Weiters bezieht sich die Erfindung auf einen Gußwerkstoff enthaltend die oben angeführten Elemente.

Die Erfindung umfaßt schließlich eine Verbund-Indefinitewalze, insbesondere für Arbeitswalzen zur Umformung von Flachstahl, bestehend aus einem Arbeits-oder Mantelteil, gebildet aus einer Gußlegierung mit geringer Haft-oder Schweißneigung für das Walzgut und einem zähfesten Kernteil aus niedrig legiertem Gußeisen, insbesondere aus Sphäroguß.

Werkzeuge oder Maschinenteile, die beim Gebrauch derselben einer Mehrzahl von Beanspruchungen unterschiedlicher Art ausgesetzt sind, erfordern ein besonderes Eigenschaftsprofil. Davon ausgehend sind im Hinblick auf die Machbarkeit und die wirtschaftliche Herstellung sowie die Lebensdauer im praktischen Betrieb der Teile die jeweils geeignetsten Werkstoffe und Herstellungsverfahren auszuwählen.

Teile, die bei variierenden Temperaturen über der Raumtemperatur, insbesondere für eine Warmformgebung von Werkstücken, eingesetzt werden, sind in vielen Anwendungsfällen aus Gußwerkstoffen gebildet. Durch eine derartige Werkstoffwahl können in günstiger Weise im wesentlichen ein Verzug wegen örtlich unterschiedlichen Temperaturen minimiert, die Herstellung der Teile wirtschaftlich gestaltet und die Materialeigenschaften den Beanspruchungen weitgehend angepaßt werden.

Arbeitswalzen zum Warmwalzen von Stahl, zum Beispiel Walzen in Warm-Breitbandstraßen, insbesondere in Steckelgerüsten und in den Fertiggerüsten, sind einerseits hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt und müssen andererseits eine möglichst geringe Neigung zum Kleben und Verschweißen mit dem Walzgut aufweisen. Je dünner nämlich das Warmband gewalzt wird, desto höher werden die spezifischen ; Flachenpressungen zwishen Arbeitswalze und Walzgut, was, begünstigt durch die tiefen Endwalztemperaturen den letzten Gerüsten, eine Tendenz zum Anhaften des Bandes an der Walzenoberfläche wesentlich verstärkt. Dieses Kleben, Verschweißen der Walzenoberfläche mit dem Band kann zum Herausreißen von Material aus dem Bande führen, was als solches und anhaftend auf der Walze zu weiteren Walzfehlern führen kann, was oft zwangsläufig zue Qualitätsabwertung des Warmbandes führt.

Es ist bekannt, zur Erfüllung der Erfordernisse betreffend eine Verringerung der Reibungen im Walzspalt und Verminderung der Haftneigung des Bandes an der Walzenoberflache sowie zur Erhöhung des Widerstandes gegen Ausschalungen und Thermoschockschädigungen des Materials, im Arbeitsbereich der Walzen in den letzten Gerüsten einer Warmbandwalzstraße einen Indefinite-Gußwerkstoff einzusetzen.

Die Indefinite-Qualitat besteht aus drei wesentlich verschiedenen Gefügebestandteilen, die aus dem Gußzustand heraus gebildet werden, nämlich aus Graphit, Karbiden und einer stahlähnlichen Matrix. Nur die Matrix kann durch eine Wärmebehandlung wesentlich verändert werden. Die Indefinite-Walzen-Qualität bzw. die Legierung bildet bei schneller Erstarrung viel Karbid und wenig Graphit im Gefüge und bei geringerer Erstarrungsgeschwindigkeit sind die Verhä ! tnisse umgekehrt, d. h., daß weniger Karbid und mehr Graphit entsteht. Dies hat zur Folge, daß schnell erstarrtes Material härter und langsam erstarrtes Material weicher ist. Bei einer Indefinite-Walze wirkt sich das so aus, daß mit zunehmendem Abstand von der Gußoberf) äche der Karbidanteil sinkt, der Graphitanteil zunimmt und die Härte ebenfalls geringer wird. Da in diesem Fall kein definierter Härtesprung zu beobachten ist, wurde diese Qualität"Indefinite" genannt.

Graphitausscheidungen können jedoch die Härte und insbesondere die Verschleißeigenschaften des Werkstoffes verschlechtern, so daß zur Minimierung dieses Nachteiles die Mikrostruktur zusätzlich harte Karbide aufweisen soll.

Dem Fachmann ist geläufig, durch legierungstechnische Maßnahmen ein Gußgefüge mit Graphitteilchen und Karbiden zu erstellen, wobei die Gehalte aus die Graphitbildung fördernden Elementen, im wesentlichen Nickel und Silizium, und die Konzentration der Karbidbildner, im wesentlichen Chrom und Molybdän in geringen Mengen, sowie die Kohlenstoffgehalte in der Schmeize aufeinander abzustimmen sowie deren Wechselwirkung bei der Erstarrung zu berücksichtigen sind.

