一种普通硬质合金辊环的热处理方法与流程

1.本发明涉及硬质合金辊环热处理加工技术领域，具体为一种硬质合金辊环的热处理方法，使普通的硬质合金辊环满足低温轧制工况，可用于低温轧制螺纹钢的轧钢生产中。


背景技术：

2.随着基础建设和房地产市场的日益增长，螺纹钢的需求与日俱增，硬质合金辊环是高速轧制螺纹钢成套装备中最关键的部件和耗材，它直接影响着生产效率，生产成本和轧材质量。近年来，轧钢厂通过提升螺纹钢的轧制温度，软化轧材来提升轧制速度；再通过强穿水冷却系统，产生大量马氏体组织提升钢筋强度，从而满足国标强度要求。但强穿水工艺导致闭环马氏体组织的产生，马氏体组织热稳定性不足，影响钢筋的焊接性能，钢筋的延伸率也大大下降，使钢筋在使用过程中存在断裂风险。为了避免强穿水钢筋的大量使用，2018年11月1日，新国标《gb/t 1499.2
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2018，钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》正式实施，其中最重要变化是，需检测钢筋的断面微观组织，不允许产生闭环马氏体组织，使得通过强穿水冷却获得高强度钢筋的方法已不能采用。
3.为满足新国标要求，同时降低合金元素的使用量来降低成本，最为可行的方法就是采用低温轧制。低温轧制原理：即在再结晶温度下进行螺纹钢轧制生产，避免轧制变形细化的晶粒长大，从而提升螺纹钢的力学性能。但低温轧制，钢筋的变形抗力显著增加，导致辊环开裂，碎辊，导致轧钢厂发生生产安全事故，同时影响生产效率，螺纹钢的轧制辊耗成本显著上升。
4.目前，现有的硬质合金辊环在低温轧制时存在以下技术问题：1、硬质合金辊环在低温轧制时易开裂，现有的市场上没有研发出非常合适的适合低温轧制的硬质合金辊环，通常的做法，就是选择粘接相含量更高的硬质合金辊环，避免辊环碎裂；2、硬质合金辊环过钢量急剧下降，由非低温轧制的1500吨/槽过钢量，下降至800吨/槽，如何提升过钢量，成为了实际生产中需要面临的新问题，针对以上问题，本司研发了一种用于普通硬质合金辊环的热处理方法，通过在硬质合金辊环表层进行含碳涂层的方式，可显著提升过钢量，过钢量可提升至1200吨以上，能够对硬质合金辊环的内表面进行均匀喷涂炭黑浆料操作，能够解决硬质合金辊环的低温轧制的开裂问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对以上问题，提供一种用于普通硬质合金辊环的热处理方法，通过在硬质合金辊环表层进行含碳涂层的方式，显著提升过钢量，过钢量可提升至1200吨以上，能够对硬质合金辊环的内表面进行均匀喷涂炭黑浆料操作，能够解决硬质合金辊环的低温轧制的开裂问题。
6.为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于普通硬质合金辊环的热处理方法，包括以下处理步骤：
7.步骤a：制备炭黑浆料喷涂剂；
8.步骤b：对辊环进行粗磨加工，辊环的内外径、轧槽以及断面均保留0.5
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1mm的加工余量；
9.步骤c：采用炭黑浆料喷涂装置对辊环进行均匀喷涂操作，炭黑浆料喷涂厚度控制为8
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10mm；
10.步骤d：对辊环进行加热操作，加热温度控制为1250
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1300摄氏度，保温时间控制为1
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3小时；
11.步骤e：采用风冷的方式对辊环进行快速冷却操作；
12.步骤f：将辊环进行退火操作，退火温度控制为460
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500摄氏度，保温时间控制为4
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6小时，缓慢随炉冷却至室温。
13.作为本发明的进一步优化，步骤a中，炭黑浆料喷涂剂是采用炭黑、聚乙二醇、聚山梨酯混合蒸馏水研磨成浆料制备而成。
14.作为本发明的进一步优化，一种对辊环进行均匀喷涂操作的炭黑浆料喷涂装置，喷涂装置包括机箱部，机箱部内部设置用于对辊环内壁喷涂炭黑浆料的内表面喷涂部，内表面喷涂部包括装夹筒体，装夹筒体上径向设置多个通孔，装夹筒体通过端盖部和夹片部将多个辊环装夹，装夹筒体上端部连接料管，料管通过旋转接头与第一进料管连接，装夹筒体下部通过下连接部与第一电机输出端连接，装夹筒体侧部设置用于对辊环外部喷涂炭黑浆料的外表面喷涂部，外表面喷涂部包括转动设置的丝杆，丝杆上匹配设置丝杆螺母，丝杆螺母面向侧部设置连接架，连接架面向装夹筒体的侧部设置旋转喷头，旋转喷头通过软管与第二进料管连接。
