EP1023952B1 - 2-Walzen-Schrägwalzwerk und Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen - Google Patents

2-Walzen-Schrägwalzwerk und Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen Download PDF

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dual roll
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B9/00—Measures for carrying out rolling operations under special conditions, e.g. in vacuum or inert atmosphere to prevent oxidation of work; Special measures for removing fumes from rolling mills

Definitions

  • the invention relates to a 2-roll cross-rolling mill for the production of hollow blocks high-alloy steels with guides for the rolling stock, which define the forming zone when punching of the hollow block transverse to the rolling axis close according to the preamble of Claim 1 or 10, and the use of such a 2-roll cross-rolling mill.
  • JP-A-60-099407 is to be regarded as the closest prior art.
  • lubricant can be transferred to the work rolls unintentionally, so that there is a slip (slip) between rolls and rolling stock, which up can lead to the termination of the punching process.
  • the slippage is said to occur by adding a Si carbide containing liquid can be avoided, but this will be a additional device and medium required.
  • the object of the present invention is to be seen in an effective and Find an affordable way to remove the harmful adhesions on the work surfaces Avoid guidance tools.
  • the work surface has a thickness between 0.1 and 10 mm. It but should be the thickness of the work surface be chosen so that the amounts of thermal expansion of the working part and Base body on the contact surface at working temperature are almost the same, so it there is no thermal stress and detachment of the work surface.
  • connection between the base body and the material of the work surface can done positively or by defined roughening of the contact surfaces between the Work surface and the basic body. It is also conceivable to join the work surface or thermal spraying (flame-plasma spraying) or on the Apply body. Another solution is to go through the working part hot isostatic pressing or cold isostatic pressing and sintering to produce by powder metallurgy.
  • the base material of the base body is a high-strength steel or is an iron, nickel or cobalt-based alloy or, according to claim 10, also completely from the material of the working part. In the latter case, the whole exists Monolithic guide tool made of Mo or the Mo-based alloy.
  • the guide tool should be before and after the Punching process as well as during punching by suitable measures such as Compressed air nozzles or mechanical covers before contact with cooling water to be protected. It is also conceivable that the cooling and protection of the Guide tools before contact with water by inflating an inert gas, e.g. Nitrogen.
  • an inert gas e.g. Nitrogen
  • the roller cooling should, if necessary, automatically until the beginning of the next punching process.

