硬质合金辊环在钢铁工业中的挑战与机遇

硬质合金辊环具有高硬度、高耐磨性、高弹性模量及轧制产品负公差效应明显等显著优势,是未来辊环发展的重要方向。本文介绍了硬质合金辊环的历史、发展现状以及随着钢铁工业应用轧制新技术的背景下的发展趋势。在此基础上,论述了通过强化硬质相和粘结相提高辊环性能,引入智能制造实现对辊环服役的智能监控和控制以及应用新表面处理技术对报废辊环再利用来提高硬质合金辊环的性能及使用寿命,为硬质合金辊环的未来发展提供新思路。

辊环开槽专用金刚石砂轮精密成形修整研究

分析了钢厂硬质合金辊环开槽的金刚石砂轮成型修整的各种方法,设计及开发了金属结合剂金刚石砂轮电火花成形修整机床,改进与创新了专用脉冲电源,讨论了精密成形修整中的关键要素,提出一种以大电流加工来解决高效修整、配备叠加包络高压方波,应对难修的特殊配方。新的电火花磨削工艺是采用粗加工的大电流、狭脉宽、高频率,成倍地提高生产率,用中、精加工规准确保精密成形,解决了小R半圆加工后两侧偏“瘦”的工艺问题,最后用磨成的辊环槽型精度完成对成形砂轮精度的认证。

线材生产线精轧机辊环碎裂的原因分析与防治

辊环是轧机辊系中重要的机械部件,通过锥套连接在轧辊轴上。热轧生产中,由于冲击负荷、轧制应力等各种因素的影响,辊环炸裂的现象时有发生。对高线生产线生产效率造成了很大影响,增加了生产成本。对高速线材生产线精轧机辊环炸裂的原因进行分析,提出了减少碳化钨辊环碎裂的技术措施。

WC辊环在高速线材生产中的应用

针对WC辊环的性能特点,对高速线材生产环节中辊环消耗的各类因素进行分析探讨,提出一些防止辊环爆裂的预防措施。

WC颗粒增强铁基复合材料辊环的研究

通过力学性能测试、机械加工试验、光镜分析、ＳＥＭ分析、能谱分析及Ｘ衍射分析，研究了外径１６５ｍｍｍ、内径８０ｍｍ、高６５ｍｍ和复合材料表层１８～２５ｍｍ的ＷＣｐ／Ｆｅ－Ｃ复合材料辊环的力学性能、微观组织、冶金反应及机械加工性能。结果表明：离心铸造制备的复合材料辊环的冲击韧度ａＫ达到５～６Ｊ／ｃｍ２，复合材料表层和基体硬度分别达到６３～６５ＨＲＣ和５０－５５ＨＲＣ，复合材料层中ＷＣｐ所占体积分数约６０％，组织为Ｍ＋Ａ＋ＷＣｐ＋ＭＣ，ＷＣ颗粒表面被高温铁水局部熔解，甚至解体，原位自生成微小颗粒状ＷＣ结晶体，远离ＷＣ颗粒处析出有含Ｗ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ元素的细小复式碳化物。由于ＷＣ颗粒部分熔解、扩散，使复合材料层和基体被不同程度合金化。采用离心铸造制备的ＷＣｐ／Ｆｅ－Ｃ复合材料辊环的机械加工性能是可以接受的。

离心铸造高硼高速钢辊环组织及性能研究

针对高速钢轧辊生产成本高的问题,设计一种用廉价硼元素部分取代昂贵合金元素的新型耐磨材料,离心铸造出辊环。借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高硼高速钢辊环组织进行了研究,为高硼高速钢复合轧辊生产奠定基础。结果表明:铸态高硼高速钢辊环组织由马氏体、少量残余奥氏体及硼碳化物组成,硼碳化物由M2(B,C),(W,Mo)(2B,C),M(3B,C)以及M2(3B,C)6组成,呈鱼骨状、筛网状和块状沿晶界分布;快速冷却下,辊环径向上合金元素无偏析。经1 050℃水淬后,共晶硼碳化物形貌和分布没有变化,部分二次硼碳化物溶解,局部有断网现象,基体中出现细小、弥散的二次析出物,经525℃回火后数量明显增加。热处理后,硬度达到HRC60.8,冲击韧性可达到8.4 J/cm2。

硬质合金复合辊环复合工艺的研究进展

概述了国内外硬质合金辊环、硬质合金复合辊环的发展情况及其开发研究意义。系统综述了国内外复合辊环的研究进展、优异性能及使用现状;分析了其中存在的问题,并展望了复合辊环研究的发展前景。

K/Na-RE复合变质对辊环用高速钢组织及力学性能的影响

在辊环用高速钢中添加不同含量的K/Na-RE复合变质剂,对试样分别进行HSVM及力学性能测试。结果表明,随着复合变质剂含量的增加,并进行适当的热处理,高速钢中铸态碳化物趋于断网,奥氏体晶粒急剧变小,由大的枝晶变为小的等轴晶,分布趋于均匀,且高速钢的强度和韧性明显提高。当复合变质剂的加入量为1.0%时,高速钢的组织及力学性能较好。

离心铸造高速钢辊环的研究

采用离心铸造方法，开发了耐磨性能优良的高速钢辊环。辊环硬度ＨＲＣ达６３～６５辊面硬度ＨＲＣ的差小于２，冲击韧性大于 １６Ｊ／ｃｍ２。用于高速线材轧机预精轧段，使用寿命比合金铸铁辊环提高 ６～１０倍。

