DE102005028568B4

DE102005028568B4 - Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles für einen Kegelbrecher und ein Verschleißteil

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Publication number: DE102005028568B4
Application number: DE102005028568A
Authority: DE
Original assignee: VERSCHLEIS TECHNIK DR ING HANS; Verschleiss-Technik Dr-Ing Hans Wahl & Co GmbH
Current assignee: VERSCHLEIS TECHNIK DR ING HANS; Verschleiss-Technik Dr-Ing Hans Wahl & Co GmbH
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: DE102005028568A1; FI20060607A0; FI119590B; FI20060607A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles für einen Kegelbrecher, insbesondere eines Gehäuses und/oder eines Rotors, bei dem
a) wenigstens ein Grundkörper des Verschleißteiles gefertigt wird,
b) eine Verschleißschicht durch Hartpanzern aus einer Mehrzahl von Lagen auf den Grundkörper aufgeschweißt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
c) der Grundkörper aus dem Rest Eisen, weniger als 2% Kohlenstoff, weniger als 25% Mangan und weniger als 5% Chrom, vorgegeben wird,
d) die Verschleißschicht mit einer Gesamtdicke von mehr als 25 mm aus mehr als vier Lagen mit Lagendicken zwischen 2 mm und 100 mm auf den Grundkörper aufgeschweißt wird, wobei ein reiner Schweißzusatzwerkstoff jeweils mit dem Rest Eisen, 2% bis 5% Kohlenstoff, 10% bis 40% Chrom, 0,5% bis 10% Mangan, 0,2% bis 5% Nickel, 0,1% bis 3% Martensitbildnern und wenigstens einem Karbidbildner verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteil für einen Kegelbrecher, insbesondere eines Gehäuses und/oder eines Rotors, bei dem

a) wenigstens ein Grundkörper des Verschleißteiles gefertigt wird,
b) eine Verschleißschicht durch Hartpanzern aus einer Mehrzahl von Lagen auf den Grundkörper aufgeschweißt wird.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verschleißteil für einen Kegelbrecher, insbesondere ein Gehäuse oder einer. Rotor, mit einem Grundkörper, auf den eine hartgepanzerte Verschleißschicht aufgeschweißt ist, die eine Mehrzahl von Lagen aufweist.
Kegelbrecher werden, wie auch Backenbrecher und Prallmühlen, zum Zerkleinern von Mineralien, Erzen und anderen Grundstoffen eingesetzt.

Bekannte Kegelbrecher weisen ein stationäres Gehäuse und einen rotierenden Rotor auf. Zwischen dem Rotor und dem Gehäuse befindet sich ein nach unten abnehmender Spalt zur Aufnahme des zu zerkleinernden Gutes. Durch die Rotation des Rotors relativ zum Gehäuse wird das dazwischen befindliche Gut zerkleinert. Hierbei verschleißen sowohl das stationäre Gehäuse als auch der Rotor, so dass diese verhältnismäßig geringe Standzeiten haben.

Derzeit sind die folgenden, unterschiedlichen metallischen Werkstoffe bekannt, aus denen Verschleißteile für Kegelbrecher, insbesondere Gehäuse und Rotoren, gefertigt werden können:

