DE4106420C2

DE4106420C2 - Process for producing a wear-resistant composite roller

Info

Publication number: DE4106420C2
Application number: DE4106420A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Hattori; Masahiko Ooshima; Noriyoshi Fuchigami
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: KR950006273B1; DE4106420A1; FR2658838A1; JPH03254304A; KR910021542A; JP2960458B2; FR2658838B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung einer verschleißfesten Verbundwalze, insbesondere einer verschleißfesten Verbundwalze hoher Festigkeit, Ver schleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber Oberflächen aufrauhung.The invention relates to a method for manufacturing position of a wear-resistant composite roller, in particular a wear-resistant composite roller of high strength, Ver wear resistance and resistance to surfaces roughening.

Für Walzen wurden wachsend höhere Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung erforder lich, um die Deformierung von Walzprodukten aufgrund des Verschleißes der Walzen zu vermeiden und die Häufigkeit des Walzenaustausches zu verringern. Bei herkömmlichen Schleudergußwalzen sollten, um die schwerkraftbedingte Entmischung in Mantelteilen zu vermeiden und die Graphiti sierung von Gußlegierungen für die Kernteile zwecks höherer Zähigkeit zu erreichen, die Mantelteile besonders begrenzte chemische Zusammensetzungen haben. Als Ergebnis wird den obigen Anforderungen bei den Schleudergußwalzen nicht genügt.Increased wear resistance and Resistance to surface roughening required Lich to the deformation of rolled products due to the Avoid wear of the rollers and the frequency to reduce the roller exchange. With conventional Centrifugal casters should avoid gravity Avoid segregation in shell parts and the graphite Sizing of casting alloys for the core parts purpose to achieve higher toughness, especially the jacket parts have limited chemical compositions. As a result meets the above requirements for centrifugal casters not enough.

Unter diesen Umständen schlugen die Erfinder zur Her stellung einer neuen, von der obigen Beschränkung der che mischen Zusammensetzung eines Mantelteils freien Walze bereits ein kontinuierliches Gießverfahren zum Bilden eines Mantelteils um einen Kernteil herum unter Verwendung einer Hochfrequenzspule (JP 61-60256, WO 88/07594, EP-A-309587) vor. Dank der Entwicklung dieses Verfahrens können Elemente, wie z. B. V, W, Mo usw., die zur Bildung harter Carbide geeignet sind, einem Mantelteilmaterial in großen Mengen zugesetzt werden, wodurch Walzen erhältlich sind, die eine mehrfach höhere Verschleißfestigkeit als die herkömmlichen Schleudergußwalzen haben. Es wurde je doch gefunden, daß solche Walzen bezüglich der Bestän digkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung nicht unbedingt befriedigend sind. Dies bedeutet, daß je nach den Bedin gungen des Walzeneinsatzes Oberflächenaufrauhung statt finden kann, was zu einer Walzenlebensdauer von nur etwa dem Zweifachen derjenigen der herkömmlichen Schleuder gußwalzen führt.Under these circumstances, the inventors struck out provision of a new, from the above limitation of the che mix composition of a jacket part free roller already a continuous casting process for forming using a cladding part around a core part a high-frequency coil (JP 61-60256, WO 88/07594, EP-A-309587). Thanks to the development of this process can elements such. B. V, W, Mo, etc., leading to education hard carbides are suitable, a shell part material in large amounts are added, making rollers available which are several times higher wear resistance than have the conventional centrifugal cast rollers. It ever was yet found that such rollers in terms of stock surface roughness not necessarily are satisfactory. This means that depending on the conditions of the roller insert surface roughening instead can find what results in a roller life of only about twice that of conventional slingshots cast rolls leads.

Als Ergebnis einer Untersuchung der Oberflächenaufrauhung und des Legierungsgefüges solcher Walzen stellten die Erfinder fest, daß die Oberflächenaufrauhung der ver schleißfesten Verbundwalze eine enge Beziehung zum Feingefüge des Mantelteils hat und daß die Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung durch Steuerung des Feingefüges erheblich verbessert werden kann. Andererseits entstehen, wenn viele nichtkörnige Carbide, insbesondere netzwerkförmige Carbide, im Feingefüge vorliegen, Risse vorwiegend an den Stellen dieser Carbide und breiten sich von dort weiter aus, wodurch aufgrund dieser Risse eine Oberflächenaufrauhung verursacht wird.As a result of an examination of the surface roughening and the alloy structure of such rollers Inventor found that the surface roughening of ver wear-resistant compound roller has a close relationship with Fine structure of the jacket part and that the durability against surface roughening by controlling the Fine structure can be significantly improved. On the other hand arise when many non-granular carbides, in particular network-shaped carbides, fine structure, cracks predominantly at the sites of these carbides and spread from there further, which due to these cracks a Surface roughening is caused.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Ver bundwalze zu entwickeln, die nicht nur eine gute Verschleißfestigkeit, sondern auch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung hat. The invention is therefore based on the object Process for producing a wear-resistant Ver to develop a roll that is not just a good one Wear resistance, but also excellent Resistance to surface roughening.