粘结剂中加入镍、铬对辊环用硬质合金材质性能影响的研究

对Ni、Cr在粘结Co相中的作用机理进行了探讨。结果表明:Ni、Cr能促使粘结Co相的高温稳定态ε(f.c.c.)相完全保留至室温而不发生向低温稳定态α(h.c.p.)相的转变。从而在改善合金韧性的同时,也有助于合金的耐热疲劳性能、耐蚀性能以及抗氧化性能的提高。此外,由于以固溶体方式存在的Cr在腐蚀介质中有钝化作用,使合金的耐蚀性能得到进一步提高。

WC颗粒增强钢基复合材料辊环的研究

用离心铸造工艺制备了WCp/钢基复合材料辊环,并对所制备的复合材料进行了分析与性能测试。结果表明:离心铸造工艺制备的复合材料辊环表面复合层与芯部基体结合良好,表面复合层硬度达到63～65HRC,WC颗粒发生了溶解-析出作用,复合层的最大厚度为3.9mm,复合材料的耐磨性较基体材料提高了3倍。

高速钢复合辊环离心铸造技术研究

高速钢具有硬度高和红硬性好等特点 ,适合于制造轧钢机辊环。普通离心铸造高速钢辊环工艺简单、操作方便 ,但辊环内孔硬度高 ,加工困难 ,而且合金用量大 ,成本高。研究了高速钢 /球墨铸铁离心复合铸造辊环工艺 ,对影响复合层质量的因素进行了分析。金属浇注温度和浇注间隔时间是影响复合层质量的关键因素 ,严格控制离心铸造工艺参数和浇注中加入助熔剂 ,得到了复合层结合良好的辊环。高速钢淬火温度高 ,降低内层力学性能 ,通过改进成分 ,获得的高速钢辊环铸态直接回火后 ,硬度达HRC6 4。

梯度材料硬质合金辊环

采用专利技术 ,研制了具有良好润滑耐磨性能的硫化物、氧化物梯度材料 ,并开发成功梯度材料LGM硬质合金辊环 ,介绍了其工业试验结果 ,得出梯度材料LGM辊环比普通硬质合金辊环寿命提高 50 %以上。

离心铸造WC颗粒增强钢基复合材料辊环的研制

介绍了WCp/钢基复合材料轧辊的材料选择和制备工艺 ,并对其显微组织及力学性能进行了分析。工业实验结果表明 :复合材料轧辊的寿命比普通Cr12轧辊高

高速钢辊环挤压铸造技术研究

高速钢具有硬度高、红硬性好等特点 ,适合于制作辊环、轧辊等高温下工作的部件。高速钢辊环通常采用离心铸造方法生产 ,由于高速钢中合金元素密度差大 ,辊环成分偏析严重 ,高速钢优异的耐磨性发挥不出来 ,为克服离心铸造方法的缺点 ,开发了挤压铸造高速钢辊环技术。研究了挤压铸造工艺对高速钢辊环性能的影响。采用浇注温度14 0 0～ 14 5 0℃、压力 15 0MPa、保压时间 12 0～ 15 0s ,压下速度 14～ 16mm/s ,可获得组织致密、无偏析、加工量少的高速钢辊环。用于高速线材轧机预精轧机组 ,使用寿命比高镍铬无限冷硬铸铁辊环提高 5～ 8倍。

WC-Co-Ni硬质合金辊环材料摩擦磨损性能的研究

采用液相化学共沉淀法和喷雾干燥技术制备了均匀的复合粉末,结合热分解和热压烧结技术新工艺制备了两种不同钴含量的硬质合金轧辊材料。利用销-盘式MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机,对所制的两种合金样品进行了摩擦磨损研究,发现两种样品的磨损率随着磨损时间的变化呈现很大的差异。同时两种合金的磨损机理也出现了变化,含有15%粘结剂的合金的磨损机理主要是磨粒磨损和脆性微切削,而且此种样品耐磨性相对低;而含有22%粘结剂的合金的磨损机理是典型的粘着磨损,其耐磨性较高是前者的10倍。

奥-贝球铁辊环成分与组织的研究

模拟轧辊辊环的成形条件,用正交设计试验法进行了金属型铸态奥-贝球铁制取工艺的研究。研究了合金元素对金属型铸态奥-贝球铁组织和性能的影响。结果表明金属型铸态奥贝球铁化学成分(wB/%)为:3.6～3.8C,2.3～2.5Si,≤0.3Mn,≤0.05S,≤0.05P,4Ni,1.0Mo,0.5Cu,同时用1.5%的球化剂进行球化处理,用0.3%含钡硅铁进行孕育。试验的金属型铸态奥-贝球铁的力学性能可达到σb为805.90MPa;硬度为52.5HRC;δ为1.47%;αk为9.00J·cm-2,并在奥-贝球铁离心复合轧辊辊环上获得应用。

冷轧螺纹钢用硬质合金辊环的异常损坏及防范

冷轧螺纹钢用硬质合金辊环的异常损坏影响轧钢生产的效益。本文分析了辊环异常损坏的原因并提出了防范措施。

离心铸造复合针状球墨铸铁辊环的研制

介绍了采用卧式离心铸造技术，试制宝钢钢管轧机使用的复合针状球铁张减机辊环的过程。着重论述了材质选择，球化孕育处理，热处理和离心铸造工艺参数控制等问题。离心铸造辊环经使用考核，平均耐磨性比常法铸造辊环提高３７．７％，主要技术经济指标达到和超过国际同类先进产品水平。

制粒机的压辊环模系统设计

通过对目前制粒机压辊环模系统的考察分析,了解到该系统干油润滑中漏油的重大缺陷,并从该问题出发,采用新的方案对该系统进行设计。本文详尽阐述了设计方法、原理、过程及一般原则,从而使压辊环模系统设计有一定的规律可循,简化了部件的研制过程。为正确设计制粒机提供了科学根据。