1. Unlegierter und legierter Stahlguss mit Legierungselementen zwischen 5% und 10% und Kohlenstoffgehalten zwischen 0,1% und 2%. Diese Werkstoffgruppen sind zwar sehr zäh, haben aber nahezu keinen Abriebwiderstand und verschleißen daher verhältnismäßig schnell. Deshalb werden sie in der Regel für die oben genannten Verschleißteile nicht verwendet.
2. Manganhartstahl oder Headfield-Stahl wird meist für Kegelbrechergehäuse und Rotoren verwendet, weil diese Legierung die ungewöhnliche Kombination hoher Zähigkeit und mäßigem Abriebwiderstand aufweist. Ihr Gefüge ist im Anlieferungszustand aus der Gießerei rein austenitisch. Insbesondere durch das Zerkleinern von Gestein im Spalt zwischen dem Gehäuse und dem rotierenden Rotor kommt es aber zu erheblichem Druckaufbau. Durch den Druck wird das Gefüge in der Oberfläche des Gehäuses beziehungsweise des Rotors zu Verformungsmartensit umgewandelt und somit gehärtet. Hierdurch wird die Standzeit des Gehäuses beziehungsweise des Rotors beträchtlich gegenüber derjenigen der aus der erstgenannten Legierungsgruppe gefertigten Verschleißteile erhöht. Einlagige Verschleißschutzschichten aus hochlegiertem manganhaltigen Stahl verwendet z. B. die CH 656 148 A5 .
3. Weißes Gusseisen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2%, Chromgehalte in der Regel zwischen 3% und 40%, Siliziumgehalte in der Regel unter 2% und Zusätzen an Molybdän, Nickel und anderen Karbidbildnern. Diese Werkstoffe können bisher für die beschriebenen Verschleißteile wegen ihrer viel zu geringen Zähigkeit nicht eingesetzt werden. Es würde nämlich sehr rasch zum Gesamtbruch der Verschleißteile kommen.

Um die Standzeiten zu verlängern, wird in Einzelfällen seit langer Zeit Hartgusswerkstoff in Form von Auftragschweißwerkstoff als Verschleißschicht konventionell zum Panzern von Kegelbrechergehäusen und Rotoren ein- bis dreilagig eingesetzt. Wegen der bekanntermaßen hohen Sprödigkeit der verwendeten Hartgusswerkstoffe wurden bislang ausnahmslos Schichten mit maximal drei Lagen, also insgesamt weniger als 12 mm Schichtdicke realisiert.

Da Auftragschweißen ein verhältnismäßig zeitaufwändiges und daher teures Verfahren ist und Kegelbrecher eine ausnutzbare Verschleißreserve von mehr als 12 mm haben, kann damit in der Regel keine Gesamtstandzeit des aufgepanzerten Verschleißteiles erreicht werden, die eine Wirtschaftlichkeit dieser Verschleißschutzmaßnahme ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Verschleißteiles für einen Kegelbrecher und ein Verschleißteil der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass die Gesamtstandzeit des Verschleißteiles deutlich verlängert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

c) der Grundkörper aus dem Rest Eisen, weniger als 2% Kohlenstoff, weniger als 25% Mangan und weniger als 5% Chrom, vorgegeben wird,
d) die Verschleißschicht mit einer Gesamtdicke von mehr als 25 mm aus mehr als vier Lagen mit Lagendicken zwischen 2 mm und 100 mm auf den Grundkörper aufgeschweißt wird, wobei ein reiner Schweißzusatzwerkstoff jeweils mit dem Rest Eisen, 2% bis 5% Kohlenstoff, 10% bis 40% Chrom, 0,5% bis 10% Mangan, 0,2% bis 5% Nickel, 0,1% bis 3% Martensitbildnern und wenigstens einem Karbidbildner verwendet wird.

Erfindungsgemäß werden also besondere Zusammensetzungen des Grundkörpers und der Verschleißschicht verwendet, die im Unterschied zum Stand der Technik ermöglichen, nicht nur maximal drei Lagen beziehungsweise Schichtdicken von maximal 12 mm, sondern Schichtdicken durch Auftragschweißen aufzubringen, die größer als 25 mm, also mehr als doppelt so dick und auch aus mehr als drei Lagen aufgebaut sind. Die aufgebrachte Verschleißschicht (Hartpanzerschicht) ist dann dicker als die werkseitigen Verschleißreserven des Gesamtteiles. Hierdurch wird die Gesamtstandzeit des Verschleißteiles deutlich erhöht. Sie ist mindestens dreimal so lang wie die Standzeit einer Einstofflösung, bei der keine separate Verschleißschicht auf dem Grundkörper aufgetragen wird. Die Lagen können in ihrer Zusammensetzung und/oder ihrer Lagendicke identisch oder unterschiedlich sein, um eine optimale Gesamtstandzeit zu erreichen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Grundkörper des Verschleißteiles vorge gossen, so dass eine Grobbearbeitung des Grundkörpers beispielsweise durch Fräsen oder Drehen im Wesentlichen nicht erforderlich ist.

