NO166787B

NO166787B - PROCEDURE FOR 5-AROYLATION OF 1,2-DIHYDRO-3H-PYRROLO (1,2-A) PYRROL-1-CARBOXYLIC ACID ESTERS.

Info

Publication number: NO166787B
Application number: NO872334A
Authority: NO
Inventors: Timothy C Thurber; Derek Tegg
Original assignee: Syntex Inc
Priority date: 1980-11-21
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1991-05-27
Also published as: NO872334L; NO166787C; NO872334D0

Description

Hult slagborstål. Hollow impact drill steel.

Foreliggende oppfinnelse angår hult slagborstål av den type som i kroneenden er forsynt med ett eller flere innloddede hårdmetallskjær og hvis nakkeende er herdet og eventuelt anlopt. Oppfinnelsen angår mer spesielt en legeringssammensetning for et slikt slagborstål, hvorved stålet samtidig som det får en meget hoy utmattings-motstand viser en gunstig spenningstilstand ved loddefugene for skjæret eller skjærene og en hoy motstand mot slitasje på bornakken. The present invention relates to hollow hammer drill steel of the type which is provided at the crown end with one or more soldered-in carbide cutting edges and whose neck end is hardened and possibly annealed. The invention relates more particularly to an alloy composition for such an impact drill steel, whereby the steel, while having a very high fatigue resistance, shows a favorable state of stress at the solder joints for the cutting edge or cutting edges and a high resistance to wear on the drill neck.

Ved fremstilling av slagborstål med faste skjær for an-vendelse ved bergboring er hittil som regel blitt anvendt lavlegerede stål av typen kulelagerstål som har et forholdsvis hoyt carboninnhold. Som et eksempel på et slikt stål kan folgende ianalyse angis: 1,0 # carbon, 0,25 $ > siiicium, 6,25 % mangan, 1,0 # ■krom, 0,25 # molybden og resten jern. På grunnav den hurtige ut-ivikling mot stadig kraftigere slagbormaskiner har påkjenningene på :boratålet oket meget betydelig, og dette har i sin tur medfbrt bket risiko for at stålet skal ryke ved utmattings-brudd. Det ^foreligger derfor et behov for å fremstille borstål med forbedretj ;utmattingsmotstand. Por å oppnå dette er det blitt foreslått å ! anvende lavlegerede stål med hbyt siliciuminnhold, f.eks. 1,4 $ > ^siiicium. På grunn av at man ved et slikt stål ikke klart har injn-isett nbdvendigheten av samtidig å avpasse de bvrige legeringsbe- ! standdeler i stålet på egnet måte, har disse kjente stål ikke vist ,seg fullt tilfredsstillende hverken med hensyn til utmattings- j .motstand eller spenningstilstanden ved loddefugene og motstanden j imot nakkeslitasje aom er like vesentlige egenskaper for borstålets jlevetid. In the production of percussive drill steel with fixed cutting edges for use in rock drilling, low-alloy steels of the ball bearing steel type, which have a relatively high carbon content, have generally been used up to now. As an example of such a steel, the following analysis can be stated: 1.0 # carbon, 0.25 $ > silicon, 6.25% manganese, 1.0 # ■chromium, 0.25 # molybdenum and the rest iron. Due to the rapid evolution towards ever more powerful hammer drills, the stresses on the drilling steel have increased significantly, and this in turn has brought with it an increased risk of the steel breaking due to fatigue failure. There is therefore a need to produce boron steel with improved fatigue resistance. Por to achieve this it has been proposed to ! use low-alloy steels with a high silicon content, e.g. $1.4 > ^siicium. Due to the fact that, with such a steel, one has not clearly realized the necessity of simultaneously adapting the other alloy properties! components in the steel in a suitable way, these known steels have not proved to be fully satisfactory either with regard to fatigue resistance or the state of stress at the solder joints and the resistance to neck wear, which are equally important properties for the life of the drill steel.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det blitt mulig å I With the help of the present invention, it has become possible to I

.fremstille hule slagborstål med overlegen utmattings-motstand og ; samtidig en gunstig spenningstilstand ved loddefugene og hoy ;motstand mot nakkeslitasje. Stålet ifblge oppfinnelsen er karakterisert ved at det inneholder ikke over 0,35 $ > carbon, 0,5 - .produce hollow hammer drill steel with superior fatigue resistance and ; at the same time a favorable state of tension at the solder joints and high resistance to neck wear. The steel according to the invention is characterized in that it contains no more than 0.35 $ > carbon, 0.5 -

