DE102010010431B4

DE102010010431B4 - Verfahren zur Wiederaufarbeitung der verschlissenen Oberfläche von Mahlwalzen einer Gutbettwalzenmühle

Info

Publication number: DE102010010431B4
Application number: DE102010010431A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kripzak; Herbert Pingel
Original assignee: ThyssenKrupp Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-03-06
Also published as: WO2011107538A1; US8728569B2; DK2385879T3; DE102010010431A1; MX2012010234A; EP2385879A1; EP2385879B1; CA2791405A1; CA2791405C; US20120315385A1

Abstract

Verfahren zur Wiederaufarbeitung der verschlissenen Oberfläche (2d') von Mahlwalzen (2) einer Gutbettwalzenmühle, wobei eine komplette Walzeneinheit (A, B) aus der auf einer Welle (1) gehalterten Mahlwalze (2), zu beiden Seiten der Mahlwalze vorgesehenen Lager (3, 4) und zugehörigen Lagersteinen (5, 6) besteht und die Mahlwalzen (2) mit einem durch Profilkörper (2c) oder Auftragsschweißung gebildeten Verschleißschutz versehen sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Bereitstellung einer mobilen, in einem Container (8) angeordneten Bearbeitungsstation (C) mit wenigstens einer spanabhebenden Werkzeugmaschine (9) und einem Antrieb (10) zum Drehen der Mahlwalze (2), b. Ausbau der kompletten Walzeneinheit (A, B) mit der wiederaufzuarbeitenden Mahlwalze (2) aus der Gutbettwalzenmühle, c. Positionieren der kompletten Walzeneinheit (A, B) vor der mobilen Bearbeitungsstation (C) und Ankoppeln des Antriebs (10) an die Welle (1) der Mahlwalze (2), d. Herstellen einer neuen zylindrischen Oberfläche (2h) mit Hilfe der spanabhebenden Werkzeugmaschine (9) und e. Herstellen eines neuen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufarbeitung der verschlissenen Oberfläche von Mahlwalzen einer Gutbettwalzenmühle.
Gutbettwalzenmühlen sind seit 30 Jahren bekannt und ermöglichen nach wie vor ein energetisch günstiges Zerkleinerungsverfahren für stückige Materialien, wie insbesondere Kalkstein. Eine Gutbettwalzenmühle besteht aus zwei Walzeneinheiten, die jeweils eine auf einer Welle gehalterte Mahlwalze, zu beiden Seiten der Mahlwalze vorgesehene Lager und zugehörige Lagersteine umfasst. Zwei dieser Walzeneinheiten werden so ausgerichtet, dass zwischen zwei gegenüberliegenden Walzen ein vorgegebener Walzenspalt entsteht. Beide Walzen werden gegenläufig angetrieben und mit hohen Drücken von wenigstens 50 MPa gegeneinander gedrückt.
Durch die hohe Belastung sind die Oberflächen der Mahlwalzen solcher Gutbettwalzenmühlen einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Es kommen daher verschiedene Verschleißschutzkonzepte zur Anwendung, wobei die Auftragsschweißung und die Anbringung von vorstehenden Profilkörpern zu den gängigsten Maßnahmen zählen.
Übliche Walzeneinheiten haben einen Walzendurchmesser im Bereich von 1,5 bis 3 m und weisen einen Gewicht von bis zu 120to auf. Nach heutigem technischen Stand müssen Mahlwalzen nach einer bestimmten Betriebszeit in einem Servicecenter oder in einer Werkstatt wiederaufgearbeitet werden. Derartige Wiederaufarbeitungsverfahren sind beispielsweise in der DE 10 2006 028 546 A1 , in der DE 10 2007 018 090 A1 und der DE 10 2007 012 102 A1 näher beschrieben.
Die Kosten für die Wiederaufarbeitung liegen etwa im Bereich von 60 bis 80% des Neupreises. Hinzu kommen die nicht unerheblichen Kosten für den Transport der Mahlwalzen in ein Servicecenter oder eine entsprechend ausgestattete Werkstatt. Ein weiteres Manko sind die teilweise langen Ausfallzeiten.
Aus DE 44 02 958 A1 , DE 26 12 173 B , DE 10 2005 004 036 B4 und DE 26 12 173 B sind ”vor Ort”-Reparaturen bekannt, wobei die notwendigen Werkzeuge zum Werkstück gebracht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kosten für die Wiederaufarbeitung der verschlissenen Oberfläche von Mahlwalzen einer Gutbettwalzenmühle zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wiederaufarbeitung der verschlissenen Oberfläche von Mahlwalzen einer Gutbettwalzenmühle umfasst folgende Verfahrensschritte:

