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EP0764063A1 - Verfahren zur herstellung eines nahtlosen warmgefertigten rohres - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines nahtlosen warmgefertigten rohres

Info

Publication number
EP0764063A1
EP0764063A1 EP95921715A EP95921715A EP0764063A1 EP 0764063 A1 EP0764063 A1 EP 0764063A1 EP 95921715 A EP95921715 A EP 95921715A EP 95921715 A EP95921715 A EP 95921715A EP 0764063 A1 EP0764063 A1 EP 0764063A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
steel
tube
range
carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP95921715A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0764063B1 (de
Inventor
Heinz Josef Kron
Hans Kohlhage
Hans-Eike Wiemer
Karlheinz Kutzberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19520833A external-priority patent/DE19520833C2/de
Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Publication of EP0764063A1 publication Critical patent/EP0764063A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0764063B1 publication Critical patent/EP0764063B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
    • B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
    • B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/10—Piercing billets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/466—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a non-continuous process, i.e. the cast being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B23/00—Tube-rolling not restricted to methods provided for in only one of groups B21B17/00, B21B19/00, B21B21/00, e.g. combined processes planetary tube rolling, auxiliary arrangements, e.g. lubricating, special tube blanks, continuous casting combined with tube rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • B21H1/12—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length rings for ball or roller bearings

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hot-formed tube from high-carbon, in particular hypereutectoid steel, according to the preamble of the main claim.
  • a block is cast, which is rolled on a roughing mill to a tube round.
  • This round tube is preferably formed into a hot-finished tube using the Assel method (see Stahlrohr-Handbuch 10th Edition, Vulkan-Verlag, Essen, 1986, pages 141-143).
  • Assel-Strasse usually has a rotary hearth furnace as the heating system, followed by a perforated machine designed as an inclined roller mill to produce a hollow body.
  • This hollow body is fed to an Assel rolling mill consisting of three diagonally arranged diagonally distributed rollers, which are equipped with a shoulder calibration. After pulling out the rod that serves as the internal tool, this becomes The intermediate pipe is reheated and the hot-produced pipe is generated via a multi-stand reducing roll mill and a downstream sizing mill.
  • a disadvantage of this method is that the tube round used must be close to the dimension of the hot-finished tube and a large number of rolled or forged tube round material is required to cover the delivery program.
  • the Assel Street is the preferred plant for the production of roller bearing tubes, but other tube production systems, such as push bench systems or tube continuous lines, are always used using pre-deformed and diffusion-annealed feed material.
  • the object of the invention is to provide a method for producing a hot-formed tube from high-carbon, in particular hypereutectoid steel, which is cheaper in comparison to the known methods and with which a higher material utilization and a shorter material throughput time can be achieved.
  • This object is achieved with the features specified in the characterizing part of the main claim.
  • Advantageous further developments are part of subclaims.
  • the essence of the invention is the use of undeformed continuous casting from steel, in particular from the material group of rolling bearing steels of any cross-section on a tube production system, eliminating the previously required upstream rolling or forging process and dispensing with the diffusion annealing required by the prior art considerable cost and time.
  • the material is used better, since it does not have to be divided and scooped as often.
  • care must be taken to ensure that, in the hole process as part of the overall process of tube production equipment, a stress state is built up in the length to be reshaped that has the highest possible negative mean stress value s m while minimizing shear stresses.
  • the method according to the invention can be used for all types of continuous casting such as vertical casting or sheet casting and regardless of the cross section, i. H. whether square, octagonal, polygonal or round.
  • Continuous casting block is divided into insert lengths without pre-deformation, i.e. H. in the as-cast state, heated to the forming temperature and then fed to the tube production system.
  • the push bench and the drawing press method have proven to be particularly advantageous. In all of the methods mentioned, the heated insert length for the punching process is placed in a round die and at
  • the use of direct continuous casting requires continuous casting, which has a homogeneous and finely dispersed distribution of the primary carbides and a high degree of purity and is as fine-grained as possible, characteristics which are guaranteed by the melting and casting process explained below.
