DE745810C

DE745810C - Manufacture of hot rolls

Info

Publication number: DE745810C
Application number: DEK154857D
Authority: DE
Priority date: 1939-06-24
Filing date: 1939-06-24
Publication date: 1944-12-06

Description

Herstellen von Warmwalzen Zur Herstellung leistungsfähiger Walzen zum Warmwalzen von Eisen und Metallen ist schon eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden. Um die Festigkeitseigenschaften und vor allem die Verschleißfestigkeit zu steigern, wurden die Walzen mit Mangan, Chrom, Nickel oder Molybdän legiert. Die Höhe der Legierungszusätze findet darin ihre natürliche Begrenzung, daß mit dem Auftreten von Martensit die Walze zum Warmwalzen viel zu spröde wird, ganz abgesehen von noch anderen Nachteilen solcher Legierungen.Manufacture of hot rolls For the manufacture of high-performance rolls A number of proposals have already been made for the hot rolling of iron and metals been. To increase the strength properties and especially the wear resistance increase, the rollers were alloyed with manganese, chromium, nickel or molybdenum. the The amount of alloy additions is naturally limited in that with the If martensite occurs, the roll becomes much too brittle for hot rolling, quite apart from that of still other disadvantages of such alloys.

Es ist auch bekannt, die Walzen vor oder nach der Bearbeitung zu glühen, um alle @inneren Spannungen zu beseitigen und so die Walzen widerstandsfähiger zu machen.It is also known to anneal the rolls before or after machining, to eliminate all internal tensions and thus to make the rollers more resistant do.

Demgegenüber wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ein ganz neuer Weg beschritten, der darin besteht, daß zunächst eine derart legierte Walze gegossen wird, daß bei natürlicher Abkühlung der Walze die Mischkristalle im Gußzustand ganz oder teilweise martensitisch sind, und daß dann durch eine anschließende Wärmebehandlung der Walze der Martensit zum Zerfall gebracht wird.In contrast, the method according to the invention is a completely new one Treaded the path that consists in first casting such an alloyed roller becomes that with natural cooling of the roller, the mixed crystals in the as-cast state completely or are partially martensitic, and that then by a subsequent heat treatment the roller, the martensite is brought to disintegration.

Nach dem Stand der Technik sind Schalenhartgußwalzen und auch Grauguß- und Stahlgußwalzen mit sorbitischem Gefüge an sich bekannt. Diese Walzen sind aber sozusagen im Naturzustand sorbitisch, d. h. die chemische Zusammensetzung wird so eingestellt, daß bei normaler Abkühlung in der Sand-, Lehm- oder Eisenform das Gefüge nach dem Guß sorbitisch ist.According to the state of the art, chilled cast iron rolls and gray cast iron and cast steel rollers with a sorbitic structure are known per se. But these rollers are sorbitic in the natural state, so to speak, d. H. the chemical composition will be like this set that with normal cooling in the sand, clay or iron form the structure is sorbitic after the pour.