2,0 % siiicium, 0,8 - 2,5 % nikkel, 0,1 - 1 % krom, 0,5 - 1,8 $ > mangan, 0,25 - 0,5 i» molybden og resten jern med ubetydelige mengder forurensninger. I tillegg kan eventuelt ett eller flere av metallene vanadium, niob, tantal og titan foreligge i stålet i en samlet mengde på ikke over 0,3 2.0% silicon, 0.8 - 2.5% nickel, 0.1 - 1% chromium, 0.5 - 1.8% manganese, 0.25 - 0.5% molybdenum and the rest iron with negligible amounts of pollutants. In addition, possibly one or more of the metals vanadium, niobium, tantalum and titanium may be present in the steel in a total amount of no more than 0.3

Samtidig som siliciuminnholdet skal være forholdsvis hbyt At the same time, the silicon content must be relatively high

og ligge mellom 0,5 - 2,0 $, er det av avgjbrende betydning for oppnåelse av de bnskede egenskaper at carboninnholdet er under 0,35 # og at nikkelinnholdet velges mellom 0,8 - 2,5 Krominn-holdet skal ligge under 1 % og bor ligge innen området 0,1 - 0,5 f». Dessuten, skal 0,25 - 0,5 " k molybden finnes i stålet mens resten and lie between 0.5 - 2.0 $, it is of decisive importance for achieving the desired properties that the carbon content is below 0.35 # and that the nickel content is chosen between 0.8 - 2.5 The chromium content must be below 1 % and should lie within the range 0.1 - 0.5 f". Also, 0.25 - 0.5 "k molybdenum should be found in the steel while the rest

i alminnelighet utgjbres av jern og i jern forekommende forurensninger. generally produced by iron and impurities occurring in iron.

Por å få det beste resultat bor carboninnholdet ligge innen området 0,25 - 0,32 # og nikkelinnholdet mellom 1,0 - 2,5 På: grunn av det samtidige lave carboninnhold og det forholdsvis hbye nikkelinnhold fremmes borstålets bnskede seighet. Siliciuminnhoi-det som helst bor overstige 0,9 $> og fortrinnsvis ikke være In order to get the best result, the carbon content should lie within the range 0.25 - 0.32 # and the nickel content between 1.0 - 2.5 Because: due to the simultaneous low carbon content and relatively high nickel content, the desired toughness of the boron steel is promoted. The silicon content should preferably exceed 0.9% and preferably not be

over 1,7 %, gir samtidig borstålet den tilsiktede hårdhet. Krom- above 1.7%, at the same time gives the boron steel the intended hardness. Chromium

jinnholdet sera i alminnelighet bor være aver 0,1 % og fortrinnsvisj 0,2 i<>, men som ikke bor overstige 0,5 #, fortrinnsvis 0,4 #, gir j sammen med nikkelinnholdet den bnskede, ensartede struktur. Ved j denne balanserte kombinasjon av krom og nikkel får stålet etter åvkjbling fra varmvålsningstemperatur en gunstig martensitisk-bainitisk struktur. Stålet skal videre inneholde 0,5 - 1,8 i» j mangan og 0,25 - 0,5 fL molybden for at det skal få de bnskede egenskaper. Dessuten kan mindre mengder av ett eller flere av grunn- ; :stoffene vanadin, niob, tantal og titan foreligge i stålet, men \ ikke i en samlet mengde overstigende 0,3 the zinc content should generally be above 0.1% and preferably 0.2%, but which should not exceed 0.5%, preferably 0.4%, together with the nickel content gives the desired uniform structure. With this balanced combination of chromium and nickel, the steel after quenching from hot rolling temperature acquires a favorable martensitic-bainite structure. The steel must also contain 0.5 - 1.8 µl of manganese and 0.25 - 0.5 µl of molybdenum in order for it to have the desired properties. In addition, smaller amounts of one or more of the basic ; :the substances vanadium, niobium, tantalum and titanium are present in the steel, but not in a total amount exceeding 0.3

Som et eksempel på et egnet analyseområde kan fblgende sam-imensetning nevnes: 6,25 - 0,35 # carbon, 0,9 - 1,7 # siiicium, '0,5 - 1,8 i» mangan, 0,1 - 0,4 % krom, 1,0 - 2,2 # nikkel, 0,25 As an example of a suitable analysis range, the following composition can be mentioned: 6.25 - 0.35 # carbon, 0.9 - 1.7 # silicon, '0.5 - 1.8 i» manganese, 0.1 - 0.4% chromium, 1.0 - 2.2 # nickel, 0.25

