軋機(jī)上的主要工作零件和工具不斷發(fā)生塑性變形。輥?zhàn)佑奢侒w，輥頸和軸頭組成。軋輥主體是軋輥的中間部分，實(shí)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(dòng)力通過(guò)軸承箱和壓緊裝置傳遞到機(jī)架。傳動(dòng)端的軸端通過(guò)連接軸與齒輪座連接，并將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞到輥。這些輥可以在輥架中布置成兩個(gè)，三個(gè)，四個(gè)或更多個(gè)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(jì)，在軟質(zhì)有色金屬的軋制中使用低強(qiáng)度灰口鑄鐵軋輥。在18世紀(jì)中葉，英國(guó)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(jì)下半葉，歐洲煉鋼技術(shù)的進(jìn)步要求軋制更大噸位的鋼錠，無(wú)論灰口鑄鐵或冷硬鑄鐵的強(qiáng)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(jìn)一步增強(qiáng)了這種成分的鍛造輥的韌性。 20世紀(jì)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(qiáng)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(dòng)化發(fā)展，軋制材料強(qiáng)度提高和抗變形性提高之后，對(duì)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(jī)。在同一時(shí)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(guò)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(qiáng)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(jī)。

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(jī)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(jī)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(lái)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(guò)其組織，物理和機(jī)械性能以及軋輥內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力的類型進(jìn)行評(píng)估（請(qǐng)參見軋輥檢查）。軋輥在軋機(jī)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(jì)以及操作和維護(hù)。不同類型的軋機(jī)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(jī)條件。如軋機(jī)類型，軋機(jī)設(shè)計(jì)，孔設(shè)計(jì)，水冷條件和軸承類型等；

（2）軋制條件，例如機(jī)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(jī)和相同類型并使用不同條件的軋機(jī)對(duì)用過(guò)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(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，韌性和咬合性?？篃崃研裕篃嵴鹦院湍湍バ?；熱帶精軋機(jī)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(jī)上使用的軋輥的故障模式，并了解各種軋輥材料的當(dāng)前性能和制造工藝，可以正確地制定軋機(jī)和軋輥的技術(shù)條件。選擇合適且經(jīng)濟(jì)的滾筒材料。

評(píng)估軋機(jī)軋制性能的最常用方法是：

（1）1T機(jī)車車輛消耗的軋輥重量（kg）（簡(jiǎn)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(jī)現(xiàn)代化，對(duì)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(jìn)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(qiáng)度和耐熱裂紋性，主要需要使用粗軋輥。小型20輥軋機(jī)的工作輥重量?jī)H為100克左右，厚板軋機(jī)的支撐輥的重量超過(guò)200噸。選擇滾子時(shí)，首先，根據(jù)滾子對(duì)滾子的基本強(qiáng)度要求，選擇安全負(fù)載的主體材料（鑄鐵，鑄鋼或各種等級(jí)的鍛鋼等）。

（2）硬度

精加工輥的高速運(yùn)行需要一定的表面質(zhì)量來(lái)軋制最終產(chǎn)品。主要要求是硬度和耐磨性。然后在使用時(shí)考慮輥?zhàn)拥哪湍バ?。由于輥?zhàn)拥哪p機(jī)理很復(fù)雜，包括機(jī)械應(yīng)力作用，軋制過(guò)程中的熱作用，冷卻作用，潤(rùn)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(biāo)可以綜合評(píng)估輥?zhàn)拥哪湍バ?。因?yàn)橛捕纫子跍y(cè)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?zhàn)拥哪p指數(shù)。

（3）防震

另外，對(duì)輥?zhàn)佑幸恍┨厥獾囊?，例如大量的還原，輥?zhàn)有枰軓?qiáng)的咬合能力，更耐沖擊；

（4）光潔度

在軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，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(yán)格；

