DE1758703B1 - ROLLER FOR HOT ROLLING MILLS - Google Patents

ROLLER FOR HOT ROLLING MILLS

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DE1758703B1
DE1758703B1 DE19681758703 DE1758703A DE1758703B1 DE 1758703 B1 DE1758703 B1 DE 1758703B1 DE 19681758703 DE19681758703 DE 19681758703 DE 1758703 A DE1758703 A DE 1758703A DE 1758703 B1 DE1758703 B1 DE 1758703B1
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resistance
molybdenum
thermal fatigue
tungsten
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Foley Jun William Rodger
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Mckay Co
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/38Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for roll bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
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    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese

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Description

Kohlenstoff 0,03 bis 0,2%Carbon 0.03 to 0.2%

35 Chrom 3 bis8% 35 chromium 3 to 8%

Molybdän......... 0 bis 2%Molybdenum ......... 0 to 2%

Wolfram 0 bis7%Tungsten 0 to 7%

Vanadium 0 bis 1 %Vanadium 0 to 1%

Rest Eisen und erschmelzungsbedingten Verun- Mangan. 0,3 bis 3 %The remainder is iron and manganese caused by the melting process. 0.3 to 3%

reinigungen besteht. Silicium. 0,2 bis 2%cleaning exists. Silicon. 0.2 to 2%

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- A kennzeichnet, daß die Arbeitsoberfläche aus einem wobei die Summe der Prozentsätze aus Chrom, Molyb- ™ Schweißauftrag besteht. ■ 45 dän, Wolfram und Vanadium zwischen ungefähr 4 und3. Roller according to claim 1 or 2, characterized overall A indicates that the working surface of a the sum of the percentages of chromium, molybdenum ™ welding job consists. ■ 45 Danish, tungsten and vanadium between about 4 and

ungefähr 9 liegt und der Rest aus Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht. _______ Gegenüber der aus der britischen Patentschriftabout 9 lies and the remainder of iron with melting-related Impurities. _______ Opposite that from the British patent specification

776 482 beschriebenen Walze unterscheidet sich die er-50 findungsgemäße Walze in mehrfacher Hinsicht:776 482, the roller according to the invention differs in several respects:

So ist, gemäß der Erfindung, die maximale GrenzeSo, according to the invention, is the maximum limit

Die Erfindung betrifft eine Walze für Warmwalz- von 0,2 % Kohlenstoff kritisch, während gemäß der werke, die eine Arbeitsoberfläche aus einem legierten britischen Patentschrift 776 482 die Kohlenstoffmenge Chromstahl besitzt, der gegenüber thermischer Er- bis 0,5 % betragen kann.The invention relates to a roll for hot rolling of 0.2% carbon critical, while according to the works that alloy a work surface from a British patent 776,482 the amount of carbon Has chrome steel, which can be up to 0.5% compared to thermal erosion.

müdung und Abnutzung bei den Temperaturen, bei 55 Weiterhin werden in der britischen Patentschrift denen warmgewalzt wird, beständig ist. 776 482 hohe Chromgehalte, nämlich bevorzugt ober-fatigue and wear at the temperatures at 55 are further described in the British patent which is hot-rolled is stable. 776 482 high chromium contents, namely preferably above

Walzen, die in Warmwalzwerken verwendet werden, halb 13 % vorgeschlagen, während die Chromgehalte, müssen manchmal außer Betrieb gestellt werden, weil gemäß der Erfindung, auf maximal 8 % begrenzt sind. (1) eine übermäßige Abnutzung und (2) eine ober- Weiterhin finden sich in dieser Druckschrift keinerlei flächliche Rißbildung oder ein oberflächliches Ab- 60 Hinweise darauf, die Summe der Elemente Chrom, blättern, die ihren Grund in einer thermischen Molybdän, Wolfram und Vanadium im Bereich zwi-Ermüdung haben, eintreten. Bei den Herstellern sol- sehen 4 und 9 zu halten. Ebenso sind hierin die Komcher Walzen ist es allgemein üblich, Stähle mit einem ponenten Mangan und Silizium nicht erwähnt, hohen Kohlenstoffgehalt und einem verhältnismäßig Schließlich werden in dieser Druckschrift keineRolls used in hot rolling mills are suggested to be half 13%, while the chromium contents, sometimes have to be taken out of service, because according to the invention, are limited to a maximum of 8%. (1) excessive wear and (2) excessive wear and tear surface cracking or a superficial depiction of the sum of the elements chromium, scroll, which is due to a thermal molybdenum, tungsten and vanadium in the area between fatigue have to enter. The manufacturers should see 4 and 9. Likewise here are the comers Rolling it is common practice, steels with a component manganese and silicon not mentioned, high carbon content and a comparatively finally no

geringen Legierungsgehalt zu verwenden, um die opti- 65 Aussagen über die exakte Zusammensetzung der Aufmale Kombination aus mechanischen Eigenschaften schweißung gemacht.to use a low alloy content in order to obtain the best possible 65 statements about the exact composition of the markings Combination of mechanical properties weld made.

und Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Im allgemeinen Es zeigt sich daher, daß eine Anzahl von Zusammenwerden Walzen im weichen^ stark getemperten Zustand Setzungen, die den Bedingungen der britischen Patent-and to achieve profitability. In general, therefore, it appears that a number of confluences Rolls in the soft ^ strongly tempered condition Settlements which meet the conditions of the British patent

0,050.05 bisuntil 0,2%0.2% Kohlenstoff,Carbon, 4,54.5 bisuntil 6%6% Chrom,Chrome, 0,50.5 bisuntil 1,5%1.5% Molybdän,Molybdenum, 0,50.5 bisuntil 4%4% Wolfram,Tungsten, 00 bisuntil 0,5%0.5% Vanadium,Vanadium, 0,30.3 bisuntil 2,6%2.6% Mangan,Manganese, 0,20.2 bisuntil 2%2% Silicium,Silicon,

schrift 776 482 genügen, die aber außerhalb der als erfindungsgemäß zu wertenden Bereiche liegen, den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen unterlegen sind.font 776 482 are sufficient, but which are outside of the areas to be evaluated as according to the invention, the Compositions according to the invention are inferior.

Aus »Werkstoffhandbuch Stahl und Eisen«, 1965 (Blatt P 60-2, Tafel 1), ist es weiterhin bekannt, daß Mn-Gehalte um 0,3/1,1 °/0 und Si-Gehalte um 0,3/0,4 % für Warmwalzen üblich sind.From "material Manual Steel and Iron", 1965 (sheet P 60-2, Table 1), it is further known that Mn contents by 0.3 / 1.1 ° / 0 and Si contents of 0.3 / 0 , 4% are common for hot rolling.

Auch diese Druckschrift hat mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wenig gemein, da dort die zwei- bis vierfache Menge der maximalen erfindungsgemäßen Kohlenstoffmenge und nur eine geringe Chrommenge beschrieben wird, wobei die unteren Grenzen nicht angegeben werden.This document has little in common with the subject matter of the present invention, since there the two to four times the amount of the maximum amount of carbon according to the invention and only a small amount Chromium amount is described, whereby the lower limits are not specified.

Die Arbeitsoberfläche der erfindungsgemäßen Walze besitzt die folgende Zusammensetzung:The working surface of the roller according to the invention has the following composition:

Elementelement Breiter Bereich, %Wide range,% Enger Bereich, %Narrow area,% Bevorzugte Menge, %Preferred amount,% Kohlenstoff
Chrom
Molybdän
Wolfram
Vanadium
Mangan
Silicium
carbon
chrome
molybdenum
tungsten
Vanadium
manganese
Silicon
0,03 bis 0,2
3 bis 8
0 bis 2
0 bis 7
0 bis 1
0,3 bis 3
0,2 bis 2
0.03 to 0.2
3 to 8
0 to 2
0 to 7
0 to 1
0.3 to 3
0.2 to 2
0,05 bis 0,2
4,5 bis 6
0,5 bis 1,5
0,5 bis 4
0 bis 0,5
0,3 bis 2,5
0,2 bis 2
0.05 to 0.2
4.5 to 6
0.5 to 1.5
0.5 to 4
0 to 0.5
0.3 to 2.5
0.2 to 2
ungefähr 0,15
ungefähr 5
ungefähr 1
ungefähr 1,5
ungefähr 0
ungefähr 2
ungefähr 1
about 0.15
about 5
about 1
about 1.5
about 0
about 2
about 1

wobei die Summe der prozentualen Gehalte an Chrom, Molybdän, Wolfram und Vanadium zwischen ungefähr 4 und ungefähr 9 liegt und der Rest aus Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht. where the sum of the percentages of chromium, molybdenum, tungsten and vanadium between about 4 and about 9 and the remainder of iron with impurities caused by the melting.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Arbeitsoberfläche aus einem Schweißauftrag. According to a further preferred embodiment, the work surface consists of a weld job.

