DE4036040A1 - Verschleissfeste oberflaechenpanzerung fuer die walzen von walzenmaschinen, insbesondere von hochdruck-walzenpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Oberflächen­ panzerung für die Walzen von Walzenmaschinen, insbeson­ dere von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl von an der Walzenober­ fläche mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen.

Bei Walzenbrechern und Walzenmühlen wird sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelager­ ten gegenläufig rotierbaren Walzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unter­ worfen. Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleine­ rung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des durch Reibung in den Walzen­ spalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammenge­ drückten Materialschüttung bei Anwendung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerquetscht werden (EP-PS 00 84 383). Es versteht sich, daß dabei die Walzenober­ flächen einer außerordentlich hohen Beanspruchung und einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Es ist daher be­ kannt, die Walzenoberflächen dadurch zu panzern, indem man auf den Walzengrundkörper aus nebeneinanderliegenden aufgeschweißten Schweißraupen bestehende Schweißlagen aus harten metallischen Werkstoffen aufschweißt, oder indem man auf den Walzengrundkörper einen einteiligen oder mehrteiligen verschleißfesten Mantel aus gegossenem oder gewalztem Werkstoff aufbringt. Bei einer aufgeschweißten Walzenpanzerung wird diese durch zeitaufwendiges Auf­ tragsschweißen von in der Regel nebeneinanderliegenden Ringlagen oder durch eine endlose spiralförmige Auf­ schweißung aufgebaut.

Um das Guteinzugsvermögen der Pressenwalzen, die das Gut durch Reibung in den Walzenspalt einziehen und verdichten müssen, zu verbessern, ist es bekannt, den gepanzerten Walzenmantel auf seiner geschlossenen harten zylindri­ schen Oberfläche in einem zusätzlichen Fertigungsschritt mit einer Vielzahl vorspringender Profile in Gestalt von z. B. V-förmig angeordneter Schweißraupen zu versehen (EP-PS 00 84 383 Seite 5 vorletzter Absatz). Es hat sich aber bei der Gutbettzerkleinerung besonders abrasiver Gü­ ter wie Erze gezeigt, daß beim Betrieb der Walzenpresse die Gefahr nicht ausgeschlossen ist, daß die Wal­ zenoberfläche durch Entstehung muldenförmiger Auswaschun­ gen bzw. Ausgrabungen in den Bereichen zwischen den mit Abstand voneinander aufgeschweißten Profilierungs- Schweißraupen verhältnismäßig schnell verschleißt, weil immer neues zu zerkleinerndes Gutmaterial in die Zwi­ schenräume zwischen den aufgeschweißten Profilierungs­ Schweißraupen hineingepreßt wird und sich dort eingräbt. Durch Druckinsel-Bildung im mit zu pressendem Gutmaterial gefüllten Walzenspalt mit hoher örtlicher Punktbelastung der Walzen kann die geschlossene harte Außenschale der gepanzerten Walzenmäntel überbeansprucht werden; Oberflä­ chenrisse können zur Rißfortschreitung in den Walzen­ grundkörper führen und/oder bei einer weichen Unter­ schicht können die aufgeschweißten harten Profilteile seitlich weggequetscht werden. Dabei ist auch die Gefahr nicht ausgeschlossen, daß bei hoher Punktbelastung die nach außen vorspringenden aufgeschweißten Profilierungs- Schweißraupen wenigstens teilweise ausbrechen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Walzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck-Walzen­ pressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, eine fer­ tigungstechnisch einfache, verschleißfeste und einzugs­ leistungsfähige Panzerung zu schaffen, die trotz Profi­ lierung und daher guten Guteinzugsvermögens auch bei ho­ her Punktbelastung ein hohes Standzeitvermögen mit mini­ mierter Rißbildungsgefahr aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Walzenpanzerung ist, daß die Vielzahl von an der Walzenoberfläche ange­ brachten Profilen mit einer so großen Höhe nach außen von der Walzenoberfläche vorstehen und mit einem so engen Ab­ stand voneinander angeordnet sind, daß im Betrieb der Walzenpresse die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Profilen mit ein und demselben zusammengepreßtem feinkör­ nigem Gut ausgefüllt sind, welches während der Walzenum­ drehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen liegen­ bleibt, d. h. die Profile sind in der Lage, das zwischen ihnen eingepreßte Gut festzuhalten. Das während der Wal­ zenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwi­ schen den Walzenoberflächen-Profilen verbleibende zusam­ mengepreßte feinkörnige Gut kann aus dem im Walzenspalt der Walzenpresse durch Gutbettzerkleinerung zu zerklei­ nernden Gut selbst bestehen, welches sich zu Beginn des Walzenpressenbetriebes in diese Zwischenräume bzw. Ta­ schen einlagert und dort liegenbleibt. Die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Profilen der Walzenoberfläche können aber auch vorab mit einem fremden zusammengepreß­ ten feinkörnigen Gut ausgefüllt werden, im Baustoffbe­ reich z. B. mit einem Zementklinker/Gips-Gemisch oder im Erzbereich z. B. mit hochverschleißfestem Keramikmate­ rial, welches in den Zwischenräumen bzw. Taschen ver­ bleibt. Zum noch sichereren Festhalten der zusammengepreßten feinkörnigen verschleißfesten Materia­ lien in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwischen den Wal­ zenoberflächen-Profilen kann auch ein geeignetes Binde­ mittel zwecks Erhöhung der Haftung der Materialien zur Anwendung kommen. In jedem Fall bildet das in die Zwi­ schenräume bzw. Taschen zwischen den Profilen hineinge­ preßte und dort verbleibende Gutmaterial einen idealen (autogenen) Verschleißschutz, wogegen die eingangs be­ schriebenen bisherigen Oberflächenpanzerungen von Walzen einem ständigen neuen Abrieb bzw. Verschleiß unter Bil­ dung der unerwünschten Oberflächenauswaschungen ausge­ setzt gewesen sind.

