質合金複合ローラリングはローラシャフトに取り付けられている。超硬合金複合ローラーを使用して超硬ローラーリングをローラーシャフトに直接鋳造して全体を形成し、これを大きな圧延荷重を有する圧延機に適用する。超硬合金ロール材料の研究と応用複合超硬合金ロールの新しい製造方法1。鋳造複合硬質合金ロールリング現代の圧延生産の要求を満たすために、新しい超硬合金複合ロールキャスト（CIC、CAST IN CARBIDE）複合超硬ロールリング。その技術は、延性のある鋳鉄製の内側スリーブを用いてカーバイドリングを鋳造することである。ローラーリングとローラーシャフトにはキーが付いています。これに関連して、複合ロールリングの外層上の非常に高い硬度および優れた耐摩耗性を有する硬質合金材料は、圧延力を受け、トルクは内層において優れた強度および靭性でダクタイル鋳鉄から伝達される。 。 CIC複合ロールの構造上の特徴：（1）複合層の使用はロールリングの強度と靭性を高め、大きな転がり荷重に耐えることができます;（2）ローラーリングとローラーシャフト間のカップリングは締まりばめを採用します、これは、冷間負荷構造が鍵を壊し易く、転動プロセスをより安定させるという問題を解決する；（３）ローラリングの接触面とローラシャフトとの間に隙間がなく、それによってローラの変形が回避される。不純物を含んでいる冷却水によって引き起こされる接触面の腐食によるローラーリング。場所鋳造CIC複合ロールリング技術の開発は、粉末冶金技術と鋳造技術の新しい組み合わせです。それはロール上の複合耐摩耗性材料技術の応用における大きな進歩である。粉末冶金コンパウンドWCロールリングこの技術は、超硬リングとスチール基材をNiおよびCr粉末で結合し、それらを粉末冶金技術と結合したものです。このプロセスの主なポイントは、最初に超硬合金粉末を圧縮してリング状に焼結し、次に選択した鋼ベースの粉末で成形して焼結することです。超硬合金とスチールベースの間に強固な冶金学的接続があります。このプロセスの鍵は、1100〜1200℃の焼結温度と100〜120MPaの圧力条件を習得することです。そして、焼結されたブランクは、荒削り、応力除去などを受けます。先進のプロセスと比率と相まって、適切なマトリックス材料を選択することによって、複合ロールリング中の超硬合金と鋼基材との間の残留応力を非常に低くすることができる。この粉末冶金技術はロール材料の製造において新しい時代を創り出しました。硬質合金ロールリング材料の適用熱間圧延プロセスでは、WCロールリングは高温、圧延応力、熱腐食および衝撃荷重を受けます。海外で製造されたWCロールリングと比較して、中国でのロールリングの製造に使用される原材料の純度、加工技術、およびロールリングの性能指標と他の側面との間にはまだ一定のギャップがあります。使用中のローラーの耐摩耗性は悪く、ローラーリングは容易に破損します。一般的な硬質合金ロールリング材料に基づいて、傾斜材料LGMロールリングを潤滑性と耐摩耗性傾斜材料潤滑勾配材料（LGM）を用いて開発した。この技術は一般超硬合金材料への硫黄と酸素の添加である。金属基板の表面に安定した傾斜した金属酸化物と金属硫化物（それぞれCo 3 O 4とCoS）を形成する。 Ｃｏ ３ Ｏ ４およびＣｏＳは、良好な潤滑性および耐摩耗性を有する。 LGMロールリングの工業試験は、傾斜材料中の硫化物と酸化物が圧延中の摩擦係数を減少させ、高温と大きな圧延力条件下でロールリングの潤滑性能を著しく改善し、そして横方向亀裂を減少させることを示した。ロールリングの寿命は通常の硬質合金ロールリングの1.5倍であり、それは研削量とロール交換の数を減らすことができ、そして大きな経済的利益を持っています。CIC技術を使用して、世界の超硬合金ロールリングを開発最も少ない結合相を持つH6T、その結合相含有量はわずか6％ですが、硬度と耐摩耗性は一般的なブランドの合金よりも著しく高く、特に耐摩耗性は50％増加しました。 、ロール寿命は硬質合金の一般的なブランドのそれの2倍です。それは、完成したフレームおよび完成したフレームと共にロールを変える問題を解決することができ、それは溝の変化を著しく減らすことができる。 、ローラーの数を変え、それによって製造所の有効稼働率を高めます。