DE102005044099A1

DE102005044099A1 - Heatable calender roll

Info

Publication number: DE102005044099A1
Application number: DE102005044099A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Brendel; Peter Dr. Svenka
Original assignee: Andritz Kuesters GmbH
Current assignee: Andritz Kuesters GmbH
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29
Also published as: ATE435940T1; WO2007031233A1; EP1929086A1; EP1929086B1; DE502006004201D1

Abstract

The invention relates to a heatable calender roller which comprises a hollow roller body (15) having a calender bowl and configured to conduct a heat transfer medium. The roller body (15) carries a wear-resisting peripheral surface, said wear-resisting peripheral surface being formed by at least one functional layer (16) applied by fusion-welding. Said functional layer has a welding additive-specific thermal expansion that is different from the thermal expansion of the roller body (15) to such an extent that the functional layer (16), in the heated condition of the calender roller (4, 9), has an internal prestress in the form of compressive stresses (17) as the stress buffer that counteract the tensile stresses (19) produced during operation by heat dissipation.

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kalanderwalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a heatable calender roll according to the preamble of claim 1.

Beim Kalandrieren wird die zu behandelnde Papierbahn zwischen Walzen behandelt, wobei mechanische und thermische Energie zur Behandlung und Verformung des Papiers eingesetzt wird, um das Papier, insbesondere die Papieroberfläche, der endgültigen Verwendung anzupassen. Die zur Behandlung erforderliche thermische Energie wird durch die Wärmezufuhr aus der beheizten Walze in den Walzenspalt eingebracht.At the Calendering becomes the paper web to be treated between rolls treated using mechanical and thermal energy for treatment and Deformation of the paper is used to make the paper, in particular the paper surface, the final Use adapt. The thermal treatment required for treatment Energy is provided by the heat introduced from the heated roll into the nip.

Aus EP 0 710 741 B1 ist eine beheizte Kalanderwalze bekannt, die als Hohlwalze ausgebildet ist und eine Walzenschale aufweist, die aus einem ersten Material aus Schmiedestahl, Gußstahl, Gußeisen oder Gußeisen mit Kugelgraphit hergestellt und mit einer dünnen Umfangsoberflächenschicht aus einem zweiten harten, abriebs beständigen Material versehen ist. Die dünne Umfangsoberflächenschicht hat den Nachteil, daß das Abschleifen betriebsbedingter Markierungen an der Umfangsoberfläche im allgemeinen nur einmal möglich ist. Danach ist eine neue Beschichtung vorzunehmen. Ein größerer Vorrat an Reservewalzen ist deshalb erforderlich. Der Einsatz solcher Thermowalzen ist deshalb aufwendig und teuer.Out EP 0 710 741 B1 a heated calender roll is known, which is formed as a hollow roll and having a roll shell, which is made of a first material of forged steel, cast steel, cast iron or cast iron with nodular graphite and provided with a thin circumferential surface layer of a second hard, abrasion resistant material. The thin circumferential surface layer has the disadvantage that the abrading of operational markings on the circumferential surface is generally possible only once. Then make a new coating. A larger supply of reserve rollers is therefore required. The use of such thermo rolls is therefore complicated and expensive.

Bekannt sind ferner beheizte Kalanderwalzen mit einer Walzenschale aus Schalenhartguß. Die nutzbare Härteschicht ist bei einschichtig aufgebauten Walzenschalen wesentlich dicker, wodurch die Standzeit der Thermowalze erhöht wird. Bekannt sind schließlich auch Thermowalzen aus vergüteten oder oberflächengehärteten Materialien. Doch die wenigen in Frage kommenden Sonderwerkstoffe sind teuer, bereiten Schwierigkeiten in der Beschaffung und stellen wegen ihrer Empfindlichkeit außerordentlich hohe Anforderungen an den Herstellungsprozeß. Solche Thermowalzen sind folglich sehr teuer.Known are also heated calender rolls with a shell made of hard shell. The usable one hardness layer is considerably thicker in single-layered roller shells, whereby the service life of the thermo roll is increased. Finally, are also known Thermo rolls of tempered or surface hardened materials. But the few eligible special materials are expensive, prepare difficulties in the procurement and ask because of their Sensitivity extraordinary high demands on the manufacturing process. Such thermo rolls are therefore very expensive.

