DE3736681A1 - Kaliberwalze fuer pilgerschritt-rohrwalzwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaliberwalze für Pilger­ schritt-Rohrwalzwerke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die rohrförmigen Brennstabhüllen für Brennelemente von Kernreaktoren werden gewöhnlich durch Pilgerschrittwalzen von Rohrkörpern aus einer Zirkoniumlegierung hergestellt. Beim Pilgerschrittwalzen wird bei einem heißextrudierten Rohr sowohl Durchmesser als auch Wandstärke durch mehrfache Walzschritte verringert, die gewöhnlich bei Raumtemperatur ausgeführt werden. Pilgerschritt-Rohrwalzwerke arbeiten mit gegenüberliegenden kreisringförmigen Kaliberwalzen, die an ihrem Umfang jeweils eine sich verjüngende Umfangsnut aufweisen. Durch walzendes Hin- und Herbewegen der gegen­ überliegenden Kaliberwalzen entlang des bearbeiteten Rohres und dessen Abstützung auf einen innenliegenden Dorn erfolgt eine Kaltverformung des Rohres. Dieser Kaltverformungsvor­ gang erfolgt dadurch schrittweise, daß das auf eine kleinere Wandstärke und einen kleineren Durchmesser herunterzuwalzende Rohr nach jedem Vorwärts-Rückwärts-Walzzyklus der Kaliber­ walzen um ein kleines Stück axial über den Dorn vorgeschoben wird. Am Ende jedes Walzzyklus ist ein heruntergewalzter Rohrabschnitt entstanden, dessen Länge gleich der Vorschub­ schrittlänge des ungewalzten Rohres mal der durch die Quer­ schnittsverringerung, d. h. die Wandstärke- und Durchmesser­ verringerung, erzeugten Verlängerung ist.

Ein wesentlicher Kostenfaktor dieses Walzvorgangs wird durch die begrenzte Standzeit der Kaliberwalzen bedingt. Zurückliegende Untersuchungen haben gezeigt, daß Kaliber­ walzen geringerer Festigkeit, beispielsweise aus einem legierten Stahl des AISI-Typs H13, typischerweise durch Absplitterungen bzw. Ausbröckelungen der Oberfläche unbrauch­ bar werden, ähnlich wie dies bei Lagern auftritt und infolge der hohen Druckspannungen senkrecht zur Kalibernutoberfläche verursacht wird. Kaliberwalzen größerer Härte, beispiels­ weise aus Bofors SR-1855-Werkzeugstahl mit einer Rockwell-C- Härte von etwa 58 sind gegen solche Oberflächenausbröcke­ lungen beständig, aber solche Walzen höherer Festigkeit neigen zur Rißbildung aufgrund der zyklischen Zugspannungen, die in der Oberfläche der Kalibernut erzeugt werden, und können dadurch unbrauchbar werden. Diese Zugspannungen werden dadurch erzeugt, daß die auf die halbkreisförmige Kaliber­ nutoberfläche in Querrichtung bezüglich der Nutachse wirken­ den Arbeitskräfte in Zugspannungen umgesetzt werden.

Es sind bereits verschiedene Versuche zur Bewältigung der zyklischen Zugspannungen in Pilgerschrittwalzen unter­ nommen worden. Ein solcher Versuch besteht darin, die große Walzenhärte beispielsweise einer Walze aus Bofors-SR- 1855-Werkzeugstahl nicht mittels eines Durchhärtens, sondern mittels einer Oberflächenhärtung der Walze herzustellen. Beim Oberflächenhärten ergeben sich erwiesenermaßen die Restspannun­ gen in der Walzenoberfläche eher als Druckspannungen denn als Zugspannungen und können den im Betrieb auftretenden Zugspannungen in der Kalibernut standhalten, so daß man eine beträchtlich höhere Walzenstandzeit erreicht. Ein Verfahren zur Sicherstellung des Vorhandenseins einer gehärteten Ober­ fläche ist in der veröffentlichten japanischen Patentan­ meldung 55-1 14 872 beschrieben. Demgemäß umfaßt eine Wärme­ behandlung mit "gerichtetem Abschrecken" für Werkzeugstähle für Pilgerschrittwalzwerke das Erwärmen einer Pilgerschritt- Kaliberwalze auf den Austenitisierungstemperaturbereich, das selektive Abführen von Wärme von der Walze mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, die in Richtung der gewünschten Oberflächenhärtung schneller als die Wärmeabführgeschwindig­ keit von der übrigen Walze ist, und ein anschließendes Anlassen der Walze. Nach dem dort beschriebenen Verfahren sind Walzen aus Bofors-SR-1855- oder AISI-52100-Werkzeug­ stahl hergestellt worden, die eine Rockwell-C-Oberflächen­ härte von 53 bis 63 bei einer Härtetiefe von etwa 1,25 bis 2,5 cm aufwiesen, während die übrige Walze eine Rock­ well-C-Härte von 35 bis 45 hatte.