a. Bereitstellung einer mobilen, in einem Container angeordneten Bearbeitungsstation mit wenigstens einer spanabhebenden Werkzeugmaschine und einem Antrieb zum Drehen der Mahlwalze,
b. Ausbau der kompletten Walzeneinheit mit der wiederaufzuarbeitenden Mahlwalze aus der Gutbettwalzenmühle,
c. Positionieren der kompletten Walzeneinheit vor der mobilen Bearbeitungsstation und Ankoppeln des Antriebs an die Welle der Mahlwalze,
d. Herstellen einer neuen zylindrischen Oberfläche mit Hilfe der spanabhebenden Werkzeugmaschine und
e. Herstellen eines neuen Verschleißschutzes mit neuen Profilkörpern und/oder einer Auftragsschweißung.

Durch die Bereitstellung einer mobilen, in einem Container angeordneten Bearbeitungsstation ist es mm möglich, die verschlissenen Oberflächen von Mahlwalzen vor Ort wiederaufzuarbeiten. Dadurch können zum einen enorme Transportkosten eingespart werden, außerdem ist eine zeitlich wesentlich schnellere Wiederaufbereitung möglich, da die Transportzeiten entfallen. Befand sich das Servicecenter in einem benachbarten Land, entstanden unter Umständen auch durch Zollformalitäten nicht unerhebliche weitere Kosten, die nunmehr wegfallen.
Eine mobile, in einem Container angeordnete Bearbeitungsstation kann beispielsweise auf dem Anhänger eines LKWs untergebracht werden. Nachdem für jede Gutbettwalzenmühle die Standzeiten relativ genau vorhersagbar sind, können die an verschiedenen Standorten stehenden Gutbettwalzenmühlen nach einem vorgegebenen Zeitplan mit der mobilen Bearbeitungsstation angefahren werden.
Um die Bearbeitungsstation möglichst kompakt zu halten, wurde auf ansonsten in den Servicecentern übliche Lager zur Halterung der Mahlwalzen verzichtet. Es ist vielmehr vorgesehen, dass die komplette Walzeneinheit mit der wiederaufzuarbeitenden Mahlwalze aus der Gutbettwalzenmühle ausgebaut und direkt vor der mobilen Bearbeitungsstation positioniert wird. Die Mahlwalze ist somit während ihrer Aufarbeitung in ihren eigenen Lagern gelagert. Nachdem die Mahlwalze nicht im Container untergebracht werden muss, kann der Container entsprechend kleiner dimensioniert werden.
Die Aufarbeitung der Mahlwalzen vor Ort ermöglicht ferner eine Reduzierung der Stillstandzeiten der Gutbettwalzenmühle auf ein Minimum.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Sind die Mahlwalzen mit einer Vielzahl von Profilkörpern versehen, die mit einer Teillänge in Bohrungen eines Walzenkörpers eingelagert sind und mit dem übrigen Teil ihrer Länge über die Oberfläche des Walzenkörpers vorstehen, kann dieser vorstehende Teil der Profilkörper sowie die Oberfläche des Walzenkörpers zumindest teilweise verschleißen. In diesem Fall umfasst das Wiederaufarbeitungsverfahren folgende weitere Verfahrensschritte:

a. Entfernen der verschlissenen Profilkörper vor dem Herstellen der neuen zylindrischen Oberfläche,
b. Bohren von neuen Bohrungen für neue Profilkörper nach dem Herstellen der neuen zylindrischen Oberfläche und
c. Einsetzen von neuen Profilkörpern in die Bohrungen.

