BE1027786A1 - Schlaghammer zur Zerkleinerung von Materialien, insbesondere von Gesteinen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schlaghammer (18, 20) zum Zerkleinern von Materialien aufweisend einen Befestigungsbereich (30) zum Befestigen des Schlaghammers an einem Rotor einer Zerkleinerungseinrichtung und einen Hammerkopf (32) mit zumindest einem an dem Hammerkopf (32) angebrachten Verschleißschutzelement (36), wobei der Hammerkopf (32) einen Walzstahl und das Verschleißschutzelement (36) ein Hartmetall oder eine Keramik umfasst. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Schlaghammers (18, 20) zum Zerkleinern von Materialien mit einem Befestigungsbereich (30) zum Befestigen des Schlaghammers (18, 20) an einem Rotor (12, 14) einer Zerkleinerungseinrichtung (10) und einem Hammerkopf (32), wobei der Schlaghammer (18, 20) aus einem Walzstahl ausgeschnitten wird.

Description

Schlaghammer zur Zerkleinerung von Materialien, insbesondere von Gesteinen Die Erfindung betrifft einen Schlaghammer zur Zerkleinerung von Materialien, insbesondere von einem Stoffstrom, sowie eine Hammermühle mit einem solchen Schlaghammer.

Zur Zerkleinerung von Materialien, wie beispielsweise Erz enthaltende Stoffstrôme oder einen Kohlenstoff enthaltenden Stoffstrom und/oder Rückstände aus der Roheisenherstellung, wie beispielsweise unterschiedlichste Schlackesorten, werden üblicherweise Hammermühlen eingesetzt, die zumindest einen Rotor aufweisen, an dem umfangsmäBig zueinander beabstandete Schlaghämmer angebracht sind. Aus der EP 1 128 908 B1 ist eine solche Hammermühle bekannt.

Bei der Zerkleinerung von Erzen, insbesondere Nickelerzen, tritt häufig ein hoher Verschleiß der Schlaghämmer auf, was zu einer starken Beschädigung oder Zerstörung der Hammermühle führen kann. Der Austausch der Schlaghammer ist sehr zeitaufwändig und kostenintensiv.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schlaghammer bereitzustellen, der die voran genannten Nachteile überwindet und eine hohe VerschleiBfestigkeit bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schlaghammer mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schlaghammers mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein Schlaghammer einer Zerkleinerungseinrichtung zum Zerkleinern von Materialien umfasst nach einem ersten Aspekt der Erfindung einen Befestigungsbereich zum Befestigen des Schlaghammers an einem Rotor einer Zerkleinerungseinrichtung und einen Hammerkopf mit zumindest einem an dem Hammerkopf angebrachten VerschleiBschutzelement. Der Hammerkopf umfasst einen Walzstahl und das VerschleiBschutzelement ein Hartmetall oder eine Keramik. Vorzugsweise ist der Hammerkopf vollständig aus einem Walzstahl ausgebildet.

Die zu zerkleinernden Materialien, insbesondere Stoffströme, umfassen vorzugsweise Erz enthaltende Stoffströme oder Kohlenstoff enthaltende Stoffströme und/oder Rückstände aus der Roheisenherstellung, wie beispielsweise unterschiedlichste Schlackesorten enthaltende Stoffströme oder mineralisches Material, Erze, Kohle, Ölsand, Zementklinker, Kalkstein, Mergel, Ton, Kreide, Gips und ähnliche Rohstoffe. Der Walzstahl umfasst insbesondere einen niedriglegierten Stahl mit einem Kohlenstoffanteil in Masseprozent von kleiner 0,4. Der Walzstahl weist vorzugsweise ein martensitisches Gefüge auf. Vorzugsweise sind zusätzliche Legierungspartner des Walzstahls überwiegend in Lösung, wobei der Walzstahl beispielsweise vereinzelte Karbide umfasst. Vorzugsweise weist der Walzstahl eine im Wesentlichen konstante Dicke mit einer geringen Toleranz auf. Beispiele für mögliche Werkstoffe des Walzstahls sind 1.8983, 1.8987 sowie 1.8988.

