DE3223908C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Walzen werden insbesondere in Warmwalzwerken oder beim Stranggießen eingesetzt. Hier werden die Walzen zur Bearbeitung von Werkstücken verwendet, die auf eine Temperatur von 600 bis 1100°C erhitzt sind, wobei die metallischen Werkstücke wiederholt direkt die Walzenoberfläche berühren oder, je nach den Umständen, kurz an der Walze zum Stillstand kommen. Infolgedessen wird die Oberflächenschicht einer derartigen Walze schnell erhitzt und abge­ kühlt, so daß in dieser Oberflächenschicht starke Wärme­ spannungen entstehen, welche zur elastischen Verformung der Oberflächen­ schicht führen. Außerdem wird auch durch mechanische Belastung die Oberflächenschicht der Walze auf Biegung beansprucht. Infolge dieser Wärme- und Biegespannungen entstehen in der Walzenoberflä­ che Risse, welche sich in das Walzeninnere fortsetzen, was in eini­ gen Fällen sogar zum Walzenbruch führen kann.

Das 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 Bela­ stung verursacht werden, so daß die Verhältnisse bei einer unter kalten Bedingungen eingesetzten Walze im wesentli­ chen die gleichen sind wie bei einer unter Hitzebedingungen einge­ setzten Walze.

Als geeignete Maßnahme gegen das vorgenannte Phänomen wird das Aufschweißen von rißfesten Stoffen auf die Walzenoberfläche angese­ hen, wobei die Oberfläche der Schweißlage anschließend durch Fein­ bearbeitung geglättet wird. Unabhängig davon, ob mehrere überein­ ander angeordnete Schweißlagen vorgesehen werden (vgl. US-PS 31 56 968) oder ob nur eine Schweißlage angeordnet wird, oder ob aus­ gezeichnete Auftragsstoffe verwendet werden, war es nicht möglich, die Rißbildung bei einer Walze und das Wachsen der Risse im Laufe der Zeit zu verhindern. Bei 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 Umfangs­ richtung des Walzenkörpers verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der eingangs beschriebenen Gattung so auszubilden, daß die aufgezeigten Probleme behoben werden und die Bildung durchgehender Risse vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei kommt es nicht auf die Qualität der Werkstoffe an, sondern vielmehr auf den Aufbau der Schweißlage auf der Walzenoberfläche. Das wird weiter unten erläutert.

Die angegebene Rauhtiefe R _max 6,3 mm entspricht DIN 4763, März 1981.

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

Fig. 1 eine Walze mit teilweise bereits aufgetragener Schweißlage gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie A-A;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Wellenmuster der auf­ getragenen 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 1 gerichtet und dann die Schweißlage 3 aufgetragen, indem der Walzenkörper und/oder der Schweißbrenner in gegenseitige Wellenschwingungen versetzt werden, so daß Schweißraupen 3′ mit wellenförmigem Verlauf entstehen. Auf diese Weise ent­ steht 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 Wellenmuster gemäß Fig. 3 oder das etwas weniger deutliche Wellenmuster gemäß Fig. 4a oder 4b auf, welches jedoch ebenfalls im Bereich der erfindungsgemäß vor­ gesehenen Wellenform liegt.

Alsdann wird die Oberfläche der aufgetragenen Schweißlage 3 mit einem Schlichtfräser auf R _max 6,3 µm gemäß DIN 4763 - März 1981 - geschlichtet und sodann geschliffen. Nach dem Schlicht­ fräsen oder auch nach dem Schlichtfräsen und Schleifen wird die Oberfläche noch glatter poliert oder sie wird abschließend nach diesen drei Arbeitsgängen fertiggewalzt. Bei diesem letzt­ genannten Arbeitsgang wird die aufgetragene Schweißlage 3 in direkten Druckkontakt mit einer kleinen Arbeitswalze gebracht, deren die gewünschte Bearbeitungsfläche der Walze 1 direkt berührende Oberfläche völlig glatt ist, woraufhin beide Walzen in Drehung versetzt werden, so daß an der Oberfläche eine kalt­ gehärtete Schicht ausgebildet wird, deren Oberfläche spiegelglatt ist.

