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Die vorliegende Erfindung betrifft Warmpreßwerkzeuge, wie sie zur kontinuierlichen
Querschnittsverminderung einer Bramme verwendet werden.
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Wenn Brammen unterschiedlicher Größen im Rahmen eines kontinuierlichen Gießverfahrens
hergestellt werden, ist es erforderlich, eine Form zum kontinuierlichen Gießen in
Übereinstimmung mit jeder Größe der Brammen bereitzustellen. Daraus resultiert ein
Problem hinsichtlich des Rückgangs der Produktivität durch das Austauschen der Form.
Daher ist es erwünscht, verschiedene Formgrößen im Hinblick auf einige typische Größen
anzuordnen.
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Zu diesem Zweck wurde eine Presse zum Kalibrieren des Querschnitts einer Bramme
(nachfolgend bezeichnet als "Kalibrierpresse") entwickelt, in der der Querschnitt der heißen
Brammen nach dem kontinuierlichen Gießen in Querschnittsrichtung über die gesamte Länge
der Bramme vom vorderen (Kopf-)Teil zum hinteren Teil in Übereinstimmung mit der
Größe der hinsichtlich des Querschnitts zu verkleinernden Bramme dadurch verringert wird,
daß man wiederholt einen Druck in Querschnittsrichtung auf die heiße Bramme durch ein
Preßwerkzeug aufbringt (das nachfolgend als "Amboß" bezeichnet wird). In diesem Fall ist
der in der Kalibrierpresse verwendete Amboß einer thermischen Belastung unterworfen, so
daß eine Rißbildung aufgrund der thermischen Belastung hervorgerufen wird. Daher wird
verlangt, daß der Amboß eine hohe Beständigkeit gegenüber thermischer Ermüdung zeigt,
um einen Rückgang der Produktivität durch den Austausch des Ambosses zu verhindern.
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Stähle zum Warmpressen, wie sie bei einem Preßstempel, Schmiedestempel und dergleichen
verwendet werden, weisen genauso wie Stahle für Schneidwerkzeuge, Schlagwerkzeuge,
Kaltbearbeitungswerkzeuge und dergleichen einen Standard gemäß JIS G4404 auf. Einige
davon sind in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 54-38,570 offenbart.
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Diese Stähle zur Warmbearbeitung sind ausreichend beständig bei üblicher
Warmbearbeitung, sind jedoch immer noch unzureichend zur Verwendung in dem Amboß der
Kalibrierpresse. Da der Amboß in der Kalibrierpresse groß ist und kontinuierlich zur
Bearbeitung der heißen Brammen oberhalb von 1.200ºC eingesetzt wird, so daß die
Temperatur des Ambosses bis hinein in seinen innersten Bereich hoch wird (anders als im
Vergleich zu einer Walze zum Warmwalzen), wird in der Folge eine übergroße thermische
Belastung beim Kühlen hervorgerufen, und es besteht das Problem, daß aufgrund
thermischer Ermüdung eine Rißbildung hervorgerufen wird.
