軋機上的主要工作零件和工具不斷發(fā)生塑性變形。輥子由輥體，輥頸和軸頭組成。軋輥主體是軋輥的中間部分，實際上參與軋制金屬。它具有光滑的圓柱形或帶凹槽的表面。輥頸安裝在軸承中，滾動力通過軸承箱和壓緊裝置傳遞到機架。傳動端的軸端通過連接軸與齒輪座連接，并將電動機的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞到輥。這些輥可以在輥架中布置成兩個，三個，四個或更多個輥。

隨著冶金技術(shù)的發(fā)展和軋制設(shè)備的發(fā)展，軋輥的品種和制造工藝不斷發(fā)展。在中世紀，在軟質(zhì)有色金屬的軋制中使用低強度灰口鑄鐵軋輥。在18世紀中葉，英國掌握了用于軋制鋼板的冷鑄鐵輥的生產(chǎn)技術(shù)。在19世紀下半葉，歐洲煉鋼技術(shù)的進步要求軋制更大噸位的鋼錠，無論灰口鑄鐵或冷硬鑄鐵的強度不能滿足要求。碳鋼為普通鑄鋼輥的0.4%至0.6%。重型鍛造設(shè)備的出現(xiàn)進一步增強了這種成分的鍛造輥的韌性。 20世紀初，合金元素的引入和熱處理的引入顯著改善了鑄軋和鍛造冷熱軋輥的耐磨性和韌性。向用于熱軋帶鋼的鑄鐵輥中添加鉬可改善軋制帶鋼的表面質(zhì)量。

漂洗復(fù)合鑄件顯著提高了鑄輥的核心強度。二戰(zhàn)后大量使用合金元素。在軋制設(shè)備的尺寸，連續(xù)性，高速，自動化發(fā)展，軋制材料強度提高和抗變形性提高之后，對軋制性能提出了更高的要求。的結(jié)果。在此期間，出現(xiàn)了半鋼輥和球墨鑄鐵輥。 1960年代后，成功開發(fā)了粉末碳化鎢軋輥。 1970年代初在日本和歐洲廣泛推廣的用于軋輥的離心鑄造技術(shù)和溫差熱處理技術(shù)大大改善了帶鋼輥的整體性能。復(fù)合高鉻鑄鐵輥也已成功地用于熱軋機。在同一時期，日本使用了鍛造的白鐵和半鋼軋輥。在1980年代，歐洲引入了具有高鉻鋼輥和超深硬化層的冷軋輥，以及用于精加工小型鋼和盤條的特殊合金鑄鐵輥?，F(xiàn)代鋼軋制技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了高性能軋輥的發(fā)展。通過離心鑄造法和新的復(fù)合方法（例如連續(xù)鑄造復(fù)合法（CPC法），噴涂法（魚鷹式法），電渣焊法和熱等靜壓法）生產(chǎn)的芯是具有強韌性的鍛鋼或球墨鑄鐵。 ，復(fù)合高速鋼輥和金屬陶瓷輥已分別應(yīng)用于歐洲和日本的新一代型材，線材和帶鋼軋機。

輥的分類方法有多種，其中：（1）根據(jù)產(chǎn)品種類，可分為鋼帶輥，型鋼輥，線材輥等。 （2）根據(jù)軋機系列中的輥的位置，有輥坯，粗輥等。整理輥等； （3）根據(jù)軋輥功能，有斷鱗軋輥，穿孔軋輥，矯直軋輥等。 （4）軋輥分為鋼軋輥，鑄鐵軋輥，硬質(zhì)合金軋輥，陶瓷軋輥等。 （5）壓力機的制造方法包括鑄輥，鍛造輥，堆焊輥，套料輥等； （6）根據(jù)軋制鋼的狀態(tài)來劃分熱軋輥和冷軋輥?？梢越M合各種分類以使輥具有更明確的含義，例如用于熱軋帶鋼的離心鑄造高鉻鑄鐵工作輥。

下表列出了常用的卷材和用途。軋輥的性能和質(zhì)量通常取決于其化學(xué)成分和制造方法，并且可以通過其組織，物理和機械性能以及軋輥內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力的類型進行評估（請參見軋輥檢查）。軋輥在軋機中的作用不僅取決于軋輥的材料及其冶金質(zhì)量，還取決于使用條件，軋輥設(shè)計以及操作和維護。不同類型的軋機的軋輥的工作條件存在很大差異。

