專利名稱：熱軋車間卷取設(shè)備的各輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于設(shè)置在煉鐵廠熱軋車間卷取設(shè)備段內(nèi)的地下卷取機(jī)的各個(gè)輥(以下稱“各輥”)，其中，在輥身表面上形成硬質(zhì)堆焊基層，再在此堆焊層表面上形成含分散碳化物粒子的自熔合金噴鍍層。
背景技術(shù)：
通常，熱軋車間卷取設(shè)備各輥由于與冷卻水及連續(xù)高溫帶材(900℃以下)接觸而形成的腐蝕性環(huán)境與連續(xù)帶材擦動及連續(xù)帶材咬入時(shí)的沖擊等原因而引起輥的磨損。
另外，對各輥性能的要求主要是對連續(xù)帶材的夾緊力(摩擦系數(shù))和耐帶材損傷性(劃傷、粘結(jié))等方面的要求。
如圖2所示，熱軋車間卷取段的各輥是把在精軋機(jī)中經(jīng)定尺軋制的400-900℃的高溫帶材10卷起來的卷取設(shè)備，其構(gòu)成包括位于每一卷取機(jī)之前的上、下夾送輥11、1和各卷筒周圍的助卷輥(輥組)6-9等，或由單獨(dú)設(shè)置在卷取機(jī)組前的夾送輥11、1等構(gòu)成。夾送輥和助卷輥的作用是在前后設(shè)備間(精軋機(jī)和卷取機(jī))進(jìn)行帶材張力調(diào)整、帶材傳送和帶材換向，并保證在卷取機(jī)上進(jìn)行圓滿的帶材卷取及調(diào)整帶卷形狀。
由于隨上夾送輥11壓下而與連續(xù)高溫帶材10的接觸、帶材抖動及冷卻水的腐蝕等原因，圖2所示的夾送輥1表面出現(xiàn)磨損。
另一方面，助卷輥(輥組)也在同樣非常惡劣的條件下工作。
由于上述磨損而導(dǎo)致輥身形狀變化時(shí)，對連續(xù)帶材的夾緊力及壓下力隨之變化發(fā)生塌卷及帶材損傷，故各輥通常只有一個(gè)月的短壽命就需要更換，因此在設(shè)備開動率及維修費(fèi)用方面蒙受很大的損失。
此外，為了夾緊及運(yùn)送連續(xù)帶材，必須確保輥面摩擦系數(shù)值。摩擦系數(shù)值低時(shí)，在連續(xù)帶材和輥面之間發(fā)生嚴(yán)重打滑和粘結(jié)，并出現(xiàn)連續(xù)帶材損傷、換輥等損失。
雖然卷取設(shè)備各輥使用硬質(zhì)堆焊、鑄鋼、鍛鋼等鋼件作為主體，但要想兼有耐磨性，耐連續(xù)帶材損傷，在得到工作穩(wěn)定性及生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)性方面，由于受輥材成分及制造方法等限制已達(dá)到了性能極限，不可能兼顧耐磨性、耐運(yùn)送性、耐帶材損傷性。
在特開昭55-149710公報(bào)中提出了一種在一定條件下在鐵系輥輥面上進(jìn)行硬質(zhì)堆焊，再在此堆焊層上堆積自熔合金噴鍍層，但卻是具有耐磨性和耐剝落性。所謂“與煉鐵有關(guān)的輥”的范圍極廣的對象。
作為下夾送輥的性能來說，對連續(xù)帶材施加夾送力并保持適當(dāng)?shù)倪\(yùn)送性以調(diào)整帶卷形狀并防止帶材損傷是重要的。
按照特開昭55-149710公報(bào)的輥表層類型，其摩擦系數(shù)處于極低水平，這是造成帶材夾緊力不足、因滑動導(dǎo)致帶材劃傷、帶卷形狀不穩(wěn)定的原因。
另外，同一申請人早已提出了一種耐久性強(qiáng)的熱軋車間卷取機(jī)用輥的方案(特願(yuàn)平6-282490，申請日為平成6年10月24日)。
但是，此在先發(fā)明把在特開昭55-149710公報(bào)中提出的輥限定于“熱軋車間卷取機(jī)用輥”的范圍內(nèi)，對于自熔合金噴鍍材料，也只限于通常所用的Ni基、Co基、Fe基材料的寬范圍成分系列中。另外，就輥性能而言，即使施加上述噴鍍材料，耐磨性的提高也有一定限度，而與連續(xù)帶材運(yùn)送性密切相關(guān)的噴鍍層表面的摩擦系數(shù)低，順利進(jìn)行連續(xù)帶材卷取有困難。
