ES2266691T3 - PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF A HOLLOW LINGOT OF METAL MATERIAL. - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento para la producción de un lingote hueco de material metálico.Procedure for the production of an ingot hollow of metallic material.
La invención se refiere a un procedimiento para la producción de un lingote hueco de material metálico según el preámbulo de la reivindicación 1, en el que un material inicial de forma cilíndrica se transforma en un tren laminador de rodillos cruzados usando un mandril punzonador fijado axialmente para dar un lingote hueco tubular. Un procedimiento de este tipo se conoce a partir del documento EP 0 940 193 A2.The invention relates to a method for the production of a hollow ingot of metallic material according to the preamble of claim 1, wherein an initial material of cylindrical shape is transformed into a roller rolling mill crossed using an axially fixed punching mandrel to give a hollow tubular ingot. Such a procedure is known as from EP 0 940 193 A2.
Por ejemplo, para la producción de anillos de rodamiento se requieren tubos sin costuras de acero para rodamientos, que pueden producirse mediante el procedimiento según el concepto genérico. En este caso se alimenta un material inicial de forma cilíndrica a un tren laminador de rodillos cruzados, que está equipado con un mandril punzonador fijado axialmente. Para la transformación del material inicial de forma cilíndrica en un tubo sin costuras, el material inicial se lamina a través del mandril punzonador.For example, for the production of rings of Bearing seamless steel tubes are required for bearings, which can be produced by the procedure according to The generic concept. In this case an initial material is fed cylindrically shaped to a cross roller rolling mill, which It is equipped with an axially fixed punching mandrel. For the transformation of the initial material cylindrically into a tube no seams, the starting material is laminated through the mandrel punching machine
Además de la perforación del material inicial mediante laminación transversal también se conoce el punzonado en prensa, tal como se describe por ejemplo en el documento DE 195 20 833 A1.In addition to drilling the initial material by means of transversal lamination, punching is also known in press, as described for example in document DE 195 20 833 A1.
Las ventajas del procedimiento de laminación transversal son sobre todo la excentricidad reducida de los lingotes huecos y un elevado peso bruto del material de los lingotes, es decir, pueden fabricarse tubos relativamente largos. En los procedimientos de laminación transversal conocidos es desventajoso el hecho de que, en la zona del núcleo del material, aparecen esfuerzos de tracción, por lo que existe el riesgo de la aparición de defectos internos por rotura; además en este caso se requiere una calidad del material previo relativamente elevada, por lo que, por norma general, en caso de materiales con una capacidad de transformación disminuida sólo puede tratarse material previamente desbastado.The advantages of the rolling process transverse are especially the reduced eccentricity of the ingots gaps and a high gross weight of the ingot material, is that is, relatively long tubes can be manufactured. In the Known cross rolling processes is disadvantageous the fact that, in the core area of the material, appear tensile stresses, so there is a risk of occurrence of internal defects due to breakage; also in this case it is required a relatively high quality of the previous material, so, as a general rule, in the case of materials with a capacity of diminished transformation can only be treated previously rough.
Las ventajas del punzonado en prensa son sobre todo la aparición de tensiones de compresión en la zona del núcleo del material, por lo que no se da ningún riesgo de defectos internos, incluso con tipos de acero con una capacidad de transformación limitada. En este caso es desventajosa la excentricidad relativamente elevada de los lingotes huecos así como su menor peso bruto del material.The advantages of punching in the press are over all the appearance of compression stresses in the core area of the material, so there is no risk of defects internal, even with steel types with a capacity of limited transformation In this case, the relatively high eccentricity of hollow ingots as well as its lowest gross weight of the material.