  • the high degree of purity is necessary because the non-metallic inclusions that are unavoidably produced in steel production are retained in their original particle size and number per unit of mass until they are used as tube raw material and are not stretched and changed by deformation. This relationship applies equally to the average grain size.
  • the reduction of the coarse carbide precipitates is connected with the elimination of the diffusion annealing that has been customary up to now, which in the conventional method ensures a concentration compensation of the carbon and a homogenization of the structure.
  • modified metallurgy and special measures for casting the continuous casting are provided as measures according to the invention.
  • This also includes an adapted casting speed in the range preferably from 1.8 to 1.2 m / min. for the dimension range 170 - 240 mm D.
  • the casting speed ranges given above make it easier for the bubbles and inclusions to rise in the sense of a high degree of purity, but are selected so that the desired fine grain size is not impaired.
  • the rapid solidification with the relatively small cross-sections leads to a structure with a high degree of fine-grain even in the as-cast state and at the same time prevents this
  • the aluminum content must be selected so that the amount of AI2O3 formed in the cast continuous casting is small. For this reason, no aluminum is added in the process according to the invention without the oxygen content assuming undesirable values. Dispensing with the addition of Al does not mean that there are no traces of Al in the melt, either because of the low Al content of the alloy components or because of the lining.
  • the method according to the invention uses of undeformed and non-diffusion-annealed continuous casting of preferably hypereutectoid steel for the production of seamless roller bearing tubes on a tube production system with a punch press, in which a compression stress state during punching arises through the choice of the forming conditions.
  • a hot-rolled pipe with the dimensions 60.3 D and 8.0 mm wall made of 100Cr ⁇ bearing steel is to be produced.
  • a pig iron produced in the blast furnace is desulfurized in a first step, to a range of less than 0.010 percent by mass.
  • the pig iron is blown into steel using an LD converter with a capacity of up to 2501.
  • Purity purge with an inert gas In contrast to the prior art, this method does not use a ladle oven.
  • the setting of the temperature balance in the sense of maintaining the specified casting temperature is guaranteed by a high batch weight with appropriate heat content.
  • the casting is then carried out in a round format to a diameter of 220 mm on a multi-strand continuous sheet caster.
  • the casting speed is approximately 1.4 m / min.
  • the distributor is provided with partitions for better flow control and the immersion spout preferably has a diameter ⁇ 25 mm with a longer pouring funnel that always remains filled.
  • the entire casting chamber is sealed with argon and the melt is not flushed with argon during pouring, so that no perm plug is required.
  • the hollow body is pushed through several scaffolds by means of an inserted rod and thereby lengthened to a size of 127.5 x 8.25 mm.
  • the aspect ratio is 6.18.
  • the rod is pulled out and the bottom area is separated.
  • the previously described forming takes place in a heat.
  • the cooled intermediate tube To be able to carry out stretch-reducing mill, the cooled intermediate tube must be reheated to the forming temperature.
  • the final finished dimension of 60.3 D x 8.0 mm wall with an extension of 2.35 is produced without an internal tool.
  • the cooling in air takes place on a conventional cooling bed.
  • the hot-produced pipe thus produced is then, after soft annealing, the input material for the subsequent cold forming operations, such as cold crawls or cold drawing. Rings are cut from these cold-machined tubes in automatic lathes and the final contour of the rolling bearing is machined.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen warmgefertigten Rohres
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmgefertigten Rohres aus hochgekohltem insbesondere übereutektoidem Stahl gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.
Der Werkstoff mit der DIN-Bezeichnung 100Cr6 und entsprechende Stähle anderer Normen und Regelwerke, aus denen im europäischen Raum überwiegend Wälzlager hergestellt werden, zählt wegen des hohen Kohlenstoffgehaltes zu den übereutektoiden Stählen. Zur Herstellung eines warmgefertigten Rohres als
Ausgangsmaterial für die Fertigung einzelner Wälzlagerringe, werden folgende Verfahren angewendet.