Als Ergebnis intensiver Forschung bezüglich dieser Aufgabe stellten die Erfinder fest, daß es zur Vermeidung der Oberflächenaufrauhung des Mantelteils der verschleißfesten Verbundwalze erforderlich ist, die Gehalte an nichtkör nigen Carbiden zu verringern und dabei die Gehalte an körnigen Carbiden im Mantelteil auf ein gewisses Niveau zu erhöhen, und daß hierzu der B-Gehalt im Mantelteil ver ringert werden muß. Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Feststellungen.As a result of intensive research on this task the inventors found that to avoid the Surface roughening of the jacket part of the wear-resistant Compound roller is required, the contents of not some carbides and reduce the levels granular carbides in the jacket part to a certain level increase, and that the B content in the jacket part ver must be reduced. The present invention is based on these findings.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Herstellung einer verschleißfesten Verbundwalze durch:Subject of the invention, with which this object is achieved is a process for producing a wear-resistant Compound roller by:

- Providing a steel roller core and
- Creation of a jacket part on the roll core by casting around the roll core in a continuous casting process with a melt of an iron-based alloy, which consists of:
1.0 to 3.5 mass% C,
up to 3.0 mass% Si,
up to 1.5 mass% Mn,
2 to 10 mass% Cr,
up to 9 mass% Mo,
up to 20 mass% W,
2 to 15 mass% V,
up to 0.08 mass% P,
up to 0.06 mass% S,
0 to 5 mass% Ni,
0 to 5 mass% Co,
0 to 5 mass% of Nb and
up to 300 ppm B,
Remainder Fe and inevitable impurities,
the melt present in the annular space between the roll core and the mold surrounding it being sealed off from the atmosphere by a molten flux which contains no B and no B compounds.

Der resultierende Mantelteil weist dabei ein Gefüge auf, das als Flächenanteile ausgedrückt, 5-30% körnige Carbide und 5% oder weniger nichtkörnige Carbide enthält, wobei die Legierungsmatrix des Mantelteils eine Vickers-Härte von 550 oder mehr aufweist.The resulting jacket part has a structure, expressed as area percentages, 5-30% granular carbides and contains 5% or less non-granular carbides, wherein the alloy matrix of the jacket part has a Vickers hardness of 550 or more.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine Legierung für die Schmelze eingesetzt, die be steht aus:
1,3 bis 2,5 Masse-% C,
0,2 bis 2,0 Masse-% Si,
0,2 bis 1,2 Masse-% Mn,
3,0 bis 8,0 Masse-% Cr,
1,0 bis 7,0 Masse-% Mo,
bis zu 12,0 Masse-% W,
3,0 bis 12,0 Masse-% V,
bis zu 0,08 Masse-% P,
bis zu 0,06 Masse-% S und
bis zu 100 ppm B,
wobei der Rest aus Fe sowie unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.According to an advantageous embodiment of the method, an alloy is used for the melt, which consists of:
1.3 to 2.5 mass% C,
0.2 to 2.0 mass% of Si,
0.2 to 1.2 mass% Mn,
3.0 to 8.0 mass% Cr,
1.0 to 7.0 mass% Mo,
up to 12.0 mass% W,
3.0 to 12.0 mass% V,
up to 0.08 mass% P,
up to 0.06 mass% S and
up to 100 ppm B,
the rest being Fe and inevitable impurities.

Das gattungsgemäße Verfahren ist aus EP-A-309 587 bekannt. In dieser Druckschrift, ist ein Einfluß des Borgehalts auf die Legierungseigenschaften des Mantelteils nicht an ge sprochen. The generic method is known from EP-A-309 587. In this document, an influence of the boron salary is on the alloy properties of the jacket part not to ge spoke.

Aus US-A-2399730 war ferner ein Verfahren zur Herstellung von kompakten verschleißfesten Walzen bekannt, bei dem eine mit der vorliegenden vergleichbare Grundlegierung eingesetzt wird, die bis zu 10% Bor enthalten kann. Ein Einfluß des Borgehalts auf die Verschleißfestigkeit der Walze, besonders bezüglich der Oberflächenaufrauhung, ist auch in diesem Dokument nicht erwähnt.From US-A-2399730 was also a method of manufacture known from compact wear-resistant rollers, in which a basic alloy comparable to the present one is used, which can contain up to 10% boron. On Influence of boron content on the wear resistance of the Roller, especially with regard to surface roughening not mentioned in this document either.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschau lichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:The invention is illustrated on the basis of the drawing clear embodiments explained in more detail; in this demonstrate:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung zur Herstellung der verschleißfesten Verbundwalze gemäß der Erfindung; Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for producing the wear-resistant composite roller according to the invention.

Fig. 2(a) ein mikroskopisches Schliffbild des Metall gefüges des Mantelteils der verschleißfesten Verbundwalze gemäß der Erfindung (Beispiel 1) und Fig. 2 (a) is a microscopic micrograph of the metal structure of the jacket part of the wear-resistant composite roller according to the invention (Example 1) and

Fig. 2(b) ein mikroskopisches Schliffbild des Metall gefüges des Mantelteils der verschleißfesten Verbundwalze nach dem Vergleichsbeispiel 1, bei dem der B-Gehalt 300 ppm übersteigt. Fig. 2 (b) is a microscopic micrograph of the metal structure of the jacket part of the wear-resistant composite roller according to Comparative Example 1, in which the B content exceeds 300 ppm.

Im Rahmen der Erfindung sind die körnigen Carbide solche Carbide, die durch MC, M₄C₃ usw. ausgedrückt werden. Die körnigen Carbide haben allgemein eine hohe Härte. Die Menge der körnigen Carbide im Mantelteil ist, ausgedrückt als Flächenanteil, 5-30%. Wenn die Menge der körnigen Carbide geringer als 5% ist, kann eine ausreichende Ver besserung der Verschleißfestigkeit nicht erzielt werden. Andererseits können, wenn sie 30% übersteigt, die Carbide in der Legierungsmatrix nicht gleichmäßig verteilt werden. In the context of the invention, the granular carbides are such Carbides, which are expressed by MC, M usw.C₃, etc. The granular carbides are generally hard. The Amount of granular carbides in the shell part is expressed as area share, 5-30%. If the amount of granular Carbide is less than 5%, sufficient ver improvement in wear resistance cannot be achieved. On the other hand, if it exceeds 30%, the carbides not evenly distributed in the alloy matrix.

