[发明专利]一种非均匀结构硬质合金辊环及其制备方法

说明书

本发明公开一种非均匀结构硬质合金辊环，制备所述硬质合金的原料包括粘结相和硬质相，原料中粘结相的含量为10～20wt％，硬质相的含量为80～90wt％；粘结相包括钴、镍和硼，硬质相为碳化钨，硬质合金的金相组织中，碳化钨平均晶粒度范围为3.4～4.2μm。本发明还公开一种非均匀结构硬质合金辊环的其制备方法。本发明中的非均匀结构硬质合金辊环，使硬质合金辊环的韧性和耐磨性同步提高，进而提高了硬质合金辊环的使用寿命，从而降低钢企轧制成本，提高作业率。

技术领域

本发明涉及非均匀结构硬质合金领域，特别涉及一种适用于难轧钢铁线材的非均匀结构硬质合金辊环及其制备方法。

背景技术

在现有技术中，通常硬质合金辊环与钢轴、锥套压装共同组合成轧辊，用于钢铁线材、棒材、扁材和异型材的热轧和冷轧。与铸铁、钢制成的轧辊辊环相比，硬质合金辊环的使用寿命可以提高10至20倍，因而得到了广泛应用。在钢铁线材高速轧制过程中，硬质合金辊环需承受很高的交变轧制应力、热应力和扭矩剪切力，因而要求硬质合金辊环具有高的抗冲击韧性和抗热疲劳性能，同时还要具有很高的耐磨性和抗腐蚀性能。

在现有技术中，硬质合金辊环的制备，基本选用碳化钨(WC)作硬质相，金属钴(Co)和/或金属镍(Ni)的粉末作粘结相，采用粉末冶金方法进行生产。用纯钴粉作粘结相的碳化钨-钴(WC-Co)的合金辊环的强度和韧性较好，耐磨损性较强，但耐腐蚀和耐钢材表面粗糙度能力稍显不足，对使用现场的工况和冷却水质要求较高。而采用钴-镍-镉(Co-Ni-Cr)作粘结剂的合金辊环，抗腐蚀性能明显改善，抗热裂纹和耐表面粗糙度性能提高，但韧性和耐磨性有所下降。随着钢铁工业的迅猛发展，高强度、高抗震性、耐火防腐的高碳合金钢、特殊钢等钢铁线材因其附加值高，成为高线轧制的主流产品，它们由于轧制强度高、变形抗力大，而被称为硬线，是公认的难轧材料，如弹簧钢、轴承钢、焊丝钢、高速钢、不锈钢、冷镦钢等。尤其是近年来，钢企采用低温轧制技术，大幅提高了轧制抗力，使合金轧辊的轧槽底部易早期出现细而深的热裂纹或大幅降低轧辊的单槽过钢量，造成轧制成本增加，生产效率大幅降低。

发明内容

针对钢铁线材高速轧制设备工况及硬线比例不断提高的现状，为了降低钢企轧制成本，提高作业率，本发明提供了一种非均匀结构硬质合金辊环及其制备方法，使硬质合金辊环的韧性和耐磨性同步提高，进而提高了硬质合金辊环的使用寿命。

本发明提供一种非均匀结构硬质合金辊环，制备所述硬质合金的原料包括粘结相和硬质相，所述原料中粘结相的含量为10～20wt％，硬质相的含量为80～90wt％；所述粘结相包括钴、镍和硼，所述硬质相为碳化钨，所述硬质合金的金相组织中，碳化钨平均晶粒粒度范围为3.4～4.2μm。

在本发明的一个实施例中，所述硬质相包括粗、中、细三种晶粒度的碳化钨，其中，粗晶粒碳化钨的粒度范围为23～27μm，中晶粒碳化钨的粒度范围为10～12μm，细晶粒碳化钨的粒度范围为4～7μm。

在本发明的一个实施例中，所述原料中粗晶粒碳化钨的含量为15～35wt％，中晶粒碳化钨的含量为30～70wt％，细晶粒碳化钨的含量为15～35wt％。

在本发明的一个实施例中，所述原料中钴、镍和硼的含量分别为3～10wt％、3～10wt％和0.2～0.4wt％。

本发明的另一方面，还公开一种非均匀结构硬质合金辊环的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、配料：选取碳化钨粉、钴粉、镍粉和硼粉，混合得到非均匀结构硬质合金辊环的原料；所述原料中钴粉、镍粉和硼粉的总含量为10～20wt％，余量为碳化钨粉；

步骤2、研磨：对所述原料进行研磨，得到混合料；

步骤3、压制：将所述混合料，压制成毛坯；

步骤4、烧结：将所述毛坯，放置于烧结炉中进行烧结，得到所述非均匀结构硬质合金辊环；