SE464226B - Valsring, sammansatt av haardmetall och gjutjaern samt saett foer framstaellning av densamma - Google Patents

Description

r .i 464 226 eller metallegering, där de båda delarna är metallurgiskt bunda med varandra (se exempelvis US patent 3, 609, 849).

I det förstnämnda fallet krymper stommen under avsvalningen från gjutningstemperaturen mera än hårdmetallringen, vilket ger upphov till inåtriktade krafter på hårdmetallringen. Dessa krafter ger upphov till axiellt riktade dragspänningar i hårdmetallringens yttre mantelyta, vilka verkar vinkelrätt mot mikrosprickor som uppkommer i valsytan under valsningen. Under påverkan av dessa dragspänningar propagerar mikrosprickorna på djupet, vilket kan leda till valsbrott alternativt till behov av extra bortslipning, begränsande valsens totala valsningskapacitet.

I det sistnämnda fallet används antingen material i höljet, karak- teriserade av låg hårdhet och låg sträckgräns eller hårdmetall som är ett sprött material, ingetdera särskilt lämpligt i de för vridmomentöverföringen nödvändiga kopplingarna.

Enligt uppfinningen föreligger nu en kompositvals där de skadliga dragspänningarna kunnat elimineras eller reduceras i väsentlig utsträckning. Detta har uppnåtts genom att hårdmetallringen in- gjutits i ett väsentligen grafitiskt gjutjärn med en sammansättning som avpassats efter kolekvivalenten, C ekv. på sätt som redovisas i svenska patentet nr. 7601289-7, publiceringsnummer 399911. Gjut- järnets sammansättning är vald även med hänsyn till optimal metallur- gisk bindning till hårdmetallen, till dess hållfasthetsegenskaper och hårdhet, nödvändiga för överföringen av vridmomentet samt till dess bearbetbarhet. Genom tillsats av ferro-kisel-magnesium och/ eller nickel-magnesium erhålls i gjutlegeringen en magnesiumhalt av 0,02-0,10, företrädesvis 0,04-0,07 viktsprocent. Genom ympning med ferrokisel erhålls i gjutlegeringen en kiselhalt av 1,9-2,8, företrädesvis 2,1-2,5 viktsprocent. Därigenom erhålls ett segjärn med dispers, sfäroidiserad grafit. Detta segjärn har för använd- ningen väl avvägd hårdhet-seghet-hållfasthet. I värmebehandlat tillstånd är hårdheten HB 250-350 (brinellhårdhet). Vidare har järnet legerats med austenitbildande legeringsämnen, företrädesvis nickel i halter mellan 3-10, företrädesvis 4-8 viktsprocent, som 3 464 226 leder till en viss mängd restaustenit, nämligen 5-30, företrädesvis 10-25, helst 15-20 viktsprocent efter gjutningen. Genom Värmebe- handling i ett eller flera steg kan en lämplig mängd restaustenit under volymökning omvandlas till andra strukturelement, t ex bainit. Denna volymökning kan drivas därhän att den under avsval- ningen från gjuttemperaturen erhållna differentiella krympningen inom kompositvalsen helt eller delvis elimineras. Sättet för värmebehandling väljs efter hårdmetallsort och efter valsapplika- tion. Värmebehandlingen innebär värmning till och hållning vid 800-1000 °C, avsvalning till och hållning vid 400-550 °C samt avsvalning till rumstemperatur.

Sättet att gjuta in en hårdmetallring i gjutjärn följer i huvudsak gängse gjuteriteknik. Emellertid leder kraven på invändningsfri metallurgisk bindning mellan hårdmetall och gjutjärn samt på de speciella egenskaper man fordrar av gjutjärnet till noggrann styrning av gjuttekniken, bl a innebärande följande moment: - Extrem övertemperatur av järnet i skänken.

- Mängd- och flödeskontrollerad genomströmning av smält järn för tidsavvägd värmning och uppsmältning av ett ytskikt av den i sandformen befintliga hårdmetallringen.

- Antändning av exotermt material inlagt i väl tilltaget utrymme ovan valsringsutrymmet för att hålla en viss övermängd järn i smält tillstånd för efterfyllning av valsringsutrymmet.

- Ympning i såväl skänk som gjutform.

Segjärnet och bindningen mellan segjärn och hårdmetall i den gjutna kompositvalsen kontrolleras med ultraljudmetoder.

Föreliggande kompositvals mottar i allmänhet vridmomentet via konventionella kilförband, splines, klokopplingar eller liknande, kända momentöverförande förband, utförda i den betydligt mindre anvisningskänsliga gjutjärnsdelen av kompositvalsen, varifrån 464 226 L/ vridmomentet förs vidare till hårdmetallringen via den metallur- giska bindningen mellan hårdmetallen och gjutjärnet. Dock före- kommer valsverkskonstruktioner som blott medger drivning med friktion i valsringshålet.