Auf Grund der bekannten Prinzipien zur Beeinflussung der Hochtemperaturhärte und der Beständigkeit gegenüber Erweichen wurde eine Anzahl von Schweißauftragzusammensetzungen hergestellt und auf ihre thermische Ermüdungsbeständigkeit geprüft. Diese Eigenschaft wurde dadurch gemessen, daß alternierend eine Sauerstoff-Acetylen-Flamme auf die geschweißte Oberfläche gerichtet und die erhitzte Oberfläche durch Aufspritzen von Wasser abgeschreckt wurde. Diese abwechselnden Temperaturzyklen wurden so lange fortgesetzt, bis ein Reißen auf Grund thermischer Ermüdung stattfand. Die Anzahl der Zyklen aus Erhitzung und Abschrecken, die für den Beginn einer sichtbaren Rißbildung erforderlich waren, wurde als Maß für die relative thermische Ermüdungsbeständigkeit genommen. Die Testbedingungen waren streng genug, alle Walzen aus den Standardwarmarbeitsstählen innerhalb 500 Zyklen zu einer Rißbildung zu veranlassen.
Bei vielen Schweißaufträgen wurde auch die Wider-Standsfähigkeit gegenüber Erweichen und die Warmhärte bestimmt. In Tabelle I sind die Zusammensetzungen und die Resultate der thermischen Ermüdung angegeben, während in Tabelle II die Resultate der Warmhärtetests und die Härte nach einer Erhitzung auf erhöhte Temperaturen angegeben sind. Der legierte Stahl Nr. 13 wurde in die Tests als Stahl mit minimalem Legierungsgehalt aufgenommen. Seine geringe Warmhärte machte ihn als legierten Stahl uninteressant; seine Erweichungstendenz und seine thermische Ermüdungsbeständigkeit wurden nicht bestimmt. Die Zahlen in Tabelle II bestätigen, daß die verschiedenen Legierungselemente im allgemeinen den Schweißaufträgen ähnliche Eigenschaften verleihen, wie sie durch dieselben den geschmiedeten Werkzeugstählen verliehen werden.
Based on the known principles for influencing high temperature hardness and resistance to softening, a number of weld cladding compositions have been prepared and tested for their thermal fatigue resistance. This property was measured by alternately directing an oxygen-acetylene flame onto the welded surface and quenching the heated surface by spraying water on it. These alternating temperature cycles were continued until cracking due to thermal fatigue occurred. The number of heating and quenching cycles required for visible cracking to begin was taken as a measure of relative thermal fatigue resistance. The test conditions were severe enough to cause all of the standard hot work tool steel rolls to crack within 500 cycles.
The resistance to softening and the hot hardness were also determined for many welding jobs. In Table I the compositions and the results of thermal fatigue are given, while in Table II the results of the hot hardness tests and the hardness after heating to elevated temperatures are given. Alloy steel No. 13 was included in the tests as the minimum alloy steel. Its low hot hardness made it uninteresting as an alloy steel; its softening tendency and thermal fatigue resistance were not determined. The figures in Table II confirm that the various alloying elements generally impart properties to weld deposits similar to those imparted by them to forged tool steels.

Tabelle ITable I.

Stahlstole CC. MnMn SiSi 77th CrCr NiNi MoMon WW. γγ Anzahl dernumber of Nr.No. 0,280.28 1,871.87 0,650.65 5,745.74 00 1,521.52 0,970.97 00 TestzyklenTest cycles 11 0,1850.185 1,851.85 0,620.62 5,645.64 00 1,421.42 1,071.07 00 16*16 * 22 0,160.16 7,007.00 0,610.61 5,795.79 00 1,361.36 1,251.25 00 10001000 33 0,080.08 1,801.80 0,610.61 5,695.69 00 1,511.51 1,021.02 00 10001000 44th 0,2970.297 1,261.26 0,750.75 9,669.66 00 1,001.00 00 00 508508 55 0,150.15 2,412.41 0,860.86 7,477.47 00 1,041.04 00 00 74*74 * 66th 0,390.39 1,181.18 0,510.51 2,112.11 00 00 7,417.41 00 10001000 77th 0,190.19 0,900.90 0,570.57 1,731.73 00 00 7,267.26 00 10*10 * 88th 0,220.22 1,991.99 0,640.64 6,756.75 00 1,621.62 00 00 10001000 99 0,090.09 1,831.83 0,700.70 00 7,277.27 4,364.36 00 00 110*110 * 1010 0,160.16 2,602.60 0,540.54 2,02.0 00 0,680.68 00 0,30.3 278*278 * 1111th 0,210.21 2,202.20 0,600.60 3,63.6 00 00 00 00 508508 1212th 0,150.15 0,960.96 0,400.40 2,02.0 00 00 00 00 20*20 * 1313th

* Unbrauchbar.* Unusable.