Auch nach Gutmaterialfüllung der Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den an der Walzenoberfläche befestigten Profilen, deren Abstand voneinander vorzugsweise kleiner 40 mm und deren Höhe mit Vorteil größer 5 mm betragen, können deren Enden noch deutlich hervorstehen, so daß das Guteinzugsvermögen der erfindungsgemäß gepanzerten Wal­ zenoberflächen hoch bleibt. Dabei kann das Guteinzugsver­ mögen der Pressenwalzen noch gesteigert werden, wenn be­ nachbarte Profile eine unterschiedliche Höhe aufweisen.

Die an der Walzenoberfläche angebrachten Profile können aus Leisten bestehen, die in walzenaxialer Richtung oder in einem Winkel von 0 bis 90° dazu angeordnet sind. Die Profile können aber auch aus einer Vielzahl von von der Walzenoberfläche vorspringenden vorzugsweise angeschweiß­ ten Noppenbolzen bestehen, welche auf der Walzenoberflä­ che mit Vorteil gittermusterförmig verteilt angeordnet sind derart, daß der Abstand benachbarter Noppenbolzen sowohl in derselben Noppenbolzenreihe als auch zu benach­ barten Noppenbolzenreihen immer etwa gleich groß ist. Auch bei dieser Lösung wird der Abstand zwischen den be­ nachbarten Noppenpbolzen jeweils so groß gewählt, daß das zusammengepreßte Gutmaterial während der Umdrehung der Walzen in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwischen den Noppenbolzen verbleibt und den eigentlichen (autogenen) Verschleißschutz bildet. Diese erfindungsgemäße Walzen- Oberflächenpanzerung mit den igelförmig über die Walzen­ oberfläche verteilten harten verschleißfesten Noppenbol­ zen ist auch in der Lage, punktförmige Spitzenbelastun­ gen, wie sie gerade auch bei der Gutbettzerkleinerung im Eereich des engsten Walzenspaltes einer Hochdruck-Walzen­ presse auftreten können, über die vorstehenden Noppenbol­ zen ohne Zerstörung ihres Umfeldes möglichst rißfrei in den Walzengrundkörper abzuleiten, wodurch sich das hohe Standzeitvermögen der erfindungsgemäßen Walzenpanzerung ergibt.

