NO139179B - Varmformingsverktoey, saerlig valser for varmvalsing, med et belegg bestaaende av en staallegering - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer etvarmformingsverktøy, særlig valser for varmvalsing, medet belegg bestående av en stållegering.

Det er kjent å gjennom lysbuesveising forsyne sådant verktoy, særskilt valser for varmvalsning, med et belegg av en slite-sterk legering. Nedenfor angis i en liste noen eksempler på sveisegodssammensetninger som har vært anvendt som belegg på valser for varmvalsning.

Belegget ifølge eksempel 2 har den beste slitestyrken,

men også en stor tendens til å danne varmsprekker (storknings-sprekker) og kan derfor i praksis bare anvendes for slike formål hvor varmsprekker i det påsveisede skiktet kan tolereres, eksempelvis ved rullebanevalser og andre., for relativt lavt arbeids-trykk utsatte valser. Påsveisingslegeringer ifolge eksemplene

1, 3 og 4 og andre likeartede legeringer er mindre sprekk-omfintlige og har blitt praktisk anvendt som belegningsmidler for arbeidsvalser ivarmvalseverk, dvs. slik valser som skal utfore et valsningsarbeid. De i senere tid stadig stigende omkostninger for påsveisingen har imidlertid vanskeliggjort de okonomiske forutsetninger for anvendelse av påsveisede legeringer. Den slitestyrke eller levetid som kan oppnås med de kjente påsveisings-legeringene viser seg derfor i mange tilfeller ikke tilstrekkelige for å motivere anvendelse av påsveising for reparasjon eller nytilvirkning av arbeidsvalser for varmvalseverk.

Foreliggende oppfinnelse har til formål å tilbeiebringe et for-bedret varm formingsverktøy med et belegg som bare har liten tendens til å danne varmsprekker og utmerker seg ved en til-fredsstillende hårdhet kombinert med stor slitestyrke. Særlig er det oppfinnelsens hensikt å tilveiebringe et varmformings-verktøy med et slitesterkt belegg som består av et påsveiset skikt som tåler de høye temperaturer som opptrer under arbeidet. Varmformin<?sverktøy som er utsatt for slike påkjenninger er eksempelvis fallhammeraenkning, pressdyner, strengepressmunn-stykker, støpeformer, dorn for hulningsverk for rør, dorn for varmtrekning av rør og valser for varmvalsning.

Belegget ifølge den foreliggende oppfinnelse har følgende sammensetning:

med eller uten vanlige forurensninger, hvorved karbon-og niob-

innholdet står i forhold til hverandre som angitt av den skraverte flaten i fig. 1 på vedlagte tegning.

Med uttrykket "sterke karbiddannere foruten niob" menes her metallene wolfram, molybden, vanadium og titan.

Da metallisk niob eller ferroniob som handelsvare vanligvis inneholder en viss mengde tantal som forurensning, inneholder også belegget ifølge oppfinnelsen noe tantal.

Ifolge en fortrukken utforelsesform av oppfinnelsen inneholder belegget 0,6 - 1,5% molybden.

Belegget ifølge oppfinnelsen tilveiebringes med en

egnet sveisemetode som også kan være elektroslaggsveisingsprosessen. Pålegningen av asveisegodset skjer imidlertid fortrinnsvis ved lysbuesveising med smeltbar elektrode. Derved anvendes bare elektroder (ved pulverbesveising og gassbuesveising) eller be-kledde elektroder (manuell sveising). Den ved pulverbuesveising og gassbuesveising anvendte metoden består fortrinnsvis av et rorformet skall av ulegert stål og en pulverkjerne som inneholder legeringssubstansene som tilsammen med skallet gir den tilsiktede sammensetning av påsveisingsgodset. Kjernen kan dessuten inneholde desoksydasj<p>nsmiddel. Anvendes elektroden i forening med gassbuesveising, inneholder dessuten kjernen flussmiddel som legger seg beskyttende på det smeltede sveisemetallet og forbedrer der-med beskyttelsesgassens beskyttelsesvirkning. En bekledd elektrode for handsveising kan eksempelvis bestå av en kjerne av ulegert stål, mens skallet som fortrinnsvis er av kalkbasisk type, inneholder de nodvendige legeringssubstansene.

Pålegges belegget ifølge oppfinnelsen ved hjelp av pulver-buesveisingsmetoden, anvendes fortrinnsvis flussmiddel av den noytrale eller basiske type. Flussmiddelet skal også være av så-dan beskaffenhet at det storknede slagget losner av seg selv og således ikke fester til sveisen.

Belegget ifølge oppfinnelsen viser tross det relativt hoye karboninnholdet en ytterst liten tendens til å danne varmsprekker under sveisingen. Denne fordelaktige egenskap er formodentlig et resultat av legeringens niobinnhold, som ifolge oppfinnelsen står i et visst forhold til karboninnholdet. Under-sokelser har vist at niobet forener seg med en vesentlig del av legeringens karbon til niobkarbid. Disse karbider begynner å dannes på et tidlig stadium av storkningsprosessen og forhindrer derved segregering av en. karbonrik smelte som er en forutsetning for dannelse av varmsprekker.

