DE102004043562B4

DE102004043562B4 - Presswalzen-Ringbandage und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102004043562B4
Application number: DE102004043562.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Hagedorn; Meinhard Frangenberg; Dieter Brendler
Original assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Current assignee: KHD Humboldt Wedag AG
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2024-09-10
Also published as: EP1804973A1; US20110061773A1; US7832671B2; EP1804973B9; DE102004043562A1; WO2006027215A1; CN101039752A; EP1804973B1; US20080191074A1; DK1804973T3; US8388772B2; CN100581652C

Abstract

Ringbandage mit verschleißfester Oberfläche für eine Presswalze für die Druckbehandlung körnigen Gutes, insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) der Werkstoff der Bandage (10, 11) besteht aus Kugelgraphitguss mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo und hat ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit, b) die Randschichten (11) der Ringbandage (10) enthalten zur Erzielung einer harten Oberfläche Martensit, das durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche beim Betrieb der Presswalze immer wieder neu gebildet wird, c) in die Außenoberfläche der Bandage (10, 11) sind voneinander beabstandete Vertiefungen (12, 13) für den autogenen Verschleißschutz eingeformt, wobei zwischen den voneinander beabstandeten Vertiefungen (12, 13) liegende Profilierungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch aus Hartstoffen bestehende Auftragsschweißraupen (14) oder durch andere Hartstoffe gepanzert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringbandage mit verschleißfester Oberfläche für eine Presswalze für die Druckbeanspruchung körnigen Gutes, insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fertigung einer solchen Presswalzen-Ringbandage.
Bei Walzenmühlen wird körniges sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten gegenläufig rotierbaren Walzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unterworfen. Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenmühle, auch Rollenpresse genannt, bei der die einzelnen Partikel des durch Reibung in den Walzenspalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines hohen Druckes gegenseitig zerquetscht werden. Dabei sind die Walzenoberflächen einer hohen Verschleißbeanspruchung ausgesetzt, so dass an solche Walzenoberflächen wenigstens die folgenden Anforderungen gestellt werden:
Sie sollen eine hohe Verschleißwiderstandsfähigkeit haben, kostengünstig hergestellt werden können, durch den Betreiber der Rollenpresse repariert werden können, und auch ein gutes Einzugsverhalten für das zu zerkleinernde Gut besitzen.
Aus dem Aufsatz der Fachzeitschrift ”ZKG International” Nr. 7/1997, Seiten 384 bis 392 ist es auf Seite 384 Absatz 1 zum Verschleißschutz bei Hochdruck-Rollenpressen bekannt, dass Walzen-Bandagen aus Hartguss wegen ihrer hohen Druckfestigkeit vorteilhaft sein können und dass mit Bandagen aus legiertem Sphäroguss hohe Standzeiten der Rollenpresse erreicht werden können, wobei man in der Werkstoffkunde unter dem Begriff Sphäroguss Gusseisen mit Kugelgraphit versteht. Bekannt ist ferner aus dem Nachdruck aus der Fachzeitschrift ”konstruieren + gießen” 1988 Nr. 1 der Zentrale für Gußverwendung, Düsseldorf mit dem Aufsatz ”Gusseisen mit Kugelgraphit” (Duktiles Gusseisen) Seiten 13–16, dem Kugelgraphitguss durch eine spezielle Wärmebehandlung, dem sogenannten Bainitvergüten eine hohe Duktilität und Druckfestigkeit zu geben.
Aus der EP-A 0 563 564 und EP-A 0 916 407 ist es bekannt, den Hartguss-Walzenmantel einer Mahlwalze aus einer bainitischen Gusseisenlegierung herzustellen (ebenso in US 2,771,358 A ) und zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und der Mahlguteinzugsfähigkeit auf der Außenumfangsfläche des Walzenmantels eine Oberflächenprofilierung aus Hartauftragsschweißwerkstoffen aufzubringen. Auftragsschweißraupen sind zwar in der Lage, zur Verbesserung des Einzugsverhaltens des Aufgabegutes beizutragen, aber nicht zum autogenen Verschleißschutz, weil Auftragsschweißraupen mit ihrem typischen abgerundeten Profil das in die Zwischenräume zwischen den Schweißraupen gelangende Gutmaterial nicht dauerhaft festhalten können.
Schließlich ist es aus der EP-B 0 516 952 2 bekannt, die Walzenoberfläche von Rollenpressen dadurch verschleißfester zu machen, indem auf der Walzenoberfläche eine Vielzahl von vorgefertigten Hartmetallkörpern wie z. B. Noppenbolzen angeordnet wird, die in entsprechende Sacklochbohrungen des Walzenmantels eingelagert sind. Bei dieser sogenannten Rasterpanzerung stehen die Noppenbolzen mit einer so großen Höhe nach außen von der Walzenoberfläche vor und sie sind mit einem solchen Abstand voneinander angeordnet, dass im Betrieb der Rollenpresse auf der Walzenoberfläche die Zwischenräume zwischen den Noppenbolzen mit dem zusammengepressten feinkörnigen Gutmaterial ausgefüllt bleiben, welches einen autogenen Verschleißschutz für die Walzenoberflächen bildet und aufgrund seiner Rauhigkeit auch ein gutes Einzugsverhalten aufweist. Diese bekannte Walzenoberflächenpanzerung mit abwechselnd Zonen hochverschleißfesten Werkstoffes und Zwischenraumzonen anderer Verschleißfestigkeit hat sich bei der Gutbettzerkleinerung insbesondere von Erzmaterial in der Praxis bewährt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für die Presswalzen von Rollenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes eine Ringbandage zu schaffen, deren Außenoberfläche immer eine hohe Verschleißwiderstandsfähigkeit aufweist, ohne