DE1287593B

DE1287593B - Verfahren zur Herstellung von Gusseisen-Warmwalzen

Info

Publication number: DE1287593B
Application number: DEN27361A
Authority: DE
Inventors: Morizumi Ichiro; Matsukara Kiyoshi; Sato Yuichiro
Original assignee: Nisso Seiko KK
Current assignee: Nisso Seiko KK
Priority date: 1964-09-17
Filing date: 1965-09-17
Publication date: 1969-01-23
Also published as: US3423250A; GB1117025A; BE669695A

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur und danach bei 900 bis 1125 ⁰C zu schmieden. An eine Herstellung von Gußeisen-Warmwalzen mit 1,7 bis solche spanlose Formgebung durch Schmieden soll 3,8 % Kohlenstoff, 0,4 bis 2,5 °/„ Silizium, weniger sich dann in bekannter Weise ein langsames Kühlen als 1,0 % Mangan, weniger als 2,0% Chrom, weniger in einem Ofen oder in Sand, ein Anlassen bei Tempeals 2,0% Molybdän, weniger als 1,0% Vanadium, ^s raturen zwischen 750 und 850° C, ein Abschrecken in weniger als 1,0% Wolfram, Rest Eisen, wobei die Wasser, ein Abschrecken in Öl oder Normalisieren insgesamt vorhandenen schädlichen Elemente, wie nach einem Halten der Temperatur in einem Bereich Phosphor, Schwefel, Kupfer, Zinn, Arsen, Blei, zwischen 850 und 950° C, ein Anlassen bei Tempera-Antimon, Wismut und Zink, kleiner als 0,20%, türen zwischen 400 und 700°C und schließlich ein insbesondere kleiner als 0,15% sind. io solches bei Temperaturen zwischen 150 und 250° C

Ein allgemeines Erfordernis für Warmwalzen ist das anschließen. Abschließend soll dann noch eine span-Vorhandensein ausreichender Zähigkeit, Verschleiß- abhebende Bearbeitung des Gußkörpers erfolgen, festigkeit und Unempfindlichkeit gegen Brandrisse. Verfährt man wie vorstehend angegeben, dann

Um einem Walzenkörper ausreichende Zähigkeit auf- erhält man eine Gußeisen-Warmwalze, die bekannten zugeben, muß dafür Vorsorge getroffen sein, in dem 15 Walzen hinsichtlich ihrer mechanischen und physika-Gefüge Zementit feinkörnig zur Verteilung zu bringen lischen Eigenschaften bei weitem überlegen ist, indem mit der zusätzlichen Maßgabe, daß in der Grundmasse in ihr Gefüge einheitlich verteilte, feine Zementitkein Zementit mit Netzgefüge vorhanden ist. Wenn körner eingeschlossen sind und in manchen Fällen die Grundmasse selbst Zähigkeitseigenschaften auf- auch geringe Mengen von Graphit, der durch das weist, dann hat die Gußeisen-Warmwalze nahezu 20 Schmieden zur Ablagerang gebracht wurde. Eigenschaften von Stahl. Um einem Walzenkörper Durch die erwähnte Warmformgebung wird das