造成差異的因素有：

（1）軋機條件。如軋機類型，軋機設(shè)計，孔設(shè)計，水冷條件和軸承類型等；

（2）軋制條件，例如機車車輛的品種，規(guī)格和抗變形性，壓制系統(tǒng)和溫度系統(tǒng)，生產(chǎn)要求和操作等；

（3）產(chǎn)品質(zhì)量和表面質(zhì)量要求。

因此，不同類型的軋機和相同類型并使用不同條件的軋機對用過的軋輥的性能有不同的要求。例如，鋼坯和板坯大方輥必須具有良好的抗扭強度和彎曲強度，韌性和咬合性?？篃崃研?，抗熱震性和耐磨性；熱帶精軋機架要求輥表面具有高硬度，抗壓痕性，耐磨性，抗剝落性和抗熱裂性。

了解軋輥的使用條件和在同一類型軋機上使用的軋輥的故障模式，并了解各種軋輥材料的當前性能和制造工藝，可以正確地制定軋機和軋輥的技術(shù)條件。選擇合適且經(jīng)濟的滾筒材料。

評估軋機軋制性能的最常用方法是：

（1）1T機車車輛消耗的軋輥重量（kg）（簡稱軋輥消耗），以kg / t表示；

（2）單位輥直徑的直徑減小軋制材料的重量表示為int / mm。

隨著軋機現(xiàn)代化，對軋輥使用失敗的深入研究以及軋輥材料和制造工藝的改進，工業(yè)發(fā)達國家的平均軋輥消耗已降至不足1 kg / t 。

4.軋輥性能要求

（1）抗熱裂性

通常，為了提高強度和耐熱裂紋性，主要需要使用粗軋輥。小型20輥軋機的工作輥重量僅為100克左右，厚板軋機的支撐輥的重量超過200噸。選擇滾子時，首先，根據(jù)滾子對滾子的基本強度要求，選擇安全負載的主體材料（鑄鐵，鑄鋼或各種等級的鍛鋼等）。

（2）硬度

精加工輥的高速運行需要一定的表面質(zhì)量來軋制最終產(chǎn)品。主要要求是硬度和耐磨性。然后在使用時考慮輥子的耐磨性。由于輥子的磨損機理很復(fù)雜，包括機械應(yīng)力作用，軋制過程中的熱作用，冷卻作用，潤滑介質(zhì)的化學(xué)作用以及其他作用，因此沒有統(tǒng)一的指標可以綜合評估輥子的耐磨性。因為硬度易于測量并且可以在某些條件下反映出耐磨性，所以通常使用徑向硬度曲線大致描述輥子的磨損指數(shù)。

（3）防震

另外，對輥子有一些特殊的要求，例如大量的還原，輥子需要很強的咬合能力，更耐沖擊；

（4）光潔度

在軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時，軋輥的剛度，結(jié)構(gòu)和性能的均勻性，加工精度以及表面光潔度都更加嚴格；

（5）切削性能

當軋制具有復(fù)雜截面的截面時，還必須考慮輥體工作層的機械加工性能。選擇輥子時，輥子的某些性能要求經(jīng)常彼此相對。輥的購買成本和維護成本也非常昂貴。因此，應(yīng)充分權(quán)衡技術(shù)和經(jīng)濟上的優(yōu)缺點，以決定是否使用鑄造或鍛造，合金或非合金。單一材料是復(fù)合材料。

5.硬質(zhì)合金輥

硬質(zhì)合金輥環(huán)（也稱為碳化鎢輥環(huán)）是指采用碳化鎢和鈷為原料的粉末冶金方法制成的輥。硬質(zhì)合金輥既有整體輥又有組合輥。性能優(yōu)越，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品精度高，耐磨性好，抗沖擊性高。

隨著鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量和價格市場競爭的日趨激烈，鋼鐵企業(yè)正在不斷更新自身的設(shè)備技術(shù)，以不斷提高軋機的軋制速度。同時，如何減少軋機的停機次數(shù)，進一步提高軋機的有效開工率，成為軋鋼工程師的重要課題。使用具有更高軋制壽命的軋制材料是實現(xiàn)這一目標的重要手段之一。

硬質(zhì)合金輥由于其良好的耐磨性，高溫紅色硬度，耐熱疲勞性和高強度而被廣泛用于棒材，線材，鋼筋和無縫鋼管的生產(chǎn)中，從而極大地提高了軋機的有效開工率。根據(jù)每個齒條輥工作環(huán)境的差異，已開發(fā)出各種等級的硬質(zhì)合金輥環(huán)。