Description

Die Erfindung betrifft ein 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit Führungen für das Walzgut, die die Umformzone beim Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw 10, sowie die Verwendung eines solchen 2-Walzen-Schrägwalzwerkes. Als nächstliegender Stand der Technik ist die JP-A-60-099407 anzusehen.
Durch die Weiterentwicklung des Schrägwalzverfahrens und der metallurgischen Erzeugungsverfahren ist es heute möglich, nahtlose Rohre guter Qualität aus hochlegierten ferritischen, ferritisch-martensitischen und austenitischen Stählen durch Lochen auf dem Schrägwalzwerk herzustellen. Diese Methode hat gegenüber dem herkömmlichen Strangpreßverfahren einige Vorteile, vor allem durch Wegfallen des Ausbohrens der Blöcke, Erhöhung der Blockeinsatzgewichte und Verringerung der Exzentrizität und damit der Wanddickentoleranz. Besonders geeignet ist für das Lochen hochlegierter Stähle das Kegelschrägwalzwerk mit Führungsschuhen zum Schließen der Umformzone quer zur Walzachse, wie sie schon von R.C. Stiefel eingeführt wurden. Damit sind höhere Streckung und die Herstellung relativ dünnwandiger Hohlblöcke möglich, was mit einem 3-Walzen-Schrägwalzwerk oder mit einem 2-Walzen-Schrägwalzwerk mit Führungsscheiben nicht in dem gleichen Maße möglich ist.
Allerdings neigen hochlegierte Stähle sehr stark zur Adhäsion, d.h. zum Aufschweißen bzw. zum Ansetzen von Blockmaterial auf der Arbeitsfläche der Führungen. Das auf der Arbeitsfläche der Führungen festklebende Material (pick ups) führt zu mechanischen Beschädigungen in Form von tiefen scharfkantigen wendelförmig verlaufenden Riefen auf der Außenoberfläche der gelochten Hohlblöcke, die durch Schleifen, Schälen oder Abdrehen beseitigt werden müssen, was mit hohen Materialverlusten und zusätzlichem Arbeitsaufwand verbunden ist.
Durch gezieltes Aufbringen eines Schmier- und Trennmittels auf die Führungen ist es möglich, das Entstehen der Materialansetzungen zu vermeiden bzw. hinauszuzögern. Allerdings kann dabei Schmiermittel ungewollt auf die Arbeitswalzen übertragen werden, so daß es zu einem Rutschen (Schlupf) zwischen Walzen und Walzgut kommt, was bis zum Abbruch des Lochvorganges führen kann.
Nach einer Literaturveröffentlichung soll der Schlupf durch Zuführen einer Si-Karbid enthaltenden Flüssigkeit vermieden werden können, jedoch wird dadurch wieder eine zusätzliche Vorrichtung und ein zusätzliches Medium erforderlich.
Eigene Versuche mit Führungsschuhen aus Grauguß GGG und GGL zeigten eine gewisse Eignung gegen Adhäsion, aber ihr Reibungs- und Verschleißverhalten war für den Produktionsbetrieb unbefriedigend.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, einen wirkungsvollen und preisgünstigen Weg zu finden, um die schädlichen Adhäsionen auf den Arbeitsflächen der Führungswerkzeuge zu vermeiden.
Deshalb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 10 zu gestalten. Praktisch wird die Arbeitsfläche der Führungswerkzeuge mit einem Material beschichtet, das keine Adhäsion mit dem Rohrmaterial bzw. Walzgutwerkstoff eingeht und auf Grund seiner besonderen Eigenschaften einen selbstschmierenden Effekt aufweist.
Eine ähnliche Lösung wird zwar in der DE-PS 31 14 177 C2 für einen anderen Zweck vorgeschlagen, wobei aber hochwarmfeste Hartstoffschichten auf einem Grundkörper erzeugt werden, die das Problem der Vermeidung der Adhäsion von hochlegiertem Stahl mit den Führungswerkzeugen nicht lösen können.
Der Gedanke der vorliegenden Erfindung läßt sich gleichermaßen erfolgreich bei Führungswerkzeugen in Form von Schuhen, Scheiben oder Rollen einsetzen
Es reicht aus, wenn die Arbeitsfläche eine Dicke zwischen 0,1 und 10 mm aufweist. Es sollte aber die Dicke der Arbeitsfläche so gewählt werden, daß die Beträge der Wärmedehnung des Arbeitsteils und des Grundkörpers an der Kontaktfläche bei Arbeitstemperatur nahezu gleich sind, damit es nicht zu Wärmespannungen und Ablösungen der Arbeitsfläche kommt.
Die Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Werkstoff der Arbeitsfläche kann formschlüssig erfolgen oder durch definiertes Aufrauhen der Kontaktflächen zwischen der Arbeitsfläche und dem Grundkörper. Es ist auch denkbar, die Arbeitsfläche durch Fügen oder thermisches Spritzen (Flamm- Plasma-Spritzen) herzustellen bzw. auf den Grundkörper aufzubringen. Noch eine andere Lösung besteht darin, den Arbeitsteil durch heißisostatisches Pressen oder kaltisostatisches Pressen und Sintern auf pulvermetallurgischem Wege herzustellen.
Es ist günstig, wenn der Trägerwerkstoff des Grundkörpers ein höherfester Stahl oder eine Eisen-, Nickel- oder Kobaltbasislegierung ist oder gemäß Anspruch 10 auch komplett aus dem Werkstoff des Arbeitsteils besteht. In letzterem Fall besteht das gesamte Führungswerkzeug monolithisch aus Mo oder der Mo-Basislegierung.
Das Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit den erfindungsgemäßen Führungswerkzeugen wird in Anspruch 11 definiert.
Um Wärmespannungen zu vermeiden sollte das Führungswerkzeug vor und nach dem Lochungsvorgang sowie während des Lochens durch geeignete Maßnahmen wie Druckluftdüsen oder mechanische Abdeckungen vor dem Kontakt mit Kühlwasser geschützt werden. Denkbar ist es auch, daß die Kühlung und der Schutz der Führungswerkzeuge vor Wasserkontakt durch Aufblasen eines inerten Gases, z.B. Stickstoff, erfolgt.
Nach dem Lochungsvorgang sollte die Walzenkühlung, ggf. automatisch bis zum Beginn des nächsten Lochungsvorgangs unterbrochen werden.
Aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht ist es sinnvoll, wenn verschlissene Arbeitsflächen nach spanender Abtragung regeneriert werden und der Werkstoff der Arbeitsfläche durch mechanisches oder thermisches Trennen oder durch Einschmelzen des Grundkörperwerkstoffes zurückgewonnen wird.