Die nichtkörnigen Carbide im Rahmen der Erfindung sind Carbide, die durch das Wachstum eutektischer Carbide, die durch M₂₃C₆, M₇C₃, M₂C, M₆C usw. ausgedrückt werden, in nichtkörniger Form gebildet werden. Die Menge der nicht körnigen Carbide im Mantelteil soll, ausgedrückt als Flächenanteil, höchstens 5% sein. Wenn die Menge der nichtkörnigen Carbide 5% übersteigt, treten leicht Risse auf, die zur Verschlechterung der Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung führen.The non-granular carbides within the scope of the invention are Carbides created by the growth of eutectic carbides can be expressed by M₂₃C₆, M₇C₃, M₂C, M₆C etc. in non-granular form. The amount of not granular carbides in the cladding part, expressed as Area share, at most 5%. If the amount of non-granular carbide exceeds 5%, cracks easily occur on the deterioration of resistance to Cause surface roughening.

Der Mantelteil soll außerdem eine Legierungsmatrix mit einer Vickers-Härte (Hv) von 550 oder darüber haben. Wenn die Vickers-Härte (Hv) der Legierungsmatrix unter 550 ist, zeigt der Mantelteil eine verringerte Verschleißfestig keit.The jacket part should also have an alloy matrix have a Vickers hardness (Hv) of 550 or above. If the Vickers hardness (Hv) of the alloy matrix is below 550, the jacket part shows a reduced wear resistance speed.

Es soll nun die Zusammensetzung des Mantelteils im ein zelnen erläutert werden.It is now the composition of the jacket part in one individual are explained.

C ist ein unerläßliches Element zur Bildung von Carbiden zwecks Steigerung der Verschleißfestigkeit des Mantel teils. Wenn sein Gehalt unter 1,0 Masse-% ist, ist die Menge an ausgeschiedenen Carbiden klein, was zu einer unzureichenden Verschleißfestigkeit führt. Wenn C 3,5 Masse-% überschreitet, wird andererseits eine über mäßige Menge an Carbiden gebildet, was zu einer niedrigen Zähigkeit führt. Die bevorzugte C-Menge ist 1,3-2,5 Masse-%.C is an indispensable element for the formation of carbides to increase the wear resistance of the jacket part. If its content is less than 1.0 mass%, it is Amount of carbides excreted small, resulting in a insufficient wear resistance. If C 3.5 mass% exceeds, on the other hand, one over moderate amount of carbides formed, resulting in a low Toughness leads. The preferred amount of C is 1.3-2.5 mass%.

Si ist ein nützliches Element als Desoxidationsmittel. Es ist auch nützlich, um die Fließfähigkeit der Schmelze zu bewahren. Wenn es 3,0 Masse-% übersteigt, wird der erhal tene Mantelteil zu spröde. Die bevorzugte Si-Menge ist 0,2-2,0 Masse-%. Si is a useful element as a deoxidizer. It is also useful to increase the fluidity of the melt preserve. If it exceeds 3.0 mass%, the tene coat part too brittle. The preferred amount of Si is 0.2-2.0 mass%.

Mn hat eine Funktion der Desoxidation und der Bindung von S, das eine Verunreinigung darstellt, als MnS. Wenn es 1,5 Masse-% übersteigt, ergibt sich eine Tendenz zur Bildung von Restaustenit, wodurch es schwierig wird, stabil eine ausreichende Härte zu erhalten. Die bevorzugte Mn-Menge ist 0,2-1,2 Masse-%.Mn has a function of deoxidation and binding of S, which represents an impurity, as MnS. If it Exceeds 1.5% by mass, there is a tendency to Formation of residual austenite, which makes it difficult to maintain a sufficient hardness. The preferred Mn amount is 0.2-1.2 mass%.

Was Cr betrifft, so wird, wenn sein Gehalt weniger als 2 Masse-% beträgt, die Härtbarkeit der Legierung schlecht, und wenn sein Gehalt 10 Masse-% übersteigt, werden zu viele Chromcarbide gebildet. Dies ist unerwünscht, da Chromcarbide, wie z. B. M₂₃C₆ von geringerer Härte als MC, M₄C₃ und M₂C sind, so daß die Tendenz zu einer Verringe rung der Verschleißfestigkeit besteht. Die bevorzugte Cr-Menge ist 3-8 Masse-%.As for Cr, if its content is less than 2% by mass, the hardenability of the alloy is poor, and if its content exceeds 10 mass%, becomes many chromium carbides formed. This is undesirable because Chromium carbides, such as B. M₂₃C₆ of lower hardness than MC, M₄C₃ and M₂C are, so that the tendency to reduce wear resistance. The preferred Cr amount is 3-8 mass%.

Mo ist nützlich zum Erhalt einer guten Härtbarkeit und Hochtemperaturhärte; wenn es jedoch 9 Masse-% übersteigt, wächst die Menge der M₆C-Carbide in einem Gleichgewicht zwischen C, V und Mo, wodurch die Zähigkeit und die Be ständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung unerwünscht verschlechtert werden. Demgemäß ist die Obergrenze des Mo-Gehalts 9 Masse-%. Die bevorzugte Mo-Menge ist 1-7 Masse-%.Mo is useful for maintaining good hardenability and High temperature hardness; however, if it exceeds 9% by mass, the amount of M₆C carbides grows in equilibrium between C, V and Mo, which increases toughness and loading resistance to surface roughening undesirable deteriorate. Accordingly, the upper limit of the Mo content 9% by mass. The preferred amount of Mo is 1-7 mass%.

W ist nützlich zur Aufrechterhaltung der Hochtemperatur härte; wenn es jedoch 20 Masse-% übersteigt, wächst die Menge der M₆C-Carbide, wodurch die Zähigkeit und die Be ständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung unerwünscht verschlechtert werden. Daher ist seine Obergrenze 20 Mas se-%. Die bevorzugte W-Menge ist 12 Masse-% oder weniger.W is useful for maintaining high temperature hardness; however, if it exceeds 20 mass%, the grows Amount of M₆C carbides, which increases toughness and loading resistance to surface roughening undesirable deteriorate. Therefore, its upper limit is 20 mas se-%. The preferred amount of W is 12 mass% or less.