ausreichende Verschleißfestigkeit aufzugeben, sollte Gußgefüge, welches wegen der gewählten Legierungsnun der Zementit, welcher härter ist als die Grund- elemente weißem Roheisen ähnlich ist, zerstört, und masse, einheitlich in Körnerform verteilt sein, und es es werden dabei Karbide oder Graphite in feiner sollte Graphit in feiner Form abgelagert sein. Ins- 25 Körnung in der Grundmasse verteilt. Durch die der besondere dann, wenn eine große Menge an Zementit Warmformgebung nachfolgende Wärmebehandlung verteilt ist, ist die Verschleißfestigkeit der Walze beim wird dem Gußkörper eine ausreichende Zähigkeit Walzen von Stahl sehr hoch. Hinsichtlich der Un- aufgegeben. Es soll nachfolgend nun kurz die Wirkung empfindlichkeit gegen Brandrisse bringt eine Ab- der einzelnen Legierungselemente beschrieben sein, lagerung von Zementitkörpern oder feinem Graphit 30 Die Einhaltung der Grenzwerte für den Kohlenstoffin der Grundmasse den Vorteil, daß dadurch eine gehalt schafft eine ausreichende Ausscheidung von thermische Stoßbelastung aufgefangen werden kann, Zementit zur Erzielung der gewünschten Härte und der Koeffizient für die Kerbschlagzähigkeit dem- Verschleißfestigkeit bei Gewährleistung einer Warmzufolge verbessert wird. Weist bereits die Grundmasse verformbarkeit des Gußkörpers. Wird der obere eine ausreichende Zähigkeit auf, dann könnten ent- 35 Grenzwert von 2,5 % für den Siliziumgehalt überstehende Brandrisse allenfalls sehr fein ausfallen. schritten, dann bildet sich leicht freier Graphit in Diese Erkenntnisse sind nun durch systematische dem Gefüge, was sich nachteilig auf die Festigkeits-Versuche gewonnen worden und führten schließlich eigenschaften des Gußkörpers nach dessen Warmzu der Überlegung, daß zum Erreichen ausreichender formgebung und Wärmebehandlung auswirkt. Die Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Empfindlichkeit 40 Legierungselemente Mangan, Chrom, Molybdän, gegen Brandrisse nach einem Verfahren gesucht Vanadium und Wolfram verhindern nun nicht nur werden sollte, welches ermöglicht, eine Warmwalze die Bildung eines solchen freien Graphits während herzustellen, die in einer zähen Grundmasse hohen des Gießens, wodurch andererseits die Bildung eines Kohlenstoffgehalts einen großen Anteil einheitlich weißem Roheisen ähnlichen Gefüges gefördert wird, verteilter, feiner Zementitkörner aufweist. Für be- 45 sie dienen auch dazu, Austenit und Zementit bei hohen stimmte Fälle kann es auch wünschenswert sein, daß Temperaturen zu stabilisieren. Die Einhaltung der die Walze nur einen geringen Anteil feiner Graphit- angegebenen oberen Grenzwerte dieser Legierungskörner in dem Gefüge aufweist. elemente empfiehlt sich, um die erfindungsgemäße Versuche mit Gußeisenproben, welche die üblichen Warmformgebung des Gußkörpers mit Erfolg durch-Legierungselemente Kohlenstoff, Silizium, Mangan, 50 führen zu können. Hierbei ist maßgebend, daß verPhosphor und Schwefel enthielten und warmgewalzt sucht werden muß, mit dem gerinsten Anteil dieser wurden, führten nicht zu der Erkenntnis, wie es mög- Zusatzelemente auszukommen, ohne dadurch ein lieh erscheint, ein spanabhebend zu bearbeitendes weißem Roheisen ähnliches Gefüge auf der Grund-Gußeisen zur Verfügung zu stellen, das eine aus- lage binären Eisen-Kohlenstoff-Karbids zu erhalten, reichende Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist, 55 Die insgesamt vorhandenen schädlichen Elemente, unempfindlich ist gegen Brandrisse und sich zum Her- welche chemische Verbindungen eingehen, die sich an stellen von Körpern verhältnismäßig großer Dimensio- den Korngrenzen als Verunreinigungen absetzen, nierung, wie Gußeisen-Warmwalzen, eignet. Es wurde sollten schließlich nur deshalb in einer Menge von insbesondere nicht untersucht, welche Einflüsse die weniger als 0,20%, insbesondere von weniger als in einer] Menge von etwa 0,5 % enthaltenen, schäd- 60 0,15 % zugesetzt werden, um damit nicht die Warmlichen Legierungsbestandteile auf die Gefügebildung verformbarkeit des Gußkörpers zu beeinträchtigen, ausüben. Wenn sich eines dieser schädlichen Elemente unab-Mit der Erfindung wird nun zur Lösung des in hängig von den anderen ablagert, dann sollte der dem vorstehenden Absatz angeschnittenen Problems Phosphorgehalt unter 0,03 % und der Schwefelgehalt vorgeschlagen, einen aus den eingangs erwähnten 65 unter 0,015%, vorzugsweise unter 0,01 % gehalten Legierungselementen zusammengesetzten Gußkörper, werden. Überschreitet der Phosphorgehalt die Grenze welcher ein weißem Roheisen ähnliches Gefüge auf- von 0,03 %, dann wird dadurch die Verformbarkeit weist, auf 50° C unterhalb der Soliduslinie zu bringen des Walzenmaterials verschlechtert, und falls der

Schwefelgehalt größer wird, dann wird dadurch nicht nur die Warmverformbarkeit des Gußkörpers, sondern auch die Empfindlichkeit gegen Brandrisse wesentlich verschlechtert. Um die Warmverformbarkeit des Gußkörpers, die Unempfindlichkeit gegen Brandrisse und die Zähigkeit nicht nachteilig zu beeinflussen, sollte zusätzlich der Arsengehalt unter 0,03 °/₀ gehalten werden. Insbesondere dann, wenn der Gesamtanteil an Kupfer und Zinn größer als 0,1 % wird, ergeben sich besonders nachteilige Auswirkungen auf die Warmverformung.

