SE446345B - Forfarande for att herda stegvalsverksdynor - Google Patents

Description

8005896-9 2 hydridbildning i Zircaloy-4-rör genom att maximera mängden av väggreduktion i förhållande till diameterreduktion under kall- bearbetning, dvs. att producera rör med ett högt procent för- hållande av procentväggreduktion relativt procent diameter- reduktion. Detta resulterar i en textur i det tätpackade hexa- gonala materialet så att baspolerna är orienterade främst i en radiell riktning. Utvecklandet av en sådan textur ger ett material, som är synnerligen resistent mot bildandet av radi- ella hydrider under följande hydridbildningstest och i kärn- reaktoranvändning.

Enligt uppfinningen kännetecknas förfarandet för att härda stegvalsverksdynor och åstadkomma ett hårt hölje innehållande kvarvarande kompressionsspänningar och en seg kropp, känne- tecknat av att upphetta dynan till austenitiseringstempera- turområdet, att selektivt borttaga värme från ett område av dynan, som innefattar ett avsmalnande spår och dess periferi med en förutbestämd snabbare hastighet än hastigheten för E värmeborttagning från återstoden av dynan, till vilken iso- lering appliceras, och att därefter anlöpa dynan.

En legering används, som kan vara lufthärdande, oljehärdande eller vattenhärdande_beroende av dess slutliga speciella an- vändning och som genom värmebehandling har förmågan att bil- da ett härdat hölje. Särskild framgång i kallstegsvalsverk har erhållits med en oljehärdande komposition, såsom stålet benämnt 52100. Ett nära allierat stål är det som produceras av Bofors och identifieras som SR1855. Typiskt innefattar dessa kompositioner ca 1% kol, upp till 15% kisel, upp till ca 1% mangan, ca 1 1/4% krom och resten järn med de vanliga lföroreningarna.

Tekniken för att riktat härda dessa material innefattar en förfining i värmebehandlingen för att producera ett fullt härdat och anlöpt hölje på arbetsytan av dynan och en seg kropp i resten av dynan. Denna sega kropp är vanligen av läg- re hårdhet.

I detta avseende innefattar periferin och spåret en av ar- 8005896-9 3 betsytorna av stegvalsverkets dyna och värmebehandlas för att bilda en kompressiv kvarvarande spänning på grund av brist på komplett härdning av kärnan eller dynans kropp. De kompressiva kvarvarande spänningarna motstår spårytförsäm- ring och hög höljehârdhet ger den erforderliga motståndskraf- ten. Samtidigt placeras resten av dynan i ett tillstånd av dragpâkänning. Detta âstadkommes genom att applicera en iso- lation på borrningen hos dynan och på alla de frilagda ytor- na utom periferin och spåret av dynan, där det härdade höljet önskas. Genom att sålunda applicera isoleringen och värmebe- handla materialet enligt ståltillverkarens rekommendationer, erhålles den härdade periferin och spåret, som kommer att ha hög styrka och kompressiva kvarstående spänningar, medan stå- lets kropp kommer att förses med en seghet och kommer väsent- ligen att placeras i ett tillstånd av dragspänning i motsats till ytkompressiv spänning hos den riktat härdade dynan.

För att uppfinningen skall bättre förstås, skall en lämplig utföringsform av densamma beskrivas såsom exempel med hänvis- ning till bifogade ritningar, där fig. 1 visar en schematisk illustration av ett sätt att riktat härda en stegvalsverkssyna, fig. 2 visar en kurva över hårdhetens förlopp i en typisk steg- valsverksdyna, som utnyttjar lärorna enligt uppfinningen, och fig. 3 visar en sektion genom dynan och är markerad för att visa hårdhetsförloppet.

