ES2266691T3 - Procedimiento para la produccion de un lingote hueco de material metalico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de un lingote (1) hueco de material metálico, en el que un material (2) inicial de forma cilíndrica se transforma en un tren (3, 4) laminador de rodillo cruzados usando un mandril (5) punzonador fijado axialmente para dar un lingote (1) hueco tubular, en el que el lingote hueco se hace de acero para rodamientos del tipo 100 Cr 6 y el material (2) inicial se compone de un material no transformado previamente que se produce mediante colada continua directa, caracterizado porque el material (2) inicial, antes de la alimentación en el tren (3, 4) laminador de rodillos cruzados, no se somete a ningún proceso de desbastado previo y porque el material inicial se transforma sin reducción previa en un tren (3, 4) laminador de rodillos cruzados de tres rodillos para dar el lingote hueco.
Description
Procedimiento para la producción de un lingote
hueco de material metálico.
La invención se refiere a un procedimiento para
la producción de un lingote hueco de material metálico según el
preámbulo de la reivindicación 1, en el que un material inicial de
forma cilíndrica se transforma en un tren laminador de rodillos
cruzados usando un mandril punzonador fijado axialmente para dar un
lingote hueco tubular. Un procedimiento de este tipo se conoce a
partir del documento EP 0 940 193 A2.
Por ejemplo, para la producción de anillos de
rodamiento se requieren tubos sin costuras de acero para
rodamientos, que pueden producirse mediante el procedimiento según
el concepto genérico. En este caso se alimenta un material inicial
de forma cilíndrica a un tren laminador de rodillos cruzados, que
está equipado con un mandril punzonador fijado axialmente. Para la
transformación del material inicial de forma cilíndrica en un tubo
sin costuras, el material inicial se lamina a través del mandril
punzonador.
Además de la perforación del material inicial
mediante laminación transversal también se conoce el punzonado en
prensa, tal como se describe por ejemplo en el documento DE 195 20
833 A1.
Las ventajas del procedimiento de laminación
transversal son sobre todo la excentricidad reducida de los lingotes
huecos y un elevado peso bruto del material de los lingotes, es
decir, pueden fabricarse tubos relativamente largos. En los
procedimientos de laminación transversal conocidos es desventajoso
el hecho de que, en la zona del núcleo del material, aparecen
esfuerzos de tracción, por lo que existe el riesgo de la aparición
de defectos internos por rotura; además en este caso se requiere
una calidad del material previo relativamente elevada, por lo que,
por norma general, en caso de materiales con una capacidad de
transformación disminuida sólo puede tratarse material previamente
desbastado.
Las ventajas del punzonado en prensa son sobre
todo la aparición de tensiones de compresión en la zona del núcleo
del material, por lo que no se da ningún riesgo de defectos
internos, incluso con tipos de acero con una capacidad de
transformación limitada. En este caso es desventajosa la
excentricidad relativamente elevada de los lingotes huecos así como
su menor peso bruto del material.
Debido a las desventajas mencionadas de estos
procedimientos de laminación transversal el documento EP 0 940 193
A2 prevé que, antes de la perforación del material inicial, se lleve
a cabo una reducción masiva del material. En este caso la reducción
y la perforación pueden llevarse a cabo en una etapa única (véase la
figura 1 del documento EP 0 940 193 A2); alternativamente pueden
preverse también dos etapas para la reducción y la perforación
(véase las figuras 2 y 3 del documento EP 0 940 193 A2).
Al utilizar el procedimiento de laminación
transversal para la perforación de un material inicial cilíndrico
se ha encontrado que hay problemas con el procedimiento conocido
previamente en especial en el tratamiento del acero para
rodamientos y aquí especialmente de acero del tipo 100 Cr 6. La
reducción masiva del material inicial utilizada según el estado de
la técnica encarece el proceso de producción de manera nada
insignificante.
Por tanto la invención se basa en el objetivo de
crear un procedimiento con el cual puedan producirse lingotes
huecos de acero para rodamientos mediante el procedimiento de
laminación transversal de manera económica. En especial el material
previo para la producción de tubos como producto inicial para la
fabricación de anillos de rodamiento debe hacerse más
económico.
