DE3736681C2 - Kaliberwalze für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke - Google Patents
Kaliberwalze für Pilgerschritt-RohrwalzwerkeInfo
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- B21B21/02—Rollers therefor
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kaliberwalze für Pilger
schritt-Rohrwalzwerke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die rohrförmigen Brennstabhüllen für Brennelemente von
Kernreaktoren werden gewöhnlich durch Pilgerschrittwalzen
von Rohrkörpern aus einer Zirkoniumlegierung hergestellt.
Beim Pilgerschrittwalzen wird bei einem heißextrudierten Rohr
sowohl Durchmesser als auch Wandstärke durch mehrfache
Walzschritte verringert, die gewöhnlich bei Raumtemperatur
ausgeführt werden. Pilgerschritt-Rohrwalzwerke arbeiten mit
gegenüberliegenden kreisringförmigen Kaliberwalzen, die
an ihrem Umfang jeweils eine sich verjüngende Umfangsnut
aufweisen. Durch walzendes Hin- und Herbewegen der gegen
überliegenden Kaliberwalzen entlang des bearbeiteten Rohres
und dessen Abstützung auf einen innenliegenden Dorn erfolgt
eine Kaltverformung des Rohres. Dieser Kaltverformungsvor
gang erfolgt dadurch schrittweise, daß das auf eine kleinere
Wandstärke und einen kleineren Durchmesser herunterzuwalzende
Rohr nach jedem Vorwärts-Rückwärts-Walzzyklus der Kaliber
walzen um ein kleines Stück axial über den Dorn vorgeschoben
wird. Am Ende jedes Walzzyklus ist ein heruntergewalzter
Rohrabschnitt entstanden, dessen Länge gleich der Vorschub
schrittlänge des ungewalzten Rohres mal der durch die Quer
schnittsverringerung, d. h. die Wandstärke- und Durchmesser
verringerung, erzeugten Verlängerung ist.
Ein wesentlicher Kostenfaktor dieses Walzvorgangs wird
durch die begrenzte Standzeit der Kaliberwalzen bedingt.
Zurückliegende Untersuchungen haben gezeigt, daß Kaliber
walzen geringerer Festigkeit, beispielsweise aus einem
legierten Stahl des AISI-Typs H13, typischerweise durch
Absplitterungen bzw. Ausbröckelungen der Oberfläche unbrauch
bar werden, ähnlich wie dies bei Lagern auftritt und infolge
der hohen Druckspannungen senkrecht zur Kalibernutoberfläche
verursacht wird. Kaliberwalzen größerer Härte, beispiels
weise aus Bofors SR-1855-Werkzeugstahl mit einer Rockwell-C-
Härte von etwa 58 sind gegen solche Oberflächenausbröcke
lungen beständig, aber solche Walzen höherer Festigkeit
neigen zur Rißbildung aufgrund der zyklischen Zugspannungen,
die in der Oberfläche der Kalibernut erzeugt werden, und
können dadurch unbrauchbar werden. Diese Zugspannungen werden
dadurch erzeugt, daß die auf die halbkreisförmige Kaliber
nutoberfläche in Querrichtung bezüglich der Nutachse wirken
den Arbeitskräfte in Zugspannungen umgesetzt werden.
Es sind bereits verschiedene Versuche zur Bewältigung
der zyklischen Zugspannungen in Pilgerschrittwalzen unter
nommen worden. Ein solcher Versuch besteht darin, die
große Walzenhärte beispielsweise einer Walze aus Bofors-SR-
1855-Werkzeugstahl nicht mittels eines Durchhärtens, sondern
mittels einer Oberflächenhärtung der Walze herzustellen. Beim
Oberflächenhärten ergeben sich erwiesenermaßen die Restspannun
gen in der Walzenoberfläche eher als Druckspannungen denn
als Zugspannungen und können den im Betrieb auftretenden
Zugspannungen in der Kalibernut standhalten, so daß man eine
beträchtlich höhere Walzenstandzeit erreicht. Ein Verfahren
zur Sicherstellung des Vorhandenseins einer gehärteten Oberfläche
ist in der DE 30 31 016 A1 beschrieben. Demgemäß umfaßt eine Wärme
behandlung mit "gerichtetem Abschrecken" für Werkzeugstähle
für Pilgerschrittwalzwerke das Erwärmen einer Pilgerschritt-
Kaliberwalze auf den Austenitisierungstemperaturbereich,
das selektive Abführen von Wärme von der Walze mit einer
vorgegebenen Geschwindigkeit, die in Richtung der gewünschten
Oberflächenhärtung schneller als die Wärmeabführgeschwindig
keit von der übrigen Walze ist, und ein anschließendes
Anlassen der Walze. Nach dem dort beschriebenen Verfahren
sind Walzen aus Bofors-SR-1855- oder AISI-52100-Werkzeug
stahl hergestellt worden, die eine Rockwell-C-Oberflächen
härte von 53 bis 63 bei einer Härtetiefe von etwa 1,25
bis 2,5 cm aufwiesen, während die übrige Walze eine Rock
well-C-Härte von 35 bis 45 hatte.
