(R. Pribvl, Linz — H. Kaiserfeld, Honigsberg) DK: 621.944.07 ASM/SLA F 23; 1—66; 4—53 W 23 h Nova vrsta valjev za vroče valjanje v valjarnah pločevine Avstrijska tovarna VoEST (Vereinigte osterrei-chische Eisen- und Stahhverke) v Linzu je začela izdelovati po posebnem postopku novo vrsto valjev za vroče valjanje. Postopek je prijavljen za patentiranje v 13 deželah, v nadaljnjih 10 pa že zaščiten s patentom. Gre za kovane valje iz legiranega jekla (krom-molibden-vanadij), katerih površina je plamensko ali indukcijsko kaljena. Po kovanju s stopnjo preoblikovanja najmanj 3 do 4 krat surove valje najprej normaliziramo, potem pa še mehko žarimo. Sledi prvo struženje in preiskava notranjih napak z ultrazvokom, nato pa poboljšanje na trdnost 90—105 kp/mm2. Valje segrevamo v posebni peči polagoma in enakomerno do 940° C. Iz te temperature, ki ustreza njihovi kemični sestavi, valje kalimo na zraku in takoj nato popuščamo v posebni peči pri 620° C. Tako poboljšane valje zopet preiskujemo z ultrazvokom, nazadnje pa opravimo končno struženje na željeno dimenzijo. Potem se začne najtežja operacija v izdelovanju valjev, namreč utrjevanje delovne površine, in kolikor je potrebno, utrjevanje površine valjevega vrha. V smislu iznajdbe vršimo segrevanje do temperature kaljenja bodisi z gorilcem in mešanico plina-kisi-ka, ali indukcijsko po postopku kroženje — pomik. Hladimo z vodo, čeprav bi se lahko na temelju kemične sestave sklepalo, da je treba kaliti to jeklo na zraku. Površinsko kaljene valje popustimo, glede na uporabo, na površinsko trdoto 70 do 85 Shore — D, kar ustreza približno 65 do 80 Sho-re — C ali 420 do 600 HV. Slika 1 Mikrostruklura plamensko kaljenega kovanega valja za vroče valjanje s tovarniško oznako »GSL 3« (150 X) Popuščanje izvršimo na 325—525° C. Po tretjem preskušanju z ultrazvokom sledi zadnja operacija, brušenje na končne dimenzije. Struktura tako toplotno obdelanega valja je zelo fina in homogena, kar lahko vidimo na sliki 1. Takšne valje so prvič uporabili v valjarnah aluminija in barvastih kovin. Doseženi uspehi so bili izredno zadovoljivi tako po kakovosti kot v gospodarnosti. Zaradi preskušanja uporabnosti novih VoEST-ovih valjev za valjanje plemenitih jekel, so bili izvršeni poskusi pri enem najbolj znanih proizvajalcev takšnih jekel. Gre za podjetje SCHO-ELLER — BLECKMANN STAHLWERKE A. G., v katerega valjarni za vroče valjanje Miirzzuschlag — Honigsberg so izvršili v oktobru 1964 poskusna valjanja. Sklenjeno je bilo uporabiti mehansko najteže obremenjeno opremo, popolnoma mehanizirano ogrodje duo novejše konstrukcije. Podatki o ogrodju so sledeči: — enosmeren duo (Uberhebe-duo) tipa SCHLOE-MANN, leto izdelave 1952, s pomičnimi podporniki za valje — zgornji in spodnji valj s pogonom, 680 KM asinhron —- maksimalni pritisk valja 1400 t, mehansko uravnavanje — hitrost valja l,25m/sek — drsni ležaji iz brona, mazanje z maščobo za vroče valje — hlajenje s čisto vodo. Mere valjev: — premer..... 800 mm — najmanjši še uporabni premer valje- ve delovne ploskve . 740 mm — spremenljiva dolžina valja...... 1350 oz. 1500 oz. 2000 mm — vsevkupna dolžina valja...... 2950 oz. 3100 oz. 3600 — ležajni vrh .... 