Indefinitewalzen weisen gemäß dem Stand der Technik eine Zusammensetzung in Gew.-% von 2,6 bis 3,6 Kohlenstoff, 0,6 bis 1,1 Silizium, 0,6 bis 1,0 Mangan, 1,5 bis 2,1 Chrom, 4,1 bis 4,6 Nickel, 0,3 bis 0,5 Molybdän, Rest Eisen, Begleitelemente und Verunreinigungen auf. Das Gefüge des Arbeitskörpers bzw. des Mantels einer Verbundwalze besteht im wesentlichen aus einer bainitischen und/oder martensitischen Matrix mit Anteilen von 28 bis 40 % an eutektischen Karbiden und 1,3 bis 2,2 Vol.-% Graphit, wobei 5 bis 20 Graphitteilchen je mm Schliffläche vorliegen.

Um die Gebrauchseigenschaften von Indefinitewalzen zu verbessern, insbesondere <BR> <BR> <BR> deren Verschleißwiderstand im Arbeitsbereich zu erhöhen, wurde schon versucht ( PCT/GB 93/02380), in die dafür vorgesehene Schmeize vorzugsweise oberflächenbeschichtete Karbidteilchen höherer Härte einzubringen. Es ist dem Fachmann bekannt, daß hochharte Karbide geringen Anteils die Verschleißfestigkeit des Werkstoffes mehr erhöhen als die Erhöhung quatitätstypischer Karbide geringer Härte. Wird nun die Walze bzw. der Walzenmantel aus einer derartigen Schmelze mittels des Schleudergußverfahrens hergestellt, so können auf Grund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes zwischen Schmeize und Karbidteilchen und der Zentrifugalkraft unerwünschte Seigererscheinungen und Inhomogenitäten gebildet werden. Weiters kann durch die Veränderung der Schmeize die Ausbildung des notwendigen Graphits gestört werden.

Gemäß PCT/US 96/09181 erfolgte der Vorschlag, einer Schmeize mit einer ausgewogenen Zusammensetzung für Indefinitewalzen 0,3 bis 6,0 Gew.-% Niob zuzusetzen und den Kohlenstoffgehalt stöchiometrisch dem zu bildenden Niobkarbid entsprechend zu erhöhen. Durch diese Vorgangsweise werden zwar der Karbidanteil und der Verschleißwiderstand des Werkstoffes erhöht, höhere Niobgehalte können jedoch zu einer primären Bildung von Karbiden führen, was eine Vergröberung der Karbidkörner und der Graphitteilchen bewirken kann.

Bei einem Schleudergießen des Arbeitsbereiches einer Indefinitewalze ist die Legierung in der Kokille während der Erstarrung einer hohen Zentrifugalbeschleunigung, zum Beispiel im Bereich von 80 bis 180 G, ausgesetzt.

Weil nun primär in der Schmeize gebildetet Monokarbide des Vanadins eine geringere Dichte und solche des Niobs eine höhere Dichte als die des Flüssigmetalles besitzen, kann es zu Seigererscheinungen bzw. Entmischungen kommen. Zur Verhinderung von derartigen Seigerungen wurde schon vorgeschlagen (US 5 738 734), die Schmelze gleichermaßen mit Vanadin und Niob derart zu legieren, daß die bei der Erstarrung entstehenden Monokarbide Mischkarbide (VNb) C sind und im wesentlichen die gleiche Dichte wie die Schmeize besitzen. Auf Grund der möglichst hohen Gehalte an den Monokarbid bildenden Elementen bis 17 Gew.-% gemäß obiger US-Patentschrift, muß auch die Kohlenstoffkonzentration gemäß dem bekannten Zusammenhang eingestellt sein.

Eine derartige Legierung kann jedoch ein ungünstiges Erstarrungsgefüge mit örtlichen Entmischungen und großen Graphitpartikeln aufweisen, was einerseits schon nach geringen Einsatzzeiten eine verminderte Oberflächengüte der Walze erbringt und andererseits eine Klebeneigung des Walzgutes verstärkt, Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues verbessertes Verfahren anzugeben, mittels welchen der Werkstoff des Arbeitsbereiches von Indefinitewalzen eine wesentlich geringere Neigung zu einem Kleben oder Anschweißen des Walzgutes aufweist und eine konstant hohe Abriebfestigkeit über die Dicke des genutzten Bereiches besitzt.

Weiter setzt sich die Erfindung zum Ziel, einen Gußwerkstoff zu schaffen, der fein dispers und homogen verteilte Graphitausscheidungen mit einem geringen Volumsanteil aufweist und ebenso gleichmäßig verteilt im Grundmaterial Sonderkarbide mit durchwegs kleinem Karbidkorndurchmesser besitzt sowie bei einem Abschliff im wesentlichen unveränderte Eigenschaften der Arbeitsoberfläche aufweist.

