DE10013343A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Walzspaltmessung an Walzwerken für die Feinaufbereitung von Feststoffen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Walzspaltmessung an Walzwerken für die Feinaufbereitung von Feststoffen, wobei die Feststoffe im Walzspalt zwischen parallel zueinander ausgerichteten Walzen zerkleinert bzw. fein gemahlen werden. Der lokale Verschleiß insbesondere im mittleren Bereich der Walzenoberfläche wird mittels eines oder mehrerer Sensoren verfolgt, um Walzenverschleiß, Schiefstellung der beweglichen Walze sowie eine Walzspaltveränderung festzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Walzspaltmessung an Walzwerken für die Feinaufbereitung von Feststoffen, wobei die Feststoffe im Walzspalt zwischen­ parallel zueinander ausgerichteten Walzen zerkleinert bzw. fein gemahlen werden. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Walzspaltmessung.

Walzwerke zur Feinaufbereitung von Feststoffen bestehen in der Regel aus einem auf einem Fundament aufgesetztem Tragrahmen 1 für zwei zylindrische Walzen 2, die mit einem Walzspalt zueinander horizontal im Tragrahmen gelagert sind (Fig. 1). Die Walzen lagern in staubdicht gekapselten Pendelrollenlagern mit fest einju­ stierter Walzenparallelität. Der Walzenwechsel wird dadurch erleichtert und be­ schleunigt. Die Feststoffe werden in den Walzspalt der gegenläufig drehenden Walzen eingeführt und darin zerkleinert bzw. fein aufgemahlen. Die auf diese Wei­ se fein aufbereiteten Feststoffe werden unterhalb der Walzen einem Sieb aufge­ geben, in dem größere Feststoffpartikel zurückgehalten werden und gegebenen­ falls dem in das Walzwerk zugeführten Feststoffstrom rückgeführt werden. Die Walzenmäntel bestehen aus CrMoV-Werkzeugstahl und sind in einem Ölbad gehärtet. Hierdurch wird eine hohe Verschleißfestigkeit für die Walzenmäntel er­ reicht bei gleichbleibend durchgehender Härte und großer Bruchfestigkeit. Infolge der hohen Belastung durch die Mahlarbeit im Walzspalt - es entstehen Walzen­ drücke bis 120 t - entsteht auf der Oberfläche der Walzen ein Verschleiß, der sich auf jeder Walze etwa konkavförmig ausbildet. Der Verschleiß erzeugt eine sichel­ förmige Öffnung des Walzspaltes zwischen den beiden Walzen. Die Feinaufbe­ reitung der Feststoffe wird hierdurch beeinträchtigt, da ein immer größerer Anteil an größeren Feststoffpartikeln ausgesiebt werden muß oder die aufbereiteten Feststoffe insgesamt für bestimmte Einsatzfälle ungeeignet werden.

Um die Feinaufbereitung der Feststoffe im Walzspalt zwischen den Walzen si­ cherzustellen, werden die Walzenmäntel regelmäßig je nach Einsatzfall durch bei­ derseitig angeordnete Schleifapparate (Fig. 4) oder durch Drehmaschinen (Fig. 2/3) nachbearbeitet. Der Drehmeißel 3 der Drehmaschine 4 befindet sich auf ei­ nem Vorschub 5 mit Noniuseinstellung. Der Vorschub befindet sich auf einem Support 6 mit Schwalbenschwanzführung und wird auf diesem parallel zur Ober­ fläche der zu bearbeitenden Walze 2 entlang geführt. Die Schleifvorrichtung 7 wird in ähnlicher Weise von einem Support entlang der Walzenoberfläche geführt. Mit Hilfe der Drehvorrichtung und der Schleifvorrichtung gelingt es, den Walzspalt 8 während einer bestimmten Betriebsdauer einigermaßen parallel zu halten. Gleichwohl kommt es immer wieder vor, daß der Verschleiß ungleichmäßig ist und früher einsetzt, wodurch eine qualitative Feinaufbereitung der Feststoffe nicht mehr gewährleistet ist.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen frühzeitig erkennbar ist, ob und wann der Verschleiß der Walzen eine bestimmte noch hinzunehmende Größe überschreitet, so daß rechtzeitig eine Nachbearbeitung der Walzenoberflä­ chen vorgenommen werden kann, um die gewünschte Feinaufbereitung der Fest­ stoffe zu gewährleisten.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der lokale Verschleiß insbesondere im mittleren Bereich der Walzenoberfläche mittels eines oder mehrerer Sensoren 9 verfolgt wird, um Walzenverschleiß, Schiefstellung der beweglichen Walze sowie eine Walzspaltveränderung festzustellen.

In Ausgestaltung der Erfindung wird die Walzspaltmessung mit Sensoren vorge­ nommen, die auf dem Wirbelstromprinzip basieren. Dies hat den Vorteil, daß es bei diesem Meßprinzip keinen Kontakt zum schwingenden oder bewegten Teil des Walzwerks gibt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Sensor 9 eine Spule 10 Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises. Die Spule erzeugt ein schnell wechselndes Magnetfeld 11, dessen Feldlinien durch den Spulenkern verlaufen und außerhalb der Spule, ringsherum gleich verteilt, wieder zum anderen Ende der Spule zurücklaufen. Auf diesem Wege treffen sie aber auf die Metalloberfläche der Walzen, deren Abstand zum Sensor festgestellt werden soll. Dabei spielt es vor­ teilhaft keine Rolle, welche für ein Magnetfeld nicht empfindlichen Schichten im Meßbereich liegen. So ist zum Beispiel eine nicht gleich starke Oberflächenbe­ schichtung mit feinstvermahlenen Feststoffen kein Hindernis, die darunter liegen­ de runde Oberfläche der Walze als rund zu messen, auch wenn diese sich dreht.