0 600 X 500 mm dolžine — vrh spojnika . . . 480/380 mm 0 X 300 mm dolžine — teža posameznega valja...... 8240 oz. 8740 oz. 8935 kg Naprava služi izključno za dokončno valjanje pločevin iz nerjavnih, v kislini in ognju odpornih kromovih in krom-nikljevih jekel. Znaten del odpade na feritna in polferitna jekla. Takšna so n. pr. proti ognju odporna, legirana z 25 % kroma, aluminijem in silicijem, kakršna uporabljajo pretežno za izdelovanje jedilnega pribora. Predvaljane kose (Sturzen) segrevamo na 850—950° C v peči, kurjeni z zemeljskim plinom, nato jih valjamo bodisi na končno debelino ali na srednjo mero pred hladnim valjanjem. Da bi bila končna temperatura valjanja pod rekristalizacij-sko dotičnega materiala, moramo uporabiti visoke pritiske valjev, s čimer dosežemo drobnozrnato strukturo. Temu primerno so valji podvrženi velikim mehanskim obremenitvam. Posebno feritna jekla imajo neugodno lastnost, da se sprijemljejo na valje. Ta pojav je odvisen od raznih faktorjev, katere je med drugim mogoče preprečiti tako, da držimo površino valja pri intenzivnem hlajenju z vodo na razmeroma nizki temperaturi. Zaradi obilnega dotoka vode, temperatura valja ne presega 80—90° C. Neposredno na zunanji površini valja se dosegajo za kratek čas tudi precej višje, »kontaktne« temperature, katerih žal ni mogoče izmeriti. Računsko dosežejo vrednosti 420—470° C. Na opisani napravi so se prej uporabljali izključno valji iz trde litine, katerih površinska trdota je znašala okoli 60—70 Shore D. Tipična kemijska sestava je bila naslednja: O/o C % Si % P % s °/o Mo % Mn 3,2 0,65 0,5 0,09 0,3 0,5 Nesporne prednosti valjev iz trde litine so nizka cena, lepa, proti obrabi odporna površina, ki daje gladke pločevine. Toda njihov usodni nedo-statek je, da so velikokrat že od ulivanja, še bolje rečeno od strditve, obremenjeni z zelo močnimi notranjimi napetostmi. Izdelovanje valjev iz trde litine popolnoma enake kakovosti je namreč zelo težavno: sestavljeni so iz dveh bistveno popolnoma različnih materialov. Na grobo povedano, iz bele litine v zunanji coni in sive litine v jedru. Pri proizvodnji je razen kemijske sestave predvsem pomembno oblikovanje zunanje bele plasti (brez grafita!). Zlasti je treba držati v zelo tesnih mejah globino te trde zunanje plasti (slika 2). Kolikor je trda bela plast premajhna, se zmanjšuje trajnost valja, ker po obrabi bele zunanje plasti ostanejo grafitne lamele melirane prehodne cone. Zaradi tega postane površina valja porozna, pločevine nečiste in hrapave. Kolikor pa je bela plast prevelika, skokovito naraščajo že same po sebi velike notranje napetosti, ki povzročajo zlome valjev. V praksi se je pokazalo, da so globine bele plasti nad 25 mm posebno nevarne. Mikrostrukturo zunanje plasti valja iz trde litine kaže slika 3. Že sama po sebi je heterogena in groba, kar se zlasti jasno pokaže pri primerjavi s sliko 1. BHIHs tmmmš čista globina trde plasti £ E 3 skupna globina Slika 2 Čista globina trde plasti, prehodna cona in skupna globina na valju iz trde litine (naravna velikost) Ti prvotno uporabljani valji iz trde litine, ki so se sicer dobro obnesli v valjarnah pločevin, niso zadovoljili pri valjanju na prej opisanem