Schließlich bezweckt die Erfindung, Verbund-lndefinitewatzen zu erstellen, deren Gebrauchseigenschaften wesentlich verbessert sind und die Gefahr von Walzenbrüchen, Ausschalungen und Rißbildungen im Übergangsbereich zum Kern verringert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß A. eine Schmelze mit einer chemischen Zusammensetzung in Gew.-% 2,0 bis 3,5 C 1,0 bis 2,0 Si 0,5 bis 2,0 Mn 1,0 bis 3,0 Cr 3,5 bis 4,9 Ni 0,2 bis 2,9 Mo Rest Eisen und Verunreinigungen erstellt und B. mehr als 0,5 Gew.-% Vanadin in einem Ausmaß bis 5,9 Gew.-% zugesetzt, in dieser gelöst und C. die Zusammensetzung der Schmelze legierungstechnisch durch Festlegung der Konzentrationen von Kohlenstoff sowie Silizium, in Anwesenheit von Nickel und der Wirkungssumme der karbidbildenden Elemente derart eingestellt wird, daß bei deren Erstarrung eine Mikrostruktur gebildet wird, welche 1,0 bis 3,0 Vol.-% Graphit mit der Maßgabe aufweist, daß mehr als 20, jedoch weniger als 100 Graphitteilchen je mm Beobachtungsfläche eines metallographischen Schliffes vorliegen und der Rest im wesentlichen aus Martensit, 8 bis 35 Vol.-% eutektischen Karbiden und mindestens 1 Vol.-% feinverteilten Vanadinkarbiden besteht, wonach D. die Schmeize in eine Form, vorzugsweise in eine Schleudergußkokille, gegossen und zu einem Körper, vorzugsweise einem Arbeitskörper einer Walze, erstarren gelassen und gegebenenfalls der Gußkörper zum Beispiel zu einer Verbundwalze weitergebildet wird, welcher derart erstellte Körper bzw. welche Walze E. einer Wärmebehandlung, bestehend aus einem mindestens einmaligen Aufwärmen auf Behandlungstemperatur, einem Halten bei dieser Temperatur und einem Abkühlen auf Raumtemperatur unterworfen wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß die Erstarrungskinetik der Schmeize und die Gefügemorphologie des Werkstoffes vorteilhaft geändert eingestellt wurden. Diese Änderung wird durch die synergetische Wirkung der Legierungselemente in den angegebenen Konzentrationen erreicht, wobei eine hohe Anzahl von kleinen Graphitteilchen durch ein gegenüber dem Stand der Technik geringfügiges Anheben des Gehaltes von Silizium und gegebenenfalls Aluminium in Anwesenheit von Nickel in engen Grenzen ermöglicht ist. Dabei ist jedoch die Wirkungssumme der karbidbildenden Elemente bei der eutektischen Erstarrung wichtig, wobei Chrom und Molybdän in den vorgesehenen Konzentrationen als entscheidende Einflußgrößen gefunden wurden. Weil die Vanadinkarbide zumindest teilweise vor der eutektischen Erstarrung bis zur Löslichkeitsgrenze des Vanadins in der flüssigen Legierung ausgeschieden werden, ist es wichtig, daß diese Monokarbide eine geringe Korngröße aufweisen und derart in der Schmelze bei der Erstarrung nicht durch die wirkende Zentrifugalbeschleunigung seigern können. Nach derzeitigem Wissensstand wird die Feinkörnigkeit der primären dispersen Karbidausscheidung durch die Wechselwirkung von Kohlenstoff, Silizium sowie Nickel einerseits und Chrom, Molybdän sowie Vanadin andererseits erreicht. Diese Wechselwirkungen der Aktivitäten der Elemente sind wissenschaftlich noch nicht vollständig geklärt, es kann jedoch angenommen werden, daß bei der Erstarrung eine vorteilhafte Ausscheidungskinetik erreicht und bei entsprechenden Siliziumgehalten und Nickelkonzentrationen in der Restschmelze die Graphit-und die eutektische Karbidausscheidung verzögert werden und daß nach Erreichen einer größeren Unterkühlung eine feinkörnige Resterstarrung erfolgt. Die Zusammensetzung der Schmelze soll dabei derart eingestellt werden, daß der Graphitanteil im erstarrten Werkstoff 1,0 bis 3,0 Vol.-% beträgt. Geringere Graphitanteile erhöhen auch bei einer hohen Graphitteilchendichte je mm2 von größer als 20 die Klebeneigung des Walzgutes an der Walzenoberfläche. Übersteigt der Graphitanteil 3,0 Vol.-%, vergrößert sich der Walzenverschleiß. Weiters ist legierungstechnisch ein Anteil von 8 bis 35 Vol.-% an eutektischen Karbiden und ein Gehalt von mindestens 1 Vol.-% Sonderkarbiden bzw. Monokarbiden zu erstellen. Geringere Karbidanteile als 8 und 1 Vol.-% führen zu niedrigerem Verschleißwiderstand des Materials und mehr als 35 Vol.-% eutektische Karbide erhöhen die Gefahr einer Rißbilding bzw. die Bruchgefahr.

Eine besonders ausgeprägte Brandrißbeständigkeit sowie Oberflächengüte bei geringem Verschleiß der Walze im Betrieb kann erreicht werden, wenn die Zusammensetzung der Schmelze legierungstechnisch derart eingestellt wird, daß bei Erstarrung eine Mikrostruktur gebildet wird, welche 1,2 bis 2,5 Vol.-%, vorzugsweise 1,25 bis 1,95 Vol.-%, Graphit mit der Maßgabe aufweist, daß mehr als 22, höchstens jedoch 90, Graphitteilchen je mm Beobachtungsfläche eines Schliffes vorliegen und der Rest im wesentlichen aus Martensit, 10 bis 25 Vol.-% eutektischen Karbiden und 2 bis 20 feinverteilten Monokarbiden besteht.

Wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Zusammensetzung der Schmelze derart eingestellt wird, daß in Anwesenheit von Nickel das Konzentrationsverhältnis von Kohlenstoff zu Silizium kleiner/gleich 2,6, vorzugsweise kleiner/gleich 2,0 beträgt, kann mit hoher Genauigkeit und in engen Grenzen die Graphitausscheidung bzw. der Graphitanteil des Werkstoffes im gewünschten Bereich erstellt werden. Bei einem den Wert von 2,6 übersteigenden Verhältnis der Kohlenstoff-zu den Siliziumgehalten werden sowohl grobe primäre Monokarbide gebildet als auch die Graphitbildung nachteilig beeinflußt.

Bei einer Optimierung der Materialeigenschaften und Werkstoffgüte ist von Vorteil, wenn der Kohlenstoffgehalt der Schmeize in Gew.-% auf einen Wert von 2,2 bis 3,1, vorzugsweise 2,6 bis 2,95, eingestellt wird.

Im Sinne einer besonderen Ausgewogenheit der Graphit-und Karbidverteilung bei der Erstarrung und zur weiteren Verbesserung der Gebrauchseigenschaften der Walze hat es sich als günstig erwiesen, wenn ein Endgehalt an Silizium in Gew.-% von mehr als 1,2 bis 1,95, vorzugsweise 1,4 bis 1,75, vorgesehen wird.

Das Element Aluminium fördert einerseits die Tendenz zur Graphitbildung, bewirkt jedoch andererseits auch eine Feinkornausscheidung von Sonderkarbiden.

Aluminium kann also wirkungskinetisch teilweise das Silizium ersetzen und als Steuerelement für eine ausgewogene Graphit/Karbidausscheidung Anwendung finden, so daß bei der tegierungstechnischen Einstellung der Zusammensetzung der Schmelze in Gew.-% Aluminium mit 0,002 bis 0,65 zugesetzt und in dieser gelost werden kann. Bevorzugt sind Gehalte von 0,005 bis 0,04 Gew.-% an Aluminium.

Die Einstellung von hoher Werkstoffgüte in engen Grenzen ist günstig, wenn der Nickelgehalt der Schmelze in Gew.-% auf einen Wert von 3,51 bis 4,7, vorzugsweise 4,15 bis 4,6, eingestellt wird.

Erstarrungskinetisch, aber auch im Hinblick auf eine Ausbildung einer hohen Anzahl von Graphitteilchen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Konzentrationsverhältnis Molybdän zu Chrom kleiner als 1,0, vorzugsweise kleiner als 0,8, beträgt. k <1,0, vorzugsweise < 0,8 Übersteigt der Verhältniswert 1,0, so können sich bei der Abkühlung und bei der Wärmebehandlung der Verbundwalze hohe Umwandlungsspannungen ausbilden, wodurch Materialtrennungen entstehen können. Diese Gefahr ist bei kleineren Walzen höher, der Sicherheit wegen betreffend eine Rißbilding ist es jedoch vorteilhaft, jedenfalls ein Verhältnis der Gehalte von Chrom zur Molybdän unter 0,8 vorzusehen.

Im Sinne einer gezielten Ausbildung von eutektischen Karbiden und damit einer Verringerung der Bruchgefahr des Walzenmaterials bei Stoßbelastungen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Gehalte an Chrom und Molybdän der Schmeize in Gew.-% auf die Werte von Chrom 1,2 bis 2,6, vorzugsweise 1,5 bis 2,01 Molybdän 0,20 bis 2,6, vorzugsweise 0,3 bis 0,9 eingestellt werden.

Mangan dient in erster Linie der Abbindung von Schwefel, wobei in günstiger Weise der Mangangehalt der Schmeize in Gew.-% auf einen Wert von 0,6 bis 1,6, vorzugsweise von 0,7 bis 1,45, eingestellt wird.

Um eine feindisperse Graphitteilchenverteilung weiters zu fördern und die Korngröße der Sonderkarbide gleichmäßig klein zu halten und damit die Gebrauchseigenschaften einer Indefinitewalze auch bei oftmaligem Abschliff zu verbessern, kann weiters von Vorteil sein, wenn der Schmelze in Gew.-% Vanadin 1,8 bis 3,9, vorzugsweise 1,9 bis 2,9, zugesetzt und in dieser gelöst wird.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn Vanadin teilweise durch weitere Elemente der Gruppe 5 des Periodensystems in einem Ausmaß von weniger als 0,6 Gew.-% substituiert und Mischkarbide gebildet werden. Letztendlich werden die vorgesehenen Eigenschaften des Werkstoffes durch eine Wärmebehandlung erbracht. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Gußkörper bzw. die Walze einer Wärmebehandlung unterworfen wird, welche aus mindestens einem Aufwärmen von Raumtemperatur auf eine Behandlungstemperatur von 400°C bis 500°C, vorzugsweise von 460°C bis 480°C, einem Halten bei dieser Temperatur von mindestens zwei Stunden, vorzugsweise mindestens acht Stunden, und einem Abkühlen auf Raumtemperatur, gegebenenfalls mit einer Tieftemperaturbehandlung, besteht.