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Die Druckschrift US-A 2,693,413 offenbart einen in hohem Maße wärmebeständigen
ferritischen Stahl, insbesondere einen Stahl zur Verwendung in Düsentriebwerken, der einen
Gehalt an C, Mn, Mo, V und N innerhalb der für die vorliegende Erfindung beanspruchten
Bereiche aufweist, jedoch einen zusätzlichen Gehalt an Nb und/oder Ta und einen
zusätzlichen Gehalt entweder an Ni oder an Cr aufweist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Warmpreßwerkzeug
bereitzustellen, das eine hohe Beständigkeit gegenüber thermischer Ermüdung aufweist, und geeignet
ist zur Verwendung unter Härte-Anwendungsbedingungen wie in einer Kalibrierpresse oder
dergleichen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist das Warmpreßwerkzeug hergestellt aus einem
martensitischen Stahl, der im wesentlichen aus Cr-Mo-V als Hauptkomponenten besteht und
Si, Mn und N enthält und der für einen Kalibrierpresse verwendbar ist. In diesem Fall
verbessert die Gegenwart von Cr und Si die Oxidationsbeständigkeit der Stähle, und die
Gegenwart von Si, Mo und V erhöht die Transformationstemperatur und beschränkt die
Obergrenze des Cr-Äquivalentgehalts, um das Auftreten von δ-Ferrit zu verhindern, das
einem Stahl mit hohem Cr-Gehalt eigen ist, wodurch die Beständigkeit gegen thermische
Ermüdung verbessert wird. Dadurch wird die Rißbildung des Warmpreßwerkzeugs,
beispielsweise eines Ambosses oder dergleichen, aufgrund von thermischer Ermüdung
verhindert.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird dem Stahl der ersten Erfindung wenigstens
eines der Elemente Al und REM (Seltenerdmetall; rare earth metal) zugesetzt, wodurch die
Oxidationsbeständigkeit verbessert wird und die Beständigkeit gegen thermische Ermüdung
weiter erhöht wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist das Warmpreßwerkzeug aus einem
martensitischen Stahl hergestellt, der im wesentlichen aus Cr-Ni-Mo-V als
Grundkomponenten besteht und Si und Mn enthält und der für die Kalibrierpresse verwendbar ist. In
diesem Fall wird die Bildung von Zunder aus Oxid bei hoher Temperatur mit kerbenartiger
Oberfläche, die im Fall eines niedrigen Cr-Gehalts und eines hohen Ni-Gehalts auftritt,
dadurch verhindert, daß man das Verhältnis Cr/Ni auf einen Wert ≥ 5 einstellt. Dadurch
wird die Beständigkeit gegenüber thermischer Ermüdung verbessert und die Bildung von
Rissen bei dem Warmpreßwerkzeug aufgrund thermischer Ermüdung verhindert.
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Die erste Erfindung stellt also ein Warmpreßwerkzeug für die kontinuierliche
Querschnittsverminderung einer Bramme bereit, das aus 0,05-0,35 Gew.-% (nachfolgend einfach
angegeben als "%") C, 0,80-2,5% Si, 0,10-2,0% Mn, 7,0-13,0% Cr, 0,50-3,0%
Mo, 0,10-0,60% V, 0,005-0,10% N und zum Rest aus Eisen und herstellungsbedingten
Verunreinigungen besteht, wobei einem Chrom-Äquivalent von nicht mehr als 16 genügt
wird, welches ausgedrückt wird durch die folgende Gleichung: Cr-Äquivalent = Cr + 6 Si
+ 4 Mo + 11 V - 40 C-2 Mn-30 N (Gew.-%).
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Die zweite Erfindung stellt ein Warmpreßwerkzeug zur kontinuierlichen
Querschnittsverminderung einer Bramme bereit, das besteht aus 0,05-0,35% C, 0,80-2,5% Si, 0,10-
2,0% Mn, 7,0-13,0% Cr, 0,50-3,0% Mo, 0,10-0,60% V, 0,005-0,10% N und
zum Rest aus Eisen und herstellungsbedingten Verunreinigungen und das außerdem
wenigstens Aluminium in einer Menge von 0,005-0,5% und ein Seltenerdmetall (REM;
rare earth metal) in einer Menge von 0,005-0,02% enthält, wobei einem Chrom-
Äquivalent von nicht mehr als 16 genügt wird, welches ausgedrückt wird durch die folgende
Gleichung: Cr-Äquivalent = Cr + 6 Si + 4
Mo + 11 V + 12 Al - 40 C - 2 Mn - 30 N
(Gew.-%).
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Die dritte Erfindung stellt ein Warmpreßwerkzeug für die kontinuierliche
Querschnittsverminderung einer Bramme bereit, das aus 0,10-0,45% C, 0,10-2,0% Si, 0,10-2,0%
Mn, 0,50-3,0% Mo, 0,50-0,80% V, 3,0-8,0% Cr und 0,05-1,2% Ni, mit der
Maßgabe, daß Cr/Ni ≥ 5 ist, und zum Rest aus Eisen und herstellungsbedingten
Verunreinigungen besteht.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Anzahl Zyklen und der Rißlänge beim
Hochtemperatur-Ermüdungstest zeigt.
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Fig. 2 eine Graphik, die die Beziehung zwischem dem Cr-Äquivalent und dem δ-Ferrit-
Gehalt zeigt.