ogrodju v primerih valjanja z visokimi pritiski (700 t na vreteno) z 1350 mm širokimi valji in vodnim hlajenjem. Po kratkem času se ie luščila periferna plast, tako so valji postali neuporabni. Po tabeli 1 je znašala poprečna doba trajanja samo 46,5 izmen po 8 ur in noben valj se ni dal izkoristiti do najmanjšega mogočega premera 740 mm. Slika 3 Mikrostruktura valja iz trde litine (150 X) Veliko nagnjenje k razpokam je bilo leta 1957 vzrok za prehod od valjev iz trdne litine — kljub nizki ceni in dobri površini — na valje »Indefi-nite«. Kot je znano, so ti valji iz nekoliko bolj legiranega litega železa z lamelarnim grafitom. Proizvajajo jih z ulivanjem v kokile, njihova struktura pa je bainitno martenzitna. Značilno je, da vsebuje zunanja plast valja še manj delcev grafita (primerjaj sliko 4), in da je prehod od trde zunanje plasti do mehkega jedra mnogo blažji kot pri valjih iz trde litine. Pomembno je, da je treba valje Indefinite v vsakem primeru termično obdelati, to se pravi, podvreči dolgotrajnemu žarenju v predstruženem stanju. Tabela 1 — Podatki o vseh do sedaj uporabljenih valjih iz trde litine Izvršeno U £ (D Datum vgraditve -3 'I > Premer valja Obrušeno „ .„ risir,,7r,;h v mm od Dremera P°Precno zmanjšanje delovnih izmen v mm oapiemera „ • .v • , nn vcrraH tvi C premera pri brušenju Po vgraditvi a > r« W n O vtrrnHitpv "3 g o ^ 5 vgraditev s > l ° ^ „ , i * z B u « g o o?1 g .s a 4 •§ -z -a § G s -i-i r: s .3 --^.SiO-rt 3 - o „ S S o o > -g — a > > S 2S fe <9 c-agijSn^g ^ 2 fe Sk ? 5 P > "O ouf=oS > -3 o E1 ft g 3 o C ftC S« & 3 .H m a ^ " n S c >-i d rn s u > ^ w > 2 o a >»«0. p, n "IV-"'* X j. t \ «"C Slika 5 Razdelitev grafita v zunanji plasti INDEFINITE valja s slike 4 (nejedkano, 150 X) V zadnjih letih je VoEST v Linzu uvedla novo vrsto površinsko utrjenih valjev s tovarniško označbo »GSL 3«. Prvi par te vrste je bil dobavljen 23. 9.1964 s površinsko trdoto 75 Shore (dolžina delovne ploskve 1350 mm, premer 800 mm, skupna dolžina 2950 mm, teža 8240 kg). Cena tega para je 1,9 višja kot za valje Indefinite, razen tega je šlo za prvo izvedbo za to ogrodje, zato je bila določena sledeča jamstvena klavzula: »Valji veljajo za polnovredne, če dosežejo 100 delovnih izmen po 8 ur. V tem primeru je plačati Tabela 2 — Podatki o vseh do sedaj uporabljenih INDEFINITE valjih u Datum vgraditve > iS OJ > > (D D •3 > "3 ■d C > a u M > OO O 0 u -d tD & £ ta c C 'X *> tu ">s S—i u o s "o > 0 m 53 N O ft Premer valja v mm vgraditev c -d C3 Obrušeno od premera v min Poprečno zmanjšanje premera pri brušenju M !§ D.'-d M 3 -d 2 g c '.n B g C '3 Izvršeno delovnih izmen pri vgraditvi B d e s 3 S 'S M a a & o p. = 2 S & .a 15080 E 25.7.57 15.4.61 11 82,0 1350 804.84 3,5 14,0 7,5 razpokan in hrapav 15081 E 25.7.57 14.7.60 7 64,0 1350 804.75 794.00 10,75 1,53 4,0 14,0 9,1 razpokan in hrapav 17705 E 20.1.61 28.8.64 10 55,5 1350 800.91 1,0 11,0 5,6 razpokan in hrapav 17706 E 20.1.61 28.8.64 10 55,5 1350 800.53 1,0 11,0 5,6 razpokan in hrapav 19934 E 4.11.61 31.8.63 9 66,0 1350 800.53 2,0 16,5 7,3 razpokan in hrapav 19935 E 4.11.61 31.8.63 9 66,0 1350 802.50 2,0 16,5 7,3 razpokan in hrapav 28581 E 9.9.65 26.2.66 10 59,0 1500 799.15 165.17 33,98 3,40 4,0 18,5 5,9 razpokan in hrapav 25700 E 19.8.65 9. 