Dir. Dr. Ing. Robert Pribyl Linz — Austria DK: 621.944; 669.71 ASM/SLA: W 23, A 1 Nova vrsta valjev za valjanje aluminija V tem članku je podana primerjava med pla-mensko kaljenimi kovanimi jeklenimi valji firme Voest in kovanimi valji drugih proizvajalcev, ki so jih uporabljali v vroči valjarni Ranshofen. Navedene so bistvene prednosti Voestovih valjev, kakor višja trdota delovne površine in čepov, za okrog trikrat daljša življenjska doba, višja specifična storilnost v tonah na mm odbrušenega premera in s tem tudi nižji stroški predelave. V prejšnjem članku (glej stran 1 do 7) je podan natančen opis izdelave in pa rezultati dolgoletne praktične preizkušnje nove vrste valjev za valjanje aluminija in cinka pri firmi Fried. fv. Neuman v Marktl-u, Niederosterreich. To novo vrsto valjev je razvila firma »Vereinigte Osterreichische Eisen-und Stahlerke Aktiengesellschaft«. Ti rezultati seveda ne morejo zadostovati za dokončno oceno nove vrste valjev, ker je primerjava v Marktl-u uporabljenih valjev izdelana izključno z valji s trdo lupino, ker so valjali le lahke bloke in ker se od toplo valjane pločevine ne zahteva ekstremno kvalitetne površine. Za tak strožji preizkus se je ponudila firma »Vereinigte Metallvverke Ranshofen — Berndorf Aktiengesellschaft«, s sedežem v Braunau na reki Inn, Oberosterreich. To pomembno podjetje prištevamo s sedanjo letno proizvodnjo surovega aluminija (približno 68000 ton) k največjim proizvajalcem te vrste v Evropi. Predelovalni obrati imajo zmogljivost okoli 25.000 ton valjanega aluminija in okoli 6500 ton stiskanih proizvodov letno. Najbolj značilni podatki vroče valjarne v Rans-hofen-u: Valjčno ogrodje: Duo-reverzirno ogrodje firme Demag-Duisburg Moč motor ja 2580 KM Valjčni pritisk na vretenu max. ca. 900 t hitrost valjanja max. 190 m/min. nastavitev valjev električna zmogljivost valjarne max. 30 t/h hlajenje, oz. mazanje valjev in čepov emulzija mineralnega olja Ležaji so iz umetne smole z bombažasto tkanino; dovodnim in odvodnim valjčnicam se da regulirati hitrost na dolži»ni 75. oz. 95 m*/dolžine. Valji: Dolžina valja premer valja skupna dolžina ležajni čepi čepi sklopke teža valja 800 mm koristna do ca. 750 mm 1800 mm 3770 mm 600 0 X 550 mm dol. 470 0 X 360 mm dol. 10.680 kg Valjanje aluminija v blokih in vseh vrst aluminijeve zlitine: debelina širina dolžina teža Toplo valjani trakovi: Najmanjša debelina širina največja dolžina 180 do 310 mm 600 do 1280 mm 1500 do 2400 mm 750 do 2400 kg 5 mm 660 do 1650 mm 93.000 mm Od srede 1967 se z uspehom uporabljajo enojno in dvojno konične Voest-ovo plamensko kaljenje valjčnice. Za ogrevanje blokov na temp. valjanja služijo tri moderne električno ogrevane peči s premičnim dnom in s prisilnim kroženjem zraka. Bloki se — kot je običajno — valjajo najprej na predvideno širino in nato na dolžino, delno pa tudi le na dolžino, in to ob močnem hlajenju z oljno emulzijo, da bi se pri zel orazličnih širinah valjancev elestič-no prilagodili različni »rasti« valja. Prvi vtiki se izvedejo pri močno zmanjšani količini emulzije. Ob zmanjšanem hlajenju se v celoti valja del aluminijevih zlitin, posebno trdih zlitin. Začetne temperature valjanja so odvisne od