[發明專利]一種高耐磨WC鋼結硬質合金導衛輥及其制造方法

在審

• 申請號: 201710125509.2
• 申請日: 2017-03-04
• 公開（公告）號: CN106906402A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 皇志富;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）人: 丹陽嘉偉耐磨材料科技有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C32/00;C22C37/10;C22C37/08;C21D1/18;C21D1/32;C21D5/00;C21D9/38;C22F1/16;B21B39/16
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技術領域

本發明涉及一種軋鋼導輥，尤其是一種用于軋鋼連軋系統滾動導衛裝置的高耐磨WC鋼結硬質合金導衛輥及其制造方法。

背景技術

導衛裝置是指在軋鋼生產過程中引導和護衛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進出孔型，以保證軋件實現既定的變形。導衛裝置的設計和使用是否得當，直接影響到產品的質量和軋機的生產能力。

滾動導衛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的一種導向裝置。導衛輥主要是引導、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裝置。隨著軋鋼技術的發展，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速大約為每分鐘30000～45000 轉。為冷卻軋輥及導衛裝置，需要不停地向其表面噴射一定壓力的冷卻水。由于對導衛輥實行強制水冷，導衛輥受激冷激熱交變熱應力作用，易產生熱疲勞。因此，導衛輥在較高溫度下，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，當導衛輥的熱量散熱不暢時，容易造成導衛輥的損耗甚至失效。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。

在現有技術中，導衛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，熱穩定性較差，一般在450℃以上開始聚集長大而逐漸軟化。硬質合金導輥具有良好的耐磨性和高溫穩定性，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，優良的高溫耐磨性難以得到發揮，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，而且高溫下化學穩定性差，因此在導衛輥在使用過程中會出現高溫磨損失效、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容和重要的課題。

隨著高速軋制的發展，對導衛導輥材料提出了更高的要求。影響導衛裝置使用壽命的關鍵問題之一就是導輥材質的選擇與組織狀態的控制，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的正常發展。因此，對導輥的材質進行研究不但十分必要，而且已經成為擴大鋼鐵產量、提高型材質量等巫待解決的主要問題之一。為此，國內外都一直致力于新型導輥材料的研究與開發。

鋼結硬質合金（以下簡稱為鋼結合金）是以鋼為基體，碳化鎢、碳化鈦等為硬質相采用粉末冶金方法生產的介于硬質合金和合金工具鋼、模具鋼及高速鋼之間的高壽命模具材料和工程材料。鋼結合金鋼基體粘結相與硬質相的配比范圍相當廣泛，這就決定了其具備如下優異性能：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，主要表現在與高鈷硬質合金相當的耐磨性；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）優異的化學穩定性，如耐高溫、抗氧化、抗各種介質腐蝕等。由于鋼結合金的上述優異的綜合性能，使得它在工模具材料、耐磨零件、耐高溫和耐腐蝕構件材料等方面愈來愈占據重要的地位，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，鋼結合金可使模具壽命數以十倍地大幅度提高，經濟效益也極為顯著。