Vid utövandet av uppfinningen väljes en dyna, som kommer att ge det lämpliga härdade höljet och en seg kropp och som kan maskinbearbetas för att ge det erfordrade utseendet på den yttre periferin såväl som att vara anpassningsbar till den aktuella maskinen. Vid tillverkningen av med Zircaloy-4 kärn- bränslebelagda rör har det befunnits att ett stål av oljehärd- ningskvalitet är mycket lämpat, ehuru det är möjligt att an- vända lufthärdnings- såväl som vattenhärdningsstål. Särskilt har två kompositioner, som har framgångsrikt använts, den föl- jande kompositionen. SR1855 innehåller 1,0% kol, 1,5% kisel, 0,8% krom, och resten järn med oväsentliga föroreningar. En annan komposition, som även är användbar, är det material, som kallas 52100, som innehåller 1,0% kol, O,3% kisel, 0,4% mangan, ca 1,45% krom, och resten järn med oväsentliga föro- POO \“ flUÅLfiY 8005896-9 reningar. Dessa material, i rätt anlöpt stülstånd, kan maskin- bearbetas för attproducera de erforderliga spåregenskaperna hos en stegvalsverksdyna och kan borras så att dynan kan pla- ceras inom ett stegvalsverk. Det är blott sedan dynan har sitt slutliga utseende, dvs. dynan är försedd med borrningen så att den kan fästas vid kallstegvalsverket och är försedd med en spårperiferi som kommer att i verkligheten bearbeta med Zircaloy-4-belagda rör efter färdigbearbetning efter den- na uppfinnings_läror, som materialet är i tillstånd för att appliceras enligt förfarandet enligt uppfinningen.

I detta avseende förses dynan visad med 10 i fig. 1 med en borrning 12 och en periferi 14, i vilken ett förutbestämt spår 16 har tidigare framställts genom något lämpligt förfa- rande. Stegvalsverksdynan 10 förses sedan med ett värmeisole- ringsmaterial, som används för att plugga borrningen 12, var- vid nämnda plugg är identifierad med siffran 18. Intill dynans 10 sidovägg är ett liknande värmeisolerande material, vanligen i skivform och identifierat med siffran 20, anbragt så att detsamma kan hållas tätt intill och helst vidrörande sido- väggen av dynan 10. En ståländplatta 22 är anbragt intill det värmeisolerande materialarket mitt emot ytan av dynkrop- pens 10 sidovägg och hela aggregatet låses sedan på plats ge- nom en bult 24 och en motsvarande mutter 26, som är anbragt att sträcka sig från ståländplattan 22 på ena sidan av dynan 'till ståländplattan på den andra sidan av dynan. Pâ så sätt sammansatt är stegvalsverksdynan redo för värmebehandling. r w Det föredragna värmeisoleringsmaterialet, som tidigare beskri- vits, kan vara ett material såsom det som marknadsföres av Carborundum Corporation under namnet "FiberFrax“ eller ett material tillverkas av Hitco och som marknadsföres under nam- net "RefrasilV. Båda produkterna har använts med framgång.

Materialet, vilket än användes, måste vara värmeisolerande och sålunda eldfast till naturen så att värmet, som kunde _ genomgå sidoväggarna och borrningen där eldfast värmeisole- ringsmaterial är placerat, borttages med en avsevärt lägre hastighet än där det icke finnes något eldfast värmeisole- ringsmaterial, nämligen dynans spår och periferi. 8005896-9 På så sätt sammansatt kan enheten upphettas till austenittem- peratur under en lämplig tidsperiod för att bringa sektionen till temperatur och därefter kyles dynan. närmare bestämt har en värmebehandling, som befunnits vara effektiv, varit att upphetta dynan till en temperatur inom området av 830°C och 950°C, varvid det föredragna området är ca 870°C 1 7°C. Vid denna temperatur eller temperaturomrâdet hâlles dynan vanligen under en period av en timme och sedan skall dynan med des sam- mansatta isolation kylas, vanligen i olja till en temperatur av ca SOOC till 70°C. I detta speciella sammanhang skulle en kontroll av dynans periferi visa en Rockwellc hårdhet av ca 61RC och borrningen skulle ha en hårdhet av ca 45 Rockwellc.

Efter kylningen utsättes materialet vanligen för en tempera- turbehandling som vanligen består av en dubbel anlöpningsbe- handling vid en temperatur av mellan 275°C och ca 35Ö°C bero- ende av segheten som krävs och hårdheten som krävs i borr- ningen respektive periferin. Emedan oljekylningen av materia- let från austenitiseringstemperaturen kan resultera i kvar- hâllandet av något av austenitfasen, är det önskvärt att dub- belanlöpa dynan, där sådan kvarvarande austenit är tydlig in- om mikrostrukturen.