Die Anforderungen an die beheizte Kalanderwalze im Betrieb haben sich zudem in den letzten Jahren deutlich erhöht. Mit der Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit der Papiermaschinen ist wegen des flächenbezogenen Wärmebedarfs für die Kalandrierung die erforderliche zuzuführende Wärmeleistung zunehmend angestiegen. Bei Papier, wie es beim Kalandrieren aus papiertechnologischen Gründen vorliegt, das ein guter Wärmeisolator ist, muß die Oberflächentemperatur der beheizten Walze angehoben werden, um die erforderliche Wärmemenge in der durch die Produktionssteigerung kürzeren Verweildauer auf die Papierbahn zu transferieren. Dies bedeutet für die beheizten Walzen in Kalandern zusätzlich zur Erhöhung der Wärmeleistung eine Erhöhung der Walzenoberflächentemperatur. Auch wegen dieser zweifachen Erhöhung sind die bisher verwendeten Thermowalzen an ihre Grenzen gestoßen.The Requirements for the heated calender roll in operation have become also significantly increased in recent years. With the increase of Production speed of paper machines is because of area related heat demand for calendering the required to be supplied heat output increasing. For paper, like calendering out paper technology reasons This is a good heat insulator is, must surface temperature the heated roller can be raised to the required amount of heat in the shorter by the production increase residence time on the To transfer paper web. This means for the heated rolls in calenders additionally to increase the heat output one increase the roll surface temperature. Also because of this double increase The previously used thermo rolls have reached their limits.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine beheizbare Kalanderwalze zu schaffen, die bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten eine hohe Heizleistung mit hohen Standzeiten kombiniert und dabei kostengünstig herstellbar ist.task The invention therefore is to provide a heatable calender roll, which at high production speeds a high heat output Combined with long service life and thereby inexpensive to produce is.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Hierdurch wird eine beheizbare Kalanderwalze geschaffen, bei der über ein Auftragsschweißen eine Funktionsschicht für den Kalandrierprozeß auf den Walzenkörper aufgebracht ist. Es besteht also eine Funktionstrennung zwischen dem Walzenkörper als Tragkörper und dem Walzenkörper als Oberflächenkörper, der die papiertechnologischen Eigenschaften und die Walzenstandzeit bestimmt. Das Vorhandensein von Druckspannungen in der Funktionsschicht im betriebswarmen Zustand schützt die Funktionsschicht bzw. die Walze durch die Schaffung von Sicherheitsreserven vor Zerstörungen im Betrieb.hereby a heatable calender roll is created, in which a Cladding a functional layer for the calendering process the roll body is applied. So there is a separation of functions between the roll body as a supporting body and the roll body as a surface body, the the paper technology properties and the roller life certainly. The presence of compressive stresses in the functional layer when warm, the protects Functional layer or the roller through the creation of safety reserves from destruction operational.

Bei der aufgeheizten Kalanderwalze ist die Funktionsschicht materialbedingt mit einer inneren Vorspannung gegenüber dem Walzenkörper ausgestattet, so daß ohne Wärmeabgabe an eine Papier- oder Kartonbahn die Funktionsschicht in einem Spannungszustand ist. In die Funktionsschicht wird demnach ein Spannungspuffer eingebaut. Im Betrieb wird durch erhöhte Wärmeabgabe die Vorspannung abgebaut. Ein Reißen der Umfangsfläche des Walzenkörpers im Betrieb wird hierdurch vermieden. Diese beheizten Kalanderwalzen sind hoch belastbar und besitzen hohe Standzeiten. Bei einem Einsatz in Multinip-Kalandern mit doppelter Überrollung der beheizten Kalanderwalze und somit doppelter Wärmeabgabe können Walzenoberflächentemperaturen auch von über 200°C bei Produktionsgeschwindigkeiten von über 1500 m/min eingestellt werden.at the heated calender roll is the functional layer material equipped with an inner bias against the roller body, so that without heat on a paper or board web, the functional layer in a state of tension is. Accordingly, a voltage buffer is incorporated into the functional layer. In operation is increased by heat the bias reduced. Tearing the peripheral surface of the roller body in operation is thereby avoided. These heated calender rolls are highly resilient and have a long service life. At a mission in multinip calenders with double overrolling of the heated calender roll and thus double heat dissipation can Roll surface temperatures too from above 200 ° C at Production speeds of over 1500 m / min set become.