Ein anderer Versuch zur Bewältigung der Probleme mit im Betrieb von Pilgerschritt-Kaliberwalzen auftretenden Zugbeanspruchungen besteht darin, unter Belastung eine elastische Ausbiegung zuzulassen, um im Kalibernutbereich Druckspannungen zu erzeugen. Diese Möglichkeit ist in der US-PS 46 74 312 beschrieben. Demgemäß ist die Kaliberwalze, die an ihrem Außenumfang die Kalibernut aufweist, an ihrem Innenumfang mit einer Ausnehmung versehen, derart, daß die Walze durch eine einwirkende Belastung ausbiegbar ist und die Zugspannungen im Kalibernutbereich durch Druckspannun­ gen aufgenommen werden können, die durch die Biegung auf­ grund des Vorhandenseins der Ausnehmung erzeugt werden.

Das Oberflächenhärten von Pilgerschritt-Kaliberwalzen führt, wie oben schon erwähnt, zu als Druckspannungen vor­ liegenden Restspannungen im Außenumfangsbereich der Walze. Oberflächenhärten bedeutet, daß nur eine Oberflächenschicht durch Martensitbildung im Stahl gehärtet wird, während der verbleibende größte Teil der Walze im weichen, nicht umge­ wandelten Zustand verbleibt. Die Restspannungen sind eine Folge der beim Abkühlen erfolgenden thermischen Zusammen­ ziehung und der durch den Martensit-Härtungsvorgang erzeug­ ten Volumenausdehnung. Beim Abschrecken führt nämlich die schnelle Abkühlung an der Oberfläche zu der martensitischen Härtungsreaktion und folglich zur Volumenausdehnung. Während das Innere der Walze abkühlt, kann es sich ebenfalls zu Martensit umwandeln (was daher zu einer Durchhärtung führt) und weiter abkühlen und sich thermisch zusammenziehen. Wenn sich das Innere der Walze ebenfalls zu Martensit umwandelt, erzwingt die begleitende Volumenexpansion eine Auswärts­ verdrängung der bereits abgekühlten und gehärteten Ober­ fläche, was zu als Zugspannungen vorliegenden Restspannungen in der Walzenoberfläche führt. Wenn das Innere der Walze nicht umgewandelt wird, sondern sich weiter thermisch zusammenzieht, bewirkt diese Zusammenziehung die Entstehung von als Druckspannungen vorliegenden Restspannungen in der gehärteten Walzenaußenoberfläche und auch in der übrigen Oberfläche des Walzenkerns. Es hat sich gezeigt, daß diese beiden Bedingungen eine ganz wesentliche Auswirkung auf die Walzenstandzeit haben, wobei die bei durchgehärteten Walzen erreichbare Standzeit sich als sehr viel geringer erwiesen hat. Die Restspannungen und infolgedessen die Standzeit und die sich ergebende Produktivität der Walze werden hauptsächlich durch die Volumenveränderung im inneren Materialbereich bzw. Kern der Walze beim Abschrecken bestimmt. Ob dieses Kernvolumen sich vergrößert oder verkleinert, wird gegenwärtig durch den Wärmebehandlungsvorgang bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaliber­ walze für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß eine zuverlässigere Erreichung der gewünschten Standzeitverbesserung möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Kaliberwalze gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung besteht also der Walzenkörper aus mindestens zwei koaxialen Ringteilen aus unterschiedlichen Stählen, womit bei der gemeinsam erfolgenden Wärmebehand­ lung eine unterschiedliche Gefügebildung eintritt und damit das gewünschte Härtungs- und Restspannungsverhalten im Bereich der im Betrieb beanspruchten Walzenoberfläche mit viel größerer Vorhersagbarkeit und Genauigkeit als bisher erreicht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann innerhalb des inneren Ringteils noch ein dritter Ringteil mit einer etwa 10% der gesamten Ringdicke ausmachenden Dicke vorge­ sehen sein, der wiederum aus einem durch Umwandlung in Martensit bei den gegebenen Wärmebehandlungsbedingungen gehärteten Stahl besteht.

