ES2404508T3

ES2404508T3 - Procedure for the production of steel forging for weapons subjected to great effort, tube blanks as well as a weapon equipped with the same

Info

Publication number: ES2404508T3
Application number: ES07725351T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Arrenbrecht; Walter Grimm
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2013-05-28
Anticipated expiration: 2027-05-18
Also published as: JP5778387B2; WO2007137714A1; EP2027298B1; DE102006025241A1; JP2009538983A; US20100003162A1; EP2027298A1

Abstract

Procedimiento para la producción de piezas en bruto de tubo de cañón, que se componen de acero de NiCrMoV,para cañones automáticos en el intervalo de calibre entre 25 y 50 mm con la siguiente composición: - del 0,25 al 0,50 % de carbono - como máximo el 0,60 % de silicio - como máximo el 1,00 % de manganeso - como máximo el 0,010 % de fósforo - como máximo el 0,010 % de azufre - del 1,00 al 1,40 % de cromo - del 2,00 al 4,00 % de níquel - del 0,30 al 0,70 % de molibdeno - del 0,10 al 0,30 % de vanadio - como máximo el 0,05 % de aluminio - y el resto de hierro e impurificaciones habituales, refundiéndose el acero preferiblemente en el estado de fundición antes de la fusión en el procedimiento de refusión de escoria eléctrica, de modo que las piezas en bruto seproducen a partir de acero de refusión o a partir de acero fundido en abierto con elevado grado de pureza y la altahomogeneidad estructural relacionada con ello es la base para la mejora del acero con escasa deformación,una mejora del acero con escasa deformación que se realiza por medio de refrigeración con aceite o agua endirección de inmersión vertical, y las barras durante el tratamiento de mejora del acero rotan permanentemente alrededor de su eje o se giran permanentemente de manera mecánica.Procedure for the production of barrel tube blanks, which are composed of NiCrMoV steel, for automatic cannons in the caliber range between 25 and 50 mm with the following composition: - 0.25 to 0.50% of carbon - max. 0.60% silicon - max. 1.00% manganese - max. 0.010% phosphorus - max. 0.010% sulfur - 1.00 to 1.40% chromium - 2.00 to 4.00% nickel - 0.30 to 0.70% molybdenum - 0.10 to 0.30% vanadium - maximum 0.05% aluminum - and the rest of iron and customary impurities, the steel preferably being remelted in the molten state prior to melting in the electric slag remelting process, so that the blanks are produced from remelted steel or from open cast steel with high degree of purity and the related high structural homogeneity is the basis for the improvement of low-strain steel, an improvement of the steel with low deformation that is realized by means of oil or water cooling in the vertical immersion direction, and the bars during the improvement treatment of the steel are permanently rotated about their axis or permanently rotated mechanically.

Description

Procedimiento para la producción de acero para forja para armas sometidas a gran esfuerzo, piezas en bruto de tubo así como un arma equipada con lo mismo Procedure for the production of steel forging for weapons subjected to great effort, tube blanks as well as a weapon equipped with the same

La invención se refiere a un procedimiento de producción para piezas en bruto de tubo de cañón para cañones automáticos en particular en el intervalo de calibre de 25 a 50 mm. The invention relates to a production method for barrel tube blanks for automatic cannons, in particular in the range of 25 to 50 mm.

Los materiales convencionales para cañones automáticos altamente cargados de este tipo son aceros de mejora aleados con CrMoV resistentes al calor, tal como el acero utilizado hasta el momento 32 CrMoV 12-10, material Nº 1.7765 según la lista de acero-hierro (Verlag Stahleisen, Düsseldorf) para cañones automáticos de 30 mm. Este material satisface las características de requisitos de un alto límite de estricción (min. 950 N/mm2) con alta resistencia al calor hasta 450º (min. 550 N/mm2) para alcanzar una vida útil de los tubos suficientemente elevada. Conventional materials for highly loaded automatic cannons of this type are heat-resistant alloy steels with CrMoV, such as the steel used so far 32 CrMoV 12-10, material No. 1,777 according to the iron-steel list (Verlag Stahleisen, Düsseldorf) for 30 mm automatic cannons. This material satisfies the requirements characteristics of a high limit of strictness (min. 950 N / mm2) with high heat resistance up to 450º (min. 550 N / mm2) to achieve a sufficiently high life of the tubes.