Die Materialien der Funktionsschicht und des Walzenkörpers können getrennt voneinander in Bezug auf ihre eigentlichen Eigenschaften optimiert werden. So kann das Material der Funktionsschicht optimiert werden in Bezug auf eine hohe Wärmekapazität und Härte, wodurch die Temperaturführung der Wärmebehandlungsprozesse und die Standzeiten verbessert werden. Das Material des Walzenkörpers kann dagegen in Bezug auf Wärmeleitfähigkeit, Zerspanbarkeit und Festigkeit optimierbar sein, wodurch die Einbringung der Heizeinrichtungen, z.B. periphere Bohrungen, und die Tragkörpereigenschaften verbessert werden. Als Werkstoff für den Walzenkörper ist auch ein handelsüblicher Werkstoff verwendbar. Beispiels weise kann der Walzenkörper aus einem handelsüblichen Stahl, z.B. St 52, gefertigt sein.The materials of the functional layer and the roll body can be optimized separately from each other in terms of their intrinsic properties. Thus, the material of the functional layer can be optimized in terms of high heat capacity and hardness, whereby the temperature control of the heat treatment processes and the service life can be improved. The material of the roller body, however, can be optimized in terms of thermal conductivity, machinability and strength, whereby the introduction of the heating devices, eg peripheral holes, and the support properties are improved. As a material for the roll body and a commercially available material is used. Example, the roll body from a commercially available steel, eg St 52, be made.

Die Funktionsschicht ist mehrfach nachschleifbar, wobei die Dicke durch ein Mehrlagenschweißen, also die Anzahl von übereinander anbringbaren Schweißlagen, steuerbar ist. Bevorzugte Schichtdicken liegen bei 3 bis 10 mm. Die Beheizung einer solchen Thermowalze kann in bekannter Weise von innen und gegebenenfalls zusätzlich von außen erfolgen.The Functional layer is multiple regrindable, the thickness through a multi-layer welding, So the number of one above the other attachable welding layers, is controllable. Preferred layer thicknesses are 3 to 10 mm. The heating of such a thermo roll can in a known manner of inside and possibly in addition done from the outside.

Die Funktionsschicht kann eine kleinere Wärmeausdehnung besitzen als der Walzenkörper und durch spannungsarmes Glühen nachbehandelt sein, so daß die Schweißschicht Druckspannungen als Eigenspannungen aufweist. Diese innere Vorspannung hat die Funktionsschicht, solange keine Wärmeabgabe an die Papier- oder Kartonbahn erfolgt, also eine im wesentlichen gleichmäßige Durchwärmung gegeben ist. Die im Betrieb einsetzende ungleichmäßige Wärmeverteilung im Walzenkörper erzeugt Zugspannungen in der Funktionsschicht, die dort ganz oder teilweise durch die eingebauten Druckspannungen ausgeglichen werden.The Functional layer may have a smaller thermal expansion than the roll body and by stress-relieving annealing be aftertreated, so that the welding layer Compressive stresses as residual stresses. This inner preload has the functional layer, as long as no heat transfer to the paper or board web takes place, that is given a substantially uniform heating. The in operation incipient uneven heat distribution produced in the roll body Tensile stresses in the functional layer, which there or in part be compensated by the built-in compressive stresses.

Alternativ kann die Funktionsschicht eine größere Wärmeausdehnung besitzen als der Walzenkörper, so daß Zugspannungen durch einfaches Abkühlen beim Auftragsschweißen in der Funktionsschicht vorhanden sind. Diese Zugspannungen sind bei der aufgeheizten Kalanderwalze, bedingt durch das Verhältnis der Wärmeausdehnungen der Funktionsschicht und des Walzenkörpers zueinander, in Druckspannungen umgewandelt. Druckspannungen sind auch hier als Spannungspuffer in die Funktionsschicht eingebaut. Die im Betrieb einsetzende ungleichmäßige Temperaturverteilung im Walzenkörper erzeugt Zugspannungen in der Funktionsschicht, die dort durch die eingebauten Druckspannungen ausgeglichen werden.alternative the functional layer can have a greater thermal expansion than the roll body, so that tensile stresses by simply cooling down during buildup welding are present in the functional layer. These tensile stresses are at the heated calender roll, due to the ratio of thermal expansion the functional layer and the roller body to each other, in compressive stresses transformed. Compressive stresses are also here as a voltage buffer built into the functional layer. The uneven temperature distribution that occurs during operation produced in the roll body Tensile stresses in the functional layer, which there by the built-in Compressive stresses are compensated.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.Further Advantages and embodiments of the invention are the subclaims and to take the following description.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings illustrated embodiments explained in more detail.