Ausgehend vom Roheisen über das LD-Stahlwerk und einem Pfanπenofen sowie einer Pfannenentgasung oder alternativ ausgehend vom E-Stahlwerk, einem Pfanneπofen und einer Pfannenentgasung und in besonderen Fällen über ein Umschmelzstahlwerk wird ein Block gegossen, der auf einer Vorblockwalzstraße zu einem Röhrenrund gewalzt wird. Dieses Röhrenrund wird vorzugsweise mittels des Assel-Verfahrens zu einem warmgerfertigten Rohr umgeformt (s. hierzu Stahlrohr-Handbuch 10. Auflage, Vulkan-Verlag, Essen, 1986, Seiten 141 - 143). Die Assel-Straße weist üblicherweise einen Drehherdofen als Erwärmungsanlage auf, dem ein als Schrägwaizwerk ausgebildeter Lochapparat zur Erzeugung eines Hohlkörpers folgt. Dieser Hohlkörper wird einem Assel-Walzwerk bestehend aus drei am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Schrägwalzen zugeführt, die mit einer Schulterkalibrierung versehen sind. Nach dem Herausziehen der als innenwerkzeug dienenden Stange wird das Zwischenrohr nacherwärmt und über ein mehrgerüstiges Reduzierwaizwerk und über ein nachgeschaltetes Maßwalzwerk das warmgefertigte Rohr erzeugt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß das eingesetzte Röhrenrund abmessungsnah dem warmgefertigten Rohr sein muß und zur Abdeckung des Lieferprogrammes eine Vielzahl von gewalztem bzw. geschmiedetem Röhrenrundmaterial erforderlich ist.
Die Assel-Straße ist zwar die bevorzugte Anlage zur Herstellung von Wälzlagerrohren, aber auch andere Rohrerzeugungsanlagen, wie Stoßbankanlagen oder Rohrkontistraßen, werden benutzt immer unter Verwendung von vorverformten und diffusionsgeglühtem Einsatzmaterial.
Bekannt ist auch, statt eines Gußblockes (ingot) einen Stranggußblock (Bloom) - überwiegend im Rechteckformat - zu erzeugen - und diesen über einen Walz- oder Schmiedeprozeß zu einem Röhrenrund umzuformen. Alternativ wird statt eines Rechteckformates ein Rundstrangguß hergestellt, wobei auch dieser Stranggußblock nach dem Abtrennen gewalzt oder geschmiedet wird (s. La Revue de Metallurgie CIT April 1989, Seiten 344 - 350). Nach dem Stand der Technik wird der Umformgrad derart gewählt, daß ein Verschmiedungs- oder Walzgrad von I = 5 erzielt wird. Dem erwähnten Walz- oder Schmiedeprozeß ist immer eine Diffusionsglühung vorgeschaltet, um die vom Gießverfahren herrührenden Seigerungen und groben Karbid-Ausscheidungen weitgehend abzubauen bzw. zu verringern. Alle erwähnten Herstellverfahren für das Vormaterial sind kostenaufwendig, da große kapitalintensive Anlagen für die Umformung benötigt werden und das Material mehrfach bewegt wird. Da die Stäbe durch die Streckungen immer wieder aufgeteilt werden müssen, fällt auch eine entsprechende Menge an Schopfmaterial an. Jeder zusätzliche Arbeits- und Transportschritt bedeutet eine Gefahr der Erzeugung weiterer oder sich verstärkender Fehler, deren Beseitigung die Kosten erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines warmgefertigten Rohres aus hochgekohltem insbesondere übereutektoidem Stahl anzugeben, das im Vergleich zu den bekannten Verfahren kostengünstiger ist und mit dem eine höhere Materialausnutzung sowie eine kürzere Materialdurchlaufzeit erreichbar sind. Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.
