專利名稱：碳化鎢精軋輥制造工藝技術(shù)的制作方法
一種碳化鎢精軋輥制造工藝技術(shù)，本發(fā)明屬于機(jī)械工程類輥、軸領(lǐng)域，采用本工藝技術(shù)制造的碳化鎢精軋輥用于高速線材軋機(jī)。
近年來我國(guó)引進(jìn)的高速線材軋機(jī)上使用的碳化鎢精軋輥大多是進(jìn)口輥，按目前每公斤80美元計(jì)，進(jìn)口一只精軋輥就需花外匯1200美元(以每只軋輥重15公斤計(jì))，因此，每年所費(fèi)外匯甚大，經(jīng)IPC74～84年，日本公開特許85～88年，Sandvik工廠79～84年專利檢索均未查找到碳化鎢精軋輥制造工藝的有關(guān)專利。目前國(guó)內(nèi)采用熱壓法生產(chǎn)的碳化鎢軋輥由于其外觀及內(nèi)在質(zhì)量差，致密度差，因而軋制噸位低(每糟僅能軋制1200噸，而進(jìn)口輥每糟可軋制2000噸以上)、碎輥率高、磨損深度大、難以滿足高速線材軋機(jī)的使用要求、經(jīng)研究，我們認(rèn)為熱壓法生產(chǎn)的軋輥之所以具有上述缺點(diǎn)，主要原因是由于碳化鎢硬質(zhì)合金粉末在熱壓過程中僅單向受力，因而很難將軋輥壓實(shí)，熱壓后的軋輥中間空隙度大，外觀及內(nèi)在質(zhì)量均難以確保高速線材軋機(jī)的使用要求。本發(fā)明目的就是要研制一種能生產(chǎn)外觀尺寸穩(wěn)定，致密度高，無內(nèi)在空隙度的碳化鎢精軋輥制造工藝，以取代進(jìn)口碳化鎢軋輥，用于引進(jìn)的高速線材軋機(jī)。
本發(fā)明的措施是采用雙等靜壓工藝來壓制碳化鎢精軋輥，使碳化鎢硬質(zhì)合金粉末從熱壓法的單向受力改變?yōu)榈褥o壓的三向受力，從而能生產(chǎn)出外觀尺寸穩(wěn)定、致密度高，無內(nèi)在空隙的均勻壓實(shí)精軋輥，為杜絕輥內(nèi)的空隙，本發(fā)明采用冷等靜壓和熱等靜壓二次壓制，并結(jié)合超聲波無損探測(cè)來確保軋輥質(zhì)量。


圖1為熱壓法示意圖，圖2為本發(fā)明中碳化鎢硬質(zhì)合金粉裝料的示意圖，圖中1為上沖，2為芯棒，3為石墨發(fā)熱體，4為碳化鎢硬質(zhì)合金粉，5為下沖，6為上封，7為上墊，8為模具，9為下墊。
在熱壓法中，碳化鎢硬質(zhì)合金粉僅受上沖1和下沖2所傳遞的軸向壓力，而在冷等靜壓工藝中，由于裝有碳化鎢硬質(zhì)合金粉4的模具8整體置于冷等靜壓機(jī)的油缸內(nèi)進(jìn)行等靜壓壓制，因此受到液體(油)傳遞的三向壓力，故消除了熱壓法所產(chǎn)生的壓不實(shí)的缺陷。況且在本發(fā)明中，經(jīng)冷等靜壓和真空燒結(jié)后的輥坯經(jīng)無損檢測(cè)如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存在空隙，則需再經(jīng)受一次熱等靜壓壓制，以密合空隙，凡經(jīng)受二次等靜壓壓制的軋輥經(jīng)無損檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)有空隙存在。
碳化鎢精軋輥是以碳化鎢或以碳化鎢為主體的還可含有其它硬質(zhì)合金相成份的硬質(zhì)碳化物軋輥的廣義稱謂。在本發(fā)明的實(shí)施例中就采用含CO10～30%的碳化鎢鈷合金粉來壓制碳化鎢精軋輥，當(dāng)然也可采用添加有其它硬質(zhì)合金相如Tac，Tic.等的碳化鎢混合物作為原料來壓制精軋輥。
本發(fā)明的步驟包括有1.裝粉，將碳化鎢硬質(zhì)合金粉末4裝入填有下墊9及芯棒2的塑料模具或由特制橡膠制成的模具8內(nèi)，模具8的大小系根據(jù)所需壓制軋輥而定并考慮碳化鎢硬質(zhì)合金粉在冷等靜壓過程中的壓縮系數(shù)及真空燒結(jié)時(shí)的收縮系數(shù)而定。裝粉時(shí)需均勻搗實(shí)，避免產(chǎn)生偏心影響軋輥外觀質(zhì)量。然后放入上墊7以及能避免油滲入的上封6。上墊7和下墊9主要是為了能使硬質(zhì)合金粉均勻受壓。
2.冷等靜壓處理，將裝好粉的模具8放入冷等靜壓機(jī)的油缸內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓處理。壓力為1.5～2噸/cm2，一般來說，升壓不能過快，否則就會(huì)造成合金粉末內(nèi)外受力不均，并導(dǎo)致軋輥壓不實(shí)。
