-
Die
Erfindung betrifft eine für eine Faserbahnmaschine bestimmte
Walze, deren Walzenkörper mit einem die Walzenoberfläche
bildenden bandförmigen Material belegt ist. Genauer gesagt
betrifft die Erfindung eine Faserbahnmaschinen-Walze gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1 und ein zur Herstellung einer Faserbahnmaschinen-Walze
bestimmtes Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch
7.
-
Vom
Stand der Technik her kennt man eine Faserbahnmaschinen-Walze, bei
deren Herstellung um den Walzenkörper ein bandförmiges
Material als Belag spiralförmig gewickelt wurde. In den
finnischen Patentschriften
FI 54953 und
FI 56991 ist ein Verfahren
zur Herstellung einer mit Belag versehenen Walze beschrieben, bei
der zur Herstellung der Oberflächenschicht, also des Belags,
bandförmiges Material spiralförmig um die Walze
gewickelt wird. Der mit Belag zu versehende Walzenkörper wird
um seine Mittelachse rotierbar in eine drehbankartige Vorrichtung
eingesetzt, an deren Schlitten Vorrichtungen angebracht sind, von
denen der rotierende Walzenkörper das Band abzieht. Vor
dem Aufbringen des Belags auf den Walzenkörper wird das Bandende
zum Beispiel durch Schweißen an einem stirnseitig am Walzenkörper
angebrachten Ring befestigt.
-
In
den Patenten
FI 45583 ,
FI 57283 ,
FI 57626 und
FI 74755 sowie in den Offenlegungsschriften
FI 761730 und
FI 761903 sind diverse konstruktive
Lösungen zur Befestigung des Bandes beschrieben. Bei diesen
Lösungen wird die an die Bandspirale zu fügende
neue Lage an dem bereits gewickelten Band zum Beispiel durch passende
Formgebung der Bandränder, etwa eine in Bandlängsrichtung
verlaufenden Biegung, oder durch Schweißen oder durch ein
Zwischenband befestigt. In der Praxis besteht das den Belag bildende Band
meistens aus Metall. In
FI 57283 ist
eine Konstruktion beschrieben, bei der der Metallbelag aus wenigstens
zwei voneinander verschiedenen Metallbändern besteht, die
außerdem verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten
haben. Die Montage soll dabei mit erhitzten Bändern durch
Schrumpfverbindung erfolgen. In der Schrift wird außerdem
angeführt, dass nicht rostender Stahl mit hohem Nickelgehalt
ein vorteilhafter Bandwerkstoff sei, weil sich ja der Nickelgehalt
des Stahls bekanntlich auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten
auswirkt. Wählt man für das eine Band Stahl mit
etwa 10% Nickelgehalt und für das andere Band Stahl mit etwa
40% Nickelgehalt, so erhält man laut der Schrift einen
genügend großen Unterschied der Wärmekoeffizienten
der gegeneinander und/oder aneinander zu liegen kommenden Bänder.
-
Von
dem als Belag dienenden Band wird gefordert, dass es korrosions-
und verschleißfest ist, zur Gewährleistung von
Spannung (Straffheit) beim Wickeln eine hohe Festigkeit, d. h. eine
hohe Fließgrenze hat und eine ausreichende Zähigkeit
aufweist, damit es beim Wickeln auf die Walze nicht bricht. Auf
Grund dieser Forderungen hat man als Werkstoff nicht rostenden Stahl
und wegen seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit
namentlich austenitischen nicht rostenden Stahl mit einem Ni-Gehalt
in der Größenordnung von 10% gewählt.
-
Nunmehr
hat sich gezeigt, dass bei gewissen Anwendungen, besonders wenn
eine mit einem derartigen Belag versehene Walze zum Beispiel mit
einer Gegenwalze einen Nip bildet, eine gegenüber bisher
bessere Lösung zur Befestigung des Bandes an der Oberfläche
des Walzenkörpers erforderlich ist.
-
Besonders
bei Walzen von großem Durchmesser, typisch über
1200 mm, und bei denen auf den Belag eine großer Liniendruck
wirkt und/oder bei denen im Kontakt zur Gegenwalze o. dgl. an der
Nipstelle eine große Deformation auftritt, hat sich ein
Bedarf an stärkerer Befestigung des Bandes an der Oberfläche
des Walzenkörpers gezeigt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Faserbahnmaschinen-Walze nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zu schaffen, die aus einem außenseitig zylindrischen
Walzenkörper mit einem auf seine Außenfläche
spiralförmig aufgewickelten Metallband als Belag besteht,
wobei dieser Belag mit seinem in Bezug auf Durchmesser, Liniendruck
und Walzenwanddicke breiteren Betriebsfenster dauerhafter als die
dem Stand der Technik entsprechenden Lösungen ist.