Ein anderer Versuch zur Bewältigung der Probleme mit
im Betrieb von Pilgerschritt-Kaliberwalzen auftretenden
Zugbeanspruchungen besteht darin, unter Belastung eine
elastische Ausbiegung zuzulassen, um im Kalibernutbereich
Druckspannungen zu erzeugen. Diese Möglichkeit ist in der
US-PS 4 674 312 beschrieben. Demgemäß ist die Kaliberwalze,
die an ihrem Außenumfang die Kalibernut aufweist, an ihrem
Innenumfang mit einer Ausnehmung versehen, derart, daß die
Walze durch eine einwirkende Belastung ausbiegbar ist und
die Zugspannungen im Kalibernutbereich durch Druckspannun
gen aufgenommen werden können, die durch die Biegung auf
grund des Vorhandenseins der Ausnehmung erzeugt werden.
Das Oberflächenhärten von Pilgerschritt-Kaliberwalzen
führt, wie oben schon erwähnt, zu als Druckspannungen vor
liegenden Restspannungen im Außenumfangsbereich der Walze.
Oberflächenhärten bedeutet, daß nur eine Oberflächenschicht
durch Martensitbildung im Stahl gehärtet wird, während der
verbleibende größte Teil der Walze im weichen, nicht umge
wandelten Zustand verbleibt. Die Restspannungen sind eine
Folge der beim Abkühlen erfolgenden thermischen Zusammen
ziehung und der durch den Martensit-Härtungsvorgang erzeug
ten Volumenausdehnung. Beim Abschrecken führt nämlich die
schnelle Abkühlung an der Oberfläche zu der martensitischen
Härtungsreaktion und folglich zur Volumenausdehnung. Während
das Innere der Walze abkühlt, kann es sich ebenfalls zu
Martensit umwandeln (was daher zu einer Durchhärtung führt)
und weiter abkühlen und sich thermisch zusammenziehen. Wenn
sich das Innere der Walze ebenfalls zu Martensit umwandelt,
erzwingt die begleitende Volumenexpansion eine Auswärts
verdrängung der bereits abgekühlten und gehärteten Ober
fläche, was zu als Zugspannungen vorliegenden Restspannungen
in der Walzenoberfläche führt. Wenn das Innere der Walze
nicht umgewandelt wird, sondern sich weiter thermisch
zusammenzieht, bewirkt diese Zusammenziehung die Entstehung
von als Druckspannungen vorliegenden Restspannungen in der
gehärteten Walzenaußenoberfläche und auch in der übrigen
Oberfläche des Walzenkerns. Es hat sich gezeigt, daß diese
beiden Bedingungen eine ganz wesentliche Auswirkung auf
die Walzenstandzeit haben, wobei die bei durchgehärteten
Walzen erreichbare Standzeit sich als sehr viel geringer
erwiesen hat. Die Restspannungen und infolgedessen die
Standzeit und die sich ergebende Produktivität der Walze
werden hauptsächlich durch die Volumenveränderung im inneren
Materialbereich bzw. Kern der Walze beim Abschrecken bestimmt.
Ob dieses Kernvolumen sich vergrößert oder verkleinert,
wird gegenwärtig durch den Wärmebehandlungsvorgang bestimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kaliber
walze für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke der eingangs genannten
Gattung so auszubilden, daß eine zuverlässigere Erreichung
der gewünschten Standzeitverbesserung möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im
Anspruch 1 gekennzeichnete Kaliberwalze gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen
stand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung besteht also der Walzenkörper aus
mindestens zwei koaxialen Ringteilen aus unterschiedlichen
Stählen, womit bei der gemeinsam erfolgenden Wärmebehand
lung eine unterschiedliche Gefügebildung eintritt und damit
das gewünschte Härtungs- und Restspannungsverhalten im
Bereich der im Betrieb beanspruchten Walzenoberfläche mit
viel größerer Vorhersagbarkeit und Genauigkeit als bisher
erreicht werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann innerhalb
des inneren Ringteils noch ein dritter Ringteil mit einer
etwa 10% der gesamten Ringdicke ausmachenden Dicke vorge
sehen sein, der wiederum aus einem durch Umwandlung in
Martensit bei den gegebenen Wärmebehandlungsbedingungen
gehärteten Stahl besteht.