9. 65 2 6,0 1500 801.40 6,0 3,0 počen 26005 E 19.8.65 26.2.66 11 65,0 1500 800.88 764.60 36,28 3,29 4,0 8,5 5,9 razpokan samo en 25499 E 18.12.63 30.7.66 14 104,0 1500 803,67 767.57 36,10 2,58 3,0 15,0 7,4 valj zato neuporaben 25500 E 18. 12.63 30. 7. 66 14 104,0 1500 804,00 776.30 27,70 1,89 3,0 15,0 7,4 razpokan 22530 E 24.12. 62 13.4.63 5 52,0 1500 796.10 6,0 19,0 10,4 razpokan in porozen 22531 E 24.12.62 13.4.63 5 52,0 1500 798.38 6,0 19,0 10,4 porozen 16829 E 10.9.60 22. 9. 62 11 100,5 1500 804,50 5,0 16,0 9,1 razpokan 16830 E 10.9.60 22. 9.62 11 100,5 1500 0 803,10 1032,0 68,7 5,0 16,0 9,1 razpokan polno ceno valjev Indefinite. Kolikor bi dosegli manj, se prizna pri ceni alikvotni popust. Ce se doseže več kot 150 pogonskih izmen, je plačati ali-kvotno višjo ceno vse do višine dogovorjene cene«. S to klavzulo naj bi se na eni strani spodbudili prvi poskusi z novimi valji VoEST na tem področju, na drugi strani pa rešila valjarna s poskusom zvezanega rizika. Prvo valjanje je bilo 9.10.1964. Od tedaj je obnašanje valjev pod stalnim nadzorstvom. Do 15.10.1967 je par izvršil že 257 delovnih izmen v teku 43 vgraditev. Medtem se je zaradi obrabe zmanjšal premer valja od 860 na 765 mm. Zmanjšanje premera na eno vgraditev je znašalo vsega 0,83 oziroma 0,82 mm. Kljub temu je ostala površinska trdota enaka, namreč 75 Shore — D. Površina valja je bila malenkostno slabša kot površina prvotno uporabljenih valjev iz trde litine, toda v primerjavi z neposredno pred tem uporabljenimi valji Indefinite popolnoma istovetna. Novi VoEST-ovi valji kvalitete »GSL 3« so se pokazali, kljub 1,9-krat višji ceni proti valjem Indefinite, izredno ekonomični, ker je že do sedaj dosežena 4-krat daljša doba trajanja. Par valjev je še zdaj v pogonu in bo verjetno dosegel okoli 450 izmen do najmanjšega mogočega premera valja 740 mm (začetni premer 800 mm), in sicer brez vsakega naknadnega posega. O končnih rezultatih bomo poročali pozneje na tem mestu. Isto velja tudi za drugi, naknadno dobavljeni par valjev iste kvalitete, ki pa ima daljšo delovno ploskev (1500 milimetrov) in je v uporabi od aprila 1967. Do sedaj je ta par pokazal prav tako dobre rezultate kot prvi. Izvanredno dobri rezultati valjanja feritičnih in polferitičnih nerjavnih jekel so nas navedli na to da bi s prvim parom VoEST-valjev valjali tudi visokolegirana, v ognju odporna jekla, npr. z 40 % Ni. Ta jekla z visoko preoblikovalno odpornostjo povzročajo pri valjanju razen mehanskih obremenitev tudi precej večje toplotne obremenitve kot nerjaveča jekla za jedilni pribor, ker je temperatura valjanja znatno višja in sicer okoli 1100° C. Kolikor je mogoče presoditi do sedaj, so valji VoEST dorasli tudi tem povečanim zahtevam, o čemer bomo na tem mestu poročali pozneje. Površinsko utrjeni valji VoEST za vroče valjanje iz kovanega jekla so zaradi posebnega načina izdelave popolnoma varni pred zlomom valja in vrha. Doslej nismo opazili niti luščenja površinske plasti, kar je mogoče pojasniti z izredno fino in homogeno mikrostrukturo (slika 1) in pa zaradi blagega prehoda trdote od površine proti jedru (slika 6). Doslej