V ist ein unerläßliches Element zur Bildung von MC-Carbi den, die zur Steigerung der Verschleißfestigkeit wirksam sind. Wenn sein Gehalt geringer als 2 Masse-% ist, lassen sich keine ausreichenden Wirkungen erhalten, und wenn sein Gehalt 15 Masse-% übersteigt, wird die Schmelze erheblich oxidiert, wodurch es schwierig wird, das Schmelzen der Legierung an Luft durchzuführen. Die bevorzugte V-Menge ist 3-12 Masse-%.V is an indispensable element for the formation of MC-Carbi the effective to increase wear resistance are. If its content is less than 2% by mass, leave insufficient effects are obtained, and if so Content exceeds 15% by mass, the melt becomes significant oxidized, making it difficult to melt the Alloy in air. The preferred V amount is 3-12 mass%.

Außer den obigen Elementen besteht die Basislegierung im wesentlichen aus Eisen, abgesehen von Verunreinigungen. Hauptverunreinigungen sind P und S, und es ist erforder lich, daß der P-Gehalt höchstens 0,08 Masse-% und der 5-Gehalt höchstens 0,06 Masse-% betragen, um zu vermeiden, daß die Legierung spröde wird.In addition to the above elements, the base alloy consists of essentially iron, apart from impurities. Major impurities are P and S and it is required Lich that the P content at most 0.08 mass% and the 5 content to be at most 0.06% by mass to avoid that the alloy becomes brittle.

Ein sehr wichtiges Merkmal der Erfindung ist, daß die Men ge an B, die in der Legierung als unvermeidliche Verun reinigung enthalten ist, äußerst gering ist, nämlich 300 ppm oder weniger beträgt. B wirkt sich in einer Beschleunigung der Bildung nichtkörniger (netzwerk förmiger) Carbide in der Legierungsmatrix aus und wird in den nichtkörnigen Carbiden konzentriert. Als Ergebnis ver liert die Legierung Zähigkeit. Es besteht die Tendenz zur Entstehung von Mikrorissen längs der spröden netzwerkför migen Carbide. Durch diese Erscheinung lösen sich leicht Kristallkörner an Punkten heraus, an denen sich die Mikro risse bilden. Dies verursacht einen erheblichen Verschleiß und eine erhebliche Oberflächenaufrauhung des Mantelteils. Die Erfinder stellten jedoch fest, daß sich, wenn die B-Menge 300 ppm oder weniger beträgt, die Bildung nicht körniger Carbide in der Legierungsmatrix wesentlich ver meiden läßt und es im wesentlichen keine längs eutektischer Carbide gebildeten Risse gibt. Deshalb soll die B-Menge höchstens 300 ppm betragen. Die bevorzugte B-Menge ist 100 ppm oder weniger. A very important feature of the invention is that the Men to B, which is inevitable in the alloy cleaning is included, is extremely low, namely Is 300 ppm or less. B affects one Accelerate the formation of non-granular (network shaped) carbides in the alloy matrix and is in concentrated the non-granular carbides. As a result ver alloy toughness. There is a tendency to Formation of micro cracks along the brittle network moderate carbides. This phenomenon can easily be solved Crystal grains out at points where the micro form cracks. This causes considerable wear and a considerable surface roughening of the jacket part. However, the inventors found that when the B amount is 300 ppm or less, the formation is not granular carbides in the alloy matrix can be avoided and there is essentially no lengthways cracks formed eutectic carbides. Therefore should the B amount is at most 300 ppm. The preferred B amount is 100 ppm or less.

Zusätzlich zu den obigen Elementen kann die Eisenbasisle gierung für den Mantelteil gemäß der Erfindung außerdem Ni, Co oder Nb allein oder in Kombination enthalten.In addition to the above elements, the iron base gation for the jacket part according to the invention also Ni, Co or Nb contained alone or in combination.

Ni hat eine Funktion zur Verbesserung der Härtbarkeit der Legierung. Demgemäß wird es im Fall großer Walzen, die keiner Härtungsbehandlung bei hoher Geschwindigkeit unterworfen werden können, vorzugsweise in einer Menge bis zu 5 Masse-% zugesetzt. Wenn jedoch die Ni-Menge 5 Masse-% übersteigt, wird Austenit zu stabil, so daß zuviel Austenit im Legierungsgefüge verbleibt und daher die Le gierung keine ausreichende Härte erhält. Daher ist die Ni-Obergrenze 5 Masse-%.Ni has a function to improve the hardenability of the Alloy. Accordingly, in the case of large rolls, which have no high speed hardening treatment can be subjected, preferably in an amount up to added to 5 mass%. However, if the amount of Ni is 5 mass% austenite becomes too stable, so that too much Austenite remains in the alloy structure and therefore Le sufficient hardness. Hence the Ni upper limit 5 mass%.

Co ist ein nützliches Element zur Steigerung der Zähigkeit und Härte bei hoher Temperatur. Demgemäß läßt sich die Be ständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung und die Ver schleißfestigkeit durch Zusatz von Co verbessern. Diese Wirkung erreicht eine Sättigung bei einer Menge von 5 Masse-%. Daher ist die Obergrenze des Co 5 Masse-%.Co is a useful element for increasing toughness and hardness at high temperature. Accordingly, the Be resistance to surface roughening and ver Improve wear resistance by adding Co These Effect reaches saturation with an amount of 5 mass%. Therefore, the upper limit of the Co is 5 mass%.