6.硬質(zhì)合金卷的歷史

硬質(zhì)合金卷

1909年隨著金屬加工工業(yè)的發(fā)展，粉末冶金技術(shù)誕生之后，環(huán)就誕生了。自1918年德國引進硬質(zhì)合金拉絲模以來，刺激了各國對硬質(zhì)合金的研究。各種用途的卷材也相繼出現(xiàn)。但硬質(zhì)合金軋輥的大量應(yīng)用是在1960年以后。1964年，摩根公司推出第一臺高速無捻線材軋機，使線材精加工速度提高了四倍。由于精軋機在高速、高應(yīng)力下工作，鑄鐵軋輥和工具鋼軋輥的耐磨性差，軋槽壽命短，軋輥裝卸非常頻繁，并且影響軋機效率，不適合精軋生產(chǎn)。這些要求被組合式硬質(zhì)合金軋輥所取代。全球有200多臺摩根型軋機，消耗上百噸硬質(zhì)合金軋輥。

7.硬質(zhì)合金輥性能

硬質(zhì)合金輥具有較高的硬度，其硬度值隨溫度變化很小。 700°C時的硬度值是高速鋼的4倍；彈性模量，抗壓強度，彎曲強度和導(dǎo)熱系數(shù)也比工具鋼高1倍。由于硬質(zhì)合金軋輥的高導(dǎo)熱性，散熱效果好，軋輥表面處于高溫的時間短，因此軋輥在高溫下與有害雜質(zhì)的反應(yīng)時間短。冷卻水不足。因此，硬質(zhì)合金輥比工具鋼輥更耐腐蝕，抗冷熱疲勞。

硬質(zhì)合金軋輥是在硬質(zhì)合金刀具的基礎(chǔ)上開發(fā)的。它們基于難熔金屬化合物（WC，TaC，TiC，NbC等）和過渡金屬（Co，F(xiàn)e，Ni）。粘結(jié)相，一種通過粉末冶金制備的金屬陶瓷工具材料。它具有一系列優(yōu)異的性能，例如高硬度，高紅色硬度和高耐磨性。有時為了獲得耐腐蝕性，請?zhí)砑右欢康逆?，鉻和其他元素。

硬質(zhì)合金軋輥的性能與粘結(jié)相金屬和基體相的含量，碳化鎢顆粒的尺寸有關(guān)。不同的粘結(jié)劑含量和相應(yīng)的碳化鎢粒度形成不同的碳化物等級。已針對不同等級開發(fā)了系列硬質(zhì)合金等級。碳化鎢約占硬質(zhì)合金總成分的70%至90%，其平均粒徑為0.2至14μm。如果金屬粘合劑的含量增加或碳化鎢的粒徑增加，則硬質(zhì)合金的硬度降低并且韌性增加。硬質(zhì)合金軋輥的彎曲強度可以達到2200 MPa以上，沖擊韌性可以達到（4-6）×106 J / m2，洛氏硬度HRA為78-90。

硬質(zhì)合金輥可分為兩種：實心硬質(zhì)合金輥和復(fù)合硬質(zhì)合金輥。整個硬質(zhì)合金軋輥已廣泛用于高速線材軋機的預(yù)精加工和精加工機架（包括定徑減速機架和夾送軋機機架）。復(fù)合硬質(zhì)合金輥由硬質(zhì)合金和其他材料組成，并且可以進一步分為硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)和整體硬質(zhì)合金復(fù)合輥。硬質(zhì)合金復(fù)合輥環(huán)安裝在輥軸上；整體硬質(zhì)合金復(fù)合輥用于將硬質(zhì)合金輥環(huán)直接鑄入輥軸，形成整體，適用于軋制負荷大的軋機。

8.硬質(zhì)合金卷材的研究與應(yīng)用

復(fù)合硬質(zhì)合金輥的制造新工藝

1.鑄造復(fù)合硬質(zhì)合金滾動環(huán)

為了滿足現(xiàn)代軋制生產(chǎn)的要求，新型的硬質(zhì)合金復(fù)合輥鑄（CIC，CAST IN CARBIDE）復(fù)合碳化物輥環(huán)。該技術(shù)是用球墨鑄鐵內(nèi)套筒鑄造硬質(zhì)合金環(huán)。滾子環(huán)和滾子軸均帶有鍵。就此而言，在復(fù)合輥環(huán)的外層上具有極高的硬度和優(yōu)異的耐磨性的硬質(zhì)合金材料經(jīng)受滾動力，并且扭矩從球墨鑄鐵傳遞至內(nèi)層具有優(yōu)異的強度和韌性。 。 CIC復(fù)合輥的結(jié)構(gòu)特點：

