DE19618143A1 - Mahlwalze sowie Betriebs- und Reparaturverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahlwalze entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1, ferner ein Betriebs- und Reparaturverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.

Mahlwalzen der im Oberbegriff des Anspruches 1 genann­ ten Art sind beispielsweise durch die EU-B1 0 516 952 bekannt. Im Betrieb derartiger Mahlwalzen werden die Zwischenräume zwischen den mit einem Teil ihrer Länge über die Walzenoberfläche vorstehenden, stiftförmigen Profilkörpern mit dem der Gutbettwalzenmühle aufgegebe­ nen Zerkleinerungsgut aufgefüllt, das damit einen ge­ wissen autogenen Verschleißschutz für die Walzenober­ fläche darstellt. Im Laufe der Betriebszeit verschlei­ ßen allerdings die stiftförmigen Profilkörper zuneh­ mend, und als Folge hiervon unterliegt dann auch das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzenkör­ pers, d. h. der Grundwerkstoff, einem unvermeidlichen Verschleiß, der im allgemeinen stärker ist als der oh­ nehin beträchtliche Verschleiß der Profilkörper. Das bisher für die Walzenoberfläche des Walzenkörpers ver­ wendete Material besitzt dabei eine Härte von 40 bis 45 HRc (Härte gemäß Rockwell).

Hat der Verschleiß der stiftförmigen Profilkörper und der Walzenoberfläche ein gewisses Maß erreicht, so er­ folgt üblicherweise eine Verschleißreparatur in der Weise, daß zunächst die Profilkörper entfernt werden, was bei einer Klebbefestigung im allgemeinen ein Ab­ brennen der gesamten Oberfläche bedingt. Anschließend wird die Walzenoberfläche mit einer dicken, oft mehrla­ gigen Auftragsschweißung versehen, die dann jedoch wie­ der plangedreht werden muß, um die benötigte zylindri­ sche Walzenoberfläche herzustellen. In einem letzten Arbeitsgang müssen schließlich neue stiftförmige Pro­ filkörper in die Walzenoberfläche eingesetzt werden. Eine derartige Verschleißreparatur ist außerordentlich aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mahlwalze sowie ein Betriebs- und Reparaturverfahren zu entwickeln, die eine wesentlich kostengünstigere Ver­ schleißreparatur gestatten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Zweckmä­ ßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird als das die Walzenoberfläche bil­ dende Material des Walzenkörpers, d. h. als Grundwerk­ stoff der Mahlwalze, ein Material mit einer wesentlich größeren Härte als der bisher üblichen verwendet. Er­ findungsgemäß ist diese Härte größer als 56 HRc (Härte gemäß Rockwell); sie liegt vorzugsweise zwischen 60 und 68 HRc, insbesondere zwischen 62 und 64 HRc.

Dabei wird die Mahlwalze so lange im Zerkleinerungsbe­ trieb verwendet, bis ein wesentlicher Teil aller Pro­ filkörper, vorzugsweise mindestens 80%, vollständig verschlissen und/oder aus dem Walzenkörper herausgefal­ len ist. Zur Verschleißreparatur wird dann die Walzen­ oberfläche durch teilweisen Materialabtrag wieder in zylindrische Form gebracht, und es werden neue Ausneh­ mungen in der Walzenoberfläche hergestellt und neue Profilkörper in diese Ausnehmungen eingesetzt.

Durch die Verwendung eines außerordentlich harten Grundwerkstoffes wird erreicht, daß das die Walzenober­ fläche bildende Material des Walzenkörpers etwa nur im gleichen Maße wie die stiftförmigen Profilkörper ver­ schleißt. Damit bleibt auch bei zunehmendem Verschleiß der Profilkörper nicht nur ein autogener Verschleiß­ schutz der Walzenoberfläche erhalten (indem sich wei­ terhin Mahlgut zwischen den Profilkörpern absetzt und damit die Walzenoberfläche schützt), sondern durch den - wegen der größeren Härte - verringerten Verschleiß des Grundwerkstoffes behalten die in die Wal­ zenoberfläche eingelagerten stiftförmigen Profilkörper während einer wesentlich verlängerten Betriebszeit eine ausreichende Verankerung, so daß sie den beim Mahlvor­ gang auftretenden, radial und tangential wirkenden Kräften gewachsen bleiben. Erst wenn die stiftförmigen Profilkörper und die Walzenoberfläche so weit ver­ schlissen sind, daß nur noch ein kleiner Teil der Länge der Profilkörper im Walzenkörper verankert ist, brechen die Profilkörper schließlich aus.