Indem für den inneren Ringteil ein Stahl mit größerem Wärmedehnungsbeiwert als demjenigen für den äußeren Ring­ teil gewählt wird, ergibt sich beim Abkühlen eine hohe Volumenkontraktion des inneren Ringteils und damit eine weitere Zunahme der als Druckspannungen vorliegenden Rest­ spannungen im Mantelflächenbereich der Walze.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung eine Kaliberwalze nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Walze nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Walze nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Walze nach Fig. 2, und

Fig. 5 einen Axialschnitt ähnlich Fig. 4 durch eine abgewandelte Ausführungs­ form einer Walze nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 hat die dort dargestellte Kaliberwalze 1 für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke die Gestalt eines ring­ förmigen Rohrkörpers mit einer mittigen axialen Bohrung 3 zur Aufnahme einer Welle. In der äußeren Mantelfläche der Walze ist eine sich in Umfangsrichtung verjüngende Umfangs­ nut 5 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt als Kalibernut gebildet. Im Bereich der mittigen Axialbohrung 3 ist eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Keils zur Befestigung und Drehsicherung der Walze auf der Welle gebildet. Die Querschnittsform der Kalibernut 5 entspricht an jeder Stelle entlang des Walzenumfangs einem Kreisbogen bzw., genauer gesagt, einem im wesentlichen halbkreisförmigen Bogen. Über mindestens einen Teil des Walzenumfangs verändert sich der Radius dieses Halbkreisbogens von einem Wert, der nur geringfügig größer als der Ausgangs-Außendurchmesser des zu walzenden Rohres ist, auf einen kleineren Wert, der geringfügig kleiner als der End-Außendurchmesser des Rohres nach dem Walzvorgang ist. Die Kalibernut verläuft umfangs­ mäßig noch über das den kleineren Radius aufweisende Ende des sich verjüngenden Nutabschnitts hinaus um eine beträcht­ liche Distanz, die als Kalibrierbereich bezeichnet wird. Auch von dem den größeren Radius aufweisenden Ende des sich verjügenden Nutabschnitts aus verläuft die Nut in Umfangsrichtung noch weiter mit bezüglich des ungewalzten Rohres größerem Radius, um an dieser Stelle einen Eingriff der Walze mit dem Rohr zu vermeiden und den Vorschub des Rohres zu erleichtern. Der zylindrische Bereich der Walzen­ mantelfläche beiderseits der Kalibernut wird als Lauffläche bezeichnet, und die Stirnflächen der Walze werden als Flanken bezeichnet.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, besteht die Kaliberwalze erfindungsgemäß aus mindestens zwei Ringteilen aus ver­ schiedenen Stählen, nämlich einem äußeren Ringteil 9 und einem inneren Ringteil 11. Der radial äußere Ringteil 9 besteht aus einem gehärtetem Stahl, der durch Umwandlung in Martensit unter vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen gehärtet ist. Die radiale Dicke dieses äußeren Ringteils ist größer als die maximale Tiefe d der Kalibernut 5, ist aber andererseits beträchtlich kleiner als die radiale Gesamtdicke des Ringkörpers. Der innere Ringteil 11 besteht aus einem Stahl, der bei den gegebenen, zur Umwandlung des Gefüges des ersteren Stahls in Martensit verwendeten Wärme­ behandlungsbedingungen nicht in Martensit umgewandelt wird.