Tabelle!!Tabel!!

Stahlstole ErweichungstendenzSoftening tendency Rc nach der Rc after the RaumtemperaturRoom temperature Warmhärte j?cHot hardness j? C 538 C°538 C ° 649° G649 ° G Nr. .No. . Rc vor der Rc before the Erwärmungwarming 4949 4141 3030th Erwärmungwarming 4242 4242 427° C427 ° C 4242 3030th 11 4949 3434 4242 4747 3737 2828 22 4242 3535 4545 4242 3636 1919th 33 4242 2525th 4444 3434 3838 3131 66th 4545 4040 5252 3939 4444 3333 88th 4444 3737 4343 4444 3434 1818th 99 5252 - 4444 4343 3636 2525th 1010 4343 3636 4747 3535 2222nd 1212th 1111th 4444 3535 2222nd 3535 ZIRbZIRb 65 Rb 65 Rb 1212th 4747 - 3737 1313th - 82RB 82R B

Rc — Härte, gemessen auf der Rockwell C-Skala. Alle Härtemessungen beziehen sich auf die Rockwell C-Skala, mit Ausnahme der letzten drei Messungen für die Legierung Nr. 13, welche sich auf die Rockwell B-Skala (RB) beziehen. Rc - hardness as measured on the Rockwell C scale. All hardness measurements are on the Rockwell C scale, with the exception of the last three measurements for Alloy No. 13, which are on the Rockwell B scale (R B ) .

Es wurde also in einem einzigen Schweißauftrag so- 20 Prüfung zeigte, daß' eine Rißbildung bei den Kornwohl eine Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer grenzflächen in einer hochlegierten intermetallischen Ermüdung als auch eine Widerstandsfähigkeit gegen Phase begann und sich dann in der üblichen Weise fort-Abnutzung bei erhöhten Temperaturen erzielt. Bezug- pflanzte. Infolgedessen ist die Kombination der Legielich der thermischen Ermüdung wurde in überraschen- rungselemente und der Konzentration eines jeden derder Weise gefunden, daß Kohlenstoff diese Eigenschaft 25 selben wie auch der Kohlenstoffgehalt bei der Bestimstark beeinflußt. Es wurde durch Tests gefunden, daß mung der Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer bei jedem Gehalt an Legierungsbestandteilen alle Zu- Ermüdung wichtig.In a single welding job it was thus shown that crack formation in the grains a resistance to thermal interfaces in a high-alloy intermetallic Fatigue as well as a resistance phase began and then continued in the usual way - wear and tear achieved at elevated temperatures. Reference-planted. As a result, the combination is legitimate The thermal fatigue was in surprise elements and the concentration of each of the We have found that carbon has this property as well as the carbon content of the determinant influenced. It has been found through tests that mung the resistance to thermal With any content of alloy components, all fatigue is important.

sammensetzungen mit einer außergewöhnlichen Wider- Die Zahlen in Tabelle II bestätigen, daß die in derCompositions with an exceptional cons- The figures in Table II confirm that those in the

Standsfähigkeit gegenüber thermischer Ermüdung einen vorhandenen Literatur verfügbaren Informationen be-Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2 °/0 besaßen. Bei 30 züglich der Wirkungen von Chrom, Molybdän, Wolf-Kohlenstoffgehalten oberhalb 0,2 °/0 waren die Probe- ram und Vanadium auf die Warmhärte und dieStand ability to thermal fatigue of an existing literature available information be-carbon content of less than 0.2 ° / 0 owned. At 30 plus the effects of chromium, molybdenum, Wolf carbon contents above 0.2 ° / 0 , the test ram and vanadium on the hot hardness and the