Durch die Verwendung eines Grundwerkstoffes von großer Härte und damit von relativ hohem Verschleißwiderstand verbleibt nach dem Ausfallen einzelner stiftförmiger Profilkörper noch eine genügend lange Betriebszeit, in der auch eine weitere, hohe Anzahl von Profilkörpern dieses für das Ausbrechen kritische Verschleißmaß er­ reichen kann, ohne daß der Grundwerkstoff, d. h. das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzenkörpers, zuvor einen unzulässig starken Verschleiß erfährt wie Versuche zeigten, kann man sich bei geeigneter Dimen­ sionierung ohne weiteres erreichen, daß ein großer Teil der stiftförmigen Profilkörper annähernd gleichzeitig aus der Walzenoberfläche ausbricht. Auf diese Weise wird das sehr kostenintensive Entfernen einer großen Zahl von Profilkörpern bei der Verschleißreparatur minimiert.

Die Verwendung eines besonders harten Walzenkörpermate­ riales (anstelle des üblicherweise eingesetzten Seg­ mentwerkstoffes) ergibt weiterhin den Vorteil einer hö­ heren Druckfestigkeit, was den Austausch der stiftför­ migen Profilkörper erleichtert. Durch die höhere Druck­ festigkeit wird nämlich sowohl im Mahlbetrieb als auch bei einem etwa erforderlichen Ausbau restlicher Profil­ körper im Rahmen der Verschleißreparatur die Gefahr ei­ ner plastischen Deformation des Grundwerkstoffes im Bohrungsgrund und damit im tragenden Bereich der Pro­ filkörper wesentlich verringert. Eine undeformierte Bohrung gewährleistet einen wesentlich besseren Ausbau der verbleibenden Profilkörper. Auch hierdurch lassen sich beträchtliche Kosteneinsparungen bei der Ver­ schleißreparatur der Mahlwalze erzielen.

Die Härte der stiftförmigen Profilkörper liegt erfin­ dungsgemäß zweckmäßig zwischen 1000 und 1700 HV (Härte gemäß Vickers).

Das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzen­ körpers kann vorteilhaft aus einer Legierung bestehen, die unter dem Handelsnamen Nihard IV bzw. der Legie­ rungsbezeichnung G-X 300 CrNiSi 952 bekannt ist. Sie enthält 2,5 bis 3,5% C, 1,5 bis 2,2% Si, 0,3 bis 0,7% Mn, 8 bis 10% Cr, 4,5 bis 6,5% Ni und bis zu 0,5% Mo. Ein weiterer geeigneter Werkstoff großer Härte für das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzen­ körpers ist Chromhartguß (Legierungsbezeichnungen G-X 300 CrMo 153 bzw. G-X 300 CrMoNi 1521) mit 2,3 bis 3,6% C, 0,2 bis 0,8% Si, 0,5 bis 1,0% Mn, 14 bis 17% Cr, 0,8 bis 1,2% Ni und 1,0 bis 3,0% beziehungsweise 1,8 bis 2,2% Mo.

Im Ausgangszustand weisen die stiftförmigen Profilkör­ per zweckmäßig eine Länge von 15 bis 50 mm, vorzugs­ weise von 20 bis 25 mm, auf, wobei sie mit einer Länge zwischen 3 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm, über die Walzenoberfläche vorstehen.

In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch veran­ schaulicht. Es zeigen

Fig. 1 eine Teilschnitt durch einen Walzenkörper mit eingelagerten stiftförmigen Profil­ körpern,

Fig. 2 und 3 Schemadarstellungen einer neuen und ver­ schlissenen Mahlwalze,

Fig. 4 und 5 Schemadarstellungen (entsprechend den Fig. 2 und 3) eines abgewandelten Ausfüh­ rungsbeispieles.

Im Walzenkörper 1 der Mahlwalze einer Gutbettwal­ zenmühle sind eine Vielzahl von Ausnehmungen (in Form von Sackbohrungen) vorgesehen, in die stiftförmige Pro­ filkörper 2 so eingelagert sind, daß sie nur mit einem Teil ihrer Länge über die Walzenoberfläche vorstehen. Die Profilkörper können beispielsweise eine Länge von 20 bis 25 mm aufweisen und etwa 4,5 mm über die Walzen­ oberfläche 3 vorstehen.

Die stiftförmigen Profilkörper 2 weisen dabei einen zy­ lindrischen Hauptteil 2a und etwa kegelstumpfförmig ausgebildete Enden 2b und 2c auf. Das Ende 2b kann bei­ spielsweise eine Höhe von etwa 1 mm und das Ende 2c eine Höhe von ca. 2,5 mm besitzen.

Die Härte des die Walzenoberfläche 3 bildenden Materia­ les des Walzenkörpers 1 ist größer als 56 HRc; sie liegt vorzugsweise zwischen 60 und 68 HRc, insbesondere zwischen 62 und 64 HRc.

Die stiftförmigen Profilkörper 2 bestehen aus einem Ma­ terial, das noch härter als das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzenkörpers 1 ist. Zweckmäßig liegt die Härte der Profilkörper 2 zwischen 1000 und 1700 HV.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 veranschaulichten Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Walzenoberfläche 3′ nahezu über ihre gesamte axiale Länge L mit stiftförmigen Profil­ körpern 2 in gleichmäßiger Abstandsteilung besetzt. Nach einer gewissen Betriebs zeit dieser Walze gemäß Fig. 2 ergibt sich das Verschleißbild entsprechend Fig. 3: Während in den beiden axialen Randbereichen des Walzenkörpers noch stiftförmige Profilkörper 2 vorhan­ den sind, ist der mittlere Hauptteil der Walzenoberflä­ che in einer Höhe a (von beispielsweise 20 bis 45 mm, je nach ursprünglicher Höhe der Profilkörper 2) ver­ schlissen.

Die Verschleißreparatur erfolgt nun in der Weise, daß zunächst die in den Randbereichen verbliebenen stift­ förmigen Profilkörper entfernt werden. Dies erfolgt zweckmäßig durch ein mechanisches Ziehen (nach einer Verkokung des zur Fixierung verwendeten Klebers) oder durch Ausbrennen der Profilkörper. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht darin, die verbliebenen Reste der Pro­ filkörper durch Abschleifen zu entfernen.

Dann wird der Grundwerkstoff, d. h. das die Walzenober­ fläche bildende Material des Walzenkörpers, durch eine Dreh- und/oder Schleifbearbeitung in zylindrische Form gebracht. Soweit erforderlich können einzelne Stellen der Walzenoberfläche nachträglich durch eine Auftragsschweißung noch ausgebessert werden. In vielen Fällen wird dies jedoch nicht notwendig sein. Anschlie­ ßend werden die Ausnehmungen zur Aufnahme neuer Profil­ körper gebohrt und neue stiftförmige Profilkörper ein­ gesetzt und mittels eines Klebers fixiert.

Bei der in den Fig. 4 und 5 schematisch veranschaulich­ ten Variante ist die Walzenoberfläche 3′′ im Neuzustand (Fig. 4) nur im mittleren Hauptteil L_m ihrer Länge mit stiftförmigen Profilkörpern 2 besetzt, während die bei­ den axialen Randbereiche der Walzenoberfläche keine solchen Profilkörper aufweisen. Der mit Profilkörpern 2 besetzte Teil L_m der Walzenlänge kann vorzugsweise 70 bis 90% der Gesamtlänge der Walze betragen.

Dadurch ergibt sich nach einer gewissen Betriebszeit das Verschleißbild gemäß Fig. 5: die Walze hat nahezu alle Profilkörper verloren. Hier müssen infolgedessen keine bzw. fast keine Profilkörper entfernt werden, ehe die Walzenoberfläche durch teilweisen Materialabtrag wieder in zylindrische Form gebracht wird.

Claims (10)

1. Mahlwalze für eine Gutbettwalzenmühle, mit einer Vielzahl von stiftförmigen Profilkörpern, die mit einem Teil ihrer Länge in Ausnehmungen des Walzen­ körpers eingelagert sind und mit dem übrigen Teil ihrer Länge über die Walzenoberfläche vorstehen und die aus einem Material bestehen, das härter als das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzen­ körpers ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des die Wal­ zenoberfläche bildenden Materiales des Walzenkörpers größer als 56 HRc (Härte gemäß Rockwell) ist, vor­ zugsweise zwischen 60 und 68 HRc, insbesondere zwi­ schen 62 und 64 HRc, liegt.

2. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte der stiftförmigen Profilkörper zwi­ schen 1000 und 1700 HV (Härte gemäß Vickers) liegt.

3. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzenkörpers aus einer Legierung besteht, die 2,5 bis 3,5% C, 1,5 bis 2,2% Si, 0,3 bis 0,7% Mn, 8 bis 10% Cr, 4,5 bis 6,5% Ni und bis zu 0,5% Mo enthält.

4. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Walzenoberfläche bildende Material des Walzenkörpers aus einer Legierung besteht, die 2,3 bis 3,6% C, 0,2 bis 0,8% Si, 0,5 bis 1,0% Mn, 14 bis 17% Cr, 0,8 bis 1,2% Ni und 1,0 bis 3,0% be­ ziehungsweise 1,8 bis 2,2% Mo enthält.

5. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stiftförmigen Profilkörper im Ausgangs zu­ stand eine Länge von 15 bis 50 mm, vorzugsweise von 20 bis 25 mm, aufweisen und mit einer Länge zwischen 3 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm, über die Walzenoberfläche vorstehen.

6. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stiftförmigen Profilkörper einen zylindri­ schen Hauptteil und etwa kegelstumpfförmig ausgebil­ dete Enden aufweisen.

7. Mahlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenoberfläche nur in dem einem hohen Ver­ schleiß ausgesetzten mittleren Hauptteil ihrer Länge mit stiftförmigen Profilkörpern in gleichmäßiger Ab­ standsteilung besetzt ist, während die beiden einem niedrigeren Verschleiß ausgesetzten axialen Randbe­ reiche der Walzenoberfläche keine stiftförmigen Pro­ filkörper aufweisen.

8. Verfahren zum verschleißbehafteten Betrieb und zur anschließenden Verschleißreparatur einer Mahlwalze für eine Gutbettwalzenmühle, mit einer Vielzahl von stiftförmigen Profilkörpern, die mit einem Teil ih­ rer Länge in Ausnehmungen des Walzenkörpers eingela­ gert sind und mit dem übrigen Teil ihrer Länge über die Walzenoberfläche vorstehen und die aus einem Ma­ terial bestehen, das härter als das die Walzenober­ fläche bildende Material des Walzenkörpers ist, wo­ bei die Härte des die Walzenoberfläche bildenden Ma­ teriales des Walzenkörpers größer als 56 HRc (Härte gemäß Rockwell) ist, vorzugsweise zwischen 60 und 68 HRc, insbesondere zwischen 62 und 64 HRc, liegt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Mahlwalze so lange im Zerkleinerungsbetrieb verwendet wird, bis ein wesentlicher Teil aller Profilkörper, vorzugsweise mindestens 80%, vollständig verschlissen und/oder aus dem Wal­ zenkörper herausgefallen ist,
• b) und daß dann zur Verschleißreparatur die Walzen­ oberfläche durch teilweisen Materialabtrag wie­ der in zylindrische Form gebracht wird, neue Ausnehmungen in der Walzenoberfläche hergestellt und neue Profilkörper in diese Ausnehmungen ein­ gesetzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Materialabtrag die noch im Walzenkörper befindlichen restlichen Profilkörper mechanisch ent­ fernt werden, vorzugsweise durch Ziehen nach einer Verkokung eines zur Fixierung der Profilkörper ver­ wendeten Klebers.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtrag durch eine Dreh- und/oder Schleifbearbeitung erfolgt und eine eventuell an­ schließende Auftragsschweißung nur zur Ausbesserung einzelner Stellen der Walzenoberfläche vorgenommen wird.