碳化钨轧辊的发展历史与发展

轧辊在轧机上连续塑性变形主要工件和工具。辊子由辊体，辊颈和轴头组成。辊体是辊的中间部分，实际上参与轧制金属。它具有光滑的圆柱形或凹槽表面。辊颈安装在轴承中，并且轧制力通过轴承壳体和压紧装置传递到框架。传动端的轴端通过连接轴与齿轮座连接，并将电机的旋转扭矩传递给滚轮。辊子可以在辊架中布置成两个，三个，四个或更多个辊子。轧辊发展的简史随着冶金技术的进步和轧制设备的发展，轧辊的种类和制造工艺不断发展。在中世纪的软质有色金属轧制中使用低强度灰铸铁轧辊。在18世纪中叶，英国掌握了用于轧制钢板的冷硬铸铁轧辊的生产技术。在19世纪下半叶，欧洲炼钢技术的进步要求轧制较大吨位的钢锭，无论灰铸铁或冷硬铸铁轧辊的强度是否达不到要求。碳钢是普通铸钢轧辊的0.4％至0.6％。重型锻造设备的外观进一步提高了该组合物的锻造辊的韧性。 20世纪初期合金元素的引入和热处理的引入显着提高了铸造和锻造冷热轧辊的耐磨性和韧性。在用于热轧带材的铸铁辊中添加钼可改善轧制带材的表面质量。漂洗复合铸件显着提高了铸辊的核心强度。第二次世界大战后，合金元素在轧辊中的大量使用。在轧制设备尺寸，连续性，高速度，自动化开发，增加的轧制材料强度和增加的抗变形性之后，这对轧辊性能的要求更高。的结果。在此期间，出现了半钢轧辊和球墨铸铁轧辊。 20世纪60年代后，成功开发出粉末碳化钨轧辊。 20世纪70年代早期在日本和欧洲广泛推广的用于轧辊的离心铸造技术和差温热处理技术显着改善了带钢轧辊的整体性能。复合高铬铸铁轧辊也已成功用于热轧带钢轧机。在同一时期，日本使用锻造白铁和半钢卷。 20世纪80年代，欧洲推出了采用高铬钢轧辊和超深硬化层的冷轧辊，以及用于精加工小型钢和线材的特殊合金铸铁轧辊。现代轧钢技术的发展导致了更高性能轧辊的发展。采用离心铸造法生产的型芯和新型复合方法，如连铸复合法（CPC法），喷涂沉积法（Osprey法），电渣焊接法和热等静压法是强韧性锻钢或球墨铸铁铸铁复合高速钢辊和金属陶瓷辊分别应用于欧洲和日本的新一代型材，线材和带钢轧机。轧辊分类有各种轧辊分级方法，它们是：（1）根据产品类型，有钢带轧辊，型钢轧辊，钢丝轧辊等; （2）根据轧机系列中轧辊的位置，有轧辊坯料，粗轧辊等。整理卷等; （3）根据滚动功能，有刻度辊，穿孔辊，校平辊等; （4）辊辊分为钢辊，铸铁辊，硬质合金辊，陶瓷辊等; （5）压力机制造方法包括铸辊，锻辊，堆焊辊，嵌套辊等; （6）根据轧制钢的状态划分热轧辊和冷轧辊。可以结合各种分类使辊子具有更明确的含义，例如用于热轧带钢的离心铸造高铬铸铁工作辊。辊选择常用的辊材料和用途如表所示。轧辊性能和质量通常取决于其化学成分和制造方法，并且可以通过其组织，物理和机械性能以及轧辊内部存在的残余应力类型进行评估（参见轧辊检查）。轧辊在轧机中的作用不仅取决于轧辊材料及其冶金质量，还取决于使用条件，轧辊设计以及操作和维护。不同类型轧机轧辊的运行条件差异很大。造成差异的因素有：（1）轧机条件。如轧机类型，轧机设计，孔设计，水冷条件和轴承类型等;（2）轧制条件，如车辆品种，规格和变形抗力，压制系统和温度系统，生产要求和操作（3）对产品质量和表面质量的要求。因此，不同类型的相同类型和使用不同条件的轧机和轧机对使用过的轧辊的性能有不同的要求。例如，坯料和板坯隆起辊必须具有良好的扭转和弯曲强度，韧性和咬合性，耐热裂纹性和抗热冲击性和耐磨性;和热带精加工台需要在辊表面具有高硬度，抗压痕，耐磨性，剥落和抗热裂性。