Nb hat eine Funktion der Bildung körniger Carbide wie V. Weiter werden MC-Carbide, die körnige Carbide sind, durch Nb feiner gemacht, wodurch die Verschleißfestigkeit und die Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung ver bessert werden. Wenn es jedoch 5 Masse-% übersteigt, tritt zuviel Oxidation auf, wodurch es schwierig wird, die Legierung an der Atmosphäre zu schmelzen.Nb has a function of forming granular carbides like V. Furthermore, MC carbides, which are granular carbides, are made by Nb made finer, reducing wear resistance and resistance to surface roughening ver be improved. However, if it exceeds 5 mass%, occurs Too much oxidation, which makes it difficult to Alloy to melt in the atmosphere.

Ni, Co und Nb können allein, jedoch auch in Kombination zugesetzt werden.Ni, Co and Nb can be used alone, but also in combination be added.

Der Kernteil der Verbundwalze gemäß der Erfindung wird aus Stahl hergestellt; er kann aus Gußstahl oder Walzstahl sein. Der Kernteil hat vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 540 N/mm² oder mehr und eine Dehnung von 1,0% oder mehr. Dies ist der Fall, weil er bei der Verwendung zum Walzen hohem Druck ausgesetzt wird und eine Biegekraft auf beide Enden des Kernteils einwirkt, um die Durchbie gung der Walze während des Walzvorgangs zu kompensieren, so daß sie zum Aushalten eines solchen Drucks und einer solcher Biegekraftgeeignet sein muß. Solange der Kernteil eine ausreichende Festigkeit hat, ist seine Zusammen setzung nicht besonders beschränkt.The core part of the composite roller according to the invention is made from Made of steel; it can be made of cast steel or rolled steel his. The core part preferably has a tensile strength of 540 N / mm² or more and an elongation of 1.0% or more. This is because it is in use exposed to high pressure for rolling and a bending force acts on both ends of the core part to prevent sag compensation of the roll during the rolling process, so that they can withstand such pressure and one such bending force must be suitable. As long as the core part has sufficient strength is its togetherness not particularly limited.

Zur Bildung des Mantelteils um den Stahlkern herum wird das in WO 88/07594 (EP-A 309 587) angegebene kontinuier liche Gießverfahren durchgeführt.To form the jacket part around the steel core the continuous indicated in WO 88/07594 (EP-A 309 587) casting process carried out.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer zur Durchführung des vorstehend erwähnten Verfahrens geeigneten Vorrichtung. Diese Vorrichtung weist eine zusammengesetzte Form 10 mit einer trichterförmigen feuerfesten Form 1, die einen nach unten verjüngten Teil und einen zylindrischen Teil hat, und eine Kühlform 4 auf, die konzentrisch unter der feuer festen Form 1 vorgesehen ist. Fig. 1 shows an example of a suitable for carrying out the method mentioned above device. This device has a composite mold 10 with a funnel-shaped refractory mold 1 , which has a downwardly tapered part and a cylindrical part, and a cooling mold 4 , which is provided concentrically under the refractory mold 1 .

Die feuerfeste Form 1 ist von einer ringförmigen Induk tionsheizspule 2 umgeben, und das untere Ende der Form 1 ist mit einer konzentrischen, ringförmigen Pufferform 3 mit dem gleichen Innendurchmesser wie bei der Form 1 versehen. Am unteren Ende der Pufferform 3 ist die Kühlform 4 mit im wesentlichen dem gleichen Innendurch messer wie bei der Pufferform 3 angebracht. Kühlwasser wird in die Kühlform 4 durch einen Einlaß 14 eingeführt und daraus durch einen Auslaß 14′ abgeführt. The refractory mold 1 is surrounded by an annular induction heating coil 2 , and the lower end of the mold 1 is provided with a concentric, annular buffer mold 3 with the same inner diameter as in the mold 1 . At the lower end of the buffer mold 3 , the cooling mold 4 is attached with essentially the same inner diameter as in the buffer mold 3 . Cooling water is introduced into the cooling mold 4 through an inlet 14 and discharged therefrom through an outlet 14 '.

Ein Walzenkern 5 wird in die zusammengesetzte Form 10 mit dem obigen Aufbau eingeführt. Der Walzenkern 5 ist mit einem (nicht gezeigten) Verschlußstück mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie bei dem zu bildenden Mantel teil am unteren Ende des Kerns oder an einer vom unteren Ende des Kerns geeignet beabstandeten Stelle versehen. Das untere Ende des Walzenkerns 5 ist an einem (nicht darge stellten) Mechanismus zur vertikalen Bewegung montiert. Eine Schmelze 7 wird in den Raum zwischen dem Walzenkern 5 und der Form 1 eingeführt, und die Oberfläche der Schmelze 7 wird durch ein geschmolzenes Flußmittel 6 abgedichtet, um zu verhindern, daß die Schmelze der Luft ausgesetzt wird. Weiter wird die Schmelze 7, um ihre Erstarrung zu vermeiden, durch die Induktionsheizspule 2 erhitzt und durch Konvektion in der durch den Pfeil A in Fig. 1 ge zeigten Richtung umgewälzt. Dann wird der Walzenkern 5 zusammen mit dem daran befestigten Verschlußstück nach und nach abwärts bewegt. Infolge der Abwärtsbewegung des Walzenkerns 5 und des Verschlußstücks sinkt die Schmelze 7 und beginnt zu erstarren, wenn sie in Berührung mit der Pufferform 3 und der Kühlform 4 gelangt. Durch diese Erstarrung werden der Walzenkern 5 und der Mantelteil 8 vollständig metallurgisch miteinander verbunden. Die Ober fläche der in der Form 1 gehaltenen Schmelze wird auch zu sammen mit dem Niedergehen des Walzenkerns 5 und des Ver schlußstücks gesenkt, doch wird frische Schmelze geeignet zugeführt, um die Schmelzenoberfläche auf einem bestimmten Niveau zu halten. Durch aufeinanderfolgendes Wiederholen der Abwärtsbewegung des Walzenkerns 5 und des Eingießens der Schmelze 7 erstarrt die Schmelze 7 nach und nach von unten und bildet eine Außenschicht als Mantelteil 8.A roll core 5 is inserted into the composite mold 10 having the above structure. The roller core 5 is provided with a (not shown) closure piece with substantially the same diameter as in the part of the jacket to be formed at the lower end of the core or at a suitably spaced location from the lower end of the core. The lower end of the roll core 5 is mounted on a (not shown) mechanism for vertical movement. A melt 7 is introduced into the space between the roll core 5 and the mold 1 , and the surface of the melt 7 is sealed by a molten flux 6 to prevent the melt from being exposed to the air. Next, the melt 7 , in order to avoid its solidification, is heated by the induction heating coil 2 and circulated by convection in the direction shown by the arrow A in FIG. 1. Then the roller core 5 together with the fastener attached thereto is gradually moved downward. As a result of the downward movement of the roller core 5 and the closure piece, the melt 7 sinks and begins to solidify when it comes into contact with the buffer mold 3 and the cooling mold 4 . As a result of this solidification, the roller core 5 and the casing part 8 are completely metallurgically connected to one another. The upper surface of the melt held in the mold 1 is also lowered together with the decline of the roller core 5 and the closure piece, but fresh melt is suitably supplied to keep the melt surface at a certain level. By successively repeating the downward movement of the roller core 5 and pouring the melt 7, the melt 7 gradually solidifies from below and forms an outer layer as a jacket part 8 .