本發(fā)明的目的在于提供一種卷取設(shè)備各輥，解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的因輥壽命短而設(shè)備開動率低、維修費(fèi)用問題及確保連續(xù)帶材質(zhì)量等方面的問題，因此能夠提高耐磨性、耐連續(xù)帶材卷取性及耐帶材損傷性。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明人多次銳意研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了在輥面上形成的自熔合金噴鍍層的摩擦系數(shù)和耐磨性與輥特性的密切關(guān)系，從而完成了本發(fā)明。
即，基于上述發(fā)現(xiàn)的本發(fā)明，熱軋車間卷取設(shè)備各輥的主要特點(diǎn)是在輥身表面上形成硬質(zhì)堆焊基層，再在此堆焊層表面上形成0.5mm以上厚的含分散碳化物粒子的自熔合金噴鍍層。另外，本發(fā)明的主要特點(diǎn)是自熔合金噴鍍層含有3wt％-60wt％的碳化物粒子或復(fù)合碳化物粒子，碳化物粒子為大小3-300μm的粒狀或片狀碳化物。本發(fā)明的主要特點(diǎn)還在于在噴鍍層的基材金屬(Ni基、Co基、Fe基)中還含有由WC、WmCn、Cr3C2、NbC、VC、MoC、TiC、SiC等碳化物或一種以上的初級碳化物粒子和一種以上的粘合金屬經(jīng)熔融粉碎、燒結(jié)粉碎、造粒處理、涂敷而成的粒子或復(fù)合碳化物粒子。


圖1是本發(fā)明輥的外形圖(a)和表層部分A的截面放大圖(b)。圖2是熱軋車間卷取設(shè)備的輥結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。
編號說明1-下夾送輥；2-含分散碳化物粒子的自熔合金噴鍍層；3-硬質(zhì)堆焊基層；4-輥材；5-卷筒部；6-9助卷輥(輥組)；10-連續(xù)帶材(軋制鋼板)；11-上夾送輥?zhàn)罴褜?shí)施例在本發(fā)明中，作為在輥面上形成含分散碳化物粒子的熔敷金屬層的手段例如有自熔合金噴鍍法、粉末等離子熔焊法、高速氣體噴鍍法和等離子噴鍍法。
作為卷取設(shè)備各輥，由于輥面表層要承受由軋制帶鋼插入時(shí)的沖擊和熱沖擊及壓下引起的轉(zhuǎn)動疲勞，及要求各輥有防止堆焊焊跡性，因此在卷取設(shè)備各輥上采用與硬質(zhì)堆焊基層的冶金結(jié)合及防止成分、組織產(chǎn)生偏析的加工方法是有效的，本發(fā)明采用的是自熔合金噴鍍法。
用于本發(fā)明卷取設(shè)備各輥的自熔合金-分散碳化物粒子熔敷合金由于在Ni基、Co基、Fe基金屬中分散地含有3wt％-60wt％的碳化物，所以顯著提高了各輥的耐磨性。
碳化物添加量不足3wt％時(shí)，由于所添加的碳化物粒子的大小及微量添加的關(guān)系，組織中的碳化物粒子易分布不均勻，且只加入不足3wt％的極少量碳化物是不能希望耐磨性有顯著提高的。
另外，碳化物在表層組織中的含量超過60wt％時(shí)，不僅由于碳化物利用率低而增加了制造成本，而且由于表層自身韌性低而在制造中會出現(xiàn)裂紋及噴鍍層熔融不良，對各輥所要求的性能無法滿足。
分散在熔敷合金中的碳化物是大小3-300μm的粒狀或是片狀碳化物的輥面斷面模型如圖1(b)所示。
碳化物粒度對耐磨性和摩擦系數(shù)有影響。若粒子過于微小，向熔敷合金內(nèi)均勻分散就變得困難，出現(xiàn)偏析而表面硬度不均勻，這是導(dǎo)致不均勻磨損的原因，而輥壽命也縮短了。
另一方面，粒子越大，則耐磨性及摩擦系數(shù)越大。可是，由于相對于基材金屬來說碳化物的耐磨性非常好，所以隨著碳化物粒子周圍的基材金屬的磨損，碳化物粒子變得突出，這是發(fā)生帶材損傷的原因。
由上述可知，碳化物粒子是大小3-300μm的粒狀或是片狀碳化物，對各輥所要求的耐磨性、摩擦系數(shù)及耐帶材損傷性可兼顧之。
至于分散在熔合金屬中的碳化物的種類，可以采用WC、WmCn、Cr3C2、NbC、VC、MoC、TiC等作為噴鍍材料能夠成粒的碳化物，將其與作為基材金屬的Ni系、Co系、Fe系中的某種O組合，以改變各輥的耐沖擊磨損性、耐腐蝕性、耐熱沖擊性、耐劃傷粘結(jié)性等各種特性，從而能夠針對有細(xì)微差異的使用條件選擇合適的材料。
另外，為了提高熔敷合金層密度，也可進(jìn)行熔融處理。
結(jié)合實(shí)施例具體描述本發(fā)明，但本發(fā)明不只限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1現(xiàn)就本發(fā)明的夾送輥實(shí)施例進(jìn)行描述。
