辊环

复合硬质合金轧辊制造新工艺

1.铸入式复合硬质合金辊环

为适应现代轧制生产的要求，一种新的硬质合金复合轧辊铸入式（CIC，即 CAST IN CARBIDE）复合硬质合金辊环。该技术是将硬质合金环与球墨铸铁内套浇铸在一起。辊环与辊轴之间为键联接。这种联接方式，由处于复合辊环外层的具有极高硬度和优良耐磨性的硬质合金材料承受轧制力，由处于内层的具有良好强度、韧性的球墨铸铁传递扭矩。CIC 复合轧辊的结构特点：

（1）采用复合层，增强了辊环的强度和韧性，可以承受大的轧制负荷；

（2）辊环与辊轴之间采用以过盈配合的键联接，解决了冷装结构容易将键打坏的问题，使轧制过程更稳定；

（3）辊环与辊轴接触面无间隙，避免了含杂质的冷却水对接触面的腐蚀而导致的辊环变形。

铸入式CIC 复合辊环技术的开发，是粉末冶金技术和铸造技术的新结合，是复合耐磨材料技术在轧辊上应用的一大进步。

2.粉末冶金式复合WC 辊环

该技术是将硬质合金环与添加Ni、Cr 粉末的钢基体，通过粉末冶金技术将两者结合在一起。其工艺要点是先将硬质合金粉末压制并烧结成环后，再与选择好的钢基粉末模压、烧结。硬质合金和钢基之间有着牢固的冶金联接。该工艺的关键是要掌握好1100～1200 ℃的烧结温度和100～120 MPa 的压力条件，烧结成形的毛坯经粗车、消除应力等工艺过程，最后精车并磨削加工成形。

通过选择合适的基体材料，加上先进的工艺和配比，可使复合辊环中的硬质合金与钢基体间的残余应力很低。这种粉末冶金技术在轧辊材料的制备工艺上开创了一个崭新的纪元。

硬质合金辊环材料的应用

WC 辊环在热轧过程中承受高温、轧制应力、热腐蚀及冲击负荷等作用，与国外生产的WC 辊环相比，我国制造辊环用原材料的纯净度、加工工艺及辊环的性能指标等方面还有一定差距，轧辊在使用过程中的耐磨性差、辊环易碎裂。在普通硬质合金辊环材料的基础上，采用润滑耐磨梯度材料Lubrication GradientMaterial（简称LGM），开发出了梯度材料LGM辊环。

该技术是在普通硬质合金材料中加入硫和氧，在金属基材表面形成稳定的梯度金属氧化物和金属硫化物（分别为Co₃O₄和CoS）。而Co₃O₄和CoS 具有良好的润滑和耐磨性能。LGM 辊环的工业性试验表明，梯度材料中的硫化物和氧化物能够降低轧制时的摩擦系数，明显改善辊环在高温和较大轧制力条件下的润滑性能，减少了横向裂纹的生成，辊环的使用寿命是普通硬质合金辊环的1.5 倍，并可减少修磨量和换辊次数，具有显著的经济效益。

利用CIC 技术，开发了世界上含黏结相最少的硬质合金辊环H6T，其黏结相含量只有6 %，而硬度和耐磨性明显高于普通牌号合金，尤其是耐磨性能提高了50 %；在成品机架及成品前机架上使用时，轧辊寿命为普通牌号硬质合金的2 倍；较好地解决了成品机架与成品前机架一起换辊的难题，可显著减少换槽、换辊次数，从而提高了轧机的有效作业率。

CIC 复合硬质合金辊环已在线材轧机（中轧或预精轧）、棒材轧机（中轧、精轧）、小型材轧机（方钢、六角形钎钢、扁钢及角钢等）及三辊轧机系统（如KOCK 线棒材、无缝钢管张力减径机）上应用。复合硬质合金辊环用于高速线材轧机中轧机组或棒材小型轧机的精轧机架时，其单槽每次轧制量是普通铸铁轧辊的10 倍，而每次修磨量仅是铸铁轧辊的1/3～1/2，因此，与传统铸铁轧辊相比，复合轧辊的总轧制量是普通轧辊的20～30 倍。用于无缝钢管3 辊张力减径机架和顶管机架时，与传统的铸铁张力减径机轧辊相比，在轧制较大直径钢管时，复合轧辊的单槽轧制量是普通铸铁辊的20 倍，而在轧制较小直径钢管时，复合轧辊的单槽轧制量为普通铸铁辊的40 倍，而且钢管的成品质量和尺寸精度显著提高。

为解决生产螺纹钢丝所用合金工具钢和硬质合金轧辊材料存在的问题，研制出介于合金工具钢与硬质合金两者之间的硬质合金GW30。经锻造、机加工和热处理后，减弱了合金中碳化物的“桥接”现象，材料的抗弯强度和冲击韧性分别达到了2672 MPa 和18.0 J/cm²，可防止轧辊的早期脆裂失效。同时，充分发挥硬质合金中硬质相的耐磨性，在保持轧辊强韧性不变的条件下，对轧辊表面采取了表面渗硼处理，使渗硼层与钢基体结合牢固，合金表层内的显微结构及性能趋于一致，使合金的耐磨性得到进一步提高。工业试验结果表明，轧辊的使用寿命是合金工具钢的十几倍，经济效益显著 。

唐山亿联盛轧辊有限公司主要产品为高速钢轧辊系列、半高速钢轧辊系列、YLS合金轧辊系列、高铬钢轧辊等二十多个新品种轧辊及其辊环，所有轧辊及辊环全部采用离心铸造。