-
Gelöst
wird diese Aufgabe mit der erfindungsgemäßen Faserbahnmaschinen-Walze
hauptsächlich dadurch, dass der Metallbandwerkstoff aus
ferritisch-austenitischem nicht rostendem Stahl besteht, der auch als
Duplex-Stahl bezeichnet wird.
-
Mit
dieser Anordnung wird erreicht, dass der Belag, d. h. das Oberflächenteil
der Walze, besonders in Berührung mit einer anderen Walze,
also bei Nipbildung, eine höhere Standzeit als bisher hat.
Das Metallband kann so straff um den Walzenkörper gewickelt
werden, dass bei Nipkontakt eine zu starke Bewegung des aus dem
Band gebildeten Belags relativ zum Walzenkörper im Nipbereich
verhindert wird.
-
Gegenstand
der Erfindung ist auch der Einsatz ferritisch-austenitischen nicht
rostenden Stahls als Werkstoff für das aus Band hergestellt
Belag einer Faserbahnmaschinen-Walze, die aus einem außen
zylindrischen Körper besteht, auf dessen Oberfläche
Metallband spiralförmig als Belag gewickelt ist. Durch
den Einsatz ferritisch-austenitischen Stahls als bandförmiges
Belagsmaterial für die Faserbahnmaschinen-Walze erreicht
man bei Nipkontakt der Walze im Nipbereich eine wesentliche Verringerung
der relativ zum Walzenkörper erfolgenden Bandbewegung im
Belag.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
einer Faserbahnmaschinen-Walze wird auf die Außenfläche
eines außen zylindrischen Walzenkörpers Metallband
spiralförmig als Belag so aufgewickelt, dass jede Metallbandlage
gegen die Oberfläche der vorangehenden Metallbandlage gelegt
wird, wobei bei diesem Verfahren als Metallbandwerkstoff ferritisch-austenitischer
Stahl eingesetzt wird. Nach einer Ausführungsform der Erfindung
ist die Straffheit des Metallbandes beim Aufbringen auf den Walzenkörper
so bemessen, dass das Band unter einer Zugspannung von über
150 MPa steht.
-
Der
Einsatz der erfindungsgemäßen Walze in einer aus
einem Walzenpaar bestehenden Gesamtheit ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Insbesondere trifft dies für ein Walzenpaar
zu, dessen Walzen, in eine Faserbahnmaschine eingebaut, unter Bildung
eines Nips in gegenseitigen Kontakt gebracht werden können.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die erste Walze des
Walzenpaares einen zylindrischen Walzenkörper, auf dessen
Außenfläche als Belag bandförmiges Material
spiralförmig gewickelt ist, während die zweite
Walze des Walzenpaares bei Nipkontakt als Gegenwalze dient. Weiter
ist innerhalb des Mantels des Walzenkörpers der ersten
Walze ein Stützelement angeordnet, mit dem über
den Walzenmantel und -belag bei Nipkontakt eine gegen die Kraft
der Gegenwalze gerichtete Belastung so ausgeübt werden
kann, dass die von dem Stützelement bewirkte Belastungsfläche
größer ist als die von der Gegenwalze bewirkte
Belastungsfläche. Bei der erfindungsgemäßen
Lösung erreicht man, dass infolge der Wirkung des Belagswerkstoffs
der ersten Walze sich der Belag bei Nipkontakt so verhält,
dass die Deformationen des Belags in der Nähe des Nips, insbesondere
auf der Seite des Nipeingangs, minimiert werden. Auf diese Weise
wird eine erhöhte Zuverlässigkeit der Funktion
des Walzenpaares erzielt.
-
Die übrigen
für die Erfindung charakteristischen Zusatzmerkmale gehen
aus den Patentansprüchen hervor.
-
Die
erfindungsgemäße Walze eignet sich besonders gut
für die Pressenpartie einer Faserbahnmaschine, denn sie
funktioniert gut bei hohen Nipdrücken unter schwierigen
Korrosionsbedingungen. Die erfindungsgemäße Walze
zeichnet sich aus durch hervorragende mechanische Beständigkeit
ihres Belags und hat außerdem eine gute Beständigkeit
gegen Korrosion, besonders gegen Spannungskorrosion.
-
Unter
Faserbahnmaschinen sind in diesem Zusammenhang verschiedene zur
Herstellung und Behandlung einer Faserstoffbahn dienende Anlagen,
wie zum Beispiel Papiermaschinen, Streichmaschinen, Kalander und
Kartonmaschinen, zu verstehen.
