碳化钨轧辊

以碳化钨和钴等为材料用粉末冶金方法制成的轧辊。碳化钨轧辊有整体式和组合式两种(见硬质合金辊套)。它是在1909年粉末冶金技术问世之后，随着金属加工工业的发展而诞生的。自1918年德国推出了硬质合金拉丝模后，激发了各国对硬质合金的研究，各种用途的轧辊也相继出现了。但碳化钨轧辊的大量应用则是在1960年之后。1964年摩根(Morgen)公司第一台高速无扭线材轧机的诞生，把当时线材的精轧速度提高了4倍。由于精轧机组是在高速度、高应力下工作的，铸铁辊、工具钢辊的耐磨性差，轧槽寿命短，轧辊的修理装卸非常频繁，影响了轧机的效能，已不适应精轧生产的要求，故被组合式碳化钨轧辊所取代。世界上已有二百多套摩根式轧机，年消耗碳化钨轧辊数百吨。

80年代，中国研制的碳化钨轧辊已成功地应用在高速线材轧机上，冶金部钢铁研究总院的CH系列和株洲601厂的YGH系列轧辊都已大量生产。

成分、组织和性能 碳化钨轧辊的成分因轧辊的工作条件而不同，甚至同一精轧机组，不同机架的轧辊成分也不同。高速线材轧机用轧辊主要是以钴作粘结剂的碳化钨辊为主。少数连铸|轧钢厂由于水质较差也采用Co-Ni-Cr为粘结剂的碳化钨辊，造价也较低。碳化钨轧辊的形貌如图1所示。两种常用成分轧辊的性能见表。其金相组织均由基体相WC和粘结相Co构成，如图2所示：白色的为WC，黑色的为Co。从表可以看出，碳化物轧辊的硬度随WC含量增加而增加；而韧性则随粘结相含量的增加而增加。

使用特性 如表所示，碳化钨轧辊有高的硬度，而且其硬度值随温度的变化甚小，700℃时的硬度值为高速钢的4倍；而弹性模量、抗压强度、抗弯强度、导热率也都高出工具钢1倍以上。所有这些性能保证了碳化钨轧辊在工作过程中有比工具钢辊好得多的耐磨性和抗变形性，从而保证了轧辊型槽的光洁度和尺寸的恒定性，这对保证线材的表面质量和尺寸精度是至关重要的。由于碳化钨轧辊的导热率高，所以散热效果好，使轧辊表面处于高温的时间较短，因而使轧辊同冷却水中的有害杂质的高温反应时间较短。因此，碳化钨轧辊比工具钢辊更抗腐蚀、抗冷热疲劳。

生产方法 碳化钨轧辊是以碳化钨粉和钴粉(也可加入少量其他硬质相或合金元素)为原料，用粉末冶金法生产的。将上述两种粉末用球磨机进行湿磨混合。料混匀后，经干燥、过筛即成为中间产品——硬质合金混合料。混合料经压型、烧结即成辊坯。辊坯经磨加工磨光或再开槽即成生产用轧辊。

质量标准及影响因素 碳化钨轧辊的质量标准有：材料孔隙度，WC晶粒度，总碳及自由碳含量，密度，硬度，磁饱合强度，矫顽磁力，抗弯强度，杂质含量等。此外，还有轧辊的加工精度及表面粗糙度等。每一项指标的高低都反映轧辊的质量并预示着它的使用性能。影响轧辊质量的因素有：混合料中WC粉和Co粉的分散度、粒度和粒度分布，总碳、游离碳、氧、铁含量等；压型用胶的种类和数量，脱胶的温度和时间，烧结的温度、时间和气氛等。此外，加工轧辊的磨床精密度、金刚石砂轮的质量等都影响轧辊的质量。

发展前景 碳化钨轧辊已用于金属塑性加工的各个领域。从有色金属到钢铁，从热轧线材、管材到冷轧箔带、螺纹钢等都用到了碳化钨轧辊。中国已能生产从φ8～φ300mm的几十个品种规格的碳化钨轧辊。但随着线材精轧的高速化(最高速度达130m/s)，人们在探索提高碳化钨轧辊硬度和强度的方法。这主要是在碳化钨轧辊中加入少量TaC、NbC及Ni、Cr、Mo等元素；并通过热等静压制、真空烧结一低压热等静压制、热处理等手段来制取质量更好的轧辊。