本發(fā)明涉及一種軋鋼導(dǎo)輥，尤其是一種用于軋鋼連軋系統(tǒng)滾動導(dǎo)衛(wèi)裝置的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥及其制造方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)衛(wèi)裝置是指在軋鋼生產(chǎn)過程中引導(dǎo)和護(hù)衛(wèi)軋件進(jìn)出軋機(jī)的一種重要零部件，用于在型材軋制過程中引導(dǎo)軋件按所需要的狀態(tài)進(jìn)出孔型，以保證軋件實現(xiàn)既定的變形。導(dǎo)衛(wèi)裝置的設(shè)計和使用是否得當(dāng)，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和軋機(jī)的生產(chǎn)能力。
滾動導(dǎo)衛(wèi)裝置是軋鋼廠在進(jìn)行型材、棒材或線材軋制時，將軋件引導(dǎo)進(jìn)入軋機(jī)的軋輥孔型內(nèi)的一種導(dǎo)向裝置。導(dǎo)衛(wèi)輥主要是引導(dǎo)、輔助軋制坯料或成品迅速通過的軋鋼用的導(dǎo)向設(shè)備裝置，導(dǎo)輥是滾動導(dǎo)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(guān)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(jī)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(dǎo)衛(wèi)裝置。隨著軋鋼技術(shù)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(dá)到80m/s～140m/s左右，高速線材終軋架次導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速大約為每分鐘30000～45000 轉(zhuǎn)。為冷卻軋輥及導(dǎo)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(dǎo)衛(wèi)輥實行強(qiáng)制水冷，導(dǎo)衛(wèi)輥受激冷激熱交變熱應(yīng)力作用，易產(chǎn)生熱疲勞。因此，導(dǎo)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(dāng)導(dǎo)衛(wèi)輥的熱量散熱不暢時，容易造成導(dǎo)衛(wèi)輥的損耗甚至失效。由于導(dǎo)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(fù)荷的沖擊，因而軋輥的更換頻率很高。因此，在制造導(dǎo)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(shù)中，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(jī)加工性能差，制造成本太高，在高線導(dǎo)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(xué)穩(wěn)定性差，因此在導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)衛(wèi)導(dǎo)輥材料提出了更高的要求。影響導(dǎo)衛(wèi)裝置使用壽命的關(guān)鍵問題之一就是導(dǎo)輥材質(zhì)的選擇與組織狀態(tài)的控制，巨大的導(dǎo)輥材料消耗、頻繁地更換導(dǎo)輥已嚴(yán)重影響了鋼鐵工業(yè)的正常發(fā)展。因此，對導(dǎo)輥的材質(zhì)進(jìn)行研究不但十分必要，而且已經(jīng)成為擴(kuò)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(dǎo)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(dāng)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(jī)械性能，主要表現(xiàn)在與高鈷硬質(zhì)合金相當(dāng)?shù)哪湍バ?；與鋼相比較高的剛性、彈性模量、抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)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(xué)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(jī)械、冶金、化工、船舶、航空航天以及核工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(jì)效益也極為顯著。
由于鋼結(jié)硬質(zhì)合金既有硬質(zhì)合金高彈性模量、高硬度及高耐磨性的優(yōu)點(diǎn)，又有合金工具鋼可切削加工及可熱處理等特點(diǎn)，用于冷作工模具材料已取得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。有關(guān)鋼結(jié)硬質(zhì)合金在熱作工模具的應(yīng)用情況國外也有報道，例如:美國等國家已用鋼結(jié)硬質(zhì)合金制作熱軋螺紋鋼筋的單槽或雙槽軋輥，以及用作制造高速軋機(jī)的導(dǎo)衛(wèi)輥;而在我國這方面的報道較少。將其應(yīng)用于制造導(dǎo)衛(wèi)輥將會極大的提高導(dǎo)衛(wèi)輥的使用壽命，降低導(dǎo)衛(wèi)輥生產(chǎn)和使用成本，提高鋼鐵企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時也具有極大的社會效益。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種耐磨性好，不易破碎，成本低，使用壽命長的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥及其制造方法，以增強(qiáng)導(dǎo)輥的耐磨性、延長導(dǎo)輥的使用壽命，并降低導(dǎo)輥的制造成本。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。
本發(fā)明的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥，采用高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造，加工制造過程包括以下幾個步驟：
（1）導(dǎo)衛(wèi)輥材料：
C0.7～1.5%，Mo0.5～2.2%，V0.1～0.3%，Si0.3～0.6%，Mn8～14%，Ni0.5～2.0%,S≤0.02，P≤0.02， La2O3 ≤0.8％，WC40%，余量為Fe；
（2）導(dǎo)衛(wèi)輥的制造和加工：
1)將粉末冶金工藝制造的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行鍛造成型；
2)將鍛造成型的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行球化退火處理，使鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度＜HRA74；
3)將球化退火處理后的鋼結(jié)硬質(zhì)合金按照導(dǎo)衛(wèi)輥產(chǎn)品所需的尺寸進(jìn)行加工，將導(dǎo)衛(wèi)輥外表尺寸和內(nèi)孔裝裝軸承處預(yù)留一定的磨削量；
4)將加工好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥進(jìn)行淬火和回火熱處理，使其硬度＞HRA80；