Indem für den inneren Ringteil ein Stahl mit größerem
Wärmedehnungsbeiwert als demjenigen für den äußeren Ring
teil gewählt wird, ergibt sich beim Abkühlen eine hohe
Volumenkontraktion des inneren Ringteils und damit eine
weitere Zunahme der als Druckspannungen vorliegenden Rest
spannungen im Mantelflächenbereich der Walze.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach
stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:
Fig. 1 in schematischer perspektivischer
Darstellung eine Kaliberwalze nach
der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Walze nach
Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Walze nach
Fig. 2,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Walze
nach Fig. 2, und
Fig. 5 einen Axialschnitt ähnlich Fig. 4
durch eine abgewandelte Ausführungs
form einer Walze nach der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 hat die dort dargestellte Kaliberwalze 1
für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke die Gestalt eines ring
förmigen Rohrkörpers mit einer mittigen axialen Bohrung 3
zur Aufnahme einer Welle. In der äußeren Mantelfläche der
Walze ist eine sich in Umfangsrichtung verjüngende Kalibernut
5 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt
gebildet. Im Bereich der mittigen axialen Bohrung 3 ist eine
Ausnehmung 7 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Keils
zur Befestigung und Drehsicherung der Walze auf der Welle
gebildet. Die Querschnittsform der Kalibernut 5 entspricht
an jeder Stelle entlang des Walzenumfangs einem Kreisbogen
bzw., genauer gesagt, einem im wesentlichen halbkreisförmigen
Bogen. Über mindestens einen Teil des Walzenumfangs verändert
sich der Radius dieses Halbkreisbogens von einem Wert, der
nur geringfügig größer als der Ausgangs-Außendurchmesser
des zu walzenden Rohres ist, auf einen kleineren Wert, der
geringfügig kleiner als der End-Außendurchmesser des Rohres
nach dem Walzvorgang ist. Die Kalibernut verläuft umfangs
mäßig noch über das den kleineren Radius aufweisende Ende
des sich verjüngenden Nutabschnitts hinaus um eine beträcht
liche Distanz, die als Kalibrierbereich bezeichnet wird.
Auch von dem den größeren Radius aufweisenden Ende des
sich verjügenden Nutabschnitts aus verläuft die Nut in
Umfangsrichtung noch weiter mit bezüglich des ungewalzten
Rohres größerem Radius, um an dieser Stelle einen Eingriff
der Walze mit dem Rohr zu vermeiden und den Vorschub des
Rohres zu erleichtern. Der zylindrische Bereich der Walzen
mantelfläche beiderseits der Kalibernut 6 wird als Lauffläche
bezeichnet, und die Stirnflächen der Walze werden als
Flanken bezeichnet.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, besteht der Walzenkörper 1
erfindungsgemäß aus mindestens zwei Ringteilen aus ver
schiedenen Stählen, nämlich einem äußeren Ringteil 9 und
einem inneren Ringteil 11. Der radial äußere Ringteil 9
besteht aus einem gehärtetem Stahl, der durch Umwandlung
in Martensit unter vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen
gehärtet ist. Die radiale Dicke dieses äußeren Ringteils 9
ist größer als die maximale Tiefe d der Kalibernut 5, ist
aber andererseits beträchtlich kleiner als die radiale
Gesamtdicke des Walzenkörpers 1. Der innere Ringteil 11 besteht
aus einem Stahl, der bei den gegebenen, zur Umwandlung des
Gefüges des ersteren Stahls in Martensit verwendeten Wärme
behandlungsbedingungen nicht in Martensit umgewandelt wird.
Durch Aufbau des Walzenkörpers 1 aus zwei aus verschiedenen Stählen
bestehenden Ringteilen 9, 11 lassen sich eine vorhersagbare Volumen
änderung und folglich vorhersagbare Restspannungen durch die
Wärmebehandlung erreichen, denn durch die Wahl einer von der
Stahllegierung für den äußeren Ringteil 9 abweichenden Stahl
legierung für den inneren Ringteil 11 läßt sich während der
Abschreckung bzw. Abkühlung des Walzenkörpers 1 im Zuge der
Wärmebehandlung die gewünschte Volumenkontraktion erzielen. Der
äußere Ringteil 9 besteht noch aus Werkzeugstahl mit der
gewünschten Festigkeit und Härte, um den hohen, im Betrieb
auftretenden Druckbeanspruchungen des Walzenkörpers 1 während der
Pilgerschritt-Walzschritte standhalten zu können, während
der innere Ringteil 11 aus einer Stahllegierung besteht,
welche die notwendigen Eigenschaften zur Erzeugung der
gewünschten Volumenkontraktion aufweist, die zu den
gewünschten Restspannungen in Form von Druckspannungen
im Oberflächenbereich des Walzenkörpers 1 bzw. im äußeren Ringteil 9
führen, um den während des Pilgerschrittwalzens zyklisch
auftretenden Betriebsbeanspruchungen in Form von Zug
spannungen standhalten zu können.
Die Stahllegierung für den inneren Ringteil 11 kann
ähnlich derjenigen für den äußeren Ringteil 9 gewählt werden,
mit der Ausnahme, daß ihre chemische Zusammensetzung, d. h.
ein niedrigerer Kohlenstoffgehalt, so gewählt sein muß,
daß eine martensitische Härtungsreaktion beim Abschrecken
verhindert und folglich die gewünschte Volumenkontraktion
und das dadurch bedingte Entstehen von Druck-Restspannungen
im Mantelflächenbereich der Walze gewährleistet wird.