sestave valjanca in znašajo od 250 do 580° C. Površina valja se pri tem segreje od 55 do 140° C. Temperatura površine valja v valjčni legi, to je v kontaktu z valjancem, je znatno višja in doseže računsko približno polovico temperature valjanca. V valjarni Ranshofen so valji izpostavljeni posebno močnim obremenitvam iz naslednjih razlogov: 1. Izdelujejo predvaljance za valjanje folij, ki jih dobavljajo tujim firmam, pri čemer je površina valjanca izpostavljena posebno strogim zahtevam. 2. Iz toplo valjanih trakov se skoraj izključno hladno valja posebna pločevina z visokim sijajem in s posebnimi zahevami glede kvalitete površine, na primer pločevine za anodno oksidacijo. Ta pločevina z visokim sijajem iz Ranshofena uživa doma in na tujem, tudi v ZDA, velik sloves. Tudi za te namene je potreben toplo valjan trak z visoko kvalitetno površino. 3. Termične obremenitve so zelo velike, ker valjajo do 93 m dolge trakove, ki dajo zelo dolge kontaktne čase, kakršna je pač dolžina. Razen tega imajo težki bloki tudi veliko toplotno kapaciteto. Končno se valjajo tudi zelo trde zlitine, kakor n. pr. zlitina za metalne smuči »Perradur S« (Al, Zn, Mg, Cu 1,5), pri kateri zaradi visoke deforma-cijske upornosti naraste temperatura valja od 120—140°. Pri tako neugodnih razmerah je nevarnost za tvorbo vročih risov posebno velika. 4. Program valjanja je močno mešan. Zelo pogoste so dobave v majhnih količinah in širinah od 660—1650 mm, kar se, razumljivo, zelo negativno odraža na vzdržljivosti valjev. Od julija 1950, ko je valjarna začela obratovati, so doslej nabavili 7 parov vročih valjev (tabela 1). Tabela 1 Par. Tovarniška št. štev. 4 3/4 D 22057 A 22286 BI C 5701 C 5702 22286 C 5701 B 7165 B 7166 Podatki o vseh doslej uporabljenih vročih valjih (800 0 x 1800 x 3770 mm, teža valja 10.680 kg) o Prvič is .a jO tu QJ ■o o, B £ a > !9 g S e a N a Povprečna izguba premera na eno prebrušenje Iz valjano ton Specifična storilnost v t/mm odbrusa 25 0.83 ca. 30 37 27 27 27 0.73 1.00 183043 3390 18* 11 0.61 B 7961 B 7962 78,2 109073* 6414 Voest ' 24.1.66 še obratuje 12* 6 0.50 B 8636 B 8637 76,1 „ Voest 76 6 2.9.68 še obratuje do dne 31. 7. 68 Prvi par valjev je bil izdelan iz trde litine in je bil dobavljen skupno z valjavskim ogrodjem. Ta par valjev je kmalu popolnoma odpovedal, saj so se že po prvih dninah začeli kazati mrežasti risi, ki so terjali takojšnje obrušenje za 2—3 mm v premeru. To se je večkrat ponovilo, dokler valje niso izključili kot neuporabne. Kasneje niso več uporabljali valjev s trdo lupino. Drugi par valjev je prav tako dobavila neka kontinentalna železarna, vendar v kovanem in poboljšanem stanju. Ta par so prvič uporabili v juliju 1950 in se je pri takratnih lažjih obremenitvah prav dobro obnašal do izločenja zaradi premehke površine v oktobru 1956. Valja sta bila tridesetkrat prebrušena, pri čemer se je premer zmanjšal za 25 mm, to je 775 mm, kar je na eno prebrušenje povprečno 0.83 mm. Ta dva para valjev pri nadaljnjih primerjavah ne bomo več upoštevali, ker sega ta čas že predaleč nazaj in ker se takratne obratne razmere z današnjimi ne dajo več primerjati. Tretji par s številkami 22057 A in 22286 BI je bil dobavljen od nekega svetovno znanega neevropskega proizvajalca valjev. To so bili s Cr-Mo in V legirani jekleni kovani valji s poboljšano delovno površino valjev. Po podatkih iz atesta sta valja imela 66 Shore trdo delovno površino. Valja sta bila prvič vgrajena 7. 