Durch Aufbau der Walze aus zwei aus verschiedenen Stählen bestehenden Ringteilen lassen sich eine vorhersagbare Volumen­ änderung und folglich vorhersagbare Restspannungen durch die Wärmebehandlung erreichen, denn durch die Wahl einer von der Stahllegierung für den äußeren Ringteil 9 abweichenden Stahl­ legierung für den inneren Ringteil 11 läßt sich während der Abschreckung bzw. Abkühlung der Walze im Zuge der Wärme­ behandlung die gewünschte Volumenkontraktion erzielen. Der äußere Ringteil 9 besteht noch aus Werkzeugstahl mit der gewünschten Festigkeit und Härte, um den hohen, im Betrieb auftretenden Druckbeanspruchungen der Walze während der Pilgerschritt-Walzschritte standhalten zu können, während der innere Ringteil 11 aus einer Stahllegierung besteht, welche die notwendigen Eigenschaften zur Erzeugung der gewünschten Volumenkontraktion aufweist, die zu den gewünschten Restspannungen in Form von Druckspannungen im Oberflächenbereich der Walze bzw. im äußeren Ringteil 9 führen, um den während des Pilgerschrittwalzens zyklisch auftretenden Betriebsbeanspruchungen in Form von Zug­ spannungen standhalten zu können.

Die Stahllegierung für den inneren Ringteil 11 kann ähnlich derjenigen für den äußeren Ringteil 9 gewählt werden, mit der Ausnahme, daß ihre chemische Zusammensetzung, d. h. ein niedrigerer Kohlenstoffgehalt, so gewählt sein muß, daß eine martensitische Härtungsreaktion beim Abschrecken verhindert und folglich die gewünschte Volumenkontraktion und das dadurch bedingte Entstehen von Druck-Restspannungen im Mantelflächenbereich der Walze gewährleistet wird.

Beispielsweise kann der äußere Ringteil 9 aus einem hochfesten Werkzeugstahl wie beispielsweise Bofors SR-1855 hergestellt sein, der die folgende Nennzusammensetzung in Gew.-% hat:

Kohlenstoff0,95 Mangan0,9 Silicium1,5 Chrom1,1 EisenRest

Der äußere Ringteil 9 kann auch aus einem ähnlichen hochfesten Bofors-Werkzeugstahl bestehen. Ein weiterer geeigneter Stahl ist AISI-52100, der die folgende Nenn­ zusammensetzung in Gew.-% hat:

Kohlenstoff1,0 Mangan0,4 Silicium0,3 Chrom1,45 EisenRest

Diese und andere geeignete Stahlzusammensetzungen ent­ halten typischerweise, nach Gewicht, etwa 1% Kohlenstoff, bis zu 1% Mangan, bis zu 1,5% Silicium, etwa 1 bis 1,5% Chrom und als Rest Eisen mit den üblichen zufälligen Verunreini­ gungen. Der äußere Ringteil kann auch aus AISI-A8-Stahl hergestellt sein, der die folgende Nennzusammensetzung in Gew.-% aufweist:

Kohlenstoff0,53 bis 0,58 Mangan0,25 bis 0,35 Silicium0,85 bis 1,10 Chrom4,80 bis 5,10 Wolfram1,00 bis 1,50 Molybdän1,00 bis 1,50 EisenRest

Der äußere Ringteil 9 sollte auf eine Rockwell-C-Härte von 53 bis 63, vorzugsweise von 56 bis 58, gehärtet werden.

Der innere Ringteil 11 der Walze kann aus einem nicht martensitbildendem Stahl wie beispielsweise einem niedrig gekohlten Stahl bestehen, z. B. AISI-1020, der etwa 0,2 Gew.-% oder weniger Kohlenstoff enthält. Der niedrige Kohlenstoffgehalt verhindert eine Martensit-Härtungsreaktion. Die Härte des Stahls des inneren Ringteils 11 sollte zwischen einer Rockwell-C-Härte von 35 bis 45, vorzugsweise von 38 bis 45, liegen.