Erweichungsbeständigkeit von geschmiedeten Stählen im allgemeinen auf Schweißaufträge anwendbar sind, vorausgesetzt, daß die Mengen der Legierungselemente niedrig genug gehalten werden, um die Bildung zweiter Phasen zu verhindern. Die Anwesenheit von Chrom ist wegen der Oxydationsbeständigkeit erwünscht, und die Zahlen zeigen, daß ein Stahl mit 2°/0 Chrom, Stahl Nr. 13, eine unzureichende Härtbarkeit und eine unzureichende Warmhärte besitzt, als daß er in Walzen für Warmwalzwerke verwendet werden könnte. Eine . Erhöhung des Chromgehalts auf ungefähr 3,5 % ohne Zusatz anderer Legierungsbestandteile, Stahl Nr. 12, ergab eine ausreichende Harte bei Raumtemperatur und bei 4270C, aber die Härte bei 538 und.469°C und die Erweichungsbeständigkeit waren zu gering. Bei ungefähr 8 % Chrom und ungefähr 1 °/0 Molybdän, Stahl Nr. 6, lagen die Erweichungsbeständigkeit und die Härte bei 649°C auf der Grenze.Softening resistance of forged steels are generally applicable to welding jobs provided that the amounts of alloying elements are kept low enough to prevent the formation of second phases. The presence of chromium is desired because of the oxidation resistance, and the figures show that a steel with 2 ° / 0 chrome, steel no. 13, insufficient curability and insufficient hot hardness has, except that it could be used in rolls for hot rolling mills. One . Increasing the chromium content to about 3.5% without the addition of other alloying components, Steel Nos. 12, gave a sufficient hardness at room temperature and at 427 0 C, but the hardness at 538 ° C and the softening und.469 were too low. At about 8% chromium, and about 1 ° / 0 molybdenum, steel no. 6, were the softening resistance and hardness at 649 ° C on the border.

50 Der Stahl Nr. 11 zeigt den günstigen Effekt, der durch die Verwendung geringer Konzentrationen an Vanadium in Mengen bis zu 1 °/0 in einer Zusammensetzung, die ansonsten bezüglich der Warmhärte und der Erweichungsbeständigkeit unzufriedenstellend wä-55 re, erzielt werden kann. Zwar erhöhte bei dem Stahl Nr. 11 der Zusatz von ungefähr 0,7% Molybdän und 0,3 °/o Vanadium die Härtbarkeit, die Warmhärte und die Erweichungsbeständigkeit in Gegenwart von nur 2°/o Chrom auf einen annehmbaren Wert, aber es erdingung ist in geschmiedeten Werkzeugstählen wegen 60 scheint vernünftiger, 3 °/0 Chrom als minimal verwendder Warmbearbeitung beim Schmieden der Brammen bare Menge zu nehmen.50 The steel no. 11 shows the beneficial effect of low by the use of concentrations of vanadium in amounts up to 1 ° / 0 in a composition that can be obtained otherwise, with respect to the hardness and the softening unsatisfactory WAE 55 re. While the addition of about 0.7% molybdenum and 0.3% vanadium increased hardenability, hot hardness and resistance to softening in the presence of only 2% chromium to an acceptable level in the case of steel No. 11, it was essential is forged tool steels because 60 seems 3 ° / 0 to take reasonable chromium as minimal verwendder hot working during forging the slabs at face amount.

nicht vorhanden und ergibt somit nur eine Beschrän- Der Stahl Nr. 9, eine Legierung mit ungefähr 7°/odoes not exist and thus gives only a limitation. Steel No. 9, an alloy of about 7%

kung bei Schweißaufträgen. Eine solche Legierung ist Chrom und ungefähr 1,5 °/0 Molybdän, besitzt eine zuin Tabelle I als Stahl Nr. 10 angegeben. Es wird darauf friedenstellende Warmhärte, wobei die Erweichungshingewiesen, daß, obwohl der Kohlenstoffgehalt weit 65 beständigkeit an der Grenze liegt. Es wird darauf hinunterhalb des Schwellenwertes von 0,2 °/0 Hegt, das Pro- gewiesen, daß Molybdän oberhalb ungefähr 4 % eine bestück auf Grund thermischer Ermüdung nach nur vorzeitige Unbrauchbarkeit der Testprobe durch 278 Zyklen unbrauchbar war. Eine mikroskopische thermische Ermüdung auf Grund einer Korngrenzin the case of welding jobs. Such an alloy is chromium and about 1.5 ° / 0 molybdenum, has a Zuin Table I as steel no. Indicated 10th Thereupon it becomes satisfactory hot hardness, whereby the softening indicates that, although the carbon content is far 65, resistance is at the limit. Below the threshold value of 0.2 ° / 0 Hegt, the proof is shown that molybdenum above about 4% was unusable due to thermal fatigue after only premature unusability of the test sample through 278 cycles. A microscopic thermal fatigue due to a grain boundary

stücke auf Grund thermischer Ermüdung stets innerhalb 500 Testzyklen (tatsächlich innerhalb 278 Zyklen) unbrauchbar, und in einigen Fällen waren sie bereits nach zehn Zyklen unbrauchbar.pieces due to thermal fatigue always within 500 test cycles (within 278 cycles in fact) were unusable, and in some cases they were already unusable after ten cycles.