Kernpunkt der Erfindung ist der Einsatz unverformten Stranggusses aus Stahl insbesondere aus der Werkstoff-Gruppe der Wälzlagerstähle beliebigen Querschnitts auf einer Rohrerzeugungsanlage unter Wegfall des bisher üblichen vorgeschalteten Walz- oder Schmiedeprozesses sowie unter Verzicht auf die nach dem Stand der Technik erforderliche Diffusionsglühung Der Wegfall dieser Arbeitsschritte erspart erhebliche Kosten und Zeit. Außerdem wird das Material besser genutzt, da es nicht so oft geteilt und geschöpft werden muß. Bei einem solchen Einsatz von unverformtem und nicht diffusionsgeglühtem Strangguß ist darauf zu achten, daß beim Lochprozeß als Teil des Gesamtprozesses der Rohrerzeugungsaniage in der umzuformenden Einsatzlänge ein Spannungszustand aufgebaut wird, der unter Minimierung von Scherspannungen einen möglichst hohen negativen Spannungsmittelwert s m aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar für alle Arten der Stranggußerzeugung wie Senkrechtstrangguß oder Bogenstrangguß und unabhängig vom Querschnitt, d. h. ob Vierkant, achtkant, polygonal oder rund. Der erzeugte
Stranggußblock wird nach dem Aufteilen in Einsatzlängen ohne Vorverformung, d. h. im Gußzustand, auf Umformtemperatur erwärmt und dann der Rohrerzeugungsanlage zugeführt. Als besonders vorteilhaft hat sich das Stoßbank- und das Ziehpreßverfahren erwiesen. Bei allen genannten Verfahren wird die erwärmte Einsatzlänge für den Lochprozeß in eine runde Matrize eingelegt und beim
Lochvorgang im umzuformenden Werkstück, wie schon zuvor erwähnt, ein negativer Spannungsmittelwert sm aufgebaut. Dadurch wird ein Aufreißen des Materials verhindert. Aber auch andere Lochaggregate mit nicht geschlossenem Arbeitsraum, beispielsweise ein Kegelschrägwalzwerk, vorgeschaltet bei Rohrkonti- oder Stopfenwalzverfahren, können dafür verwendet werden. Es muß aber durch die Wahl der Walzengeometrie, der Anstellung sowie der Art der Führungen dafür gesorgt werden, daß auch hier ein Spannungszustand sm entsteht, bei dem der Anteil an Zugspannungen minimiert wird und damit die Gefahr eines Aufreißens des Werkstückes beim Lochprozeß nicht mehr gegeben ist. Der Einsatz von Direktstrangguß bedingt gegenüber dem konventionell eingesetzten vorverformten und diffusionsgeglühtem Material einen Strangguß, der eine möglichst homogene und feindisperse Verteilung der Primärkarbide und einen hohen Reinheitsgrad aufweist sowie möglichst feinkörnig ist, Charakteristiken, die durch den nachfolgend erläuterten Erschmelzungs- und Gießprozeß gewährleistet werden. Der hohe Reinheitsgrad ist erforderlich, da die bei der Stahlherstellung unvermeidlich entstehenden nichtmetallischen Einschlüsse in ihrer ursprünglichen Teilchengröße und Zahl pro Masseneinheit bis zum Einsatz als Röhrenvormaterial erhalten bleiben und nicht durch Verformung gestreckt und verändert werden. Dieser Zusammenhang gilt in gleicher Weise auch für die mittlere Korngröße. Die Reduzierung der groben Karbid- Ausscheidungen steht in Verbindung mit dem Wegfall der bisher üblichen Diffusionsglühung, die bei dem herkömmlichen Verfahren für einen Konzentrationsausgleich des Kohlenstoffs und für eine Homogenisierung des Gefüges sorgt.
Zur Erzeugung eines so gekennzeichneten Stranggußmaterials als Einsatzmaterial für eine Rohrerzeugungsanlage sind erfindungsgemäß als Maßnahmen vorgesehen eine geänderte Metallurgie sowie Sondermaßnahmen beim Gießen des Stranggusses. Hierzu zählt auch eine angepaßte Gießgeschwindigkeit im Bereich vorzugsweise von 1 ,8 - 1 ,2 m/min. für den Abmessungsbereich 170 - 240 mm D. Diese
Gießgeschwindigkeiten in Verbindung mit sorgfältiger Pfannenmetallurgie und günstiger Ausbildung des Verteilers im Hinblick auf Luftabschluß, feuerfeste Auskleidung und Stahlströmung sowie einem besonderen Tauchausguß und eine im Hinblick auf Vergießbarkeit und Reinheitsgrad angepaßte Stahlzusammensetzung, insbesondere der Elemente AI, S und O2 gewährleisten den gewünschten
Reinheitsgrad. Die oben angegebenen Gießgeschwindigkeitsbereiche erleichtern ein Aufsteigen der Blasen und Einschlüsse im Sinne eines hohen Reinheitsgrades, sind aber so gewählt, daß die gewünschte Feinkörnigkeit nicht beeinträchtigt wird. Die schnelle Erstarrung bei den relativ kleinen Querschnitten führt schon im Gußzustand zu einem Gefüge mit hoher Feinkörnigkeit und unterbindet gleichzeitig die
Ausscheidung grober Karbide. Im Hinblick auf die Vergleichmäßigung der Abkühlung über den Querschnitt gesehen und im Hinblick auf die Verteilung der Seigerungen ist dem Rundformat der Vorzug zu geben. Grundsätzlich ist es aber ebenso möglich, ein vergleichbares Vier- Achteck oder Polygon zu gießen. Der besondere Tauchausguß ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser < 25 mm bei einer entsprechenden Bauhöhe ist. Das wirkt sich günstig auf den ferrostatischen Druck und auf das Strömungsverhalten beim Gießen aus.