En el contexto del aumento de potencia, mejora de la calidad y aumento del estándar de seguridad se exigentambién mayores requisitos al material como también la calidad de la pieza en bruto para forja. Éstos resultan de características de desarrollo tales como una carga de presión de gas elevada por nuevos conceptos de munición, inducción de tensión propia mediante abocardado hidráulico de la pared interior del tubo para la mejora de la duración a la fatiga, mayores requisitos a la precisión de apuntar a consecuencia de velocidades a la boca elevadas de las nuevas municiones, buena capacidad de cromado y durabilidad de la capa de cromo durante el ametrallamiento y mayor potencial de seguridad contra rotura frágil en el intervalo de temperatura de -50 a +80ºC. In the context of increased power, improved quality and increased safety standard, higher requirements are also required for the material as well as the quality of the blank forging. These result from development characteristics such as a high gas pressure load due to new concepts of ammunition, induction of own tension by means of hydraulic flaring of the inner wall of the tube for the improvement of the duration to fatigue, greater requirements to the precision of point as a result of high velocities of the new ammunition, good chromability and durability of the chrome layer during machine-gunning and greater safety potential against fragile breakage in the temperature range of -50 to + 80 ° C.

Si bien la calidad del acero utilizado 32 CrMoV 12-10 tiene un potencial suficiente para satisfacer los requisitos de resistencia por ejemplo en un nuevo cañón automático de 30 mm, fallan en cambio los objetivos previstos con respecto al valor de tenacidad requerido. Otras insuficiencias del material convencional son el bajo grado de pureza durante la fusión en abierto y la marcada tendencia a la deformación del tubo a consecuencia de la tensión direccional durante el ametrallamiento. Although the quality of the steel used 32 CrMoV 12-10 has sufficient potential to meet the resistance requirements, for example in a new 30 mm automatic cannon, the planned objectives with respect to the required toughness value fail instead. Other insufficiencies of the conventional material are the low degree of purity during open melting and the marked tendency to deformation of the tube as a result of directional tension during machine gunning.

A partir del documento DE 101 11 304 C2 se conoce un procedimiento para la producción de tubos para piezas de artillería pesada. El acero de mejora producido en diferentes composiciones se templa y reviene, a continuación se taladra y después se somete a mecanizado de acabado. De esta manera se consigue que se alcance un máximo de rectitud y que los tubos así fabricados sean cualitativamente superiores con respecto a los tubos abocaos de forma convencional. Como es sabido, sin embargo, se exigen otros requisitos a los tubos de gran calibre que a una pieza en bruto de calibre medio. Las armas de calibre medio están expuestas a una mayor cadencia que las armas de gran calibre. From DE 101 11 304 C2 a process for the production of tubes for heavy artillery pieces is known. The steel of improvement produced in different compositions is tempered and turned, then drilled and then subjected to finishing machining. In this way it is achieved that a maximum of straightness is achieved and that the tubes thus manufactured are qualitatively superior with respect to the tubes abocaos in a conventional manner. As is known, however, other requirements are required for large caliber tubes than for a medium caliber blank. Medium caliber weapons are exposed to a higher rate than large caliber weapons.

El documento DE 19531260 A1 da a conocer una técnica de refusión para aceros de NiCrMoV para la compensación de la microsegregación. DE 19531260 A1 discloses a refusion technique for NiCrMoV steels for microsegregation compensation.

Basándose en este procedimiento la invención se plantea el objetivo de mostrar un procedimiento para la producción para tubos en el intervalo de calibre medio con mayor cadencia así como un tubo correspondiente que cumpla también los nuevos requisitos. Based on this procedure, the invention aims to show a process for the production for tubes in the medium caliber range with higher cadence as well as a corresponding tube that also meets the new requirements.

El objetivo se soluciona mediante las características de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas se muestran en las reivindicaciones dependientes. The objective is solved by the features of claim 1. Advantageous configurations are shown in the dependent claims.