Es wurde festgestellt, daß der untere praktische Grenzwert für den Kohlenstoffgehalt bei ungefähr 0,03 Gewichtsprozent Hegt. Legierungen unterhalb dieses Kohlenstoff gehaltes können eine vorzügHche Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer Ermüdung besitzen, sie sind jedoch weich, und ihre Abnutzungsbeständigkeit ist so gering, daß sie für die beabsichtigten Verwendungen, wie z. B. Wiederherstellung von Walzen für Walzwerke, ungeeignet sind.It was found that the lower practical Limit value for the carbon content at approximately 0.03 percent by weight. Alloys below This carbon content can provide excellent resistance to thermal fatigue but they are soft and their wear resistance is so poor that they are suitable for intended uses such as e.g. B. Restoration of rolls for rolling mills are unsuitable.

Die Zahlen in Tabelle I zeigen auch, daß bei der Entwicklung von Legierungen, welche unter den Bedingungen starker zykHscher Temperaturänderungen verwendet werden, darauf geachtet werden, muß, die Bildung von entweder niedrigschmelzenden eutektischen Phasen oder harten, spröden intermetalhschen Korngrenzflächenphasen zu verhindern. Diese verursachen eine frühzeitige Unbrauchbarkeit durch thermische Ermüdung auf Grund eines Mechanismus, der demjenigen analog ist, der bei den oben beschriebenen stark kohlenstoffhaltigen Stählen auftritt. Diese Phasen sind solcher Art, wie sie in Schweißaufträgen vorkommen, wenn hohe Konzentrationen an Legierungselementen, wie z. B. Molybdän und Nickel, im legierten Stahl anwesend sind. Diese Be-The figures in Table I also show that in the development of alloys which under the conditions strong cyclical temperature changes are used, care must be taken that Formation of either low-melting eutectic phases or hard, brittle intermetallic phases To prevent grain interface phases. These cause early unusability thermal fatigue due to a mechanism analogous to that used in the above high carbon steels described occurs. These phases are of the kind found in welding jobs when high concentrations of alloy elements, such as B. molybdenum and nickel, are present in the alloy steel. This loading

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flächenphase ergab. Zur Absicherung gegen eine mög- thermische Ermüdungseigenschaften und ein vorzügliche schädliche Korngrenzflächenbildung wurde der liches Hochtemperaturverhalten. Es besteht jedoch die obere Grenzwert für Molybdän mit 2% festgelegt. Alle Gefahr der Bildung von intergranularen Phasen in Chromlegierungen, die Wolfram in Mengen von unge- Auftragen mit einem zu hohen Gehalt an Legierungsfähr l°/o bis über 7% enthielten, besitzen eine zu- 5 bestandteilen, wie dies durch den Stahl Nr. 10 veranfriedenstellende Warmhärte und eine zufriedenstellende schaulicht wird. Deshalb ist ein Wert von 9% der Erweichungsbeständigkeit. Dies wurde ohne Herabset- Gesamtmengen von Chrom, Molybdän, Wolfram und zung der thermischen Ermüdungsbeständigkeit durch Vanadium als Maximum festgelegt.
Bildung von Korngrenzflächenphasen erreicht. Deshalb Gute Hochtemperatureigenschaften werden bei wurde der obere Grenzwert für Wolfram mit ungefähr io Schweißaufträgen durch den Zusatz von Chrom, 8 % festgelegt, obwohl die Legierung hierdurch teuer Molybdän, Wolfram und Vanadium in den angewird. Die Legierungen mit den niedrigeren Wolfram- gebenen Mengen erzielt, ohne daß sich dabei irgendein konzentrationen wurden mit ungefähr 1,5 °/0 Molybdän Bestandteil bildet, der auf die Ermüdungsbeständigwesentlich verbessert. keit der Legierung einen abträglichen Einfluß besitzt.
area phase resulted. In order to safeguard against possible thermal fatigue properties and an excellent, harmful formation of grain boundaries, the high-temperature behavior was used. There is, however, the upper limit for molybdenum set at 2%. All the danger of the formation of intergranular phases in chromium alloys, which contained tungsten in amounts of unsupported amounts with an excessively high alloy content from about l% to over 7%, have one constituent part, as is the case with steel no. 10 satisfactory hot hardness and a satisfactory visual hardness. Therefore a value of 9% is the resistance to softening. This has been set as the maximum without lowering total amounts of chromium, molybdenum, tungsten and reducing thermal fatigue resistance by vanadium.
Formation of grain boundary phases achieved. The upper limit value for tungsten with approximately 10 welding jobs was therefore set for good high-temperature properties through the addition of chromium, 8%, although the alloy is used in the expensive molybdenum, tungsten and vanadium as a result. Scored addition levels, the alloys having the lower tungsten, without thereby any concentrations were / forms at about 1.5 ° 0 molybdenum ingredient which improves the fatigue-resistant material. speed of the alloy has a detrimental effect.