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Fig. 3 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Cr-Gehalt und der Gewichtsreduktion
durch Oxidation zeigt.
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Fig. 4 eine diagrammartige Ansicht, die den Zunder mit kerbenartiger Oberfläche zeigt.
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Fig. 5 eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Cr/Ni-Verhältnis und der Länge der
kerbenartigen Vertiefungen des Zunders zeigt.
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Der Amboß gemäß der Erfindung wird an der mit der Bramme bei hoher Temperatur in
Kontakt kommenden Oberfläche nicht nur einfacher thermischer Belastung, sondern auch
mechanischer Belastung unterworfen. Im Ergebnis wird in der Oxidschicht teilweise eine
Rißbildung hervorgerufen, die der Ausgangspunkt für die Bildung von Rissen durch selektive
Oxidation und thermische Ermüdung ist. Dies führt zur Verschlechterung der Beständigkeit
gegen thermische Ermüdung.
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Um dieses Problem zu lösen, wurden Stähle mit verschiedenen chemischen
Zusammensetzungen einem Hochtemperatur-Ermüdungstest in oxidierender Atmosphäre (an Luft) bei
einer Testtemperatur von 750ºC und einer Belastung im Bereich von 0,7% unterworfen.
Dabei wurde das Auftreten und Wachsen von Rissen gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig.
1 gezeigt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Erhöhung der Gehalte an Cr und Si sowie der Zusatz
von Al und von einem Seltenerdmetall (REM) in dem Stahl in der Weise wirksam, daß das
Wachstum von Rissen verhindert wird. Bei dem Amboß gemäß der Erfindung tritt die
thermische Ermüdung als Problem auf, so daß das Vorhandensein von δ-Ferrit schädlich ist,
der ein Ausgangspunkt für die Belastung ist. Es ist daher erforderlich, das Auftreten von δ-
Ferrit zu verhindern.
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Im Rahmen der ersten und zweiten Erfindung ist der Grund dafür, daß die chemische
Zusammensetzung des Stahls auf die oben definierten Bereiche beschränkt wird, der
folgende:
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C: 0,05-0,35%: Es ist erforderlich, daß Kohlenstoff die Härtbarkeit verbessert und die
Härte nach dem Abschrecken und Tempern sowie die Festigkeit bei hoher Temperatur
aufrechterhält. Außerdem bildet Kohlenstoff Carbide, indem er mit Cr, Mo und V reagiert.
Dadurch wird die Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegen Erweichen nach dem
Tempern erhöht. Außerdem ist Kohlenstoff erforderlich als ein Element zur Austenitbildung,
um das Auftreten von δ-Ferrit zu verhindern. Wenn der Gehalt an Kohlenstoff zu groß ist,
wird die Festigkeit verringert und die Transformationstemperatur erniedrigt, so daß der
obere Grenzwert 0,35% sein sollte. Wenn andererseits der Gehalt an Kohlenstoff zu gering
ist, ist die Verschleißfestigkeit schlecht, und es wird das Auftreten von δ-Ferrit
hervorgerufen, so daß der untere Grenzwert 0,05% sein sollte.
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Si: 0,80-2,0%: Silicium wird zugesetzt, um die Oxidationsbeständigkeit beizubehalten und
die Transformationstemperatur zu erhöhen. Wenn der Siliciumgehalt zu hoch ist, wird die
Festigkeit verringert, so daß der obere Grenzwert 2,0% ist. Wenn andererseits der
Siliciumgehalt zu klein ist, geht die Wirkung verloren, so daß der untere Grenzwert 0,80
% ist.
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Mn: 0, 10-2,0%: Mangan ist erforderlich, um die Härtbarkeit zu verbessern und der
Bildung von δ-Ferrit vorzubeugen. Wenn der Mangangehalt zu groß ist, wird die
Transformationstemperatur erniedrigt, so daß der obere Grenzwert 2,0% sein sollte. Wenn
der Mangangehalt zu niedrig ist, geht die Wirkung verloren, so daß der untere Grenzwert
0,10% sein sollte.
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Cr: 7,0-13,0%: Ein Teil des Chroms bildet Carbonitride, die in der Matrix ausfallen.