Zweckmäßigerweise wird als Martensitbildner Molybdän verwendet, so dass die Verschleißschicht technisch einfach verarbeitet, insbesondere geschweißt, werden kann.

Vorteilhafterweise können als Sonder-Karbidbildner Niob und/oder Titan und/oder Wolfram und/oder Vanadin verwendet werden, mit denen die Härte der Verschleißschicht erhöht wird.

Die Verschleißschicht kann unter Verwendung von Fülldraht der Legierungsgruppe 10 nach DIN 8555 auftraggeschweißt werden. Solche Fülldrähte sind bekannt und ohne großen technischen Aufwand einsetzbar. Eine separate Werkstoffzuführung ist so nicht erforderlich.

Alternativ kann die Verschleißschicht unter Verwendung eines Massivdrahtes mit zusätzlicher Metallpulverzugabe geschweißt werden, wodurch eine genaue, auch variable Dosierung der Werkstoffmenge ermöglicht wird.

Besonders vorteilhaft kann die Verschleißschicht mit einem offenen Lichtbogen geschweißt werden.

Um eine große Abschmelzleistung zu erreichen, kann die Verschleißschicht auch im Unter-Pulver-Verfahren geschweißt werden.

Technisch einfach kann die Verschleißschicht mit der Strichraupentechnik realisiert werden.

Schweißraupen können aber auch durch Pendeln mit einer Breite zwischen 10 mm und 100 mm aufgebracht werden, wodurch ein gleichmäßiger Werkstoffauftrag ermöglicht wird.

Um bereits vorhandene Herstellungseinrichtungen, insbesondere Gießvorrichtungen, Formen oder dergleichen, verwenden zu können, kann der Grundkörper aus Manganhartstahl gefertigt sein.

Alternativ kann der Grundkörper ohne großen technischen Aufwand aus unlegiertem Stahlguss, der weniger als 0,7% Kohlenstoff und weniger als 5% Legierungselemente enthält, gefertigt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der Grundkörper mit. einem insbesondere vorgegossenen Verschleißprofil versehen werden, so dass die Dicke der Verschleißschicht entsprechend einem erwarteten Verschleiß vorgegeben werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Verschleißteil zeichnet sich dadurch aus, dass

a) der Grundkörper aus dem Rest Eisen, weniger als 2% Kohlenstoff, weniger als 25% Mangan und weniger als 5% Chrom besteht;
b) die Verschleißschicht mehr als vier Lagen und eine Gesamtdicke von mehr als 25 mm hat, die Lagen eine jeweilige Lagendicke von 2 mm bis 100 mm aufweisen und die verwendeten reinen Schweißzusatzwerkstoffe aus dem Rest Eisen, 2% bis 5% Kohlenstoff, 10% bis 40% Chrom, 0,5% bis 10% Mangan, 0,2% bis 5% Nickel, 0,1% bis 3% Martensitbildnern und wenigstens einem Karbidbildner bestehen.

Die erfindungsgemäße Werkstoffwahl und die Dicke der Verschleißschicht führen zu einer deutlichen Erhöhung der Gesamtstandzeit des Verschleißteiles. Im Übrigen können die Dicken und/oder die Zusammensetzungen der Lagen identisch oder unterschiedlich sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Grundkörper gegossen, so dass er ein homogenes Gefüge aufweist.

Um eine gute Zähigkeit bei günstigen Verarbeitungs- und Schweißeigenschaften zu erreichen, kann wenigstens einer der Martensitbildner Molybdän sein.

Um die Härte der Verschleißschicht deutlich zu erhöhen, kann wenigstens einer der Karbidbildner Niob und/oder Titan und/oder Wolfram und/oder Vanadin sein.

Um eine hohe Zähigkeit und einen genügend hohen Abriebwiderstand zu erreichen, kann der Grundkörper aus Manganhartstahl sein.