Der durch die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erzielte Fortschritt besteht im folgenden: Nach der Erfindung wird für die Walze eine Legierung gewählt, die so viel Legierungsbestandteile enthält, daß die auf normale Weise daraus gegossene Walze martensitisch wird. Hierzu sind beispielsweise bei 3,1 °/o C Legierungszusätze von 3,2 °% Mn und 2,3 % Ni erforderlich. Eine solche Walze ist sehr hart und zum Kaltwalzen vorzüglich geeignet. Die Aufwendung der verhältnismäßig hohen Legierungszusätze lohnt sich infolge der durch sie erzielten hohen Verschleißfestigkeit. Zum Warmwalzen versagen diese martensitischen Walzen jedoch restlos: weil sie unfehlbar zu Bruch gehen. Nun hätte es nach dem Stand der Technik nahegelegen, die Walze entweder anzulassen, um die Gußspannungen zu beseitigen, oder mit den Legierungszusätzen bis in jenes Gebiet herunterzugehen, in welchem sich kein Martensit mehr bildet, also den sorbitischen Zustand anzustreben. Beide Wege ff ihren aber nicht zum Erfolg. Im- ersten Fall bleiben die Walzen genau so spröde wie vorher und gehen beim Warmwalzen unfehlbar zu Bruch, während beim Legieren in das Gebiet unterhalb des Martensits die hohe Verschleißfestigkeit völlig verlorengeht. Abweichend von den beiden als naheliegend anzusehenden Wegen geht nun der Erfinder des Verfahrens gemäß der Erfindung einen völlig neuen, nahezu widersinnig erscheinenden Weg, indem er vorschlägt, den in der Walze befindlichen Martensit durch ein längeres Glühen und langsames Abkühlen völlig zii zerstören und in seine Zerfallprodukte umzuwandeln.The progress achieved by the invention over the prior art consists in the following: According to the invention, an alloy is selected for the roll which contains so many alloy components that the roll cast therefrom in the normal way becomes martensitic. For this purpose, for example, alloy additions of 3.2% Mn and 2.3% Ni are required at 3.1 ° / o C. Such a roll is very hard and extremely suitable for cold rolling. The use of the relatively high alloy additives is worthwhile due to the high wear resistance they achieve. For hot rolling, however, these martensitic rolls fail completely: because they infallibly break. According to the state of the art, it would have been obvious to either leave the roller on in order to eliminate the casting stresses, or to go down with the alloy additives to the area in which martensite no longer forms, i.e. to strive for the sorbitic state. Both ways, however, do not lead to success. In the first case, the rolls remain just as brittle as before and will inevitably break during hot rolling, while the high wear resistance is completely lost when alloying in the area below the martensite. Deviating from the two approaches that are to be regarded as obvious, the inventor of the method according to the invention is now taking a completely new, almost nonsensical approach by proposing to completely destroy the martensite in the roll by annealing and slowly cooling it for a long time and converting it into its decomposition products to convert.

Zwischen den Eigenschaften einer durch geringe Legierungszusätze auf normale und bisher bekannte Weise gegossenen sorbitisehen Walze und denjenigen einer durch hohe Legierungszusätze martensitisch gegossenen, durch Glühen aber nachträglich sorbitisch gemachten Walze bestehen sehr große Unterschiede. Die nach dem Stand der Technik hergestellten normalen sorbitischen Walzen haben den Nachteil, daß sie ziemlich weich, beim Warmwalzen nicht sehr verschleißfest und durchaus nicht unempfindlich gegen Wärmerisse sind. Demgegenüber besitzen die ebenfalls sorbitischen, aber viel höher legierten Walzen gemäß der Erfindung neben höherer Festigkeit und Zähigkeit bei einer viel grölleren 013erlläclienhärte eine ganz bedeutend höhere Verschleißfestigkeit und eine Unempfindlichkeit gegen Wärmerisse und das Verzundern, wie dies bisher noch bei keinem andern Werkstofft beobachtet wurde.Between the properties of a small amount of alloy additions normal and previously known way cast sorbitis roller and those of a Martensitic cast due to high alloying additions, but subsequently due to annealing There are very big differences between the rollers made sorbitic. According to the state Normal sorbitic rolls produced by the technique have the disadvantage that they quite soft, not very wear-resistant during hot rolling and by no means insensitive are against heat cracks. In contrast, the also sorbitic, but have a lot higher alloyed rolls according to the invention in addition to higher strength and toughness with a much greater 013erlläclien hardness a significantly higher wear resistance and insensitivity to heat cracks and scaling, as has been the case up to now has not yet been observed with any other material.

Zum Einstellen des martensitischen Gefüges geinäl:) der Erfindung werden in an sich bekannter Weise Legierungszusätze gegeben, wobei es sich empfiehlt, 'Mangan und Nickel zu verwenden. Es können aber auch andere Legierungselemente, wie Chrom und 1Iolybdän, gewählt werden, um das erfindungsgemäß vorgeschriebene Gefüge der Walze im Gußzustand zu erzielen.For setting the martensitic structure in accordance with the invention alloy additives are added in a manner known per se, whereby it is advisable to 'Use manganese and nickel. However, other alloying elements can also be used, such as chromium and 1Iolybdenum, are selected to the prescribed according to the invention To achieve the structure of the roller in the as-cast state.