了解辊的使用条件和在同一类型轧机中使用的辊的失效模式，以及了解各种辊材的当前性能和制造工艺，可以正确制定轧机辊的技术条件，选择合适经济的辊材。 。评估轧机轧辊性能的最常用方法是：（1）轧制1T轧件所消耗的轧辊重量（kg）（称为轧辊消耗量），单位为kg / t;（2）直径减小每单位轧辊直径轧制材料的重量以t / mm表示。随着轧机的现代化，对轧辊使用失败的深入研究，以及轧辊材料和制造工艺的改进，平均值工业发达国家的卷材消耗量已降至不足1千克/吨。轧辊性能要求（1）耐热裂性通常，粗轧辊主要用于强度和耐热裂性;小型20辊轧机的工作辊重量仅为100克左右，宽厚板轧机的支承辊重量超过200吨。选择滚子时，首先，根据滚子对滚子的基本强度要求，选择安全载荷的主体材料（铸铁，铸钢或各种等级的锻钢等）。（2）硬度精轧辊的高速度需要一定的表面质量才能轧制最终产品。主要要求是硬度和耐磨性。然后考虑使用时滚筒的耐磨性。由于辊子的磨损机理复杂，包括机械应力作用，轧制过程中的热作用，冷却作用，润滑介质的化学作用等，因此没有统一的指标来综合评价轧辊耐磨性。由于硬度易于测量并能在一定条件下反映耐磨性，因此径向硬度曲线通常用于近似描述滚子的磨损指数。（3）防震性能另外，对轧辊有一些特殊要求，如大量减少，辊需要强烈的咬合能力，更耐冲击;（4）光滑的表面处理时轧制薄规格产品，辊的刚性，结构和性能的均匀性，加工精度和表面光洁度更严格;（5）切削性能当轧制具有复杂截面的截面时，还必须考虑辊体工作层的加工性能。当选择辊子时，辊子的一些性能要求经常相互对立。辊的购买成本和维护成本也非常昂贵。因此，应充分权衡技术和经济上的优缺点，以决定是使用铸造还是锻造，合金或非合金。单一材料是复合材料。硬质合金辊碳化物辊环（也称为碳化钨辊环）是指使用碳化钨和钴作为材料的粉末冶金方法制成的辊。硬质合金轧辊有单整体和组合式轧辊。性能优越，质量稳定，产品精度高，耐磨性好，抗冲击性强。随着钢材质量和价格市场竞争的日益激烈，钢铁企业不断更新自己的设备技术，不断提高轧制速度。轧机;同时，如何减少轧机停机次数，进一步提高轧机的有效开工率成为轧钢工程师的一个重要课题。使用具有较高轧制寿命的轧辊材料是实现这一目标的重要手段之一。由于其良好的耐磨性，耐高温性，碳钢轧辊已广泛应用于棒材，线材，钢筋和无缝钢管的生产中。红色硬度，耐热疲劳性和高强度，大大提高了轧机的有效开工率。根据每个齿条辊的工作环境的不同，开发了各种等级的硬质合金辊环。硬质合金轧辊的历史碳化物轧辊诞生于1909年，随着金属加工业的发展，粉末冶金技术诞生。自1918年在德国引入硬质合金拉丝模具以来，它促进了各国硬质合金的研究。各种应用的卷也纷纷出现。然而，大量硬质合金轧辊的应用是在1960年之后。1964年，Morgen推出了第一台高速无捻线材轧机，将线材精加工速度提高了四倍。由于精轧机在高速高应力下工作，铸铁轧辊和工具钢轧辊的耐磨性差，轧制槽的寿命短，轧辊的装卸频繁，并且轧机效率受到影响，精轧生产不合适。这些要求被组合的硬质合金轧辊取代。世界上有200多套摩根型轧机，消耗数百吨硬质合金轧辊。硬质合金辊性能硬质合金辊具有高硬度，其硬度值随温度变化很小。 700℃时的硬度值是高速钢的4倍;弹性模量，抗压强度，弯曲强度和导热系数也是工具钢的1倍。由于硬质合金辊的导热系数高，散热效果好，辊表面处于高温的时间短，因此辊的高温反应时间与有害杂质有关。冷却水很短。因此，硬质合金辊比工具钢辊更耐腐蚀和冷热疲劳。在硬质合金刀具的基础上开发了硬质合金辊。