Bei dem Hartmetall oder Keramik handelt es sich beispielsweise um gesinterte Carbidhartmetalle, wie Titancarbid, Borcarbid, Niobcarbid oder Chromcarbid oder eine Mischung aus diesen Werkstoffen, die eine hohe Härte, VerschleiBfestigkeit und Hitzebeständigkeit aufweisen. Hartmetalle weisen beispielsweise 90-94% Wolframcarbid und 6-10 % Cobalt auf. Ein in einer Zerkleinerungseinrichtung, wie beispielsweise einer Hammermühle installierter Schlaghammer ist an einem sich um eine Rotationsachse rotierenden Rotor angebracht. Im Betrieb der Hammermühle rotiert der Schlaghammer um die Rotationsachse des Rotors der Hammermühle, wobei die Prallfläche des Hammerkopfes in Rotationsrichtung des Rotors der Hammermühle zeigt und die Aufprallfläche für das zu zerkleinernde Material bildet. Vorzugsweise sind die VerschleiBschutzelemente auf der Prallfläche des Hammerkopfes angeordnet. Beispielsweise sind auch auf den Seitenflächen und der AuBenflâche des Hammerkopfes, die bei der Rotation radial nach außen weist, VerschleiBschutzelemente angeordnet. Der Befestigungsbereich des Schlaghammers dient insbesondere der Befestigung des Schlaghammers an dem Rotor, beispielsweise einer Brechwalze, einer

Zerkleinerungseinrichtung, wie ein Hammerbrecher. Beispielsweise weist der Befestigungsbereich eine Bohrung zur rotierbaren Lagerung des Schlaghammers an dem Rotor der Zerkleinerungseinrichtung auf. Der Hammerkopf schließt sich vorzugsweise direkt an den Befestigungsbereich an und dient der Zerkleinerung des Materials. Vorzugsweise ist der Hammerkopf und der Befestigungsbereich des Schlaghammers einstückig und insbesondere vollständig aus einem Walzstahl ausgebildet. Walzstahl bietet den Vorteil einer sehr kostengünstigen Herstellung, wobei eine für einen Schlaghammer ausreichende Verschleißfestigkeit erreicht wird. Der Schlaghammer ist des Weiteren besonders kostengünstig herstellbar. Vorzugsweise wird der Schlaghammer aus dem Walzstahl ausgeschnitten. Gemäß einer ersten Ausführungsform weist der Walzstahl eine Härte von etwa 38 HRC, beispielsweise mehr als 48 HRC, insbesondere mehr als 55HRC, vorzugsweise mehr als 66HRC auf. Die maximale Härte des Walzstahls beträgt vorzugsweise 68 HRC. Bei der Härte handelt es sich um die nach Rockwell angegebene Härte HRC. Der Walzstahl weist vorzugsweise eine Härte von mehr als 38 HRC auf. Insbesondere weist der Walzstahl eine Streckgrenze von mind. 1000 MPa und eine Bruchdehnung (A10) von mind. 5% auf. Vorzugsweise weist der Walzstahl eine Kerbschlagarbeit (KV ISO-V) von mind. 27J/ bei 20°C auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Anwendung des Walzstahls bei einem Schlaghammer einer Zerkleinerungseinrichtung, der einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist. Eine Nachbearbeitung des Walzstahls, beispielsweise mittels Wasserstrahlschneiden oder Laserschneiden ist ebenfalls einfach möglich.

Der Walzstahl umfasst gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Kohlenstoffgehalt von kleiner 0,4 Masseprozent. Beispielsweise weist der Walzstahl Chrom, Mangan und/ oder Nickel auf, wobei die jeweiligen Anteile vorzugsweise in einem Bereich größer 1 Masseprozent liegen. Weiterhin umfasst der Walzstahl vorzugsweise ein Mmartensitisches Gefüge. Insbesondere ist der Walzstahl vollständig aus einem martensitischen Gefüge ausgebildet. Der Hammerkopf weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine konstante Dicke auf. Die Dicke des Hammerkopfes beträgt beispielsweise 20 mm bis 200 mm,