Ein nicht unbeachtlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun auch darin zu sehen, daß gegenüber den vorbekannten Herstellungsverfahren von Gußeisenwalzen der Guß nicht mittels Kokillen oder mittels Sandformen in Abhängigkeit von den endgültigen Abmessungen der herzustellenden Walzen durchgeführt werden muß, es reicht vielmehr aus, einen Gußkörper einfacher Umrißform herzustellen. Dabei kann jedes beliebige Verfahren zur Anwendung _ao kommen, also beispielsweise jedes Metallgieß-, Sandgieß- oder, nämlich beispielsweise zur Herstellung von Walzenmänteln für Verbundgußwalzen, Zentrifugal-Gießverfahren. Darüber hinaus kann mit einer Form eine Vielzahl von Gußkörpern hergestellt werden, indem nicht wie beim vorbekannten Herstellungsverfahren bereits beim Guß auf Herstellungsgenauigkeiten beachtet werden muß. Es ergeben sich dabei insbesondere Vorteile für die Herstellung von Kalibrierwalzen, deren Kalibrierteil dann durch Schmieden geformt wird und auf diese Art und Weise eine höhere Festigkeit erhält, die ihre Ursache nicht zuletzt in der Ausrichtung der Graphitkörner hat. Die erfindungsgemäß vorgesehene Warmverformung ermöglicht daneben die Beseitigung eventuell beim Gießen entstandener Materialfehler, wie Steigerungen od. dgl.

Die erfindungsgemäß hergestellten Gußeisen-Warmwalzen zeigen in ihrem mikroskopischen Gefüge feinverteilte Zementitkörner in einer sorbitischen oder sorbitisch-perlitischen Grundmasse hoher Verformbarkeit, die in manchen Fällen auch feine, freie Graphitkörner aufweist.

Die nachfolgenden Tabellen und die Zeichnung geben Versuchsergebnisse wieder, durch welche die mechanischen Eigenschaften und die durch verschiedene Wärmebehandlungen erreichten mikroskopischen Gefüge festgestellt wurden. Es zeigen

Fig. 1 bis 3 in Abhängigkeit von den im Gußkörper vorhandenen schädlichen Elementen die mechanischen Eigenschaften, wie Härte (Fig. la), Zugfestigkeit (Fig. Ib) und Dehnung (Fig. Ic) bzw. das Verschleißmaß (Fig. 2) und die Länge der Brandrisse (Fig. 3),

Fig. 4 in Abhängigkeit von den im Gußkörper vorhandenen schädlichen Elementen die Anzahl der die Verformbarkeit wiedergebenden Verdrehungen bis zum Bruch, wobei die einzelnen Kurvenzüge mit Nummern bezeichnet sind, die in der nachfolgenden Tabelle 1 im einzelnen aufgeführt sind; bei den Proben gemäß Fig. 4a war Phosphor, gemäß Fig. 4b Schwefel, gemäß Fig. 4c Arsen und gemäß Fig. 4d Kupfer und Zinn enthalten,

Fig. 5 in Abhängigkeit von den im Gußkörper vorhandenen Legierungselementen die Anzahl der die Verformbarkeit wiedergebenden Verdrehungen bis zum Bruch, wobei die einzelnen Kurvenzüge mit Nummern bezeichnet sind, die in der nachfolgenden Tabelle 3 im einzelnen aufgeführt sind; bei den Proben gemäß Fig. 5a war Mangan, gemäß Fig. 5b Chrom, gemäß Fig. 5c Molybdän, gemäß Fig. 5d Vanadium und gemäß Fig. 5e Wolfram enthalten,

Fig. 6 in Abhängigkeit von dem im Gußkörper vorhandenen Kohlenstoffgehalt die mechanischen Eigenschaften, wie Härte (Fig. 6a), Zugfestigkeit (Fig. 6b) und Dehnung (Fig. 6c).

Versuch 1

Es wurde ein Guß aus 3,0 bis 3,1 °/₀ Kohlenstoff, 0,5 bis 0,58 °/o Silizium, 0,56 bis 0,57 % Mangan, 1,05 bis 1,10 °/₀ Chrom, 0,37 bis 0,39% Molybdän und schädlichen Elementen in einer Menge von 0,06 bis 0,57 °/₀ gebildet, um den Einfluß dieser schädlichen Elemente auf die mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu erkennen. In den Fig. 1 bis 3 ist das Ergebnis dieser Versuchsreihe festgehalten, es ist erkennbar, daß bei Überschreitung der 0,15 °/₀-Grenze, und insbesondere bei Überschreitung der 0,20 °/₀-Grenze des Gehalts an schädlichen Elementen die mechanischen Eigenschaften sich erheblich verschlechtern und außerdem Brandrisse weit langer werden.

