[發(fā)明專利]一種中碳鎳鉻鋼基WC50鋼結(jié)硬質(zhì)合金導衛(wèi)輥及其制造方法

在審

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• 申請日: 2017-03-04
• 公開（公告）號: CN106694577A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 馬伯江;丁家偉;丁剛;耿德英;鹿薇薇;鹿策;施孟達;陳志和;朱堅
• 申請（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江潤博表面工程處理有限公司
• 主分類號: B21B39/16
• 分類號: B21B39/16;B22F3/17;B22F3/24
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技術領域

本發(fā)明涉及一種軋鋼導輥，尤其是一種用于軋鋼連軋系統(tǒng)滾動導衛(wèi)裝置的中碳鎳鉻鋼基WC50鋼結(jié)硬質(zhì)合金導衛(wèi)輥及其制造方法。

背景技術

導衛(wèi)裝置是指在軋鋼生產(chǎn)過程中引導和護衛(wèi)軋件進出軋機的一種重要零部件，用于在型材軋制過程中引導軋件按所需要的狀態(tài)進出孔型，以保證軋件實現(xiàn)既定的變形。導衛(wèi)裝置的設計和使用是否得當，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和軋機的生產(chǎn)能力。

滾動導衛(wèi)裝置是軋鋼廠在進行型材、棒材或線材軋制時，將軋件引導進入軋機的軋輥孔型內(nèi)的一種導向裝置。導衛(wèi)輥主要是引導、輔助軋制坯料或成品迅速通過的軋鋼用的導向設備裝置，導輥是滾動導衛(wèi)裝置中最為重要的易損件，是鋼鐵廠棒材和線材軋制線上的一個非常關鍵的部件，國內(nèi)年消耗量在100萬件以上，國際市場年消耗量800～1000萬件以上，成為高速線材軋機上的主要消耗部件，用量極大。

在線材軋制過程中，鋼坯以較高的溫度(900～1250℃)及較高的速度通過導衛(wèi)裝置。隨著軋鋼技術的發(fā)展，鋼材軋制的速度越來越快，目前棒材和一般型材的終軋速度為18m/s 左右，線材的終軋速度已達到80m/s～140m/s左右，高速線材終軋架次導輥的轉(zhuǎn)速大約為每分鐘30000～45000 轉(zhuǎn)。為冷卻軋輥及導衛(wèi)裝置，需要不停地向其表面噴射一定壓力的冷卻水。由于對導衛(wèi)輥實行強制水冷，導衛(wèi)輥受激冷激熱交變熱應力作用，易產(chǎn)生熱疲勞。因此，導衛(wèi)輥在較高溫度下，既要承受急冷急熱沖擊，又要承受滑動摩擦磨損以及鋼坯入口時施加的沖擊載荷，工作條件十分惡劣，當導衛(wèi)輥的熱量散熱不暢時，容易造成導衛(wèi)輥的損耗甚至失效。由于導輥的工作條件十分惡劣，需要承受軋件不斷撞擊，在高溫、高速下與軋件長時間磨擦，同時還要承受交變熱負荷的沖擊，因而軋輥的更換頻率很高。因此，在制造導輥時，要求具有較高的高溫耐磨性、高硬度、高韌性、高熱疲勞抗力和高抗粘鋼性。

在現(xiàn)有技術中，導衛(wèi)輥大多采用奧氏體組織的耐熱鋼、馬氏體組織的耐磨鋼和高鉻鑄鐵、硬質(zhì)合金、高合金鋼等材料制作導輥。奧氏體耐熱鋼具有良好的高溫穩(wěn)定性及韌性，但耐磨性差，磨損快。而且奧氏體與線材(組織為鐵素體或奧氏體)本身的相互粘附傾向性較大，易發(fā)生粘鋼。馬氏體組織耐磨鋼和耐磨鑄鐵在室溫下具有良好的耐磨性，但隨著使用溫度的提高，馬氏體發(fā)生回火，耐磨性會降低。高鉻鑄鐵雖然硬度高、耐磨性能好，由于這種鋼硬度和耐磨性主要依靠鉻的碳化物Cr7C3和Cr23C6，熱穩(wěn)定性較差，一般在450℃以上開始聚集長大而逐漸軟化。硬質(zhì)合金導輥具有良好的耐磨性和高溫穩(wěn)定性，但由于材料脆性大，其沖擊韌性較低，在被軋金屬頭部的高速(1000m/ s以上)沖擊下容易破碎，優(yōu)良的高溫耐磨性難以得到發(fā)揮，且機加工性能差，制造成本太高，在高線導輥材料的使用上受到限制。由于金屬在高溫下的硬度耐磨性低，而且高溫下化學穩(wěn)定性差，因此在導衛(wèi)輥在使用過程中會出現(xiàn)高溫磨損失效、粘鋼失效、拉傷失效、熱疲勞與熱裂失、開裂失效、粘鋼失效等原因失效，繼而導致堵鋼等軋鋼事故發(fā)生。因此，如何降低其成本，提高其性能，成為未來研究的主要內(nèi)容和重要的課題。

隨著高速軋制的發(fā)展，對導衛(wèi)導輥材料提出了更高的要求。影響導衛(wèi)裝置使用壽命的關鍵問題之一就是導輥材質(zhì)的選擇與組織狀態(tài)的控制，巨大的導輥材料消耗、頻繁地更換導輥已嚴重影響了鋼鐵工業(yè)的正常發(fā)展。因此，對導輥的材質(zhì)進行研究不但十分必要，而且已經(jīng)成為擴大鋼鐵產(chǎn)量、提高型材質(zhì)量等巫待解決的主要問題之一。為此，國內(nèi)外都一直致力于新型導輥材料的研究與開發(fā)。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金（以下簡稱為鋼結(jié)合金）是以鋼為基體，碳化鎢、碳化鈦等為硬質(zhì)相采用粉末冶金方法生產(chǎn)的介于硬質(zhì)合金和合金工具鋼、模具鋼及高速鋼之間的高壽命模具材料和工程材料。鋼結(jié)合金鋼基體粘結(jié)相與硬質(zhì)相的配比范圍相當廣泛，這就決定了其具備如下優(yōu)異性能：1）廣泛的工藝性能，主要是可鍛造性能和可切削加工性能以及可熱處理性和可焊接性。2）良好的物理機械性能，主要表現(xiàn)在與高鈷硬質(zhì)合金相當?shù)哪湍バ?；與鋼相比較高的剛性、彈性模量、抗彎強度和抗壓強度；與硬質(zhì)合金相比較高的韌性；以及良好的自潤滑性和高的阻尼特性等。3）優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，如耐高溫、抗氧化、抗各種介質(zhì)腐蝕等。由于鋼結(jié)合金的上述優(yōu)異的綜合性能，使得它在工模具材料、耐磨零件、耐高溫和耐腐蝕構(gòu)件材料等方面愈來愈占據(jù)重要的地位，且在金屬加工、五金電子、汽車、機械、冶金、化工、船舶、航空航天以及核工業(yè)等領域得到廣泛應用并得到良好效果。如與合金工具鋼、模具鋼及高速鋼相比，鋼結(jié)合金可使模具壽命數(shù)以十倍地大幅度提高，經(jīng)濟效益也極為顯著。