專利名稱：硬質合金－鑄鋼復合軋輥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種在金屬型材軋制領域中應用的通過離心鑄造方法，將一個或幾個硬質合金環澆入鑄鋼中而生成硬質合金與鑄鋼之間具有冶金結合的復合軋輥。
在金屬型材軋制領域中，廣泛使用耐磨鑄鐵軋輥、耐磨鑄鋼軋輥或兩者與其它合金的復合軋輥軋制金屬型材，這些軋輥使用壽命短，已不能適應現代高速軋制生產的需要。隨著硬質合金生產技術的發展，人們已將硬質合金應用在軋輥中，但這種用硬質合金工作環與鋼質驅動軸機械連接的組合軋輥，無論是采用何種連接方式，都因硬質合金是脆性材料，容易破損、斷裂等，軋輥達不到由硬質合金工作環的高耐磨性所決定的使用期限而早期失效，同時硬質合金使用量大，造價昂貴，軋輥的形狀和尺寸也受到限制。
本人的實用新型專利《一種硬質合金-鋼復合材料耐磨制件》(專利號99249965.8)公開說明書公開了用金屬型鑄造法制備的硬質合金-鋼復合材料耐磨制件，硬質合金-鑄鋼復合軋輥自然也包括在其中，但這種復合軋輥不僅在質量上尚有待改進，且軋輥的軸向尺寸也受到一定的限制。
本發明的目的是提供一種軸向尺寸更大、應用范圍更廣、產品質量更優、經濟效益和社會效益更好的、硬質合金和鑄鋼冶金結合為一體的復合軋輥。
為了實現上述目的，本發明在實用新型專利(專利號99249965.8)的基礎上，采用制備通常旋轉對稱體的公知技術--離心鑄造法制備硬質合金-鑄鋼復合軋輥，其特征是澆注前和澆注過程中，由安裝在鑄型周圍的加熱裝置對鑄型外壁進行加熱，待硬質合金工作環與鋼液接觸的表面均熔融(厚度為幾到幾十微米)后停止加熱，立刻由安裝在鑄型周圍的冷卻裝置對鑄型外壁進行冷卻。此時，鋼液首先在硬質合金工作環和鑄型內壁凝固，并快速向中心定向推進。在離心力的作用下，金屬中的夾渣、氣泡向鋼液內部集中。若軋輥是空心環體，旋轉和冷卻直到鋼液全部冷卻凝固時才停止。軋輥中心夾渣、氣泡較多的內圈待加工時切除。若軋輥是實心軸體，待結晶前沿到達鑄型內徑的1/4處時，鑄型的旋轉和冷卻就中止，然后讓其靜態凝固，鑄件中的夾渣和氣泡在鋼液浮力的作用下上浮到鋼液的上表面，凝固后的鑄件的上端澆冒口含有較多夾渣、氣泡，而這可在以后的機械加工中予以去除。
采用離心鑄造法制備的硬質合金-鑄鋼復合軋輥，基體斷面上是細小等軸晶粒的組織，鑄件的致密度高，力學性能好，這是金屬型鑄造法制備的復合軋輥難以達到的。由于硬質合金工作環與鋼基體冶金結合為一整體，因而它既具有硬質合金高硬度、高耐磨性的優點，又具有鑄鋼的高強度、高韌性的長處，故而復合軋輥的使用壽命不僅是耐磨鑄鐵軋輥、耐磨鑄鋼軋輥或兩者與其它合金的復合軋輥的幾倍、十幾倍、甚至幾十倍，也高于任何其他機械連接方式組裝的硬質合金工作環與鋼質驅動軸的組合軋輥。另一方面，冶金結合的硬質合金-鑄鋼復合軋輥與機械連接的組合軋輥比較，硬質合金的使用量和機械加工量都大大減少(如高速線材軋機用軋輥可減少3/4-4/5)，且軸向尺寸也可大大加長。
以下，結合附圖對本發明作詳細的說明。
圖1是原有技術的硬質合金-鑄鋼組合軋輥的視圖。
圖2是本發明的硬質合金-鑄鋼復合軋輥的視圖。
在表示原有技術硬質合金-鋼的組合軋輥的圖1中，硬質合金工作環1在圓柱頭內六角螺釘、彈簧墊圈和粘結劑的作用下與輥環套3、端環2固定在一起的，然后在兩小圓螺母5的作用下與驅動軸4緊固在一起。
圖2是本發明的一個實施實例。圖中1為硬質合金-鑄鋼復合軋輥的硬質合金工作環，2為鋼基體，3為過渡區--冶金焊合層。
本發明可采用多種硬質合金與多種鑄鋼匹配來制備不同用途的硬質合金-鑄鋼復合軋輥，但最佳的實施方式是Cr2C3基硬質合金與鑄造不銹鋼匹配。
權利要求
1.一種用于制備硬質合金-鑄鋼復合軋輥的離心鑄造方法，其特征是鑄型周圍設有加熱和冷卻裝置，以便澆注鋼液前和澆注中對鑄型壁加熱，澆注后對鑄型壁進行冷卻。
2.一種用權利要求1所述的方法制備的硬質合金-鑄鋼復合軋輥含有一個或幾個硬質合金工作環(1)和鋼基體(2)，其特征是在所述硬質合金工作環(1)和鋼基體(2)之間，還含有二者互溶形成的冶金結合層(3)。
3.根據權利要求2所述的硬質合金-鑄鋼復合軋輥，其特征是工作環(1)為Cr2C3基的硬質合金，鋼基體(2)為鑄造不銹鋼。
全文摘要
本發明公開了一種可用于熱軋或冷軋的、含有硬質合金和鑄鋼的復合軋輥及其制備方法,其特征是:硬質合金工作環與鋼基體之間有一互溶的過渡區,即其組成成分和金相組織均有別于兩原組元的冶金結合層;而鑄型在澆注前和澆注中需加熱。這種復合軋輥既具有硬質合金的高硬度高耐磨性,又具有鑄鋼的高強度高韌性,其使用壽命與生產成本之比均大大高于硬質合金軋輥、耐磨鑄鐵軋輥和耐磨鑄鋼軋輥,其生產廠商和用戶都因此而大受其益。
文檔編號B22D13/00GK1370644SQ0110688
公開日2002年9月25日 申請日期2001年2月22日 優先權日2001年2月22日
發明者曾忠勇 申請人:曾忠勇