CICコンポジットカーバイドロールリングは、ワイヤーロッドミル（中型または前仕上げ）、バーミル（中型および高級）、小型ミル（正方形）で使用されています鋼、六角ろう付け鋼、平鋼、山形鋼など）および三本ロールミルシステム（KOCK棒、継目無鋼管延伸伸縮剤など）の用途。超硬合金ロールリングを高速線材圧延機や小型バーミルの仕上げスタンドに使用した場合、その片スロット圧延量は通常の鋳鉄ロールの10倍であり、各研削量は鋳造のみである。鉄。従って、ロールの１ ／ ３〜１ ／ ２、したがって、従来の鋳鉄ロールと比較して、複合ロールの総圧延量は通常ロールの２０〜３０倍である。従来の鋳鉄製のテンションレデューサローラと比較して、３本ローラ継目無鋼管テンションレデューサフレームおよびパイプジャッキングフレームに使用した場合、複合ロールの片溝転動量は通常の２０倍である。小径鋼管を圧延する場合、複合ロールの片溝圧延量は通常の鋳鉄ロールの４０倍であり、鋼管の最終製品品質および寸法精度は著しく改善される。ねじ鋼線の製造に使用される合金工具鋼および硬質合金ロール材料に存在する問題を解決するために、合金工具鋼と超硬合金との間に超硬合金ＧＷ３０が開発された。鍛造、機械加工および熱処理の後、合金中の炭化物の「架橋」現象は弱まり、材料の曲げ強度と衝撃靭性は、それぞれ2672MPaと18.0J / cm2に達した。ロールズ。同時に、硬質合金中の硬質相の耐摩耗性が十分に利用される。ローラの靭性が維持されるという条件の下で、ローラの表面はホウ素化処理され、その結果、ホウ素化層は強固に結合される。鋼鉄基質と、そして合金の表面は固定されます。微細構造および特性は一貫している傾向があるので、合金の耐摩耗性はさらに改善される。工業試験の結果は、ローラーの耐用年数が合金工具鋼の耐用年数の10倍以上であり、経済的利益が大きいことを示しています9。存在する問題近年、カーバイドロールはその優れた性能のために鋼製造において広く使用されてきた。しかしながら、硬質合金ロールの製造および使用には、以下の問題が依然として存在する。（１）新しいタイプの超硬合金複合ロールシャフト材料の研究開発。圧延産業がロールに対して新たなそしてより高い要求を絶えず上げているので、従来のダクタイル鋳鉄ロールシャフト材料はより大きな圧延力に耐えることができずそしてより大きなトルクを伝達することができないであろう。この目的のために、高性能超硬合金ロールを開発しなければならない。ローラシャフト材料（２）複合ロールの製造工程において、内層金属と外層超硬合金との間の熱膨張の不一致によって生じる残留熱応力をできるだけ低減または除去しなければならない。超硬合金の残留熱応力は、複合ロールの耐用年数に影響を与える重要な要素です。したがって、内側金属と外側超硬合金との間の熱膨張係数の差は、できるだけ小さくなければならない。同時に、ロールリングの余熱も考慮する必要があります。応力の熱処理の可能性（3）異なるスタンドの圧延力、圧延モーメント、および熱伝導率が異なるため、異なるグレードの超硬合金ロールを使用する必要があります。硬質合金ロール材料の設計プロセスでは、ロールの強度、硬度および衝撃靭性の合理的な一致を確実にすることが必要です。ロールの材料設計を最適化するために、合金材料の異なる特性のデータベースを確立する必要があります（4）圧延プロセスでは、超硬合金ロールの摩耗は、温度、圧延圧力、温度などの外部条件によって影響を受けるだけではありません。熱衝撃荷重だけでなく、硬質相WCおよび結合相Co / Co-Ni-の内部要因によるものもあります。 Cr間には非常に複雑な物理化学反応があります。これは摩耗状況をより複雑にする。この目的のために、この側面のメカニズムに関する研究を強化しなければならない。10。結論ワイヤとバーの圧延において、伝統的な鋳鉄と合金鋼のロールに代わる超硬ロールリングの使用は多くの利点を示した。ロール製造技術と使用技術の継続的な発展により、超硬ロールの使用は拡大し続けるでしょう。圧延加工におけるその役割はますます重要になるでしょう、そしてその応用見通しもまた非常に広くなるでしょう。ここで私たちの高品質炭化タングステンロールリングをチェックしてください
ソース：Meeyou Carbide