Das weitere Ziel der Erfindung wird bei einem Gußwerkstoff der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Legierung in Gew.-% 0,5 bis 5,9 V 1,0 bis 2,0 Si 0,5 bis 2,0 Mn 1,0 bis 3,0 Cr 3,5 bis 4,9 Ni 0,20 bis 2,9 Mo 2,0 bis 3,5 Kohlenstoff mit der Maßgabe, daß 1,0 bis 3,0 Vol.-% als Graphitteilchen mit einer Verteilung von mehr als 20, jedoch weniger als 100 Teilchen je mm metallographischer Schliffläche des Werkstoffes vorliegen, enthält.

Der Vorteil des derart gebildeten Werkstoffes stellt dessen besondere Eignung für eine Erstellung von Indefinitewalzen dar und ist im wesentlichen darin zu sehen, daß im Vergleich mit dem Stand der Technik ein sehr konstanter Graphitanteil mit einem dergleichen Eigenschaftsprofil des Materiales erzielt wird. Durch die legierungstechnisch bewirkte hohe Graphitteilchendichte wird dabei die Schweiß-oder Anhaftneigung des Walzgutes an der Walzenoberfläche wesentlich vermindert. Eine Teilchenzahl unter 20 je mm Beobachtungsfläche zeigt jedoch keine ausreichende Wirkung. Gleiches gilt, wenn die Anzahl der Graphitteilchen über 100 je mm liegt, weil dann der Durchmesser der Einzelteilchen zu gering ist, um die Anhaftneigung im erforderlichen Maße zu verringern. Für eine hohe Graphitteilchenzahl und eine feine eutektische Erstarrung mit kleinen Sonderkarbiden ist es erforderlich, daß der Vanadingehalt größer als 0,5 Gew.-% ist, weil kleinere Konzentrationen keine wirkungsvolle Gefügeverfeinerung bewirken., Für die feindisperse Graphitteilchenbildung sowie den Erhalt einer gewünschten Erstarrungs-und Gefügestruktur des Werkstoffes sind bei einem geforderten Kohlenstoffgehalt auch die Elemente Silizium in Anwesenheit von Nickel sowie Chrom und Molybdän in jeweils engen Konzentrationsgrenzen vorzusehen, weil diese Elemente kinetisch in Wechselwirkung stehen. Allerdings führen hohe Vanadingehalte zu groben primären Karbidausscheidungen vom Typ MC und können eine erhöhte Bruchgefahr und ein Ausbrechen der großen Karbide aus der Arbeitsfläche bewirken, so daß die Konzentration dieses Elementes im Werkstoff den Wert von 5,9 Gew.-% nicht überschreiten soll.

Die Gebrauchseigenschaften der Walze können in vorteilhafter Weise weiter gesteigert werden, wenn die Legierung 1,8 bis 4,8 Gew.-% von Elementen der Vanadingruppe des Periodensystesm 2,2 bis 3,1 Kohlenstoff mit der Maßgabe, daß 1,2 bis 2,5 Vol.-% Graphit in Teilchen mit einer Verteilung von mehr als 22 Teilchen, höchstens jedoch 90 Teilchen, je mm einer metallographischen Schliffläche enthält. Wird bei einem Graphitgehalt von 1,8 Vol.-% die Graphitteilchenzahl von 100 je mm Bildfläche überschritten, so erhöht sich die Haftneigung des Walzgutes an der Walzenoberfläche wesentlich.

Hohe Gütesicherung insbesondere im Hinblick auf das Umwandlungsverhalten des Werkstoffes wird erreicht, wenn die Legierung in Gew.-% 2,0 bis 3,5 Kohlenstoff 1,0 bis 2,0 Silizium 0,5 bis 2,0 Mangan 1,0 bis 3,0 Chrom 3,5 bis 4,9 Nickel 0,2 bis 2,9 Molybdän 1,5 bis 4,9 Vanadin Rest Eisen und Verunreinigungen enthält.

Weiters ist, wie sich zeigte, bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Werkstoffzusammensetzung im Hinblick auf eine homogene und feindisperse Graphitteilchenbildung sowie auf verbesserte Gebrauchseigenschaften eine Indefinitewalze von Vorteil, wenn die Legierung ein Konzentrationsverhältnis von Kohlenstoff zu Silizium von kleiner/gleich 2,6, vorzugsweise von kleiner/gleich 2,0, aufweist, wobei eine Anwesenheit von Nickel vorgesehen ist.

Sowohl für eine besonders feine Graphit-und Karbidausbildung als auch für eine ausgewogene eutektische Graphit/Karbidausscheidung hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Legierung in Gew.-% Silizium größer als 1,2 bis 1,85, vorzugsweise von 1,4 bis 1,75, enthält.

Aluminium kann in Gehalten von 0,002 bis 0,65 Gew.-%, vorzugsweise von 0,005 bis 0,04 Gew.-%, in günstiger Weise eine gewünschte Graphit-sowie Karbidausbildung und eine feine Erstarrungsstruktur des Gußkörpers sicherstellen.