Bei dem vorstehenden kontinuierlichen Gießverfahren wird ein Flußmittel 6 zum Abdichten der Oberfläche des Walzenkerns 5 und der Oberfläche der Schmelze 7 für den Mantel teil 8 gewählt, das kein B und keine B-Verbindungen ent hält.In the above continuous casting method, a flux 6 is selected for sealing the surface of the roll core 5 and the surface of the melt 7 for the shell part 8 , which ent contains no B and no B compounds.

Ein solches Flußmittel 6 besteht im wesentlichen aus SiO₂, Na₂O und/oder K₂O und Oxiden von Metallen außer B (z. B. Ca, Li, Al usw.). Insbesondere ist die erwünschte Fluß mittelzusammensetzung 35-70 Masse-% SiO₂, 10-30 Mas se-% Na₂O und/oder K₂O und 10-35 Masse-% wenigstens eines der Oxide der obengenannten Metalle.Such a flux 6 consists essentially of SiO₂, Na₂O and / or K₂O and oxides of metals other than B (z. B. Ca, Li, Al, etc.). In particular, the desired flux composition is 35-70 mass% SiO₂, 10-30 mass% Na₂O and / or K₂O and 10-35 mass% of at least one of the oxides of the above metals.

SiO₂ ist ein Hauptbestandteil im Flußmittel, der zum stabilen Abdichten der Schmelze ohne Zersetzung auch bei hoher Temperatur wirkt. Außerdem hat SiO₂ die Eigenschaft, das Flußmittel 6 gut feuerfest zu machen.SiO₂ is a main component in the flux, which acts to seal the melt stably without decomposition, even at high temperatures. In addition, SiO₂ has the property of making the flux 6 fireproof.

Na₂O und K₂O wirken zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Flußmittels 6 durch Trennen des SiO₂-Netzwerks.Na₂O and K₂O act to improve the flowability of the flux 6 by separating the SiO₂ network.

Die Oxide anderer Metalle als B werden zum Einstellen der Fließfähigkeit und der Oberflächenspannung des Flußmitteis zugesetzt.The oxides of metals other than B are used to adjust the Flowability and the surface tension of the middle of the river added.

Die so hergestellte Verbundwalze wird weiter einer Wärme behandlung, wie z. B. Härtung unterworfen, um eine erwünschte Härte des Mantelteils 8 zu erhalten.The composite roller thus produced is further heat treatment, such as. B. subjected to hardening in order to obtain a desired hardness of the casing part 8 .

Die so gemäß der Erfindung erhaltene verschleißfeste Ver bundwalze hat eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung und eine verbesserte Verschleiß festigkeit. Diese Vorteile werden darauf zurückgeführt, daß die Menge der Oberflächenaufrauhung verursachenden nichtkörnigen Carbide beschränkt ist, daß die Verringerung der Menge der körnigen Carbide, wie z. B. VC in der Legierungsmatrix des Mantelteils verhindert ist und daß der Mantelteil eine solche Zusammensetzung hat, so daß seine Legierungsmatrix eine beträchtlich hohe Härte auf weist.The wear-resistant Ver thus obtained according to the invention bundwalze has an improved resistance to Surface roughening and improved wear strength. These advantages are attributed to that the amount of surface roughening causing non-granular carbides is limited to that reduction the amount of granular carbides, e.g. B. VC in the Alloy matrix of the shell part is prevented and that the jacket part has such a composition that its alloy matrix has a considerably high hardness points.

Die Erfindung wird in weiteren Einzelheiten anhand der folgenden Beispiele erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the following examples explained.

Examples 1, 2 and Comparative Examples 1-4

Unter Verwendung eines Stahlkerns und jeweils einer Schmelze für einen Mantelteil mit der in der Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung wurde eine Verbundwalze, deren Walzenteil einen Durchmesser von 350 mm und eine Länge von 600 mm hatte, durch ein kontinuierliches Gießverfahren hergestellt. Nach einer Wärmebehandlung wurde die Ober fläche der Walze mit einer Nut versehen, mit der eine Formstange mit dem in der Tabelle 2 schematisch darge stellten Querschnitt erzeuget wurde.Using a steel core and one each Melt for a jacket part with the in Table 1 The composition shown was a composite roller, the Roll part with a diameter of 350 mm and a length of 600 mm, through a continuous casting process manufactured. After heat treatment, the upper surface of the roller with a groove with which one Shaped rod with the Darge schematically in Table 2 presented cross section was generated.