Beispielsweise kann der äußere Ringteil 9 aus einem
hochfesten Werkzeugstahl wie beispielsweise Bofors SR-1855
hergestellt sein, der die folgende Nennzusammensetzung in
Gew.-% hat:
Kohlenstoff | |
0,95 | |
Mangan | 0,9 |
Silicium | 1,5 |
Chrom | 1,1 |
Eisen | Rest |
Der äußere Ringteil 9 kann auch aus einem ähnlichen
hochfesten Bofors-Werkzeugstahl bestehen. Ein weiterer
geeigneter Stahl ist AISI-52100, der die folgende Nenn
zusammensetzung in Gew.-% hat:
Kohlenstoff | |
1,0 | |
Mangan | 0,4 |
Silicium | 0,3 |
Chrom | 1,45 |
Eisen | Rest |
Diese und andere geeignete Stahlzusammensetzungen ent
halten typischerweise, nach Gewicht, etwa 1% Kohlenstoff,
bis zu 1% Mangan, bis zu 1,5% Silicium, etwa 1 bis 1,5% Chrom
und als Rest Eisen mit den üblichen zufälligen Verunreini
gungen. Der äußere Ringteil kann auch aus AISI-A8-Stahl
hergestellt sein, der die folgende Nennzusammensetzung in
Gew.-% aufweist:
Kohlenstoff|0,53 bis 0,58 | |
Mangan | 0,25 bis 0,35 |
Silicium | 0,85 bis 1,10 |
Chrom | 4,80 bis 5,10 |
Wolfram | 1,00 bis 1,50 |
Molybdän | 1,00 bis 1,50 |
Eisen | Rest |
Der äußere Ringteil 9 sollte auf eine Rockwell-C-Härte
von 53 bis 63, vorzugsweise von 56 bis 58, gehärtet werden.
Der innere Ringteil 11 des Walzenkörpers 1 kann aus einem nicht
martensitbildendem Stahl wie beispielsweise einem niedrig
gekohlten Stahl bestehen, z. B. AISI-1020, der etwa 0,2
Gew.-% oder weniger Kohlenstoff enthält. Der niedrige
Kohlenstoffgehalt verhindert eine Martensit-Härtungsreaktion.
Die Härte des Stahls des inneren Ringteils 11 sollte zwischen
einer Rockwell-C-Härte von 35 bis 45, vorzugsweise von
38 bis 45, liegen.
Damit genügend Kernmaterial des Walzenkörpers vorhanden
ist, muß der innere Ringteil 11 eine Dicke haben, welche
den größeren Teil der gesamten radialen Dicke des Walzen
körpers 1 ausmacht. Demgemäß kann der äußere Ringteil 9 nur
einen kleineren Teil der gesamten Walzenkörperdicke vom
Außenumfang P zur mittigen Bohrung 3 des Walzenkörpers 1 hin ausmachen,
aber, wie oben schon erwähnt, muß er dicker als die größte
Tiefe der Kalibernut 5 sein, und die radiale Dicke des
äußeren Ringteils 9 beträgt vorzugsweise bis zu etwa 25%
der gesamten radialen Walzenkörperdicke.
Um ein konkretes Beispiel anzuführen: der in Fig. 4
dargestellte Walzenkörper 1 zum Walzen von Zircalloy-Rohren
von einem Ausgangsaußendurchmesser von 18 mm auf einen End
außendurchmesser von 9,5 mm und eine Wandstärke von 0,6 mm
kann einen Durchmesser von 20 cm und eine axiale Bohrung
von etwa 11 cm Durchmesser haben, so daß die radiale Dicke
des Walzenkörpers etwa 4,5 cm beträgt. Der Walzenkörper 1 kann etwa
7,5 cm breit sein, und die darin gebildete Kalibernut 5 hat
an ihrer tiefsten Stelle eine Tiefe von etwa 0,9 cm. Der
äußere Ringteil 9 kann eine Dicke von mindestens 1,5 cm haben,
d. h. er ist etwa 6 mm dicker als die Nut tief ist.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
im Bereich der Bohrung 3 des Walzenkörpers 1 ein dritter
Ringteil 15 vorgesehen, der sich an den inneren Ringteil
11 anschließt. Dabei bestehen der äußere Ringteil 9
und der dritte Ringteil 15 aus einem Stahl, der durch
Umwandlung in Martensit unter vorgegebenen Wärmebehandlungs
bedingungen härtbar ist. Der zwischen dem äußeren Ringteil 9
und dem dritten, innersten Ringteil 15 liegende innere
Ringteil 11 besteht wiederum aus einem nicht härtbaren
Stahl, der sich unter den genannten vorgegebenen Wärme
behandlungsbedingungen nicht in Martensit umwandelt. Die
radiale Dicke des äußeren Ringteils 9 zwischen dem
Außenumfang P und der Grenzfläche 13 zwischen dem äußeren
Ringteil 9 und dem inneren Ringteil 11 übersteigt wiederum
die Tiefe d der Kalibernut 5. Der dritte, innerste Ring