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kalanders mit einer beheizten Kalanderwalze gemäß der Erfindung, 1 1 schematically shows a side view of a first embodiment of a calender with a heated calender roll according to the invention,

2 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kalanders mit beheizten Kalanderwalzen gemäß der Erfindung, 2 1 schematically shows a side view of a second embodiment of a calender with heated calender rolls according to the invention,

3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer beheizten Kalanderwalze gemäß der Erfindung mit einer zentralen Beheizung, 3 shows schematically a side view of a heated calender roll according to the invention with a central heating,

4 zeigt schematisch einen Querschnitt der beheizten Kalanderwalze gemäß 3, 4 schematically shows a cross section of the heated calender roll according to 3 .

5 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer beheizten Kalanderwalze gemäß der Erfindung mit einer peripheren Bohrung für eine Innenbeheizung, 5 shows schematically a side view of a heated calender roll according to the invention with a peripheral bore for an internal heating,

6 zeigt schematisch einen Querschnitt der beheizten Kalanderwalze gemäß 5, 6 schematically shows a cross section of the heated calender roll according to 5 .

7 zeigt schematisch einen Segmentabschnitt der 4 in vergrößerter Darstellung und unter Angabe der Spannungszustände, 7 schematically shows a segment portion of 4 in an enlarged view and indicating the state of stress,

8 zeigt die Temperaturänderung über die Wanddicke für die beheizte Kalanderwalze gemäß 3 und 4 im Betrieb bei Wärmeabgabe an eine Papier- oder Kartonbahn. 8th shows the temperature change over the wall thickness for the heated calender roll according to 3 and 4 in operation with heat transfer to a paper or board web.

1 zeigt einen Kalander 1 für die Behandlung einer Warenbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn. Der Kalander 1 umfaßt dazu mindestens einen Walzenstapel 2, der hier zwei Walzen 3, 4 umfaßt, die in bekannter Weise an einem Kalanderständer 5 angeordnet sind. Die Walzen 3, 4 begrenzen einen Walzenspalt 6, den Nip, den eine Warenbahn W durchläuft und in dem die Warenbahn mit Druck und Temperatur beaufschlagt wird. Die Behandlungsdauer der Warenbahn W im Nip hängt ab von der Länge des Nips und der Durchlaufzeit, die beim Online-Betrieb von der Produktionsgeschwindigkeit abhängt. Die Länge des Nips ist wählbar und liegt üblicherweise zwischen 3 und 300 mm. Dazu ist eine Walze, hier die Walze 3, als harte Walze, weiche Walze oder Schuhwalze, ausbildbar. Die Walze 3 kann ferner als Biegeausgleichswalze ausgebildet sein. 1 shows a calender 1 for the treatment of a web, in particular a paper or board web. The calender 1 includes at least one roll stack 2 , here two rolls 3 . 4 comprising, in a known manner on a calender stand 5 are arranged. The rollers 3 . 4 limit a nip 6 , the nip, which passes through a web W and in which the web is subjected to pressure and temperature. The treatment time of the web W in the nip depends on the length of the nip and the throughput time, which depends on the production speed in online operation. The length of the nip is selectable and is usually between 3 and 300 mm. This is a roller, here the roller 3 , as hard roller, soft roller or shoe roller, trainable. The roller 3 may also be formed as a bending compensating roll.

Die andere Walze 4 ist eine beheizbare Kalanderwalze gemäß der Erfindung, deren Ausbildung nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.The other roller 4 is a heatable calender roll according to the invention, the formation of which will be described in detail below.

Der Walzenstapel kann von einem oder beiden Enden her belastbar sein, um wählbare Streckenlasten im Nip 6 einzustellen. Ist die Walze 3 als Schuhwalze ausgebildet, können über einen Hub des Schuhs die Streckenlasten eingestellt werden. Zur Führung der Warenbahn W zwischen Nips oder nach dem Nip 6 sind in bekannter Weise Leitrollen 7 vorgesehen.The roll stack can be loadable from one or both ends to selectable line loads in the nip 6 adjust. Is the roller 3 designed as a shoe roll, the line loads can be adjusted via a stroke of the shoe. To guide the web W between nips or after the nip 6 are in a known manner guide rollers 7 intended.

Dieser 1-Nip-Kalander ist im Online- als auch Offline-Betrieb einsetzbar.This 1-Nip calender can be used both online and offline.

