DE3883943T2

DE3883943T2 - Stützwalze aus Verbundbimetall zum Warmwalzen.

Info

Publication number: DE3883943T2
Application number: DE88403244T
Authority: DE
Inventors: Jacques Bocquet; Jean-Claude Werquin
Original assignee: FORCAST INTERNATIONAL PUTEAUX; Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: FORCAST INTERNATIONAL PUTEAUX; Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2008-12-20
Also published as: CA1331076C; US5147733A; DE3883943D1; EP0322300A1; EP0322300B1; KR900700646A; ES2045170T3; AU2908089A; JPH02502931A; WO1989005868A1; FR2625225A1; FR2625225B1; ATE94219T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bimetall- Mantelstützwalze für Walzwerke und insbesondere eine Stützwalze für Vierwalzengerüste oder Sechswalzengerüste einer Fertigwalze eines Bandwarmwalzwerks.
Die im allgemeinen in diesen Fertigwalzgerüsten verwendeten Stützwalzen werden traditionell durch Gießen oder Schmieden hergestellt und ihre Härte, gemessen nach dem Shore-Verfahren, liegt zwischen 50 und 70 ShC.
Die Gehalt der verschiedenen Elemente, die in der Zusammensetzung der äußeren Metallschicht aus Stahl dieser Zylinder enthalten sind, liegen innerhalb der folgenden Grenzen:
Die Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen.
Zur Erzielung größerer Härten können die Stützwalzen aus Schmiedestahl mit unterschiedlicher Härtung oder aus einem Verbundstahl (Bimetall) hergestellt werden, wobei die beiden Methoden die Herstellung von nützlichen Arbeitsdicken ermöglichen, die im Radius 100 mm erreichen können.
Diese Stützwalzen unterliegen aufgrund der Walzkräfte, die auf sie ausgeübt werden und die im Fall von Walzfehlern stark ansteigen können, erheblichen Spannungen.
Um eine gute Planheit der Fertigprodukte zu erzielen, müssen die Walzen eine sehr große Steifheit aufweisen. Aus diesem Grund werden die Kerne der Stützwalzen immer aus Stahl hergestellt und besitzen demzufolge einen sehr hohen Young'schen Modul.
Trotz der ständig erfolgenden Anstrengungen zur Verbesserung der Beständigkeit der Stützwalzen und insbesondere zur Erhöhung der Standzeit ist festzustellen, daß die Walzen und insbesondere jene der letzten Fertigwalzgerüste (Gerüste F5 bis F7) sich schnell abnützen. Diese Abnützung führt zu der Bildung einer Vertiefung im mittleren Bereich des Zylinders mit einer Geschwindigkeit, die 0,3 mm im Radius pro 100.000 Tonnen Produkt erreichen kann.
Demzufolge kann die Herstellung von breiten Produkten mit ausgezeichneter Planheit nur am Beginn einer Walzkampagne sichergestellt werden, d. h. während des Zeltraums, während dem die Mittenvertiefung noch gering ist. Diese Konsequenz ist besonders nachteilig, da sie gegen die allgemeine Tendenz gerichtet ist, eine freie Programmierung des Einsatzes der Walzstraßen zu ermöglichen ("Schedule Free Rolling").
Bei einem ersten Versuch zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, Stützwalzen aus Gußeisen mit hohem Chromgehalt zu verwenden. Die ersten Versuche, die an mehreren Walzwerken durchgeführt worden sind, haben sich immer als unbefriedigend erwiesen. In der Tat hat trotz der großen Härte zwischen 70 und 75 ShC und des erhöhten Gehalts an harten Carbiden sich die Abnützung dieser Art von Zylinder als stärker erwiesen und kann in gewissen Fällen das Doppelte der traditionellen Walzen erreichen.
Dieses Phänomen eines übermäßigen Verschleißes kann eine Folge des Phänomens der Beschleunigung sein, der die Fertigwalze nach dem Eintreten des Bandes in die Haspel unterliegt, was ein übermäßiges Gleiten als Folge der Änderung des Reibungskoeffizienten verursacht, der in Gegenwart von Chromcarbiden weniger hoch ist.
Darüber hinaus ist die Umgebung der Stützwalzen, die ständig mit dem Kühlwasser des Walzwerks berieselt werden, mit vielfältigen abrasiven Teilchen verunreinigt, die durch die Abnützung der Zylinder und den Zunder des Bandes gebildet werden, und neigt dazu, ein intensives Korrosionsphänomen zu verursachen.
