DD251160A1

DD251160A1 - Gusswerkstoff fuer laufringe und -rollen bei verarbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DD251160A1
Application number: DD29264586A
Authority: DD
Inventors: Klaus Mueller; Holger Lau; Wolfgang Moeller; Eduard Hecht; Henry Krause
Original assignee: Thaelmann Schwermaschbau Veb
Priority date: 1986-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1987-11-04
Also published as: DD251160B1

Abstract

Die Erfindung betrifft den Einsatz von Gusswerkstoffen fuer Laufringe und -rollen bei Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Drehrohroefen, Trockentrommeln und -muehlen der Zementindustrie. Ziel der Erfindung ist es, durch eine wesentliche Erhoehung der Funktionssicherheit dieser massiven, zylindrischen Formgussteile mit Wanddicken im Bereich von 80...250 mm, den Reparatur- und Wartungsaufwand zu senken, um die Leistungsfaehigkeit der Zementanlagen zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch legiertes Gusseisen mit Kugelgraphit geloest, dass bei einem CE-Wert von 4,0...4,5% die Legierungsbestandteile in der Kombination Ni/Cu, Cu/Mo oder Ni/Cu/Mo bzw. dass die Anteile an Ni, Cu und Mo einzeln oder gemeinsam, teilweise oder vollstaendig durch Sn substituiert werden. Durch die spezielle Kombination der Legierungsbestandteile bildet sich im Gusszustand nach einer Waermebehandlung ein homogenes, feinstreifig-perlitisches Gefuege, so dass dieser Gusswerkstoff hohe Ansprueche an Festigkeit, Haerte, Verschleissverhalten, Notlaufeigenschaften, Daempfungsvermoegen und Temperaturbelastbarkeit sowie Widerstandsfaehigkeit gegenueber aggressiven Gasen und Staeuben erfuellt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Gußwerkstoff für mechanisch hochbeanspruchte, thermisch belastbare und aggressiven Gasen und Stäuben ausgesetzte zylindrisch geformte Laufrollen und -ringe, vorzugsweise mit einer Wandstärke von 80 bis 250 mm, für Drehrohrofen, Trockentrommeln und-mühlen der Zementindustrie

Weiterhin ist diese Erfindung in den Bereichen der chemischen Industrie sowie bei Großanlagen zur Erzaufbereitung anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Laufrollen und -ringe werden zur Lagerung von langgestreckten, um ihre Längsachse rotierenden Großanlagen, wie beispielsweise Drehrohrofen, Trockentrommeln und -mühlen, verwendet.

Beim Abwälzvorgang nehmen diese massiven, zylindrisch geformten Bauteile das Gewicht der gesamten Anlage, einschließlich des Füllgutes, auf. Die Laufringe haben zudem eine Stützfunktion für den Trommelmantel gegen die Wirkung der Querkraftbeanspruchung zu erfüllen. Die größere Hertzsche Pressung und die um ein vielfaches höhere Umdrehungszahl der Laufrolle im Vergleich zum Laufring führen naturgemäß zu einem schnelleren Verschleiß der Rolle. An der Lauffläche kommt es durch Kaltverfestigung zur Pittingbildung und zur Versprödung der Oberflächenpartien. Die speziellen Einsatzbedingungen stellen an den Werkstoff höchste Anforderungen bezüglich der Festigkeit, Härte, Verschleißverhalten, Notlaufeigenschaften, Dämpfungsvermögen und Temperaturbelastbbarkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Stäube und Gase. Bei bekannten Konstruktionsausführungen kommen als Werkstoffe Gußeisen mit Lamellen- oder Kugelgraphit, aber auch Stahlgußwerkstoffe, wie z. B. GS 28 Mn 6, GS42 Cr Mo4, GS-60, GS-50, zur Anwendung. Die größeren Dimensionen moderner Drehrohrofen machten es notwendig, anstelle von Gußeisen mit Lamellengraphit andere Gußwerkstoffe und Verfahrenstechniken anzuwenden. Aus der britischen Patentschrift 1417435 ist ein legierter Gußeisenwerkstoff mit Kugelgraphit bekannt, der für dickwandige Formgußteile anwendbar ist. Bei diesem Werkstoff sind die Legierungsanteile Kohlenstoff, Silizium, Phosphor, Schwefel in an sich bekannten Bereichen sowie

Mg 0,3...1,4%

Ni 0,5...2,5%

Cu 0,3...1,0%

Mo 0,1 ...0,26%

Sn 0,03...0,2% enthalten.

Dieser Gußwerkstoff ist verwendbar für dickwandigen Guß (50-100 mm Wanddicke). Für die speziellen Anforderungen, die an den Werkstoff von Laufrollen und-ringen gestellt werden, ist dieser Gußwerkstoff wegen unzureichender mechanischer Kennwerte nicht geeignet.

Aus der Fachzeitschrift „Gießerei-Praxis" Nr.21/1975, Seite 350 bis 357, sind Untersuchungen bekannt, die an Gußeisen mit Kugelgraphit im Wanddickenbereich von 25 bis 150mm vorgenommen worden sind. Dabei wurde die Abhängigkeit der Wanddicke auf die Ausbildung eines perlitischen Gefüges und die mechanischen Kennwerte wärmebehandelter Gußproben untersucht. Diese ausgewiesenen Ergebnisse treffen nicht genau inhaltlich auf praktische Belange zu.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch eine wesentliche Erhöhung der Funktionssicherheit der Lauf ringe und -rollen den Reparatur- und Wartungsaufwand von Drehrohrofen, Trockentrommeln und -mühlen zu reduzieren, um die Leistungsfähigkeit dieser Zementanlagen zu steigern.