Debido a las desventajas mencionadas de estos procedimientos de laminación transversal el documento EP 0 940 193 A2 prevé que, antes de la perforación del material inicial, se lleve a cabo una reducción masiva del material. En este caso la reducción y la perforación pueden llevarse a cabo en una etapa única (véase la figura 1 del documento EP 0 940 193 A2); alternativamente pueden preverse también dos etapas para la reducción y la perforación (véase las figuras 2 y 3 del documento EP 0 940 193 A2).Due to the mentioned disadvantages of these Cross rolling processes EP 0 940 193 A2 anticipates that, before the initial material is drilled, it will be carried carried out a massive reduction of the material. In this case the reduction and drilling can be carried out in a single stage (see Figure 1 of EP 0 940 193 A2); alternatively they can also provide two stages for reduction and drilling (See Figures 2 and 3 of EP 0 940 193 A2).
Al utilizar el procedimiento de laminación transversal para la perforación de un material inicial cilíndrico se ha encontrado que hay problemas con el procedimiento conocido previamente en especial en el tratamiento del acero para rodamientos y aquí especialmente de acero del tipo 100 Cr 6. La reducción masiva del material inicial utilizada según el estado de la técnica encarece el proceso de producción de manera nada insignificante.When using the lamination procedure cross section for drilling a cylindrical starting material it has been found that there are problems with the known procedure previously especially in the treatment of steel for bearings and especially here of type 100 Cr 6 steel. The massive reduction of the initial material used according to the state of the technique makes the production process expensive so nothing insignificant.
Por tanto la invención se basa en el objetivo de crear un procedimiento con el cual puedan producirse lingotes huecos de acero para rodamientos mediante el procedimiento de laminación transversal de manera económica. En especial el material previo para la producción de tubos como producto inicial para la fabricación de anillos de rodamiento debe hacerse más económico.Therefore the invention is based on the objective of create a procedure with which ingots can be produced steel holes for bearings by the procedure of Cross lamination economically. Especially the material prior to the production of tubes as an initial product for bearing ring manufacturing should be done more economic.
El objetivo se resuelve mediante un procedimiento para la producción de un lingote hueco con las características de la reivindicación independiente.The objective is solved by procedure for the production of a hollow ingot with the characteristics of the independent claim.
Se prefiere que el material inicial en el tren laminador de rodillos cruzados, y entonces durante la perforación, sólo se someta a un proceso de laminación con un grado de transformación definidamente disminuido, es decir reducido; por tanto, los parámetros de transformación están limitados, de modo que sólo se lleva a cabo una transformación reducida.It is preferred that the initial material on the train cross roller laminator, and then during drilling, Only undergo a lamination process with a degree of transformation definitely diminished, that is reduced; by therefore, the transformation parameters are limited, so that only a reduced transformation is carried out.
Por tanto según el núcleo de la invención se utiliza un material inicial de colada continua directa para la producción de tubos sin costuras, que se alimenta al tren laminador de rodillos cruzados sin la realización de un proceso de desbastado previo. Durante la perforación del material inicial en el tren laminador de rodillos cruzados el material sólo se somete a un proceso de laminación con un grado de transformación definidamente disminuido, es decir reducido, comparado con las posibilidades de los procedimientos de laminación transversal conocidos. Por tanto, durante la laminación transversal no tiene lugar ninguna reducción masiva antes de o durante la perforación, tal como es habitual en los procedimientos conocidos previamente. De este modo puede simplificarse de manera sustancial el procedimiento de producción de tubos sin costuras, especialmente de acero para rodamientos, y de este modo puede realizarse de una manera más económica.Therefore, according to the core of the invention, uses an initial direct continuous casting material for the Seamless tube production, which is fed to the rolling mill of crossed rollers without performing a roughing process previous. During the drilling of the initial material in the train cross roller mill the material is only subjected to a lamination process with a definite degree of transformation decreased, that is reduced, compared to the possibilities of known cross rolling processes. So, no cross reduction takes place during cross rolling massive before or during drilling, as usual in previously known procedures. This way you can substantially simplify the production process of seamless pipes, especially steel for bearings, and of This mode can be done in a more economical way.