2 zeigt einen Multi-Nip-Kalander für das Glätten einer Papier- oder Kartonbahn mit mindestens einem Walzenstapel 2 mit einer Mehrzahl Walzen 3, 4, 8, 9, 10, die Nips 6, 11, 12, 13 begrenzen. Die Walzenzahl liegt vorzugsweise zwischen drei und zwölf Walzen. Die Endwalzen 3, 10 des Walzenstapels 2 sind vorzugsweise als Biegeausgleichswalzen ausgebildet. Jeder Nip 6, 11, 12, 13 wird vorzugsweise durch eine beheizte Kalanderwalze gemäß der Erfindung begrenzt. Dies sind hier die Walzen 4, 9, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind, wie nachfolgend beschrieben ist. Alle Walzen können als harte Walzen ausgebildet sein. Vorzugsweise werden die Nips 6, 11, 12, 13 als Soft-Nips ausgebildet, d. h. sie werden von einer harten und einer weichen Walze begrenzt. 2 shows a multi-nip calender for smoothing a paper or board web with at least one roll stack 2 with a plurality of rollers 3 . 4 . 8th . 9 . 10 , the nips 6 . 11 . 12 . 13 limit. The number of rolls is preferably between three and twelve rolls. The end rollers 3 . 10 of the roll stack 2 are preferably formed as a bending compensating rollers. Every nip 6 . 11 . 12 . 13 is preferably limited by a heated calender roll according to the invention. These are the rollers 4 . 9 , which are formed according to the invention, as described below. All rolls can be designed as hard rolls. Preferably, the nips 6 . 11 . 12 . 13 designed as soft nips, ie they are bounded by a hard and a soft roller.

Die beheizbaren Kalanderwalzen 4, 9 gemäß der Erfindung sind grundsätzlich harte Walzen mit einer verschleißfesten Oberfläche, so daß jeweils die andere Walze, die einen Nip mit der beheizbaren Kalanderwalze 4, 9 gemäß der Erfindung begrenzen, weiche Walzen sein können. Gemäß 2 sind dies die Walzen 3, 8, 10. Die beheizbare Kalanderwalze gemäß der Erfindung ist vorzugsweise eine Mittelwalze, die im Betrieb doppelt überrollt wird, d.h. zwei Nips 8, 11 bzw. 12, 13 begrenzt. Der Walzenstapel 2 ist von einem Ende her über einen Druckzylinder 14 belastbar. Zwischen den Nips wird die Warenbahn W über Leitrollen 7 geführt.The heatable calender rolls 4 . 9 According to the invention are basically hard rollers with a wear-resistant surface, so that in each case the other roller, the nip with the heatable calender roll 4 . 9 according to the invention, soft rolls can be. According to 2 These are the rollers 3 . 8th . 10 , The heatable calender roll according to the invention is preferably a center roll which is double-rolled in operation, ie two nips 8th . 11 respectively. 12 . 13 limited. The roll stack 2 is from one end over a pressure cylinder 14 resilient. Between the nips, the web W via guide rollers 7 guided.

Für eine zweiseitige Behandlung der Warenbahn W kann ein zweiter, nicht dargestellter Walzenstapel vorgesehen sein, der dem Walzenstapel 2 vor oder nachgeordnet sein kann. Alternativ kann der Walzenstapel 2 einen Wechselnip aufweisen. Der Kalander 1 gemäß 2 kann offline als auch online betrieben werden.For a two-sided treatment of the web W, a second, not shown, roll stack may be provided, which is the roll stack 2 can be before or after. Alternatively, the roll stack 2 have a Wechselnip. The calender 1 according to 2 can be operated offline as well as online.

Die beiden Kalanderausführungen der 1 und 2 können bei Produktionsgeschwindigkeiten über 1500 m/min online betrieben werden, wobei die beheizbaren Kalanderwalzen 4, 8 gemäß der Erfindung mit Walzenoberflächentemperaturen von bis zu 350°C gefahren werden können und dabei Heizleistungen von bis zu 200 kW/m besitzen.The two calender versions of the 1 and 2 can be operated online at production speeds above 1500 m / min, with the heatable calender rolls 4 . 8th can be driven according to the invention with roll surface temperatures of up to 350 ° C and thereby have heating capacities of up to 200 kW / m.