15.作为本发明的进一步优化，丝杆上端部与第二电机输出端连接，机箱部内的导杆穿过连接架上的导块。
16.作为本发明的进一步优化，第二进料管上设置第二控制阀门，第二进料管外接炭黑浆料压力输出源。
17.作为本发明的进一步优化，端盖部通过第二螺栓固定于装夹筒体的端部外壁。
18.作为本发明的进一步优化，夹片部上环形阵列设置多个圆孔。
19.作为本发明的进一步优化，装夹筒体上部通过第三螺栓与上连接管连接，料管设置于上连接管内，进料管上设置第一控制阀门，第一进料管外接炭黑浆料压力输出源。
20.作为本发明的进一步优化，装夹筒体下部通过第一螺栓连接下连接部，下连接部上端呈圆柱空筒状，且下连接部上设置有排料孔。
21.作为本发明的进一步优化，机箱部侧部外壁铰接设置活动门。
22.本发明的有益效果：本发明提供了一种用于普通硬质合金辊环的热处理方法，通过在硬质合金辊环表层进行含碳涂层的方式，可显著提升过钢量，过钢量可提升至1200吨以上，能够对硬质合金辊环的内表面进行均匀喷涂炭黑浆料操作，能够解决硬质合金辊环的低温轧制的开裂问题。
23.1、本发明设置有炭黑浆料喷涂剂，先进行喷涂炭黑浆料喷涂剂，然后对辊环进行加热操作，加热温度控制为1250
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1300摄氏度，保温时间控制为1
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3小时，辊环表面出现液相，粘接相溶解析出碳化钨的现象发生，此过程将增加碳化钨颗粒的圆润性，提升抗冲击韧性，同时，表层约8
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10mm处溶解了喷涂的炭黑，辊环表层液相量更多，表层碳化钨晶粒长大，圆润化趋势更加显著，抗冲击韧性的提升较芯部更优，同时，表层粘接相中因为碳含量高，
与芯部形成了梯度结构，表层的粘接相中含钨量减少，粘接相的抗冲击韧性增强，对辊环而言，在不降低辊环硬度，不改变辊环宏观成分的情况下，大幅度的提升了辊环的抗冲击韧性和断裂韧性，改善了低温轧制裂辊的情况，辊环抗冲击韧性提升50％以上，实际轧钢生产中，可将进精轧的温度由950度左右，降低至850度左右，且没有降低过钢量。
24.2、本发明设置有内表面喷涂部以及装夹筒体，驱动第一电机，装夹筒体带动辊环做旋转运动，从第一进料管位置处注入的炭黑浆料涂层剂从装夹筒体的通孔位置处喷洒出，在旋转离心与加压喷洒双重做用下，炭黑浆料涂层剂均匀喷涂于辊环的内表面，为后续辊环的热处理加工工艺做准备。
25.3、本发明设置有外表面喷涂部，驱动第二电机，丝杆做旋转运动，丝杆螺母带动连接架和旋转喷头做竖直方向上的直线往复运动，从旋转喷头位置处喷出的炭黑浆料涂层剂对辊环外表面涂抹均匀。
26.4、本发明与传统的直接对硬质合金辊热处理的工艺不同，其创新之处为，将辊环表层的硬质合金成分进行调整，增加了碳化钨的含量，减少了粘接相中溶解钨的含量，提升了粘接相的韧性，提升了表层的过钢量和抗冲击韧性，增碳的表层与内部形成梯度硬质合金，表层因为碳含量较内层高，其表层液相线更低，更容易发生碳化钨的“溶解析出”效应，使其具备更加圆润的碳化钨晶粒和更粗大的碳化钨晶粒，抗冲击韧性显著提升，而内层受此影响较少；外层碳化钨相的比表面积更小，发生粘接相向内部流动，增加外层硬质合金的硬度，提升外层硬度和过钢量，内部韧性提升，提升轧制安全性和抗裂性能。
附图说明
27.图1为本发明主视结构示意图。
28.图2为本发明装夹筒体位置处结构示意图。
29.图3为本发明夹片部俯视结构示意图。
30.图4为本发明装夹筒体上的通孔位置处横截面结构示意图。
31.图5为本发明第一电机位置处结构示意图。
32.图6为本发明旋转喷头位置处结构示意图。
33.图中文字标注表示为：1、第一电机；2、内表面喷涂部；3、活动门；4、辊环；5、机箱部；6、外表面喷涂部；201、下连接部；202、排料孔；203、第一螺栓；204、装夹筒体；205、通孔；206、圆孔；207、夹片部；208、第二螺栓；209、端盖部；210、第三螺栓；211、料管；212、旋转接头；213、第一控制阀门；214、第一进料管；215、上连接管；601、第二电机；602、丝杆；603、连接架；604、导杆；605、导块；606、丝杆螺母；607、旋转喷头；608、软管；609、第二控制阀门；610、第二进料管。
具体实施方式
34.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
35.如图1
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图6所示，本发明的具体结构为：一种用于普通硬质合金辊环的热处理方法，使其满足低温轧制工况要求，包括以下处理步骤：
36.步骤a：制备炭黑浆料喷涂剂；
37.步骤b：对辊环进行粗磨加工，辊环的内外径、轧槽以及断面均保留0.5
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1mm的加工余量；