Bevorzugt enthält, im Hinblick auf einen kontrollierten Graphitgehalt und auf eine vorgesehene Härteannahme des Werkstoffes, die Legierung in Gew.-% Nickel 3.5 bis 4,9, vorzugsweise 4,15 bis 4,6.

Zur Abbindung des Schwefels kann in günstiger Weise die Legierung Mangan in Gew.-% von 0,6 bis 1,6, vorzugsweise 0,7 bis 1,4, enthalten.

Sowohl die Erstarrungsmorphologie als auch das Umwandlungsverhalten des Mantelwerkstoffes können verbessert und die Rißgefahr der Verbundwalze gesenkt werden, wenn die Legierung ein Konzentrationsverhältnis von Molybdän zu Chrom von kleiner 1,0, vorzugsweise kleiner 0,8, aufweist. Dadurch werden die inneren Spannungen einer Walze entscheidend verringert. Dies gilt für Vanadingehalte bis 5,9 Gew.-% und nur geringen Gehalten an weiteren Elementen der Gruppe 5 des Periodensystems. Durch Gehalte in Gew.-% von 1,5 bis 2,01 an Chrom und Konzentrationen von 0,3 bis 0,9 an Molybdän, insbesonderen bei einem Kohlenstoffgehalt von 2,6 bis 2,95 Gew.-% kann der Anteil an eutektischen Karbiden im Walzenwerkstoff vorteilhaft ausgebildet sein.

Wenn die Legierung in Gew.-% Vanadin 1,8 bis 4,0, vorzugsweise 1,9 bis 2,95, enthält, werden gleichzeitig günstige Verschleißwiderstände bei hohen Materialharten und ein verbessertes Gefügeumwandlungsverhalten des Werkstoffes erreicht.

Es kann auch der Gehalt an Vanadin teilweise durch einen Gehalt an weiteren monokarbidbildenden Elementen der Gruppe 5 des Periodensystems in einem Ausmaß von weniger als 0,6 Gew.-% substituiert sein. Bei Konzentrationen von 0,6 Gew.-% und höher an Niob oder Tantal in der Legierung können grobe Phasen im Gefüge gebildet sein, welche die Eigenschaften der Arbeitswalze und die Oberflächenqualität des Walzgutes verschlechtern.

Schließlich sind eine hohe Bruchfestigkeit und eine geringe Neigung zu Ausschalungen bei verbessertem Verschleißverhalten des Gußwerkstoffes zu erreichen, wenn dieser in Vol.-% 8 bis 35, vorzugsweise 10 bis 25, eutektisches Karbid und 1 bis 15, vorzugsweise 2 bis 10, Karbide der Elemente der Gruppe 5, der Vanadingruppe, des Periodensystems besitzt.

Der weitere Zweck der Erfindung, nämlich gattungsgemäße, mit dem Schleudergußverfahren hergestellte Verbund-Indefinitewalzen mit wesentlich verbesserten Gebrauchseigenschaften und geringer Gefahr von Walzenbrüchen, Ausschalungen, Brandrißbildungen und Rißbildungen im Übergangsbereich zum Kern anzugeben, wird dadurch erreicht, daß der Arbeitsbereich oder Mantel eine Dicke von 10 bis 150 mm aufweist und der Mantelwerkstoff ein Gefüge bestehend im wesentlichen aus 1,0 bis 2,5 Vol.-% Graphit, wobei dieser feindispers mit einer Graphitteilchenzahl von mehr als 20 Teilchen je mm einer metallographischen Schliffläche vorliegt, aus 8 bis 35 Vol.-% eutektischen Karbiden, aus 1 bis 20 Vol.- % Vanadinkarbiden in gleichmäßiger Verteilung, insbesondere in Richtung der Manteldicke, Rest im wesentlichen Martensit und verunreinigungs-oder herstellungsbedingt vorliegenden Bestandteilen, besteht und eine Härte zwischen 70 und 90 ShC hat.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Walzen ist im wesentlichen darin zu sehen, daß der mit dem Kern hoher Festigkeit metallisch verbundene Mantel eine hohe Graphitteilchenzahl aufweist, welche besonders wirksam ein Anhaften bzw.

Anschweißen des Walzgutes im Walzbetrieb verhindert. Diese homogene Graphitausbildung sowie die gleichmäßige Verteilung der kleinen Vanadin- Sonderkarbide wird durch eine legierungstechnische Beeinflussung der Erstarrungskinetik erreicht, so daß Entmischungen durch eine sogenannte Zentrifugalseigerung während des Schleudergießverfahrens nicht auftreten können. Somit ist in vorteilhafter Weise auch bei erforderlichen radialen Abtragungen die Gefügeausbildung und die Walzleistung nach jedem Nacharbeiten der Arbeitsoberfläche weitgehend gleich. Die jeweilige Walzleistung bis zu einem erforderlichen Nacharbeiten der Oberfläche ist vorteilhaft erhöht, weil die hohe Graphitteilchendichte eine gesteigerte Brandrißbeständigkeit sowie eine verbesserte Oberflächengüte des durch die Sonderkarbide vermehrt verschleißfesten Mantels bewirkt.