Die Ausbildung der beheizbaren Kalanderwalzen 4, 9 gemäß der Erfindung wird anhand der 3 bis 8 nachfolgend erläutert. Beispielhaft wird die beheizbare Kalanderwalze 4 beschrieben. Die Ausführungen gelten entsprechend für die Kalanderwalze 9. Die Ausführungen gelten in gleicher Weise für die beheizbare Kalanderwalze 4 als Endwalze (1) und die beheizbare Kalanderwalze 4, 9 als Mittelwalze (2).The formation of heatable calender rolls 4 . 9 According to the invention is based on the 3 to 8th explained below. An example is the heatable calender roll 4 described. The explanations apply accordingly to the calender roll 9 , The statements apply equally to the heatable calender roll 4 as end roller ( 1 ) and the heatable calender roll 4 . 9 as a center roller ( 2 ).

Die beheizbare Kalanderwalze 4 umfaßt einen hohlen, eine Walzenschale aufweisenden Walzenkörper 15, der für das Durchleiten eines Wärmeübertragungsmediums ausgebildet ist. Der Walzenkörper 15 trägt eine verschleißfeste Umfangsoberfläche, die gebildet ist von mindestens einer durch Schmelzschweißen aufgetragenen Funktionsschicht 16, die eine schweißzusatzwerkstoffabhängige Wärmeausdehnung besitzt, die derart verschieden ist von der Wärmeausdehnung des Walzenkörpers 15, daß die Funktionsschicht 16 im aufgeheizten, betriebswarmen Zustand der Kalanderwalze 4 eine innere Vorspannung in Form von Druckspannungen 17 (7) als Spannungspuffer aufweist, die den im Betrieb durch Wärmeabgabe erzeugten Zugspannungen entgegenwirken.The heatable calender roll 4 comprises a hollow, a roll shell having roll body 15 , which is designed for the passage of a heat transfer medium. The roll body 15 carries a wear-resistant peripheral surface which is formed by at least one functional layer applied by fusion welding 16 which has a welding additive-dependent thermal expansion, which is so different from the thermal expansion of the roll body 15 in that the functional layer 16 in the heated, operating-warm state of the calender roll 4 an internal bias in the form of compressive stresses 17 ( 7 ) as a voltage buffer, which counteract the tensile stresses generated during operation by heat dissipation.

Die beheizbare Kalanderwalze 4 besitzt im aufgeheizten, betriebswarmen Zustand eine im wesentlichen gleichmäßige Durchwärmung. Wird der von der beheizbaren Kalanderwalze 4 begrenzte Nip 6 geschlossen, führt die Wärmeabgabe an die Warenbahn W zu einer niedrigen Temperatur der Funktionsschicht 16 als im aufgeheizten Zustand vor der Betriebsaufnahme. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Walzenkörper 15. In 8 ist der Temperaturverlauf bezogen auf die Wanddicke dargestellt.The heatable calender roll 4 has a substantially uniform heating in the heated, warm operating condition. Will that of the heated calender roll 4 limited nip 6 closed, the heat transfer to the web W leads to a low temperature of the functional layer 16 as in the heated state before starting operation. This leads to an uneven temperature distribution in the roll body 15 , In 8th the temperature profile is shown in relation to the wall thickness.

Wie 7 verdeutlicht, verursacht der Temperaturgradient im Walzenkörper 15 eine Aufspreizung 18 des Walzenkörpers 15 außen und damit ein Aufbauen von Zugspannungen 19 in der Funktionsschicht 16. Dies führt dann zu einem Reißen der Funktionsschicht, insbesondere dann, wenn die Warenbahn zur Steuerung bestimmter Papiereigenschaften mit einem höheren Feuchtigkeitsgehalt in den Nip 6 eintritt.As 7 clarifies causes the temperature gradient in the roll body 15 a spread 18 the roll body 15 outside and thus a build up of tensile stresses 19 in the functional layer 16 , This then leads to a tearing of the functional layer, in particular when the web for controlling certain paper properties with a higher moisture content in the nip 6 entry.

Ist erfindungsgemäß ein Spannungspuffer in Form von Druckspannungen 17 in die Funktionsschicht 16 eingebaut, also Spannungen mit umgekehrter Wirkrichtung als Zugspannungen 19 integriert, erhält die Funktionsschicht 16 eine Verformungsmöglichkeit, die auf Zugbeanspruchung hin ein Nachgeben der Funktionsschicht erlaubt und dadurch eine Rißbildung vermieden wird.Is inventively a voltage buffer in the form of compressive stresses 17 into the functional layer 16 installed, so voltages with reverse direction of action as tensile stresses 19 integrated, receives the functional layer 16 a deformation possibility, the tensile stress towards a yielding of the functional layer allowed and thereby cracking is avoided.