Sind die Mahlwalzen hingegen mit einer Auftragsschweißung als Verschleißschutz versehen, wird die neue zylindrische Oberfläche bei der Aufarbeitung durch Auftragsschweißung wieder aufgepanzert. Hierzu werden insbesondere mehrere Schweißlagen aufgebracht.
Die mobile Bearbeitungsstation weist hierzu eine Schweißeinrichtung auf, sodass auf die neue zylindrische Oberfläche vor dem Bohren eine Materialschicht zur Durchmesservergrößerung und/oder Aufpanzerung aufgeschweißt werden kann. Weiterhin umfasst die Bearbeitungsstation einen Antrieb, der die Mahlwalze bei der Herstellung der neuen zylindrischen Oberfläche dreht.
Die Herstellung der neuen zylindrischen Oberfläche kann durch Fräsen oder ein anderes spanabhebendes Bearbeitungsverfahren erfolgen. Beim Fräsen wird zweckmäßigerweise ein Fräskopf verwendet, der radial zur Mahlwalze ausgerichtet zum Einsatz kommt.
Je nach Ausgestaltung der Mahlwalzen ist es erforderlich, dass ein ggf. vorhandener Seitenverschleißschutz und/oder Kantenverschleißschutz entfernt wird, bevor die neue zylindrische Oberfläche hergestellt wird.
Die mobile Bearbeitungsstation zur Durchführung des obigen Verfahrens weist wenigstens eine spanabhebende Werkzeugmaschine und einen Antrieb zum Drehen der Mahlwalze auf, die in dem Container angeordnet sind. Die spanabhebende Werkzeugmaschine kann beispielsweise durch ein Bohrwerk, eine Schleifmaschine, eine Drehmaschine oder einen Roboter gebildet werden. Weiterhin können im Container eine Einrichtung zur Zufuhr von Kühl- und/oder Schmierstoffen und ggf. Mittel zum Auffangen und Rückführen von überschüssigen Kühl- und/oder Schmierstoffen vorgesehen werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen Bedienstand zur Ansteuerung der spanabhebenden Werkzeugmaschine und des Antriebs im Container vorzusehen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
1 schematische Seitenansicht einer Gutbettwalzenmühle,
2 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Walzeneinheit,
3 eine schematische Darstellung einer Walzenmühle mit Profilkörpern im Neuzustand bzw. im verschlissenen Zustand,
4 eine schematische Darstellung einer Walzenmühle mit Auftragsschweißung im Neuzustand bzw. im verschlissenen Zustand,
5 eine Draufsicht der mobilen Bearbeitungsstation und einer Walzeneinheit während der Aufarbeitung der Mahlwalze,
6 eine Seitenansicht der mobilen Bearbeitungsstation und der Walzeneinheit gemäß 5 und
7a bis 7f schematische Darstellungen der Mahlwalze in verschiedenen Stadien während der Aufarbeitung.
Die in 1 dargestellte Gutbettwalzenmühle besteht aus zwei Walzeneinheiten A und B. In 2 ist eine der Walzeneinheiten in einer Längsschnittdarstellung etwas detaillierter gezeigt. Sie weist jeweils eine auf einer Welle 1 gelagerte Mahlwalze 2, zu beiden Seiten der Mahlwalze vorgesehene Lager 3, 4 und zugehörige Lagersteine 5, 6 auf.
Die beiden Walzen werden gegenläufig angetrieben und im Betrieb mit einem Druck von mehr als 50 MPa gegeneinander gedrückt, wobei ein vorgegebener Spalt aufrechterhalten wird, in den das Mahlgut eingezogen wird.
3 zeigt (in einem schematischen Längs-Teilschnitt durch die Mahlwalze 2) links den Neuzustand der Mahlwalze 2, die einen Walzenkörper 2a aufweist, der mit einer Vielzahl von Bohrungen 2b versehen ist, in die Profilkörper 2c mit einem Teil ihrer Länge eingelagert sind, während sie mit dem übrigen Teil ihrer Länge über die Oberfläche 2d des Walzenkörpers 2a vorstehen.
Auf der rechten Seite ist der verschlissene Zustand nach einer gewissen Betriebszeit dargestellt. Die Oberfläche 2d' des Walzenkörpers 2a' ist nun – unterschiedlich in den einzelnen Bereichen – mehr oder weniger stark abgetragen. Ebenso sind die Profilkörper 2c' durch den Verschleiß gegenüber der ursprünglichen Länge (Höhenlinie 7) verkürzt.
Die in 4 gezeigte Mahlwalze 2 ist im Neuzustand auf der linken Seite mit mehreren Auftragsschweißlagen 2e als Verschleißschutz versehen. Auf der rechten Seite von 4 ist der verschlissene Zustand der Auftragsschweißlagen 2e' angedeutet.