El tren laminador de rodillos cruzados se configura preferiblemente como tren laminador de rodillos cruzados de tres rodillos; en este caso se usan preferiblemente rodillos cruzados cónicos.The cross roller rolling mill is preferably set up as a cross roller mill three roller; in this case rollers are preferably used conical crusaders
Ha resultado ser especialmente ventajoso cuando se cumplen las condiciones siguientes:It has proved to be especially advantageous when The following conditions are met:
La disminución de la sección transversal del material inicial durante el proceso de perforación en el tren laminador de rodillos cruzados debe ascender en la perforación de reducción con un posicionamiento convergente de los rodillos a como máximo el 71% y en la perforación de expansión con un posicionamiento divergente de los rodillos a como máximo el 60%. En este caso, por disminución de la sección transversal se entiende la diferencia entre la superficie de la sección transversal inicial y la superficie de la sección transversal transformada con respecto a la superficie de la sección transversal inicial.The decrease of the cross section of the initial material during the train drilling process cross roller mill must ascend in the drilling of reduction with a convergent positioning of the rollers to as maximum 71% and in expansion drilling with a divergent positioning of the rollers at a maximum of 60%. In In this case, a decrease in the cross section means difference between the surface of the initial cross section and the surface of the cross section transformed with respect to the surface of the initial cross section.
La estricción en el proceso de perforación debe ascender a al menos el 75%, preferiblemente a al menos el 87%, del diámetro inicial. Por estricción se entiende en este caso la reducción del diámetro en la zona más estrecha, el punto elevado; resulta por tanto como cociente del diámetro en el punto elevado con respecto al diámetro inicial. El punto elevado es la zona más estrecha entre los rodillos, es decir donde el diámetro de material es más pequeño.The strictness in the drilling process must amount to at least 75%, preferably at least 87%, of initial diameter Strictly understood in this case the diameter reduction in the narrowest area, the high point; it is therefore as a quotient of the diameter at the raised point with with respect to the initial diameter. The high point is the most narrow between the rollers, that is where the diameter of material is smaller.
De manera ventajosa, la extensión máxima del material inicial asciende, en la perforación convergente, a 3,5, preferiblemente a 3,0, y en la perforación divergente a 2,5, preferiblemente a 2,0. La extensión se obtiene como relación de la longitud del tubo tras la transformación con respecto a la longitud original del lingote o del tubo o como relación de la superficie de la sección transversal antes de la transformación con respecto a la superficie de la sección transversal transformada.Advantageously, the maximum extent of the Initial material amounts to 3.5 in convergent drilling. preferably at 3.0, and at the divergent hole at 2.5, preferably 2.0. The extension is obtained as a ratio of the tube length after transformation with respect to length original of the ingot or tube or as a surface ratio of the cross section before transformation with respect to the surface of the transformed cross section.
La disminución del diámetro del material inicial en el tren laminador de rodillos cruzados debe ascender, en caso de llevar a cabo una reducción masiva, es decir en caso de una transformación previa, a como máximo el 42%, preferiblemente a como máximo el 15%. Se define como la diferencia entre el diámetro antes de la transformación y el diámetro tras la transformación con respecto al diámetro inicial, es decir antes de la transformación.The decrease of the diameter of the initial material in the cross roller rolling mill train must ascend, in case of carry out a massive reduction, that is in the case of a previous transformation, at a maximum of 42%, preferably at maximum 15%. It is defined as the difference between the diameter before of the transformation and the diameter after the transformation with with respect to the initial diameter, that is before the transformation.
El procedimiento puede aplicarse de una manera especialmente ventajosa si el material inicial se calienta antes de la perforación hasta una temperatura de entre 1.050ºC y 1.140ºC, preferiblemente hasta una temperatura de entre 1.060ºC y 1.080ºC.The procedure can be applied in a way especially advantageous if the initial material is heated before drilling to a temperature between 1,050ºC and 1,140ºC, preferably up to a temperature between 1,060 ° C and 1,080 ° C.