Ein erhöhtes Eigenschaftsniveau einer erfindungsgemäßen Walze kann sicher erreicht werden, wenn der Arbeitsbereich oder Mantelwerkstoff ein Gefüge besitzt, welches 1,0 bis 2,5 Vol.-% Graphit mit der Maßgabe enthält, daß dessen Verteilungsdichte mindestens 22 Teilchen, höchstens jedoch 100 Teilchen, je mm metallographischer Schliffläche beträgt, eutektische Karbide in einem Ausmaß von 10 bis 25 Vol.-% enthäit und 2 bis 10 Vol.-% Sonderkarbide der Elemnte der Gruppe 5 des Periodensystems besitzt.

Wenn gemäß einer bevorzugten Werkstoffvariante der Arbeits-oder Mantelwerkstoff eine Zusammensetzung in Gew.-% von C = 2,0 bis 3,5, vorzugsweise 2,21 bis 3,1, insbesondere 2,6 bis 2,95 Si = 1,0 bis 2,0, vorzugsweise größer 1,2 bis 1,85, insbesondere 1,4 bis 1,75 Mn = 0,5 bis 2,0, vorzugsweise 0,6 bis 1,6, insbesondere 0,7 bis 1,4 Cr = 1,0 bis 3,0, vorzugsweise 1,3 bis 2,5, insbesondere 1,5 bis 2,01 Ni = 3,5 bis 4,9, vorzugsweise 3,5 bis 4,7, insbesondere 4,15 bis 4,6 Mo = 0,2 bis 2,9, vorzugsweise 0,25 bis 1,3, insbesondere 0,3 bis 0,9 AI = 0,002bis 0,65, vorzugsweiswe 0,005 bis 0,1, insbesondere 0,005 bis 0,04 V = 0,5 bis 5,9, vorzugsweise 1,8 bis 3,9, insbesondere 1,9 bis 2,9 gegebenenfalls Nb und/oder Ta geringer als 0,6 Rest Eisen und Verunreinigungen besitzt und der Walzenkern aus Sphäroguß gebildet ist, sind einerseits eine hohe Verschleißfestigkeit, eine verringerte Gefahr einer Rißbildung und einer Rißfortpflanzung und eine hohe Härte des Arbeitsbereiches der Walze gegeben.

Hohe Sicherheit gegen Rißinitiation ist erreichbar, wenn die Bindezone zwischen dem Mantel oder Arbeitsteil und dem Walzenkern aus niedrig legiertem Gußeisen, vorzugsweise aus Sphäroguß, in radialer Richtung eine Biegefestigkeit (3-Punkt- Biegeprobe) von größer als 600 N/mm2 aufweist.

Anhand von Diagrammen und von Bildern von Erprobungsergebnissen sowie einer Tabelle sei die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 ein Diagramm C/Si Fig. 2 ein Diagramm Mo/Cr Fig. 3 und Fig. 4 Schliffbilder ungeätzt Tab. 1 Walzenwerkstoffe und deren Leistung im praktischen Einsatz In Fig. 1 ist die Konzentration von Silizium und Kohlenstoff dargestellt ; wobei der erfindungsgemäße Bereich durch die Punkte α,ßγ,# C beschrieben ist. Bevorzugte Bereiche mit einem Verhältnis = 2,6 A)<BR> <BR> Si (α, ß, γ, #1, α1) und einem C Verhältnis #2, 0 (Bereich B) (a, ß, 5 2) sind Spi gekennzeichnet.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm Molybdän und Chrom, in welchem der erfindungsgemäße Verhäftnisbereich der Gehalte dargestellt ist.

Die bevorzugten Bereiche mit einem Verhältnis <BR> <BR> Mo<BR> <BR> <BR> (BereichA)(α,ß,γ,#1,α2)undeinemsolchenvon#1,0 Cr Mo (Bereich=0,8 B)( α, α1)sindwieinFig.1kenntlich#2, <BR> <BR> Cr gemacht Fig. 3 zeigt in einem Schliffbild mit einer 50fachen Vergrößerung die Graphitausbildung in einem Walzenwerkstoff gemäß dem Stand der Technik. Der Walzenmantel wies folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% auf : C = 3,09, Si = 0,91, Mn = 0, 84, Cr = 1,79, Ni = 4,51, Mo = 0,38, AI=0,003, Graphitanteil : 3,9 Vol.-%, 18 Graphitteilchen je mm.

Fig. 4 zeigt in einem, eine gleiche Vergrößerung von 50fach aufweisenden Schliffbild die hohe Anzahl und gleichmäßige Verteilung der Graphitteilchen in einem erfindungsgemäß zusammengesetzten Arbeitsbereich einer Walze. Die chemische Zusammensetzung des Arbeitsbereiches war in Gew.-% C = 3,02, Si = 1,42, Mn = 0,9, Cr = 1,8, Ni = 4,36, Mo = 0,52, V = 2,9, AI =, 008, Graphitanteile : 2,8 Vol.-%, 42 Graphitteilchen je mm.