In den 5 und 6 ist eine mobile Bearbeitungsstation C während der Wiederaufarbeitung der Walzeneinheit A dargstellt. Die mobile Bearbeitungsstation C weist insbesondere einen Container 8 auf, in dem wenigstens eine spanabhebende Werkzeugmaschine 9 vorgesehen ist, bei der es sich vorzugsweise um einen Roboter mit einem um mehrere Achsen schwenk- und drehbeweglichen Schwenkarm 9a und einem Bearbeitungswerkzeug 9b handelt. Weiterhin ist im Container ein Antrieb 10 zum Drehen der Mahlwalze 2 vorgesehen. Hierzu wird beispielsweise an das eine Ende der Welle 1 der Walzeneinheit A ein Kettenrad 11 angeschraubt, welches über eine Antriebskette 12 mit dem Antrieb 10 verbunden wird. Mit diesem Antrieb kann auf die Welle 1 eine Drehbewegung übertragen werden. Zweckmäßigerweise ist am Antrieb 10 eine Messeinrichtung vorgesehen, die eine genaue Positionierung der Drehstellung der Mahlwalze 2 ermöglicht.
Weiterhin sind im Container ein Bedienstand 13 zur Ansteuerung der Werkzeugmaschine 9 und des Antriebs 10, ein Magazin 14 für neue Profilkörper und Ablagestellen für verschiedene Bearbeitungswerkzeuge 9c, 9d, beispielsweise ein Bohrkopf und eine Schweißeinrichtung, vorhanden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Container C weiterhin eine Einrichtung 15 zur Zufuhr von Kühl- und/oder Schmierstoffen vorgesehen. Ferner sind Mittel 16 zum Auffangen und Rückführen von überschüssigen Kühl- und/oder Schmierstoffen gestrichelt angedeutet.
Der Container C ist weiterhin so ausgestaltet, dass die der Walzeneinheit gegenüber liegende Längsseite nach oben aufgeklappt werden kann (siehe 6). Dabei ist es natürlich auch denkbar, dass dabei auch ein Teil oder die gesamte Decke des Containers zu öffnen ist.
Die aufzuarbeitende Walzeneinheit A wird unmittelbar vor der Bearbeitungsstation C positioniert, sodass sich die Mahlwalze in Reichweite der Werkzeugmaschine 9 befindet. Die Besonderheit besteht darin, dass die komplette Walzeneinheit vor der mobilen Bearbeitungsstation ausgerichtet wird, sodass die Mahlwalze in ihren eigenen Lager drehen kann. Nach einer Ausrichtung der Mahlwalze in Bezug auf die Werkzeugmaschine 9 kann die Wiederaufarbeitung beginnen, die anhand der 7a bis 7f näher erläutert wird.
7a zeigt eine verschlissene Mahlwalze, deren Verschleißschutz mit Profilkörpern 2c gebildet wurde. In einem ersten Schritt werden die alten Profilkörper 2c entfernt (7b). Anschließend wird eine neue zylindrische Oberfläche 2h mit Hilfe der Werkzeugmaschine 9 hergestellt. Dabei kommt beispielsweise als Bearbeitungswerkzeug 9b ein Fräskopf zur Anwendung, der radial zur Mahlwalze ausgerichtet zum Einsatz kommt. Dabei wird die Oberfläche der Mahlwalze so weit abgetragen, bis alle Bohrungen 2b vollständig verschwunden sind (7c).
Sofern die mobile Bearbeitungsstation C eine Schweißeinrichtung bzw. die Werkzeugmaschine 9 einen Schweißkopf 9d aufweist, besteht die Möglichkeit, auf die neue zylindrische Oberfläche Materialschichten 2i zur Durchmesservergrößerung aufzuschweißen (7d).
Anschließend können mit Hilfe eines Bohrkopfes neue Bohrungen 2f in die neue zylindrische Oberfläche 2h bzw. in die Materialschichten 2i gebohrt werden. Dabei ist es wichtig, dass ein vorgegebenes Lochbild in Abhängigkeit des Durchmessers der Mahlwalze eingehalten wird. Die richtige Positionierung erfolgt dabei über eine entsprechende Ansteuerung der Werkzeugmaschine 9 und des Antriebs 10.
Nachdem alle Bohrungen 2f gebohrt sind, können diese mit neuen Profilkörpern 2g bestückt werden.
Durch die Wiederaufarbeitung der Mahlwalze in unmittelbarer Nähe der Gutbettwalzenmühle können die Stillstandszeiten der Gutbettwalzenmühle auf ein Minimum reduziert werden, da lange Transportzeiten zu und von Servicecentern entfallen. Zwar ist es erforderlich, die mobile Bearbeitungsstation zu den jeweils im Einsatz befindlichen und aufzuarbeitenden Mahlwalzen zu transportieren, jedoch sind die Transportkosten um ein vielfaches geringer, da eine mobile Bearbeitungsstation nur etwa ein Zehntel des Gewichtes einer Mahlwalze aufweist. Die mobile Bearbeitungsstation kann insbesondere in einem Container untergebracht werden, der ein Gewicht von etwa 10 bis 12 Tonnen aufweist.