本發(fā)明的夾送輥具有如圖1所示的組織結(jié)構(gòu)，在表1中示出了其成分組成。
表1

材料1輥材 材料 2硬質(zhì)堆焊基層 材料 3含分散碳化物粒子的自熔合金噴鍍層 材料 4含分散Cr3C2粒子的自熔合金的噴鍍層 材料 5過去的硬質(zhì)堆焊層備注*粒狀造粒粉末具體的夾送輥尺寸是這樣的輥身外徑為508mm，輥身長度為2300mm，輥全長為4570mm。制輥時(shí)，確保在加工結(jié)束時(shí)有一層厚為10mm的硬質(zhì)堆焊層和一層厚為1.5mm的含分散WC(表1材料3)粒子的自熔合金層。
當(dāng)在實(shí)際作業(yè)條件下使用如上述那樣改變了輥面質(zhì)量的夾送輥時(shí)，得到了以下性能與從前所用的輥材(表1的過去的硬質(zhì)堆焊層)相比，耐磨性提高15.6倍，連續(xù)在線天數(shù)(無需維修)提高15.6倍，輥壽命提高2.6倍。其間，可以獲得連續(xù)帶材運(yùn)送性，也沒有產(chǎn)品損傷的麻煩而獲得很好的結(jié)果。
實(shí)施例2夾送輥尺寸是這樣的，輥身外徑為Φ508mm，輥身長為2300mm。制輥時(shí)，確保在加工結(jié)束時(shí)有一層10mm厚的硬質(zhì)堆焊層和一層1.5mm厚的表1的材料4(含分散Cr3C2粒子的自熔合金)。
當(dāng)在實(shí)際作業(yè)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)用此方法改變表面質(zhì)量的本發(fā)明夾送輥時(shí)，以下性能得到確認(rèn)與從前所用的輥材(表1的過去的硬質(zhì)堆焊層)相比，耐磨性提高12.8倍，連續(xù)在線天數(shù)(無需維修)提高12.8倍，輥壽命提高2.0倍。其間，保持良好的連續(xù)帶材運(yùn)送性、無產(chǎn)品損傷麻煩而確認(rèn)能夠維持工作狀況的穩(wěn)定。
如上所述，本發(fā)明夾送輥上所形成的含分散碳化粒子的自熔合金噴鍍表層受硬化堆焊基層支持而能夠在夾送輥的操作運(yùn)行條件下發(fā)揮極高的耐磨性、帶材運(yùn)送性、耐帶材損傷性，并可長期保持作為夾送輥所要求的性能。而夾送輥耐久性得以飛躍提高的結(jié)果，可獲得提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低維修費(fèi)用，提高卷取作業(yè)質(zhì)量等非常好的效果，在產(chǎn)業(yè)上是極為有用的。
權(quán)利要求
1.熱軋車間卷取設(shè)備各輥，其特征在于，在輥身表面上形成硬質(zhì)堆焊基層，再在此基層上形成0.5mm以上厚的含分散碳化物粒子的自熔合金噴鍍層。
2.如權(quán)利要求1所述的熱軋車間卷取設(shè)備各輥，其特征在于，自熔合金噴鍍層含有3wt％-60wt％的碳化物粒子或復(fù)合碳化物粒子，碳化物粒子是大小為3-300μm的粒狀或片狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱軋車間卷取設(shè)備各輥，其特征在于，在噴鍍層的基材金屬(Ni基、Co基、Fe基)中含有由WC、WmCn、Cr3C2、NbC、VC、MoC、TiC、SiC等碳化物或一種以上的原始碳化物粒子和一種以上的粘合劑金屬經(jīng)熔融粉碎、燒結(jié)粉碎、造粒處理、涂敷而成的粒子或復(fù)合碳化物粒子。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的熱軋車間卷取設(shè)備各輥，其特征在于，自熔合金噴鍍層經(jīng)熔融處理。
全文摘要
熱軋車間卷取設(shè)備各輥,在輥身表面上形成硬質(zhì)堆焊基層,再在此基層上形成含有由WC、W
文檔編號B23K9/04GK1172460SQ96191298
公開日1998年2月4日 申請日期1996年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月30日
發(fā)明者片山利行, 甲斐晉典, 熊手左九彥 申請人:日鐵表面硬化株式會社