Dadurch wird die Abriebbeständigkeit verbessert. Außerdem wird das restliche Chrom
gelöst, um die Härtbarkeit zu verbessern. Dadurch werden die Härte nach dem Abschrecken
und Tempern und die Hochtemperaturfestigkeit verbessert. Außerdem ist Chrom ein
Element, das wirksam ist zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit bei hoher
Temperatur und zur Erhöhung der Transformationstemperatur. Wenn der Chromgehalt
geringer ist als 7,0%, ist die Wirkung schlecht. Wenn der Chromgehalt 13,0% übersteigt,
tritt δ-Ferrit auf. Dies verringert die Beständigkeit gegenüber thermischer Ermüdung, so daß
der Chromgehalt auf einen Bereich von 7,0 bis 13,0% beschränkt ist.
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Mo: 0,50-3,0%: Molybdän wird in der Matrix gelöst, um die Härtbarkeit zu verbessern.
Es bildet auch harte Carbide, indem es sich mit Kohlenstoff unter Ausfallen in der Matrix
verbindet. Dadurch wird die Abriebbestandigkeit erhöht. Außerdem erhöht Molybdän die
Beständigkeit gegen Erweichung durch Tempern und erhöht die Hochtemperaturfestigkeit.
Es erhöht außerdem die Transformationstemperatur. Wenn der Molybdängehalt über 3,0%
liegt, wird die Festigkeit erniedrigt. Wenn der Molybdängehalt geringer ist als 0,5%, wird
eine ausreichende Wirkung nicht erhalten, so daß der Molybdängehalt auf einen Bereich von
0,5 bis 3,0% beschränkt wird.
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V: 0,10-0,60%: Vanadium fällt in Form feiner Carbonitride aus und erhöht die
Beständigkeit gegen Erweichen durch Tempern sowie die Hochtemperaturfestigkeit und
erhöht die Transformationstemperatur. Wenn jedoch der Vanadiumgehalt zu groß ist, wird
ein grobes Nitrid gebildet. Dies erniedrigt die Festigkeit. Wenn der Vanadiumgehalt zu
gering ist, wird die Wirkung nicht erhalten. Folglich wird der Vanadiumgehalt auf einen
Bereich von 0,10 bis 0,60% beschränkt.
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N: 0,005-0,10%: Stickstoff wird in einer Menge von nicht unter 0,005% zur
Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit und zur Vorbeugung gegen die δ-Ferrit-Bildung
zugesetzt. Wenn sein Gehalt 0,10% übersteigt, erniedrigt sich die Festigkeit erheblich, so
daß die obere Grenze bei 0,10% liegt.
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Im Rahmen der zweiten Erfindung wird wenigstens eines der Elemente Aluminium (in einer
Menge von 0,005 bis 0,5%) und ein Seltenerdmetall (REM; rare earth metal) in einer
Menge von 0,005 bis 0,02% dem Stahl zugesetzt.
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Aluminium ist ein Element zur Verbesserung der Festigkeit durch die Wirkung der Bildung
feiner Kristallkörner und außerdem zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit. Für diesen
Zweck ist es erforderlich, daß Aluminium in einer Menge von 0,005% zugesetzt wird.
Wenn seine Menge jedoch 0,50% übersteigt, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß grobes
AlN gebildet wird. Dies erniedrigt die Festigkeit, so daß der obere Grenzwert 0,20%
beträgt.
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Ein Seltenerdmetall (Seltenerdelement; REM), das im wesentlichen aus La und Ce besteht,
ist eine Komponente zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit. Für diesen Zweck ist
es erforderlich, daß es in einer Menge von nicht unter 0,005% eingeschlossen wird. Wenn
die Menge 0,02% übersteigt, verringert sich die Festigkeit, so daß der obere Grenzwert
0,02% beträgt.
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Im Rahmen der ersten und zweiten Erfindung ist es erforderlich, daß das Cr-Äquivalent, das
durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird, nicht über 16 liegt: Cr-Äquivalent = Cr
+ 6 Si + 4 Mo + 11 V + 12 Al - 40 C - 2 Mn - 30 N (Gew.-%).