Die Zahlen in Tabelle II zeigen, daß Schweißaufträ- 15 Gute Hochtemperatureigenschaften können in Schweißge, die Chrom in Mengen von ungefähr 3 bis unge- auftragen erhalten werden, die die obengenannten fähr 8°/0 enthalten, für die Verwendung bei Walzen Elemente in höheren Prozentsätzen als die angefür Warmwalzwerke verbessert wurden, in dem gebenen enthalten. Jedoch sind die Eigenschaften, die Wolfram, Vanadium und Molybdän oder Kombinatio- diese Elemente verleihen, innerhalb der angegebenen nen aus den drei Metallen zugesetzt wurden. In jedem ao Grenzwerte sehr ausgeprägt, und die Verwendung Falle war jedoch eine Gesamtmenge von Chrom, von höheren Konzentrationen bedeutet in der Regel Molybdän, Wolfram und Vanadium von 4 °/0 die mini- nur eine Verschwendung. Zusätzlich ist die Gefahr mal brauchbare Konzentration, die für eine Wider- einer Beeinträchtigung der thermischen Ermüdungsbestandsfähigkeit gegen Hochtemperaturabnutzung und ständigkeit der Schweißaufträge durch die Verwendung thermische Ermüdung erforderlich ist. 25 höherer Prozentsätze an Legierungselementen be-The figures in Table II show that Schweißaufträ- 15 Good high temperature properties can be obtained applying the chromium in amounts from about 3 to un- containing the above ferry 8 ° / 0, in Schweißge, for use in rolling elements in higher percentages as the ones for hot rolling mills were improved, included in the given. However, the properties which tungsten, vanadium and molybdenum or combinations give these elements are within the specified range of the three metals added. In each ao limit values very pronounced, and the use trap was however a total amount of chromium, of higher concentrations usually molybdenum, tungsten and vanadium of 4 ° / 0 the mini- just a waste. In addition, the hazard is the useful concentration required for counteracting the deterioration in the thermal fatigue resistance to high temperature wear and durability of the welds due to the use of thermal fatigue. 25 higher percentages of alloying elements

Da eine minimale Menge von 3°/„ Chrom für trächtlich.As a minimum amount of 3% chromium for pregnant.

eine Oxydationsbeständigkeit und Härtbarkeit erfor- Gewisse Restelemente, die für Eisenaufträge mitan oxidation resistance and hardenability required

derlich ist, so ist mindestens l°/0 eines zusätzlichen harter Oberfläche üblich sind, können ebenfalls an-is sary, it is at least l ° / 0 of an additional hard surface are usual, may also Toggle

Legierungsbestandteils oder, anders ausgedrückt, eine wesend sein. Der Bereich für Silizium liegt normaler-Alloy constituent or, in other words, be an essential part. The range for silicon is normal-

Gesamtmenge von 4°/0 erforderlich, um entsprechende 30 weise zwischen 0,2 und 2% und derjenige für ManganTotal amount of 4 ° / 0 required, corresponding to 30 wise between 0.2 and 2% and that for manganese

Hochtemperatureigenschaften zu erzielen. von 0,2 bis 3 °/„. Phosphor und Schwefel können in denTo achieve high temperature properties. from 0.2 to 3 ° / ". Phosphorus and sulfur can be in the

Der Stahl Nr. 8, der eine Gesamtmenge an Chrom handelsüblichen Mengen anwesend sein. Der RestThe steel no. 8, which has a total amount of chromium in commercial quantities. The rest

und Wolfram von ungefähr 9°/0 enthielt, zeigte gute besteht im wesentlichen aus Eisen.and tungsten containing from about 9 ° / 0, showed good consists essentially of iron.