Für den besonderen Fall des übereutektoiden Stahls der Werkstoff-Gruppe der Wälzlagerstähle wird von den Wälziagerherstellern ein Mindestgehalt an Schwefel vorgeschrieben, um das warmfertige Rohr bzw. die abgetrennten Ringe ohne Schwierigkeiten einwandfrei zerspanend bearbeiten zu können. Im Sinne eines guten Reinheitsgrades sollte auf der einen Seite so wenig wie möglich Schwefel im Stahl sein, aber für die Zerspanung der Stahl einen Mindestgehalt an Schwefel aufweisen. Als zweckmäßig hat sich in diesem Sinne ein Bereich von 0,008 - 0,015 Massenanteil in Prozent Schwefel herausgestellt. Ist im Unterschied dazu die Weiterverarbeitung weitgehend spanlos, dann wird ein Schwefelgehalt von max. 0,005 Massenanteil in Prozent als vorteilhaft angesehen. Für beide Arten der Weiterverarbeitung, d. h. spanend oder spanlos ist ein Chrom-Kohlenstoffverhältnis im Bereich zwischen 1,35 bis 1 ,52 vorzugsweise von 1 ,45 von Vorteil. Über dieses Verhältnis kann die nicht gewünschte Karbidzeiligkeit positiv beeinflußt werden.
Weiterhin wird im Sinne eines niedrigen Sauerstoffgehaltes und einer Feinkörnigkeit des Materials häufig ein Mindestgehalt an Aluminium gefordert. Da eine allgemein übliche Kalziumbehandlung im Sinne der Bildung flüssiger Kalziumaluminate zur
Verbesserung des Reinheitsgrades für den Wälzlagerstahl nicht gestattet ist, muß der Aluminiumgehalt so gewählt werden, daß die Menge des sich bildenden AI2O3 im abgegossenen Strangguß gering ist. Aus diesem Grunde wird beim erfindungsgemäßen Verfahren auf eine Zugabe von Aluminium verzichtet ohne daß der Sauerstoffgehalt unerwünschte Werte annimmt. Der Verzicht auf eine Zugabe von AI bedeutet nicht, daß in der Schmelze kein AI in Spuren vorhanden ist, sei es über geringe AI-Gehalte der Legierungsbestandteile oder aber über die Ausmauerung.
