冷轧螺纹钢筋轧制用硬质合金轧辊制造方法技术

一种冷轧螺纹钢筋轧制用硬质合金轧辊的制造方法，属于粉末冶金工艺制造硬质合金轧辊领域，它包括原料制备、成型、烧结、成品等工序，特点是采用冷等静压成型后，经过压坯串式车削整形，再经过烧结热等静压处理，轧辊经过烧结热等静压后，近乎全致密，少无、无孔隙、钴池和粗大碳化钨晶粒等缺陷，压坯串坯车削整形加工大幅度提高了冷等静压型的产得率，适应批量化大生产，成本比双等静压法降低２０％以上。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
该专利技术属于粉末冶金工艺制造硬质合金轧辊的技术。特别适用于冷轧螺纹钢筋轧制用硬质合金轧辊的制造。作为冷轧螺纹钢筋轧制用轧辊要求有高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、良好的表面光洁度。硬质合金轧辊最能胜任这些要求，已广泛用在冷轧螺纹钢筋轧机上。这种轧辊以碳化钨作硬质相基体，以金属钴作粘结相，采用粉末冶金工艺通过混料、成型和烧结、磨加工而制得。轧辊质量首先取决于混合料的成份和粒度，其次取决于成型和烧结工艺。在现有技术中，硬质合金轧辊制造方法有下列几种(1)热压法。即将混合料直接加入石墨模中，在电阻加热式热压机上升温、加压，同时进行成型和烧结过程。(见《鞍钢技术》)，1992年第7期，P15～16)该方法缺点是高温热压时，钴相易逸出和偏聚，同时石墨模使合金渗碳，从而降底轧辊性能。(2)冷压烧结法。即将混合料装入钢模具中，在轴向压力机中压制成型。然后经氢气烧结或真空烧结而制得。该方法缺点是混合料需加成型剂，烧结前必须脱除成型剂，一旦成型剂不纯或脱除不净，就会给后续烧结带来夹渣、渗碳，甚至B、C类孔隙，轧辊性能因此降低。此外，轴向模压使压坯密度不均匀，在烧结中压坯收缩不一致而使轧辊变形。(3)双等静压法。即将混合料装入橡胶包套里，先冷等静压成型，再经氢气或真空预烧结，最后在热等静压机中处理。(中国专利CN1050510A)该方法消除了前二种方法轧辊中的残余孔隙，获得近乎全致密的轧辊，但工艺成本高，产率低，容易产生钴池及粗大碳化钨晶粒等缺陷。本专利技术的目的在于提供一种冷轧螺纹钢筋轧制用硬质合金轧辊的制造方法。不仅要解决冷压烧结法添加成型剂带来的问题，克服热压法中存在的失钴、偏钴和渗碳的弊端。而且要避免双等静压法中出现的钴池、粗大碳化钨晶粒等组织缺陷。即用低工艺成本生产少、无孔隙、钴池和粗大碳化钨等组织缺陷的高性能硬质合金轧辊。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。(1)混合料不加成型剂，采用冷等静压成型法。冷等静压成型是在冷等静压机中借助高压油体的各向均衡传压使粉料压制成型。由于无压力损失和各向均压，因而压坯有足够的加工强度和均匀的密度分布。(2)采用压坯串式车削整形法。该方法利用冷等静压成型制取大高/径比压坯的优势，先制取足够高度的压坯，然后在车床上串式车削加工成一片片轧辊生坯。生坯之间用定位圈隔开以保证加工中切好的辊坯在心轴上不打滑不摆动，避免辊坯掉肉、裂纹而报废。该方法大幅度提高了冷等静压成型法制取轧辊生坯的生产率。(3)采用烧结热等静压技术。烧结热等静压是将真空烧结和热等静压集中在同一设备中一次完成的一种先进的硬质合金生产技术。它是在真空烧结温度下直接热等静压。由于些时烧结体中存在大量液相，因而仅需几个MPa压力即能使液相渗入到碳化钨颗粒之间，获得均匀钴层，同时充填残余孔隙使孔隙封闭。烧结热等静压难以完全消除低钴和细晶粒牌号硬质合金中的残余孔隙，但对中、高钴粗晶粒牌号合金的残余孔隙可以完全消除。因此，烧结热等静压技术特别适用于以高钴粗晶粒牌号合金作材质的硬质合金轧辊的制造。本专利技术硬质合金轧辊制造方法的工艺流程为混合料制备→滚坯制备→冷等静压成型→压坯串式车削整形→烧结热等静压→磨加工。现将各工序分述如下(1)混合料制备采用湿磨混合法将碳化钨粉和钴粉混合均匀制得混合料，混合料不加成型剂，其成份为Co13～20wt％；C游离＜0.1wt％；O2＜0.5wt％；Fe＜0.1wt％，余为WC；WC原始粒度6～10μm。(2)滚坯制备在带钢轴的橡皮包套中装入定量的混合料，两端用橡皮塞捆扎密封，然后修边整形制成外径为φ110～310mm，高度为25～1500mm的滚坯。(3)冷等静压成型。将滚坯置于冷等静压机中成型。成型压力1800～2000Kg/cm2，保压时间5～10min。(4)串式车削整型。先加工压坯的外园和端面，然后用倒角成型车刀在外园柱面车出具有一定高度和倒角尺寸的轧辊生坯外园轮廓。最后用切刀沿生坯间的切缝逐片切取轧辊生坯，切好的生坯用定位圈相互隔开，固定在心轴上。压坯加工完后，从钢轴上将轧辊生坯逐片脱模，然后稍加修边即可。(5)烧结热等静压轧辊生坯在烧结热等静压机中烧结。工艺过程装料→抽真空→升温到液相烧结温度保温→加压→保温保压→降压冷却→卸料。