-
Im
Folgenden werden die Erfindung und ihre Funktion unter Bezugnahme
auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
-
1 eine
Faserbahnmaschinen-Walze nach einer der Ausführungsformen
der Erfindung;
-
2 ein
Walzenpaar, das aus der in 1 gezeigten
Walze (Schnitt II-II) und einer Gegenwalze besteht;
-
3 das
Verfahren zur Herstellung einer Faserbahnmaschinen-Walze nach einer
der Ausführungsformen der Erfindung.
-
1 zeigt
schematisch eine Faserbahnmaschinen-Walze 10 mit einem
auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten Belag.
Die Walze besteht aus dem Walzenkörper 15, der
bei dieser Ausführungsform zylindrisch geformt und hohl
ist. An den Enden des Walzenkörpers 15 sind Stirnteile 20 vorhanden,
mit denen die fertige Walze über (hier nicht dargestellte)
Lager in der Stuhlung der Faserbahnmaschine rotierbar befestigt werden
kann. 2 zeigt die Walze von 1 im Schnitt
II-II. Bei dieser Ausführungsform besteht die Walze aus
einer gerillten Walze, deren Oberflächenteil, d. h. Belag 25 aus
zwei nebeneinander befindlichen Metallbändern 25.1, 25.2 gebildet
ist, von denen das zweite 25.2 im Querschnitt (in der Zeichnung
in radialer Richtung) eine größere Höhe
hat als das erste Metallband 25.1. Die Form des Metallbandes
kann passend gewählt werden, zum Beispiel gemäß Stand
der Technik. Die in axialer Richtung der Walze nebeneinander befindlichen Metallbänder
können entweder bevorzugt durch eine formschlüssige
Verbindung oder zum Beispiel durch Schweißen oder Kleben
aneinander gefügt werden. Das Oberflächenteil 25 kann
also ggf. nur an den Enden wesentlich am Walzenkörper 15 befestigt
sein. Ebenso gut kann nur ein einziges Metallband oder können
zwei in ihrem Querschnitt gleich hohe Bänder eingesetzt
werden, wobei die Walze dann eine im Wesentlichen glatte Oberfläche
hat.
-
Erfindungsgemäß besteht
der Werkstoff des Metallbandes aus ferritisch-austenitischem Stahl,
d. h. aus so genanntem Duplex-Stahl. Durch Einsatz von ferritisch-austenitischem
Stahl als Werkstoff des aus Band gebildeten Belags
25 erzielt
man verbesserte Eigenschaften der Walze bei deren Einsatz in einer
Faserbahnmaschine. Besonders die Haftung des Belags (am Walzenkörper)
lässt sich sichern indem man das Band mit noch höherer
Spannung als bisher auf den Walzenkörper
15 wickelt.
Der höhere Cr-Gehalt und der niedrigere Ni-Gehalt des Duplex-Stahls
bedeuten erhöhte Werkstofffestigkeit und damit die Möglichkeit,
höhere Spannung zur Anwendung zu bringen. Der Metallbandwerkstoff
enthält bevorzugt nur sehr wenig Molybdän, ja
er ist nahezu molybdänfrei, Nickel weniger als 8%, bevorzugter
weniger als 5%, am bevorzugtesten weniger als 2%, und Chrom bevorzugt über
20%. Besonders vorteilhaft sind die nicht rostenden Duplex-Stahlsorten
EN 1.4362 und
EN
1.4162. Deren Fließgrenze beträgt bei
gleichem Bearbeitungsgrad fast das Doppelt im Vergleich zu austenitischem
nicht rostendem Stahl, aber dennoch haben die besagten Duplex-Stahlsorten
etwa gleichgute Korrosionsfestigkeit wie austenitischer Stahl. In
der nachstehenden Tabelle sind die Zusammensetzungen der oben genannten
Duplex-Stahlsorten und des gegenwärtig benutzten typischen
austenitischen Stahls zusammengestellt.
EN | C
max. | N | Cr | Ni | Mo | übrige |
1.4162 | 0,04 | 0,20 | 21 | 1,35 | 0,1 | 4
Mn |
1.4362 | 0,03 | 0,05 | 22 | 3,5 | 0,1 | - |
Dem
stand der Technik entsprechende Lösung: 1.4436 | 0,05 | - | 16,5 | 10,5 | 2,5 | - |
-
2 zeigt
ein Walzenpaar 10, 16 einer Faserbahnmaschine,
das sich in der (nicht dargestellten) Faserbahnmaschine in einer
einen Nip bildenden gegenseitigen Stellung befindet, und dessen
erste Walze 10 aus einem zylindrischen Walzenkörper 15 besteht,
auf den aus bandförmigem Material 25' ein Oberflächenteil, d.
