DE3223908A1

DE3223908A1 - Walze

Info

Publication number: DE3223908A1
Application number: DE19823223908
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Kuroki Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Kuroki Kogyosho Co Ltd
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1982-06-26
Publication date: 1984-01-05
Also published as: US4733446A; GB2122925B; FR2528732A1; GB2122925A; FR2528732B1; DE3223908C2

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere eine unter : Hitzebedingungen verwendbare Walze, wie sie z.B. in Warmwalzwerken oder beim Stranggießen Verwendung finden.

In Warmwalz- und Stranggußwerken eingesetzte Walzen werden zur Bearbeitung von Werkstücken verwendet, die auf eine Temperatur von 600 bis 110O⁰G erhitzt sind, wobei die metallischen Werkstücke wiederholt direkt die Walzenoberfläche berühren oder je nach den Umständen kurzzeitig an der Walze zum Stillstand kommen. Infolgedessen wird die Oberflächenschicht einer derartigen Walze radikal erhitzt und abgekühlt und es entstehen in dieser Oberflächenschicht starke Wärmespannungen, welche zu einer plastischen Verformung der Oberflächenschicht führen. Außerdem wird auch durch mechanische Belastung die Oberflächenschicht der Walze auf Biegung beansprucht. Infolge dieser Wärme- und Biegespannungen entstehen in der Walzenoberfläche Risse, welche sich in das Walzeninnere fortsetzen, was in einigen Fällen sogar zum Walzenbruch führen kann.

Dies gilt für Walzen unter Hitzebedingungen, aber auch für Walzen, die unter kalten Bedingungen eingesetzt werden, da hier die Risse in der Oberflächenschicht durch die wiederholte mechanische Belastung verursacht werden und sich dann in¹s Walzeninnere fortsetzen, sodaß davon ausgegangen werden kann, daß die Verhältnisse bei einer unter kalten Bedingungen eingesetzten Walze im wesentlichen die gleichen sind wie bei einer unter Hitzebedingungen eingesetzten Walze.

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Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in

Als geeignete Maßnahme gegen das vorgenannte Phänomen wird das Aufschweißen von rißfesten Stoffen auf die Walzenoberfläche angesehen. Selbst wenn jedoch ausgezeichnete Stoffe hierbei verwendet werden, so ist es unmöglich, die Rißbildung bei einer Walze und das Wachsen der Risse im Laufe der Zeit vollständig zu verhindern. Bei den herkömmlichen Verfahren zum Auftragen der Schweißlage werden die die Schweißlage bildenden Schweißraupen im allgemeinen in einer Spirale aufgetragen, wobei immer noch das Problem bestehen bleibt, daß die Risse längs der Schweißraupen entstehen und sich ohne Schwierigkeiten in Umfangsrichtung des Walzenkörpers verbinden.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Walze, insbesondere für den Einsatz unter heißen Arbeitsbedingungen, bestehend aus einem Walzenkörper, auf dessen Mantelfläche eine Schweißlage aus einer Vielzahl von Schweißraupen aufgetragen ist in der Weise auszubilden, daß die aufgezeigten Probleme behoben werden. Dabei kommt es nicht auf die Qualität der Werkstoffe an, sondern vielmehr um den Aufbau der Schweißlage auf der Walzenoberfläche.

Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Walze der vorgenannten Art im wesentlichen dadurch, daß die Schweißraupen in Umfangsrichtung des Walzenkörpers zusammenhängend wellenförmig aufgetragen sind und der Rauheitsgrad der aufgetragenen Schweißlage weniger als 6,3 S beträgt.