主要工艺参数真空烧结温度1360℃～1400℃；保温时间30～90min，打压时间10～30min；保压压力0-6MPa；保温保压时间20～60min。(6)磨加工用金刚石砂轮按端面→内园→外园→倒角→开槽→刻痕的顺序依次磨削加工。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点(1)混合料不加成型剂，从而避免了成型剂带来的夹杂、渗碳及B、C型孔隙。(2)串式车削整形法大大提高了冷等静压成型法制取轧辊生坯的产得率，从而实现了轧辊的批量化大生产。(3)所制得的轧辊少、无孔隙、钴池及粗大碳化钨晶粒等缺陷，组织均匀。因而轧辊强度高，强度被动性小，性能稳定可靠，寿命长。(4)生产工艺成本比双等静压法降底20％以上，与冷压烧结法及热压法相当。(5)所获轧辊的主要性能密度13.9-14.1克/厘米3，硬度≥86HRA，孔隙度＜A02，抗弯强度≥3000MPa，在四川德阳市冷轧螺纹钢筋厂直进式被动轧机上试轧时，每磨次轧制量≥3000吨，为冷压烧结法轧辊轧制量的6倍。实施例采用本专利技术所述硬质合轧辊的制造方法，试制了φ205/φ150×15和φ145/φ95×15二种规格的轧辊，各一套(12片/套)共24片。在四川德阳市冷轧螺纹厂的直进式被动螺纹钢筋轧机上现场轧制φ4、φ6型螺纹钢筋。轧辊所用混合料成份如表1。混合料的技术要求如表2。烧结热等静压主要工艺参数如表3，轧辊性能和轧制效果如表4。表1 实施例轧辊所用混合料成分(wt％) </tables>表2 实施例轧辊所用混合料的技术要求(占总重量wt％) </tables>表3 实施例轧辊烧结热等静压工艺参数 </tables>表4 实施例轧辊的性能及试轧结果 </tables>权利要求1.一种冷轧螺纹钢筋轧制用硬质合金轧辊的制造方法，包括原料制备、成型、烧结、成品等工序，其特征在于原料制备后采用冷等静压成型，成型之后采用压坯串式车削整形，而后再经过烧结热等静压，即将真空烧结和热等静压集中在同一设备中一次完成，也就是在真空烧结温度下直接热等静压，最后经过磨加工得成品，其具体工序及参数分述如下(1)混合料制备采用湿磨混合法将碳化钨粉和钴粉混合均匀制得混合料，WC原始粒度要求为6～10μm，混合料不加成型剂；(2)滚坯制备在带钢轴的橡皮包套中装入定量的混合料，两端用橡皮塞捆扎密封，然后修边整形制成外径为φ110～310mm，高度为25～1500mm的滚坯；(3)冷等静压成型将滚坯置于冷等静压机中成型，成型压力1800～2000Kg/cm2，保压时间5～10min；(4)串式车削整型先加工压坯的外园和端面，然后用倒角成型车刀在外园柱面车出具有一定高度和倒角尺寸的轧辊生坯外园轮廓，最后用切刀沿生坯间的切缝逐片切取轧辊生坯，切好的生坯用定位圈相互隔开，固定在心轴上，压坯加工完后，从钢轴上将轧辊生坯逐片脱模，然后稍加修边即可；(5)烧结热等静压轧辊生坯在烧结热等静压机中烧结，烧结过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷轧螺纹钢筋轧制用硬质合金轧辊的制造方法，包括原料制备、成型、烧结、成品等工序，其特征在于：原料制备后采用冷等静压成型，成型之后采用压坯串式车削整形，而后再经过烧结热等静压，即将真空烧结和热等静压集中在同一设备中一次完成，也就是在真空烧结温度下直接热等静压，最后经过磨加工得成品，其具体工序及参数分述如下：（１）混合料制备：采用湿磨混合法将碳化钨粉和钴粉混合均匀制得混合料，ＷＣ原始粒度要求为６～１０μｍ，混合料不加成型剂；（２）滚坯制备：在带钢轴的橡皮包套中装入定量 的混合料，两端用橡皮塞捆扎密封，然后修边整形制成外径为Φ１１０～３１０ｍｍ，高度为２５～１５００ｍｍ的滚坯；（３）冷等静压成型：将滚坯置于冷等静压机中成型，成型压力：１８００～２０００Ｋｇ／ｃｍ↑［２］，保压时间５～１０ｍｉｎ；（４ ）串式车削整型：先加工压坯的外园和端面，然后用倒角成型车刀在外园柱面车出具有一定高度和倒角尺寸的轧辊生坯外园轮廓，最后用切刀沿生坯间的切缝逐片切取轧辊生坯，切好的生坯用定位圈相互隔开，固定在心轴上，压坯加工完后，从钢轴上将轧辊生坯逐片脱模，然后稍加修边即可；（５）烧结热等静压：轧辊生坯在烧结热等静压机中烧结，烧结过程：装料→抽真空→升温到液相烧结温度保温→加压→保温保压→降压冷却→卸料，主要工艺参数：真空烧结温度：１３６０～１４００℃，保温时间：３０～９０ｍｉｎ，打压时间 ：１０～３０ｍｉｎ，保压压力：０～６ＭＰａ，保温保压时间：２０～６０ｍｉｎ。（６）经过磨加工得到成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞雄，贾佐诚，强劲熙，李涛，
申请(专利权)人：冶金工业部钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]