insbesondere 60mm bis 150mm, vorzugsweise 100mm bis 120mm. Beispielsweise weist der gesamte Schlaghammer einer konstante Materialdicke auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass zwischen dem Befestigungsbereich und dem Hammerkopf ein Absatz ausgebildet ist, sodass der Hammerkopf eine geringere Dicke als der Befestigungsbereich aufweist. Das zumindest eine Verschleißschutzelement ist gemäß einer weiteren Ausführungsform lösbar an dem Hammerkopf angebracht. Dies vereinfacht den Austausch der Verschleißschutzelemente in einem Verschleißfall, wobei es nicht notwendig ist, den gesamten Schlaghammer auszutauschen. Das Verschleißschutzelement ist gemäß einer weiteren Ausführungsform stoffschlüssig mit dem Hammerkopf verbunden, beispielsweise mittels Löten, Kleben oder Schweißen. Beispielsweise ist das Verschleißschutzelement mittels eines Hochtemperaturlots an dem Hammerkopf angebracht.

Der Hammerkopf weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Prallfläche auf, an der das zumindest eine Verschleißschutzelement angebracht ist. Vorzugsweise ist in der Prallfläche zumindest eine Aussparung ausgebildet, wobei das zumindest eine Verschleißschutzelement in der Aussparung angeordnet ist. Vorzugsweise weist der Hammerkopf eine Mehrzahl von Verschleißschutzelementen auf, die beispielsweise jeweils in einer jeweiligen Aussparung angeordnet sind. Es ist ebenfalls denkbar, dass in einer Aussparung mehrere Verschleißschutzelemente angebracht sind. Weiterhin ist es denkbar, dass die Prallfläche eine durchgehend ebene Fläche ist und das Verschleißschutzelement auf der ebenen Fläche angebracht ist.

Das zumindest eine Verschleißschutzelement ist gemäß einer weiteren Ausführungsform plattenförmig ausgebildet. Die Erfindung betrifft auch eine Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere einen Hammerbrecher, aufweisend einen Rotor der um eine Achse rotierbar angebracht ist und zumindest einen Schlaghammer wie vorangehend beschrieben, der an dem Rotor angebracht ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Schlaghammers zum Zerkleinern von Materialien mit einem Befestigungsbereich zum Befestigen des Schlaghammers an einem Rotor einer Zerkleinerungseinrichtung und einem Hammerkopf, wobei der Schlaghammer aus einem Walzstahl ausgeschnitten wird. 5 Die mit Bezug auf den Schlaghammer und die Zerkleinerungseinrichtung beschriebenen Ausführungen und Vorteile treffen in verfahrensgemäßer Entsprechung auch auf das Verfahren zum Herstellen des Schlaghammers zu.

Das Ausschneiden gemäß einer weiteren Ausführungsform mittels Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden, Brennschneiden oder Plasmaschneiden erfolgt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Verschleißschutzelement aus einem Hartmetall oder einer Keramik an dem Hammerkopf befestigt.

Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer eines Brechers in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer eines Schlaghammers in einer Frontansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer des Schlaghammers der Fig. 2 in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Schlaghammers der Fig. 2 in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer eines Schlaghammers in einer Frontansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer des Schlaghammers der Fig. 5 in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer des Schlaghammers der Fig. 5 in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere einen Brecher 10, wie einen Hammerbrecher, mit zwei parallelen Rotoren, insbesondere Brechwalzen 12, 14, die nebeneinander angeordnet sind, sodass zwischen den Brechwalzen 12, 14 ein Brechspalt 16 ausgebildet ist. Die Brechwalzen 12, 14 sind um ihre Längsachse rotierbar angebracht, sodass im Betrieb des Brechers 10 die Brechwalzen 12, 14 gegenläufig zueinander rotieren und zu brechendes Material in den Brechspalt bewegen. Jede Brechwalze 12, 14 weist eine Mehrzahl von Schlaghämmer 18, 20 auf. Beispielhaft weisen die Brechwalzen 12, 14 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in der Querschnittsansicht jeweils fünf Schlaghämmer 18, 20 auf, die umfangsmäßig nebeneinander und gleichmäßig zueinander beabstandet angebracht sind. Eine davon abweichende Anzahl von Schlaghämmern 18, 20 ist ebenfalls denkbar. Bei den Schlaghämmern 18, 20 handelt es sich um Hämmer, die jeweils schwenkbar in Ausnehmungen an der Oberfläche der Brechwalze 12, 14 angebracht sind. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Brechwalzen jeweils eine Mehrzahl von an der Oberfläche der Brechwalze befestigten Brechzähnen oder Schlagleisten aufweist, die nicht relativ zu der Brechwalze bewegbar angebracht sind. Die Brechwalzen 12, 14 weisen jeweils eine Antriebswelle 22, 24 auf, welche die Mittelachse der jeweiligen Brechwalze 12, 14 bildet und beispielhaft als Fünfkantwelle ausgebildet ist. Der Brecher weist des Weiteren ein Gehäuse 26 auf, das die Brechwalzen 12, 14 zumindest teilweise umgibt. Insbesondere sind die von dem Brechspalt 16 wegweisenden Seitenbereiche der Brechwalzen 12, 14 von dem Gehäuse 26 umgeben, sodass ein seitliches Abfließen des Brechguts verhindert wird. Das Gehäuse 26 umfasst außerdem die Strukturelemente des Brechers 10, wie beispielsweise Stützfüße oder Führungsbleche zum Leiten des Brechguts.