h. ein Belag 25 spiralförmig gewickelt ist, und
dessen zweite Walze 16 aus der in Nipkontakt befindlichen Gegenwalze 16 besteht,
wobei innerhalb des Walzenmantels des Walzenkörpers der
ersten Walze 10 ein Stützelement 17 angeordnet
ist, das dazu dient, in Nipkontakt über den Walzenmantel
und den Belag eine Belastung gegen die Kraft der Gegenwalze so auszuüben,
dass die von dem Stützelement bewirkte Belastungsfläche
größer ist als die von der Gegenwalze bewirkte
Belastungsfläche. Speziell bei einer Anordnung dieses Typs
erreicht man durch Einsatz ferritisch-austenitischen Stahls als
Werkstoff des bandförmigen Belagsmaterials den Vorteil,
dass der Belag unter starker Belastung im Nip ein sehr vorteilhaftes
Verhalten zeigt. Bei Einsatz ferritisch-austenitischen Stahls kann
das Metallband mit beachtlich hoher Spannung auf den Walzenkörper
gewickelt werden, wobei dann die Verformung des Belags bei Nipkontakt
der Walze minimal bleibt. Bevorzugt wird das Metallband beim Aufwickeln
auf die Oberfläche des Walzenkörpers so straff
gehalten, dass in dem Metallband eine Zugspannung von wenigstens
150 MPa entsteht. Durch die Erhöhung der Bandspannung nimmt
die Reibung zwischen dem Walzenkörper und dem Band zu und übersteigt
die bei Nipkontakt wirksame Scherkraft in optimaler Weise. Die aufgewickelte
Bandspirale sitzt dann unverrückbar fest auf dem Walzenkörper.
Die Reibungskraft kann durch Beschichten des Walzenkörpers
noch erhöht werden.
-
3 zeigt
schematisch eine Art der Verwirklichung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung einer Faserbahnmaschinen-Walze. Das Verfahren
dient zur Herstellung einer Walze 10 mit einem den Walzenkörper 15 bedeckenden
Belag 25. Als Walzenrohling dient ein in seiner Außenform
zylindrischer, im typischen Fall hohler Körper 15;
man spricht dann von einer Hohlwalze. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann aber auch auf den Walzenkörper von Vollwalzen
angewendet werden. Bei dem Verfahren wird der Walzenkörper
in eine Vorrichtung eingesetzt, die sein Rotieren um seine Längsachse
ermöglicht. Diese Vorrichtung umfasst auch einen Schlitten 30, über
den das Metallband 25' auf die Außenfläche
des Walzenkörpers geleitet wird. Der Schlitten ist in axialer
Richtung der Walze so beweglich, dass seine Position synchron zur
Walzenrotation und zur Zunahme der Bandspirale der jeweiligen Übergangsstelle
des Metallbandes auf die Walzenoberfläche angepasst wird.
Der Schlitten 30 hat bevorzugt Brems-, Bearbeitungs- und/oder
Stützelemente für das Metallband 25'.
Außerdem können an dem Schlitten Richtelemente
für das Metallband 25' vorhanden sein. Die Vorrichtung
umfasst eine Führungsrolle 35, an der sich das
Metallband 25' um die Außenfläche des
Walzenkörpers 15 zu krümmen beginnt.
Hinter der Führungsrolle 35 drücken die
Bearbeitungsrollen 36 so gegen die Seite des Metallbandes,
dass sich dessen Außenteil (in radialer Richtung des Walzenkörpers)
so dehnt, dass sich das Metallband um den Walzenkörper
windet. Die Führungsrolle 35 und die Bearbeitungsrollen 36 bzw.
andere hier nicht gezeigte Metallband-Bearbeitungselemente werden
mit einer (nicht dargestellten) separaten Kraftvorrichtung so belastet,
dass in dem Metallband eine beträchtliche Kaltverfestigung
erfolgt, d. h. die Bearbeitung des Metallbandes dient zur Erhöhung
dessen Festigkeit. Mit den Bremselementen am Schlitten wird ein
Spannen des Metallbandes bewirkt, d. h. durch Bremsen während
des Rotierens des Walzenkörpers 15 wird in dem
Metallband eine Zugspannung von wenigstens 150 MPa bewirkt.
-
Es
ist zu beachten, dass vorangehend nur einige der bevorzugtesten
Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden. Es
versteht sich somit, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in dem
durch die Patentansprüche definierten Rahmen auf vielerlei Weise
zur Anwendung gebracht werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - FI 54953 [0002]
- - FI 56991 [0002]
- - FI 45583 [0003]
- - FI 57283 [0003, 0003]
- - FI 57626 [0003]
- - FI 74755 [0003]
- - FI 761730 [0003]
- - FI 761903 [0003]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - EN 1.4362 [0021]
- - EN 1.4162 [0021]