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Das Cr-Äquivalent weist eine gute Beziehung zum Auftreten von δ-Ferrit auf. In Fig. 2 sind
Ergebnisse für die Wirkung des Cr-Äquivalents auf den δ-Ferrit-Gehalt gezeigt, wenn das
Cr-Äquivalent dadurch verändert wird, daß man die chemische Zusammensetzung des Stahls
variiert. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird dann, wenn das Cr-Äquivalent den Wert 16
übersteigt, δ-Ferrit gebildet. Das Auftreten von δ-Ferrit kann verhindert werden, indem man
den Wert des Cr-Äquivalents auf eine Zahl nicht über 16 beschränkt.
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Im Rahmen der dritten Erfindung ist der Grund dafür, daß die chemische Zusammensetzung
des Stahls auf die oben definierten Bereiche beschränkt wird, der folgende:
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C: 0,10-0,45%: Kohlenstoff ist erforderlich, um die Härtbarkeit zu verbessern und die
Härte nach dem Abschrecken und Tempern sowie die Festigkeit bei hoher Temperatur
aufrechtzuerhalten. Außerdem bildet Kohlenstoff Carbide, indem er mit Cr, Mo und V
reagiert. Dadurch wird die Verschleißbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Erweichen
nach dem Tempern erhöht. Wenn der Gehalt an Kohlenstoff zu groß ist, erniedrigt sich die
Festigkeit, so daß der obere Grenzwert 0,45% sein sollte. Wenn andererseits der Gehalt an
Kohlenstoff geringer ist als 0,10%, werden die oben genannten Wirkungen nicht erhalten.
Folglich sollte der untere Grenzwert 0, 10% sein.
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Si: 0,10-2,0%: Silicium wird zugesetzt, um die Oxidationsbeständigkeit aufrechtzuerhalten
und die Transformationstemperatur anzuheben. Wenn der Siliciumgehalt zu groß ist,
verschlechtert sich die Festigkeit, so daß der obere Grenzwert 2,0% ist. Wenn andererseits
der Gehalt an Silicium zu klein ist, geht die Wirkung verloren, so daß der untere Grenzwert
0,10% ist.
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Mn: 0,10-2,0%: Mangan ist erforderlich, um die Härtbarkeit zu verbessern. Wenn der
Mangangehalt zu groß ist, sinkt die A&sub1;-Transformationstemperatur, so daß der obere
Grenzwert 2,0% betragen sollte. Wenn andererseits der Mangangehalt zu niedrig ist, geht
die Wirkung verloren, so daß der untere Grenzwert 0,10% sein sollte.
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Mo: 0,50-3,0%: Molybdän wird in der Matrix gelöst, um die Härtbarkeit zu verbessern.
Es bildet auch harte Carbide, indem es sich mit Kohlenstoff verbindet und in der Matrix
ausfällt. Dadurch wird die Verschleißbeständigkeit erhöht. Außerdem erhöht Molybdän die
Beständigkeit gegen Erweichen während des Temperns und die Hochtemperaturfestigkeit und
erhöht die A&sub1;-Transformationstemperatur. Wenn der Molybdängehalt mehr als 3,0%
beträgt, verringert sich die Festigkeit, während dann, wenn der Molybdängehalt geringer ist
als 0,5%, eine ausreichende Härtungstiefe nicht erhalten wird. Deswegen ist der
Molybdängehalt auf einen Bereich von 0,50 bis 3,0% beschränkt.
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V: 0,50-0,80%: Vanadium bildet feine Carbonitride und erhöht die Beständigkeit gegen
Erweichen während des Temperns und die Hochtemperaturfestigkeit. Vanadium macht das
Korn fein, wodurch die Festigkeit erhöht wird, und erhöht die
A&sub1;-Transformationstemperatur. Wenn jedoch der Vanadiumgehalt zu groß ist, wird ein grobes Carbid gebildet,
das die Festigkeit verringert. Wenn der Vanadiumgehalt zu klein ist, wird die Wirkung nicht
erhalten. Deswegen ist der Vanadiumgehalt auf einen Bereich von 0,5 bis 0,8% beschränkt.