Damit genügend Kernmaterial des Walzenkörpers vorhanden ist, muß der innere Ringteil 11 eine Dicke haben, welche den größeren Teil der gesamten radialen Dicke des Walzen­ körpers ausmacht. Demgemäß kann der äußere Ringteil 9 nur einen kleineren Teil der gesamten Walzenkörperdicke vom Außenumfang P zur mittigen Bohrung 3 der Walze hin ausmachen, aber, wie oben schon erwähnt, muß er dicker als die größte Tiefe der Kalibernut 5 sein, und die radiale Dicke des äußeren Ringteils 9 beträgt vorzugsweise bis zu etwa 25% der gesamten radialen Walzenkörperdicke.

Um ein konkretes Beispiel anzuführen: die in Fig. 4 dargestellte Kaliberwalze zum Walzen von Zircalloy-Rohren von einem Ausgangsaußendurchmesser von 18 mm auf einen End­ außendurchmesser von 9,5 mm und eine Wandstärke von 0,6 mm kann einen Durchmesser von 20 cm und eine axiale Bohrung von etwa 11 cm Durchmesser haben, so daß die radiale Dicke des Walzenkörpers etwa 4,5 cm beträgt. Die Walze kann etwa 7,5 cm breit sein, und die darin gebildete Kalibernut hat an ihrer tiefsten Stelle eine Tiefe von etwa 0,9 cm. Der äußere Ringteil kann eine Dicke von mindestens 1,5 cm haben, d. h. er ist etwa 6 mm dicker als die Nut tief ist.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Bereich der Bohrung 3 des Walzenkörpers ein dritter Ringkörper 15 vorgesehen, der sich an den inneren Ring­ körper 11 anschließt. Dabei bestehen der äußere Ringkörper 9 und der dritte Ringkörper 15 aus einem Stahl, der durch Umwandlung in Martensit unter vorgegebenen Wärmebehandlungs­ bedingungen härtbar ist. Der zwischen dem äußeren Ringteil 9 und dem dritten, innersten Ringteil 15 liegende innere Ringteil 11 besteht wiederum aus einem nicht härtbaren Stahl, der sich unter den genannten vorgegebenen Wärme­ behandlungsbedingungen nicht in Martensit umwandelt. Die radiale Dicke des äußeren Ringteils 9 zwischen dem Walzen­ außenumfang P und der Grenzfläche 13 zwischen dem äußeren Ringteil 9 und dem inneren Ringteil 11 übersteigt wiederum die Tiefe d der Kalibernut 5. Der dritte, innerste Ring­ teil 15, der ebenso wie der äußere Ringteil 9 aus gehärtetem Stahl besteht, der unter den vorgegebenen Wärmebehandlungs­ bedingungen in Martensit umgewandelt wird, erstreckt sich mit einer radialen Dicke d′ von der Bohrung 3 zur Grenz­ fläche mit dem inneren Ringteil 11, das aus einem anderen Stahl besteht, der unter den genannten Wärmebehandlungs­ bedingungen, die zur Umwandlung der Stähle des äußeren Ringteils 9 und des dritten Ringteils 15 in Martensit erforderlich sind, sich nicht in Martensit umwandelt. Infolge­ dessen liegt der aus einem nicht härtbaren Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von etwa 35 bis 45 bestehende innere Ring­ teil 11 sandwichartig zwischen dem äußeren Ringteil 9 und dem dritten bzw. innersten Ringteil 15, die beide aus einem gehärteten Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von 53 bis 63 bestehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 können die Gesamtabmessungen des Walzenkörpers 1′ die gleichen wie bei dem Walzenkörper 1 nach den Fig. 1 bis 4 sein. Dabei hat der dritte Ringteil 15 vorzugsweise eine radiale Dicke von 10% der gesamten radialen Walzenkörperdicke (4,5 cm), also etwa 0,5 cm. Bei einer Dicke des äußeren Ringteils 9 von etwa 25% der gesamten Walzenkörperdicke, also von etwa 1,1 cm, ergibt sich für den inneren Ringteil 11 dann eine Dicke von etwa 65% der gesamten Walzenkörperdicke (4,5 cm), also etwa 2,9 cm.