Claims

Verfahren zur Wiederaufarbeitung der verschlissenen Oberfläche (2d') von Mahlwalzen (2) einer Gutbettwalzenmühle, wobei eine komplette Walzeneinheit (A, B) aus der auf einer Welle (1) gehalterten Mahlwalze (2), zu beiden Seiten der Mahlwalze vorgesehenen Lager (3, 4) und zugehörigen Lagersteinen (5, 6) besteht und die Mahlwalzen (2) mit einem durch Profilkörper (2c) oder Auftragsschweißung gebildeten Verschleißschutz versehen sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Bereitstellung einer mobilen, in einem Container (8) angeordneten Bearbeitungsstation (C) mit wenigstens einer spanabhebenden Werkzeugmaschine (9) und einem Antrieb (10) zum Drehen der Mahlwalze (2), b. Ausbau der kompletten Walzeneinheit (A, B) mit der wiederaufzuarbeitenden Mahlwalze (2) aus der Gutbettwalzenmühle, c. Positionieren der kompletten Walzeneinheit (A, B) vor der mobilen Bearbeitungsstation (C) und Ankoppeln des Antriebs (10) an die Welle (1) der Mahlwalze (2), d. Herstellen einer neuen zylindrischen Oberfläche (2h) mit Hilfe der spanabhebenden Werkzeugmaschine (9) und e. Herstellen eines neuen Verschleißschutzes mit neuen Profilkörpern (2g) und/oder einer Auftragsschweißung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwalzen (2) eine Vielzahl von Profilkörpern (2c) aufweisen, die mit einem Teil ihrer Länge in Bohrungen (2b) eines Walzenkörpers (2a) eingelagert sind und mit dem übrigen Teil ihrer Länge über die Oberfläche (2a) des Walzenkörpers vorstehen, wobei dieser vorstehende Teil der Profilkörper (2c) sowie die Oberfläche des Walzenkörpers (2a) zumindest teilweise verschlissen ist, wobei das Wiederaufarbeitungsverfahren folgende weiteren Schritte umfasst: a. Entfernen der verschlissenen Profilkörper (2c') vor dem Herstellen der neuen zylindrischen Oberfläche (2h), b. Bohren von neuen Bohrungen (2f) für neue Profilkörper (2g) nach dem Herstellen der neuen zylindrischen Oberfläche (2h) und c. Einsetzen von neuen Profilkörpern (2g) in die Bohrungen (2f).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwalzen (2) mit einer Auftragsschweißung als Verschleißschutz versehen sind und die neue zylindrische Oberfläche (2h) bei der Wiederaufbereitung durch Auftragsschweißung wieder aufgepanzert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der mobilen Bearbeitungsstation (C) eine Schweißeinrichtung bereitgestellt wird und auf die neue zylindrische Oberfläche (2h) vor dem Bohren eine Materialschicht (2i) zur Durchmesservergrößerung und/oder Aufpanzerung aufgeschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlwalze bei der Herstellung der neuen zylindrischen Oberfläche (2h) mit Hilfe des Antriebs (10) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die neue zylindrische Oberfläche (2h) durch Fräsen oder andere spanabhebende Bearbeitungsverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fräsen ein Fräskopf verwendet wird, der radial zur Mahlwalze (2) ausgerichtet zum Einsatz kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Herstellen der neuen zylindrischen Oberfläche (2h) ein gegebenenfalls vorhandener Seitenverschleißschutz und/oder Kantenverschleißschutz entfernt wird.