Anhand eines willkürlich gewählten Beispieles wird das erfindungsgemäße Verfahren - Einsatz von unverformten und nicht diffusionsgeglühtem Strangguß aus vorzugsweise übereutektoiden Stahl für die Herstellung nahtloser Wälzlagerrohre auf einer Rohrerzeugungsanlage mit einer Lochpresse, in der durch die Wahl der Umformbedingungen ein Druckspannungszustand beim Lochen entsteht - näher erläutert. Hergestellt werden soll beispielsweise ein warmgefertigtes Rohr der Abmessung 60,3 D mit 8,0 mm Wand aus Wälzlagerstahl 100Crδ. Ausgehend von einem im Hochofen erzeugten Roheisen wird in einem ersten Schritt dieses entschwefelt, und zwar auf einen Bereich kleiner 0,010 Massenanteil in Prozent. Über einen LD-Konverter mit einem Fassungsvermögen bis zu 2501 wird das Roheisen zu Stahl Verblasen. Beim schlackenfreien Abstich in die Gießpfanne erfolgt das Legieren sowie eine kombinierte Desoxidation ausschließlich mit Kohlenstoff, Silizium und Mangan. Die sonst häufig übliche Zugabe von Aluminium im Sinne einer Vorberuhigung wird hier aus den zuvor erläuterten Gründen nicht angewendet. In der Gießpfanne wird der Stahl weiterbehandelt, d. h. es erfolgt das Feinlegieren im Sinne einer genauen Erfüllung der vorgegebenen Analysengrenzen, eine Entgasung einschließlich einer Kohlenstoff-Desoxidation im Vakuum und zusätzlich ein
Reinheitsgradspülen mit einem Inertgas. Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei diesem Verfahren auf den Einsatz eines Pfannenofens verzichtet. Die Einstellung des Temperaturhaushaltes im Sinne der Einhaltung der vorgegebenen Gießtemperatur wird durch ein hohes Chargengewicht mit entsprechendem Wärmeinhalt gewährleistet. Auf einer mehradrigen Bogenstranggußanlage erfolgt dann der Abguß im Rundformat auf einen Durchmesser von 220 mm. Die Gießgeschwindigkeit beträgt ca. 1 ,4 m/min. Der Verteiler ist mit Zwischenwänden zur besseren Strömungslenkung versehen und der Tauchausguß hat vorzugsweise einen Durchmesser < 25 mm mit einem längeren Eingußtrichter, der immer gefüllt bleibt. Der gesamte Gießraum ist mit Argon abgedichtet und beim Abgießen wird die Schmelze nicht mit Argon gespült, so daß kein Permstopfen erforderlich ist. Zur Beherrschung des Fließverhaltens von übereutektoiden Stählen werden spezielle Anfahrköpfe zum Gießen verwendet. Nach dem Abtrennen in lange Stäbe werden diese gekennzeichnet und visuell auf Fehler kontrolliert und dann zur Stoßbankanlage transportiert. Auf einer Kaltsäge werden die langen Stangen in vorgegebene Einsatzlängen unterteilt und in einem Drehherdofen auf 1140 - 1180°C erwärmt. In der Lochpresse findet die erste Umformung des erwärmten Stranggußblockes zu einem Hohlkörper mit der Abmessung 223,0 x 51,0 mm statt. Dies entspricht einer Streckung von 1,39. Im Elongator wird der Hohlkörper weiter gestreckt auf eine Abmessung 192,0 x 40,0 mm. Dies entspricht einer Streckung von 1 ,43. Danach wird der einen Boden aufweisende gestreckte Hohkörper in die Stoßbank eingelegt. Mittels einer eingeschobenen Stange wird der Hohlkörper durch mehrere Gerüste gestoßen und dabei auf eine Abmessung von 127,5 x 8,25 mm gelängt. Die Streckung beträgt dabei 6,18. Die Stange wird herausgezogen und der Bodenbereich abgetrennt. Bis zu diesem Arbeitsschritt erfolgt die zuvor beschriebene Umformung in einer Wärme. Um die abschließende Umformung im Streckreduzierwalzwerk durchführen zu können, muß das abgekühlte Zwischenrohr auf Umformtemperatur wieder erwärmt werden. Im Streckreduzierwalzwerk wird ohne ein innenwerkzeug das endgültige Fertigmaß von 60,3 D x 8,0 mm Wand mit einer Streckung von 2,35 erzeugt. Die Abkühlung an Luft erfolgt auf einem üblichen Kühlbett. Das so erzeugte warmgefertigte Rohr ist dann nach einer Weichglühung das Einsatzmaterial für die nachgeschalteten Kaltumformungen wie Kaltpilgern oder Kaltziehen. Von diesen kaltgefertigten Rohren werden in Drehautomaten Ringe abgestochen und die endgültige Kontur des Wälzlagers angearbeitet.