38.步骤c：采用炭黑浆料喷涂装置对辊环进行均匀喷涂操作，炭黑浆料喷涂厚度控制为8
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10mm；
39.步骤d：对辊环进行加热操作，加热温度控制为1250
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1300摄氏度，保温时间控制为1
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3小时，辊环表面出现液相，粘接相溶解析出碳化钨的现象发生，此过程将增加碳化钨颗粒的圆润性，提升抗冲击韧性，同时，表层约8
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10mm处溶解了喷涂的炭黑，辊环表层液相量更多，表层碳化钨晶粒长大，圆润化趋势更加显著，抗冲击韧性的提升较芯部更优，同时，表层粘接相中因为碳含量高，与芯部形成了梯度结构，表层的粘接相中含钨量减少，粘接相的抗冲击韧性增强；
40.步骤e：采用风冷的方式对辊环进行快速冷却操作，使得部分溶解在粘接相中的钨来不及析出而保留在粘接相中，起到了粘接相固溶强化的作用，用来提升过钢量；
41.步骤f：将辊环进行退火操作，退火温度控制为460
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500摄氏度，保温时间控制为4
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6小时，缓慢随炉冷却至室温。
42.优选的，步骤a中，炭黑浆料喷涂剂是采用炭黑、聚乙二醇、聚山梨酯混合蒸馏水研磨成浆料制备而成。
43.优选的，一种用于对辊环进行均匀喷涂操作的炭黑浆料喷涂装置，喷涂装置包括机箱部5，机箱部5内部设置用于对辊环4内壁喷涂炭黑浆料的内表面喷涂部2，内表面喷涂部2包括装夹筒体204，装夹筒体204上径向设置多个通孔205，装夹筒体204通过端盖部209和夹片部207将多个辊环4装夹，装夹筒体204上端部连接料管211，料管211通过旋转接头212与第一进料管214连接，装夹筒体204下部通过下连接部201与第一电机1输出端连接，装夹筒体204侧部设置用于对辊环4外部喷涂炭黑浆料的外表面喷涂部6，外表面喷涂部6包括转动设置的丝杆602，丝杆602上匹配设置丝杆螺母606，丝杆螺母606面向侧部设置连接架603，连接架603面向装夹筒体204的侧部设置旋转喷头607，旋转喷头607通过软管608与第二进料管610连接，驱动第一电机1，装夹筒体204带动辊环4做旋转运动，从第一进料管214位置处注入的炭黑浆料涂层剂从装夹筒体204的通孔205位置处喷洒出，均匀喷涂于辊环4的内表面，为后续辊环4的热处理加工工艺做准备，驱动第二电机601，丝杆602做旋转运动，丝杆螺母606带动连接架603和旋转喷头607做竖直方向上的直线往复运动，从旋转喷头607位置处喷出的炭黑浆料涂层剂对辊环4外表面涂抹均匀。
44.优选的，为了有利于实现丝杆螺母606带动连接架603和旋转喷头607做竖直方向上的直线往复运动，丝杆602上端部与第二电机601输出端连接，机箱部5内的导杆604穿过连接架603上的导块605。
45.优选的，为了有利于实现从旋转喷头607位置处喷出的炭黑浆料涂层剂对辊环4外表面涂抹均匀，第二进料管610上设置第二控制阀门609，第二进料管610外接炭黑浆料压力输出源，混合配置好的炭黑浆料在压力泵的作用下，加压输送至第二进料管610位置处。
46.优选的，为了有利于实现将辊环4装夹固定于装夹筒体204上，端盖部209通过第二螺栓208固定于装夹筒体204的端部外壁，装夹方便，操作简单。
47.优选的，为了有利于实现使炭黑浆料能够从辊环4与装夹筒体204之间实现流动，
避免炭黑浆料的积压造成喷涂不均匀现象，夹片部207上环形阵列设置多个圆孔206，喷涂覆盖后多余的炭黑浆料从圆孔206位置处向下排出。
48.优选的，为了有利于实现使炭黑浆料喷涂于辊环4内壁上，装夹筒体204上部通过第三螺栓210与上连接管215连接，料管211设置于上连接管215内，第一进料管214上设置第一控制阀门213，第一进料管214外接炭黑浆料压力输出源，混合配置好的炭黑浆料在压力泵的作用下，加压输送至第一进料管214位置处。
49.优选的，为了有利于实现使多余的炭黑浆料能够排出装夹筒体204，避免炭黑浆料的积压，装夹筒体204下部通过第一螺栓203连接下连接部201，下连接部201上端呈圆柱空筒状，且下连接部201上设置有排料孔202。
50.优选的，为了有利于实现机箱部5内的各部件能够方便进行安装、调试和维修操作，机箱部5侧部外壁铰接设置活动门3。
51.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
52.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。