它们基于难熔金属化合物（WC，TaC，TiC，NbC等）和过渡金属（Co，Fe，Ni）。粘接阶段，由粉末冶金制备的金属陶瓷刀具材料。它具有一系列优异的性能，如高硬度，高红硬度和高耐磨性。有时为了获得耐腐蚀性，添加一定量的镍，铬和其他元素。硬质合金轧辊的性能与粘结相金属和基体相的含量，碳化钨颗粒的尺寸有关。不同的粘合剂含量和相应的碳化钨颗粒尺寸形成不同的碳化物等级。已经为不同等级开发了系列化硬质合金牌号。碳化钨占硬质合金总组合物的约70％至90％，并且其平均粒度为0.2至14μm。如果增加金属粘合剂的含量或增加碳化钨的粒径，则硬质合金的硬度降低并且韧性增加。硬质合金轧辊的抗弯强度可达2200 MPa以上，冲击韧性可达（4-6）×106 J / m2，洛氏硬度HRA为78-90。硬质合金轧辊可分为两种：整体硬质合金轧辊和复合硬质合金轧辊。整个硬质合金轧辊已广泛应用于高速线材轧机（包括固定减速框架和夹送辊架）的预精加工和精加工支架。复合硬质合金轧辊由硬质合金和其他材料组成，可进一步分为硬质合金复合轧辊环和整体硬质合金轧辊。硬质合金复合滚子环安装在滚子轴上;采用整体硬质合金复合辊将硬质合金滚子环直接浇注到滚子轴上形成一个整体，用于轧制负荷较大的轧机。硬质合金轧辊材料的研究与应用新型复合硬质合金轧辊的制造方法1。铸造复合硬质合金轧辊环为了满足现代轧制生产的要求，新型硬质合金复合轧制（CIC，CAST IN CARBIDE）复合硬质合金轧辊环。该技术是使用球墨铸铁内套铸造硬质合金环。滚轮环和滚轮轴是键控的。在这方面，复合辊环外层上具有极高硬度和优异耐磨性的硬质合金材料受到轧制力，并且扭矩从球墨铸铁传递，内层具有优异的强度和韧性。 。 CIC复合轧辊的结构特点：（1）复合层的使用提高了轧辊环的强度和韧性，可承受较大的轧制负荷;（2）轧辊环与辊轴之间的连接采用过盈配合，这解决了冷负荷结构易于折断钥匙，使轧制过程更加稳定的问题;（3）滚子环的接触面与滚子轴之间没有间隙，避免了变形。由于含有杂质的冷却水引起的接触面腐蚀，辊环开始。现浇CIC复合辊环技术的发展是粉末冶金技术与铸造技术的新结合。这是复合耐磨材料技术在轧辊上应用的重大进步。粉末冶金复合WC辊环这种技术将硬质合金环与钢基体与Ni和Cr粉末相结合，并将其与粉末冶金技术相结合。该工艺的主要目的是首先将硬质合金粉末压实并烧结成环，然后用选定的钢基粉末进行模塑和烧结。硬质合金与钢基之间存在牢固的冶金联系。该工艺的关键是掌握1100-1200℃的烧结温度和100-120MPa的压力条件，烧结坯料经受粗加工，应力消除等，然后研磨最终的汽车。通过选择合适的基体材料，结合先进的工艺和比例，复合材料辊环中硬质合金与钢基材之间的残余应力可以非常低。这种粉末冶金技术开创了轧辊材料制备的新纪元。硬质合金辊环材料的应用在热轧过程中，WC辊环受到高温，轧制应力，热腐蚀和冲击载荷的影响。与国外生产的WC辊环相比，我国辊环生产中使用的原料纯度，加工工艺，辊环的性能指标与其他方面仍有一定差距。在使用过程中辊子的耐磨性差，并且辊子环很容易破裂。在普通硬质合金辊环材料的基础上，采用润滑耐磨梯度材料润滑梯度材料（LGM）开发了梯度材料LGM辊环。该技术是在普通硬质合金材料中添加硫和氧。在金属基材表面形成稳定的分级金属氧化物和金属硫化物（分别为Co3O4和CoS）。 Co3O4和CoS具有良好的润滑性和耐磨性。 LGM轧辊环的工业试验表明，梯度材料中的硫化物和氧化物可以降低轧制过程中的摩擦系数，显着提高轧辊环在高温和大轧制条件下的润滑性能，并减少横向裂纹。