Versuch 2

Es wurde der Einfluß der insgesamt vorhandenen Menge an schädlichen Elementen auf die Warmverformbarkeit untersucht. Die einzelnen Proben des Gußkörpers hatten dabei die in der nachfolgenden Tabelle 1 festgehaltenen Zusammensetzungen:

Tabelle 1 (Chemische Zusammensetzung in %)

Probe Nr.	C	Si	Mn	Cr	Mo	P	S	Cu	Sn	As	Pb Sb Bi Zn
1	3,15	0,63	0,82	1,12	0,36	0,009	0,008	0,018	0,009	0,008	tr.
2	3,08	0,58	0,81	1,18	0,34	0,023	0,010	0,017	0,008	0,008	tr.
3	3,08	0,66	0,75	1,16	0,37	0,035	0,011	0,018	0,009	0,009	tr.
4	3,19	0,72	0,77	1,08	0,37	0,052	0,009	0,021	0,010	0,009	tr.
5	3,22	0,65	0,78	1,07	0,39	0,010	0,013	0,020	0,011	0,010	tr.
6	3,14	0,58	0,71	1,12	0,37	0,012	0,038	0,022	0,010	0,009	tr.
7	3,05	0,62	0,79	1,19	0,42	0,011	0,008	0,021	0,011	0,016	tr.
δ	3,17	0,65	0,73	1,10	0,39	0,011	0,009	0,019	0,010	0,038	tr.
9	3,16	0,50	0,74	1,12	0,34	0,015	0,012	0,065	0,023	0,011	tr.
10	3,21	0,63	0,75	1,08	0,33	0,013	0,011	0.118	0,065	0,010	tr.

Die Elemente Blei, Antimon, Wismut und Zink waren nur als Spurenelemente enthalten. Die Warmverformbarkeit wurde durch die Anzahl der möglichen Verdrehungen bis zum Bruch festgestellt, wobei Temperaturen zwischen 900 und 1200⁰C zugrunde gelegt sind. Aus Fig. 4 ist erkennbar, daß sich der Phosphorgehalt (wiedergegeben in Fig. 4a) nicht nachteilig auf die Warmverformbarkeit auswirkt, dagegen der Gehalt an Schwefel (Fig. 4b), an Arsen (Fig. 4c) und an Kupfer und Zinn (Fig. 4d). Die Auswirkungen von verschiedenen Mengen an Phosphor auf die mechanischen Eigenschaften des Gußkörpers wurden nun in einem weiteren Versuch festgestellt. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die mechanischen Eigenschaften festgehalten, die bei einer erfindungsgemäß durchgeführten Wärmebehandlung an Proben 1 bis 4 ermittelt wurden.

Tabelle 2
(Mechanische Eigenschaften)

Tabelle 3
(Chemische Zusammensetzung in %)

Probe Nr.	C	Si	Mn	Cr	Mo	V	W
1	3,15	0,63	0,82	1,12	0,36	0,007
2	3,21	0,68	1,25	1,03	0,42	0,008	—
3	3,18	0,72	0,73	2,15	0,35	0,010	—
4	3,22	0,58	0,78	1,20	1,58	0,009	—
5	3,15	0,69	0,84	1,09	1,88	0,007	—
6	3,31	0,56	0,82	1,18	0,38	0,48	—
7	3,09	0,68	0,88	1,14	0,45	0,97	—
8	3,19	0,59	0,80	1,08	0,20	0,008	0,58
9	3,07	0,68	0,91	1,15	0,01	0,010	1,02

Tabelle 4
(Mechanische Eigenschaften)

Probe	Härte	Zugfestigkeit	Dehnung
Nr.	(BHN)	(kg/mm²)	(7o)
1	331	72,1	3,8
2	331	71,8	3,4
3	352	73,4	2,8
4	363	75,1	1,5

Probe	Härte	Zugfestigkeit	Dehnung
Nr.	(BHN)	(kg/mm²)	(%)
1	331	72,1	3,8
2	363	75,3	3,2
3	429	81,6	2,3
4	429	83,6	2,3
5	444	87,8	1,7
6	401	80,3	3,9
7	429	83,8	2,8
8	444	85,4	2,9
9	461	88,5	0,2

Aus Tabelle 2 ist erkennbar, daß die mechanischen Eigenschaften mit steigendem Phosphorgehalt besser werden.