Sollten während des Betriebes der Hochdruck-Walzenpresse einzelne Profilleisten oder Noppenbolzen wegbrechen, ob­ wohl diese unter anderem durch das in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwischen den Profilleisten bzw. Noppenbolzen eingelagerte Gutmaterial davor geschützt sind, so ist eine einfache Wiederinstandsetzung begrenzter zerstörter Oberflächen der erfindungsgemäßen Walzenpanzerung durch Aufschweißen neuer Profilleisten bzw. Noppenbolzen ohne weiteres in kurzer Zeit möglich. Diese Wiederinstandset­ zung ist wesentlich einfacher und kostengünstiger als die bisher notwendig gewesene Ausbesserung ganzer Partien ausgebrochener bzw. ausgewaschener zusammenhängender Pan­ zerungsflächen.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestell­ ten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf die beiden Walzen einer Zweiwalzenmaschine z. B. Hochdruck-Walzen­ presse mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oberflächenpanze­ rung;

Fig. 2 schematisch im Querschnitt verschiedene Formen von an der Walzenoberfläche ange­ brachten Profilleisten;

Fig. 3 an der Walzenoberfläche mit Abstand von­ einander angebrachte Profilleisten mit un­ terschiedlicher Profilhöhe;

Fig. 4 die Draufsicht auf die beiden Walzen einer Hochdruck-Walzenpresse mit einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung mit aufgeschweißten Noppenbolzen, und

Fig. 5 ausschnittsweise vergrößert den Vertikal­ schnitt durch einen Noppenbolzen der Fig. 4.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht schematisch eine Zweiwalzenma­ schine, z. B. Hochdruck-Walzenpresse zur Gutbettzerklei­ nerung körnigen Gutes, welches von oben über einen nicht dargestellten Gutaufgabeschacht dem Walzenspalt zwischen der Festwalze (10) und der Loswalze (11) zugeführt wird. Auf die Oberfläche der angetriebenen gegenläufig drehba­ ren Walzen (10, 11) ist eine Vielzahl von nach außen vor­ stehenden Profilleisten (12, 13, 14) aufgeschweißt, wel­ che sich kreuzend gittermusterförmig verteilt angeordnet sind. Die Profilleisten könnten auch in walzenaxialer Richtung, in V-Form und dergleichen auf der Walzenober­ fläche angeordnet sein. Zwischen den Profilleisten (13, 14) wird eine Vielzahl von etwa gleich großen Zwischen­ räumen bzw. Taschen (15) gebildet, die sich infolge des hohen Preßdruckes im Bereich des engsten Walzenspaltes bereits nach kurzer Betriebszeit mit dem druckbeanspruch­ ten körnigen Gut füllen, welches aufgrund des vergleichs­ weise kleinen Abstandes der benachbarten Profile (13, 14) vorzugsweise kleiner 40 mm und einer Profilhöhe vorzugs­ weise größer 5 mm während der Walzenumdrehungen in den Taschen (15) verbleibt. Das in die Taschen (15) eingela­ gerte und dort verbleibende zusammengepreßte feinkörnige Gutmaterial bildet einen idealen autogenen Verschleiß­ schutz für die gesamte Walzenoberfläche.