teil 15, der ebenso wie der äußere Ringteil 9 aus gehärtetem
Stahl besteht, der unter den vorgegebenen Wärmebehandlungs
bedingungen in Martensit umgewandelt wird, erstreckt sich
mit einer radialen Dicke d′ von der Bohrung 3 zur Grenz
fläche mit dem inneren Ringteil 11, das aus einem anderen
Stahl besteht, der unter den genannten Wärmebehandlungs
bedingungen, die zur Umwandlung der Stähle des äußeren
Ringteils 9 und des dritten Ringteils 15 in Martensit
erforderlich sind, sich nicht in Martensit umwandelt. Infolge
dessen liegt der aus einem nicht härtbaren Stahl mit einer
Rockwell-C-Härte von etwa 35 bis 45 bestehende innere Ring
teil 11 sandwichartig zwischen dem äußeren Ringteil 9 und
dem dritten bzw. innersten Ringteil 15, die beide aus einem
gehärteten Stahl mit einer Rockwell-C-Härte von 53 bis 63
bestehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 können die
Gesamtabmessungen des Walzenkörpers 1′ die gleichen wie bei
dem Walzenkörper 1 nach den Fig. 1 bis 4 sein. Dabei hat
der dritte Ringteil 15 vorzugsweise eine radiale Dicke von
10% der gesamten radialen Walzenkörperdicke (4,5 cm), also
etwa 0,5 cm. Bei einer Dicke des äußeren Ringteils 9 von
etwa 25% der gesamten Walzenkörperdicke, also von etwa 1,1 cm,
ergibt sich für den inneren Ringteil 11 dann eine Dicke von
etwa 65% der gesamten Walzenkörperdicke (4,5 cm), also
etwa 2,9 cm.
Man sieht also, daß der innere Ringteil 11 nicht nur
bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 wesentlich
dicker als der äußere Ringteil 9 des Walzenkörpers 1′ ist,
sondern auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 immer
noch wesentlich dicker als der äußere Ringteil 9 und der
dritte innerste Ringteil 15 zusammen ist. Bei beiden Aus
führungsmöglichkeiten macht also die Dicke des inneren
Ringteils 11 den größten Teil der Gesamtdicke des Walzen
körpers 1′ aus.
Der innere Ringteil 11, der aus einem unter den zum
Härten des äußeren Ringteils 9 und des dritten Ringteils 15
verwendeten Wärmebehandlungsbedingungen nicht in Martensit
umgewandelten Stahl besteht, kann einen höheren Wärmedehnungs
beiwert als der Stahl des äußeren Ringteils 9 und des
dritten Ringteils 15 haben, so daß die Volumenkontraktion
des inneren Ringteils beim Abkühlen des wärmebehandelten
Walzenkörpers 1, 1′ groß ist und dadurch zu einer Verstärkung
der im gehärteten äußeren Ringteil entstehenden Druck-Rest
spannungen führt. Beispielsweise kann der härtbare Stahl
AISl-52100 mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von
3,8×10-6/°C (von Raumtemperatur bis 100°C) oder AISI-A8
mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von 3,7×10-6/°C
(von Raumtemperatur bis 100°C) sein, während der nicht härt
bare Stahl des inneren Ringteils 11 ein rostfreier AISI-304-
Stahl mit einem Wärmedehnngskoeffizienten von 5,2×10-6/°C
(von Raumtemperatur bis 100°C) sein kann.
Aus verschiedenen Stählen bestehende Walzenkörper 1, 1′ für
Pilgerschrittwalzwerke nach der Erfindung lassen sich unter
Anwendung an sich bekannter metallurgischer Verfahren her
stellen. Das grundsätzliche Erfordernis ist die Herstellung
einer metallurgischen Bindung zwischen den aneinandergren
zenden Ringteilen 9, 11, 15, da ein nur mechanischer Schrumpfsitz
keine ausreichende Festigkeit der Verbindung ergeben würde,
um der Wärmebehandlung und den Betriebsbelastungen standzu
halten. Möglicherweise nachteilige Reaktionen zwischen den
beiden verschiedenen Stählen, beispielsweise infolge von
Kohlenstoffdiffusion aus einem Werkzeugstahl in einen anderen
Stahl wie beispielsweise rostfreien Stahl, können durch
Anwendung einer Nickel-Zwischenschicht im Grenzflächen
bereich unterbunden werden.