Im Vergleich mit einem Werkstoff nach dem Stand der Technik war trotz niedrigeren Kohlenstoffgehaltes und niedrigeren Graphitanteiles der erfindungsgemäßen Legierung deren Graphitteilchenzahl mehr als doppelt so hoch und es wurden 3,2 Vol.-% Vanadinkarbide gemessen.

In der Tabelle 1 sind jeweils die chemische Zusammensetzung des Walzenmantels, die Gefügeausbildung und die im praktischen Einsatz erzielte Walzleistung von 10 Walzenpaaren zusammengestellt. Die Walzen mit der Bezeichnung A bis E, welche aus der Erzeugung gemäß dem Stand der Technik stammten, waren also nicht mit Vanadin legiert, die Walzen mit der Bezeichnung F bis J wurden mit einem erfindungsgemäß legierten Mantelwerkstoff gefertigt.

Durch ein Zulegieren von Vanadin (Walzen F bis N) konnten bei verkleinertem Anteil an eutektischen Karbiden harte Vanadinkarbide mit geringer Korngröße und weitgehend homogener Verteilung im Werkstoff gebildet werden, wodurch sich die Verschleißfestigkeit des Materials und letztlich die Walzleistung wesentlich erhöhten. Eine hohe Graphitteilchenzahl je mm, welche durch die Wechselwirkungen der Aktivitäten der Elemente Cr, Si, Ni, Mo, C und V erreicht wurden, verhinderte auch bei geringen Graphitanteilen ein Kleben oder Verschweißen des Walzgutes an-bzw. mit der Walzenoberfläche. Ein Zusatz von Niob und Tantal, also von weiteren Elementen der Gruppe 5 des Periodensystems, erbrachte bei Gehalten kleiner 0,6 Gew.-% eine geringe Steigerung der Abriebfestigkeit bzw. der Walzleistung im Betrieb. Es ist bemerkenswert, daß sich die Rißbildung und der Rißfortschritt sowie die Ausschalungen im erfindungsgemäßen Mantelmaterial wesentlich verringerten, was wahrscheinlich auf die hohe Zahl von Graphitteilchen zurückgeführt werden kann. Eine Mikroerprobung hat gezeigt, daß die Monokarbide MC geringe Korngröße aufwiesen und weitgehend fein dispers verteilt angeordnet waren. Weil nun einerseits die Dichte der Vanadinkarbide ca. 5,82g/cm bei RT beträgt, andererseits keinerlei Zentrifugalseigerungen verursacht durch den Schleuderguß bemerkbar waren, ist der Schluß zulässig, daß die Sonderkarbidausscheidung und die feine Graphitausscheidung im wesentlichen während der eutektischen Erstarrung erfolgten bzw. eine Primärauss cheidung weitgehend unterbunden war. Bez. Zusammensetzung des Mantels Gefügeausbildung C Sl Mn Cr Ni Mo V Nb+Ta Al C/Si Mo/Cr Karbide Karbide Karbide d. Graphit@ ges. eutektisch 5.Gruppe antell Gew% Gew% Gew% Gew% Gew% Gew% Gew% Gew% Gew% Vol% Vol% Vol% Vol% A 3,34 0,81 0,94 1,74 4,31 0,38 - - 0,002 4,12 0,22 33,2 33,2 0 3,2 B 3,27 0,84 1,04 1,73 4,3 0,38 - - 0,002 3,89 0,22 35,1 35,1 0 2,6 C 3,11 0,91 0,84 1,79 4,51 0,38 - - 0,003 3,42 0,21 31 31 0 2,8 D 3,09 0,91 0,81 1,71 4,52 0,38 - - 0,004 3,40 0,22 26,7 28,7 0 3,9 E 3,32 1,02 0,78 1,75 4,4 0,4 - - 0,002 3,25 0,23 29,5 29,5 0 5,3 F 2,75 1,42 0,9 1,8 4,36 0,85 2,9 - 0,008 1,94 0,47 27,3 24,1 3,2 1,7 G 2,83 1,45 0,89 1,79 4,37 0,82 2,8 - 0,008 1,95 0,46 25,8 22,9 2,9 1,9 H 3,05 1,43 0,92 1,82 4,45 1,2 2,83 - 0,011 2,13 0,66 26 22,7 3,3 2,8 I 2,9 1,85 0,93 1,93 4,27 0,85 3,35 0,52 0,006 1,76 0,44 21,3 14 7,3 1,8 J 2,93 1,71 0,95 1,85 4,28 0,35 2,75 0,35 0,012 1,71 0,19 18,7 12,7 6 1,7 K 2,9 1,52 0,92 1,62 4,32 1,53 3,24 - 0,009 1,91 0,94 21,4 17,2 4,2 2,3 L 2,83 1,59 1,02 1,87 4,2 0,85 2,85 - 0,015 1,78 0,45 21,4 18,2 3,2 1,8 M 2,91 1,6 0,85 1,84 4,15 1,42 3,25 0,27 0,017 1,82 0,73 21,6 16,5 5,1 1,9 N 2,87 1,53 0,97 1,72 4,27 1,53 3,14 0,45 0,21 1,88 0,89 25,7 20,4 5,3 2,2 *) besonders erschwerte Walzbedingungen<BR> F, G, H, I, J, K, L, M, N: Erfindungsgemäße Walzen