-2- 251160 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gußwerkstoff für Laufrollen und -ringe von Drehrohrofen, Trockentrommeln und -mühlen der Zementindustrie zu entwickeln, der unter den speziellen Einsatz- und Umweltbedingungen, unter denen diese Zementanlagen betrieben werden, höchste Anforderungen an Festigkeit, Härte, Verschleißverhalten, Notlaufeigenschaften, Dämpfungsvermögen und Temperaturbelastbarkeit sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven staub- und schadgashaltigen Atmosphären erfüllt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Legierungsbestandteile Kohlenstoff mit 3,0...4,0% und Silizium mit 1,5...3,0% unter Einhaltung eines Kohlenstoffäquivalents im Bereich von 4,0...4,5% sowie Nickel in den Grenzen von 0,8... 1,5%, Kupfer mit 0,5... 1,3% und die Störelemente Mangan, Phosphor, Schwefel und Chrom in der Legierung nur in geringen Teilen, vorzugsweise unterhalb der Grenzen 0,2% bei Mangan, 0,06% bei Phosphor, 0,008% bei Schwefel und 0,2% bei Chrom enthalten sind, und das schmelzflüssige Gußeisen mit Magnesium im Anteil von 0,04...0,08% oder anderen Sphärolithenbildnern modifiziert ist.

Zur Erfindung gehört weiterhin, daß dem schmelzflüssigen Gußeisen zusätzlich oder anstelle von Nickel Molybdän im Anteil zwischen 0,2...0,8% zugesetzt ist, und daß Zinn im Anteil von 0,02...0,5% die Legierungsbestandteile Nickel, Kupfer und Molybdän einzeln oder gemeinsam, teilweise oder vollständig substituiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Beispieles näher erläutert werden.

Die Laufrolle eines Drehrohrofens weist folgende Abmessungen auf:

Rollendurchmesser 1400 mm

Nabendurchmesser 500 mm

Rollenhöhe 900 mm

Wanddicke (Kranz) 120 mm

Wanddicke (Nabe) 120 mm

Für dieses Gußteil wird legiertes Gußeisen mit Kugelgraphit mit der Bezeichnung GGG 350 Ni Cu 5.9

eingesetzt.

Der Werkstoff hat folgende chemische Zusammensetzung:

Kohlenstoff 3,5%)

Silizium 2,1%)^CE-⁴'^2%

Nickel 1,25%

Kupfer 1,0%

Dieser Werkstoff wird mit 0,05% Magnesium modifiziert. Die Anteile an den Begleitelementen Schwefel, Phosphor, Mangan und Chrom wurden wie folgt ermittelt:

Mangan 0,2%

Chrom 0,15%

Phosphor 0,06%

Schwefel 0,008%

Die Form- und Kernherstellung erfolgt nach bekannten Verfahren unter Verwendung üblicher Modelleinrichtungen. Nach dem Gießen und Verputzen des Formgußteils wird folgende Wärmebehandlungstechnologie angewandt:

— Austenitisieren bei 870 bis 900⁰C, wobei kontinuierlich mit ca. 60 K/h erwärmt wird, anschließend Halten auf Austenitisierungstemperaturca. 6h; Abkühlung an der Luft,

— Spannungsarmglühen bei 520bis500°C, bei 4h Haltezeit, Abkühlung im Ofen bis auf 300°C, dann an der Luft auf Raumtemperatur abgekühlt.

Nach dieser Wärmebehandlung weist dieser Gußwerkstoff folgende Eigenschaften auf:

Zugfestigkeit 850 M Pa

0,2%-Drehgrenze 640MPa

Bruchdehnung 3%

Brinellhärte 280HB

Die sich anschließende spanabhebende Bearbeitung ist für diesen Gußwerkstoff Unproblematisch.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Gußwerkstoff für Laufringe und -rollen bei Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Drehrohrofen der Zementindustrie, vorzugsweise für Wanddicken zwischen 80...250mm, bestehend aus legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit, dessen Gefügestruktur sich im Gußzustand nach einer Wärmebehandlung unter Einhaltung der Abkühlungsbedingungen homogen, feinstreifig-perlitisch ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsbestandteile Kohlenstoff mit 3,0... 4,0% und Silizium mit 1,5...3,0% unter Einhaltung eines Kohlenstoffäquivalents im Bereich von 4,0...4,5% sowie Nickel in den Grenzen von 0,8... 1,5%, Kupfer mit 0,5... 1,3% und die Störelemente Mangan, Phosphor, Schwefel und Chrom in der Legierung nur in geringen Teilen, vorzugsweise unterhalb der Grenzen 0,2% bei Mangan, 0,06% bei Phosphor, 0,008% bei Schwefel und 0,2% bei Chrom enthalten sind, und das schmelzflüssige Gußeisen mit Magnesium im Anteil von 0,04... 0,08% oder anderen Sphärolithenbildnern modifiziert ist.
2. Gußwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem schmelzflüssigen Gußeisen zusätzlich oder anstelle von Nickel Molybdän im Anteil zwischen 0,2...0,8% zugesetzt ist.
3. Gußwerkstoff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Zinn im Anteil von 0,02... 0,5% die Legierungsbestandteile Nickel, Kupfer und Molybdän einzeln oder gemeinsam, teilweise oder vollständig substituiert.