2. 1957. Zaradi preloma valja št. 22057 A so morali ta par valjev 15. 5. 1965 izločiti. Do tega dne je bil ta par osemintrideset-krat uporabljen. Po sedemintridesetem prebrušenju se je premer valja zmanjšal za 27 mm, to je na 773 mm. Poprečno se je zmanjšal premer pri enem obruše-nju za 0.73 mm in je bil zelo majhen. Od istega izdelovalca je bil tudi četrti par s tovarniško številko C 5701 in C 5702, prav tako v kovanem in poboljšanem stanju in z enako sestavo. V dobavljenem stanju je imel par po tovarniškem atestu 12. 11. 1957 od 64 do 66 Shore trdote na delovni površini. Naknadna preiskava z aparatom za Shore D trdoto je dne 24. 1. 1958 pokazala le od 62 do 64 Shore D trdote. Par so 2. 3. 1958 prvič vgradili. Njegova življenjska doba se je končala 8. 8. 1964 zaradi premehke površine. Po 27-kratnem prebrušenju se je zmanjšal premer za 27 mm. Povprečno pa se je zmanjšal premer pri vsakem prebrušenju za 1.0 mm. Pri zadnjih dveh parih valjev št. 3 in 4 je bila obrabna trdnost delovne površine pod takratnimi obratnimi razmerami popolnoma zadovoljiva. Vendar pa so bili valji v drugem pogledu slabi. Ležajni čepi namreč niso bili dovolj odporni proti obrabi. Že po štirih tednih so opazili globoke zajede, ki so terjale obrušenje čepov za ca. 3 mm v premeru. Ta nenavadno visoka obraba čepov je razvidna iz tabele 2. Hrapavost čepov je imela tudi za posledico predčasno obrabo uporabljenih ležajev iz umetne snovi, ker so ti ležaji zelo občutljivi na povišano temperaturo. Po drugi strani pa so se zaradi povečanega trenja prekomerno ogreli tudi ležajnim čepom bliže ležeči deli valja in povzročili valovitost robov na toplo valjanih trakovih. Tabela 2 Obraba čepov pri obeh neevropskih parih valjev št. 3 + 4 Par št. 3 Par št. 4 Datum Premer čepa Izguba premera Datum Premer čepa Izguba premera 7. 2. 57 600,00 29.6. 60 587,50 12,50 2.3.58 600,00 10.11.61 583,35 16,65 20. 8. 60 595,80 4,20 2. 3. 63 580,00 20,00 5. 1.62 592,70 7,30 30. 5. 63 572,95 27,05 18. 1.64 573,00 27,00 Izguba premera na eno vgraditev 0,71 mm 0,96 mm Pri novi vrsti Voestovih valjev se lahko tudi čepi plamensko kalijo in poboljšajo do približno 93 Shore D, tako da postanejo močno odporni proti obrabi. Zaradi lažje izdelave pa je pametneje, da sta trdoti čepa in delovne površine enaki. Prvi par Voestovih valjev (par št. 5, v tabeli 1 št. B 7165 in B7166) je bil dobavljen 27. 5. 1964 s srednjo trdoto delovne površine 79,3 oz. 77,6 in trdoto čepov 73,7, oz. 73,9 Shore D in je bil 28. 9. 1964 prvič vgrajen. Do 31. 7. 1968 je bil par 18-krat prebrušen, pri čemer se je zmanjšal premer valja za 11 mm, t. j. na 798 mm. Povprečna izguba v premeru na eno obrušenje znaša 0,61 mm in je manjša kot pri vseh doslej uporabljenih konkurenčnih valjih. Trdota delovne površine se ni spremenila. Par je še naprej uporaben. Ta uspeh je opogumil firmo v Ranshofenu, da je naročila pri firmi Voest drugi par v enaki izvedbi (par št. 6 v tabeli 1). Par nosi tovarniško številko B 7961 in B 7962 in je bil dobavljen 2.12. 