El objetivo se resuelve mediante un
procedimiento para la producción de un lingote hueco con las
características de la reivindicación independiente.
Se prefiere que el material inicial en el tren
laminador de rodillos cruzados, y entonces durante la perforación,
sólo se someta a un proceso de laminación con un grado de
transformación definidamente disminuido, es decir reducido; por
tanto, los parámetros de transformación están limitados, de modo que
sólo se lleva a cabo una transformación reducida.
Por tanto según el núcleo de la invención se
utiliza un material inicial de colada continua directa para la
producción de tubos sin costuras, que se alimenta al tren laminador
de rodillos cruzados sin la realización de un proceso de desbastado
previo. Durante la perforación del material inicial en el tren
laminador de rodillos cruzados el material sólo se somete a un
proceso de laminación con un grado de transformación definidamente
disminuido, es decir reducido, comparado con las posibilidades de
los procedimientos de laminación transversal conocidos. Por tanto,
durante la laminación transversal no tiene lugar ninguna reducción
masiva antes de o durante la perforación, tal como es habitual en
los procedimientos conocidos previamente. De este modo puede
simplificarse de manera sustancial el procedimiento de producción de
tubos sin costuras, especialmente de acero para rodamientos, y de
este modo puede realizarse de una manera más económica.
El tren laminador de rodillos cruzados se
configura preferiblemente como tren laminador de rodillos cruzados
de tres rodillos; en este caso se usan preferiblemente rodillos
cruzados cónicos.
Ha resultado ser especialmente ventajoso cuando
se cumplen las condiciones siguientes:
La disminución de la sección transversal del
material inicial durante el proceso de perforación en el tren
laminador de rodillos cruzados debe ascender en la perforación de
reducción con un posicionamiento convergente de los rodillos a como
máximo el 71% y en la perforación de expansión con un
posicionamiento divergente de los rodillos a como máximo el 60%. En
este caso, por disminución de la sección transversal se entiende la
diferencia entre la superficie de la sección transversal inicial y
la superficie de la sección transversal transformada con respecto a
la superficie de la sección transversal inicial.
La estricción en el proceso de perforación debe
ascender a al menos el 75%, preferiblemente a al menos el 87%, del
diámetro inicial. Por estricción se entiende en este caso la
reducción del diámetro en la zona más estrecha, el punto elevado;
resulta por tanto como cociente del diámetro en el punto elevado con
respecto al diámetro inicial. El punto elevado es la zona más
estrecha entre los rodillos, es decir donde el diámetro de material
es más pequeño.
De manera ventajosa, la extensión máxima del
material inicial asciende, en la perforación convergente, a 3,5,
preferiblemente a 3,0, y en la perforación divergente a 2,5,
preferiblemente a 2,0. La extensión se obtiene como relación de la
longitud del tubo tras la transformación con respecto a la longitud
original del lingote o del tubo o como relación de la superficie de
la sección transversal antes de la transformación con respecto a la
superficie de la sección transversal transformada.
La disminución del diámetro del material inicial
en el tren laminador de rodillos cruzados debe ascender, en caso de
llevar a cabo una reducción masiva, es decir en caso de una
transformación previa, a como máximo el 42%, preferiblemente a como
máximo el 15%. Se define como la diferencia entre el diámetro antes
de la transformación y el diámetro tras la transformación con
respecto al diámetro inicial, es decir antes de la
transformación.
El procedimiento puede aplicarse de una manera
especialmente ventajosa si el material inicial se calienta antes de
la perforación hasta una temperatura de entre 1.050ºC y 1.140ºC,
preferiblemente hasta una temperatura de entre 1.060ºC y
1.080ºC.
De manera preferida el proceso de perforación se
realiza con rodillos orientados de manera divergente. En la
laminación divergente, los ejes de los rodillos se separan el uno
del otro en el sentido de laminación, mientras que en la laminación
convergente los ejes de los rodillos se acercan progresivamente en
el sentido de laminación.
El procedimiento propuesto se emplea de manera
especialmente preferible en el tratamiento de acero para rodamientos
del tipo 100 Cr 6.
