DE19903974A1 - 2-Walzen-Schrägwalzwerk und Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen - Google Patents
2-Walzen-Schrägwalzwerk und Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten StählenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen. Dabei sind die Führungswerkzeuge jeweils aus einem aus einem Trägerwerkstoff bestehenden Grundkörper und einem die Arbeitsfläche bildenden Werkstoff mit gegenüber hochlegierten Stählen antiadhäsiven Eigenschaften und hoher Warmfestigkeit zusammengesetzt. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken.
Description
Die Erfindung betrifft ein 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken
aus hochlegierten Stählen mit Führungen für das Walzgut, die die Umformzone beim
Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Durch die Weiterentwicklung des Schrägwalzverfahrens und der metallurgischen
Erzeugungsverfahren ist es heute möglich, nahtlose Rohre guter Qualität aus
hochlegierten ferritischen, ferritisch-martensitischen und austenitischen Stählen durch
Lochen auf dem Schrägwalzwerk herzustellen. Diese Methode hat gegenüber dem
herkömmlichen Strangpreßverfahren einige Vorteile, vor allem durch Wegfallen des
Ausbohrens der Blöcke, Erhöhung der Blockeinsatzgewichte und Verringerung der
Exzentrizität und damit der Wanddickentoleranz. Besonders geeignet ist für das
Lochen hochlegierter Stähle das Kegelschrägwalzwerk mit Führungsschuhen zum
Schließen der Umformzone quer zur Walzachse, wie sie schon von R. C. Stiefel
eingeführt wurden. Damit sind höhere Streckung und die Herstellung relativ
dünnwandiger Hohlblöcke möglich, was mit einem 3-Walzen-Schrägwalzwerk oder mit
einem 2-Walzen-Schrägwalzwerk mit Führungsscheiben nicht in dem gleichen Maße
möglich ist.
Allerdings neigen hochlegierte Stähle sehr stark zur Adhäsion, d. h. zum Aufschweißen
bzw. zum Ansetzen von Blockmaterial auf der Arbeitsfläche der Führungen. Das auf
der Arbeitsfläche der Führungen festklebende Material (pick ups) führt zu
mechanischen Beschädigungen in Form von tiefen scharfkantigen wendelförmig
verlaufenden Riefen auf der Außenoberfläche der gelochten Hohlblöcke, die durch
Schleifen, Schälen oder Abdrehen beseitigt werden müssen, was mit hohen Material
verlusten und zusätzlichem Arbeitsaufwand verbunden ist.
Durch gezieltes Aufbringen eines Schmier- und Trennmittels auf die Führungen ist es
möglich, das Entstehen der Materialansetzungen zu vermeiden bzw. hinauszuzögern.
Allerdings kann dabei Schmiermittel ungewollt auf die Arbeitswalzen übertragen
werden, so daß es zu einem Rutschen (Schlupf) zwischen Walzen und Walzgut
kommt, was bis zum Abbruch des Lochvorganges führen kann.
Nach einer Literaturveröffentlichung soll der Schlupf durch Zuführen einer Si-Karbid
enthaltenden Flüssigkeit vermieden werden können, jedoch wird dadurch wieder eine
zusätzliche Vorrichtung und ein zusätzliches Medium erforderlich.
Eigene Versuche mit Führungsschuhen aus Grauguß GGG und GGL zeigten eine
gewisse Eignung gegen Adhäsion, aber ihr Reibungs- und Verschleißverhalten war für
den Produktionsbetrieb unbefriedigend.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, einen wirkungsvollen und
preisgünstigen Weg zu finden, um die schädlichen Adhäsionen auf den Arbeitsflächen
der Führungswerkzeuge zu vermeiden.
Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Führungswerkzeuge jeweils aus
einem aus einem Trägerwerkstoff bestehenden Grundkörper und einem die
Arbeitsfläche bildenden Werkstoff mit gegenüber hochlegierten Stählen antiadhäsiven
Eigenschaften und hoher Warmfestigkeit zusammenzusetzen. Praktisch wird die
Arbeitsfläche der Führungswerkzeuge mit einem Material beschichtet, das keine
Adhäsion mit dem Rohrmaterial bzw. Walzgutwerkstoff eingeht und auf Grund seiner
besonderen Eigenschaften einen selbstschmierenden Effekt aufweist.
Eine ähnliche Lösung wird zwar in der DE-PS 31 14 177 C2 für einen anderen Zweck
vorgeschlagen, wobei aber hochwarmfeste Hartstoffschichten auf einem Grundkörper
erzeugt werden, die das Problem der Vermeidung der Adhäsion von hochlegiertem
Stahl mit den Führungswerkzeugen nicht lösen können.
Der Gedanke der vorliegenden Erfindung läßt sich gleichermaßen erfolgreich bei
Führungswerkzeugen in Form von Schuhen, Scheiben oder Rollen einsetzen.
Besonders günstige Eigenschaften zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe hat
der Werkstoff Molybdän oder eine Molybdänbasislegierung, aus dem die Arbeitsfläche
besteht.
Es reicht aus, wenn die Arbeitsfläche eine Dicke zwischen 0,1 und 10 mm aufweist. Es
sollte aber nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung die Dicke der
Arbeitsfläche so gewählt werden, daß die Beträge der Wärmedehnung des Arbeitsteils
und des Grundkörpers an der Kontaktfläche bei Arbeitstemperatur nahezu gleich sind,
damit es nicht zu Wärmespannungen und Ablösungen der Arbeitsfläche kommt.