Zumindest teilweise innerhalb des Brechspalts 16 und zwischen den Brechwalzen 12, 14 ist ein Prallelement 28 angeordnet. Das Prallelement 28 ist derart innerhalb des Brechspalts 26 angeordnet, dass das zu brechende Material zumindest teilweise zwischen einem der Schlaghämmer 18, 20 und dem Prallelement 28 gebrochen wird.

Innerhalb des Brechers 10 ist das Prallelement stationär angeordnet, sodass es nicht relativ zu den Brechwalzen 12, 14 bewegbar angebracht ist. Vorzugsweise ist das Prallelement 28 mittig innerhalb des Brechspaltes 26 angeordnet und erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Länge der Brechwalzen 12, 14 zwischen diesen.

Fig. 2 bis 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schlaghammers 18. Der Schlaghammer 18 weist einen Befestigungsbereich 30 und einen Hammerkopf 32 auf. Der Befestigungsbereich 30 dient der Befestigung des Schlaghammers 14 an einem Rotor einer Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere der Brechwalze des Brechers 10 der Fig. 1 und weist beispielhaft eine Bohrung 34 zur rotierbaren Lagerung des Schlaghammers 18 an dem Rotor der Zerkleinerungseinrichtung. Beispielhaft ist der Befestigungsbereich 30 kreisringförmig ausgebildet.

An den Befestigungsbereich 30 schließt sich vorzugsweise direkt der Hammerkopf 32, der im Betrieb des Schlaghammers 18 mit dem zu zerkleinernden Material in Berührung kommt und dieses zerkleinert. Der Schlaghammer 18 mit dem Befestigungsbereich 30 und dem Hammerkopf 32 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, wobei der Schlaghammer 18 vollständig oder teilweise aus einem Walzstahl ausgebildet ist, der beispielsweise einen niedriglegierten Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von kleiner 0,4 Masse-% umfasst und vorzugsweise zusätzliche Anteile von Chrom, Mangan und Nickel aufweist. Vorzugsweise weist der Schlaghammer 18 ein oder eine Mehrzahl von VerschleiBschutzelementen 36 auf. Das zumindest eine VerschleiBschutzelement 36 ist vorzugsweise an dem Hammerkopf 32 angebracht. Der Hammerkopf 32 weist insbesondere eine Prallfläche 40 auf, die im Betrieb des Schlaghammers 18 in einem Brecher 10 zuerst mit dem zu zerkleinernden Material in Berührungskommt. Die Prallfläche 40 weist in Rotationsrichtung des Schlaghammers 18. Das zumindest eine VerschleiBschutzelement 36 ist vorzugsweise an der Prallfläche 38 des Hammerkopfes 32 angebracht. Insbesondere weist der Hammerkopf 32 eine Ausnehmung 40 auf, in der das zumindest eine VerschleiBschutzelement 36 angeordnet ist. Vorzugsweise ist das VerschleiBschutzelement 36 derart in der Ausnehmung angeordnet, dass es mit der

Oberfläche der Prallfläche 38 eben abschließt. Die Ausnehmung 40 weist insbesondere die Geometrie des Verschleißschutzelements 36 auf. An dem Hammerkopf 32 sind vorzugsweise eine Mehrzahl von Verschleißschutzelementen 36 angebracht, die sich beispielsweise über die gesamte Prallfläche erstrecken. Es ist ebenfalls denkbar, dass das zumindest eine Verschleißschutzelement 36 an der Oberfläche des Hammerkopfes 32, nicht in einer Aussparung, befestigt ist. Das zumindest eine Verschleißschutzelement 36 ist beispielsweise mittels Löten, Schweißen oder Kleben an dem Hammerkopf 32 befestigt.