Zum Vergleich wurde jede Verbundwalze mit der gleichen Nut wie in Beispiel 1 und 2 unter Verwendung einer Schmelze für den Mantelteil mit einer Zusammensetzung hergestellt, in der der B-Gehalt mehr als 300 ppm war (Vergleichs beispiele 1, 2). Weiter wurde unter Verwendung eines duktilen Gußeisens als herkömmliches Gußmaterial eine Walze mit der gleichen Form wie in den Beispielen 1 und 2 als herkömmliche Walze hergestellt (Vergleichsbeispiele 3, 4).For comparison, each compound roller was made with the same groove as in Examples 1 and 2 using a melt made for the jacket part with a composition, in which the B content was more than 300 ppm (comparative examples 1, 2). Further, using a ductile cast iron as a conventional casting material Roller with the same shape as in Examples 1 and 2 manufactured as a conventional roller (Comparative Examples 3, 4).

Fig. 2(a) zeigt das Mikrogefüge des Mantelteils der Ver bundwalze von Beispiel 1, und Fig. 2(b) zeigt das Mikro gefüge des Mantelteils der Verbundwalze von Vergleichs beispiel 1. Es ergibt sich klar aus den Fig. 2(a) und (b), daß die Menge der netzwerkförmigen nichtkörnigen Carbide im Beispiel 1 extrem niedriger ist als im Vergleichs beispiel 1. Fig. 2 (a) shows the microstructure of the jacket part of the composite roller of Example 1, and Fig. 2 (b) shows the microstructure of the jacket part of the composite roller of Comparative Example 1. It is clear from Fig. 2 (a) and (b) that the amount of the network-shaped non-granular carbides in Example 1 is extremely lower than in Comparative Example 1.

Bei jedem Beispiel und Vergleichsbeispiel bestand die Wärmebehandlung aus einem Härten (1040°C) und einem dreimal wiederholten Anlassen bei 530°C.In each example and comparative example, the Heat treatment from hardening (1040 ° C) and one repeated three times at 530 ° C.

Weiter wurde unter Verwendung jeder dieser Verbundwalzen ein Walztest mit einer normalen Maschine durchgeführt. Der Walztest bezweckte die Messung, wieviele Tonnen eines Walzprodukts in einem einzelnen Umformungszyklus der Walze erhalten werden können. Die Walztestergebnisse werden durch die Erhöhung der Menge des Walzprodukts im Vergleich zu der unter Verwendung der herkömmlichen Verbundwalzen (Vergleichsbeispiele 3, 4) erhaltenen Menge an Walzprodukt veranschaulicht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 ge zeigt.Further, using each of these compound rolls carried out a rolling test with a normal machine. Of the Roll test aimed to measure how many tons of one Rolled product in a single forming cycle of the roll can be obtained. The roll test results will be by increasing the amount of rolled product in comparison to that using the conventional compound rollers (Comparative Examples 3, 4) amount of rolled product obtained illustrated. The results are shown in Table 2 shows.

Weiter wurden bezüglich der Beispiele 1 und 2 und der- Ver gleichsbeispiels 1 und 2 die Flächenanteile der körnigen Carbide und der nichtkörnigen Carbide, die Shore-Härte und die Biegefestigkeit des Mantelteils gemessen.Furthermore, with respect to Examples 1 and 2 and the ver same example 1 and 2, the area proportions of the granular Carbide and the non-granular carbide, the Shore hardness and measured the bending strength of the jacket part.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt. The results are shown in Table 3.

Tabelle 1 Table 1

Zusammensetzung der Legierung des Mantelteils (Masse-%) Composition of the alloy of the jacket part (mass%)

Tabelle 2 Table 2

Tabelle 3 Table 3

Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, kann mit den Ver bundwalzen der Beispiele 1 und 2 eine erheblich gestei gerte Menge an Walzprodukt im Vergleich mit der herkömm lichen Gußeisenwalze (duktiles Gußeisen) in den Ver gleichsbeispielen 3 und 4 erzeugt werden, die eine mehr als zweifach erhöhte Lebensdauer gegenüber der duktilen Gußeisenwalze aufweisen. Außerdem können mit den Verbund walzen der Beispiele 1 und 2 höhere Mengen an Walzprodukt im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erzeugt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß, da der Man telteil der verschleißfesten Verbundwalze gemäß der Erfindung einen B-Gehalt von höchstens 300 ppm hat, dieser auch eine erheblich verbesserte Beständigkeit gegenüber Oberflächenaufrauhung im Vergleich mit denen der Ver gleichsbeispiele hat.As can be seen from Table 2, Ver coil rolls of Examples 1 and 2 a significantly increased amount of rolled product compared to the conventional cast iron roller (ductile cast iron) in the ver same examples 3 and 4 are generated, one more as a twice as long service life as the ductile one Have cast iron roller. You can also use the composite rolling of Examples 1 and 2 higher amounts of rolled product generated in comparison with Comparative Examples 1 and 2 will. This is due to the fact that, since the Man part of the wear-resistant compound roller according to the Invention has a B content of at most 300 ppm, this also significantly improved resistance to Surface roughening in comparison with those of the Ver has similar examples.

Example 3 and Comparative Example 5

Unter Verwendung eines Stahlkerns und einer Schmelze für einen Mantelteil mit der in der Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzung wurde eine Verbundwalze, deren Walzteil einen Durchmesser von 600 mm und eine Länge von 1800 mm hatte, durch ein kontinuierliches Gießverfahren hergestellt. Sie wurde dann wärmebehandelt, um eine Verbundwalze zum Warmwalzen zu erzeugen.Using a steel core and a melt for a jacket part with that shown in Table 4 Composition was a composite roll, the rolled part a diameter of 600 mm and a length of 1800 mm had through a continuous casting process manufactured. It was then heat treated to a To produce compound roll for hot rolling.