Belegget har -en for anvendelsesområdet tilstrekkelig hårdhet,. holdfasthet og seighet. Videre har

det ert overordentlig qod slitestyrke. Den bedrede slitestyrken

har formodentlig sin vesentlige årsak i tilstedeværelsen av en vesentlig andel av niobkarbid i metallet. Belegget ifølge oppfinnelsen er også meget resistent mot termisk utmattelse. Den termiske

utmattelse forårsakes ved en trinnvis okning av lengden og dybden av små overflatesprekker i arbeidsoverflaten av varnr bearbeidelsesverktoyet. Utmattelsen kan eksempelvis opptegnes i form av et diagram som viser overflatesprekkenes lengde som funksjon av de oppvarmingscykler som verktoyet er blitt under-kastet. Belegget ifølge oppfinnelsen viser en meget langsomt fremskreden forstorrelse av overflatesprekkene. Den termiske utmattelsen påvirker knapt levetiden til et belegg som er gjort med et påsveisingsgods ifolge oppfinnelsen. Levetiden bestemmes helt og holdent av påsveisingsgodsets slitestyrke.

Krominnholdet i belegget er vesentlig for bedringen av

stålets varmholdfasthet - som henger noye sammen med den termiske utmattelsen - og oksydasjonsmotstand. Krommet innvirker dessuten meget fordelaktig på stålets metallurgiske omvandling,.som kreves for å erholde den onskede struktur av den metalliske matrisen i belegget.

Ved påsveising av stållegeringer av den type, hvortil også legeringen ifolge foreliggende oppfinnelse'regnesv dvs. luftherdende legert stål, er det vanlig praksis, og forvarme arbeidsstykket som skal forsynes med et påsveiset belegg til en temperatur over Ms-temperaturen, hvorved martensittdannelsen i sveisemetallet begynner å finne sted, og bibeholde temperaturen under hele sveiseoperasjonen innen et temperaturområde hvori ;den austehitiske strukturen ikke omvandles eller i høyden omvandles i en meget liten utstrekning.

Forvarmingstemperaturen ligger fortrinnsvis mellom 400 og 500°C. Denne praksis anvendes også ved påleggelse av et påsveisingsgods ifolge foreliggende oppfinnelse. På grunn av den relativt hoye forvarmingstemperaturen kommer det forste skiktet av belegget til å bestå av en blanding av det pålagte sveisemetallet og :det smeltete grunnmaterialet. Som regel er det derfor nodvendig å på-legge minst to, fortrinnsvis tre skikt på hverandre for å sikre at det overste skiktet får en sammensetning som ihvertfall svarer til det fra elektroden stammende tilsetningsmaterialet. Ved tillempning av spesielle metoder er det dog mulig å begrense blandingen mellom tilsetningsmaterialet og grunnmaterialet ved pålegningen av det forste skiktet såvidt meget at det ikke trengs pålegning av noe ytterligere skikt.

Det av sammensetningen ifolge oppfinnelsen beskyttede belegg

kan med hensyn til•karboninnhold oppdeles" i 3 grupper som har ulike metallurgiske strukturer.

Et særskilt fordelaktig eksempel fra hver gruppe kommer nå til å beskrives. Eksempel I

med eller uten vanlige forurensninger, deriblant svovel i høyden 0,04% og fosfor i høyden 0,04%.

Belegg av denne sammensetning har en Vickershårdhet

mellom 300 og 600 Hv. Fig. 2 viser et typisk anlopningsdiagram . For noen sammensetninger som ligger innenfor rammen av de ved eksempel I angitte grenser, kan et sekundært hårdhetsmaksimum

-opptre ved en anlopningstemperatur på ca. 500°C.

Eksempel II

med eller uten vanlige forurensninger.

Belegg med denne sammensetning har en hårdhet mellom 300 og 550 Hv. Fig. 3 viser et anlopningsdiagram for et belegg ifølge dette eksempel.

Eksempel III

med eller uten vanlige forurensninger.

Hårdheten til et ijelegg innen rammen av de ovenfor an-

gitte grenser ligger mellom 340 til 380 Hv. Fig. 4 viser et typisk anlopningsdiagram.

Alle de anforte eksempler har med godt resultat blitt anvendt

som-, belegg på arbeidsvalse for varmvalsning. Før på-

sveisingen ble valsen, som skulle forsynes med et sliteskikt, opp-varmet til mellom 400 og 500°C og ble holdt ved denne temperatur under hele sveiseoperasjonen . Valsen ble rotert og et sveisehode for pulverbuesveising ble fort i langsom takt aksialt langs valsen, hvorved sveisestrengen ble pålagt spiralformig og tett rundt roret. I det minste to, som regel tre, skikt ble lagt på hverandre. Stromstyrken av sveisestrommen var mellom 300 og 1200 A. Ved hoyere sveisestrommer anvendtes tvillingelektroder, dvs. et par elektroder, som arbeidet på det felles sveisebadet.

Claims (5)

1. Varmformingsverktøy, særlig valser for varmvalsing med et belegg bestående av en stållegering, karakterisert ved at belegget utgjøres av et påsveiset skikt som inneholder de sterke karbiddannere W, Mo, V, Ti med eller uten vanlige forurensninger, hvorunder karbon- og niobinnholdene står i forhold til hverandre som angitt ved cen skraverte f laten i figur 1 på vedlagte tegning.

2. Varmformingsverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at det påsveisede skiktet inneholder 0,6 - 1,5% Mo.

3. Varmformingsverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at det påsveisede skiktet inneholder med eller uten vanlige forurensninger.

4. Varmformingsverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at det påsveisede skiktet inneholder med eller uten vanlige forurensninger.

5. Varmformingsverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at det påsveisede skiktet inneholder med eller uten vanlige forurensninger.