3.粗加工，脫模后的輥坯表面往往凹凸不平，需經(jīng)車削加工將其加工到所需尺寸，即粗加工后的輥坯還需留有合金在真空燒結(jié)時(shí)的收縮余量。
4.燒結(jié)，將車削后的輥坯經(jīng)1380-1400℃保溫60～75分鐘的高溫真空燒結(jié)處理。保溫時(shí)間一般視軋輥大小和裝爐量而定，但不能小于1小時(shí)。
5.無損檢測(cè)，燒結(jié)后的軋輥坯逐個(gè)進(jìn)行超聲波無損探測(cè)，對(duì)輥內(nèi)存有空隙及外觀質(zhì)量不符要求的軋輥再進(jìn)行一次熱等靜壓處理，而對(duì)于無外觀和內(nèi)在質(zhì)量缺陷的輥坯，可直接進(jìn)行精加工，當(dāng)然，如果對(duì)無缺陷的輥坯也進(jìn)行熱等靜壓處理也未嘗不可，但卻無謂的增加了成本，因?yàn)闊岬褥o壓處理是為了使經(jīng)冷等靜壓后的殘存內(nèi)部空隙密合，以確保軋輥的致密度。
6.熱等靜壓處理，在國(guó)產(chǎn)熱等靜壓機(jī)，采用氬氣傳遞1000大氣壓，1360°保溫90分鐘的熱等靜壓處理，熱等靜壓后的輥坯再進(jìn)行無損檢測(cè)，一般來說，熱等靜壓后，輥坯外觀和內(nèi)部就無缺陷存在。
7.精加工，將符合外觀和內(nèi)在質(zhì)量的輥坯按定貨規(guī)格要求進(jìn)行精加工。
實(shí)施例采用YG15C標(biāo)準(zhǔn)的碳化鎢鈷(含鈷10～30%)合金粉制造φ外158～160毫米，φ內(nèi)86.31～86.35毫米，長(zhǎng)58～62毫米高速線材軋機(jī)用的碳化鎢精軋輥。
1.裝粉，將碳化鎢鈷合金粉4裝入填有下墊9及鋼制芯棒2的內(nèi)徑為235毫米，高400毫米的塑料模具8內(nèi)，裝粉時(shí)需分批均勻搗實(shí)，總裝粉量50公斤，裝粉高度250毫米，然后放入上墊7及上封6，上墊7和下墊9系為外徑235毫米，內(nèi)徑99.5毫米，高42毫米的橡皮墊，上封6為直徑235毫米的塑料帽，芯棒直徑與上、下墊的內(nèi)徑相匹配。
2.冷等靜壓處理，將裝有碳化鎢鈷合金粉的模具8置入φ500毫米冷等靜壓機(jī)的油缸內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓處理，在半小時(shí)內(nèi)將壓力升到2噸/cm2，并保持5～15分鐘。
3.粗加工，脫模后的輥坯車削至φ191～192毫米，切長(zhǎng)71.5～72毫米。
4.燒結(jié)，將經(jīng)粗加工后的輥坯裝入石墨舟進(jìn)行1380℃保溫1小時(shí)的真空燒結(jié)處理，燒結(jié)處理后輥坯外徑為160.5毫米，長(zhǎng)58-60毫米。
5.無損探測(cè)，真空燒結(jié)后的輥坯逐個(gè)進(jìn)行超聲波檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)部份輥坯局部存在有φ2.0毫米左右的空隙，表面存在肉眼可觀察到的閉口鼓泡，凡檢測(cè)后無外觀和內(nèi)在缺陷的輥坯可直接進(jìn)行精加工。
6.熱等靜壓處理，在國(guó)產(chǎn)熱等靜壓機(jī)，采用氬氣傳遞1000大氣壓1360°保溫90分鐘的熱等靜壓工藝，熱等靜壓后再進(jìn)行無損檢測(cè)，輥坯未發(fā)現(xiàn)有任何外觀和內(nèi)在質(zhì)量缺陷。
7.精加工，將經(jīng)熱等靜壓和不經(jīng)熱等靜壓處理的輥坯經(jīng)平面磨床和內(nèi)外園磨床精加工成φ外158.75毫米，φ內(nèi)86.31～86.35毫米，長(zhǎng)59.3～59.7毫米的交貨成品規(guī)格尺寸。經(jīng)上述工藝制造的碳化鎢精軋輥，HRA≥85，抗彎強(qiáng)度≥220公斤/毫米。