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-p-

Der angegebene Rauheitsgrad 6,;5 8 entspricht dem JIS (Japanische Industrienorm) B 0659·

Die Erfindung wird nachstehend im Einzelnen anhand einiger in der beiliegenden Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert; es zeigt

Pig.l eine Walze mit teilweise bereits aufgetragener Schweißlage gemäß der Erfindung;

Pig.2 einen Schnitt durch Pig.l längs der Linie A-A;

Fig.3 einen Ausschnitt aus dem Wellenmuster der aufgetragenen Schweißlage in vergrößertem Maßstab; und

Fig.4a und b andere Wellenmuster in vergrößertem Maßstab.

Eine erfindungsgemäße Walze wird folgendermaßen hergestellt:

Zunächst wird der Schweißbrenner 2 unter Einhaltung eines bestimmten Abstandes auf die Oberfläche eines Walzenkörpers gerichtet und dann die Schweißlage 3 aufgetragen, indem der Walzenkörper und/oder der Schweißbrenner in gegenseitige Wellenschwingungen versetzt werden, sodaß Schweißraupen 3' mit wellenförmigem Verlauf entstehen. Auf diese Weise entsteht eine Schweißlage 3 in der erforderlichen Dicke aus hervorragend rißfestem und verschleißfestem Material. Dabei weist jede der die Schweißlage 3 bildenden Schweißraupen 3' das vollkommene Wellenrruster gemäß Fig.3 oder das etwas weniger deutliche Wellenmuster gemäß Fig.4a oder 4b auf, welches jedoch ebenfalls im Bereich der erfindungsgemäß vorgesehenen Wellenform liegt.

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Alsdann wird die Oberfläche der aufgetragenen Schweißlage 3 mit einem Schlichtfräser auf weniger als 6,3 S gemäß JIS B 0659 geschlichtet und sodann geschliffen. Nach dem Schlichtfräsen oder auch nach dem Schlichtfräsen und Schleifen wird die Oberfläche noch glatter poliert oder sie wird abschließend nach diesen drei Arbeitsgängen fertiggewalzt. Bei diesem letztgenannten Arbeitsgang wird die aufgetragene Schweißlage 3 in direkten Druckkontakt mit einer kleinen Arbeitswalze gebracht, deren die gewünschte Bearbeitungsflache der Walze 1 direkt berührende Oberfläche völlig glatt ist, woraufhin beide Walzen in Drehung versetzt werden, sodaß an der Oberfläche eine kaltgehärtete Schicht ausgebildet wird, bei welcher die Oberfläche der aufgetragenen Schweißlage spiegelglatt ist.

Selbst bei einer erfindungsgemäßen Walze, welche nach den vorgenannten Verfahren hergestellt worden war, erlitt die Oberfläche durch radikale Erhitzung und Abkühlung im Betrieb eine plastische Verformung und es entstanden Risse in der Walze. Wenn die Oberfläche einer Walze abschließend auf weniger als 6,3 S geglättet ist, wird der schwache Teil in der Spitze des Materials längs der Schweißraupen Ausgangsstelle für eine Rißbildung, und eine Vielzahl feiner Anfangsrisse entsteht an der gesamten Oberfläche der auf dem Walzenkörper aufgetragenen Schweißlage. Dabei verlaufen jedoch infolge der Wellenform der aufgetragenen Schweißraupen diese feinen Anfangsrisse in jeder Richtung. Wenn diese in allen Richtungen verlaufenden freinen Anfangsrisse in großer Zahl auftreten, so wird die rund um den Oberflächenteil herrschende Spannung gelockert und beseitigt und das Wachstum der Risse

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läßt nach. Selbst wenn eine Anzahl der feinen Risse angewachsen sind, so ist es doch unmöglich, daß sie sich zu großen, breiten Rissen vereinigen können, da die einzelnen Risse völlig unregelmäßigen, unbestimmten Verlauf haben und zu den anderen Rissen, die ihre eigene Verlaufsrichtung haben, hinlaufen, sodaß sie einander schneiden, wenn sie ein gewisses Ausmaß angenommen haben.

