[发明专利]具有由钢制成芯区段的构件的生产方法

说明书

用于生产具有由金属材料制成的芯区段(6，22)和设置在该芯区段外周表面上的耐磨层(7，24)的构件(1，21)的方法。根据本发明，a)制造由金属材料构成的芯区段坯件(8，28)，其在第一空间方向(Y)上的尺寸(L8，L28)大于该构件芯区段在该空间方向上的额定最终尺寸并且其在第二空间方向(X)上的尺寸小于该构件芯区段在该第二空间方向上的额定最终尺寸；b)将构成耐磨层的材料(M，P)如此施加到外周表面上，使得该材料和芯区段坯件构成牢固的复合体(13，34)；以及c)将该复合体成型为构件，方法是将其在第二空间方向上拉伸并且在第一空间方向上镦锻，直至其在这些空间方向上的尺寸至少与该构件在这些空间方向上的额定最终尺寸相对应并且耐磨层材料位于构件的外周表面。

技术领域

本发明涉及一种生产构件的方法，其中该构件具有由金属材料，尤其由钢制成的芯区段和该芯区段所承载、位于该芯区段外周表面上的耐磨层。

本发明尤其是一种用于生产旋转对称成型的构件的方法，在该构件的外周形成有耐磨层。

背景技术

这种构件的一个典型实例是用于热轧或者冷轧金属扁平产品的轧辊，这些金属扁平产品通常是由钢或者非铁金属构成的带材，板材或者从中获得的裁切段。根据不同应用，该轧辊尺寸可达最大1m的辊体直径和最大10m的长度。

这里所述种类的构件的其它应用领域实例有造纸工业，玻璃工业和木材工业以及塑料材料加工工业，在塑料材料加工工业领域中尤其在加工纤维加强塑料时会出现所使用工具巨大的摩擦磨损负荷。

根据本发明待生产种类的构件由此在实际生产中通常在外周表面区域中经受高压力负荷或者高摩擦负荷以及可能情况下还有腐蚀，该外周表面在实际应用中与另一个构件或者各个待加工的产品相接触。为了避免否则由此引起的过度磨损，将所相关接触表面形成在耐磨层的外层。

为了提高在热轧钢带的热轧中使用的工作辊的使用寿命，在DE 10 2009 037 278A1中建议，为在用于对由钢制成的热轧带材进行最终热轧的轧机机架中所使用的工作辊设置耐磨层，该耐磨层由粉末冶金材料通过热等静压生产，热等静压在专业用语中也缩写为“HIP”。

相似的建议可在EP 1 365 869 B1中找到，根据该文献，同样为用于热轧的工作辊设置通过HIP方法施加的层以提高其磨损抗性。

在制造这种工作辊时，首先通过浇铸或者锻造生产由铸铁或者合适的钢制成的基体，该基体包括在使用时与轧件接触的辊体区域和成型于其上的轴颈，通过该轴颈将该轧辊制成在各个相应轧机机架中。基体的材料在这里具有与在实际使用中出现的力负荷最优协调的机械特性。

如此预制的基体随后以薄板外壳包覆。该外壳如此构型，使得在其内周表面和辊体的外周表面之间形成围绕基体的空腔。该空腔以合金粉末填充。然后将该薄板外壳气密性封闭。随后在作用于所有面上的高压和高温下进行密封。这里如此设置压力和温度，使得粉末致密化并且烧结。通过这种方式在基体上制出了完全致密的层，在该层中，各个单独的粉末晶粒不仅彼此烧结在一起，而且也与该基体烧结在一起，这样就产生了均一的复合体。在热等静压结束之后将该薄板外壳取下。最后可以进行后热处理，以赋予所得到的复合压轧辊所要求的机械特性。同样，通常也进行最终机械加工，以确保所要求的尺寸精确性。

另一个在用于钢制薄板冷轧的轧辊的钢芯上形成耐磨层的建议在US 6，206，814中说明。在其中所示出的方法中，通过复式铸造围绕圆柱形的、由钢SCM440(EN材料号1.7223)构成的芯区段形成由高耐磨的材料制成的外套。

在US4，484，959中，作为先前说明的制造途径的替代方案建议这样生产芯区段必须具有与围绕该芯区段的层不同特性的构件，即，在由低合金结构钢构成的芯区段上通过熔覆焊接施加外周层，该外周层由含有Cr和W的高速切削钢构成。通过这种方式如此强化用于冷轧的工作辊，使得其可靠地满足对其使用寿命所提出的要求。