0, 5 i» molybden og resten jern med vanlige forurensninger i ube- 0.5 i» molybdenum and the rest iron with common impurities in un-

! tydelige mengder. ! clear quantities.

j Det har vist seg at borstålet ifblge foreliggende oppfinn- j It has been shown that the boron steel according to the present invention

else har en vesentlig hbyere utmattingsmotstand enn tidligere else has a significantly higher fatigue resistance than before

i kjente borstål. Samtidig har borstålet ifblge foreliggende opp- in well-known boron steel. At the same time, according to the present report, the boron steel has

I finnelse hoy motstandsevne mot slitasje av bornakken. Denne slitasje har tidligere vært et vanskelig problem i forbindelse med borstål med hbyt innhold av siiicium. Endelig kan det nevnes at borstålet ifblge foreliggende oppfinnelse har en gunstig spenningstilstand ved loddefugene for hårdmetallskjæret eller -skjærene i forhold til tidligere kjente stål. Grunnen til den gunstigere spenningstilstand kan forklares som folger: Ved innlodning av hårdmetallskjær oppstår spenninger i lodde-fugen som folge av at volumminskningen ved åvkjbling er betyde- In fact, high resistance to wear of the bore neck. This wear has previously been a difficult problem in connection with boron steel with a high silicon content. Finally, it can be mentioned that the boron steel according to the present invention has a favorable state of tension at the solder joints for the carbide insert or inserts compared to previously known steels. The reason for the more favorable state of stress can be explained as follows: When brazing carbide tips, stresses arise in the solder joint as a result of the significant reduction in volume during de-coupling.

lig stbrre for stål enn for hårdmetall. Forskjellen i volumminskning oker ved synkende temperatur og må taes opp som plas- equal strength for steel than for cemented carbide. The difference in volume reduction increases with decreasing temperature and must be taken up as plas-

tisk og elastisk deformering. Det er bnskelig at den elastiske deformering kan holdes på et lavt nivå og at den plastiske deformering skulle svare for hele forskjellen i volumminskning. tic and elastic deformation. It is desirable that the elastic deformation can be kept at a low level and that the plastic deformation should account for the entire difference in volume reduction.

Da motstand mot plastisk deformering oker med synkende tempera- As resistance to plastic deformation increases with decreasing temperature

tur, kan elastiske spenninger aldri unngåes. For hårdmetall og turn, elastic stresses can never be avoided. For carbide and

de hittil vanlig anvendte borstål oker forskjellen i volumminskning jevnt med synkende temperatur. Ved innlodning av hårdmetall i stålet ifblge oppfinnelsen oker også forskjellen i volumminsk-* ning ned til ca. 320°C. Ved denne temperatur minsker imidlertid forskjellen hurtig på grunnav at stålet ved den fortsatte av- the hitherto commonly used boron steels increase the difference in volume reduction evenly with decreasing temperature. When cemented carbide is soldered into the steel according to the invention, the difference in volume reduction* also increases to approx. 320°C. At this temperature, however, the difference rapidly decreases due to the fact that the steel during the continued de-

kjbling forandres til hovedsakelig martensit og derved oker i Volum. Dette er spesielt gunstig for relaksasjon av loddespenn-ingene da det er akkurat innen dette lave temperaturområde at forskjellen i volumminskning må opptaes elastiskt.. kjbling changes to mainly martensite and thereby increases in volume. This is particularly beneficial for relaxation of the solder stresses, as it is precisely within this low temperature range that the difference in volume reduction must be absorbed elastically.

Ved borstål ifblge foreliggende oppfinnelse fåes derfor ikké bare en betydelig bket utmattingsmotstand og en bornakke som er motstandskraftig overfor slitasje fra bormaskinen, men også risi-koen for skjærbrudd som folge av spenninger i loddefugene elimin-eres. Disse gode egenskaper gir borstålet ifblge oppfinnelsen en usedvanlig lang levetid selv ved boring med de meget kraftige boremaskiner som er blitt utviklet i den senere tid. With drill steel according to the present invention, not only is a significant increased fatigue resistance and a drill neck that is resistant to wear from the drilling machine, but also the risk of shear fracture as a result of stresses in the solder joints is eliminated. These good properties give the drill steel according to the invention an exceptionally long life even when drilling with the very powerful drilling machines that have been developed in recent times.