Selbst bei einer erfindungsgemäßen Walze, welche nach den vorgenannten Verfahren hergestellt ist, entstehen in der Oberfläche Risse durch schnelle Erhitzungen und Abkühlungen im Betrieb. Ist die Oberfläche einer Walze abschließend auf R _max 6,3 µm geglättet, so entstehen in den Spitzen des Materials längs der Schweißraupen Ausgangs­ stellen für Rißbildungen, und eine Vielzahl feiner Anfangs­ risse entsteht an der gesamten Oberfläche der auf dem Walzen­ körper aufgetragenen Schweißlage. Diese verlaufen jedoch infolge der Wellenform der aufgetragenen Schweißraupen in jeder Richtung und liegen in großer Zahl vor. Dadurch wird die rund um den Oberflächenteil herrschende Spannung gelockert und beseitigt und das Wachstum der Risse verringert. Selbst wenn eine Anzahl der feinen Risse ange­ wachsen sind, so ist es doch unmöglich, daß sie sich zu großen, breiten Rissen vereinigen können, da die einzelnen Risse einen völlig unregelmäßigen, unbestimmten Verlauf haben und zu den anderen Rissen, die ihre eigene Verlaufsrichtung haben, hinlaufen, so daß sie einander schneiden, wenn sie ein gewisses Ausmaß angenommen haben.

Ist jedoch die Oberfläche der aufgetragenen Schweißlage rauher als R _max 6,3 µm, so sind die Bearbeitungsrillen, die bei der Endbehand­ lung entstanden sind, der Ursprung für Risse, die nicht den vorbeschriebenen Effekt ergeben. Die span­ abhebende Bearbeitung der Verschleißschicht durch Fräsen, Schleifen und Polieren sollte so erfolgen, daß die Arbeits­ richtung in Axialrichtung der Walze oder diagonal dazu verläuft und nicht mit der Umfangsrichtung des Walzenkörpers zusammenfällt.

Bei einer Walze, deren Ober­ fläche durch Walzen fertigbehandelt wurde, ergibt sich eine spiegelglatte Oberfläche, wodurch die Wirkung der wellenförmigen Schweißraupen verstärkt wird. Durch die Walzbehandlung wird außer­ dem eine Härtung der Oberfläche erreicht, so daß infolge der verfestigten Oberflächenschicht kaum feine Anfangsrisse ent­ stehen und anwachsen können.

Eine Verfeinerung der Erfindung besteht im angegebenen Winkel 5° R 45° der Schweißraupen 3′ gemäß den Fig. 3 und 4.

Ist der Winkel kleiner als 5°, so besteht die Gefahr, daß die feinen Anfangsrisse sich in Umfangsrichtung der Walze vereinigen, ist jedoch der Winkel größer als 45°, so entstehen Anfangsrisse längs der Schweiß­ raupen in einem Teil der Schweißraupen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung einer Walze wird erreicht, daß während des Betriebes entstehende Oberflächenrisse längs der wellenförmigen Schweißraupen verlaufen. Dadurch werden die inneren Spannungen nahe der Oberfläche der Walze vermindert, so daß das Wachstum dieser feinen Risse gebremst oder abgeschwächt wird. Außerdem verlaufen die meisten Risse in einem Winkel zur Umfangs­ richtung der Walze und werden kaum größer, während die in Umfangsrichtung verlaufenden Risse sich infolge des wellen­ förmigen 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.

Die Erfindung läßt eine lange Lebensdauer und eine hohe Betriebssicherheit erwarten.

Claims (3)

1. Walze zum Warmwalzen von Stahl mit Walzenkörper und aufgeschweiß­ ter, spanabhebend bearbeiteter Verschleißschicht aus einem riß- und verschleißfesten Werkstoff, die aus nebeneinanderliegenden und miteinan­ der verschweißten Schweißraupen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (3) nur eine Lage in Umfangsrichtung wellenförmig angeordneter Schweißraupen (3′) aufweist, deren eine Rauhtiefe R _max von 6,3 µm, nach DIN 4763, März 1981 hat.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (3) eine durch Walzen erzeugte, kaltgehärtete Oberflächenschicht ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3′) im Wendepunkt einen Flanken­ winkel von 5° R 45° gegenüber der Umfangs­ richtung aufweist.