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Die Erfindung betrifft eine profilierte Bandage für eine Rollenpresse zur Hochdruckbehandlung körnigen Mahlguts, ein Verfahren zur Herstellung dieser profilierten Bandage und die Verwendung einer definierten, hochchromhaltigen Eisenlegierung zur Herstellung dieser profilierten Bandage
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Zur Zerkleinerung von körnigem und sprödem Mahlgut ist es bekannt, das Mahlgut statt – wie herkömmlich – durch scherende Beanspruchung durch alleinige Anwendung von hohem Druck in einem Walzenspalt energetisch wirtschaftlich zu zerkleinern. Diese Art der Zerkleinerung weist neben dem energetisch günstigen Einsatz auch noch den Vorteil einer erhöhten Standzeit der zur Erzeugung des Drucks im Walzenspalt eingesetzten Walzen auf.
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Bei der Zerkleinerung von Gestein und sehr hartem und abrasivem Klinker ist der Standzeit einer Walze einer Rollenpresse jedoch eine vorbestimmte Grenze gesetzt, die bedingt ist durch den starken Abrieb durch das zu zerkleinernde Material. Bei der Zerkleinerung im Walzenspalt ist es daneben wichtig, dass das Mahlgut gleichmäßig und kontrolliert den Walzenspalt passiert. Für einen geringeren Abrieb und für einen verbesserten und gleichmäßigen Einzug des Mahlguts in den Walzenspalt der Walzenpresse ist man daher dazu übergegangen, die gegenläufigen Walzen der Rollenpresse zu profilieren. Im einfachsten Fall handelt es sich um sich in axialer Richtung erstreckende Längsnuten auf der Oberfläche der Walze, in denen sich verdichtetes Mahlgut zur Ausbildung einer autogenen Verschleißschutzschicht ansammelt und die zu einem vergleichmäßigten Materialeinzug führt, selbst dann, wenn das Mahlgut eine breite oder im zeitlichen Mittel variierende Korngrößenverteilung aufweist.
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Der Aufbau einer Walze für eine Rollenpresse besteht typischerweise aus einem Walzengrundkörper mit daran angeordneten Wellen. An den Grundkörper werden keine besonderen Anforderungen in Bezug auf Materialeigenschaften gestellt. Auf diesen Grundkörper wird sodann eine Bandage mit der eingangs erwähnten Beschaffenheit der Oberfläche aufgeschrumpft oder mit sonstigen, dem Fachmann bekannten Mitteln befestigt. Diese Bandage ist ein im Wesentlichen zylindrischer Hohlkörper, der auf seiner Innenseite größenkomaptibel mit dem Walzengrundkörper ist und auf seiner Außenseite trägt die Bandage eine meist nachträglich aufgebrachte Profilierung.
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Aus der
DE 10 2004 043 562 A1 ist eine Ringbandage für eine Rollenpresse bekannt, die im Wesentlichen aus einem Kugelgraphitguss besteht und die ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit aufweist. Dieser Werkstoff ist bekannt für den Einsatz zur Herstellung kleinere Motoreneinzelteile aus Guss und ist gekennzeichnet durch Duktilität auf der einen Seite und durch eine sich im Einsatz ausbildende harte Oberfläche auf der anderen Seite. Der Name für diesen Werkstoff wird in der Regel mit „ADI” für engl. „Austempered Ductile Iron” angegeben. Durch seine Eigenschaften eignet sich dieser Werkstoff in hervorragender Weise für den Einsatz in Rollenpressen, birgt jedoch den Nachteil, dass metallische Gefüge nicht Wesentlich über 400°C hinaus erhitzt werden darf, um keine unerwünschte Phasenumwandlung des metallischen Gefüges zu provozieren. Diese Phasenumwandlung führt zu erheblichen Veränderungen der physikalischen Eigenschaften dieses Materials und damit verschlechtert sich der Werkstoff in Bezug auf die Eignung für den Einsatz in einer Rollenpresse.
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Da eine Bandage in der Regel auf einen Walzengrundkörper aufgeschrumpft wird, ist eine Erhitzung der Bandage notwendig. Unter Werkstattbedingungen ist eine langsame und gleichmäßige Erhitzung beherrschbar, ohne dass dabei einzelne Bereiche der Bandage überhitzt und somit in ihren lokalen Materialeigenschaften verändert werden. Anders verhält sich dieses am Ort des Einsatzes der Rollenpressen. Zum Erhitzen der Bandagen am Einsatzort werden in der Regel Flammquellen verwendet, welche die Bandage langsam und gleichmäßig aufheizen. Die Oberfläche der Bandage kann bei diesem Verfahren zum Aufheizen dann deutlich über 400°C erhitzt werden, wenn keine Vorkehrungen zur Verhinderung einer Überhitzung getroffen werden. Die kontrollierte Erhitzung erfordert qualifiziertes und geschultes Personal, das am Ort des Einsatzes der Rollenpressen nicht stets verfügbar ist.
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Ein weiteres Problem dieses zunächst sehr gut geeigneten Materials ist, dass zum Auftragsschweißen zur Reparatur oder zur erstmaligen Installation von sich in axialer Richtung erstreckender Längsnuten für die eingangs erwähnten Zwecke ebenfalls kontrollierte Schweißbedingungen eingehalten werden müssen, um qualitativ hochwertige Auftragsschweißnähte zu erhalten.
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Dieses Problem wird dann am Einsatzort einer Rollenpresse mit speziell in Bezug auf die Materialeigenschaften ungeschulten Personals wichtig, wenn vorhandene Profilierungen im Rahmen der regelmäßigen Wartung oder der Materialerhaltung durch Auftragsschweißungen aufgebaut werden sollen. Eine herkömmliche aufgeschweißte Auftragsnaht, die ohne Beachtung der Besonderheiten dieses Materials erzeugt wurde, erscheint zunächst fest und qualitativ hochwertig auszufallen. Im Betrieb jedoch bricht das unter Auftragsnaht liegende Grundmaterial und die Auftragsnahte lösen sich von der Walzenbandage. Je nach Behandlung der Bandage ist diese damit nicht mehr reparabel.
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In der
DE3643259C1 wird eine hochchromhaltige Legierung offenbart, die sich zur Herstellung von solchen Walzen eignet, die zum Walzen in Warmbandstraßen eingesetzt werden. Die darin offenbarte hochchromhaltige Legierung zeichnet sich dadurch aus, dass die Walze im Einsatz keine Eindrücke ausbildet und nicht mit dem Walzgut verklebt. Über weitere besondere Eignungen dieser Legierung ist aus der
DE3643259C1 nichts bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine profilierte Bandage für eine Rollenpresse zur Hochdruckbehandlung körnigen Mahlguts zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht aufweist.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine profilierte Bandage nach den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Verfahrensaufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 5 bis 9.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Bandage für eine Rollenpresse zur Verfügung zu stellen, die eine hochchromhaltige Eisenlegierung mit folgenden Legierungsbestandteilen aufweist:
| Element | min. gew.-% | max Gew.-% |
| C | 2,70% | 2,85% |
| Si | 0,95% | 1,02% |
| Mn | 0,55% | 0,64% |
| P | 0,0012% | 0,0027% |
| S | 0,022% | 0,027% |
| Cr | 16,90% | 17,50% |
| Mo | 0,40% | 1,30% |
| Ni | 4,35% | 4,55% |
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Die besonders erwünschten Eigenschaften der Bandage sind aber nicht allein durch den Werkstoff gegeben, aus denen die Bandage hergestellt ist, sondern erst eine nachträgliche oder schon beim Guss eingebrachte Oberflächenprofilierung führt erst zum erfindungsgemäßen Produkt.
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Überraschender Weise wurde gefunden, dass der hochchromhaltige Werkstoff gemäß Anspruch 1 mehrere, für eine Bandage für eine Rollenpresse erwünschte Eigenschaften in Verbindung mit der Profilierung aufweist.
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Der an sich bekannte, hochchromhaltige Legierungswerkstoff, der geeignet ist für die Herstellung von ganzen Walzen für den Heißeinsatz in Warmbandstraßen, wobei die hochchromhaltige Legierung nicht mit dem Walzgut verklebt, zeigt bei Verwendung für eine Bandage einer Hochdruckrollenpresse im Kaltbetrieb im Innern der Bandage eine gewünschte Duktilität, wodurch die Bandage unempfindlich gegenüber der Passage von nicht zerkleinerbaren Mahlgutbestandteilen wird. Ein im Inneren spröder Werkstoff einer Bandage für eine Rollenpresse kann bei der Passage eines solchen Mahlgutbestandteiles leicht brechen und die Bandage damit unbrauchbar machen. Durch die Duktilität im Inneren des Werkstoffes ist diese Gefahr gegenüber spröden Werkstoffen erheblich reduziert. Dennoch ist das Material an der Oberfläche der Bandage hart genug, um eine zufriedenstellende Standzeit aufzuweisen, wenn dieser Werkstoff verwendet wird zur Herstellung einer Bandage für eine Hochdruckrollenpresse.
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Im Besonderen hat die Bandage aus dem gemäß Anspruch 1 definierten Werkstoff die bisher unbekannte und allein durch Versuch ermittelte Eigenschaft, eine durch Auftragsschweißung in einfacher Weise reparable Oberflächenstruktur zu zeigen.
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Eine profilierte Bandage gemäß Anspruch 1, die aus einem einzigen Material im Schleudergussverfahren oder im statischen Gussverfahren hergestellt ist und dabei bereits durch den Formkörper eingebrachte Oberflächennuten in axialer Richtung aufweist oder durch zerspanende Bearbeitung oder durch Schleifen eingearbeitete axiale Nuten aufweist, kann am Einsatzort mit vergleichsweise einfachen Mitteln durch Auftragsschweißen aufgearbeitet werden. Die Beständigkeit des Werkstoffes an der Oberfläche bei Hitze in Verbindung mit den duktilen Eigenschaften des Materiales im Inneren des Gusskörpers bei des Weiteren erwünschter Oberflächenhärte macht die erfindungsgemäße Bandage in hervorragender Weise geeignet für den Einsatz in einer Hochdruckrollenpresse.
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Im Gegensatz zu einer zunächst nicht profilierten Bandage, weist die profilierte Bandage andere Eigenschaften auf. Eine nicht profilierte Bandage weist erst durch Auftragsschweißung unter Vergrößerung des Durchmessers durch die Auftragsschweißung eine harte Oberflächenprofilierung auf. Diese muss regelmäßig im Rahmen der Wiederaufarbeitung entfernt und wieder aufgebracht werden. Im Gegensatz dazu weist die hier durch nachträgliches Einbringen von Nuten in axialer Richtung oder durch Einformen von axialen Nuten profilierte Bandage die Eigenschaft auf, dass die Profilkämme stets wiederaufgebaut werden können.
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Beim Aufarbeiten der erfindungsgemäßen Walze bleibt stets ein Rest der Profilkämme der Bandage stehen, die als Aufnahmefundament für eine Auftragsschweißung dienen. Beim Auftragsschweißen gelingt die qualitative Verbindung der Auftragsschweißnaht mit dem Profilkamm auch mit einfachen Mitteln, die am Einsatzort der Walze kontrollierbar sind.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die auf der Oberfläche der Walzen eingearbeitete Profilierung aus bogenförmigen, bevorzugt aus halbkreisförmigen Profilkerben besteht. Die Verwendung der hier beschriebenen Legierung hat überraschender Weise gezeigt, dass sich eine ausreichende autogene Verschleißschutzschicht auf der Oberfläche der Bandage ausbildet, wenn die Profilierung mit einem Topfschleifer eingebrachte Kerben aufweist. Die Herstellung einer solchen Profilierung hat den Vorteil, dass sie nicht durch Zerspanen und somit nicht mit einer eigens eingerichteten Maschine eingearbeitet werden muss. Speziell bei einer Wiederaufarbeitung im eingebauten Zustand vor Ort hat dies den Vorteil, dass der Ein- und Ausbau der Bandage entbehrlich ist.
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Je nach Einsatz ist es dabei vorteilhaft, wenn die Profiilkerben entweder über die gesamte Oberfläche gleich groß sind oder wenn die Profilkerben an den Stirnrändern eine andere Größe aufweisen als in der axialen Mitte der Oberfläche der Bandagen. In der Mitte der Bandagenoberfläche herrscht aufgrund der zentralen Mahlgutaufgabe ein höherer Mahldruck, so dass hier größere und weniger Profilkerben notwendig sind als an den Rändern, um eine ausreichend stabile autogene Verschleißschutzschicht auszubilden.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine profilierte Bandage,
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2 einen Ausschnitt aus der Oberfläche einer durch Auftragsschweißung aufgebauten Bandage,
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3 eine profilierte Bandage mit unterschiedlichen Zusammensetzung einzelner Teile der Bandage,
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4 eine Abbildung eines ersten Profilkerbenmusters mit eingeblendeter Detail einer Seitenansicht entlang Schnitt A-A,
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5 eine Abbildung eines zweiten Profilkerbenmusters,
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6 eine Abbildung eines dritten Profilkerbenmusters,
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7 eine Abbildung eines vierten Profilkerbenmusters.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Bandage 10 für eine Rollenpresse dargestellt, die einen Bandagengrundkörper 11 und eine äußere Profilierung mit Profilkämmen 12 aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Material der Bandage 10 mit den oben genannten Legierungsbestandteilen zu wählen und die Bandage 10 mit den Profilkämmen 12 auszustatten, wobei die Profilkämme 12 schon während des Gusses in die Bandage 10 eingeformt sind oder nachträglich durch Einbringen von sich in axialer Richtung erstreckender Profilnuten 13 (2) geformt werden.
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Die Duktilität des Bandagengrundkörpers 11 ist so beschaffen, dass die Bandage ein Aufschrumpfen auf einen Walzengrundkörper (hier nicht abgebildet) verträgt und auch mechanische Belastungen verträgt, die beispielsweise durch Passage eines nicht im Walzenspalt zerkleinerbaren Körpers, wie ein größeres Hartmetallstück, entstehen.
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Zur Herstellung der Bandage wird ein einfaches Verfahren angewendet, bei welchem zunächst ein zylindrischer Hohlkörper durch statisches Gießen oder Schleudergießen hergestellt wird, und anschließend axiale Längsnuten auf die Oberfläche des zylindrischen Hohlkörpers eingebracht werden. Für die Wahl der Legierung der Oberfläche des zylindrischen Hohlkörpers ist es wichtig, dass diese die nachstehende Zusammensetzung aufweist:
| Element | min. gew.-% | max Gew.-% |
| C | 2,70% | 2,85% |
| Si | 0,95% | 1,02% |
| Mn | 0,55% | 0,64% |
| P | 0,0012% | 0,0027% |
| S | 0,022% | 0,027% |
| Cr | 16,90% | 17,50% |
| Mo | 0,40% | 1,30% |
| Ni | 4,35% | 4,55% |
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In Ausgestaltung der Erfindung weist der zylindrische Hohlkörper einen inneren zylindrischen Bestandteil und einen äußeren zylindrischen Bestandteil auf. Der äußere zylindrische Bestandteil ist wie oben beschrieben dargestellt. Der innere zylindrische Bestandteil hingegen weist eine dem äußeren zylindrischen Bestandteil andere Zusammensetzung ohne Chrom, Molybdän und Nickel auf, die nachstehend dargestellt ist:
| Element | min. gew.-% | max Gew.-% |
| C | 2,80% | 3,60% |
| Si | 1,60% | 2,60% |
| Mn | 0,15% | 0,45% |
| p | 0,012% | 0,060% |
| S | 0,011% | 0,056% |
| Cr | - | - |
| Mo | - | - |
| Ni | - | - |
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Dabei wird der zylindrische Hohlkörper im Verbundguss hergestellt.
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Die axialen Längsnuten werden entweder schon beim Gießen durch Einformung eingebracht oder nach Erkalten des zylindrischen Hohlkörpers durch Schleifen oder durch zerspanende Bearbeitung in die Oberfläche des zylindrischen Hohlkörpers eingebracht.
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In 2 ist gezeigt, dass Profilkämme 12' auf den abgetragenen Profilkämmen 12 aufsitzen. Diese Profilkämme 12' sind nachträglich durch Auftragsschweißen auf die Profilkämme 12 aufgebrachte Auftragsschweißungen zur Reparatur und zum Wiederaufbau einer verschlissenen Bandage 10. Durch die Wahl des Materials ist es möglich, die viele Tonnen schwere Bandage mit einfachen Mitteln durch Auftragsschweißen zu reparieren.
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In 3 ist schließlich eine Bandage dargestellt, die unterschiedliche Materialzusammensetzungen für den inneren Bestandteil 11 der Bandage und den äußeren Teil 11'' der Bandage aufweist. Der innere Teil 11' der Bandage weist die oben genannte Zusammensetzung ohne Chrom, Nickel und Molybdän auf, hingegen weist der äußere Bestandteil der Bandage die oben genannte Zusammensetzung mit Chrom, Nickel und Molybdän auf.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der innere Bestandteil der Bandage 50% des Gewichts der Bandage beträgt, bevorzugt, 80%, besonders bevorzugt mehr als 90% des Gewichts der Bandage beträgt. Die Bandagen mit dem geringen Gewichtsanteil der chromhaltigen Legierung zeichnen sich aus durch eine harte Oberfläche, die unempfindlich ist gegenüber Auftragsschweißungen auf den Profilkämmen, wobei die Profilkämme als Fundament für eine Auftragsschweißung dienen und durch die Duktilität des im Wesentlichen chromfreien Materials des inneren Bestandteils der Bandage.
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In 4 ist ein erstes Muster von bogenförmigen Profilkerben dargestellt, die hier halbkreisförmig ausgebildet sind, jedoch auch geringere oder größere Winkel umfassen können. In der Detailansicht A-A ist der Schnitt A-A durch eine bogenförmige Profilkerbe dargestellt, wobei in der Profilkerbe eine zentrale Nase 20 übersteht.
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In 5 ist das Muster gemäß 4 dargestellt, wobei jedoch unterschiedliche Größen der Profilkerben dargestellt sind, mit größeren und weniger Profilkerben pro Flächeneinheit in der Mitte und kleinere, aber mehr Profilkerben an den Rändern. Sofern der Pressdruck in der Mitte der Bandage, beispielsweise aufgrund einer korrespondierenden Mahlgutaufgabe, wesentlich größer als an den Rändern ist, genügt es, weniger, dafür größere Profilkerben pro Flächeneinheit in die Oberfläche der Bandagen einzubringen.
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In 6 ist ein einfaches Profilkerbenmuster dargestellt, wobei eine axiale Kante längs in die Oberfläche der Bandage eingebracht ist, die das in der Ausschnittsvergrößerung B-B dargestellte Profil eines in die Oberfläche eingebrachten Dreiecks aufweist. Diese Kante hilft, das Einzugsverhalten der mit dieser profilierten Bandage ausgerüsteten Mahlwalze zu verbessern.
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Schließlich ist in 7 ein Profilkerbenmuster dargestellt, in dem axiale Längskerben mit einem runden Bodenprofil in die Oberfläche der Mahlwalze eingebracht sind. Dieses Profil verbessert ebenfalls das Einzugsverhalten der Mahlwalze.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bandage
- 11
- Bandagengrundkörper
- 11'
- innerer Teil
- 11''
- äußerer Teil
- 12
- Profilkamm
- 12'
- Auftragsschweißung
- 13
- Profilnut
- 20
- Nase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004043562 A1 [0005]
- DE 3643259 C1 [0009, 0009]