Der Grund, weshalb die Oberfläche der aufgetragenen Schweißlage erfindungsgemäß auf weniger als 6,3 S geglättet wird, ist folgender:

Wenn die Oberfläche der aufgetragenen Schweißiage rauher ist als 6,3 S, so sind die groben Kratzer, die bei der Endbehandlung entstanden sind, der Ursprung für feine Anfangsrisse und man kann unmöglich den vorbeschriebenen Effekt erwarten. Des weiteren erscheint es wichtig, beim abschließenden Fräsen, Schleifen und Polieren darauf zu achten, daß die Arbeitsrichtung bei dieser Endbehandlung in Axialrichtung der Walze oder diagonal dazu verläuft und nicht mit der Umfangsrichtung des Walzenkörpers zusammenfällt. Bei einer Walze, deren Oberfläche durch Walzen fertigbehandelt wurde, ergibt sich eine spiegelglatte Oberfläche, was die Wirkung der wellenförmigen Schweißraupen verstärkt. Durch die Walzbehandlung wird außerdem eine Härtung der Oberfläche erreicht, sodaß infolge der verfestigten Oberflächenschicht kaum feine Anfangsrisse entstehen und anwachsen können.

Zu beachten beim wellenförmigen Auftragen der Schweißraupen 3' ist auch der in den Figuren 3 und 4 angegebene Winkel β-.

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Erwünscht ist, daß der Winkelbereich innerhalb folgender Grenzwerte liegt: 5° ^= θ·^45°. Falls der Winkel kleiner ist als 5°, so besteht die Gefahr, daß die feinen Anfangsrisse sich in Urnfangs richtung der Walze vereinigen, während, wenn der Winkel größer ist als 45 , kaum feine Anfangsrisse längs der Schweißraupen auftreten, sondern in einem irrelevanten Teil der Schweißraupen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Walze wird erreich^ daß während des Betriebes entstehende Oberflächenrisse in einen Verlauf längs der wellenförmigen Schweißraupen gezwungen werden, was die inneren Spannungen nahe der Oberfläche der' Walze lockert, sodaß es möglich wird, anschließend das Wachstum dieser feinen Risse au bremsen oder abzuschwächen. Die meisten Risse verlaufen in einem beträchtlichen Winkel zur Umfangsrichtung der Walze und werden kaum größer, während die in Umfangsrichtung verlaufenden Risse sich infolge des wellenförmigen Verlaufes der Schweißraupen kaum vergrößern. Infolge des völlig unbestimmten Verlaufes der Risse können die Risse sich auch niemals zu großen Rissen vereinigen, selbst wenn sie einzeln eine gewisse Ausdehnung bekommen haben sollten.

Infolgedessen läßt sich bei Anwendung der Erfindung eine längere Lebensdauer und eine höhere Betriebssicherheit als bei den üblichen Walzen erwarten.

Claims

Andrejewski, Honke & Partner

Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-Ing. Manfred Honke

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte:

59 OlVW-th

4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254

25. Juni 1982

Patentanmeldung
Kuroki Kogyosho Co., Ltd. 20-go, 4-ban, 3-chome, Zinyama, Yahatanishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka, Japan

Walze.

Patentansprüche.

Walze, insbesondere für den Einsatz unter heißen Arbeitsbedingungen, bestehend aus einem Walzenkörper, auf dessen Mantelfläche eine Schweißlage aus einer Vielzahl von Schweißraupen aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet,- daß die Schweißraupen (3^f) in Umfangsrichtung des Walzenkörpers (1) zusammenhängend wellenförmig aufgetragen sind und der Rauheitsgrad der aufgetragenen Schweißlage (3) weniger als 6,3 S beträgt.

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2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Schweißlage (3) abschließend mit einem Schlichtfräser bearbeitet ist.
3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Schweißlage (3) abschließend geschliffen ist.
4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Sahweißlage (3) abschließend poliert ist.

5· Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgetragene Schweißlage (3) abschließend gewalzt ist.