Anhand von Fig. 5 wird das Wirkprinzip der Walzspaltmessung mit Sensoren nä­ her erläutert.

Die Feldlinien 11 durchdringen die Metalloberfläche der Walze 2. Wird nun die Oberfläche nicht als ein zusammenhängendes Stück Metall betrachtet, sondern als unendlich viele kleine Windungen einer Spule, so bilden diese, da sie alle ganz nah beieinander liegen und sich überdecken, wieder die zusammenhängende Oberfläche. Jede dieser Windungen umkreist eine magnetische Feldlinie, von de­ nen wiederum unendlich viele vorhanden sind. In diesen gedachten Windungen ist, induziert von den Magnetfeldlinien ein Strom. Dieser Strom (Wirbelstrom) er­ zeugt dann von ebenfalls gedachten Windungen ausgehend, eine magnetische Feldlinie entgegen der Richtung des auftreffenden Magnetfeldes. Alle reflektieren­ den Feldlinien ergeben dann ein Magnetfeld, welches einen Einfluß auf den Wir­ belstromsensor 9 hat. Die Induktivität von dessen Spule wird verändert. Die Ände­ rung ist abhängig vom Abstand der Sensoroberfläche zur Metalloberfläche 12 der Walze 2. Die Spule des Wirbelstromsensors wandelt schließlich diese sich än­ dernde Induktivität in eine elektrische Spannung um. Der Spannungswert ist pro­ portional zum tatsächlichen Abstand. Das Meßsystem kann also auch den Ab­ stand messen, ohne daß die Walze sich dreht und funktioniert damit auch bei ei­ ner Frequenz von 0 Hz im Stillstand. Mit den Sensoren kann also eine extrem ge­ naue Abstandsmessung durchgeführt werden und damit exakt festgestellt werden, welche Veränderung der Oberflächenprofile einer jeden Walze im Betrieb stattfin­ det.

Das aktuelle Spaltmaß zwischen den Walzen kann über den Sensor auf eine di­ gitale Anzeige geschaltet werden und kann von dieser abgelesen werden. Bei mehreren über die Länge der Walze angeordneten Sensoren kann diese Anzeige zwischen vier Meßwerten umgeschaltet werden. Über Signallampen kann ein Un­ ter- oder Überschreiten des eingestellten Spaltmaßes angezeigt werden. Die Spaltgrenzen sind mit vier Schwellwerten einstellbar, gefolgt von Signalen. Eine Kontrollampe signalisiert den minimalen Abstand/Sensor-Walze, um die Sensorik zu schützen. Bei den bisher geplanten Sensoren liegen die Mindestabstände zur Walzenoberfläche bei 4 mm bis maximal 10 mm. Eine Kontrollampe signalisiert den maximalen Abstand/Sensor-Walze, bevor der lineare Arbeitsbereich des Sen­ sors verlassen wird. Bei spontanen Walzenauslenkungen im Betrieb wird der Sen­ sor mechanisch aus dem Meßbereich geschoben und muß neu kalibriert werden, das heißt, die Null-Punkt-Einstellung muß neu vorgenommen werden.

Sämtliche Anzeigen und die Elektronik sind in einem Gehäuse neben der Walze montiert.

In Fig. 6 ist der Sensoraufbau seitlich an dem Vorschub 5 der Drehmaschine 4 angeordnet. Alternativ kann die Sensorführung auf den Aufnahmeplatten der Wal­ zendrehmaschine montiert sein.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen die Sensorführung und die Kalibrierung.

Die Kalibrierung des Systems ist jeweils nach jeder Walzenbearbeitung vorzu­ nehmen. Nach einer Walzeneinstellung auf den Nullpunkt ist die Sensormechanik, analog zur Walzspaltöffnung auf den Arbeitsbereich beispielsweise über Mikro­ meterschraube auf ihren Sensorarbeitsbereich einzustellen.

Das gesamte Meßsystem arbeitet entweder autark, das heißt, Schnittstellen zur Maschinensteuerung sind nicht vorgesehen, oder es arbeitet automatisch, wobei mit dem Meßverfahren in die Maschinensteuerung eingegriffen wird.

Die Meßsensorik und die Verkabelung sind gegen Spritzwasser und Staub ge­ schützt. Die Meßgenauigkeit/Wiederholbarkeit des Meßsystems beträgt minde­ stens +/- 0,1 mm oder besser.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Walzspaltmessung und der für die Messung vorgesehenen Sensortechnik ist es möglich, den Walzspalt bereits zu einem so frühen Zeitpunkt nachzuarbeiten, daß die Gewährleistungen einer Fein­ aufbereitung von Feststoffen bestens eingehalten werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Walzspaltmessung an Walzwerken (1) für die Feinaufbereitung von Feststoffen, wobei die Feststoffe im Walzspalt (8) zwischenparallel zu­ einander ausgerichteten Walzen (2) zerkleinert bzw. fein gemahlen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der fokale Verschleiß insbesondere im mittleren Bereich der Wal­ zenoberfläche mittels eines oder mehrerer Sensoren (9) verfolgt wird, um Walzenverschleiß, Schiefstellung der beweglichen Walze (2) sowie eine Walzspaltveränderung festzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzspaltmessung mit Sensoren (9) vorgenommen wird, die auf dem Wirbelstromprinzip basieren.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Meßverfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Sensor (9) eine Spule Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) mittels Signalleitung(en) auf eine digitale Anzeige ge­ schaltet ist.