De manera preferida el proceso de perforación se realiza con rodillos orientados de manera divergente. En la laminación divergente, los ejes de los rodillos se separan el uno del otro en el sentido de laminación, mientras que en la laminación convergente los ejes de los rodillos se acercan progresivamente en el sentido de laminación.Preferably, the drilling process is performs with rollers oriented divergently. In the divergent lamination, the axes of the rollers separate the one of the other in the direction of lamination, while in the lamination convergent the axes of the rollers approach progressively in The direction of lamination.
El procedimiento propuesto se emplea de manera especialmente preferible en el tratamiento de acero para rodamientos del tipo 100 Cr 6.The proposed procedure is used in a manner especially preferable in the treatment of steel for bearings of type 100 Cr 6.
El procedimiento según la invención se caracteriza por diferentes ventajas:The process according to the invention is characterized by different advantages:
Con las medidas mencionadas se hace posible tratar acero para rodamientos, que se fabricó en la colada continua directa, sin reducción previa y transformarlo en el lingote hueco. En este caso en la zona del núcleo del material se presentan tensiones de compresión ventajosas.With the mentioned measures it becomes possible treat bearing steel, which was manufactured in continuous casting Direct, without prior reduction and transform it into the hollow ingot. In this case, in the core area of the material they are presented advantageous compression stresses.
Con la aplicación del procedimiento propuesto se genera un lingote hueco con una excentricidad reducida. Además es posible producir tubos relativamente largos, puesto que el peso bruto del material de los lingotes en el procedimiento de laminación transversal puede ser grande. Debido a las tensiones de compresión existentes en la zona del núcleo del material, el riesgo de la aparición de defectos internos también es reducido, lo que se percibe de una manera positiva sobre todo en caso de clases de acero con una capacidad de transformación limitada.With the application of the proposed procedure, generates a hollow ingot with a reduced eccentricity. It is also possible to produce relatively long tubes, since the weight Gross ingot material in the procedure of cross lamination can be large. Due to the tensions of existing compression in the core area of the material, the risk of the appearance of internal defects is also reduced, which is perceived in a positive way especially in case of steel classes with a limited transformation capacity.
Como puede prescindirse de un desbastado previo del material inicial antes de la perforación, con el procedimiento propuesto el lingote hueco puede producirse de una manera sustancialmente más económica, en comparación con el procedimiento de laminación transversal según el estado de la técnica.How can you do without prior roughing of the initial material before drilling, with the procedure proposed hollow ingot can be produced in a way substantially more economical, compared to the procedure of cross rolling according to the state of the art.
Con la forma de proceder propuesta también se consigue de una manera ventajosa que la calidad del lingote hueco se mantenga a un nivel elevado: con los parámetros de laminación propuestos se evita en gran medida la triangulación (formación de un triángulo) en el extremo posterior del lingote hueco, y tampoco se produce una "formación en trompa" considerable (aumento del diámetro en el extremo anterior del lingote hueco).With the proposed way of proceeding also it achieves in an advantageous way that the quality of the hollow ingot stay at a high level: with lamination parameters proposed triangulation is largely avoided (formation of a triangle) at the back end of the hollow ingot, and neither considerable "tubal formation" occurs (increased diameter at the anterior end of the hollow ingot).
Por tanto el procedimiento según la invención combina las ventajas del procedimiento de laminación transversal con respecto a la buena concentricidad, el elevado peso bruto del material y las pérdidas de material reducidas, con las ventajas del punzonado en prensa con respecto a las tensiones de compresión predominantes en la zona del núcleo del material, evitando las desventajas de los dos principios de procedimiento. De este modo se obtienen además de ventajas económicas también mejoras en la calidad del lingote hueco.Therefore the process according to the invention It combines the advantages of the cross rolling process with respect to good concentricity, the high gross weight of the material and reduced material losses, with the advantages of punching in press with respect to compression stresses predominant in the core area of the material, avoiding Disadvantages of the two procedural principles. In this way In addition to economic advantages, they also improve quality of the hollow ingot.