Versuch 3

Es wurde untersucht, welchen Einfluß die Legierungselemente auf die mechanischen Eigenschaften bzw. die Warmverformbarkeit haben. Die Zusammensetzungen der einzelnen Proben und deren mechanische Eigenschaften sind in den nachfolgenden Tabellen 3 und 4 festgehalten:

30 Die Werte der vorstehenden Tabellen sind in der Fig. 5 graphisch dargestellt. Es ist erkennbar, daß bei einem Überschreiten des Grenzwertes von 1,8% für Mangan (Fig. 5a), von 2,0% für Chrom (Fig. 5b), von 2,0% für Molydän (Fig. 5c), von 1,0% für Vanadium (Fig. 5d) und von 1,0% für Wolfram (Fig. 5e) die mechanischen Eigenschaften und die Warmverformbarkeit beträchtlich verschlech-

4° tert werden. Versuch 4

Es wurde untersucht, wie sich die mechanischen

Eigenschaften der Proben infolge einer Wärmebehandlung ändern. Die dabei festgestellten Werte sind in den nachfolgenden Tabellen 5 und 6 festgehalten.

Tabelle 5 (Chemische Zusammensetzung der Probe in %)

C

Si

Mn

Cr

Mo

V

P

S

Cu

As

Sn

Pb

Bi

Zn

Sb

3,02

0,56

0,57

1,10

0,39

0,007

0,008

0,007

0,012

0,008

0,009

tr.

Tabelle

Anlassen bei 95C

bei

900°

)°Cfüi

für

10

Stunden

Luftkühlung,

Zug
festigkeit

Dehnung

Härte

Mikroskopisches Gefüge

bei

630°

für

Luftkühlung,

(kg/mm²)

(7o)

(BHN)

a)

bei

180^c

für

Luftkühlung

58,0

4,8

302

eutektischer Zementit, Fer

Halten

bei

850

C

für

40

Minuten,

, Ölkühlung,

rit, äußerst fein verteilter

Halten

bei

630°

C

für

60

Minuten,

Luftkühlung,

Graphit

b)

Halten

bei

180°

C

für

60

Minuten,

Luftkühlung

75,5

2,6

401

eutektischer Zementit, sorb.

Halten

³C

4C

Minuten

Perlit, äußerst fein verteil

Halten

C

60

Minuten,

ter Graphit

c)

Halten

C

60

Minuten,

91,7

2,5

444

eutektischer Zementit, äu

ßerst fein verteilter Gra

phit, feiner Sorbit

7 8

Abmessungen der Probe: verhalten, Fig. 6b das Verhalten der Zugfestigkeit

Durchmesser 25 mm ^{und Fi}§- ^{6c das Verhalte}n der Dehnung.

Länge 200 mm _, ,^

ou-A u-u ■ 11. c Versuch 6

Schmiedeverhaltnis 3,6 S 5

. ,,_,„. , , , „ Es wurde hier das mikroskopische Gefüge eines

Am den vorstehenden Tabellen ist erkennbar daß _{GußkörperS) der in der} nachfolgenden Tabelle 7

die Harte des Gußkorpers je nach Wärmebehandlung _{festgehaltenen} Zusammensetzung nach den einzelnen,

verändert werden kann. erfindungsgemäßen Verfahrensstufen untersucht. Die

10 unmittelbar nach dem Gießen entnommene Probe

Versuch 5 zeigte in ihrem mikroskopischen Gefiige eine netzförmige Konfiguration voreutektischen Zementits und

Es wurde untersucht, welchen Einfluß unterschied- Perlits. Dieses Netz voreutektischen Zementits war bei liehe Kohlenstoffgehalte auf die mechanischen Eigen- einer nach der Warmverformung entnommenen Probe schäften von Gußkörpern nehmen, die erfindungs- 15 feinkörnig aufgespalten und schließlich nach der vorgemäß behandelt wurden. Das Ergebnis dieser Ver- genommenen Wärmebehandlung in ein Gefüge übersuchsreihe ist in Fig. 6 graphisch dargestellt, und geführt worden, das in einer sorbitisch-perlitischen zwar zeigt Fig. 6a in Abhängigkeit von dem Guß- Grund massefeine Graphitkörner und feine eutektische körper enthaltenem Kohlenstoffgehalt das Härte- Zementitkörner aufwies.

Tabelle 7
(Chemische Zusammensetzung der Probe in °/o)

C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Cu	V	Sn	As	Pb	Zn	Sb	Bi
2,84	0,58	0,53	0,007	0,008	1,08	0,30	0,015	0,008	0,009	0,008	0,009	tr.	tr.	tr.