Hierzu kann die Funktionsschicht 16 eine kleinere Wärmeausdehnung besitzen als der Walzenkörper 15, wobei diese durch spannungsarmes Glühen nachbehandelt ist, so daß die Funktionsschicht die Druckspannungen 17 als Spannungspuffer aufweist.For this purpose, the functional layer 16 have a smaller thermal expansion than the roll body 15 , This is post-treated by low-stress annealing, so that the functional layer, the compressive stresses 17 has as a voltage buffer.

Alternativ kann die Funktionsschicht 16 eine größere Wärmeausdehnung besitzen als der Walzenkörper 15, so daß beim Aufheizen in den betriebswarmen Zustand die Funktionsschicht 16 aus Zugspannungen in die Druckspannungen 17 überführte Eigenspannungen als Spannungspuffer aufweist.Alternatively, the functional layer 16 have a greater thermal expansion than the roll body 15 , so that when heating in the warm operating condition, the functional layer 16 from tensile stresses in the compressive stresses 17 convicted Has residual stresses as a voltage buffer.

Die Funktionsschicht 16 kann aus mindestens zwei übereinander angeordneten Lagen bestehen, die durch Auftragsschweißen aufgebracht sind. Eine Außenschicht und eine Trennschicht sind auf diese Weise ausbildbar, um eine Außenschicht auszubilden, die keine Materialbestandteile des Walzenkörpers 15 aufweist. Diese übereinander angeordneten Schweißlagen sind deshalb vorzugsweise diskrete Lagen.The functional layer 16 may consist of at least two superposed layers, which are applied by build-up welding. An outer layer and a release layer can be formed in this way to form an outer layer that does not contain any material components of the roll body 15 having. These superposed weld layers are therefore preferably discrete layers.

Als Beheizung für die beheizbare Kalanderwalze ist eine Innenbeheizung vorgesehen. Die beheizbare Kalanderwalze 4 gemäß 3 und 4 ist eine zentral beheizbare Walze mit einem Verdrängerkörper 20, der einen Ringspalt 21 für den Durchfluß eines Wärmemediums aufweist. Die Anschlüsse für den Ein- und Austritt des Wärmeübertragungsmediums, insbesondere Öl, ist durch Pfeile angedeutet.As heating for the heatable calender roller internal heating is provided. The heatable calender roll 4 according to 3 and 4 is a centrally heated roller with a displacement body 20 that has an annular gap 21 for the passage of a heat medium. The connections for the inlet and outlet of the heat transfer medium, in particular oil, is indicated by arrows.

Das Ausführungsbeispiel der 5 und 6 unterscheidet sich von dem der 3 und 4 lediglich dadurch, daß zur Innenbeheizung kein Verdrängerkörper, sondern periphere Bohrungen 22 für einen Durchfluß des Wärmeübertragungsmediums vorgesehen sind. Im übrigen gelten die vorstehenden Ausführungen entsprechend.The embodiment of 5 and 6 is different from that of 3 and 4 only in that the inner heating no displacement body, but peripheral holes 22 are provided for a flow of the heat transfer medium. For the rest, the above statements apply accordingly.

Bei beiden Ausführungsformen der Innenbeheizung kann eine Außenheizung beliebiger Art zusätzlich vorgesehen sein.at both embodiments the internal heating can be an external heating of any kind additionally be provided.

Als Material für den Walzenkörper ist vorzugsweise ein solches mit einer Wärmeleitfähigkeit von ≥ 30 W/m°K vorgesehen.When Material for the roll body Preferably, such is provided with a thermal conductivity of ≥ 30 W / m ° K.

Als Material für die Funktionsschicht ist ferner vorzugsweise ein solches mit einer Wärmeleitfähigkeit von ≥ 20 W/m°K und einer spezifischen Wärmekapazität von ≥ 400 J/kg°K vorgesehen.When Material for the functional layer is further preferably one having a thermal conductivity of ≥ 20 W / m ° K and a specific heat capacity of ≥ 400 J / kg ° K provided.