5)將經(jīng)過淬火和回火熱處理好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥外表和內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工到所需尺寸；
6)將磨削加工好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥進(jìn)行質(zhì)量檢驗合格后在其表面和內(nèi)孔涂油，然后包裝。
有益效果
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
1、本發(fā)明的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥，克服了奧氏體耐熱鋼耐磨性差，磨損快，與線材的相互粘附傾向勝較大，易發(fā)生粘鋼和馬氏體組織耐磨鋼和耐磨鑄鐵易于發(fā)生馬氏體回火，耐磨性會降低及高鉻鑄鐵熱穩(wěn)定性較差，易于聚集長大而逐漸軟化和硬質(zhì)合金導(dǎo)輥由于材料脆性大，其沖擊韌性較低，在高沖擊下容易破碎，且機(jī)加工性能差，制造成本太高等缺點(diǎn)和不足。既有硬質(zhì)合金高彈性模量、高硬度及高耐磨性的優(yōu)點(diǎn)，又有合金工具鋼可切削加工及可熱處理等優(yōu)點(diǎn)，具有耐高溫、耐磨擦的特性，大大地提高了導(dǎo)輥的耐磨性、耐高溫、耐熱沖擊等性能，延長了導(dǎo)輥的使用壽命，使用壽命一般為傳統(tǒng)導(dǎo)輥的5～10 倍，從而降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。大大降低了導(dǎo)輥的制造成本。具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2、本發(fā)明所制備的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥既耐磨又克服了硬質(zhì)合金易破碎的缺點(diǎn)，具有硬度高，耐磨損，抗高溫氧化等優(yōu)異的物理機(jī)械性能，且制造方法簡便，易于操作，成本低廉，有著極高的性價比。
附圖說明
圖1 為本發(fā)明的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥的剖視圖。
附圖1 中標(biāo)號：1軸承安裝孔，2導(dǎo)輥軸通孔，3導(dǎo)衛(wèi)輥體，4軸承安裝限位臺階。
以下通過具體實施方式，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施方式
參見圖1，高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥，由1軸承安裝孔，2導(dǎo)輥軸通孔，3導(dǎo)衛(wèi)輥體，4軸承安裝限位臺階構(gòu)成。
下面結(jié)合具體實施方式來進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
實施例1
本發(fā)明的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥的加工制造過程一般包括以下幾個步驟：
（1）導(dǎo)衛(wèi)輥材料：
材料化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C0.8%，Mo0.7%，V0.1%，Si0.4%，Mn10%，Ni0.5%,S≤0.02，P≤0.02， La2O3 ≤0.4％，WC40%，余量為Fe；
（2）導(dǎo)衛(wèi)輥的制造和加工：
1)將粉末冶金工藝制造的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行鍛造成型；
2)將鍛造成型的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行球化退火處理，使鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度＜HRA74；
3)將球化退火處理后的鋼結(jié)硬質(zhì)合金按照導(dǎo)衛(wèi)輥產(chǎn)品所需的尺寸進(jìn)行加工，將導(dǎo)衛(wèi)輥外表尺寸和內(nèi)孔裝裝軸承處預(yù)留一定的磨削量；
4)將加工好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥進(jìn)行淬火和回火熱處理，使其硬度＞HRA80；
5)將經(jīng)過淬火和回火熱處理好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥外表和內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工到所需尺寸；
6)將磨削加工好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥進(jìn)行質(zhì)量檢驗合格后在其表面和內(nèi)孔涂油，然后包裝。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中單一材質(zhì)的不足，充分發(fā)揮硬質(zhì)合金耐磨、普通鋼材不易破碎的長處，將二者結(jié)合起來，生產(chǎn)出鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)輥。
可以理解地是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
實施例2
本發(fā)明的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥的加工制造過程一般包括以下幾個步驟：
（1）導(dǎo)衛(wèi)輥材料：
材料化學(xué)成分質(zhì)量百分比為C1.5%，Mo2.2%，V0.3%，Si0.6%，Mn13%，Ni2.0%,S≤0.02，P≤0.02，La2O3 ≤0.8％，WC50%，余量為Fe；
（2）導(dǎo)衛(wèi)輥的制造和加工：
1)將粉末冶金工藝制造的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行鍛造成型；
2)將鍛造成型的高錳鋼基WC鋼結(jié)硬質(zhì)合金進(jìn)行球化退火處理，使鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬度＜HRA74；
3)將球化退火處理后的鋼結(jié)硬質(zhì)合金按照導(dǎo)衛(wèi)輥產(chǎn)品所需的尺寸進(jìn)行加工，將導(dǎo)衛(wèi)輥外表尺寸和內(nèi)孔裝裝軸承處預(yù)留一定的磨削量；
4)將加工好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥進(jìn)行淬火和回火熱處理，使其硬度＞HRA80；
5)將經(jīng)過淬火和回火熱處理好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥外表和內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工到所需尺寸；
6)將磨削加工好的鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)衛(wèi)輥進(jìn)行質(zhì)量檢驗合格后在其表面和內(nèi)孔涂油，然后包裝。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中單一材質(zhì)的不足，充分發(fā)揮硬質(zhì)合金耐磨、普通鋼材不易破碎的長處，將二者結(jié)合起來，生產(chǎn)出鋼結(jié)硬質(zhì)合金導(dǎo)輥。
可以理解地是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。