Beispiel I wurde dieser auf eine Temperatur von 800⁰C an-

Ein Gußkörper mit einer Zusammensetzung gemäß 30 gelassen, dann einer groben, spanabhebenden Bear-

nachfolgender Tabelle 8 und einem Bestandteil an beitung unterworfen und schließlich über 10 Stunden

schädlichen Elementen in der Größenordnung von auf einer Temperatur von 900⁰C gehalten. Nach einem

0,053 % wurde den erfindungsgemäßen Verfahrens- anschließenden zwischenstationären Anlassen über

schritten unterworfen, das Schmieden erfolgte bei 15 Stunden auf einer Temperatur von 650⁰C erfolgte

Temperaturen zwischen 1110 und 930⁰C. Nach dieser 35 ein Normalisieren. Der normalisierte Gußkörper

Warmformgebung bei einem Schmiedeverhältnis von wurde über 15 Stunden auf einer Temperatur von

2,6 S im Bereich des eigentlichen Walzenkörpers 200⁰C abschließend gehalten.

Tabelle 8
(Chemische Zusammensetzung in %)

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Cu

V

As

Sn

Pb

Zn

Sb

Bi

2,07

0,63

0,59

0,009

0,008

1,03

0,35

0,019

0,006

0,008

0,009

tr.

Die Prüfung eines Probestückes hat folgende Werte ergeben:

Streckgrenze 57,1 kg/mm²

Dehnung 7,6%

Härte 298 BHN

Zugfestigkeit 91,8 kg/mm³

Einschnürung 8,9 %

Kerbschlagzähigkeit 0,8 mkg/cm³

Die Walze einer gesamten Länge von 2700 mm, einem Durchmesser von 680 mm und einer Länge von 1800 mm bei einem Gesamtgewicht von 6590 kg erzielte als Vorwalze bei einem Roheisen-Walzwerk bei der Herstellung von Profilen mit den Abmessungen 180-90 eine Walzleistung von 51237 t. Dieses Ergebnis war um das 2,6fache höher als das Ergebnis,

welches beim Einsatz von Sonderstahlgußwalzen (C: 1,03%, Cr: 1,0%, MO: 0,3%) erzielt wurde.

Beispiel II
50

Ein Gußkörper mit einer Zusammensetzung gemäß nachfolgender Tabelle 9 und einem Anteil an schädlichen Elementen von insgesamt 0,05 % wurde nach dem Schmieden bei Temperaturen von 1080 bis

55 98O⁰C auf SOO⁰C angelassen und anschließend einer spanabhebenden Formgebung unterworfen. Nach einem Halten über 3 Stunden auf einer Temperatur von 900° C wurde der Gußkörper nach einem zwischenstationären Tempern auf 63O°C über 8 Stunden

60 und einem Anlassen bei 180⁰C über 5 Stunden normalisiert.

Tabelle 9
(Chemische Zusammensetzung in %)

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Cu

V

As

Sn

Pb

Zn

Sb

Bi

2,48

0,50

0,58

0,008

0,007

1,08

0,41

0,019

0,006

0,008

tr.

909 504/1444

ίο

Die Prüfung eines Probestückes hat dabei folgende Werte ergeben:

Streckgrenze 53,4 kg/mm²

Dehnung 3,0°/₀

Härte 331 BHN

Zugfestigkeit 80,9 kg/mm²

Einschnürung 2,0 °/₀

Kerbschlagzähigkeit 0,5 mkg/cm²

Die erzielte Walzleistung betrug 50 03Ot, sie lag damit etwa doppelt so hoch wie die mit Walzen aus Kugelgraphit enthaltendem Gußeisen der Zusammensetzung: 3,15% Kohlenstoff, 1,98% Silizium, 0,6% Mangan, 0,077 % Phosphor, 0,008 % Schwefel, 0,33 % Chrom, 0,80 % Nickel und 0,35% Molybdän.

Beispiel III

Ein Gußkörper der in der nachfolgenden Tabelle 10 festgehaltenen Zusammensetzung und mit einem Anteil an schädlichen Elementen von insgesamt 0,05% wurde nach dem Schmieden auf 800° C angelassen und anschließend einer spanabhebenden Formgebung unterworfen. Nach einem Halten des Gußkörpers über 5 Stunden auf einer Temperatur von 900° C, einem nachfolgenden Tempern bei 63O⁰C über 10 Stunden und einem Anlassen bei 200° C über 8 Stunden erfolgte abschließend ein Normalisieren.

Tabelle 10
(Chemische Zusammensetzung in %)

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Cu

V

As I Sn Pb

Zn

Sb

Bi

3,48

0,59

0,63

0,008

0,007

1,11

0,31

0,018

0,007

0,008 0,009 tr.

tr.