Der Schlaghammer 18 des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 weist beispielhaft über seinen Querschnitt, mit Ausnahme der Bohrung 34, eine konstante Dicke auf. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 weist der Schlaghammer beispielhaft zwischen dem Befestigungsbereich 30 und dem Hammerkopf 32 einen Absatz auf, sodass der Hammerkopf 32 eine geringere Dicke aufweist. Vorzugsweise weist der Hammerkopf 32 über seinen gesamten Querschnitt eine konstante Dicke auf. Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schlaghammers 18, wobei die gleichen Bezugszeichen gleichen Elementen entsprechen. Der Hammerkopf 32 weist im Unterschied zu dem Hammerkopf der Fig. 3 eine ambossförmige Geometrie auf, wobei die Prallfläche 38 beispielhaft vollständig von einem oder einer Mehrzahl von Verschleißschutzelementen 36 ausgebildet ist. Die Verschleißschutzelemente 36 sind jeweils an der Oberfläche des Hammerkopfes 32 stoffschlüssig, beispielsweise mittels Löten, Schweißen oder Kleben angebracht.

Bezugszeichenliste 10 Brecher 12 Rotor 14 Rotor

16 Brechspalt 18 Schlaghammer 20 Schlaghammer 22 Antriebswelle 24 Antriebswelle

26 Gehäuse 28 Prallelement 30 Befestigungsbereich 32 Hammerkopf 34 Bohrung

36 Verschleißschutzelement 38 Prallfläche 40 Ausnehmung

Claims (12)

Patentansprüche

1. Schlaghammer (18, 20) zum Zerkleinern von Materialien aufweisend einen Befestigungsbereich (30) zum Befestigen des Schlaghammers an einem Rotor einer Zerkleinerungseinrichtung und einen Hammerkopf (32) mit zumindest einem an dem Hammerkopf (32) angebrachten Verschleißschutzelement (36), dadurch gekennzeichnet, dass der Hammerkopf (32) einen Walzstahl und das Verschleißschutzelement (36) ein Hartmetall oder eine Keramik umfasst.

2. Schlaghammer (18, 20) nach Anspruch 1, wobei der Walzstahl eine Härte von Härte mehr als 38 HRC, insbesondere mehr als 55HRC, vorzugsweise mehr als 66HRC aufweist.

3. Schlaghammer (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Walzstahl einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,4 Masseprozent aufweist.

4. Schlaghammer (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hammerkopf eine konstante Dicke aufweist.

5. Schlaghammer (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Verschleißschutzelement (36) lösbar an dem Hammerkopf (32) angebracht ist.

6. Schlaghammer (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschleißschutzelement (36) stoffschlüssig mit dem Hammerkopf (32) verbunden ist.

7. Schlaghammer (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hammerkopf (32) eine Prallfläche (38) aufweist und das zumindest eine Verschleißschutzelement (36) an der Prallfläche (38) angebracht ist.

8. Schlaghammer (18, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Verschleißschutzelement (36) plattenförmig ausgebildet ist.

9. Zerkleinerungseinrichtung, insbesondere eine Brecher (10), aufweisend einen Rotor (12, 14), der um eine Antriebswelle (22, 24) rotierbar angebracht ist, und zumindest einen Schlaghammer (18) nach einem der vorangehenden Ansprüche, der an dem Rotor (12, 14) angebracht ist.

10. Verfahren zum Herstellen eines Schlaghammers (18, 20) zum Zerkleinern von Materialien mit einem Befestigungsbereich (30) zum Befestigen des Schlaghammers (18, 20) an einem Rotor (12, 14) einer Zerkleinerungseinrichtung (10) und einem Hammerkopf (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Schlaghammer (18, 20) aus einem Walzstahl ausgeschnitten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ausschneiden mittels Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden, Brennschneiden oder Plasmaschneiden erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei zumindest ein Verschleißschutzelement (36) aus einem Hartmetall oder einer Keramik an dem Hammerkopf (32) befestigt wird.