Alternativ kann der Grundkörper aus unlegiertem Stahlguss sein, der weniger als 0,7 % Kohlenstoff und weniger als 5% Legierungselemente enthält. Dieser Werkstoff hat den Vorteil, dass er sehr zäh ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Grundkörper ein insbesondere vorgegossenes Verschleißprofil auf. Das eingebrachte, insbesondere eingegossene, erwartete Verschleißprofil in dem Grundkörper hat den Vorteil, dass dort, wo mehr Verschleiß auftritt, dickere aufgetragene Verschleißschichtstärken verfügbar sind. Dies führt zu einem gleichmäßigen Abrieb des gesamten Verschleißteiles und damit zu einer deutlich längeren Gesamtstandzeit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt
1 schematisch einen seitlichen Schnitt eines Kegelbrechers mit einem Gehäuse und einem darin umlaufenden Rotor.
In 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehener Kegelbrecher dargestellt.
Der Kegelbrecher 1 weist einen oben gelagerten umlaufenden Rotor 3 in einem Gehäuse 4 auf. Eine Rotorachse 5 des Rotors 3 ist oben in einem Lager 7 aufgehängt und wird in einem unteren Lager 9 längs eines Kreises geführt. Eine untere Lagerbuchse 11 ist in einem Bereich 13 in einem Lagergehäuse 15 des Kegelbrechers 1 gelagert und. trägt in einer exzentrischen Bohrung die untere Lagerung 9 der Rotorachse 5. Eine obere Lagerbuchse 19 ist im Lager 7 kugelig gelagert. Der Antrieb des Kegelbrechers 1 erfolgt über ein Kugelradgetriebe 23.
Der Kegelbrecher 1 weist als Verschleißteile das Gehäuse 4 und den relativ zu diesem rotierenden Rotor 3 auf.
Das Gehäuse 4 und der Rotor 3 umfassen jeweils einen Grundkörper aus Manganhartstahl mit einer Zusammensetzung, die einen Rest Eisen, weniger als 2% Kohlenstoff, weniger als 25% Mangan und weniger als 5% Chrom enthält.
Auf den Grundkörpern ist jeweils eine Verschleißschicht mit einer Gesamtschichtdicke von mehr als 25 mm aufgeschweißt. Die Verschleißschichten sind jeweils aus mehr als vier Lagen mit einer jeweiligen Lagendicke zwischen 2 mm und 100 mm aufgebaut. Der dabei verwendete reine Schweißzusatzwerkstoff hat eine Zusammensetzung mit einem Rest Eisen, 2% bis 5% Kohlenstoff, 10% bis 40% Chrom, 0,5% bis 10% Mangan, 0,2% bis 5% Nickel und enthält zwischen 0,1% und 3% Molybdän als Martensitbildner, sowie Niob, Titan, Wolfram und Vanadin als Sonder-Karbidbildner. Dies ist auch die Zusammensetzung der letzten Lagen, da sie weit außerhalb des Einflusses der Vermischung und der Grundkörper liegen.
Zur Herstellung der Verschleißteile werden zunächst die Grundkörper für das Gehäuse 4 und den Rotor 3 mit dem jeweils erwarteten Verschleißprofil mit der oben genannten Zusammensetzung vorgegossen.
Anschließend werden auf die Grundkörper jeweils durch Hartpanzern mehr als vier identische Lagen von Auftragschweißstoffen mit einer jeweiligen Lagendicke zwischen 2 mm und 100 mm aufgeschweißt. Dabei werden mindestens so viele Lagen auf den jeweiligen Grundkörper aufgebracht, wie erforderlich sind, um die Gesamtschichtdicke von mehr als 25 mm zu realisieren. Mit Lagendicken größer als 25 mm können selbstverständlich auch Gesamtschichtdicken von weit mehr als 25 mm, gegebenenfalls sogar mehr als 100 mm realisiert werden.
Es können zusätzlich oder statt Molybdän, Niob, Titan, Vanadin und/oder Wolfram auch andere Martensitbildner beziehungsweise Karbidbildner im Schweißzusatz enthalten sein.
Die Zusammensetzung und/oder die Dicke der Lagen der Verschleißschicht kann von Lage zu Lage variieren.