El procedimiento según la invención se
caracteriza por diferentes ventajas:
Con las medidas mencionadas se hace posible
tratar acero para rodamientos, que se fabricó en la colada continua
directa, sin reducción previa y transformarlo en el lingote hueco.
En este caso en la zona del núcleo del material se presentan
tensiones de compresión ventajosas.
Con la aplicación del procedimiento propuesto se
genera un lingote hueco con una excentricidad reducida. Además es
posible producir tubos relativamente largos, puesto que el peso
bruto del material de los lingotes en el procedimiento de
laminación transversal puede ser grande. Debido a las tensiones de
compresión existentes en la zona del núcleo del material, el riesgo
de la aparición de defectos internos también es reducido, lo que se
percibe de una manera positiva sobre todo en caso de clases de acero
con una capacidad de transformación limitada.
Como puede prescindirse de un desbastado previo
del material inicial antes de la perforación, con el procedimiento
propuesto el lingote hueco puede producirse de una manera
sustancialmente más económica, en comparación con el procedimiento
de laminación transversal según el estado de la técnica.
Con la forma de proceder propuesta también se
consigue de una manera ventajosa que la calidad del lingote hueco
se mantenga a un nivel elevado: con los parámetros de laminación
propuestos se evita en gran medida la triangulación (formación de
un triángulo) en el extremo posterior del lingote hueco, y tampoco
se produce una "formación en trompa" considerable (aumento del
diámetro en el extremo anterior del lingote hueco).
Por tanto el procedimiento según la invención
combina las ventajas del procedimiento de laminación transversal
con respecto a la buena concentricidad, el elevado peso bruto del
material y las pérdidas de material reducidas, con las ventajas del
punzonado en prensa con respecto a las tensiones de compresión
predominantes en la zona del núcleo del material, evitando las
desventajas de los dos principios de procedimiento. De este modo se
obtienen además de ventajas económicas también mejoras en la calidad
del lingote hueco.
En conjunto se obtiene un ahorro de energía, en
los costes de material y producción por la preparación del material
previo, especialmente para la producción de anillos de rodamiento,
con un nivel de calidad elevado de los tubos fabricados.
En el dibujo se representa un ejemplo de
realización de la invención. La única figura muestra de manera
esquemática el material inicial metálico, que se transforma
mediante laminación en el lingote hueco.
En la figura 1 se designa con 1 el lingote hueco
que ha de fabricarse, que luego se transforma en un tubo sin
costuras. Éste se compone según la invención de acero para
rodamientos del tipo 100 Cr 6. El lingote 1 hueco se fabrica a
partir de material 2 inicial con una sección transversal de cilindro
circular. La transformación del material 2 inicial en el lingote 1
hueco se realiza en un tren laminador de rodillos cruzados de tres
rodillos; se representan dos rodillos 3 y 4 del tren laminador de
rodillos cruzados. Los rodillos 3, 4 presentan una sección cónica.
Los ejes 6 y 7 de los rodillos 3 y 4 se separan el uno del otro en
el sentido R de laminación, es decir se realiza una perforación
divergente.
Para la perforación del material 2 inicial para
dar el lingote 1 hueco se prevé un mandril 5 punzonador fijado
axialmente, a través del cual se lamina el material 2 inicial
mediante los rodillos 3 y 4.
Como característica fundamental de la presente
invención se prevé que el material 2 inicial se componga de un
material no moldeado previamente, que se fabrica por colada continua
directa. Antes de la alimentación del material 2 inicial en el tren
laminador de rodillos cruzados 3, 4, el material no se somete a
ningún proceso de desbastado. En el tren laminador de rodillos
cruzados 3, 4 propiamente dicho, durante la perforación del
material 2 inicial, sólo se lamina con un grado de transformación
definidamente disminuido, es decir reducido.
En este caso debe entenderse especialmente que
la disminución de la sección transversal del material 2 inicial
durante el proceso de perforación en el tren laminador de rodillos
cruzados 3, 4 asciende a como máximo el 60% en la perforación
divergente y a como máximo el 71% en la perforación convergente. En
el procedimiento de laminación transversal de tres rodillos según
el estado de la técnica, la disminución de la sección transversal
se encuentra en valores de hasta el 80%.