La invención se basa en la idea de prever, de manera similar a los tubos del intervalo de gran calibre, una variación del material de tubo como también sus partes así como un procedimiento de producción ya conocido por el gran calibre, pero especialmente adatado para tubos de calibre medio. Aunque ha de tenerse en cuenta que un tubo para el calibre medio en el uso funcional está expuesto a una mayor carga continua de lo que se conoce en el caso de los grandes calibres, tras otras consideraciones influye también el requisito de estas armas de calibre medio de que el denominado primer disparo de un arma de calibre medio o arma de tiro rápido produzca en la práctica la precisión de tiro necesaria. Por lo tanto, en la elección del material de tubo ha de tenerse en cuenta también que el tubo de arma está diseñado para un único disparo como para alta cadencia. De manera correspondiente se propone que el nuevo concepto de material que surte efecto a base de un acero de NiCrMoV refundido eléctricamente en escoria y mejorado colgando en rotación, que con ello corresponde en gran parte al acero el acero 35NiCrMoV 12-5, material Nº 1.6959, conocido para armas de gran calibre. Este acero se no se usaba hasta el momento para cañones automáticos que trabajan con alta cadencia, en particular debido a los altos requisitos de resistencia al calor en el tubo. The invention is based on the idea of providing, in a similar way to the tubes of the large caliber range, a variation of the tube material as well as its parts as well as a production process already known for the large caliber, but especially adapted for tubes of medium caliber. Although it must be taken into account that a tube for the medium caliber in functional use is exposed to a greater continuous load than is known in the case of large calipers, after other considerations the requirement of these medium caliber weapons also influences that the so-called first firing of a medium caliber weapon or rapid-fire weapon produces in practice the necessary shooting accuracy. Therefore, when choosing the tube material, it must also be taken into account that the gun tube is designed for a single shot as well as for high cadence. Correspondingly, it is proposed that the new material concept that takes effect on the basis of an electrically refined NiCrMoV steel slag and improved by hanging in rotation, which largely corresponds to steel 35NiCrMoV 12-5 steel, material No. 1,697 , known for large caliber weapons. This steel was not used so far for automatic cannons that work with high cadence, in particular due to the high heat resistance requirements in the tube.

La práctica ha mostrado además que este acero en forma modificada en conexión con una mayor resistencia a la mejora del acero corresponde a los valores de resistencia al calor requeridos. Al mismo tiempo, este nuevo acero de NiCrMoV, debido a su microestructura martensítica en contraposición al acero de CrMoV bainítico, tiene un potencial de tenacidad claramente elevado. Debido a la alta tenacidad pueden satisfacerse los requisitos de seguridad requeridos hasta -50ºC. The practice has also shown that this steel in modified form in connection with a higher resistance to steel improvement corresponds to the required heat resistance values. At the same time, this new NiCrMoV steel, due to its martensitic microstructure as opposed to Bainitic CrMoV steel, has a clearly high tenacity potential. Due to the high tenacity the required safety requirements can be met up to -50ºC.

El tubo producido con el nuevo procedimiento se caracteriza por que se alcanza un mayor límite de estricción (aproximadamente 1050 N/mm2). Además, el tubo presenta una resistencia al choque con probeta entallada y tenacidad a la rotura suficientemente elevada hasta -50 ºC y tiene una resistencia al calor suficientemente elevada hasta +50ºC. El alto grado de pureza (valor KO como máximo aproximadamente 12) es una ventaja adicional. La producción de la pieza en bruto de tubo de cañón tiene lugar sin tensiones propias direccionales, es decir, el mejorado del acero tiene lugar sin operación direccional posterior. The tube produced with the new procedure is characterized in that a higher limit of stricture is reached (approximately 1050 N / mm2). In addition, the tube has a shock resistance with notched specimen and breaking strength sufficiently high up to -50 ° C and has a sufficiently high heat resistance up to + 50 ° C. The high degree of purity (maximum KO value approximately 12) is an additional advantage. The production of the barrel tube blank takes place without directional tensions, that is, the improved steel takes place without subsequent directional operation.