（1）復(fù)合層的使用增強了輥環(huán)的強度和韌性，可以承受較大的軋制載荷；

（2）滾子環(huán)與滾子軸之間的聯(lián)軸器采用過盈配合，解決了冷負荷結(jié)構(gòu)易斷裂鍵，使軋制過程更加穩(wěn)定的問題。

（3）在滾子環(huán)的接觸表面與滾子軸之間沒有間隙，避免了由含有雜質(zhì)的冷卻水引起的接觸表面的腐蝕引起的滾子環(huán)的變形。

現(xiàn)澆CIC復(fù)合輥環(huán)技術(shù)的發(fā)展是粉末冶金技術(shù)與鑄造技術(shù)的新結(jié)合。這是在輥上應(yīng)用復(fù)合耐磨材料技術(shù)的重大進步。

2.粉末冶金復(fù)合WC輥環(huán)

該技術(shù)將硬質(zhì)合金環(huán)與含Ni和Cr粉末的鋼基底結(jié)合在一起，并將其與粉末冶金技術(shù)結(jié)合起來。該工藝的主要目的是首先將硬質(zhì)合金粉末壓實并燒結(jié)成環(huán)，然后與選定的鋼基粉末一起成型并燒結(jié)。硬質(zhì)合金和鋼基體之間存在牢固的冶金連接。該過程的關(guān)鍵是掌握1100-1200°C的燒結(jié)溫度和100-120 MPa的壓力條件，并對燒結(jié)的毛坯進行粗加工，消除應(yīng)力等操作，然后對最終的汽車進行研磨和成形。

通過選擇合適的基體材料，再加上先進的工藝和比例，復(fù)合輥環(huán)中硬質(zhì)合金與鋼基材之間的殘余應(yīng)力會非常低。這項粉末冶金技術(shù)開創(chuàng)了軋輥材料制備的新紀元。

硬質(zhì)合金輥環(huán)材料的應(yīng)用

在熱軋過程中，WC軋輥環(huán)承受高溫，軋制應(yīng)力，熱腐蝕和沖擊載荷。與國外生產(chǎn)的WC輥環(huán)相比，中國生產(chǎn)輥環(huán)所用原料的純度，加工技術(shù)和輥環(huán)的性能在指標等方面還存在一定差距。輥子在使用過程中的耐磨性差，并且輥子環(huán)容易斷裂。在常見的硬質(zhì)合金滾動環(huán)材料的基礎(chǔ)上，通過使用潤滑耐磨的梯度材料潤滑梯度材料（LGM）開發(fā)了梯度材料LGM滾動環(huán)。

該技術(shù)是在普通的硬質(zhì)合金材料中添加硫和氧，從而在金屬基材表面上形成穩(wěn)定的梯度金屬氧化物和金屬硫化物（分別為Co3O4和CoS）。 Co3O4和CoS具有良好的潤滑性和耐磨性。 LGM輥環(huán)的工業(yè)測試表明，梯度材料中的硫化物和氧化物可以降低軋制過程中的摩擦系數(shù)，在高溫和大軋制力條件下顯著提高輥環(huán)的潤滑性能，并減少橫向裂紋。輥環(huán)的壽命是普通硬質(zhì)合金輥環(huán)的1.5倍，可以減少磨削量和換輥次數(shù)，具有明顯的經(jīng)濟效益。

采用CIC技術(shù)，開發(fā)出世界上結(jié)合相最少的硬質(zhì)合金滾環(huán)H6T，其結(jié)合相含量僅為6 %，而硬度和耐磨性明顯高于普通牌號合金，特別是耐磨性提高了50%在成品車架和成品前車架上使用時，軋輥壽命是普通品牌硬質(zhì)合金的2倍；可解決與成品架、成品架一起換輥的問題，可顯著減少換槽。 ，改變軋輥數(shù)量，從而提高磨機的有效開工率。