In Fig. 2 sind im Querschnitt vergrößert verschiedene Formen von Profilleisten (13, 14) dargestellt. So ist der Querschnitt der Profilleisten (16 und 19) rechteckig, der Profilleisten (17, 18 und 20) trapezförmig, und die ganz rechts dargestellte Profilleiste weist an ihrem Umfang eine umlaufende Nut (21) auf, so daß sich bei dieser Ausführungsform im Betrieb der Walzenpresse nicht nur die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den einzelnen Profil­ leisten mit dem zusammengepreßten feinkörnigen Gut aus­ füllen, sondern auch noch die Ausnehmung (21) dazu. Wäh­ rend die Profilleisten (19, 20, 21) auf die Walzenober­ fläche (22) aufgeschweißt, aufgelötet, aufgeklebt oder dergleichen sind, sind die Profilleisten (16, 17, 18) im Material der Walzenoberfläche (22) verankert, z. B. durch eine Schwalbenschwanz-Nutverbindung (23). Alle Profillei­ sten (16 bis 21) haben gemeinsam, daß sie aus einem har­ ten metallischen Legierungswerkstoff bestehen, welcher die Ausbildung scharfer Kanten zuläßt, die durch Auftragsschweißraupen nicht erzielbar wären. Auf diese Weise sind die Profilleisten mit ihren scharfen Kanten sehr gut in der Lage, das zwischen den Profilleisten ein­ gelagerte bzw. eingepreßte feinkörnige Gutmaterial dauer­ haft als Verschleißschutz für die Walzenoberfläche (22) festzuhalten. Dies gilt besonders für die Profilleiste (18) mit ihren Hinterschneidungen.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, können zur Steigerung des Guteinzugsvermögens der Pressenwalzen die benachbarten Profilleisten (24, 25, 26, 27, 28) eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Deutlich ist das im Betrieb der Walzen­ presse in die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Profilleisten (24 bis 28) eingelagerte zusammengepreßte feinkörnige Gut (29, 30) zu sehen, welches den autogenen Verschleißschutz bildet. Im Verschleißfall kann Gutmate­ rial (29, 30) nachträglich wieder durch einfaches Ver­ pressen zum Zwecke der Reparatur bzw. Regenerierung der Walzen eingebracht werden.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist auf die Ober­ fläche der Walzen (31, 32) eine Vielzahl von nach außen vorspringenden Noppenbolzen (33) aufgeschweißt. Die Nop­ penbolzen (33) sind in einem Gittermuster mit Vorteil derart aufgeschweißt, daß die längs Walzenmantellinien aufgebrachten Noppenbolzenreihen (34, 35) jeweils auf Lücke zueinander versetzt angeordnet sind. Dabei kann der Abstand benachbarter Noppenbolzen sowohl in derselben Noppenbolzenreihe als auch zu benachbarten Noppenbolzen­ reihen immer etwa gleich groß sein, so daß zwischen den einzelnen Noppenbolzen etwa gleichförmige und untereinan­ der gleich große Zwischenräume bzw. Taschen (36) gebildet sind, die sich während des Betriebes der Walzenpresse, d. h. bei Durchführung der Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes mit Gutmaterial füllen, wobei die Größe dieser Zwi­ schenräume bzw. Taschen (36) so groß bemessen ist, daß das Gutmaterial während der gesamten Umdrehung der Walzen (31, 32) zum Zwecke des autogenen Verschleißschutzes in diesen Taschen (36) liegenbleibt.

Fig. 5 zeigt ausschnittsweise vergrößert den Vertikal­ schnitt durch den Noppenbolzen (33) der Fig. 4 im aufge­ schweißten Zustand. Die Unterschicht des Noppenbolzens (33) sowie aller übrigen Noppenbolzen sowie auch der Pro­ filleisten kann aus einer auf den Walzengrundkörper auf­ gebrachten Ringbandage (37) und/oder aus mindestens einer Lage nebeneinanderliegender aufgeschweißter Schweißraupen bestehen. Auf jeden Fall ist das Material der Unter­ schicht (37) so gewählt, daß sich die Noppenbolzen (33) oder auch Profilleisten gut aufschweißen oder mittels anderer Verbindungstechniken aufbringen lassen. Die Nop­ penbolzen selbst können eine zylindrische, kegelstumpf­ förmige oder auch pyramidenförmige Konfiguration haben.