Die Prüfung eines Probestückes hat dabei folgende Si: 1,4%, Mo: 0,66%, Ni: 1,57%, Cr: 0,85%, Werte ergeben: 25 Mo: 0,70%) etwa um das Vierfache höher lag.

Streckgrenze 50,3 kg/mm²

Dehnung 2,5%

Härte 379 BHN

Zugfestigkeit 77,8 kg/mm²

Einschnürung 3,7 %

Kerbschlagzähigkeit 0,7 mkg/cm²

Die Verwendung in einem Fertigwalzgerüst hat eine Walzleistung von 27 8501 ergeben, die im Vergleich zu den gewöhnlichen Graugußwalzen (C: 3,02%,

Beispiel IV

Ein Gußkörper mit einer aus der nachfolgenden Tabelle 11 entnehmbaren Zusammensetzung und einem Anteil an schädlichen Elementen von insgesamt 0,05 % wurde nach dem Schmieden bei Temperaturen zwischen 1050 und 980° C auf 800° C angelassen und anschließend einer spanabhebenden Formgebung unterworfen. Nach einem Halten bei 900° C über 5 Stunden, einem Tempern bei 650° C über 8 Stunden und einem Anlassen bei 180° C über 5 Stunden wurde der Gußkörper abschließend normalisiert.

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

Tabelle 11

W

Cu

As

Sn

Pb

Zn

Sb

Bi

C

0,62

0,56

0,008

0,005

0,98

0,61

V

0,32

0,020

0,008

0,009

tr.

3,53

0,41

Die Prüfung eines Probestückes ergab folgende Werte:

Streckgrenze 50,2 kg/mm²

Dehnung 2,1%

Härte 352 BHN

Zugfestigkeit 79,5 kg/mm^a

Einschnürung 3,5%

Kerbschlagzähigkeit 0,7 mkg/cm^a

Als letzte in einem Formwalzwerk eingesetzte Fertigwalze erzielte man mit einer solchen Walze eine Walzleistung von 25 0001, ihre Lebensdauer betrug etwa das Vierfache im Vergleich zu einer zweifach gegossenen Stahlgußrolle der folgenden Zusammensetzung: C: 2,84%, Si: 1,51%, Mn:0,67%, P: 0,12%, S: 0,008%, Ni: 1,37%, Cr: 0,80%, Mo: 0,78%.

Beispiel V

Ein Gußkörper mit einer Zusammensetzung gemäß nachfolgender Tabelle 12 wurde zur Bildung eines Walzenmantels zylindrischer Form in eine Kokille gegossen und anschließend bei Temperaturen zwischen 1080 und 900° C durch Schmieden, Stoßen und Schmieden über einem Dorn zu dem gewünschten Mantel verformt. Der Anteil an schädlichen Elementen betrug insgesamt 0,058 %. Nach der Warmformgebung erfolgte ein Anlassen auf 800° C und eine spanabhebende Formgebung, dann ein Halten auf 900° C über 6 Stunden und ein Tempern bei 650° C über 9 Stunden bzw. ein Anlassen bei 180° C über 5 Stunden. Abschließend erfolgte ein Normalisieren.

Si

Mn

P

S

Cr

Tabelle :

Mo

Cu

12

V

As

Sn

Pb

Zn

Sb

Bi

C

0,65

0,59

0,008

0,009

1,02

0,30

0,02

0,006

0,008

0,007

tr.

2,45

Die Prüfung eines Probestückes ergab folgende Werte:

Streckgrenze 52,6 kg/mm²

Dehnung 3,2%

Härte 321 BHN

Zugfestigkeit 80,5 kg/mm²

Einschnürung 3,5 %

Kerbschlagzähigkeit 0,7 mkg/cm²

Der auf eine geschmiedete Stahlwalze (St 60) aufgeschrumpfte Walzenmantel wies eine Walzenleistung von 59 5001 beim Walzen eines Federstahls von 35 mm Durchmesser auf, diese Leistung war im Vergleich zu der mit einer Walze aus Kugelgraphit enthaltendem Gußeisen (C: 3,00%, Si: 1,36%, Mn: 0,68%, Ni: 1,59%, Cr: 0,85%, Mo: 0,70%) erzielbaren Leistung etwa doppelt so hoch.

Beispiel VI

Ein Gußkörper mit einer Zusammensetzung gemäß nachfolgender Tabelle 13 und einem Anteil an schädlichen Elementen von insgesamt 0,05 % wurde gleichfalls zu einem Walzenmantel verarbeitet, und zwar im Zentrifugal-Gießverfahren. Nach einem Schmieden

ίο über einem Dorn bei Temperaturen zwischen 1080 und 930°C, einem anschließenden Anlassen auf 800⁰C und einer spanabhebenden Formgebung wurde dieser Walzenmantel bei 900⁰C über 5 Stunden gehalten, dann bei 600⁰C über 7 Stunden getempert und nach einem Anlassen bei 18O⁰C über 4 Stunden abschließend normalisiert.