Un procedimiento para la producción de piezas en bruto de tubo de cañón para cañones automáticos en el intervalo de calibre preferido entre 25 y 50 mm se caracteriza por la siguiente composición: del 0,25 al 0,50 % de carbono como máximo el 0,60 % de silicio como máximo el 1,00 % de manganeso como máximo el 0,010 % de fósforo como máximo el 0,010 % de azufre del 1,00 al 1,40 % de cromo del 2,00 al 4,00 % de níquel del 0,30 al 0,70 % de molibdeno del 0,10 al 0,30 % de vanadio como máximo el 0,05 % de aluminio y el resto de hierro e impurificaciones habituales (inevitables), produciéndose las piezas en bruto a partir de acero de refusión o a partir de acero fundido en abierto con elevado grado de pureza. A process for the production of barrel tube blanks for automatic guns in the preferred range of 25 to 50 mm caliber is characterized by the following composition: from 0.25 to 0.50% carbon at most 0, 60% maximum silicon 1.00% manganese maximum 0.010% phosphorus maximum 0.010% sulfur from 1.00 to 1.40% chromium from 2.00 to 4.00% nickel 0.30 to 0.70% of molybdenum from 0.10 to 0.30% of vanadium at most 0.05% of aluminum and the rest of iron and usual (unavoidable) impurifications, producing the blanks from steel of refusion or from open cast steel with high degree of purity.

Ha resultado ser preferible la siguiente composición del acero de mejora: del 0,30 al 0,35 % de carbono como máximo el 0,40 % de silicio del 0,4 al 0,70 % de manganeso como máximo el 0,005 % de fósforo como máximo el 0,005 % de azufre del 1,00 al 1,40 % de cromo del 2,50 al 3,3 %de níquel del 0,50 al 0,60 % de molibdeno del 0,10 al 0,20 % de vanadio como máximo el 0,03 % de aluminio y el resto de hierro e impurificaciones habituales. The following composition of the improvement steel has been found to be preferable: from 0.30 to 0.35% of carbon at most 0.40% of silicon from 0.4 to 0.70% of manganese at most 0.005% of phosphorus at most 0.005% sulfur from 1.00 to 1.40% chromium from 2.50 to 3.3% nickel from 0.50 to 0.60% molybdenum from 0.10 to 0.20% Vanadium at most 0.03% aluminum and the rest of iron and usual impurifications.

Para garantizar los altos requisitos sobre el grado de pureza se refunde el acero preferiblemente en el estado de fundición según el procedimiento ESU (procedimiento de refusión de escoria eléctrica). La alta homogeneidad estructural relacionada con ello (por una mejor segregación) es la base para la mejora del acero con escasa deformación que se realiza que se realiza por medio de refrigeración con aceite o agua en dirección de inmersión vertical. Las piezas en bruto forjadas como barra se revienen a este respecto mediante la mejora del acero en líquido vertical hasta límites de estricción > 1000 N/mm2. Durante el tratamiento de mejora del acero rotan las barras permanentemente alrededor de su eje o se giran permanentemente de manera mecánica alrededor de su eje. El procesamiento mecánico tiene lugar sin operación direccional previa. In order to guarantee the high requirements on the degree of purity, the steel is preferably refused in the foundry state according to the ESU procedure (electric slag refusion process). The high structural homogeneity related to it (due to better segregation) is the basis for the improvement of the steel with little deformation that is carried out by means of cooling with oil or water in the direction of vertical immersion. The blank pieces forged as a bar are reverted in this respect by improving the vertical liquid steel to strict limits> 1000 N / mm2. During the steel improvement treatment the rods rotate permanently around its axis or are permanently rotated mechanically around its axis. Mechanical processing takes place without prior directional operation.

Con el nuevo acero para tubo de calibre medio es posible además un mejor autozunchado en frío (el tubo se vuelve más resistente al calor, hasta 500ºC). De esta manera el propio tubo puede absorber mejor las tensiones propias, mediante lo cual se aumenta el comportamiento de absorción de presión del tubo. With the new medium-gauge tube steel, a better cold self-hitting is possible (the tube becomes more resistant to heat, up to 500ºC). In this way the tube itself can better absorb its own tensions, whereby the pressure absorption behavior of the tube is increased.

Claims

1. Procedure for the production of barrel tube blanks, which are composed of NiCrMoV steel, for automatic guns in the range of 25 to 50 mm caliber with the following composition:

--: del 0,25 al 0,50 % de carbono from 0.25 to 0.50% carbon

--: como máximo el 0,60 % de silicio maximum 0.60% silicon

--: como máximo el 1,00 % de manganeso maximum 1.00% manganese

--: como máximo el 0,010 % de fósforo maximum 0.010% phosphorus

--: como máximo el 0,010 % de azufre maximum 0.010% sulfur

--: del 1,00 al 1,40 % de cromo from 1.00 to 1.40% chromium

--: del 2,00 al 4,00 % de níquel from 2.00 to 4.00% nickel

--: del 0,30 al 0,70 % de molibdeno from 0.30 to 0.70% molybdenum

--: del 0,10 al 0,30 % de vanadio from 0.10 to 0.30% vanadium

--: como máximo el 0,05 % de aluminio max 0.05% aluminum

--: y el resto de hierro e impurificaciones habituales, refundiéndose el acero preferiblemente en el estado de fundición antes de la fusión en el procedimiento de refusión de escoria eléctrica, de modo que las piezas en bruto se producen a partir de acero de refusión o a partir de acero fundido en abierto con elevado grado de pureza y la alta homogeneidad estructural relacionada con ello es la base para la mejora del acero con escasa deformación, una mejora del acero con escasa deformación que se realiza por medio de refrigeración con aceite o agua en dirección de inmersión vertical, y las barras durante el tratamiento de mejora del acero rotan permanentemente alrededor de su eje o se giran permanentemente de manera mecánica. and the rest of the usual iron and impurifications, the steel being preferably recast in the foundry state before melting in the electric slag refusion process, so that the blanks are produced from refusion steel or from steel Open cast with a high degree of purity and the high structural homogeneity related to it is the basis for the improvement of the steel with low deformation, an improvement of the steel with low deformation that is carried out by means of cooling with oil or water in the immersion direction vertically, and the bars during the steel improvement treatment rotate permanently around its axis or rotate permanently mechanically.

2. Method according to claim 1, characterized by the preferred composition of the steel

--: del 0,30 al 0,35 % de carbono from 0.30 to 0.35% carbon

--: como máximo el 0,40 % de silicio maximum 0.40% silicon

--: del 0,4 al 0,70 % de manganeso 0.4 to 0.70% manganese

--: como máximo el 0,005 % de fósforo maximum 0.005% phosphorus

--: como máximo el 0,005 % de azufre maximum 0.005% sulfur

--: del 1,00 al 1,40 % de cromo from 1.00 to 1.40% chromium

--: del 2,50 al 3,3 %de níquel from 2.50 to 3.3% nickel

--: del 0,50 al 0,60 % de molibdeno from 0.50 to 0.60% molybdenum

--: del 0,10 al 0,20 % de vanadio from 0.10 to 0.20% vanadium

--: como máximo el 0,03 % de aluminio maximum 0.03% aluminum

--: y el resto de hierro e impurificaciones habituales. and the rest of iron and usual impurifications.

3.3.: Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las piezas en bruto forjadas como barra se revienen mediante el tratamiento en líquido vertical hasta un límite de estricción > 1000 N/mm2. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the blank pieces forged as a bar are reverted by treatment in vertical liquid up to a limit of stricture> 1000 N / mm2.

4.Four.: Pieza en bruto para el funcionamiento de un cañón automático en el intervalo de calibre entre 25 y 50 mm, caracterizada por un acero de mejora producido según una de las reivindicaciones 1 a 3. A blank for the operation of an automatic barrel in the range of 25 to 50 mm, characterized by an improvement steel produced according to one of claims 1 to 3.

5.5.: Tubo a partir de una pieza en bruto de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por un alto potencial de tenacidad debido a una microestructura martensítica del acero de NiCrMoV. Tube from a blank according to claim 4, characterized by a high tenacity potential due to a martensitic microstructure of NiCrMoV steel.

6.6.: Tubo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por un límite de estricción mayor, aproximadamente 1050 N/mm2. Tube according to claim 5, characterized by a higher strict limit, approximately 1050 N / mm2.

7.7.: Tubo de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizado por una resistencia al choque con probeta entallada y tenacidad a la rotura suficientemente elevada hasta -50ºC. Tube according to claim 5 or 6, characterized by a shock resistance with notched specimen and breaking strength sufficiently high up to -50 ° C.

8.8.: Tubo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por una resistencia térmica suficientemente elevada hasta +50 ºC. Tube according to one of claims 5 to 7, characterized by a sufficiently high thermal resistance up to +50 ° C.

9. 9.: Tubo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8, producido mediante autozunchado en frío. Tube according to one of claims 5 to 8, produced by cold self-hitting.

10.10.: Tubo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado por una resistencia térmica hasta 500 ºC. Tube according to one of claims 5 to 9, characterized by a thermal resistance up to 500 ° C.