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Cr: 3,0-8,0%: Ein Teil des Chroms bildet Carbide, die in der Matrix ausfallen und
dadurch die Verschleißbeständigkeit erhöhen. Das restliche Chrom wird gelöst und erhöht
die Härtbarkeit. Außerdem kommt der Warmpreßstempel zur Querschnittsverminderung
einer Bramme mit den bei hoher Temperatur befindlichen Brammen in Kontakt, wodurch
die Temperatur der Oberfläche des Stempels selbst erhöht wird, so daß es erforderlich ist,
daß der Stempel selbst eine Oxidationsbeständigkeit bei hoher Temperatur aufweist. In
diesem Zusammenhang kann das Vorhandensein von Chrom die letztgenannte Eigenschaft
verbessern. Wie jedoch aus Fig. 3 ersichtlich ist, die den Einfluß des Chromgehalts auf den
Gewichtsverlust durch Oxidation bei hoher Temperatur zeigt, ist dann, wenn der
Chromgehalt geringer ist als 3,0%, die Wirkung unzureichend, während dann, wenn der
Chromgehalt 8,0% übersteigt, die Wirkung gesättigt ist und aus wirtschaftlicher Sicht
nachteilig ist. So ist der Chromgehalt auf einen Bereich von 3,0 bis 8,0% beschränkt.
Außerdem zeigt Fig. 3 die experimentellen Ergebnisse bei Erwärmen an der Luft bei 100ºC
für die Zeit von 48 Stunden.
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Ni: 0,05-1,2%: Nickel ist ein Element, das für die Verbesserung der Festigkeit und
Härtbarkeit nützlich ist und in einer Menge von nicht weniger als 0,05% zugesetzt wird.
Wenn jedoch der Nickelgehalt den Wert von 1,2% übersteigt, wird die Zugabe aus
wirschaftlicher Sicht nachteilig, so daß der Nickelgehalt auf einen Bereich von 0,05 bis 1,2
% beschränkt ist.
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Wenn andererseits der Stahl in einem großen Stempel einer Kalibrierpresse verwendet wird,
ist er bei Gebrauch einer hohen Temperatur ausgesetzt und beim Abkühlen einer großen
thermischen Belastung unterworfen. Dabei ist die Rißbildung aufgrund thermischer
Ermüdung das größte Problem. In diesem Zusammenhang erniedrigt das Vorhandensein von
Nickel die Beständigkeit gegen thermische Ermüdung in oxidierender Atmosphäre. Mit
anderen Worten fördert die Gegenwart von Nickel die selektive Oxidation und bildet Zunder
mit einer kerbenartigen Oberfläche durch Oxidation bei hoher Temperatur, wie dies in Fig.
4 gezeigt ist. Der Zunder mit kerbenartiger Oberfläche erhöht weiter die Gefahr der
Rißbildung und senkt die Beständigkeit gegen thermische Ermüdung.
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Fig. 5 zeigt den Einfluß des Verhältnisses Cr/Ni auf die Tiefe des Zunders mit kerbenartiger
Oberfläche. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Bildung von Zunder mit kerbenartiger
Oberfläche beschränkt wird durch die Zugabe von Cr gemeinsam mit der Zugabe von Ni.
Der Zunder mit kerbenartiger Oberfläche, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, wird gemessen an
Testproben, wenn Stahl-Gußblöcke mit einem Gehalt an C von 0,40%, an Si von 1,0%,
an Mn von 0,4%, an Mo von 1,25% und an V von 0,5% und außerdem mit variablen
Gehalten an Nickel im Bereich von 0,05 bis 1,65% und an Chrom im Bereich von 1,21 bis
7,9% 15 h lang auf 900ºC erwärmt und an der Luft abgekühlt wurden. Die Ergebnisse
sind in Fig. 5 im Vergleich mit dem Verhältnis Cr/Ni gezeigt.
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Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann dann, wenn der Wert Cr/Ni ≥ 5 ist, die Länge der
Zunderstellen mit kerbenartiger Oberfläche auf nicht mehr als 10 um beschränkt werden.
Mit anderen Worten kann die Bildung von Zunder mit kerbenartiger Oberfläche im
wesentlichen unterdrückt und die Beständigkeit gegenüber thermischer Ermüdung gut
gehalten werden.
