專利名稱：碳化鎢精軋輥制造工藝技術的制作方法
一種碳化鎢精軋輥制造工藝技術，本發(fā)明屬于機械工程類輥、軸領域，采用本工藝技術制造的碳化鎢精軋輥用于高速線材軋機。
近年來我國引進的高速線材軋機上使用的碳化鎢精軋輥大多是進口輥，按目前每公斤80美元計，進口一只精軋輥就需花外匯1200美元(以每只軋輥重15公斤計)，因此，每年所費外匯甚大，經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專利。目前國內采用熱壓法生產的碳化鎢軋輥由于其外觀及內在質量差，致密度差，因而軋制噸位低(每糟僅能軋制1200噸，而進口輥每糟可軋制2000噸以上)、碎輥率高、磨損深度大、難以滿足高速線材軋機的使用要求、經研究，我們認為熱壓法生產的軋輥之所以具有上述缺點，主要原因是由于碳化鎢硬質合金粉末在熱壓過程中僅單向受力，因而很難將軋輥壓實，熱壓后的軋輥中間空隙度大，外觀及內在質量均難以確保高速線材軋機的使用要求。本發(fā)明目的就是要研制一種能生產外觀尺寸穩(wěn)定，致密度高，無內在空隙度的碳化鎢精軋輥制造工藝，以取代進口碳化鎢軋輥，用于引進的高速線材軋機。
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，從而能生產出外觀尺寸穩(wěn)定、致密度高，無內在空隙的均勻壓實精軋輥，為杜絕輥內的空隙，本發(fā)明采用冷等靜壓和熱等靜壓二次壓制，并結合超聲波無損探測來確保軋輥質量。


圖1為熱壓法示意圖，圖2為本發(fā)明中碳化鎢硬質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合金粉4的模具8整體置于冷等靜壓機的油缸內進行等靜壓壓制，因此受到液體(油)傳遞的三向壓力，故消除了熱壓法所產生的壓不實的缺陷。況且在本發(fā)明中，經冷等靜壓和真空燒結后的輥坯經無損檢測如發(fā)現(xiàn)內部存在空隙，則需再經受一次熱等靜壓壓制，以密合空隙，凡經受二次等靜壓壓制的軋輥經無損檢測均未發(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合金相成份的硬質碳化物軋輥的廣義稱謂。在本發(fā)明的實施例中就采用含CO10～30%的碳化鎢鈷合金粉來壓制碳化鎢精軋輥，當然也可采用添加有其它硬質合金相如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，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合金粉在冷等靜壓過程中的壓縮系數(shù)及真空燒結時的收縮系數(shù)而定。裝粉時需均勻搗實，避免產生偏心影響軋輥外觀質量。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放入冷等靜壓機的油缸內進行冷等靜壓處理。壓力為1.5～2噸/cm2，一般來說，升壓不能過快，否則就會造成合金粉末內外受力不均，并導致軋輥壓不實。
3.粗加工，脫模后的輥坯表面往往凹凸不平，需經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時的收縮余量。
4.燒結，將車削后的輥坯經1380-1400℃保溫60～75分鐘的高溫真空燒結處理。保溫時間一般視軋輥大小和裝爐量而定，但不能小于1小時。
5.無損檢測，燒結后的軋輥坯逐個進行超聲波無損探測，對輥內存有空隙及外觀質量不符要求的軋輥再進行一次熱等靜壓處理，而對于無外觀和內在質量缺陷的輥坯，可直接進行精加工，當然，如果對無缺陷的輥坯也進行熱等靜壓處理也未嘗不可，但卻無謂的增加了成本，因為熱等靜壓處理是為了使經冷等靜壓后的殘存內部空隙密合，以確保軋輥的致密度。
6.熱等靜壓處理，在國產熱等靜壓機，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行無損檢測，一般來說，熱等靜壓后，輥坯外觀和內部就無缺陷存在。
7.精加工，將符合外觀和內在質量的輥坯按定貨規(guī)格要求進行精加工。
實施例采用YG15C標準的碳化鎢鈷(含鈷10～30%)合金粉制造φ外158～160毫米，φ內86.31～86.35毫米，長58～62毫米高速線材軋機用的碳化鎢精軋輥。
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的內徑為235毫米，高400毫米的塑料模具8內，裝粉時需分批均勻搗實，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毫米冷等靜壓機的油缸內進行冷等靜壓處理，在半小時內將壓力升到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71.5～72毫米。
