CN106180593A - 一种基于wc硬质合金的导卫辊制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WC硬质合金的导卫辊制作方法。包括硬质相30％‑40％和粘结相60％‑70％，还包括如下制作步骤：材料配置、熔炼、铸造及加工、热处理、渗氮处理等过程。本发明采用的硬质相的WC和陶瓷，与合金的粘结相组成该导卫辊的浇注成分，由于WC为基体，使得导卫辊具有较高的抗高温耐磨性；通过加入的WC和陶瓷具有高硬度，从而具有高的耐磨性能，提高使用寿命。

Description

一种基于WC硬质合金的导卫辊制作方法

技术领域

本发明属于导卫辊技术领域，特别是涉及一种基于WC硬质合金的导卫辊制作方法。

背景技术

导卫辊主要是引导、辅助轧制坯料或成品迅速通过的轧钢用的设备装罝，是钢铁厂棒材和线材轧制线上的一个非常关键的部件，要求具有较髙的髙温耐磨性，仅冶金行业我国年需消耗各类轧辊材料约200万吨，而性能难以满足要求，因此，每年花数亿美元从国外进口，因此,如何降低其成本，提高其性能，成为未来研究的主要内容。

国内外主要采用的导卫辊材料有：奥氏体耐热钢、马氏体耐热钢和硬质合金等三种。由于钢结硬质合金既有硬质合金高弹性模量、高硬度及高耐磨性的优点，又有合金工具钢可切削加工及可热处理等特点，用于冷作工模具已取得显著的技术经济效果。

在线材轧制过程中，钢坯以较高的温度(900～1250℃)及较高的速度(50m/s以上)通过导卫装置，同时为冷却轧辊及导卫装置，需要不停地向其表面喷射一定压力的冷却水。因此，导卫装置在较高温度下，既要承受急冷急热冲击，又要承受滑动摩擦磨损以及钢坯入口时施加的冲击载荷，工作条件十分恶劣，当导卫辊的热量散热不畅时，容易造成导卫辊的损耗甚至失效。

目前导卫辊大多采用耐热钢等金属材质，由于金属在高温下的硬度耐磨性低，而且高温下化学稳定性差，因此在导卫辊在使用过程中会出现高温磨损失效、粘钢失效、拉伤失效、热疲劳与热裂失效等失效形式。此外由于金属的密度高，在高速旋转运动中，重质导卫辊会对安装在其内部的轴承产生很大的应力，容易造成轴承的失效。因此从导卫辊材质本身考虑防止以上失效的措施是提高材料的硬度、耐磨性、韧性以及抗高温氧化能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于WC硬质合金的导卫辊制作方法，通过采用的硬质相的WC和陶瓷，与合金的粘结相组成该导卫辊的浇注成分，由于WC为基体，使得导卫辊具有较高的抗高温耐磨性；通过加入的WC和陶瓷具有高硬度，从而具有高的耐磨性能，提高使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于WC硬质合金的导卫辊制作方法，包括硬质相30％-40％和粘结相60％-70％；还包括如下制作步骤：

步骤一，材料配置：

A硬质相包括WC68％-79％和陶瓷21％-32％；

B粘结相包括生铁、钨铁、钒铁、铬铁、镍铁、钼铁、硅铁和锰铁；

其中，粘结相由下列重量百分比的化学成分组成：C 1.9～2.4％；W 1.0～2.0％；V0.4～0.8％；Cr 18.5～25.0％；Mo 1.2～1.4％，Si 0.37～0.54％，Ni0.17～0.24％，S＜0.02％，P＜0.02％，余量为Fe和不可避免的微量杂质；

步骤二，熔炼：

将步骤一中的粘结相在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置10-20min后，加入硬质相，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；

步骤三，铸造及加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导卫辊毛坯，导卫辊毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；

步骤四，热处理：将加工后的导卫辊继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；

步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导卫辊表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用的硬质相的WC和陶瓷，与合金的粘结相组成该导卫辊的浇注成分，由于WC为基体，使得导卫辊具有较高的抗高温耐磨性。

2、本发明的导卫辊具有较高的高温组织稳定性好高的硬度和强度，通过加入的WC和陶瓷具有高硬度，从而具有高的耐磨性能，提高使用寿命。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

该导卫辊由硬质相30％和粘结相70％；还包括如下制作步骤：

步骤一，材料配置：

A硬质相包括WC68％和陶瓷32％；

B粘结相包括生铁、钨铁、钒铁、铬铁、镍铁、钼铁、硅铁和锰铁；

其中，粘结相由下列重量百分比的化学成分组成：C 1.9％；W 1.0％；V 0.4％；Cr18.0％；Mo 1.2％，Si 0.37％，Ni 0.17％，S＜0.02％，P＜0.02％，余量为Fe和不可避免的微量杂质；