CIC復(fù)合硬質(zhì)合金輥環(huán)已用于線材軋機（中型或預(yù)加工），棒材軋機（中型和精加工），小型輪廓磨（方鋼，六角釬焊鋼，扁鋼，角鋼等）和三輥軋機系統(tǒng)（例如KOCK鋼筋，無縫鋼管減徑器）的應(yīng)用。在高速線材軋機或小型棒材軋機的精軋機架上使用復(fù)合硬質(zhì)合金輥環(huán)時，其單槽軋制量是普通鑄鐵輥的10倍，并且每次磨削量僅是鑄造的鐵。因此，與常規(guī)鑄鐵輥相比，輥的1/3至1/2是復(fù)合輥的總軋制量，是普通輥的20至30倍。在三輥無縫鋼管減壓機架和頂管機架中使用時，與傳統(tǒng)的鑄鐵減壓輥相比，在軋制較大直徑的鋼管時，復(fù)合輥的單槽軋制量是普通軋輥的20倍。軋制直徑較小的鋼管時，復(fù)合輥的單槽軋制量是普通鑄鐵輥的40倍，顯著提高了鋼管的成品質(zhì)量和尺寸精度。

為了解決螺紋鋼絲生產(chǎn)中使用的合金工具鋼和硬質(zhì)合金軋輥材料存在的問題，在合金工具鋼和硬質(zhì)合金之間開發(fā)了硬質(zhì)合金GW30。經(jīng)過鍛造、機加工和熱處理后，合金中碳化物的“架橋”現(xiàn)象減弱，材料的抗彎強度和沖擊韌性分別達到2672 MPa和18.0 J/cm2，可以防止合金的早期脆性破壞。勞斯萊斯。同時，充分利用了硬質(zhì)合金中硬質(zhì)相的耐磨性。

在保持輥的韌性的條件下，對輥的表面進行滲硼處理，從而使?jié)B硼層與鋼基材牢固地結(jié)合，從而固定合金的表面。顯微組織和性能趨于一致，從而進一步改善了合金的耐磨性。工業(yè)試驗結(jié)果表明，該輥的使用壽命是合金工具鋼的十倍以上，經(jīng)濟效益顯著。

9.存在的問題

近年來，硬質(zhì)合金軋輥以其優(yōu)異的性能被廣泛用于鋼鐵生產(chǎn)。但是，在硬質(zhì)合金軋輥的生產(chǎn)和使用中仍然存在以下問題：

（1）新型硬質(zhì)合金復(fù)合輥軸材料的研究與開發(fā)。隨著軋制行業(yè)不斷提高對軋輥的新要求，傳統(tǒng)的球墨鑄鐵軋輥軸材料將無法承受更大的軋制力并傳遞更大的扭矩。為此，必須開發(fā)高性能的碳化物復(fù)合輥。輥軸材料。

（2）在復(fù)合輥的制造過程中，必須盡可能減少或消除由內(nèi)層金屬和外層硬質(zhì)合金之間的熱膨脹失配引起的殘余熱應(yīng)力。硬質(zhì)合金的殘余熱應(yīng)力是影響復(fù)合材料軋輥使用壽命的關(guān)鍵因素。因此，內(nèi)部金屬與外部硬質(zhì)合金之間的熱膨脹系數(shù)之差應(yīng)盡可能小。同時，應(yīng)考慮滾動環(huán)的余熱。進行應(yīng)力熱處理的可能性。

（3）由于不同機架的軋制力，軋制力矩和熱導(dǎo)率不同，因此應(yīng)使用不同等級的硬質(zhì)合金軋輥。在硬質(zhì)合金軋輥材料的設(shè)計過程中，必須確保軋輥的強度，硬度和沖擊韌性的合理匹配。應(yīng)建立合金材料不同特性的數(shù)據(jù)庫，以優(yōu)化軋輥的材料設(shè)計。

（4）在軋制過程中，硬質(zhì)合金軋輥的磨損不僅受溫度，軋制壓力和熱沖擊載荷等外部條件的影響，而且還受硬相WC和粘結(jié)相Co /的內(nèi)部因素的影響。鎳鈷鉻之間存在非常復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)。這使得磨損情況更加復(fù)雜。為此，必須加強對這方面機制的研究。

10，結(jié)論

在線材和棒材軋制中，使用硬質(zhì)合金軋輥環(huán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄鐵和合金鋼軋輥已顯示出許多優(yōu)勢。隨著軋輥制造技術(shù)和使用技術(shù)的不斷發(fā)展，硬質(zhì)合金軋輥的用途將不斷擴大。它在軋制過程中的作用將越來越重要，其應(yīng)用前景也將非常廣闊。