DE2520824A1

DE2520824A1 - Verfahren zum behandeln von mahlsegmenten eines refiners

Info

Publication number: DE2520824A1
Application number: DE19752520824
Authority: DE
Inventors: Per Viking Peterson
Original assignee: SCA Development AB
Current assignee: SCA Development AB
Priority date: 1974-05-10
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1975-11-20
Also published as: FR2270370B1; ATA344075A; BR7502040A; US4011150A; FI57982B; NO751108L; JPS50145601A; FI750983A; CA1054496A; NO139972B; FI57982C; SE373398B; NO139972C; FR2270370A1; JPS578916B2; AT338606B

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

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8 MÜNCHEN 2.

DRÄUHAUSSTRASSE 4

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Case IJW 3122

SCA Development Aktiebolag, Sundsvall, Schweden Verfahren zum Behandeln von Mahlsegmenten eines Refiners

Zum Defibrieren von Holzspänen, welche mit Wärme oder chemischen Mitteln vorbehandelt worden ist, sind sogenannte Refiner vorgesehen. Diese Refiner sind auch zum Zermahlen von Zellulosebrei oder mechanischem Papierbrei der verschiedensten Zusammensetzungen geeignet, wenn.die Eigenschaften des aus diesen Materialien zu bildenden Papiers durch mechanische Behandlung der Ausgangsmaterialien verbessert werden sollen. Einer solchen Defibrierung oder Verfeinerung liegt ein gemeinsamer Hauptzweck zugrunde, der darin liegt, daß das Pasermaterial mechanisch behandelt wird, während es durch den Refiner geleitet wird. Die Behandlung erfolgt so, daß das Fasermaterial, nach dem dieses über die verschiedensten Arten von Einrichtungen dem Refiner zugeführt worden

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ist, den Refiner selbst über einen Zwischenraum verläßt, der sich zwischen zwei Kahlflächen bildet, welche Ausnehmungen und Stege aufweisen. Wenigstens eine der Mahlflächen dreht sich, manchmal jedoch auch beide Flächen, so daß das Material auf die gewünschte Art und Weise verfeinert wird und durch die Zentrifugalkräfte aus dem Refiner austritt. Die Refiner sind meist sogenannte "Scheibenrefiner", jedoch können auch sogenannte "Kegelrefiner" oder "Kegelstoffmühlen" Verwendung finden".

Die Intensität und die Art der Verfeinerung des Fasermaterials ist abhängig von der Anzahl der Stege und Ausnehmungen an den Mahlflächen und von der Breite des Zwischenraums. Ein schmaler Zwischenraum gleichfalls wie eine große Anzahl von Stegen ermöglichen eine intensivere Verfeinerung. Um den Verfeinerungsvorgang in dem Refiner durchführen zu können und um das Material durch den Refiner zu transportieren, wird dem Fasermaterial eine bestimmte Wassermenge zugesetzt, so daß sich eine entsprechende Faserkonzentration bildet. Die zugeführte Wassermenge und die beim Vorgang verbrauchte Energiemenge sind ausschlaggebend für die Temperatur, welche während den verschiedenen Phasen die Verfeinerung beeinflußt.

Folglich wird eine mehr oder weniger homogene Mischung aus Fasermaterial, Wasser und 7/asserdampf durch den schmalen Zwischenraum gefördert. Die Zentrifugalkräfte bewirken, daß das Material durch den Zwischenraum mit einer entsprechenden Geschwindigkeit vorgeschoben wird, und folglich sind die sich drehenden Mahlflächen einem hohen Verschleiß bzw. Abrieb unterworfen, der sowohl von der chemischen Zusammensetzung als auch von der mechanischen Seite herrührt.

Die chemische Zusammensetzung wird sorgfältig auf den gegebenen Fall durch die Art der Faser, die Temperatur, die Wassermengen und die Wassergüte abgestimmt. Folglich wird das Material der Mahlflächen aufgrund der chemischen Zusammensetzung der zu behandelnden Substanz einem chemischen Angriff ausgesetzt, so daß auch eine entsprechende Auswahl für das Material der Mahlflächen

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vorzunehmen ist. Der mechanische Bruch der Profile und der Struktur der Mahlflächen ist ferner durch die Geschwindigkeit vorgegeben, bei der die Faser/Wasser-Kischung durch den Zwischenraum gefördert wird, d.h. durch die Abmessung des Zwischenraums und durch die Ausstoßleistung, die sich in der Motorbelastung des Refiners oder der während des Behandlungsvorgangs verbrauchten Energie widerspiegelt. Die Energie wird nämlich von dem elektrischen Antriebsmotor zu der Faser/Wasser-Mischung über die scheibenförmigen Mahlflächen übertragen und in Wärme umgewandelt.

Bei zunehmender Ausstoßleistung steigt folglich der Energieverbrauch und der Abrieb bzw. der Verschleiß der Mahlflächen nimmt proportional wie bei Abnahme des Zwischenraums zu. Bei einer vorgegebenen Maschine (beispielsweise bei Vorgabe der Mahlflächen) und bei einer bestimmten Atmosphäre stellt der Abrieb bzw. der Verschleiß eine Funktion des spezifischen Energietransports dar,

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der beispielsweise in kWh pro cm verfügbare aktive Mahlfläche ausdrückbar ist. Sind verschiedene Ausstoßleistungen vorgegeben, muß das Material, aus dem die Mahlflächen bestehen, entsprechend mit großer Sorgfalt darauf abgestimmt werden, so daß die Mahlflächen den größtmöglichen Widerstand sowohl dem mechanischen als auch dem chemischen Angriff bieten, dem die Mahlflächen in dem Refiner ausgesetzt sind. Dieser Angriff kann als eine spezielle Art von Korrosionsabtragung bezeichnet werden. Ein gewisser allmählicher Abrieb der Mahlflächen kann nicht vermieden werden. Ein Scheibenrefiner ist aus praktischen Erwägungen deshalb mit Mahlelementen ausgerüstet, die in Segmente unterteilt sind. Diese sogenannten Mahlsegmente werden von Zeit zu Zeit ausgetauscht, nämlich dann, wenn der Abrieb so zugenommen hat, daß der Betrieb des Refiners gestört ist oder wenn ein unbefriedigendes Mahlergebnis erzielt wird. Diese Mahlsegmente weisen ein Muster und Profil entsprechend dem damit durchzuführenden Vorgang in dem Refiner auf. Der Energietransport zu den Fasern und anderen Materialien über die Mahlsegmente, welche mit Stegen versehen sind, erfolgt teils über die Kanten der Stege und teils über die Stegoberflächen. Eine scharfe Kante,wenn diese geometrisch exakt festgelegt int, kann eine höhere Energiemenge übertragen als

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eine abgerundete oder unregelmäßige Kante. Daraus ist zu schließen, daß die Stegkanten so lang als möglich, scharf und exakt ausgerichtet sein müssen. Da ein Verschließ oder Abrieb unvermeidbar ist, sollte der Verschleiß bei einem gleichbleibenden Stegprofil auftreten. Bei einer entsprechenden Materialauswahl kann der größtmögliche Verschleiß vermieden werden, der zu abgerundeten Stegkanten führt oder auch zum Brechen sowohl der Stegkanten als auch der gesamten Stege führen kann, so daß ein Mahlen des Fasermaterials unmöglich wird und die Mahlsegmente häufig ausgetauscht werden müssen.

Die Stege an den Mahlsegmenten sollten sich deshalb gleichmäßig über die Kante sowie über die gesamte Oberfläche abnützen. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, daß eine entsprechende Materialauswahl für die Segmente getroffen wird, so daß die Stegkante und die Stegfläche eine entsprechende Abriebeigenschaft aufweisen, wobei diese im Gleichgewicht zu dem spezifischen Energietransport über die Stegkante und die Stegfläche stehen und folglich einen gleichmäßigen Abrieb sicherstellen. Je größer die Ausstoßleistung des Refiners ist oder je höher der spezifische Energietransport beträgt, desto stärker ist der Abrieb an den Stegen der Segmente und somit war es am einfachsten, entsprechende Legierungen auszuwählen, die eine entsprechende Festigkeit an der Kante und an der Oberfläche der Stege, welche zueinander im Gleichgewicht stehen, aufweisen.

Wenn jedoch die spezifische Belastung der Mahlflächen geringer ist, muß ein Material ausgewählt werden, daß der Korrosionsabtragung weniger widerstandsfähig ist. Sonst würde sich der Abrieb bzw. der Verschleiß auf die Kanten der Stege konzentrieren, so daß diese innerhalb kürzester Zeit abgerundet sind, so daß eine selbsttätige Schämrng der Kanten in Folge des Abriebs über der Stegfläche nicht auftritt. Da ein Großteil der Energie direkt über die scharfen Stegkanten übertragen wird, ist es äußerst schwierig, mit dem Motor des Refiners eine für den Mahlvorgang des Fasermaterials ausreichende Energie zu übertragen

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und folglich ist die Behandlungsweise und das dabei erzielbare behandelte Gut unzulänglich. Wenn jedoch das unzulängliche Mahlen durch Verringerung des Mahlspalts kompensiert werden soll, wobei eine größere Energieübertragung auf die Fasern möglich ist, treten Schwierigkeiten beim Befördern des Fasermaterials und des Wassers durch diesen verringerten Spalt auf. Die einzige Möglichkeit, diese Schwierigkeit zu überwinden, liegt im Austauschen der Segmente, da sich gezeigt hat, daß das Material, aus dem die Segmente bestehen, zu hart ist. Die Hauptwirkung, die hierbei auftritt, liegt darin, daß die Stegfläche überwiegend einer Polierung unterworfen ist. Der Grund dafür, warum in solchen Fällen der Mahlvorgang mit solchen Segmenten überhaupt eingeleitet werden kann, liegt darin, daß die sehr scharfen Stege eines nachgeschliffenen Segments eine genügende Energiemenge auf das Fasermaterial übertragen kann. Zudem weist ein nachgeschliffenes Segment an der Stegfläche ein gewisses Schliffbild auf, so daß die Oberfläche eine ausreichende Rauhigkeit aufweist, so daß genügend Reibungskräfte zur Kraftübertragung zur Verfügung stehen. Dieses Schliffbild wird jedoch schnell abgetragen.

Somit muß für jede Verwendungsart eine entsprechende Materialauswahl getroffen werden, die auf den Verwendungszweck und auf die zu gdeßende Form der Segmente abgestimmt ist. Nachdem Gießen werden die Segmente mit hoher Präzision zu dem entsprechenden Profil unter Einhaltung vorgegebener Abmessungen geschliffen. Der Schleifvorgang führt bei den meisten Materialien dazu, daß die Fläche der Segmentstege poliert werden und folglich eine Oberflächenschicht aufweisen, die eine andere Struktur enthält als jene des übrigen Materials, welche einige hundertstel Millimeter dick ist. Folglich muß die entsprechende Materialauswahl auch in Bezug zu den durchzuführenden Bearbeitungsvorgängen stehen und für einen spezifischen Energietransport darf die Stegfläche im Endzustand durch den Schleifvorgang keine Schicht aus Poliermaterial aufweisen, da diese sich nachteilig für den Energietransport oder die Energieübertragung auswirkt.

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Wenn die Ausstoßleistung des Refiners (oder der Materialfluß im Refiner) ausreichend hoch ist, oder die spezifische Energieübertragung über die Stege ausreichend bemessen ist, kann diese dünne polierte Oberflächenschicht abgetragen v/erden. Je höher die spezifische Energieübertragung ist, desto schneller wird die polierte Schicht bearbeitet. Während dieser Übergangszeit treten die verschiedensten Betriebsstörungen auf, da die polierte Schicht nicht jene Eigenschaften aufweist, die zum Mahlen der Fasern geeignet ist, mit welchen das Material in der näheren Umgebung der Schicht behaftet ist. Die Schicht aus poliertem Material oder auch die polierte Schicht bereitet beim Einsatz der Segmente Schwierigkeiten oder macht deren Verwendung gar unmöglich.

Die Erfindung zielt darauf ab, daß die polierte Oberflächenschicht, die sich nach dem Schleifvorgang an den Segmentstegen bildet, vor dem Betriebseinsatz des Segmentes abgetragen wird. Polglich weist die Stegoberfläche die entsprechenden G-rundeigenschaften des Segmentmaterials für das Fasermahlen sofort von Beginn der Verwendung der Segmente an auf. Es ist also folglich keine Übergangszeit erforderlich, so daß keine Störungen während des Betriebs auftreten. Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren zum Behandeln eines Mahlelements für einen Refiner, welches Ausnehmungen und Stege aufweist, die während der mechanischen Behandlung beispielsv/eise beim Schleifen eine glatte Oberfläche auf v/eisen, dadurch aus, daß die Oberflächenschicht der .Stege, welche während der mechanischen Bearbeitung eine andere Materialstruktur aufweisen, abgetragen wird und daß die Oberflächen der Stege uneben ausgebildet werden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung v/ird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an AusführuiU'Sbeispielen näher erläutert.

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Figur 1 zeigt ein Mahlsegment,

Figuren 2a-2c zeigen einen allmählichen Abrieb der Stege atif den Mahlsegmenten unter Einhaltung des Stegprofils,

Figur 3 zeigt im vergrößerten Maßstab eine geschliffene Stegfläche,

Figuren 4 und 5 zeigen im vergrößerten Maßstab Stegflächen, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelt worden sind.

Erfindungsgemäß wird die polierte Außenschicht, die sich nach der Schleifbehandlung der Segmentstege ergibt, auf mechanische oder chemische Art und Weise abgetragen.

Ist zum Abtragen der polierten Schicht eine mechanische Bearbeitung vorgesehen, muß diese äußerst sorgfältig durchgeführt werden, um hohe Oberflächentemperaturen zu vermeiden.

Die Oberflächenschicht kann auf chemische Weise beispielsweise durch Ätzen oder Elektrolyse abgetragen werden.

Der chemische Angriff auf das Material kann selektiv oder auf gewisse Stellen beschränkt durch die entsprechende·Wahl der chemischen Mittel und des Verfahrens bestimmt werden. Ein solcher Angriff ist folglich ein gezielter Angriff, der hauptsächlich die unerwünschte polierte Obrrflächenschicht abträgt, welcher jedoch auch das Zwischenschichtmaterial (Basisstruktur) lockert. Die Oberfläche der Stege weist hierbei eine nicht gleichmäßige oder irreguläre MikroStruktur auf, was in Bezug auf die Fasermahlung äußerst vorteilhaft ist, da eine ausreichende hohe Energieübertragung zu dem Fasermaterial über die Stegfläche möglich ist. Durch Modifizierung des chemischen Angriffs auf das Material kann die Oberflächenstruktur die verschiedensten Erscheinungsformen einnehmen, vergleiche die unten aufgeführten Beispiele, wodurch die Fasermahleigenschaften (die Mahlleistung) des Materials beeinflußt wird.

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Die ungleiche und gelockerte Makrostruktur der Stegflächen unterstützt außerdem einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Abrieb der Stege, so daß ihr Profil, wie in den Figuren 2a-2c gezeigt, beibehalten wird. Dies wird dadurch erzielt, daß die Säuren, die während der Behandlung des Fasermaterials austreten, leichter die durch Ätzen gelockerte Materialstruktur angreifen können. Wenn eine polierte Oberflächenschicht vorhanden ist, ist dieser Angriff äußerst schwierig möglich. In manchen Fällen kann das Material sogar noch weiter poliert werden, so daß sich der Bruch der Stege an den Stegkanten konzentriert. Das Stegprofil wird dadurch abgerundet und eine Weiterverwendung der Segmente ist unmöglich.

Folglich kann mit einer chemischen Nachbehandlung der nachgeschliffenen Stegflächen des Mahlsegments dieses sofort verwendet werden und zudem können die Mahleigenschaften des Segmentmaterials verbessert werden, so daß von Anfang an ein gleichmäßiger und beabsichtigter Abrieb der Segmentstege sichergestellt ist. Hierbei ist ein optimales Mahlresultat unter äußerst geringer Wartung der Segmente möglich.

Beispiel 1

Ein Mahlsegment (Figur 1), welches aus einer Stahllegierung gegossen ist, wurde auf der Profilseite auf bekannte Art und Weise geschliffen und die sich hierbei ergebenden Stegflächen waren glatt und wiesen Schleifspuren auf. Eine solche Fläche ist in Figur 3 in 5Ofacher Vergrößerung gezeigt.

Die Profilseite wurde anschließend in ein Bad eingetaucht, das 10 Volumenprozent Salpetersäure und 1 Volumenprozent Fluorwasserstoffsäure enthielt. Die Badtemperatur betrug 40⁰C. Nach 30 Minuten wurde das Mahlsegment aus dem Bad entnommen und gespült. Die Stegflächen wiesen eine grobe Struktur auf. Eine solche Fläche ist in Figur 4 in 50facher Vergrößerung gezeigt.

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Beispiel 2

Ein Mahlsegment (Figur 1), das aus einer Stahllegierung gegossen worden ist, wurde wie in Beispiel 1 geschliffen. Die Profilseite wurde daraufhin in ein Bad getaucht, welches 8 Volumenprozent schwefelige Säure, 1 Volumenprozent Fluorwasserstoffsäure und 1 Volumenprozent Chlorwasserstoffsäure enthält.- Die Badtemperatur betrug 7 ο C. Nach 60 Minuten wurde das Mahlsegment dem Bad entnommen und gespült. Die Stegflächen wiesen eine grobe Struktur auf. In Figur 5 ist eine solche Fläche in 5Ofacher Vergrößerung gezeigte

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Behandeln eines Mahlsegments für einen Refiner, welches Ausnehmungen und Stege aufweist, die mechanisch beispielsweise durch Schleifen behandelt wurden und eine glatte Oberfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht der Stege, welche aufgrund der mechanischen Bearbeitung eine andere Materialstruktur aufweist, abgetragen wird, und daß die Stegoberflächen mit einer ungleichmäßigen Struktur versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht der Stege chemisch abgetragen wird und daß die Stegflächen hierbei eine ungleichmäßige Struktur erhalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege des Mahlsegments einem vorgegebenen chemischen Angriff ausgesetzt werden.
4. Mahlsegment für einen Refiner mit Ausnehmungen und Stegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegflächen mit einer aufgerauhten Schicht versehen sind.
5. Mahlsegment nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehende Stegoberfläche mit einer aufgerauhten Schicht versehen ist.
6. Mahlsegment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Schicht elektrolytisch abgetragen ist.

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