步骤二，熔炼：

将步骤一中的粘结相在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置10-20min后，加入硬质相，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；

步骤三，铸造及加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导卫辊毛坯，导卫辊毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；

步骤四，热处理：将加工后的导卫辊继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；

步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导卫辊表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃。

对该导卫辊进行热处理，在800℃预热后，分别加热到1000℃、1050℃、1100℃、1180℃、1250℃油淬；然后分别在260℃、330℃、400℃、580℃和660℃回火3次，每次回火1h。通过高温快速滑动磨损试验机进行磨损测试，得到磨损量X1。

实施例二

该导卫辊由硬质相30％-40％和粘结相60％-70％；还包括如下制作步骤：

步骤一，材料配置：

A硬质相包括WC75％和陶瓷25％；

B粘结相包括生铁、钨铁、钒铁、铬铁、镍铁、钼铁、硅铁和锰铁；

其中，粘结相由下列重量百分比的化学成分组成：C 2.2％；W 1.5％；V 0.6％；Cr21.0％；Mo 1.3％，Si 0.45％，Ni 0.20％，S＜0.02％，P＜0.02％，余量为Fe和不可避免的微量杂质；

步骤二，熔炼：

将步骤一中的粘结相在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置10-20min后，加入硬质相，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；

步骤三，铸造及加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导卫辊毛坯，导卫辊毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；

步骤四，热处理：将加工后的导卫辊继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；

步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导卫辊表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃。

对该导卫辊进行热处理，在800℃预热后，分别加热到1000℃、1050℃、1100℃、1180℃、1250℃油淬；然后分别在260℃、330℃、400℃、580℃和660℃回火3次，每次回火1h。通过高温快速滑动磨损试验机进行磨损测试，得到磨损量X2。

实施例三

该导卫辊由硬质相35％和粘结相65％；还包括如下制作步骤：

步骤一，材料配置：

A硬质相包括WC79％和陶瓷21％；

B粘结相包括生铁、钨铁、钒铁、铬铁、镍铁、钼铁、硅铁和锰铁；

其中，粘结相由下列重量百分比的化学成分组成：C 2.4％；W 2.0％；V 0.8％；Cr25.0％；Mo 1.4％，Si 0.54％，Ni 0.24％，S＜0.02％，P＜0.02％，余量为Fe和不可避免的微量杂质；

步骤二，熔炼：

将步骤一中的粘结相在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置10-20min后，加入硬质相，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；

步骤三，铸造及加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导卫辊毛坯，导卫辊毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；

步骤四，热处理：将加工后的导卫辊继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；

步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导卫辊表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃。

对该导卫辊进行热处理，在800℃预热后，分别加热到1000℃、1050℃、1100℃、1180℃、1250℃油淬；然后分别在260℃、330℃、400℃、580℃和660℃回火3次，每次回火1h。通过高温快速滑动磨损试验机进行磨损测试，得到磨损量X3，随着时间的推移，导卫辊的磨损量呈线性稳定的磨损，具有较高的抗高温磨损性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种基于WC硬质合金的导卫辊制作方法，其特征在于，包括硬质相30％-40％和粘结相60％-70％；还包括如下制作步骤：

步骤一，材料配置：

A硬质相包括WC68％-79％和陶瓷21％-32％；

B粘结相包括生铁、钨铁、钒铁、铬铁、镍铁、钼铁、硅铁和锰铁；

其中，粘结相由下列重量百分比的化学成分组成：C 1.9～2.4％；W 1.0～2.0％；V 0.4～0.8％；Cr 18.5～25.0％；Mo 1.2～1.4％，Si 0.37～0.54％，Ni 0.17～0.24％，S＜0.02％，P＜0.02％，余量为Fe和不可避免的微量杂质；

步骤二，熔炼：

将步骤一中的粘结相在中频感应电炉内混合加热熔化；钢水温度达到1630～1750℃时，停止加热，室温静置10-20min后，加入硬质相，加热，使钢水温度达到1760～1780℃时，停止加热，室温静置1-2h后，出炉入浇包；

步骤三，铸造及加工：当钢水温度降至1450～1470℃时，将钢水浇入铸型，得到导卫辊毛坯，导卫辊毛坯经清砂、去浇冒口处理后，入炉加热至880～920℃，保温4～6小时后，炉冷至温度低于500℃后空冷至室温，然后进行粗加工；

步骤四，热处理：将加工后的导卫辊继续入炉加热至1020～1050℃，保温2～4小时后，进行机械精加工；在温度为100～150℃的淬火油池中淬火冷却40～60分钟，随后在200～220℃回火保温8～10小时，出炉空冷至室温；

步骤五，渗氮处理：将步骤四处理后的导卫辊表面进行渗氮，连续进行2-3次，每次渗氮温度降低5℃。