Der wesentliche Vorteil des zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß der für Röhrenvormaterial (Halbzeug) aus hochgekohlten insbesondere übereutektoiden Stählen bisher erforderliche vorgeschaltete Walz- oder Schmiedeprozeß und die Diffusionsglühung entfallen können und der Stranggußblock durch die AI-freie Metallurgie sowie durch die beschriebenen Gießbedingungen eine Gefügeausbildung derart aufweist, daß er direkt auf einer Rohrerzeugungsanlage, die vorzugsweise eine Lochpresse in ihrem Anlagenkonzept hat, eingesetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines nahtlos warmgefertigten Rohres aus hochgekohltem insbesondere übereutektoidem Stahl, bei dem ein vorbehandelter und entgaster sowie desoxidierter flüssiger Stahl im Strangguß in der erforderlichen chemischen Zusammensetzung mit beliebigem Querschnitt vergossen und nach Abtrennung vom Strang der Stranggußstab auf Einsatzlänge aufgeteilt einer Umformung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stranggußmaterial hohen Reinheitsgrades, mit feinen Karbid¬ ausscheidungen und hoher Feinkörnigkeit erzeugt wird und daß die Einsatzlänge ohne jegliche Vorverformung, d. h. im Gußzustand und ohne Wärmebehandlung (Diffusionsglühung) auf Umformtemperatur erwärmt und einer Rohrerzeugungsanlage, die vorzugsweise eine Lochpresse in ihrem Anlagenkonzept aufweist, zugeführt wird, wobei beim Lochprozeß als Teil des
Gesamtprozesses der Rohrerzeugungsanlage in der umzuformenden Einsatzlänge ein Spannungszustand aufgebaut wird, der unter Minimierung von Scherspannungen einen möglichst hohen negativen Spannungsmittelwert sm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß beim Lochprozeß ein die Einsatzlänge aufnehmendes Werkzeug verwendet wird, das eine geschlossene Mantelfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzlänge wahlweise einen viereckigen oder sonstigen polygonalen vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß beim Lochprozeß ein Aggregat mit nicht geschlossenem Arbeitsraum, insbesondere Kegelschrägwalzwerk, verwendet wird, wobei die Einsatzlänge vorzugsweise einen runden Querschnitt hat. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl im Rundstrangguß mit einem Format im Bereich von 170 mm bis 450 mm D und einer Gießgeschwindigkeit im Bereich von 1,8 - 0,6 m/min, vorzugsweise im Bereich von 1,8 - 1,2 m/min für den Abmessungsbereich 170 - 240 mm D vergossen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für übereutektoiden Stahl der Werkstoff-Gruppe der Wälzlagerstähle der flüssige Stahl zunächst ausschließlich über Kohlenstoff, Silizium und Mangan ohne Zugabe von Aluminium teildesoxidiert und anschließend im Vakuum über Kohlenstoff volldesoxidiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei zerspanender Weiterverarbeitung des warmgefertigten Rohres der Schwefelgehait im Bereich 0,008 bis 0,015 Massenanteile in Prozent liegt und bei weitgehend spanloser Weiterverarbeitung der Schwefelgehalt maximal
0,005 Massenanteil in Prozent beträgt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Chrom-Kohlenstoffverhältnis ein Bereich zwischen 1 ,35 und 1 ,52 gewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Cr/C-Verhältnis vorzugsweise 1 ,45 beträgt. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abguß in die Stranggußaniage ein Tauchausguß mit einem Durchmesser < 25 mm bei einer entsprechenden Bauhöhe sowie ein Verteiler mit Zwischenwänden eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrerzeugungsaniage eine Stoßbank mit einer Presse als
Lochaggregat ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlherstellungsprozeß folgende Schritte aufweist:
Roheisenerzeugung
Roheisenentschwefelung
Blasprozeß (LD-Konverter) - Pfannenabstich (Legieren, kombinierte Desoxidation mit C, Si und Mn ohne Zugabe von Aluminium)
Pfannenbehandlung ohne Lichtbogenheizung (Entgasung und
Kohienstoff-Desoxidation unter Vakuum, Feiniegierung, Spülen)
Abgießen im Rundformat auf einer Bogenstranggießanlage unter Verzicht auf eine Argonspülung während des Gießens.
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