轧辊环的寿命是普通硬质合金轧辊环的1.5倍，可以减少磨削量和轧辊更换次数，具有显着的经济效益。采用CIC技术，开发出世界硬质合金轧辊环H6T具有最少的键合相，其键合相含量仅为6％，而硬度和耐磨性明显高于普通品牌合金，特别是在成品框架和成品前框架上使用时耐磨性提高50％ ，轧辊寿命是普通品牌硬质合金的2倍;它可以解决与成品框架和成品框架一起更换卷筒的问题，这可以显着减少沟槽的变化。 ，改变轧辊数量，从而提高轧机的有效工作速度.CIC复合材料硬质合金轧辊环已用于线材轧机（中型或预精轧），棒材轧机（中型和精细），小型型材轧机（正方形）钢，六角钎焊钢，扁钢，角钢等）和三辊轧制系统（如KOCK棒，无缝钢管拉伸减速机）的应用。当复合硬质合金辊环用于高速线材轧机或小型棒材轧机的精轧机架时，其单槽轧制量是普通铸铁轧辊的10倍，每次磨削量仅为铸造铁。因此，与传统的铸铁轧辊相比，轧辊的1/3至1/2，复合轧辊的总轧制量是普通轧辊的总轧制量的20至30倍。当用于3辊无缝钢管减振器框架和顶管架时，与传统的铸铁减径器辊相比，当轧制较大直径的管时，复合辊的单槽轧制量是普通的20倍。铸铁轧辊，当轧制小直径钢管时，复合轧辊的单槽轧制量是普通铸铁轧辊的40倍，钢管的成品质量和尺寸精度得到显着提高。为了解决在螺纹钢丝生产中使用的合金工具钢和硬质合金轧辊材料中存在的问题，在合金工具钢和硬质合金之间开发了硬质合金GW30。经过锻造，机械加工和热处理后，合金中碳化物的“桥接”现象减弱，材料的抗弯强度和冲击韧性分别达到2672 MPa和18.0 J / cm2，可以防止早期脆性破坏。劳斯莱斯。同时，充分利用了硬质合金中硬质相的耐磨性。在保持辊的韧性的条件下，辊的表面经过硼化处理，使硼化层牢固粘合。用钢基材，合金表面固定。微观结构和性能趋于一致，从而进一步提高了合金的耐磨性。工业试验结果表明，轧辊的使用寿命是合金工具钢的十倍以上，经济效益显着。存在的问题近年来，硬质合金轧辊因其优异的性能而被广泛用于钢铁生产中。但是，在硬质合金轧辊的生产和使用中仍存在以下问题：（1）研究开发了一种新型硬质合金复合轧辊轴材料。由于轧制工业不断对轧辊提出新的和更高的要求，传统的球墨铸铁轧辊轴材料将不能承受更大的轧制力并传递更大的扭矩。为此，必须开发高性能硬质合金复合轧辊。辊轴材料。（2）在复合辊的制造过程中，必须尽可能地减少或消除由内层金属和外层硬质合金之间的热膨胀不匹配引起的残余热应力。硬质合金的残余热应力是影响复合轧辊使用寿命的关键因素。因此，内金属和外硬质合金之间的热膨胀系数的差异应尽可能小。同时，应考虑辊环的余热。应力热处理的可能性。（3）由于不同机架的轧制力，轧制力矩和导热系数不同，应采用不同等级的硬质合金轧辊。在硬质合金轧辊材料的设计过程中，必须确保轧辊的强度，硬度和冲击韧性的合理匹配。应建立合金材料不同性能的数据库，以优化轧辊的材料设计。（4）在轧制过程中，硬质合金轧辊的磨损不仅受温度，轧制压力等外部条件的影响。热冲击负荷，也是由于硬相WC和键合相Co / Co-Ni-的内部因素。 Cr之间存在相当复杂的物理和化学反应。这使得磨损情况更加复杂。为此，必须加强对这方面机理的研究.10。结论在线材和棒材轧制中，采用硬质合金辊环代替传统的铸铁和合金钢轧辊具有许多优点。随着轧辊制造技术和使用技术的不断发展，硬质合金轧辊的使用将继续扩大。它在轧制加工中的作用将变得越来越重要，其应用前景也将非常广阔。在这里检查我们的高品质碳化钨轧辊环
资料来源：Meeyou Carbide