（5）切削性能

當(dāng)軋制具有復(fù)雜截面的截面時(shí)，還必須考慮輥體工作層的機(jī)械加工性能。選擇輥?zhàn)訒r(shí)，輥?zhàn)拥哪承┬阅芤蠼?jīng)常彼此相對(duì)。輥的購(gòu)買成本和維護(hù)成本也非常昂貴。因此，應(yīng)充分權(quán)衡技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)缺點(diǎn)，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(jià)格市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jī)的軋制速度。同時(shí)，如何減少軋機(jī)的停機(jī)次數(shù)，進(jìn)一步提高軋機(jī)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)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(qiáng)度而被廣泛用于棒材，線材，鋼筋和無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)中，從而極大地提高了軋機(jī)的有效開工率。根據(jù)每個(gè)齒條輥工作環(huán)境的差異，已開發(fā)出各種等級(jí)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(guó)引進(jìn)硬質(zhì)合金拉絲模以來(lái)，刺激了各國(guó)對(duì)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(tái)高速無(wú)捻線材軋機(jī)，使線材精加工速度提高了四倍。由于精軋機(jī)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(jī)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(tái)摩根型軋機(jī)，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(shí)的硬度值是高速鋼的4倍；彈性模量，抗壓強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)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(shí)間短，因此軋輥在高溫下與有害雜質(zhì)的反應(yīng)時(shí)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(guò)渡金屬（Co，F(xiàn)e，Ni）。粘結(jié)相，一種通過(guò)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(shí)為了獲得耐腐蝕性，請(qǐng)?zhí)砑右欢康逆嚕t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(jí)。已針對(duì)不同等級(jí)開發(fā)了系列硬質(zhì)合金等級(jí)。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(qiáng)度可以達(dá)到2200 MPa以上，沖擊韌性可以達(dá)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(shí)心硬質(zhì)合金輥和復(fù)合硬質(zhì)合金輥。整個(gè)硬質(zhì)合金軋輥已廣泛用于高速線材軋機(jī)的預(yù)精加工和精加工機(jī)架（包括定徑減速機(jī)架和夾送軋機(jī)機(jī)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(jìn)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(fù)荷大的軋機(jī)。

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(dòng)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(dòng)力，并且扭矩從球墨鑄鐵傳遞至內(nèi)層具有優(yōu)異的強(qiáng)度和韌性。 。 CIC復(fù)合輥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）復(fù)合層的使用增強(qiáng)了輥環(huán)的強(qiáng)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(guò)盈配合，解決了冷負(fù)荷結(jié)構(gòu)易斷裂鍵，使軋制過(guò)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(jìn)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(lái)。該工藝的主要目的是首先將硬質(zhì)合金粉末壓實(shí)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(guò)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(duì)燒結(jié)的毛坯進(jìn)行粗加工，消除應(yīng)力等操作，然后對(duì)最終的汽車進(jìn)行研磨和成形。

通過(guò)選擇合適的基體材料，再加上先進(jìn)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(huì)非常低。這項(xiàng)粉末冶金技術(shù)開創(chuàng)了軋輥材料制備的新紀(jì)元。

硬質(zhì)合金輥環(huán)材料的應(yīng)用

在熱軋過(guò)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(guó)外生產(chǎn)的WC輥環(huán)相比，中國(guó)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(biāo)等方面還存在一定差距。輥?zhàn)釉谑褂眠^(guò)程中的耐磨性差，并且輥?zhàn)迎h(huán)容易斷裂。在常見的硬質(zhì)合金滾動(dòng)環(huán)材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用潤(rùn)滑耐磨的梯度材料潤(rùn)滑梯度材料（LGM）開發(fā)了梯度材料LGM滾動(dòng)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(rùn)滑性和耐磨性。 LGM輥環(huán)的工業(yè)測(cè)試表明，梯度材料中的硫化物和氧化物可以降低軋制過(guò)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(rùn)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(jì)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?jī)H為6 %，而硬度和耐磨性明顯高于普通牌號(hào)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(shí)，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(jī)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(jī)（中型或預(yù)加工），棒材軋機(jī)（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(jī)系統(tǒng)（例如KOCK鋼筋，無(wú)縫鋼管減徑器）的應(yīng)用。在高速線材軋機(jī)或小型棒材軋機(jī)的精軋機(jī)架上使用復(fù)合硬質(zhì)合金輥環(huán)時(shí)，其單槽軋制量是普通鑄鐵輥的10倍，并且每次磨削量?jī)H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(wú)縫鋼管減壓機(jī)架和頂管機(jī)架中使用時(shí)，與傳統(tǒng)的鑄鐵減壓輥相比，在軋制較大直徑的鋼管時(shí)，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(shí)，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(guò)鍛造、機(jī)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(qiáng)度和沖擊韌性分別達(dá)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(shí)，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(duì)輥的表面進(jìn)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(jìn)一步改善了合金的耐磨性。工業(yè)試驗(yàn)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(jì)效益顯著。

9.存在的問題

近年來(lái)，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(duì)軋輥的新要求，傳統(tǒng)的球墨鑄鐵軋輥軸材料將無(wú)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(guò)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(shí)，應(yīng)考慮滾動(dòng)環(huán)的余熱。進(jìn)行應(yīng)力熱處理的可能性。

（3）由于不同機(jī)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(jí)的硬質(zhì)合金軋輥。在硬質(zhì)合金軋輥材料的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須確保軋輥的強(qiáng)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(kù)，以優(yōu)化軋輥的材料設(shè)計(jì)。

（4）在軋制過(guò)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(qiáng)對(duì)這方面機(jī)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(shì)。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(kuò)大。它在軋制過(guò)程中的作用將越來(lái)越重要，其應(yīng)用前景也將非常廣闊。