Statt sowohl des Gehäuses 4 als auch des Rotors 3 kann auch nur eines der Verschleißteile oder auch ein anderes Verschleißteil des Kegelbrechers 1 erfindungsgemäß sein oder nach dem erläuterten Verfahren hergestellt sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das Verschleißteil können statt bei dem Kegelbrecher 1 auch bei einem andersartigen Kegelbrecher mit wenigstens einem Verschleißteil eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles für einen Kegelbrecher, insbesondere eines Gehäuses und/oder eines Rotors, bei dem a) wenigstens ein Grundkörper des Verschleißteiles gefertigt wird, b) eine Verschleißschicht durch Hartpanzern aus einer Mehrzahl von Lagen auf den Grundkörper aufgeschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass c) der Grundkörper aus dem Rest Eisen, weniger als 2% Kohlenstoff, weniger als 25% Mangan und weniger als 5% Chrom, vorgegeben wird, d) die Verschleißschicht mit einer Gesamtdicke von mehr als 25 mm aus mehr als vier Lagen mit Lagendicken zwischen 2 mm und 100 mm auf den Grundkörper aufgeschweißt wird, wobei ein reiner Schweißzusatzwerkstoff jeweils mit dem Rest Eisen, 2% bis 5% Kohlenstoff, 10% bis 40% Chrom, 0,5% bis 10% Mangan, 0,2% bis 5% Nickel, 0,1% bis 3% Martensitbildnern und wenigstens einem Karbidbildner verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper des Verschleißteiles vorgegossen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Martensitbildner Molybdän verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Karbidbildner Niob und/oder Titan und/oder Wolfram und/oder Vanadin verwendet werden.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach. einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht unter Verwendung von Fülldraht der Legierungsgruppe 10 nach DIN 8555 auftraggeschweißt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht unter Verwendung eines Massivdrahtes mit zusätzlicher Metallpulverzugabe geschweißt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht mit einem offenen Lichtbogen geschweißt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht im Unter-Pulver-Verfahren geschweißt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschicht mit der Strichraupentechnik realisiert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schweißraupen durch Pendeln mit einer Breite zwischen 10 mm und 100 mm aufgebracht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Manganhartstahl gefertigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus unlegiertem Stahlguss, der weniger als 0,7% Kohlenstoff und weniger als 5% Legierungselemente enthält, gefertigt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mit einem insbesondere vorgegossenen Verschleißprofil versehen wird.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher, insbesondere ein Gehäuse oder einen Rotor, mit einem Grundkörper, auf den eine hartgepanzerte Verschleißschicht aufgeschweißt ist, die eine Mehrzahl von Lagen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Grundkörper aus dem Rest Eisen, weniger als 2% Kohlenstoff, weniger als 25% Mangan und weniger als 5% Chrom besteht; b) die Verschleißschicht mehr als vier Lagen und eine Gesamtdicke von mehr als 25 mm hat, die Lagen eine jeweilige Lagendicke von 2 mm bis 100 mm aufweisen und die verwendeten reinen Schweißzusatzwerkstoffe aus dem Rest Eisen, 2% bis 5% Kohlenstoff, 10% bis 40% Chrom, 0,5% bis 10% Mangan, 0,2% bis 5% Nickel, 0,1% bis 3% Martensitbildnern und wenigstens einem Karbidbildner bestehen.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper gegossen ist.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Martensitbildner Molybdän ist.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Karbidbildner Niob und/oder Titan und/oder Wolfram und/oder Vanadin ist.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Manganhartstahl ist.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus unlegiertem Stahlguss ist, der weniger als 0,7% Kohlenstoff und weniger als 5% Legierungselemente enthält.
Verschleißteil für einen Kegelbrecher nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper ein insbesondere vorgegossenes Verschleißprofil aufweist.