1965, in sicer s srednjo trdoto 78,2, oz. 79,2 Shore D in srednjo trdoto čepov 73,8, oz. 75,2 Shore D. Valja sta bila v času obratovanja od 24. I. 1966 do 31. 7. 1968 12-krat prebrušena, pri čemer se je zmanjšal delovni premer valja le za 6 mm. Povprečna izguba premera znaša le 0,50 mm, to je najmanjša kdaj koli dosežena vrednost. Trdota površine se ni spremenila. Valja sta še dalje v uporabi. Tretji enak par valjev (par št. 7 v tabeli 1) je prvič šel v obratovanje 1. 9. 1968. Vroča valjarna firme »Vereinigte Metallwerke Ranshofen — Bern-dorf A. G.« dela od januarja 1968 izključno z novimi Voest-ovimi valji. Poleg boljše delovne površine je posebna prednost teh valjev visoka obrabna trdnost plamensko kaljenih čepov. Cepi ostanejo popolnoma gladki, kar se ugodno odraža na življenjski dobi ležajev iz umetne snovi, kakor tudi na tolerancah debeline in na ravnosti toplo in hladno valjanih trakov. Glede tvorjenja vročih risov je treba omeniti, da so se pri prvem paru valjev iz trde litine pojavili risi že po prvih dninah obratovanja in ni bila mogoča uspešna uporaba tega para valjev. Pri naslednjih treh parih kovanih jeklenih valjev so se sicer tudi pojavili vroči risi, vendar šele po nekaj mesecih življenjske dobe in v mnogo manjši meri. V Ranshofen-u so namreč zelo pazili, da so valje že prej, kot so se pojavili vidni risi, le na osnovi videza površine toplo valjanega traku zamenjali in prebrusili, najkasneje pa pri prvih znakih risavosti na površini valja, preden so le-ti postali globlji. Prvi par Voestovih valjev je obratoval 16 mesecev popolnoma brez risov. Prvič so opazili posamezne fine rise v februarju 1966, ki so bili vidni na okoli 1/4 obsega valja in so verjetno nastali pri kakšni zagozditvi bloka med valje. Z odbru-šenjem za 0.5 mm v premeru so izginili. Od takrat na tem paru niso odkrili niti sledi risov več. Tudi pri drugem paru so se doslej le enkrat pojavili fini risi, ki so se po 10 mesecih izoblikovali v tipične vroče rise z močnejšo oblogo aluminija, vendar ni bilo potrebno nikakršno nenormalno odbru-šenje. Glede »vgrajevanja« ali tudi »čakanja« valjev od enega prebrušenja do drugega je treba povedati, da v Ranshofenu zamenjajo valje najkasneje takrat, kadar kvaliteta površine toplo valjanega traku to zahteva. Ker so zahteve glede kvalitete površine v zadnjih letih stalno naraščale, zato »čakalni časi« v daljšem obdobju ne morejo služiti kot merilo. Razen tega v Ranshofenu od leta 1967 vsakih 4 do 5 tednov napravijo inventuro v skladiščih in ob tej priložnosti tudi menjajo valje, čeprav površina še ni izrabljena. Kot merilo kvalitete lahko najprej uporabimo zmanjšanje premera v mm pri enkratnem prebrušenju. Pri približno enakih »čakalnih časih«, oz. pri enaki izvaljani količini in približno enakem programu se bodo mehkejši, proti obrabi manj odporni valji močneje obrabili kot trši. Ce torej povzamemo rezultate obeh parov št. 3 in 4 in te primerjamo z rezultati obeh parov št. 5 in 6, dobimo, kakor je razvidno iz tabele 1, naslednjo sliko: Prva dva para št. 3 in 4 sta bila 37 + 27 = 64 krat prebrušena, pri čemer se je zmanjšal