Die Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Werkstoff der Arbeitsfläche kann
nach einem Merkmal der Erfindung formschlüssig erfolgen oder nach einem anderen
Merkmal der Erfindung durch definiertes Aufrauhen der Kontaktflächen zwischen der
Arbeitsfläche und dem Grundkörper. Es ist auch denkbar, die Arbeitsfläche durch
Fügen oder thermisches Spritzen (Flamm-Plasma-Spritzen) herzustellen bzw. auf den
Grundkörper aufzubringen. Noch eine andere Lösung besteht darin, den Arbeitsteil
durch heißisostatisches Pressen oder kaltisostatisches Pressen und Sintern auf
pulvermetallurgischem Wege herzustellen.
Es ist günstig, wenn der Trägerwerkstoff des Grundkörpers ein höherfester Stahl oder
eine Eisen-, Nickel- oder Kobaltbasislegierung ist oder auch komplett aus dem
Werkstoff des Arbeitsteils besteht. In letzterem Fall ist es günstig, wenn das gesamte
Führungswerkzeug monolithisch aus Mo oder der Mo-Basislegierung besteht.
Das Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit den
erfindungsgemäßen Führungswerkzeugen sieht vor, daß die Arbeitsfläche oder das
gesamte Führungswerkzeug vor der erfindungsgemäßen Verwendung auf eine
Temperatur oberhalb Raumtemperatur gebracht wird, damit große Wärmespannungen
vermieden werden.
Aus dem gleichen Grund sollte das Führungswerkzeug vor und nach dem
Lochungsvorgang sowie während des Lochens durch geeignete Maßnahmen wie
Druckluftdüsen oder mechanische Abdeckungen vor dem Kontakt mit Kühlwasser
geschützt werden. Denkbar ist es auch, daß die Kühlung und der Schutz der
Führungswerkzeuge vor Wasserkontakt durch Aufblasen eines inerten Gases, z. B.
Stickstoff, erfolgt.
Nach dem Lochungsvorgang sollte die Walzenkühlung, ggf. automatisch bis zum
Beginn des nächsten Lochungsvorgangs unterbrochen werden.
Aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht ist es sinnvoll, wenn verschlissene
Arbeitsflächen nach spanender Abtragung regeneriert werden und der Werkstoff der
Arbeitsfläche durch mechanisches oder thermisches Trennen oder durch
Einschmelzen des Grundkörperwerkstoffes zurückgewonnen wird.
Claims (16)
1. 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten
Stählen mit Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim
Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungswerkzeuge jeweils aus einem aus einem Trägerwerkstoff
bestehenden Grundkörper und einem die Arbeitsfläche bildenden Werkstoff mit
gegenüber hochlegierten Stählen antiadhäsiven Eigenschaften und hoher
Warmfestigkeit zusammengesetzt sind.
2. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungswerkzeuge Schuhe, Scheiben oder Rollen sind.
3. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkstoff der Arbeitsfläche Molybdän oder eine Molybdänbasislegierung
ist.
4. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Arbeitsfläche 0,1 bis 10 mm beträgt.
5. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Arbeitsfläche so gewählt wird, daß die Beträge der
Wärmedehnung des Arbeitsteils und des Grundkörpers an der Kontaktfläche bei
Arbeitstemperatur nahezu gleich sind.
6. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drehfeste Verbindung zwischen Grundkörper und Arbeitsfläche
formschlüssig erfolgt.
7. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drehfeste Verbindung zwischen Grundkörper und Arbeitsfläche durch
definiertes Aufrauhen der Kontaktflächen zwischen Arbeitsfläche und
Grundkörpers gewährleistet wird.
8. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Arbeitsteil durch heißisostatisches Pressen oder kaltisostatisches
Pressen und Sintern auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt wird.
9. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsfläche durch Fügen oder thermisches Spritzen (Flamm-, Plasma-
Spritzen) hergestellt bzw. auf den Grundkörper aufgebracht wird.
10. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkstoff des Grundkörpers ein höherfester Stahl oder eine Eisen-,
Nickel- oder Kobaltbasislegierung ist.
11. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Werkstoff des Grundkörpers der Werkstoff des Arbeitsteils ist.
12. 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten
Stählen mit Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim
Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gesamte Führungswerkzeug monolithisch aus Mo oder der Mo-
Basislegierung besteht.
13. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit
Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim Lochen des
Hohlblockes quer zur Walzachse schließen unter Verwendung eines 2-Walzen-
Schrägwalzwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Arbeitsfläche oder das gesamte Führungswerkzeug vor der
erfindungsgemäßen Verwendung auf eine Temperatur oberhalb
Raumtemperatur gebracht wird.
14. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungswerkzeuge vor und nach dem Lochungsvorgang sowie
während des Lochens durch geeignete Maßnahmen wie Druckluftdüsen oder
mechanische Abdeckungen vor dem Kontakt mit Kühlwasser geschützt werden.
15. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlung und der Schutz der Führungswerkzeuge vor Wasserkontakt
durch Aufblasen eines inerten Gases, z. B. Stickstoff, erfolgt.
16. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Lochungsvorgang die Walzenkühlung, ggf. z. B. automatisch, bis
zum Beginn des nächsten Lochungsvorgangs unterbrochen werden kann.
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