Zwei bekannte Techniken, die zur Herstellung solcher
Walzenkörper 1, 1′ gut geeignet sind, sind beispielsweise das
isostatische Heißpressen und Heißextrudieren. Für das
isostatische Heißpressen werden die aus verschiedenen
Stählen bestehenden Ringteile 9, 11, 15 der Walzenkörper 1, 1′ zunächst
ineinandergesetzt und es wird an beiden Stirnseiten der
so gebildeten Anordnung eine Schweißnaht entlang der radialen
Grenzfuge zwischen den ineinanderliegenden Ringteilen 9, 11, 15
hergestellt. Diese Schweißnähte sind wünschenswert, um während
des isostatischen Heißpreßverfahrens das notwendige Druck
gefälle zu erzeugen. Die metallurgische Bindung zwischen
den Ringteilen 9, 11, 15 erfolgt dann dadurch, daß die gesamte
Anordnung während einer Dauer von zwei Stunden bei einer
Temperatur von etwa 1090°C einem isostatischen Gasdruck von
etwa 1360 bar ausgesetzt wird. Eine Bindung der einzelnen
Ringteile 9, 11, 15 ist auch durch Heißextrudieren bei etwa 1090°C
möglich, indem eine Knüppelanordnung aus Komponenten der
verschiedenen Stähle in der entsprechenden Größe, Masse und
Form heiß extrudiert wird. Da das Heißextrudieren grund
sätzlich ein Verfahren zum Erzeugen einer wesentlichen
Querschnittsverringerung des Knüppels darstellt, muß der
Gesamtquerschnitt der Knüppelanordnung insgesamt und jeder
Komponente vor dem Heißextrusionsvorgang natürlich um das
Querschnittsverminderungsmaß entsprechend größer sein. Um
die miteinander zu verbindenden Grenzflächen während des
Erwärmens vor dem Heißextrudieren vor Verunreinigungen zu
schützen, sind auch hier Schweißnähte zum Verschluß der
Grenzfugen oder eine Einkapselung der gesamten Blockanordnung
unter Vakuum in einem sie umschließenden Behälter wahr
scheinlich notwendig. Dieser Vorgang wird in einem frühen
Stadium des Fertigungsablaufs ausgeführt und umfaßt auch
die normale Bearbeitung wie beispielsweise das Schmieden
zur Herstellung der Fertigabmessungen des Walzenrohlings.
Pilgerschrittwalzwerks-Kaliberwalzen nach der Erfindung
haben eine höhere Druckfestigkeit im Kalibernutbereich als
herkömmliche Walzenkörper und führen dadurch zu einer
beträchtlich höheren Produktivität. Außerdem sind solche
Walzenkörper einfacher wärmezubehandeln, da die bei den
gegenwärtig üblichen gerichteten Abschreckverfahren zum
Erreichen einer gehärteten Oberflächenschicht notwendigen
Isolationsmaßnahmen entbehrlich sind.
Claims (11)
1. Kaliberwalze für Pilgerschritt-Rohrwalzwerke, mit
einem ringförmigen Walzenkörper (1) mit einer in seiner
äußeren Mantelfläche gebildeten Kalibernut (5) mit etwa
halbkreisförmigem Querschnitt und vorgegebener Tiefe, dadurch
gekennzeichnet, daß der ringförmige Walzenkörper (1) aus
mindestens zwei koaxialen Ringteilen (9, 11) besteht, von
denen der die Kalibernut (5) aufweisende äußere Ringteil (9)
eine Dicke hat, welche die Tiefe der Kalibernut (5) übersteigt,
aber nur einen kleineren Teil der gesamten radialen Ring
dicke des Walzenkörpers (1) ausmacht, und wobei der innere
Ringteil (11) wesentlich dicker als der äußere Ringteil (9) ist,
und daß der äußere Ringteil (9) aus einer durch Umwandlung
zu Martensit unter vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen
gehärteten Legierung besteht, während der innere Ringteil (11)
aus einer bei den vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen
nicht in Martensit umwandelbaren Legierung besteht.
2. Kaliberwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Ringteil (9) eine Rockwell-C-Härte von 53
bis 63 hat.
3. Kaliberwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der innere Ringteil (11) eine Rockwell-C-Härte
von 35 bis 45 hat.
4. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) eine radiale
Dicke von bis zu 25% der radialen Gesamtdicke des Walzen
körpers (1) hat.
5. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringteil (11) aus
einer Legierung mit gegenüber der Legierung des äußeren
Ringteils (9) größerem Wärmedehnungsbeiwert besteht.
6. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) aus
einem hochfestem Werkzeugstahl mit bis zu 1 Gew.-% Kohlen
stoff, bis 1 Gew.-% Mangan, bis zu 1,5 Gew.-% Silizium,
etwa 1,0 bis 1,5 Gew.-% Chrom und dem restlichen Anteil Eisen
besteht.
7. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringteil (11) aus
einem niedrig gekohlten Stahl mit nicht wesentlich mehr
als 0,2 Gew.-% Kohlenstoff besteht.
8. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Ringteil (9) aus
einem AISI-A8- oder AISI-52100-Stahl und der innere Ring
teil (11) aus rostfreiem AISI-304-Stahl besteht.
9. Kaliberwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Walzenkörper (1′)
noch einen radial innerhalb des inneren Ringteils (11)
gelegenen und an diesen angrenzenden dritten Ringteil (15)
aufweist, der aus einer durch Umwandlung zu Martensit unter
den genannten vorgegebenen Wärmebehandlungsbedingungen
gehärteten Legierung besteht und eine Dicke hat, die wesent
lich kleiner als die Dicke des inneren Ringteils (11) ist.
10. Kaliberwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke des dritten Ringteils (15) etwa 10% der gesamten
radialen Ringdicke des Walzenkörpers (1′) ausmacht.
11. Kaliberwalze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der dritte Ringteil (15) aus einer Legierung
mit der gleichen Zusammensetzung wie die Legierung des
äußeren Ringteils (9) besteht.
Applications Claiming Priority (1)
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Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH674164A5 (de) * | 1987-09-29 | 1990-05-15 | Lonza Ag | |
CH674096A5 (de) * | 1988-01-19 | 1990-04-30 | Lonza Ag | |
CH679462A5 (de) * | 1988-08-31 | 1992-02-28 | Lonza Ag | |
US5099667A (en) * | 1989-06-16 | 1992-03-31 | Lonza Ltd. | System for suspending and applying solid lubricants to tools or work pieces |
EP0448944B1 (de) * | 1990-03-26 | 1994-09-14 | Lonza Ag | Verfahren und Einrichtung zum intervallweisen Versprühen einer Schmiermittel-Suspension |
JPH05154514A (ja) * | 1991-12-05 | 1993-06-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 圧延用孔型ロール及びそのロール本体の製造方法 |
US5418456A (en) * | 1992-06-17 | 1995-05-23 | Westinghouse Electric Corporation | Monitoring pilger forming operation by sensing periodic lateral displacement of workpiece |
US5921128A (en) * | 1996-12-17 | 1999-07-13 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Method and apparatus for cold rolling tubes |
US5906130A (en) * | 1998-07-07 | 1999-05-25 | Cbs Corporation | Quick change pilger die and assembly of same with rollstand arbor |
US7922065B2 (en) | 2004-08-02 | 2011-04-12 | Ati Properties, Inc. | Corrosion resistant fluid conducting parts, methods of making corrosion resistant fluid conducting parts and equipment and parts replacement methods utilizing corrosion resistant fluid conducting parts |
US20090158797A1 (en) * | 2006-01-12 | 2009-06-25 | Lahrman David F | Laser shock processed pilger dies |
JP4826634B2 (ja) * | 2007-12-05 | 2011-11-30 | 住友金属工業株式会社 | 冷間圧延法による超薄肉金属管の製造方法 |
GB0913847D0 (en) * | 2009-08-07 | 2009-09-16 | Surface Generation Ltd | Composite tool pin |
US9375771B2 (en) | 2009-08-17 | 2016-06-28 | Ati Properties, Inc. | Method of producing cold-worked centrifugal cast tubular products |
US8479549B1 (en) * | 2009-08-17 | 2013-07-09 | Dynamic Flowform Corp. | Method of producing cold-worked centrifugal cast tubular products |
US9574684B1 (en) | 2009-08-17 | 2017-02-21 | Ati Properties Llc | Method for producing cold-worked centrifugal cast composite tubular products |
SG189407A1 (en) | 2010-10-21 | 2013-05-31 | Magic Mitten Ltd | Infant calming aid |
JP2012148295A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度管の製造方法 |
US10118259B1 (en) | 2012-12-11 | 2018-11-06 | Ati Properties Llc | Corrosion resistant bimetallic tube manufactured by a two-step process |
CN104148393B (zh) * | 2014-08-06 | 2016-02-24 | 常州市环华机械有限公司 | 一种外异型管冷轧模具 |
US11708911B2 (en) | 2017-10-03 | 2023-07-25 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1777162A1 (de) * | 1968-09-13 | 1971-03-04 | Hans Kaemmerer | Walze zum Walzen von Stahl |
DE3031016A1 (de) * | 1979-08-23 | 1981-03-12 | Westinghouse Electric Corp., 15222 Pittsburgh, Pa. | Verfahren zur behandlung von formmaterialien. |
DE3601308A1 (de) * | 1985-01-18 | 1986-07-24 | Westinghouse Electric Corp., Pittsburgh, Pa. | Walze fuer pilgerschritt-rohrwalzwerke |
US4674912A (en) * | 1984-06-08 | 1987-06-23 | Friedrich Maurer Sohne Gmbh & Co. Kg | Assembly for bridging over expansion joints or bridges or the like |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2129683A (en) * | 1935-01-16 | 1938-09-13 | Gontermann Hans | Manufacturing compound rolls |
US2745777A (en) * | 1951-12-20 | 1956-05-15 | Armco Steel Corp | Internal combustion engine valves and the like |
US3345220A (en) * | 1965-01-18 | 1967-10-03 | Int Nickel Co | Case hardening of steel |
US3385739A (en) * | 1965-04-13 | 1968-05-28 | Eaton Yale & Towne | Alloy steel articles and the method of making |
SE334750B (de) * | 1968-06-14 | 1971-05-03 | Fagersta Bruks Ab | |