Vid hårdmetallvalsringar motverkas den radiella valskraften av motriktad radiell kraft enbart från valsaxeln mot hårdmetallvals- ringens inre mantelyta. På grund av att hårdmetall har en elastici- tetsmodul som är 2-3 gånger den för stål eller gjutjärn, kommer den radiella valskraften att elastiskt deformera det mot hårdmetall- ringhålet stödande materialet med åtföljande elastisk deformation av hårdmetallringen och därav följande tangentiella dragspänningar i hårdmetallringen med maximum vid dess innerdiameter. Vid komposit- valsringar enligt uppfinningen upptar gjutjärnsmaterialet på ömse sidor om hårdmetallringen en andel av valskraften, vilket reducerar dragspänningarna i motsvarande grad.

Hårdmetallringens radiella väggtjocklek kan i kompositvalsar enligt uppfinningen reduceras på grund av ovan anförda begränsningar av dragspänningarna från valskraften. Dessutom ger inte överföring av det vridande_momentet med konventionella kilförband o dyl något bidrag till de tangentiella dragspänningarna. Även vid friktions- drivning i hålet av kompositvalsar är den därav uppkommande drag- spänningen i hårdmetallringen begränsad i förhållande till densamma i valsringar helt av hårdmetall.

I jämförelse med valsringar helt av hårdmetall med kilspår eller drivklackar i sidoytorna, kan hårdmetallringen i kompositvalsar enligt uppfinningen göras smalare genom att drivdonen förläggs till gjutjärnsdelen.

Sammantaget karakteriseras kompositvalsen enligt uppfinningen av en hårdmetallring av mindre dimensioner än valsringar helt av hård- metall, resulterande i lägre kostnad. Vidare sker bearbetningen av kompositvalsens hål, sidor och drivdon i gjutjärn som är betydligt mera lättbearbetat än hårdmetall, resulterande i lägre kostnad.

(L- 5 464 226 De för överföring av vridande moment nödvändiga spåren kan göras i kompositvalsringens hål eller i dess sidoytor. En eller flera kompositvalsringar kan monteras på en valskropp med lagertappar i båda ändar och som är försedd med delar som griper in i spåren i kompositvalsringen och därmed överför vridande momentet från axeln antingen direkt eller via en mellanhylsa. Några alternativa lös- ningar visas i figur l och 2.

Figur 1 visar en valskonstruktion, där vridmomentet överförs från valsaxeln l via kilen 2 till hylsan 3, vars drivklackar 4 passande i spåren 5 för vridmomentet vidare till kompositvalsens segjärnsdel 6 och via den metallurgiska bindningen A vidare till hårdmetall- ringen 7. Valsringarnas inbördes axiella läge bestäms av hylsan 3 och fixeras via hylsan 8 av muttern 9 med extra fixeringsskruv 10.

Figur 2 visar en valskonstruktion, där vridmomentet överförs från valsaxeln 1 via kilen 2 i kilspåret 3 till kompositvalsens seg- järnsdel 4 och via den metallurgiska bindningen A vidare till hårdmetallringen 5. Mellanhylsan 6 bestänuner Valsringarnas inbördes axiella läge, som fixeras via hylsan 7 av muttern 8 med fixerings- skruven 9.

Figur 3 visar en kompositvalsring som monteras på fri axeltapp, dvs valsspindeln saknar bärlager på ena sidan av valsringen. Det vridande momentet överförs genom friktion i valsringens hål av den koniska hylsan 2, som drivs upp på valsaxelns 1 koniska del, till kompositvalsens segjärnsdel 3 och via den metallurgiska bindningen A till hårdmetallringen 4.

Kompositvalsar med hårdmetallringar ingjutna i segjärn har provats i trådverks slut- och mellansträckor, såväl på valskroppar med lagertappar i båda ändar som på fri axeltapp. Vidare har de provats som armeringsjärns-, rör- och matarvalsar. Deras prestanda har väl överensstämt med erfarenheterna sedan 1965 av hårdmetall i varm- valsar. De begränsade hårdmetalldimensionerna och drivningen via drivdon i segjärnet öppnar för användning även i stångvalsverk, kallvalsverk och andra valsapplikationer.

Claims (1)

1. 464 226 'ß Pantentkrav Valsring företrädesvis för varm- och/eller kallvalsning, vid vilken valsbanan utgörs av en eller flera hårdmetallringar ingjutna i en valsstomme av en järnlegering, kännetecknad av att gjutlegeringen består av ett väsentligen grafitiskt gjutjärn, som efter gjutningen innehåller 5-30, företrädesvis 15-20 viktsprocent restaustenit, vilken vid efterföljande ett eller flera värmebehandlingssteg helt eller delvis under volymökning omvandlas till huvudsakligen bainit i avsikt att reducera eller helt eliminera den efter avsvalningen efter gjutningen uppkomna differentiella krympningen hos gjutjärnet relativt hårdmetallen. iM