Además la estricción del material 2 inicial en
el proceso de perforación asciende a al menos el 75%, de manera
especialmente preferible a al menos el 87%.
El proceso de perforación se realiza según el
ejemplo de realización con rodillos colocados de manera divergente.
En este caso la extensión máxima del material inicial asciende a
2,5.
Además también es significativo que la
disminución de la sección transversal del material 2 inicial en la
transformación previa, en caso de que se realice por motivos de
diversificación, asciende a como máximo el 66%, lo que corresponde
a una extensión de desde 1 hasta 3. En el estado de la técnica, este
valor es fundamentalmente superior; se encuentra en desde el 67%
hasta el 75% y por encima, lo que corresponde a una extensión
superior o igual a desde 3 hasta 4.
El procedimiento puede aplicarse preferiblemente
para el tratamiento de aceros de aleación baja de material de
colada continua no transformado previamente así como aceros de
aleación alta evitando defectos internos y pérdidas de extremos
significativas con una excentricidad reducida. El material de
partida puede estar fundido, tratado en cuchara y colado,
especialmente como material previo del tubo, de tal modo que
presente una estructura homogénea de grano fino, con una
distribución de dispersión fina de los carburos primarios y un grado
de pureza elevado, estando limitados especialmente los contenidos
de
O_{2} y S.
O_{2} y S.
Según el estado de la técnica, sin embargo, se
requiere una transformación previa mediante laminación longitudinal
o forjado, en la que la extensión debe ascender a desde 3 hasta 4 o
la disminución de la sección transversal a al menos desde el 67%
hasta el 75%.
La perforación del lingote, es decir del
material inicial, para dar el lingote hueco se realiza con un grado
de transformación definidamente moderado (extensión máxima de desde
2,0 hasta 3,5) con una combinación simultánea compleja de múltiples
parámetros de transformación, que se indican en las reivindicaciones
y que representan un valor óptimo para la producción de los
lingotes huecos de los que se trata.
- 1
- lingote hueco
- 2
- material inicial
- 3
- rodillo del tren laminador de rodillos cruzados
- 4
- rodillo del tren laminador de rodillos cruzados
- 5
- mandril punzonador
- 6
- eje del rodillo 3
- 7
- eje del rodillo 4
- R
- sentido de laminación
Claims (6)
1. Procedimiento para la producción de un
lingote (1) hueco de material metálico, en el que un material (2)
inicial de forma cilíndrica se transforma en un tren (3, 4)
laminador de rodillo cruzados usando un mandril (5) punzonador
fijado axialmente para dar un lingote (1) hueco tubular, en el que
el lingote hueco se hace de acero para rodamientos del tipo 100 Cr
6 y el material (2) inicial se compone de un material no
transformado previamente que se produce mediante colada continua
directa, caracterizado porque el material (2) inicial, antes
de la alimentación en el tren (3, 4) laminador de rodillos cruzados,
no se somete a ningún proceso de desbastado previo y porque el
material inicial se transforma sin reducción previa en un tren (3,
4) laminador de rodillos cruzados de tres rodillos para dar el
lingote hueco.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la disminución de la sección transversal
del material (2) inicial durante el proceso de perforación en el
tren (3, 4) laminador de rodillos cruzados asciende a como máximo
el 71% en caso de perforación convergente y como máximo al 60% en
caso de perforación divergente.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la estricción del material (2) inicial
en el proceso de perforación asciende al menos al 75%,
preferiblemente al menos al 87% del diámetro inicial.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la extensión
máxima del material (2) inicial en la perforación convergente
asciende a 3,5, preferiblemente a 3,0, y en la perforación
divergente a 2,5, preferiblemente a 2,0.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material (2)
inicial se calienta antes de la perforación hasta una temperatura
de entre 1.050ºC y 1.140ºC, preferiblemente hasta una temperatura
de entre 1.060ºC y 1.080ºC.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el proceso de
perforación se realiza con rodillos (3, 4) orientados de manera
divergente.
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