Der Schweißzusatzwerkstoff, aus dem die Funktionsschicht 16 durch Schmelzschweißen auf den Walzenkörper 15 aufgetragen ist, besitzt vorzugsweise eine Härte zwischen 450 HV und 650 HV. Ferner beträgt der reversible Härteabfall des Schweißzusatzwerkstoffes von Raumtemperatur bis Betriebstemperatur vorzugsweise weniger als 5%. Das Auftragsschweißen erfolgt vorzugsweise durch das sogenannte Bandschweißverfahren mit Schweißbändern einer Breite von beispielsweise 15 bis 60 mm, um eine porenfreie Oberfläche und homogene Auftragsschicht hinsichtlich E-Modul und Verschleißfestigkeit zu erzielen.The welding filler, from which the functional layer 16 by fusion welding on the roll body 15 is applied, preferably has a hardness between 450 HV and 650 HV. Furthermore, the reversible hardness drop of the filler metal from room temperature to operating temperature is preferably less than 5%. The build-up welding is preferably carried out by the so-called strip welding method with welding bands of a width of for example 15 to 60 mm in order to achieve a non-porous surface and homogeneous application layer in terms of Young's modulus and wear resistance.

Die Schichtdicke der Funktionsschicht 16 beträgt mindestens 3 mm und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 10 mm.The layer thickness of the functional layer 16 is at least 3 mm and is preferably in the range between 3 and 10 mm.

Der Walzenkörper 15 ist in bekannter Weise als Tragkörper über Walzenzapfen 23, 24 in dem Kalanderständer angeordnet.The roll body 15 is in a known manner as a support body via roll neck 23 . 24 arranged in the calender stand.

Die vorstehenden Ausführungen zu den 7 und 8 gelten entsprechend für eine beheizbare Kalanderwalze 4 mit einer Beheizung über periphere Bohrungen 22, wie dies in den 5 und 6 dargestellt ist. Die Ausführungen gelten für jede Art von Innenbeheizung.The preceding remarks on the 7 and 8th apply accordingly to a heatable calender roll 4 with a heating via peripheral bores 22 like this in the 5 and 6 is shown. The designs apply to every type of internal heating.

Claims

Heatable calender roll with a hollow, a roll shell having roll body ( 15 ), which is designed for the passage of a heat transfer medium, and the roller body ( 15 ) carries a wear-resistant circumferential surface, characterized in that the wear-resistant circumferential surface is formed by at least one functional layer applied by fusion welding ( 16 ), which has a welding additive-dependent thermal expansion, which is so different from the thermal expansion of the roll body ( 15 ) that the functional layer ( 16 ) in the heated state of the calender roll ( 4 . 9 ) an internal bias in the form of compressive stresses ( 17 ) has as a voltage buffer, the tensile stresses generated during operation by heat dissipation ( 19 ) counteract.

Heatable calender roll according to claim 1, characterized in that the functional layer ( 16 ) has a smaller thermal expansion than the roll body ( 15 ) and aftertreated by stress-relieved annealing, so that the functional layer ( 16 ) Compressive stresses ( 17 ) as a voltage buffer.

Heatable calender roll according to claim 1, characterized in that the functional layer ( 16 ) has a greater thermal expansion than the roll body ( 15 ), so that when heated to the operating temperature, the functional layer ( 16 ) from tensile stresses in compressive stresses ( 17 ) has transferred residual stresses as a voltage buffer.

Heatable calender roll according to one of claims 1 to 3, characterized in that the functional layer ( 16 ) consists of at least two superimposed layers.

Heatable calender roll according to claim 4, characterized characterized in that the one above the other arranged layers are discrete layers.

Heatable calender roll according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating is designed as an internal heating.

Heatable calender roll according to claim 6, characterized in that the roll body ( 15 ) peripheral bores ( 22 ) for a flow of the heat transfer medium.

Heatable calender roll according to claim 6, characterized in that the internal heating ( 20 . 21 ) centrally.

Heatable calender roll according to one of claims 1 to 8, characterized in that the roll body ( 15 ) has a thermal conductivity of ≥ 30 W / m ° K.

Heatable calender roll according to one of claims 1 to 9, characterized in that the functional layer ( 16 ) has a thermal conductivity of ≥ 20 W / m ° K and a specific heat capacity of ≥ 400 J / kg ° K.

Calender for treating a web, in particular a paper or board web, with at least one roll stack ( 2 ) with two or more rollers ( 3 . 4 ; 3 . 4 . 8th . 9 . 10 ) with the formation of one or more nips ( 6 ; 6 . 11 . 12 . 13 ), characterized in that at least one heatable, hard roller ( 4 . 9 ) is formed according to one or more of claims 1 to 10.

Calender according to claim 11, characterized in that the heatable, hard center rolls ( 4 . 9 ) are formed according to one or more of claims 1 to 10.