För att klarare demonstrera verkan av förfarandet för värme- behandling enligt uppfinningen hänvisas till fig. 2, som är ett diagram över hårdhet i förhållande till avståndet från en verklig dynperiferiyta behandlad enligt uppfinningen. Kur- van 30 representerar distansen från ytan begynnande vid ba- sen i spår 34 som grafiskt visas i sektion från dynsektionen 38 i fig. 3, medan kurva 32 visar hårdhet som funktion av dis- tansen från periferin av banan som mäts utmed linjen 36 såsom visas i fig. 3. Sålunda är det klart att genom att använda för- farandet enligt uppfinningen åstadkommes ett hårt hölje och en seg kropp på dynan 38 som användes i ett stegvalsverk.

I det följande anges en jämförelse mellan medellivslängderna hos första spåret hos stegvalsverksdynor framställda genom oli- ka värmebehandlingsförfaranden inkluderande förfarandet enligt uppfinningen. Ett lämpligt mått är att uttrycka livslängden som antalet meter Zircaloy-4-belagda rör framställda i den Kö\ PÜDIT* 8005896-9 sista reduktionen i ett trestegvalsverk. Den sista reduktio- nen är det dyrbaraste steget i ett stegvalsverk och har så- lunda de största fördelarna av en ökning i dynlivslängd. Un- der en given ettårsperiod resulterade den första spårlivs- längden hos dynan, varvid en enda kylning användes vid fram- ställningen, i ett medeltal av 25.276 fot (7.582 m) rör. Ge- nom att ändra värmebehandlingen till en flerfaldig kylning i ett försök att åstadkomma ett härdat hölje genom vanligt kyl- ningsförfarande, resulterande i tre månaders produktion för det första spârets livslängd av ca 20.045 fot (6.013 m) rör. Å andra sidan visade medellivslängden hos första spåret i dy- nor som behandlades enligt uppfinningen i medeltal 41.530 fot (12.459 m) rör producerade under första spârets livslängd.

Av det föregående är det tydligt att avsevärda besparingar är möjliga, emedan förfarandet enligt uppfinningen möjliggör en långvarig drift i ett stegvalsverk mellan dynbyten och re- ducerar sålunda dynkostnad per fot rör i ett stegvalsverk.

Dessutom minskas dynbytesfrekvensen per fot rör och viktigare är en förbättrad total produktion. I en viss dyntyp är bespa- Wringarna med visshet uppskattade till ca $ 50.000 per âr. Det inses sålunda att man såsom ett resultat av föreliggande värme- behandling erhåller ett härdat martinsithölje med en hög hård- het vanligen mellan Rockwellc 55 och Rockwellc 53 med resten av dynan bestående av bainit eller härdad bainit med en hård- het av mellan 38 Rockwellc och 45 Rockwellc. Detta kommer se- dan att ge den sega kroppen och kommer att säkerställa att medan stålytan är igen kompressionsspänningssituation är dy- nans övriga kroppsdel av stål i ett dragspänningstillstånd.

Claims (4)

8005896-9 PATENTKRAV

1. Förfarande för att hårda stegvalsverksdynor för att ge ett hårt hölje innehållande kvarvarande kompressionsspän- ningar och en seg kropp, k ä n n e t e c k n a t av att upphetta dynan till austenitiseringstemperaturområdet, att selektivt borttaga värme från ett omrâde av dynan, som inne- fattar ett avsmalnande spår och dess periferi,med en förut- bestämd snabbare hastighet än hastigheten för värmeborttag- ning från återstoden av dynan, till vilken isolering applice- ras, och att därefter anlöpa dynan.

2. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda återstod av dynan förses med en isolerande be- läggning åtminstone under austenitiseringsbehandlingen.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t E. av att höljet š;r'en tjocklek av mellan 12,5 mm och 25,4 mm mätt från dynans periferi med en motsvarande hårdhet av mel- lan R 53 och R 63. _c c

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att den yttre periferin härdas till ett värde av mellan 61 Rc och 63 Rc och återstoden av dynan härdas till ett vär- de av mellan ca 35 Rc och 45 Rc.