Man sieht also, daß der innere Ringteil 11 nicht nur bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 wesentlich dicker als der äußere Ringteil 9 des Walzenkörpers ist, sondern auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 immer noch wesentlich dicker als der äußere Ringteil 9 und der dritte innerste Ringteil 15 zusammen ist. Bei beiden Aus­ führungsmöglichkeiten macht also die Dicke des inneren Ringteils 11 den größten Teil der Gesamtdicke des Walzen­ körpers aus.

Der innere Ringteil 11, der aus einem unter den zum Härten des äußeren Ringteils 9 und des dritten Ringteils 15 verwendeten Wärmebehandlungsbedingungen nicht in Martensit umgewandelten Stahl besteht, kann einen höheren Wärmedehnungs­ beiwert als der Stahl des äußeren Ringteils 9 und des dritten Ringteils 15 haben, so daß die Volumenkontraktion des inneren Ringteils beim Abkühlen des wärmebehandelten Walzenkörpers groß ist und dadurch zu einer Verstärkung der im gehärteten äußeren Ringteil entstehenden Druck-Rest­ spannungen führt. Beispielsweise kann der härtbare Stahl AISl-52100 mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von 3,8×10^-6/°C (von Raumtemperatur bis 100°C) oder AISI-A8 mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von 3,7×10^-6/°C (von Raumtemperatur bis 100°C) sein, während der nicht härt­ bare Stahl des inneren Ringteils 11 ein rostfreier AISI-304- Stahl mit einem Wärmedehnngskoeffizienten von 5,2×10^-6/°C (von Raumtemperatur bis 100°C) sein kann.

Aus verschiedenen Stählen bestehende Kaliberwalzen für Pilgerschrittwalzwerke nach der Erfindung lassen sich unter Anwendung an sich bekannter metallurgischer Verfahren her­ stellen. Das grundsätzliche Erfordernis ist die Herstellung einer metallurgischen Bindung zwischen den aneinandergren­ zenden Ringteilen, da ein nur mechanischer Schrumpfsitz keine ausreichende Festigkeit der Verbindung ergeben würde, um der Wärmebehandlung und den Betriebsbelastungen standzu­ halten. Möglicherweise nachteiligen Reaktionen zwischen den beiden verschiedenen Stählen, beispielsweise infolge von Kohlenstoffdiffusion aus einem Werkzeugstahl in einen anderen Stahl wie beispielsweise rostfreien Stahl, können durch Anwendung einer Nickel-Zwischenschicht im Grenzflächen­ bereich unterbunden werden.

Zwei bekannte Techniken, die zur Herstellung solcher Kaliberwalzen gut geeignet sind, sind beispielsweise das isostatische Heißpressen und Heißextrudieren. Für das isostatische Heißpressen werden die aus verschiedenen Stählen bestehenden Ringteile der Kaliberwalze zunächst ineinandergesetzt und es wird an beiden Stirnseiten der so gebildeten Anordnung eine Schweißnaht entlang der radialen Grenzfuge zwischen den ineinanderliegenden Ringteilen her­ gestellt. Diese Schweißnähte sind wünschenswert, um während des isostatischen Heißpreßverfahrens das notwendige Druck­ gefälle zu erzeugen. Die metallurgische Bindung zwischen den Ringteilen erfolgt dann dadurch, daß die gesamte An­ ordnung während einer Dauer von zwei Stunden bei einer Temperatur von etwa 1090°C einem isostatischen Gasdruck von etwa 1360 bar ausgesetzt wird. Eine Bindung der einzelnen Ringteile ist auch durch Heißextrudieren bei etwa 1090°C möglich, indem eine Knüppelanordnung aus Komponenten der verschiedenen Stähle in der entsprechenden Größe, Masse und Form heiß extrudiert wird. Da das Heißextrudieren grund­ sätzlich ein Verfahren zum Erzeugen einer wesentlichen Querschnittsverringerung des Knüppels darstellt, muß der Gesamtquerschnitt der Knüppelanordnung insgesamt und jeder Komponente vor dem Heißextrusionsvorgang natürlich um das Querschnittsverminderungsmaß entsprechend größer sein. Um die miteinander zu verbindenden Grenzflächen während des Erwärmens vor dem Heißextrudieren vor Verunreinigungen zu schützen, sind auch hier Schweißnähte zum Verschluß der Grenzfugen oder eine Einkapselung der gesamten Blockanordnung unter Vakuum in einem sie umschließenden Behälter wahr­ scheinlich notwendig. Dieser Vorgang wird in einem frühen Stadium des Fertigungsablaufs ausgeführt und umfaßt auch die normale Bearbeitung wie beispielsweise das Schmieden zur Herstellung der Fertigabmessungen des Walzenrohlings.