Die Untersuchung der Oberflächen der Stützwalzen aus Gußeisen mit hohem Chromgehalt zeigt insbesondere bei den letzten Gerüsten ein Phänomen von Carbidbruch. Darüber hinaus ist deutlich festzustellen, daß die gebrochenen Carbide von einer bandförmigen Oxidumrandung umgeben sind. Es ist gut bekannt, daß die Grenzfläche zwischen Matrix und Carbiden ein für das Phänomen der Oxidation bevorzugter Bereich ist, es hat sich jedoch im Laboratorium beim Arbeiten mit dem gleichen Material gezeigt, daß die Korrosion durch das Kühlwasser allein schon dazu geeignet ist, den Bruch der Chromcarbide durch eine Art von Keileffekt auszulösen.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Stützwalzen nicht durch eine Erhöhung des Anteils der Carbidphase erreicht werden kann. Dennoch scheint das wesentliche Phänomen, welches den Verschleiß der Stützwalzen betrifft, die Korrosion durch das Kühlwasser zu sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Walze anzugeben, deren Korrosionsbeständigkeit in erheblichem Maße verbessert ist unter Aufrechterhaltung der anderen Eigenschaften der Stützwalzen, d. h. insbesondere einer guten Beständigkeit gegen die Walzermüdung und eine sehr gute Steifigkeit, die sich durch das Vorhandensein eines Stahlkerns ergibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Bimetall-Mantelstützwalze für Walzwerke vor, insbesondere für Vierwalzen- oder Sechswalzengerüste einer Fertigwalze eines Bandwarmwalzwerks, die durch Vertikalachsen-Schleuderguß hergestellt worden ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Mantelmetall aus einem Stahl mit einem Chromgehalt zwischen 13 und 17 Gew.-% und einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 und 0,8 Gew.-% umfaßt, wobei das Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis zwischen 20 und 25 liegt.
Aufgrund dieser Zusammensetzung erhält man einen Metallmantel aus einem Stahl mit sehr hohem Chromgehalt, der gegen Korrosion und Walzermüdung beständig ist.
Der Kohlenstoffgehalt ist auf 0,8% begrenzt, um eine übermäßige Carbidphase zu vermeiden.
Der minimale Gehalt an Kohlenstoff von 0,5% ermöglicht es, durch Härten eine ausreichende gleichmäßige Härte von etwa 70 ShC zu erreichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Stützwalze ein Kernmetall aus einem nichtlegierten Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 und 0,6 Gew. -%.
Dem Mantelmetall werden andere Metalle zugesetzt, um durch einfache Lufthärtung eine Härte zwischen 70 und 75 ShC zu erreichen.
Erfindungsgemäß besitzt der das Mantelmetall bildende Stahl einen Nikkelgehalt zwischen 1 und 2,5 Gew. -%, wodurch es möglich wird, die Bildung von δ-Ferrit zu vermeiden und das y-Gefüge zu erhöhen.
Eine der wesentlichen Schwierigkeiten der Herstellung einer solchen Metallstützwalze besteht darin, eine Verbindungszone zwischen dem Mantelmetall und dem Kernmetall zu erreichen, die keine Mini-Lunker des Typs aufweist, die man üblicherweise bei Stützwalzen findet, die im Verbundguß auf statischem Wege hergestellt worden sind.
In der Tat sind bei Härtewerten zwischen 70 und 75 ShC und als Folge des geringeren Ausdehnungskoeffizienten des Mantelmetalls im Vergleich zu dem Kernmetall die Spannungen im Inneren einer solchen Stützwalze sehr hoch und die Mini-Lunker, deren Grenzflächen stets die Form von Spitzen aufweisen, wirken als Ausgangspunkt der Ausbreitung eines Abblätterungsphänomens, welches sich konzentrisch ausbreitet und das im wesentlichen durch die innere radiale Zugspannung, die mit einer inneren radialen Druckspannung als Folge der Walzkräfte sich ablöst, verursacht wird.
Das folgende Beispiel verdeutlicht die Ausführung einer Stützwalze für ein Bandwarmwalzwerk mit einem Durchmesser von 1335 mm und einer Länge von 1695 mm:
a) Mantelmetall:
C = 0,63; Si = 1,22; Mn = 0,67; S = 0,012; P = 0,018; Cr = 13,23; Ni = 0,72; Mo = 1,05; und V = 0,17 (Gew.-%).
b) Kernmetall:
C = 0,52; Si = 0,63; Mn = 0,62; S = 0,019; P = 0,023; Cr = 0,22; und Ni = 0,53
Nach der Austenitisierung bei 950ºC und dem Lufthärten, gefolgt von zweimaligem Erhitzen auf 510ºC erzielt man eine Härte zwischen 72 und 75 ShC.
Eine solche Walze wurde in sämtlichen Gerüsten einer Fertigwalze verwendet und der Verschleiß in den Gerüsten F5 und F6 hat sich als deutlich geringer erwiesen im Vergleich zu der traditionellen Lösung aus einem Verbundstahl mit einer Härte zwischen 60 und 65 ShC und einem Chromgehalt von 1,8 Gew.-%.

Claims

1. Bimetall-Mantelstützwalze für Walzwerke, insbesondere für Vierwalzen- oder Sechswalzengerüste einer Fertigwalze eines Bandwarmwalzwerks, die durch Vertikalachsen-Schleuderguß hergestellt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Mantelmetall aus einem Stahl mit einem Chromgehalt zwischen 13 und 17 Gew.-% und einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,5 und 0,8 Gew.-% umfaßt wobei das Chrom/Kohlenstoff-Verhältnis zwischen 20 und 25 liegt.

2. Stützwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Kernmetall aus einem nichtlegierten Stahl umfaßt, der einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,3 und 0,6 Gew. -% aufweist.

3. Stützwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Mantelmetall bildende Stahl einen Nickelgehalt zwischen 1 und 2,5 Gew.-% aufweist.