Claims (2)

0,03bis 0,2%Kohlenstoff,3bis 8%Chrom,0bis2°/0Molybdän,0bis 7 »/οWolfram,0bisl%Vanadium,0,3bis 3 %Mangan,0,2bis 2%Silicium, verwendet, um sie bearbeiten zu können und um die r>„+Q„+„,,r.,„.,",,i^. höchstmögliche Duktilität zu erzielen, welche den ver- Patentansprucne: ,.... . „°. . , . . ,,...,, ,· , . ^1 hältmsmaßig gering legierten Stahlen die beste thermische Ermüdungswiderstandsfähigkeit verleiht. Die0.03 to 0.2% carbon, 3 to 8% chromium, 0 to 2% molybdenum, 0 to 7% tungsten, 0 to 1% vanadium, 0.3 to 3% manganese, 0.2 to 2% silicon, are used to be able to machine them and in order to achieve the r> "+ Q" + ",, r.,"., ",, i ^. the highest possible ductility, which meets the requirements of the patent claims:, ..... , ... ,,, ·,. ^ 1 gives low-alloy steels the best thermal fatigue resistance 1. Walze für Warmwalzwerke, die eine Arbeite- 5 Härte und die Widerstandsfähigkeit hängen dann vom oberfläche aus einem legierten Chromstahl be- Volumen harter Carbide ab, die im Material anwesend sitzt, der gegenüber thermischer Ermüdung und sind. Harte Carbide, die in den Korngrenzflächen anAbnutzung bei den Temperaturen, bei denen warm- wesend sind, fördern zwar die Abnutzungsbeständiggewalzt wird, beständig ist, dadurch ge- keit, sie verringern aber die Widerstandsfähigkeit kennzeic h η e t, daß die Arbeitsoberfläche aus 10 gegenüber thermischer Ermüdung. Hochkohlenstoffhaltige Materialien, die an den Korngrenzflächen ihrer MikroStruktur Hüllen aus freiem Carbid aufweisen, besitzen eine sehr geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischer Ermüdung, da während einer ther-1. Roll for hot rolling mills that have a work- 5 hardness and resistance then depend on the surface of an alloyed chrome steel volume of hard carbides that are present in the material and that are resistant to thermal fatigue. Hard carbides, which in the grain boundaries to wear at the temperatures at which are warm, promote the wear-resistant rolling, is resistant, but they reduce the resistance characterize that the working surface from 10 against thermal Fatigue. Materials with a high carbon content, which have shells made of free carbide at the grain boundaries of their microstructure, have a very low resistance to thermal fatigue, since during thermal 15 mischen Behandlung in den spröden Carbiden Mikrorisse auftreten und sich rasch fortpflanzen. Der legierte Stahl erhält dann Risse und blättert ab und ist bereits nicht mehr brauchbar, lange bevor die Abnutzung überhaupt Schwierigkeiten macht.
20 Aus der britischen Patentschrift 776 482 geht bereits hervor, Walzen für Warmwalzwerke durch Aufschweißen mit Oberflächen zu versehen, welche aus M
15 mixing treatment, microcracks occur in the brittle carbides and propagate rapidly. The alloy steel then cracks and flakes off and is no longer usable long before it becomes difficult to wear.
From the British patent specification 776 482 it is already apparent that rolls for hot rolling mills can be provided with surfaces by welding, which are made from M
wobei die Summe der Prozentsätze aus Chrom, einem Stahl, aus nicht mehr als 0,5 % Kohlenstoff, Molybdän, Wolfram und Vanadium zwischen unge- mehr als 6% Chrom, nicht mehr als insgesamt 6% fähr 4 und ungefähr 9 liegt, Rest Eisen und erschmel- 25 Molybdän, Wolfram und Vanadium bestehen können, zungsbedingte Verunreinigungen besteht. Bei dieser bekannten Walze kommt jedoch diewhere the sum of the percentages from chromium, a steel, from not more than 0.5% carbon, Molybdenum, tungsten and vanadium between a little more than 6% chromium, not more than a total of 6% about 4 and about 9, the remainder being iron and molybdenum, tungsten and vanadium, there is contamination caused by the application. In this known roller, however, comes the
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Oberflächenschicht nicht direkt auf dem Walzenkörper zeichnet, daß die Arbeitsoberfläche aus zur Abscheidung.2. Roller according to claim 1, characterized in that the surface layer is not directly on the roller body indicates that the work surface is ready for deposition. Demgegenüber wird gemäß der Erfindung eine 30 Walze vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Arbiitsoberfläche die folgende Zusammensetzung aufweist:In contrast, a roller is proposed according to the invention, which is characterized is that the work surface has the following composition:
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