FR2069985B1 (de) * | 1969-12-19 | 1973-12-21 | Anvar | |
JPS5411257B1 (de) * | 1970-03-27 | 1979-05-14 | ||
US3929523A (en) * | 1972-10-16 | 1975-12-30 | Nippon Steel Corp | Steel suitable for use as rolling elements |
US4054448A (en) * | 1974-09-23 | 1977-10-18 | Allegheny Ludlum Industries, Inc. | Duplex ferritic-martensitic stainless steel |
US4047941A (en) * | 1974-09-23 | 1977-09-13 | Allegheny Ludlum Industries, Inc. | Duplex ferrit IC-martensitic stainless steel |
US3997370A (en) * | 1975-11-17 | 1976-12-14 | Bethlehem Steel Corporation | Method of hot reducing ferrous and ferrous alloy products with composite martensitic nodular cast chill iron rolls |
SE419101B (sv) * | 1976-12-17 | 1981-07-13 | Uddeholms Ab | Berarmaterial for verktyg av bimetall der det arbetande materialet utgores av snabbstal |
GB1587215A (en) * | 1977-11-03 | 1981-04-01 | British Steel Corp | Manufacture of welded steel mesh |
US4131491A (en) * | 1977-12-22 | 1978-12-26 | Fmc Corporation | Torsion bar and method of forming the same |
US4180421A (en) * | 1977-12-22 | 1979-12-25 | Fmc Corporation | Torsion bar and method of forming the same |
US4184352A (en) * | 1978-06-08 | 1980-01-22 | Moskovsky Institut Stali I Splavov | Method for pilger rolling of tubes and mill for effecting same |
JPS552743A (en) * | 1978-06-22 | 1980-01-10 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Steel excellent in damping performance and manufacture thereof |
US4159218A (en) * | 1978-08-07 | 1979-06-26 | National Steel Corporation | Method for producing a dual-phase ferrite-martensite steel strip |
US4196025A (en) * | 1978-11-02 | 1980-04-01 | Ford Motor Company | High strength dual-phase steel |
JPS55114872A (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-04 | Hitachi Ltd | Exhaust gas recirculation controller of diesel engine |
JPS5713147A (en) * | 1980-06-25 | 1982-01-23 | Hitachi Ltd | Roll for hot rolling |
US4495002A (en) * | 1981-05-27 | 1985-01-22 | Westinghouse Electric Corp. | Three-step treatment of stainless steels having metastable austenitic and martensitic phases to increase resistance to chloride corrosion |
JPS586959A (ja) * | 1981-07-01 | 1983-01-14 | Kubota Ltd | 遠心力鋳造複合ロ−ル及びその製造法 |
DE3235807A1 (de) * | 1981-10-01 | 1983-04-21 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho, Tokyo | Oberflaechenhaertung von stahl durch waermebehandlung |
JPS58116911A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-12 | Kubota Ltd | 複合ロ−ル及びロ−ラ− |
JPS58221660A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-23 | Kubota Ltd | 孔型付圧延ロ−ル用複合スリ−ブの製造法 |
JPS5978767A (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-07 | Kubota Ltd | 孔型付圧延ロ−ル用複合スリ−ブの製造法 |
JPS6038603U (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-18 | 株式会社クボタ | スパイラル鋼管製造用成形ローラ |
JPS59178110A (ja) * | 1984-03-03 | 1984-10-09 | Kubota Ltd | H型鋼圧延用複合スリ−ブロ−ル及びその製造法 |
JPH0732679B2 (ja) * | 1991-06-21 | 1995-04-12 | 朋和産業株式会社 | おにぎり用包装体 |
JPH116911A (ja) * | 1997-06-17 | 1999-01-12 | Canon Inc | カラーフィルタ基板とその製造方法、及び該基板を用いた液晶素子 |
JP2001000147A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-09 | Gurume Guu:Kk | 焼肉料理 |
JP4258285B2 (ja) * | 2003-06-20 | 2009-04-30 | 日産自動車株式会社 | 車両の制動力制御装置 |
-
1986
- 1986-10-31 US US06/925,765 patent/US4819471A/en not_active Expired - Fee Related
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1987
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1777162A1 (de) * | 1968-09-13 | 1971-03-04 | Hans Kaemmerer | Walze zum Walzen von Stahl |
DE3031016A1 (de) * | 1979-08-23 | 1981-03-12 | Westinghouse Electric Corp., 15222 Pittsburgh, Pa. | Verfahren zur behandlung von formmaterialien. |
US4674912A (en) * | 1984-06-08 | 1987-06-23 | Friedrich Maurer Sohne Gmbh & Co. Kg | Assembly for bridging over expansion joints or bridges or the like |
DE3601308A1 (de) * | 1985-01-18 | 1986-07-24 | Westinghouse Electric Corp., Pittsburgh, Pa. | Walze fuer pilgerschritt-rohrwalzwerke |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63119927A (ja) | 1988-05-24 |
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