se niso pokazale niti zloglasne mrežaste razpoke, ki nastanejo zaradi povišane temperature. Kvaliteta površine valjev za opisane namene je zadovoljiva. Predvsem so valji do najmanjšega mogočega premera popolnoma brez por, v čemer se razlikujejo od valjev Indefinite in valjev iz trde litine. Nadaljnja prednost je ta, da lahko vrh doseže isto površinsko trdoto kot delovna ploskev, kar utegne biti odločilnega pomena pri drsnih ležajih, zlasti tistih iz plastične snovi. Izrabljeni „GSL 3" kovi kaljen :n in površinsko — \ \ \ \ NDEf- 'INITE valj \ llj /z trde litine 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Oddaljenost od površine v mm Slika 6 Krivulje trdot (shematsko) treh vrst valjev za vroče valjanje valji se lahko z naknadnim kaljenjem zopet usposobijo za rabo. Prav tako se lahko s struženjem in naknadnim kaljenjem predelajo na manjše valje. Nazadnje VoEST-ovi valji za vroče valjanje ne zahtevajo takšne pozornosti pri predgrevanju kot valji Indefinite ali iz trde litine, ker niso podvrženi lomu, kar se pokaže v povečani proizvodnji. Višja nabavna cena je spričo večje trajnosti več kot izenačena. VoEST-ovi valji so se pokazali daleč bolj ekonomični kot vsi drugi valji, ki so bili uporabljeni na opisanem ogrodju. ZUSAMMENFASSUNG Die osterreichische Firma VOEST begann nach einem Sonderverfahren mit der Produktion einer neuen Walzen-sorte fiir das Warmwalzon von Blechen. Das Verfahren ist in zehn Landern durch den Patent geschiitzt und in drei-zelm vveiteren Landern sind die Patente angemeldet. Es handelt sich um die geschmiedeten Walzen aus legiertem Cr, Mo, V Stahl, dessen Oberflache durch eine Induktions- oder Flammenhartung vergiitet ist. Dem Schmieden folgt eine Reihe der Warmebehadlungen und Ultraschallpriifungen. Nach dem Oberflachenharten, An-lassen und der letzten Ultraschallkontrolle vverden die Walzen auf das Endmass geschliffen. Die ersten Versuche mit diesen Walzen wurden bei der Firma Schoeller-Bleckman Stahlwerke A. G. durchgefuhrt. Der Preis dieser Walzen ist in Vergleieh zu den INDEFE-NITE Walzen, welche friiher gebraucht wurden, um 1.9-fach grosser. Schon bis zu dieser Zeit wurde eine viermahl langere Lebensdauer dieser Walzen erziehlt. Der erste Paar dieser Walzen wird vvahrscheinlich etwa 450 Arbeitsschichten aus- dauern. Nachtraglich vvurde noch ein Paar VValzen der-selben Oualitat aber grdsserer Breite (1500 mm) geliefert. Soviel es jetzt zu schatzen ist, sind die VoEST Walzen auch diesen hoheren Anforderungen gewachsen, vvoriiber spater noch berichtet wird. Bis jetzt konnte kein Schalen der oberen Schichte be-merkt werden, was sich mit einer ausserordentlich feinen und homogenen Mikrostruktur und einem milden Ubergang der Hiirte von der Oberflache in der Kern erklaren lasst. Auch die Netzartigen Risse, welche durch die hohe Temperatur verursacht werden sind nicht aufgetreten. Die VValzen sind bis zu dem kleinst moglichen Durchmesser an der Oberflache porenfrei. Die abgenutzten VValzen konnen durch ein wiederholtes Harten wieder brauchbar gemacht vverden. Beim Vorvvarmen verlangen diese VValzen auch nicht eine solche Aufmerksamkeit wie die Walzen Indefe-nite oder die Hartgusswalzen. Die