本所按實(shí)施例規(guī)范制造碳化鎢精軋輥50只，經(jīng)上鋼二廠引進(jìn)的高速線材軋機(jī)使用1年，每糟軋制噸位大于2000噸，與同類進(jìn)口輥相當(dāng)，碎輥率18%，低于進(jìn)口輥(進(jìn)口輥為25%)，磨損深度為軋制2409噸后僅磨耗0.25毫米，采用本發(fā)明制造的精軋輥與熱壓法的同類軋輥相比，軋制噸位比熱壓輥高一倍，碎輥率比熱壓輥低三倍。因此完全可以代替進(jìn)口輥用于引進(jìn)的高速線材軋機(jī)。按本發(fā)明制取的磨光碳化鎢精軋輥每公斤售價(jià)為300元，與同類熱壓輥售價(jià)相當(dāng)，與進(jìn)口輥80美元/公斤相比，不僅大大節(jié)省外匯，也使線材生產(chǎn)廠的成本大大下降，據(jù)了介，我國(guó)“七五”期間將引進(jìn)16條高速線材生產(chǎn)線。需用碳化鎢精軋輥在10噸以上，因此本發(fā)明的采用必將產(chǎn)生較大的社會(huì)效益，況且我國(guó)鎢礦藏量占世界首位，碳化鎢生產(chǎn)也有幾十年歷史，具有相當(dāng)豐富的原材料市場(chǎng)。
權(quán)利要求
1.一種碳化鎢精軋輥制造工藝，其特征在于，制造步驟包括有(1)裝粉，將碳化鎢硬質(zhì)合金粉4均勻搗實(shí)地裝入填有下墊9及芯棒2的模具8內(nèi)，然后放入上墊7和上封6，模具8的大小根據(jù)所需壓制軋輥規(guī)格，并考慮碳化鎢硬質(zhì)合金粉末在冷等靜壓過程中的壓縮系數(shù)和真空燒結(jié)時(shí)的收縮系數(shù)而定，(2)冷等靜壓處理，將裝好粉的模具8放入冷等靜壓機(jī)的油缸內(nèi)進(jìn)行冷等靜壓處理，壓力為1.5～2噸/cm2，(3)粗加工，將脫模后的輥坯車削加工到所需尺寸，即粗加工后的輥坯還需留有合金在真空燒結(jié)時(shí)的收縮余量，(4)燒結(jié)，將車削后的輥坯經(jīng)1380～1400℃保溫60-75分鐘的真空燒結(jié)處理，保溫時(shí)間不能小于1小時(shí)，(5)無損檢測(cè)，燒結(jié)后的軋輥需逐個(gè)進(jìn)行無損檢測(cè)，對(duì)輥內(nèi)存有空隙及外觀不符要求的輥坯再進(jìn)行一次熱等靜壓處理，而對(duì)無缺陷的可直接進(jìn)行精加工，也可與有缺陷的一起進(jìn)行熱等靜壓處理，(6)熱等靜壓處理，采用氬氣傳遞1000大氣壓，1360℃保溫90分鐘處理，(7)精加工，將符合內(nèi)在和外觀質(zhì)量的輥坯按定貨規(guī)格要求進(jìn)行精加工。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所說的碳化鎢硬質(zhì)合金粉系為符合YC15C標(biāo)準(zhǔn)的碳化鎢鈷(含鈷10～30%)合金粉。
3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，制造φ外158～160毫米，φ內(nèi)86.31～86.35毫米，長(zhǎng)58～62毫米精軋輥，所說的步驟1中模具8為塑料或特制橡膠模具，內(nèi)徑為235毫米，高400毫米，總裝粉量50公斤，裝粉高度250毫米，上墊7和下墊9為外徑235毫米，內(nèi)徑99.5毫米，高42毫米的橡皮墊，上封6為直徑235毫米的塑料帽，鋼制芯棒2的直徑與上下墊內(nèi)徑相匹配，所說的步驟2中的冷等靜壓機(jī)為φ500毫米冷等靜壓機(jī)，所說的步驟3中，輥坯粗加工尺寸為車削到φ191～192毫米，切長(zhǎng)71～72毫米，所說的步驟4中真空燒結(jié)處理為1380℃保溫1小時(shí)，所說的步驟7中，精加工為采用平面磨床和內(nèi)外園磨床精加工成φ外158.75毫米，φ內(nèi)86.31～86.35毫米，長(zhǎng)59.1～59.7毫米的成品規(guī)格。
全文摘要
一種碳化鎢精軋輥制造工藝技術(shù)，本發(fā)明制造的精軋輥用于高速線材軋機(jī)。目前國(guó)內(nèi)引進(jìn)的高速線材軋機(jī)大多采用進(jìn)口輥，每年需花費(fèi)大量外匯，本發(fā)明采用雙等靜壓工藝消除了原熱壓輥的缺陷，采用本發(fā)明制造的碳化鎢精軋輥經(jīng)上鋼二廠使用1年，每槽軋制噸位與同類進(jìn)口輥相當(dāng)，碎輥率小于進(jìn)口輥，經(jīng)軋制2409噸后僅磨耗0.25毫米，完全可替代進(jìn)口輥，且每公斤售價(jià)為300元與80美元/公斤的進(jìn)口輥相比，不僅節(jié)省外匯，也大大降低了線材生產(chǎn)廠的成本。
文檔編號(hào)B22F3/16GK1050510SQ8910761
公開日1991年4月10日 申請(qǐng)日期1989年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月27日
發(fā)明者宋琳 申請(qǐng)人:上海鋼鐵研究所