En conjunto se obtiene un ahorro de energía, en los costes de material y producción por la preparación del material previo, especialmente para la producción de anillos de rodamiento, con un nivel de calidad elevado de los tubos fabricados.Together you get energy savings, in material and production costs for material preparation prior, especially for the production of bearing rings, With a high quality level of the manufactured pipes.
En el dibujo se representa un ejemplo de realización de la invención. La única figura muestra de manera esquemática el material inicial metálico, que se transforma mediante laminación en el lingote hueco.An example of embodiment of the invention. The only figure shows so schematic the initial metallic material, which is transformed by lamination in the hollow ingot.
En la figura 1 se designa con 1 el lingote hueco que ha de fabricarse, que luego se transforma en un tubo sin costuras. Éste se compone según la invención de acero para rodamientos del tipo 100 Cr 6. El lingote 1 hueco se fabrica a partir de material 2 inicial con una sección transversal de cilindro circular. La transformación del material 2 inicial en el lingote 1 hueco se realiza en un tren laminador de rodillos cruzados de tres rodillos; se representan dos rodillos 3 y 4 del tren laminador de rodillos cruzados. Los rodillos 3, 4 presentan una sección cónica. Los ejes 6 y 7 de los rodillos 3 y 4 se separan el uno del otro en el sentido R de laminación, es decir se realiza una perforación divergente.In figure 1 the hollow ingot is designated with 1 to be manufactured, which is then transformed into a tube without seams This is composed according to the invention of steel for Type 100 Cr 6 bearings. The 1 hollow ingot is manufactured to starting from initial material 2 with a cylinder cross section circular. The transformation of initial material 2 into ingot 1 hollow is performed on a three-roller cross rolling mill rollers; two rollers 3 and 4 of the rolling mill are shown crossed rollers The rollers 3, 4 have a conical section. Shafts 6 and 7 of rollers 3 and 4 are separated from each other in lamination direction R, that is a perforation divergent.
Para la perforación del material 2 inicial para dar el lingote 1 hueco se prevé un mandril 5 punzonador fijado axialmente, a través del cual se lamina el material 2 inicial mediante los rodillos 3 y 4.For drilling the initial material 2 for give the hollow ingot 1 a fixed punching mandrel 5 is provided axially, through which the initial material 2 is laminated by rollers 3 and 4.
Como característica fundamental de la presente invención se prevé que el material 2 inicial se componga de un material no moldeado previamente, que se fabrica por colada continua directa. Antes de la alimentación del material 2 inicial en el tren laminador de rodillos cruzados 3, 4, el material no se somete a ningún proceso de desbastado. En el tren laminador de rodillos cruzados 3, 4 propiamente dicho, durante la perforación del material 2 inicial, sólo se lamina con un grado de transformación definidamente disminuido, es decir reducido.As a fundamental feature of this invention is provided that the initial material 2 is composed of a previously not molded material, which is manufactured by continuous casting direct. Before feeding the initial material 2 on the train cross roller laminator 3, 4, the material is not subjected to No roughing process. In the train roller mill crossed 3, 4 proper, during the drilling of the Initial material 2, only laminated with a degree of transformation definitely diminished, that is reduced.
En este caso debe entenderse especialmente que la disminución de la sección transversal del material 2 inicial durante el proceso de perforación en el tren laminador de rodillos cruzados 3, 4 asciende a como máximo el 60% en la perforación divergente y a como máximo el 71% en la perforación convergente. En el procedimiento de laminación transversal de tres rodillos según el estado de la técnica, la disminución de la sección transversal se encuentra en valores de hasta el 80%.In this case it should be especially understood that the decrease of the cross section of the initial material 2 during the drilling process on the roller rolling mill crossed 3, 4 amounts to a maximum of 60% in drilling divergent and at most 71% in convergent drilling. In The three roller cross rolling process according to the state of the art, the decrease in cross section It is in values of up to 80%.