Zum Vergleich wurde eine Walze mit der in der Tabelle 4 gezeigten Zusammensetzung durch ein herkömmliches Schleudergußverfahren hergestellt (Vergleichsbeispiel 5).For comparison, a roller with the one in Table 4 shown composition by a conventional Centrifugal casting process produced (Comparative Example 5).

Diese Walzen wurden als Arbeitswalzen in einem F4-Ständer in einer normalen Walzanlage verwendet. Nach dem Walzvorgang wurde der Verschleiß jeder Walze je 1000 t Walzgut gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt. These rolls were used as work rolls in an F4 stand used in a normal rolling mill. After this Rolling process was the wear of each roll per 1000 t Rolled material measured. The results are in Table 5 shown.

Weiter wurden sowohl für das Beispiel 3 als auch für das Vergleichsbeispiel 5 die Flächenanteile körniger Carbide und nichtkörniger Carbide und die Shore-Härte des Mantelteils gemessen.Furthermore, both for example 3 and for the Comparative Example 5 the area percentages of granular carbides and non-granular carbide and the Shore hardness of the Measured part of the jacket.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt.The results are shown in Table 5.

Tabelle 4 Table 4

Tabelle 5 Table 5

Wie sich aus der Tabelle 5 ergibt, hat die verschleißfeste Verbundwalze gemäß der Erfindung eine Verschleißfestig keit, die etwa 4,5 mal so hoch wie die der Walze des Ver gleichsbeispiels 5 ist. Als Ergebnis einer Beobachtung der Oberfläche der Walze des Beispiels 3 mit bloßem Auge nach dem Abschluß des Walzvorganges wurde gefunden, daß sie keine wesentliche Oberflächenaufrauhung aufwies. Dies bedeutet, daß sie eine zur Herstellung dünner Platten durch Warmwalzen ausreichende Beständigkeit aufwies.As can be seen from Table 5, the wear-resistant one Composite roller according to the invention a wear resistant speed that is about 4.5 times that of the roller of the Ver same example 5. As a result of an observation of the Surface of the roller of Example 3 with the naked eye the completion of the rolling process was found to be showed no significant surface roughening. This means that they are one for making thin plates had sufficient resistance by hot rolling.

Wie vorstehend im einzelnen beschrieben, hat die ver schleißfeste Verbundwalze gemäß der Erfindung einen Mantelteil, der eine große Menge körniger Carbide und eine kleine Menge nichtkörniger Carbide enthält. Weiter zeigt sie, da der Mantelteil harte Carbide, wie z. B. VC, enthält, eine gute Verschleißfestigkeit. Außerdem wird das Entstehen von Rissen unterdrückt, so daß die Ablösung von Kristallkörnern von der Mantelteiloberfläche an den Stellen von Rissen verhindert werden kann. Demgemäß weist die verschleißfeste Verbundwalze gemäß der Erfindung eine ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Oberflächenauf rauhung auf. Sie eignet sich daher zur Erzeugung von Walzprodukten mit verschiedenen Querschnittsformen bei hoher Ausbeute, d. h. mit einer langen Betriebslebensdauer.As described in detail above, the ver wear-resistant composite roller according to the invention Part of the jacket containing a large amount of granular carbides and one contains small amounts of non-granular carbides. Next shows them, since the shell part hard carbides, such as. B. VC, contains good wear resistance. Besides, that will Formation of cracks suppressed, so that the detachment of Crystal grains from the surface of the cladding to the Making cracks can be prevented. Accordingly points the wear-resistant composite roller according to the invention excellent surface resistance roughening up. It is therefore suitable for the generation of Rolled products with different cross-sectional shapes high yield, d. H. with a long service life.

Schließlich kann, da in jedem Umformungszyklus eine große Menge Walzprodukt erzeugt werden kann, die Häufigkeit des Auswechselns der Walze verringert werden, wodurch die Effizienz des Walzbetriebes verbessert wird.Finally, there can be a large one in each forming cycle Amount of rolled product can be produced, the frequency of the Replacing the roller can be reduced, which reduces the Efficiency of the rolling operation is improved.

Claims

1. Method of making a compound roll by

- Providing a roller core ( 5 ) made of steel and
- Production of a jacket part ( 8 ) on the roll core ( 5 ) by casting around the roll core ( 5 ) in a continuous casting process with a melt ( 7 ) made of an iron-based alloy, which consists of (in mass%):
1.0 to 3.5% C,
up to 3.0% Si,
up to 1.5% Mn,
2 to 10% Cr,
up to 9% Mo,
up to 20% W,
2 to 15% V,
up to 0.08% P,
up to 0.06% S,
0 to 5% Ni,
0 to 5% Co,
0 to 5% Nb and
up to 300 ppm B,
Remainder Fe and inevitable impurities,
the melt ( 7 ) present in the annular space between the roll core ( 5 ) and the mold ( 1 ) surrounding it is sealed from the atmosphere by a molten flux ( 6 ) which contains no B and no B compounds.

2. The method according to claim 1, characterized in that an alloy for the melt ( 7 ) is used, the B content of which is 100 ppm.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an alloy for the melt ( 7 ) is used, which consists of (in mass%):
1.3 to 2.5% C,
0.2 to 2.0% Si,
0.2 to 1.2% Mn,
3.0 to 8.0% Cr,
1.0 to 7.0% Mo,
up to 12.0% W,
3.0 to 12.0% V,
up to 0.08% P,
up to 0.06% S and
up to 100 ppm B,
Rest of Fe and inevitable impurities.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a flux ( 6 ) is used which consists essentially of SiO₂, Na₂O and / or K₂O and oxides of metals other than B, in particular Ca, Li and / or Al , consists.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a flux ( 6 ) is used, which consists of 35 to 70 mass% SiO₂, 10 to 30 mass% Na₂O and / or K₂O and 10 to 35 mass -% CaO and / or Li₂O and / or Al₂O₃ exists.