premer za 21 + 21 — 54 mm. Iz tega izračunamo zmanjšanje premera v mm — na eno obrušenje znaša 54 : 64 = = 0.844 mm. Para 5 in 6 sta bila 18 + 12 = 30 krat prebrušena. Premer se je zmanjšal za 11 + 6 = = 17 mm in povprečno pri enem obrušenju za 17 : 30 = 0.567 mm. Iz primerjave je razvidno izboljšanje za 0.844 — 0.567 = 0.277 mm ali 33%. Ker so neevropski valji po odbrušenju za 27 mm izčrpani in ker je pri Voestovih valjih garantiran odbrus za okoli 50 mm, pomeni, da predstavlja izračunano izboljšanje 3x daljšo življenjsko dobo. Ta uspeh se da razložiti z znatno višjo trdoto površine in skoraj dvakrat tolikšno kalilno globino. Proti taki primerjavi bi lahko tudi ugovarjali, ker smo primerjali že izločena para valjev 3 in 4 s 27 mm zmanjšanim premerom z valjavskim parom 5 in 6, kjer se je premer zmanjšal le za 11, oziroma 6 mm, ki še vedno obratujeta in bi pri odbrušenju za 27 mm ali celo za 50 mm tudi postala mehkejša. Takšen ugovor pa ni sprejemljiv, ker enaki valji s prav tako 800 mm premera obratujejo v valjarni kvalitetne jeklene pločevine pri temp. 850 do 1100° C, torej v težjih obratnih razmerah že od 9. 10. 1964 in ki so že bili odbrušeni za 37 mm (a so še v uporabi), ne da bi se prvotna trdota 75 Shore D znižala. Tudi povprečno zmanjšanje premera z odbrušenjem, namreč 0,76 oz. 0,74 mm se z manjšim premerom ni povečala (glej časopis »Bander Bleche Rohre« 1968, str. 469/72 ali »Iron Age Metahvorking International«, nov. 1968, str. 38/39). Kot drugo merilo kvalitete služi lahko tudi specifična storilnost v tonah na mm zmanjšanja pre- mera z odbrušenjem. Ta kvocient je iz gospodarnih ozirov posebno pomemben, ker direktno vpliva na stroške valjanja. Z omenjenima paroma valjev 3 in 4 so do izločenja izvaljali skupno 183.043 t (tabela 1) kri zmanjšanju premera za 27 + 27 = = 54 mm. Iz tega izračunana specifična storilnost znaša 3390 ton na mm odbrusa. Z obema še obratujočima paroma valjev 5 in 6 so do dne 31. 7. 1968 izvaljali skupno 109.073 t, pri zmanjšanju premera za 11 + 6 = 17 mm. Specifična storilnost na eno odbrušenje je znašala 6.414 t na mm odbrusa, kar že sedaj predstavlja povečanje storilnosti za 89 % nasproti prej uporabljenima neevropskima paroma valjev. Ker je cena valjev fco Ranshofen za te in za Voestove valje približno enaka, velja tudi za pocenitev enak procentni iznos. Do končnega izločanja para št. 5 in 6 se bodo primerjane številke predvidoma še izboljšale v prid tema dvema paroma. V celoti lahko ugotovimo, da se tukaj pokazani rezultati s tistimi v predhodnem članku v osnovi povsem ujemajo. Dobljene primerjalne številke v obeh člankih se razlikujejo le v absolutnih vrednostih, ker so v prvem članku vzeti za primerjavo le valji iz trde litine, v drugem pa visokovredni kaljeni kovani jekleni valji. V prvem članku v točkah od 1—4 naštete glavne prednosti novega tipa valjev veljajo v enakem smislu tudi za to poročilo. Gospodu inž. Martinu Langeggerju, tehničnemu direktorju firme Vereinigte Metalhverke Ranshofen — Berndorf Aktiengesellschaft sem za njegovo velikodušno in razumevaj očo pomoč pri tem delu dolžan vso zahvalo. ZUSAMMENFASSUNG In diesem Artikel ist ein Vergleich zwischen den flam-mengeharteten