VOEST VValzen haben sich okonomisch als weit besser bewiesen als alle bisher benutzten VValzen. SUMMARY Austrian firm VOEST (Vereinigte osterreichische Eisen und Stahlwerke) in Linz has started to produce a new type of rolls for hot rolling of plates. The new process is protected by a patent already in 10 countries, and in other 13 countries taking out a patent is announced. Forged rolls, made of alloyed steel (Cr, Mo, V), whose surface was hardened by flame or induction heat treat-ment, are discussed. Forging is followed by series of heat treatments and ultrasonic examinations. After surface hardening, tempering, and final ultrasonic examination, the rolls are ground to final dimensions. The first experiments with this type of rolls were carried out in Schoeller-Bleckmann Stahlwerke A. G. The priče of these rolls is 1.9 times higher than that of INDEFINITE rolls which have been used before. On the other hand, the lifetime of the new rolls has been 4 times longer already till now. The first pair of rolls stayed till now about 450 working shifts. Another pair of rolls was ordered, of the same quality, but vvider (1500 mm). As far as it can be seen, the VOEST rolls are capable to cope wrth these higher demands as weil. Until now no spalling was noticed, what can be explained by an extremely fine and homogeneous micro-structure, and a gentle transition of hardness from the surface to the core. Also netted cracks, which are caused by high temperature, have not been noticed. Rolls, down to the smallest possible radius, were vvithout any surface pores. Worn out rolls can be repaired by rehardening. At preheating the rolls do not demand such attention as the INDEFINITE or the hard čast rolls. The VOEST rolls appeared to be far more economical than any other rolls which have been used before. 3AKAKREHHE Abctphhckhh MeTaAAyprHKe 3anaM ieTOBair. 3to KOBaHLie BaAKH H3 AerapoBaHHoS CTaAH (CrMoV). noBepx-HocTb BaAKOB noABepraeTca nAaMeHiioii hah hhavkthbhoh 3aKaAKe. IIocAe KOBaHiia cAeAyeT TepMimecKaa o6pa6oTKa h yAbTpa3ByKosaa nposepna. no noBepxHocTHoft 3aKaAKe, OTnycKa h nocAeAHera koh-Tpo.u>a c yAbTpa3ByKOM cAeAyeT niAncf)OBKa saAKa. nepBaa onbiTHaa npoKaTKa c stiimh BaAKaMH 6biAa BbinoAHeHa b MeTaAAypniHecKOM 3aB0Ae Schoeller-Bleckmann Stahlwerke A. G. (ABCTpiia). IlpoAaHCHaH ueHa 3thx BaAKOB 1.9 pa3 Bbmie BaAKOB copTa Indefinite, ho 3a-ro hxhhh npoMiiocTb n H3H0C0yCT0HHHB0CTb 4 pa3a .\yKH0 OJKHAaTb, «TO BaAKH 3TOra CopTa MeTaAA. 3aBOAa VOEST BbinoAHHT xaK»ce noBbimenbia TpeSoBanna, o ieM SyAeT cooSmeHo no:oKe. IIpH 3tom COpTe BaAKOB nOKa ne 3a_Me4CHO BblKpaUIHBaHHe riOBepxHOCTH Sohkh; sto OBbacHaeTca BecbMa MeAK03epHHCT0ii H r0M0reHH0H MHKpocipyKTypbi a TaKace oMeHb MeAAeHHbiM naAeHHeM TBepAOCTK no Mepe nepexoAa ot noBepxuocTH k ueHTpy BaAKa. TaKiKe He 3aMeopMe ceTKH, noaBAeHne K0T0pbix b CBa3H c BbicoKoii TeMn-oii npoKaTa. Ha SoMKe 3thx BaAKOB Aaace B03M0>KH0 caMoro MaAora Ana.Merpa He o6Hapy>KHBaioTca ra30Bbia paKOBHHbi. PacxoAOBaHe BaAKH mojkho nocAe BTopiMHoii 3akaake b3atb CHOBa B Hcn0Ab30BaHHe. 3th BaAKH He Tpe6yiOT raK>KC TaKOro yxoAa npn noAorpeBaHHH KaK sto CAyqaii npH copie Indefinite hah c BaAKaMH h3 OT0eAeHHOra