Pilgerschrittwalzwerks-Kaliberwalzen nach der Erfindung haben eine höhere Druckfestigkeit im Kalibernutbereich als herkömmliche Kaliberwalzen und führen dadurch zu einer beträchtlich höheren Produktivität. Außerdem sind solche Kaliberwalzen einfacher wärmezubehandeln, da die bei den gegenwärtig üblichen gerichteten Abschreckverfahren zum Erreichen einer gehärteten Oberflächenschicht notwendigen Isolationsmaßnahmen entbehrlich sind.

Claims (11)

1. Kaliberwalze für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke, mit einem ringförmigen Walzenkörper (1) mit einer in seiner äußeren Mantelfläche gebildeten Kalibernut (5) mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt und vorgegebener Tiefe, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Walzenkörper (1) aus mindestens zwei koaxialen Ringteilen (9, 11) besteht, von denen der die Kalibernut (5) aufweisende äußere Ringteil (9) eine Dicke hat, welche die Tiefe der Kalibernut übersteigt, aber nur einen kleineren Teil der gesamten radialen Ring­ dicke des Walzenkörpers ausmacht, und wobei der innere Ringteil (11) wesentlich dicker als der äußere Ringteil ist, und daß der äußere Ringteil (9) aus einer durch Umwandlung zu Martensit unter vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen gehärteten Legierung besteht, während der innere Ringteil (11) aus einer bei den vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen nicht in Martensit umwandelbaren Legierung besteht.

2. Kaliberwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) eine Rockwell-C-Härte von 53 bis 63 hat.

3. Kaliberwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der innere Ringteil (11) eine Rockwell-C-Härte von 35 bis 45 hat.

4. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) eine radiale Dicke von bis zu 25% der radialen Gesamtdicke des Walzen­ körpers (1) hat.

5. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringteil (11) aus einer Legierung mit gegenüber der Legierung des äußeren Ringteils (9) größerem Wärmedehnungsbeiwert besteht.

6. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) aus einem hochfestem Werkzeugstahl mit bis zu 1 Gew.-% Kohlen­ stoff, bis 1 Gew.-% Mangan, bis zu 1,5 Gew.-% Silizium, etwa 1,0 bis 1,5 Gew.-% Chrom und dem restlichen Anteil Eisen besteht.

7. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringteil (11) aus einem niedrig gekohlten Stahl mit nicht wesentlich mehr als 0,2 Gew.-% Kohlenstoff besteht.

8. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) aus einem AISI-A8- oder AISI-52100-Stahl und der innere Ring­ teil (11) aus rostfreiem AISI-304-Stahl besteht.

9. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Walzenkörper (1′) noch einen radial innerhalb des inneren Ringteils (11) gelegenen und an diesen angrenzenden dritten Ringteil (15) aufweist, der aus einer durch Umwandlung zu Martensit unter den genannten vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen gehärteten Legierung besteht und eine Dicke hat, die wesent­ lich kleiner als die Dicke des inneren Ringteils (11) ist.

10. Kaliberwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des dritten Ringteils (15) etwa 10% der gesamten radialen Ringdicke des Walzenkörpers (1′) ausmacht.

11. Kaliberwalze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dritte Ringteil (15) aus einer Legierung mit der gleichen Zusammensetzung wie die Legierung des äußeren Ringteils (9) besteht.