Además la estricción del material 2 inicial en el proceso de perforación asciende a al menos el 75%, de manera especialmente preferible a al menos el 87%.In addition the strictness of the initial material 2 in the drilling process amounts to at least 75%, so especially preferable to at least 87%.
El proceso de perforación se realiza según el ejemplo de realización con rodillos colocados de manera divergente. En este caso la extensión máxima del material inicial asciende a 2,5.The drilling process is performed according to the exemplary embodiment with rollers positioned divergently. In this case the maximum extension of the initial material amounts to 2.5
Además también es significativo que la disminución de la sección transversal del material 2 inicial en la transformación previa, en caso de que se realice por motivos de diversificación, asciende a como máximo el 66%, lo que corresponde a una extensión de desde 1 hasta 3. En el estado de la técnica, este valor es fundamentalmente superior; se encuentra en desde el 67% hasta el 75% y por encima, lo que corresponde a una extensión superior o igual a desde 3 hasta 4.In addition it is also significant that the decrease of the cross section of the initial material 2 in the prior transformation, in case it is done for reasons of diversification, amounts to a maximum of 66%, which corresponds to an extension from 1 to 3. In the state of the art, this value is fundamentally superior; is in from 67% up to 75% and above, which corresponds to an extension greater than or equal to from 3 to 4.
El procedimiento puede aplicarse preferiblemente
para el tratamiento de aceros de aleación baja de material de
colada continua no transformado previamente así como aceros de
aleación alta evitando defectos internos y pérdidas de extremos
significativas con una excentricidad reducida. El material de
partida puede estar fundido, tratado en cuchara y colado,
especialmente como material previo del tubo, de tal modo que
presente una estructura homogénea de grano fino, con una
distribución de dispersión fina de los carburos primarios y un grado
de pureza elevado, estando limitados especialmente los contenidos
de
O_{2} y S.The process can preferably be applied for the treatment of low alloy steels of previously unprocessed continuous casting material as well as high alloy steels avoiding internal defects and significant end losses with reduced eccentricity. The starting material may be molten, spoon-treated and cast, especially as a previous tube material, so that it has a homogeneous fine-grained structure, with a fine dispersion distribution of primary carbides and a high degree of purity, the contents of
O2 and S.
Según el estado de la técnica, sin embargo, se requiere una transformación previa mediante laminación longitudinal o forjado, en la que la extensión debe ascender a desde 3 hasta 4 o la disminución de la sección transversal a al menos desde el 67% hasta el 75%.According to the state of the art, however, it requires a previous transformation by longitudinal lamination or forged, in which the extension must amount to from 3 to 4 or the cross section decrease to at least from 67% up to 75%
La perforación del lingote, es decir del material inicial, para dar el lingote hueco se realiza con un grado de transformación definidamente moderado (extensión máxima de desde 2,0 hasta 3,5) con una combinación simultánea compleja de múltiples parámetros de transformación, que se indican en las reivindicaciones y que representan un valor óptimo para la producción de los lingotes huecos de los que se trata.Ingot drilling, that is Initial material, to give the hollow ingot is done with a degree Definitely moderate transformation (maximum extent from 2.0 to 3.5) with a complex simultaneous combination of multiple transformation parameters, which are indicated in the claims and that represent an optimal value for the production of hollow ingots in question.
- 1one
- lingote huecohollow ingot
- 22
- material inicialinitial material
- 33
- rodillo del tren laminador de rodillos cruzadostrain roller rolling mill crossed
- 44
- rodillo del tren laminador de rodillos cruzadostrain roller rolling mill crossed
- 55
- mandril punzonadorpunching mandrel
- 66
- eje del rodillo 3axis of roller 3
- 77
- eje del rodillo 4axis of roller 4
- RR
- sentido de laminaciónrolling direction
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