Die Walzen nach diesem Verfahren können sowohl in einem verhältnismäßig niedrig gesohlten Gußeisen in Sand, Lebin oder in Kokille gegossen oder auch mit noch niedrigerem Kohlenstoffgehalt als Stahlguß ausgeführt werden. Die Temperatur und die Dauer der anschließenden Wärmebehandlung richten sich nach der gewählten Legierung und nach dem Durchmesser der Walze, jedoch ist eine möglichst langsame Abkühlung erforderlich.The rollers according to this process can be used both in a proportionate manner low-soled cast iron cast in sand, Lebin or in mold or with even lower carbon content than cast steel. The temperature and the duration of the subsequent heat treatment depend on the selected Alloy and according to the diameter of the roller, however, is as slow as possible Cooling down required.

Für die Ausführung des Verfahrens wird folgendes Beispiel gegeben: Eine Walze wurde aus einer Legierung mit 3, z % C, 3,2 % Mn, 2,3 °% Ni in Kokille gegossen. Im Gußzustand bestanden die Mischkristalle zu etwa =/3 aus Martensit und zu 1/g aus Troostit. Nach einem Glühen der Walze von 16 Stunden bei etwa 6oo° und nach sehr langsamer Abkühlung waren die Mischkristalle rein sorbitisch. Die Härte der Walze betrug Im Gtißzustand Nach der Wärme- behandlung an der Ballenoberfläche .... 6oo Brinell 4.7o Brinell 92,6 Sch. u. Sch. 81 Sch. u. Sch. auf dem Zapfen ........... 73,2 - - - 65 - - - Das Kennzeichen dieser Walzen ist, daß ihr Gefügezustand nicht dem der Legierung bei gewöhnlicher Abkühlung entspricht, sondern daß die Walzen sozusagen überlegiert sind, d. h. daß ihr Gefüge künstlich in eine tiefere Stufe verlegt ist, als ihrer Natur entspricht.The following example is given for carrying out the process: A roll was cast in a permanent mold from an alloy with 3, z% C, 3.2% Mn, 2.3% Ni. In the as-cast state, about ⁄ 3 of the mixed crystals consisted of martensite and 1 / g of troostite. After the roller had been annealed for 16 hours at about 600 ° and after cooling down very slowly, the mixed crystals were purely sorbitic. The hardness of the roller was In the Gtißstatus After the heat treatment on the ball surface .... 6oo Brinell 4.7o Brinell 92.6 Sch. u. Sch. 81 Sch. u. Sch. on the pin ........... 73.2 - - - 65 - - - The distinguishing feature of these rolls is that their structure does not correspond to that of the alloy during normal cooling, but that the rolls are over-alloyed, so to speak, that is, that their structure is artificially placed in a deeper step than corresponds to their nature.

Die so hergestellten Walzen sind zum Warmwalzen hervorragend geeignet und zeichnen sich durch hohe Festigkeit und Zähigkeit bei gleichzeitiger großer Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit aus, wobei ihre Unempfindlichkeit gegen Wärmerisse (Netzrisse, Haarrisse) beim Walzen ganz besonders bemerkenswert ist.The rolls produced in this way are outstandingly suitable for hot rolling and are characterized by high strength and toughness while being great Surface hardness and wear resistance, being insensitive to Heat cracks (network cracks, hairline cracks) during rolling are particularly noticeable.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Method of making hot rolls, thereby characterized in that initially a roller made of such high-alloy cast iron or cast steel is poured that after the usual slow cooling, only due to the content of alloying elements, such as manganese, Chromium, nickel and molybdenum, the mixed crystals are wholly or partially martensitic, and then the roller is so heat treated, e.g. B. by annealing at 600 ° and slow cooling, that the martensite disintegrates.

2. The use of a cast iron with 3, i ° i, carbon, 3.2 °% manganese, 2.3% nickel as a material for carrying out the method according to claim i with the proviso that the roller is cast in mold. To delimit the subject of the application from. State of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patent specification .... No. 577 923; French 807 302; British Patents 324584, 456i28; U.S. Patent ...... - 2 jo5 22o; "Die Gießerei", 1937, pp. I49ff.