Der Werkstoff der harten verschleißbeständigen Profillei­ sten der Fig. 1 bis 3 sowie der Noppenbolzen (33) der Fig. 4 und 5 kann aus einer metallischen Legierung mit Hartstoffen im Gefüge, z. B. Karbiden und/oder Sonderkar­ biden bestehen und/oder hochkohlenstoff- und/oder hoch­ chromhaltig sein. Die Profilleisten der Fig. 1 bis 3 sowie auch die Noppenbolzen (33) der Fig. 4 und 5 kön­ nen auch aus hartem Keramikmaterial, Sinterhartmetall oder dergleichen bestehen. Jedenfalls weist der Werkstoff der Profilleisten bzw. Noppenbolzen nach dem Aufschweißen mit Vorteil eine Kernhärte von mehr als 52 HRC (Härteprüfung nach Rockwell C) auf. Mit Vorteil weisen die Profilleisten der Fig. 1 bis 3 sowie die Noppen­ bolzen (33) der Fig. 4 und 5 eine Höhe von wenigstens etwa 5 mm, z. B. 10 mm, und eine Dicke (Durchmesser) von wenigstens etwa 8 mm, z. B. 15 mm, auf, bei einem Walzen­ durchmesser von wenigstens 500 mm.

Die Erfindung ist besonders gut anwendbar zur Oberflä­ chenpanzerung von Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Gutbettzerkleinerung bzw. Druckbehandlung von Erzen, auch diamanthaltigen Erzen, welche besonders abrasive Güter darstellen. Das Standzeitvermögen der erfindungsgemäßen Walzenpanzerung ist auch bei solchen abrasiven Gütern hoch, weil nur die radial außenliegenden Flächen der Pro­ filleisten bzw. Noppenbolzen einem Verschleiß unterlie­ gen, während die übrigen Bereiche der Walzenoberfläche sowie der darauf aufgebrachten Profile durch die von selbst aufgebaute aus zusammengepreßtem Gutmaterial be­ stehenden Verschleißschutzschicht vor Verschleiß ge­ schützt sind.

Claims (10)

1. Verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck-Wal­ zenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorste­ henden Profilen, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ trieb der Walzenpresse die Zwischenräume bzw. Ta­ schen (15, 36) zwischen den Profilen (13, 14, 33) mit zusammengepreßtem feinkörnigem Gut (29, 30) aus­ gefüllt sind, das während der Walzenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen verbleibt.

2. Walzenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand benachbarter Profile (13, 14, 33) kleiner 40 mm und die Höhe der Profile grö­ ßer 5 mm betragen.

3. Walzenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an der Walzenoberfläche angebrach­ ten Profile aus Leisten (13, 14) bestehen, die in walzenaxialer Richtung oder in einem Winkel dazu (0 bis 90°) angeordnet sind.

4. Walzenpanzerung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Profilleisten (13, 14) auf der Walzenoberfläche sich kreuzend gittermusterförmig verteilt angeordnet sind.

5. Walzenpanzerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Profillei­ sten (24 bis 28) eine unterschiedliche Höhe aufwei­ sen.

6. Walzenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Profile aus einer Vielzahl von von der Walzenoberfläche vorspringenden Noppenbolzen (33) bestehen.

7. Walzenpanzerung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Noppenbolzen (33) auf der Walzen­ oberfläche gittermusterförmig verteilt angeordnet sind derart, daß der Abstand benachbarter Noppenbol­ zen sowohl in derselben Noppenbolzenreihe als auch zu benachbarten Noppenbolzenreihen immer etwa gleich groß ist.

8. Walzenpanzerung nach einem der vorher gehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Profilleisten (13, 14) bzw. Noppenbolzen (33) aus einer metallischen Legierung mit Hartstoffen im Gefüge, z. B. Karbiden und/oder Sonderkarbiden, be­ steht.

9. Walzenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das während der Walzenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen (15, 36) zwischen den Walzenoberflächen-Profilen (13, 14, 33) verblei­ bende zusammengepreßte feinkörnige Gut aus dem im Walzenspalt der Walzenpresse durch Gutbettzerkleine­ rung zu zerkleinernden Gut und/oder aus fremdem Material, z. B. Keramikmaterial besteht.

10. Walzenpanzerung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das in den Zwischenräumen bzw. Taschen (15, 36) zwischen den Walzenoberflächen-Profilen (13, 14, 33) zusammengepreßte und dort verbleibende feinkörnige Gut zur Erhöhung von dessen Haftung mit einem Bindemittel versehen ist.