4.燒結，將經粗加工后的輥坯裝入石墨舟進行1380℃保溫1小時的真空燒結處理，燒結處理后輥坯外徑為160.5毫米，長58-60毫米。
5.無損探測，真空燒結后的輥坯逐個進行超聲波檢測，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，凡檢測后無外觀和內在缺陷的輥坯可直接進行精加工。
6.熱等靜壓處理，在國產熱等靜壓機，采用氬氣傳遞1000大氣壓1360°保溫90分鐘的熱等靜壓工藝，熱等靜壓后再進行無損檢測，輥坯未發(fā)現(xiàn)有任何外觀和內在質量缺陷。
7.精加工，將經熱等靜壓和不經熱等靜壓處理的輥坯經平面磨床和內外園磨床精加工成φ外158.75毫米，φ內86.31～86.35毫米，長59.3～59.7毫米的交貨成品規(guī)格尺寸。經上述工藝制造的碳化鎢精軋輥，HRA≥85，抗彎強度≥220公斤/毫米。
本所按實施例規(guī)范制造碳化鎢精軋輥50只，經上鋼二廠引進的高速線材軋機使用1年，每糟軋制噸位大于2000噸，與同類進口輥相當，碎輥率18%，低于進口輥(進口輥為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口輥用于引進的高速線材軋機。按本發(fā)明制取的磨光碳化鎢精軋輥每公斤售價為300元，與同類熱壓輥售價相當，與進口輥80美元/公斤相比，不僅大大節(jié)省外匯，也使線材生產廠的成本大大下降，據(jù)了介，我國“七五”期間將引進16條高速線材生產線。需用碳化鎢精軋輥在10噸以上，因此本發(fā)明的采用必將產生較大的社會效益，況且我國鎢礦藏量占世界首位，碳化鎢生產也有幾十年歷史，具有相當豐富的原材料市場。
權利要求
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，將碳化鎢硬質合金粉4均勻搗實地裝入填有下墊9及芯棒2的模具8內，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，并考慮碳化鎢硬質合金粉末在冷等靜壓過程中的壓縮系數(shù)和真空燒結時的收縮系數(shù)而定，(2)冷等靜壓處理，將裝好粉的模具8放入冷等靜壓機的油缸內進行冷等靜壓處理，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時的收縮余量，(4)燒結，將車削后的輥坯經1380～1400℃保溫60-75分鐘的真空燒結處理，保溫時間不能小于1小時，(5)無損檢測，燒結后的軋輥需逐個進行無損檢測，對輥內存有空隙及外觀不符要求的輥坯再進行一次熱等靜壓處理，而對無缺陷的可直接進行精加工，也可與有缺陷的一起進行熱等靜壓處理，(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，將符合內在和外觀質量的輥坯按定貨規(guī)格要求進行精加工。
2.如權利要求1所述的工藝，其特征在于，所說的碳化鎢硬質合金粉系為符合YC15C標準的碳化鎢鈷(含鈷10～30%)合金粉。
3.如權利要求2所述的工藝，其特征在于，制造φ外158～160毫米，φ內86.31～86.35毫米，長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的直徑與上下墊內徑相匹配，所說的步驟2中的冷等靜壓機為φ500毫米冷等靜壓機，所說的步驟3中，輥坯粗加工尺寸為車削到φ191～192毫米，切長71～72毫米，所說的步驟4中真空燒結處理為1380℃保溫1小時，所說的步驟7中，精加工為采用平面磨床和內外園磨床精加工成φ外158.75毫米，φ內86.31～86.35毫米，長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，本發(fā)明制造的精軋輥用于高速線材軋機。目前國內引進的高速線材軋機大多采用進口輥，每年需花費大量外匯，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上鋼二廠使用1年，每槽軋制噸位與同類進口輥相當，碎輥率小于進口輥，經軋制2409噸后僅磨耗0.25毫米，完全可替代進口輥，且每公斤售價為300元與80美元/公斤的進口輥相比，不僅節(jié)省外匯，也大大降低了線材生產廠的成本。
文檔編號B22F3/16GK1050510SQ8910761
公開日1991年4月10日 申請日期1989年9月27日 優(yōu)先權日1989年9月27日
發(fā)明者宋琳 申請人:上海鋼鐵研究所