Si

Mn

P

S

Cr

Tabelle ]

Mo

Cu

L3

V

As

Sn

Pb

Zn

Sb

Bi

C

0,62

0,54

0,007

0,006

1,03

0,65

0,015

0,52

0,008

0,009

tr.

3,05

Die Prüfung eines Probestückes hat dabei folgende S: 0,008%, Ni: 1,35%, Cr: 0,80%, Mo: 0,82%) Werte ergeben: 35 erzielbaren Leistung etwa um das 4,3fache höher lag.

Streckgrenze 48,8 kg/mm²

Dehnung 2,1%

Härte 444 BHN

Zugfestigkeit 75,6 kg/mm²

Einschnürung 2,8 %

Kerbschlagzähigkeit 0,5 mkg/cm²

Auch dieser Walzenmantel wurde auf eine geschmiedete Stahlwelle aufgeschrumpft, er ließ bei einer Verwendung in einem Duowalzwerk eine Walzleistung von etwa 27 3001 zu, die im Vergleich zu der mit der gewöhnlichen Doppel-Verbundwalze <C: 2,95%, Si: 1,58%, Mn: 0,67%, P: 0,13%, Beispiel VII

Aus einem Gußkörper mit einer Zusammensetzung gemäß nachfolgender Tabelle 14 und einem Anteil an schädlichen Elementen von insgesamt 0,054 % wurde zum Herstellen eines Walzenmantels zylindrischer Form in eine Kokille eingegossen und anschließend bei 1100 bis 950° C durch Schmieden, Stoßen und Schmieden über einem Dorn verformt.

Nach der Warmformgebung erfolgte ein Anlassen auf 700⁰C und eine spanabhebende Formgebung. Nach einem Halten auf 850⁰C über 6 Stunden erfolgte ein Abschrecken in öl und ein Anlassen auf 650⁰C über 9 Stunden. Nach einem weiteren 5stündigen Anlassen bei 180⁰C wurde schließlich normalisiert.

Si

Mn

P

S

Cr

Tabelle :

Mo

Cu

L4

V

As

Sn

Pb

Zn

Sb

Bi

C

0,63

0,54

0,008

1,05

0,38

0,020

0,006

0,007

0,008

tr.

1,75

Die Prüfung eines Probestückes hat dabei folgende Werte ergeben:

Zugfestigkeit 135 kg/mm²

Dehnung 2,1%

Härte 477 BHN

Einschnürung 2,8 %

Auch dieser Walzenmantel wurde auf eine geschmiedete Stahlwelle (St 45) aufgeschrumpft, bei der Verwendung der so gebildeten Verbundwalze in einem Vierwalzengerüst zum Herstellen legierter Werkzeugstahlplatten konnte eine Walzleistung von 58501 erzielt werden, die etwa um das 2,2fache höher lag als die mit gewöhnlichen Ni-Cr-Mo-Verbundwalzen mit geschmiedetem Walzenmantel (C: 0,72%, Si: 0,25%, Mn: 0,65%, Cr: 1,03%, Mo: 0,35%, Ni: 0,65 %) erzielbare Leistung.

Claims

65 Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Gußeisen-Warmwalzen mit 1,7 bis 3,8% Kohlenstoff, 0,4 bis 2,5 % Silizium, weniger als 1,0 % Mangan, weniger als 2,0 % Chrom, weniger als 2,0% Molybdän, weniger als 1,0 % Vanadium, weniger als 1,0 % Wolfram, Rest Eisen, wobei die insgesamt vorhandenen schädlichen Elemente, wie Phosphor, Schwefel, Kupfer, Zinn, Arsen, Blei, Antimon, Wismut und Zink kleiner als 0,20 %> insbesondere kleiner als 0,15% sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gußkörper mit einem weißem Roheisen ähnlichen Gefüge auf 5O⁰C unterhalb der Soliduslinie gebracht und danach bei 900 bis 1125° C geschmiedet wird, worauf in bekannter Weise langsames Kühlen in einem Ofen oder in Sand, Anlassen bei Temperaturen zwischen 750 und 850°C, Abschrecken in Wasser, Abschrecken in Öl oder Normalisieren nach einem Halten der Temperatur in einem Bereich zwischen 850 und 950⁰C, Anlassen bei Temperaturen zwischen 400 und 700⁰C und zwischen 150 und 250° C sowie die spanabhebende Bearbeitung folgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen