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Aus Stahl bestehende Mahlstäbe für Stabrohrmühlen Die Erfindung bezieht
sich auf aus Stahl bestehende Mahlstäbe für Stabrohrmühlen.
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Stabmühlen für die Zerkleinerung von schleißscharfen Rohstoffen werden
insbesondere für die Zerkleinerung von Bauxit in Anwesenheit von Natronlauge verwendet.
Hierbei ist der Abrieb der Mahlstäbe sehr groß und erreicht Werte von mehreren 100
g Mahlstabmaterial pro Tonne Mahlgut. An und für sich könnte man diesen Abrieb dadurch
reduzieren, daß man den Mahlstäben eine größere Härte gibt. Eine Erhöhung der Härte
der aus Stahl bestehenden Mahlstäbe führt jedoch zu einer so großen Bruchgefahr
für dieselben, daß man auf den Vorteil des verringerten Abriebs zugunsten einer
erhöhten Bruchfestigkeit verzichtet. Aus diesen Gründen finden C-Stähle, C-Si-Stähle,
C-Si-Mn-Stähle sowie mittellegierte Edelstähle trotz ihres hohen Verschleißes als
Mahlstäbe Verwendung, während sich die sehr harten Ni-Hard-Gußlegierungen nicht
durchsetzen konnten.
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Es sind zwar schon Mahlstäbe aus Stahl bekannt, bei denen der Mantel
des Stabes aus einem Rohr besteht, das aus einem hochwertigen Stahl bestehen kann,
während der Kern des Mahlstabes aus zylindrischen Abschnitten zusammengesetzt ist,
die aus einem weniger hochwertigen Stahl bestehen können. Die Verbindung der Kernabschnitte
mit dem Rohr kann hierbei durch Schrumpfen oder andere Verfahren erfolgen, die eine
reibungsschlüssige Verbindung des Mantelrohrs mit den Kernabschnitten bewirken.
Diese bekannte Ausführung bezweckt, bei zunehmendem Verschleiß des Mantels des Mahlstabes
ein Verwinden oder Verbiegen desselben dadurch zu vermeiden, daß sich der Mahlstab
an einer Stoßstelle zweier Kernabschnitte trennt und hierdurch eine Deformierung
des Mahlkörpers verhindert wird. Derartige Mahlstäbe haben keine ausreichende Lebensdauer
bei stärkeren Beanspruchungen, weil die relativ lose Verbindung zwischen Mantel
und Kernabschnitten zu vorzeitigen Ablöseerscheinungen führt, und außerdem ist das
Herstellungsverfahren umständlich und kostspielig. Derartige Mahlstäbe haben sich
in der Praxis nicht durchsetzen können.
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Es sind auch schon Mahlkörper bekannt, bei denen zur Vermeidung der
Verunreinigung des Mahlgutes durch abgeriebenen Stahl oder Eisen die Mahlkörper
aus einem Bleikein bestehen, der in eine Keramikhülse eingegossen wird. Auch diese
Mahlkörper können nur in begrenztem Umfange eingesetzt werden, weil ihre Lebensdauer
relativ beschränkt ist. Außerdem weisen die Mahlkörper den Nachteil auf, daß im
Falle eines Abspringens des keramischen Mantels oder von Teilen desselben der Abrieb
an Bleikernen sehr stark ist und gleichfalls zu unerwünschten Beimengungen führt.
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Nach einem anderen bekanntgewordenen Vorschlag verwendet man als Mahlkörper
besondere Molybdänlegierungen, deren äußere Mantelzone durch ein Wärmebehandlungsverfahren
gehärtet ist. Derartige Mahlkörper erfordern die Verwendung eines sehr teuren hochwertigen
Materials sowohl an den Stellen, an denen ein Abrieb stattfindet, als auch an den
Stellen, an denen an und für sich keine wesentlichen Anforderungen an das Material
des Mahlkörpers gestellt werden. Umständlich ist weiterhin die Durchführung eines
Wärmebehandlungsverfahrens, welches geschulte Fachkräfte und zusätzliche Kosten
erfordert.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, entsprechend den verschiedenen
Beanspruchungen und Anforderungen an das Material in verschiedenen Bereichen der
Mahlstäbe verschiedene Materialien einzusetzen, ohne daß an den Grenzflächen der
verschiedenen Materialien Ablöseerscheinungen eintreten, die die Lebensdauer der
Mahlkörper begrenzen.
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Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Mahlstab aus einem Verbundgußstahlblock durch Auswalzen desselben in Blockachsrichtung
hergestellt ist, wobei der Kern des Stabes aus einem relativ weichen und zähen Stahl,
der Mantel desselben aus einem relativ harten, verschleißfesten Stahl besteht.
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Ein solcher Mahlstab kann beispielsweise bei einem Gesamtdurchmesser
von 80 mm aus einem Kern von 40 mm bestehen. Je nach den Anforderungen an die Härte
der Außenschicht und die Zähigkeit der Innenschicht kann das Verhältnis des Durchmesseranteils
von Hartmaterial zum weichen Material geändert werden.
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Bei sehr starkem Verschleiß, wie er durch die Zerkleinerung sehr schleißscharfer
Materialien hervorgerufen
wird, strebt man eine sehr harte Außenschicht
von beispielsweise 800 HV an. Um nun auch eine genügende Bruchsicherheit zu behalten,
wird der Durchmesser des Weichstahlkerns vergrößert. Wenn die Anforderungen an die
Verschleißschicht nicht so hoch sind, kann der Anteil des Weichstahls entsprechend
vermindert werden, weil auch die Außenschicht noch eine gewisse Zähigkeit hat. Die
Lebensdauer von Mahlstäben unterschiedlicher Härte der Außenschicht kann hierbei
durchaus gleich sein, weil einmal ein geringerer Abrieb bei kleinerem Materialanteil
des Hartstahls einem höheren Abrieb bei größerem Hartstahlanteil gegenüberstehen
kann. Allerdings wird ein hoher Abrieb des Hartstahlanteils für den Betrieb immer
unerwünscht sein, weil bei gewissen Anwendungsfällen der Abrieb bereits in unerwünschter
Weise das Mahlgut verunreinigt.
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Die Erfindung ermöglicht es im Gegensatz zu den bisher verwendeten
Mahlstäben auch, eine Härtung des Mahlstabes vorzunehmen, ohne daß dessen Eigenschaften
in bezug auf die Bruchfestigkeit in wesentlicher Weise beeinträchtigt werden. Dies
wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß
der Kern aus relativ weichem Stahl einen so niedrigen Kohlenstoffgehalt hat, daß
er bei der Härtung des Mahlstabes nicht beeinfiußt wird und nur eine Härtung des
einen relativ hohen C-Gehalt aufweisenden Hartstahlmantels stattfindet.
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Es hat sich gezeigt, daß die Lebensdauer der nach der technischen
Lehre gemäß der Erfindung hergestellten Mahlstäbe außerordentlich groß ist und weder
Verschleiß noch Bruch über einen Zeitraum auftreten, der um ein Mehrfaches größer
ist als der Zeitraum, der der Lebensdauer der bekannten Mahlstäbe entspricht.
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Ablöseerscheinungen zwischen den beiden Verbundstählen konnten nicht
beobachtet werden, obwohl sie allgemein befürchtet worden waren. Vermutlich ist
die Übergangszone zwischen den beiden Stahlpartnern so breit, daß die an den Grenzschichten
auftretenden Kräfte sich auf eine ausreichend dicke Übergangsschicht auswirken,
wodurch Grenzfiächenerscheinungen praktisch ausgeschaltet werden.
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Die Erfindung ist an Hand zweier Ausführungsbeispiele im nachstehenden
erläutert: F i g.1 stellt einen Querschnitt durch einen Mahlstab gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung dar; F i g. 2 ist ein Querschnitt durch eine zweite
Ausführungsform der Erfindung.
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Innerhalb des aus einem harten Stahl bestehenden Mantels
1 befindet sich der aus einem weichen Stahl bestehende Kern z. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig.1 beträgt der Radiusanteil des Weichstahls 75ä, während der Radiusanteil
der Hartstahlschale 25 °"ä ausmacht. Hierbei ergibt sich eine Verdoppelung der Bruchsicherheit
bei einer Verminderung der Dicke der Hartstahl-Verschleißschicht um 50 ,°.0,.