Fremstillingen av borstålet ifblge foreliggende oppfinnelse er enkel. Et borstålemne av den ovenfor.beskrevne stållegering The production of the boron steel according to the present invention is simple. A boron steel blank of the steel alloy described above

forsynes med et langsgående sentralt hull i hvilket en kjerne av egnet materiale, f.eks. et austenitisk stål, innfores. Emnet med den innforte kjerne varmvalses til bnsket ytterdimensjon, hvorpå: kjernen trekkes ut. Efter avkjblingen som i alminnelighet skjer i luft, får stålet en egnet, overveiende martensitisk struktur og en egnet hårdhet. Foruten martensit forekommer som regel mindre mengder bainit i strukturen. Ved avtagende innhold av is provided with a longitudinal central hole in which a core of suitable material, e.g. an austenitic steel, is introduced. The blank with the inserted core is hot-rolled to the desired outer dimension, after which: the core is pulled out. After quenching, which generally takes place in air, the steel acquires a suitable, predominantly martensitic structure and a suitable hardness. Besides martensite, smaller amounts of bainite usually occur in the structure. In case of decreasing content of

legeringsbestanddeler innen rammen for de ovenfor angitte grenser viser bainitandelen en tendens til å oke på martensitandelens be-kostning. Som regel bor summen av legeringsbestanddelene i jern-et ligge mellom 3 og 8 $, fortrinnsvis 4 - 7 i», for å oppnå en alloy constituents within the framework of the limits stated above show a tendency for the bainite proportion to increase at the expense of the martensite proportion. As a rule, the sum of the alloying elements in the iron should lie between 3 and 8 $, preferably 4 - 7 in", to achieve a

egnet struktur. suitable structure.

Etter varmvalsingen kan borstålets nakkeende mykglbdes for After the hot rolling, the neck end of the boron steel can be soft-glued

å lette oppboring av spylehullet i denne ende. Etter oppsmiing av borkrave og borkrone mykglbdes den sistnevnte for boring av spylehull og fresing av skjærspor. Hårdmetallskjær innloddes med et egnet loddemiddel ved temperatur som regel over 750°C. Ved åvkjbling av kronen får denne martensitisk eller overveiende martensitisk struktur. Den smidde nakke herdes på egnet måte, to facilitate drilling of the flushing hole at this end. After welding the drill collar and drill bit, the latter is soft-glued for drilling flushing holes and milling cutting grooves. Carbide inserts are soldered in with a suitable soldering agent at a temperature usually above 750°C. When the crown is annealed, it acquires a martensitic or predominantly martensitic structure. The forged neck is hardened in a suitable manner,

f.eks. til en hårdhet mellom 500 - 600 Hv. Alternativt kan her-dning og anlbping benyttes. Til slutt overflatebehandles stålet, f.eks. ved blåsning med stålkuler, og overtrekkes med egnet rust-hindrende middel. Borstålets sammensetning kan variere innen de grenser som er angitt i patentkravene. Ifblge et utfbrelses-eksempel var sammensetningen: 0,28 % carbon, 1,5 $ siiicium, 1,35 °A mangan, 0,3 % krom, 1,8 "/ « nikkel, 0,4 i» molybden og resten e.g. to a hardness between 500 - 600 Hv. Alternatively, hardening and tempering can be used. Finally, the steel is surface treated, e.g. by blasting with steel balls, and coated with a suitable anti-rust agent. The composition of the boron steel can vary within the limits specified in the patent claims. According to a working example, the composition was: 0.28% carbon, 1.5% silicon, 1.35% manganese, 0.3% chromium, 1.8% nickel, 0.4% molybdenum and the rest

Claims

1. Hollow impact drill steel with one or more soldered-in carbide tips and hardened and possibly annealed drill neck, which shows very high fatigue resistance, a favorable state of stress at the solder joints and high resistance to neck wear, characterized by the fact that it contains no more than 0.35 # carbon, 0 .5 - 2.0 # siiiicium, 0.8 - 2.5 ^ nickel, 0.1 - 1.0 # chromium, 0.5 - 1.8 # manganese, 0.25 - 0.5 i» molybdenum, possibly one or more of the metals vanadium, niobium, tantalum and titanium in a total amount of not more than 0.3 $>i, the rest being iron with negligible amounts of impurities.

2. Impact drill steel according to claim 1, characterized in that it contains at least 0.25%, preferably 0.25 - 0.32 # carboi.

3. Impact drill steel according to requirements 1-2, characterized provided that the chromium content does not exceed 0.5 9^- i i

4. Impact drill steel according to claims 1-3, characterized in that it contains at least 1.0 96 nickel.

5. Impact drill steel according to claims 1-4, characterized in that it contains 0.9 - 1.7 # siiiicium.