Schmiedestahlwalzen der Firma Voest und den Schmiedestahlvvalzen anderer Erzeuger welche im Warmwalzwerk Ranshofen gebraucht vvurden, gegeben. Als besonderer Vorteil der neuartigen Walzen ist neben der besseren Ballenoberflache die hohe Verschleissfestig-keit der flammengeharteten Zapfen zu nennen. Fiir den vveiteren Qualitatsvergleich miissen noch andere Qualitats-mafistabe herangezogen werden. Zunachst der Durchmesser-verlust in mm je Abschliff. Er betragt 0.567 mm im Durch-schnitt bei den neuartigen Wdest-Walzen, gegeniiber 0.844 Millimeter bei den friiher verwendeten ausserkontinentalen VValzen, was eine Verbesserung von 33 % darstellt. Und wenn man beachtet, dass die ausserkontinentalen Walzen nach einem Durchmesserabschliff von 27 mm erschopft vvaren und bei den Voest VValzen ein Abschliff von 50 mm garantiert vvird, ist die errechnete Verbesserung mit einer dreifachen Lebensdauer verbunden. Als zvveiter Qualitats-mafistab dient die spezifische Walzleistung in Tonnen je mm Durchmesserabschliff. Sie war schon vor dem end-giiltigen Ausscheiden der Voest Walzenpaare um 89 °/o hoher als bei den zwei ausserkontinetalen Paaren. Beim ungefahr gleichen Walzenpreiss fco Ranshofen fiir die beiden Walzenarten ergibt sich auch ein gleich hoher Ver-billigungsprozentsatz. SUMMARY Comparison between flame quenched forged steel rolls by Voest and forged rolls by the other manufacturers which were used in hot rolling mili Ranshofen is presented in the paper. As a special advantage of the new roll type a greater wear resistance of flame quenched necks beside the better surface must be mentioned. In further comparison of qualities also some other parameters must be taken in account. The first one is reduction of diameter by grinding-off. In average this reduction takes 0.567 mm for the new Voest rolls, and it was 0.844 mm with the pre- viously used rolls, vvhat means improvement for 33 °/o. Taken also in account that these overseas rolls were ex-hausted fater 27 mm of grinding, and the new Voest rolls have guaranteed grinding-off of 50 mm, the life time is thus improved for three times. The second quality parameter is a specific throughput in tons per mm of the ground-off diameter. This throughput was for 89 % higher for the Voest rolls than for the both pairs of overseas rolls before they were finally taken out of operation. As the prize of both rolls fco. Ranshofen is nearly the same the actual costs are thus smaller for the same percentage. 3AKAKMEHHE ripn KGHTpoAbH KaiecTBa oyi!HKQBQiiHoii /KecTii ropaieroa npo-KaTa o0Hapya toauihhv, 6biAO cahuikom TSJKeAoe; KpiicTaA-Abl HOKpblTIia 6 bi AH TVCKAbI H IieAOCTaTOIHO Bbipa3IITeAbHbi; OUIIHKO-Banaa »ecTb obiAa cmeHb HHSKora iisrnSa. 06Hapy>Ken tskjkc 6oAb-uioii nponeHT 6paita Kan cacactbhc MHoroKaAHcb npii HCnHTaHHH bahahhh TeMnepaTypbi paciuaB-AeHHora MeTaAAa, BpeMaHH 3aAep>KHBaniia b BaHHe, ObicTpoTbi BbiTacKHBaHHa H3 BaHHbi II BAHaHiia ocxaAbHbix cjjaKTopoB Ha ra-iKecTb miHKa, BeAimimy a3, BHAa n0BepxH0CTH iita. B CBa3ii C MaCTHMH HOBpejKAeHIIHMII BaHHbi C paCITAaBACHHblM miHKOM (npo-AoMa BaHHbi) npoBeAeHO HcnbiTaHHe BAHanna TeMnepaTypbi Ha 0bicTpoTy nAaBAemia >KeAe3a.