Claims (14)

  1. 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen,
    wobei die Führungswerkzeuge jeweils aus einem aus einem Trägerwerkstoff bestehenden Grundkörper und einem die Arbeitsfläche bildenden Werkstoff mit gegenüber hochlegierten Stählen antiadhäsiven Eigenschaften und hoher Warmfestigkeit zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Arbeitsfläche Molybdän oder eine Molybdänbasislegierung ist
    und dass die Dicke der Arbeitsfläche so gewählt wird, dass die Beträge der Wärmedehnung des Arbeitsteils und des Grundkörpers an der Kontaktfläche bei Arbeitstemperatur nahezu gleich sind.
  2. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Führungswerkzeuge Schuhe, Scheiben oder Rollen sind.
  3. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach Anspruch 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Arbeitsfläche 0,1 bis 10 mm beträgt.
  4. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen Grundkörper und Arbeitsfläche formschlüssig erfolgt.
  5. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung zwischen Grundkörper und Arbeitsfläche durch definiertes Aufrauhen der Kontaktflächen zwischen Arbeitsfläche und Grundkörpers gewährleistet wird.
  6. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsteil durch heißisostatisches Pressen oder kaltisostatisches Pressen und Sintern auf pulvermetallurgischem Wege hergestellt wird
  7. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche durch Fügen oder thermisches Spritzen (Flamm-, Plasma-Spritzen) hergestellt bzw. auf den Grundkörper aufgebracht wird.
  8. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Grundkörpers ein höherfester Stahl oder eine Eisen-, Nickel- oder Kobaltbasislegierung ist.
  9. 2-Walzen-Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Grundkörpers der Werkstoff des Arbeitsteils ist.
  10. 2-Walzen-Schrägwalzwerk zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Führungswerkzeug monolithisch aus Mo oder der Mo-Basislegierung besteht.
  11. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken aus hochlegierten Stählen mit Führungswerkzeugen für das Walzgut, die die Umformzone beim Lochen des Hohlblockes quer zur Walzachse schließen unter Verwendung eines 2-Walzen-Schrägwalzwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche oder das gesamte Führungswerkzeug vor dem Walzen auf eine Temperatur oberhalb Raumtemperatur gebracht wird.
  12. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Führungswerkzeuge vor und nach dem Lochungsvorgang sowie während des Lochens durch geeignete Maßnahmen wie Druckluftdüsen oder mechanische Abdeckungen vor dem Kontakt mit Kühlwasser geschützt werden.
  13. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung und der Schutz der Führungswerkzeuge vor Wasserkontakt durch Aufblasen eines inerten Gases, z.B. Stickstoff, erfolgt.
  14. Verfahren zur Herstellung von Hohlblöcken nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Lochungsvorgang die Walzenkühlung, ggf automatisch, bis zum Beginn des nächsten Lochungsvorgangs unterbrochen wird.
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