eingelagerte Hartmetallkörper wie z. B. pulvermetallurgisch hergestellte Noppenbolzen anwenden zu müssen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit der im Anspruch 1 beanspruchten Ringbandage gelöst, die mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 hergestellt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Werkstoff der erfindungsgemäßen Ringbandage für eine Presswalze insbesondere für die Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes besteht aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit bainitischem Gefüge mit Restaustenit, wobei dieser Werkstoff in seiner Eigenschaft so eingestellt ist, dass er eine derartige Duktilität aufweist, dass sich die Ringbandage, deren Wanddicke bis zu etwa 500 mm betragen kann, ohne Bruchgefahr auf einen Walzengrundkörper mit Wellenzapfen fest aufschrumpfen lässt. Überraschend hat sich gezeigt, dass durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche der Gusswerkstoff an seiner Oberfläche und in seinen Randschichten durch Bildung von Martensit aufhärtet. Das heißt, bei der erfindungsgemäßen Ringbandage liegt die größte Härte und Verschleißfestigkeit im wesentlichen an der Oberfläche und in den Randschichten der Bandage und nicht in den radial inneren Bereichen der Bandage. Die Härte in den Randschichten der Bandage bildet und erneuert sich beim Betrieb der Walzenmaschine immer wieder, bis die Bandage nach langer Standzeit bis auf die konstruktiv notwendige Restwandstärke verbraucht ist. Die erfindungsgemäße Ringbandage bildet also selbsthärtende Randschichten.
In die Außenoberfläche der Ringbandage sind voneinander beabstandete Vertiefungen eingeformt, z. B. beim Gießen eingeformt und/oder durch mechanische Bearbeitung insbesondere Nutenschleifen eingeformt, so dass im Betrieb der Walzenmaschine in die Nutenvertiefungen der profilierten Außenoberfläche der Ringbandage zu behandelndes Gutmaterial eingepresst wird, welches dort während der Walzenumdrehungen verbleibt, einen autogenen Verschleißschutz für die Bandagenoberflächen bildet und aufgrund seiner Rauhigkeit auch ein gutes Einzugsverhalten aufweist. Dabei sind die zwischen den beabstandeten Nutenvertiefungen liegenden Profilierungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch aus Hartstoff bestehende Auftragsschweißraupen oder durch andere Hartstoffe gepanzert. Diese zusätzliche Panzerung der erfindungsgemäßen Ringbandage schafft keine Probleme, da die beim Auftragsschweißen entstehenden Schweißspannungen durch die Dimensionierung und geometrische Verteilung der Material-Höcker zwischen den beabstandeten Nuten nahezu neutralisiert werden und somit auf diese Weise die Rissbildung des Ringbandagenwerkstoffes durch Schweißen vermieden wird.
Das Verfahren zur Fertigung einer Presswalzen-Ringbandage für die Druckbeanspruchung körnigen Gutes insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Ringbandage zunächst aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo unter Vermeidung eines perlitischen Gefüges gegossen wird und durch eine anschließende Wärmebehandlung und nachfolgende kontrollierte Abkühlung dem Gusskörper ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit gegeben wird, wobei durch Druckbelastung der Außenoberfläche der Ringbandage bei deren Betrieb deren äußere Randschichten unter Ausbildung von Martensit immer wieder neu gehärtet werden. Das Einformen der Oberflächenprofilierung der Ringbandage wird insbesondere durch Nutenschleifen bewerkstelligt.
Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
1: die Ansicht einer Presswalzenwelle einer Gutbettzerkleinerungs-Rollenpresse mit aufgeschrumpfter Ringbandage im Schnitt gezeichnet, und
2: einen äußeren Ausschnitt aus dem Umfang der Ringbandage der 1 gezeigt im Vertikalschnitt quer zur Walzenachse.
Nach 1 ist auf einem Walzengrundkörper 8 mit Wellenzapfen 9a, 9b eine Ringbandage 10 mit einer Wanddicke von z. B. 170 mm bis 500 mm befestigt, insbesondere durch Aufschrumpfen.
Der Werkstoff der Bandage 10 besteht aus Kugelgraphitguss mit bainitischem Gefüge mit Restaustenit. In der Randschicht 11 der Ringbandage 10 enthält die Walzenoberfläche hohe Martensitanteile, die durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche insbesondere beim Betrieb der Presswalze immer wieder neu gebildet werden. Der bei der Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Rollenpresse auftretende Pressdruck kann z. B. größer 100 MPa und die spezifische Presskraft z. B. 8 bis 10 t/cm Walzenbreite betragen. Die Härte der erfindungsgemäßen Ringbandage kann z. B. etwa 40 HRC betragen. Die Härte und Verschleißfestigkeit bilden und erneuern sich während des Betriebes der Presswalze immer wieder, bis nach langer Standzeit die Ringbandage verbraucht ist.
Gemäß dem zeichnerischen Ausführungsbeispiel der 2 sind in die Außenoberfläche der Ringbandage 10, 11 voneinander beabstandete Vertiefungen eingeformt, nämlich Nuten 12, 13, die gießtechnisch eingeformt sein können, aber insbesondere durch mechanische Bearbeitung wie Nutenschleifen hergestellt sind. Dabei können die zwischen den beabstandeten Vertiefungen 12, 13 liegenden Profilierungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch Hartauftragsschweißraupen 14 oder durch andere Hartstoffe gepanzert sein.
Das beim Betrieb der Rollenpresse während der Gutbettzerkleinerung in die Vertiefungen 12, 13 mit einer Nutbreite von z. B. 10 bis 15 mm eingepresste Gutmaterial bildet einen autogenen Verschleißschutz, wodurch die ohnehin schon hohe Verschleißwiderstandfähigkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Ringbandage 10 noch erhöht wird.