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Die Stähle gemäß der Erfindung können hergestellt werden durch Schmelzen eines speziellen
Stahls in einem Konverter oder in einem Elektroofen, durch Herstellen eines Stahl-
Gußblocks oder einer Bramme aus der Schmelze durch ein Gußblock-Herstellungsverfahren
oder kontinuierliches Stranggußverfahren, durch Schmieden oder Walzen des Formkörpers
und Wärmebehandlung des Formkörpers einschließlich Normalisieren (Normalglühen),
Glühen, Abschrecken und Tempern. Danach wird der resultierende Stahl durch maschinelle
Behandlung in eine gegebene Form gebracht und wird auf die Kalibrierpresse gegeben.
Außerdem kann der Schritt des Normalisierens und Glühens in Abstimmung mit der
Stahlzusammensetzung und der Form des Stähls weggelassen werden.
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Die folgenden Beispiele werden zur Veranschaulichung der Erfindung angegeben. Es ist
nicht beabsichtigt, daß diese die Erfindung beschränken.
Beispiel 1
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Ein Stahl mit der chemischen Zusammensetzung, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 1
gezeigt ist, wurde in einem Konverter geschmolzen. Der Stahl wurde zu einem Gußblock
verarbeitet. Der Gußblock wurde danach zu einem Knüppel (bloom) mit einem quadratischen
Querschnitt von 450 mm geschmiedet. Dieser wurde 10 h lang bei 1.000ºC normalisiert
(normalgeglüht) und 15 h lang bei 750ºC geglüht. Danach wurde der Knüppel einer
maschinellen Grobbearbeitung und außerdem einer Wärmebehandlung einschließlich einem
Schritt des Quenchens in Öl bei 1.040ºC für die Zeit von 10 h und einem Schritt des
Temperns bei 630ºC für die Zeit von 12 h unterworfen. Der Knüppel wurde danach zu
einem Amboß einer gegebenen Größe endbearbeitet und einem Testversuch in der
Kalibrierpresse unterworfen. Die Tiefe der Risse, die in den Tests gemessen wurde, ist
ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Versuch Nr. Chemische Zusammensetzung andere *Cr Äquivalent **Rißtiefe Anmerkungen Vergleichsbeispiel Erste Erfindung Zweite Erfindung
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* Cr-Äquivalent = Cr + &sub6;Si + 4Mo + 11V + 12Al - 40C - 2Mn - 30N(-4Ni)
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** Rißtiefe nach dem Schmieden von 3000 Brammen in der Kalibrierpresse
Beispiel 2
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Ein Stahl mit einer chemischen Zusammensetzung, wie sie in der folgenden Tabelle 2
gezeigt ist, wurde in einem Konverter geschmolzen. Dieser Stahl wurde dann zu einem
Gußblock verarbeitet. Danach wurde der Gußblock zu einem Knüppel mit einem
quadratischen Querschnitt von 450 mm geschmiedet. Dieser wurde einer Hitzebehandlung
einschließlich einem Schritt des Abschreckens und Temperns unterworfen und dann zu einem
Amboß einer gegebenen Größe für ein Warmpreßwerkzeug endverarbeitet. Das Produkt
wurde einem Test in der Kalibrierpresse unterworfen. Die Länge des Zunders mit
kerbenartiger Oberfläche nach der Wärmebehandlung bei 950ºC für die Zeit von 15 h und
die Rißtiefe, die in dem Test gemessen wurde, sind ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Versuch Nr. Länge des kerbenartigen Zunders* Rißtiefe** Anmerkungen Vergleichsbeispiel Dritte Erfindung
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* gemessen bei Raumtemperatur nach dem Erwärmen auf 950ºC für die Zeit von 15 h an der Luft
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** Rißtiefe (mm) nach dem Schmieden von 1000 Brammen in der Kalibrierpresse (-: nicht gemessen)
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Wie oben angegeben, kann erfindungsgemäß eine Verbesserung der Beständigkeit gegen
thermische Ermüdung erreicht werden, die bei einem herkömmlichen Stahl für ein
Warmpreßwerkzeug fehlt. Die Stähle gemäß der vorliegenden Erfindung können also
vorteilhaft auf einem Warmpreßwerkzeug angewendet werden, das in einer Presse zur
Verminderung des Querschnitts von Brammen geeignet ist.