Claims

Ringbandage mit verschleißfester Oberfläche für eine Presswalze für die Druckbehandlung körnigen Gutes, insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) der Werkstoff der Bandage (10, 11) besteht aus Kugelgraphitguss mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo und hat ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit, b) die Randschichten (11) der Ringbandage (10) enthalten zur Erzielung einer harten Oberfläche Martensit, das durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche beim Betrieb der Presswalze immer wieder neu gebildet wird, c) in die Außenoberfläche der Bandage (10, 11) sind voneinander beabstandete Vertiefungen (12, 13) für den autogenen Verschleißschutz eingeformt, wobei zwischen den voneinander beabstandeten Vertiefungen (12, 13) liegende Profilierungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch aus Hartstoffen bestehende Auftragsschweißraupen (14) oder durch andere Hartstoffe gepanzert sind.
Ringbandage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Außenoberfläche der Bandage eingeformten Vertiefungen (12, 13) durch Nutenschleifen hergestellt sind.
Ringbandage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (10) eine Wanddicke bis zu etwa 500 mm aufweist und auf einem Walzengrundkörper mit Wellenzapfen aufgeschrumpft ist.
Verfahren zur Fertigung einer Presswalzen-Ringbandage für die Druckbeanspruchung körnigen Gutes, insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) die Ringbandage (10, 11) wird aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo gegossen, b) durch eine anschließende Wärmebehandlung und nachfolgende kontrollierte Abkühlung erhält der Gusskörper ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit, c) durch Druckbelastung der Außenoberfläche der Ringbandage (10, 11) werden deren Randschichten unter Ausbildung von Martensit immer wieder neu gehärtet, d) in die Außenoberfläche der Ringbandage (10, 11) werden vor ihrem Einsatz in der Rollenpresse durch Angießen und/oder durch mechanische Bearbeitung insbesondere Nutenschleifen voneinander beabstandete Vertiefungen (12, 13) eingeformt, wobei zwischen den voneinander beabstandeten Vertiefungen (12, 13) liegende Profilierungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch aus Hartstoffen bestehende Auftragsschweißraupen (14) oder durch andere Hartstoffe gepanzert werden.