DE4036040C2 - Verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck-Walzenpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck- Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen.

Bei Walzenbrechern und Walzenmühlen wird sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten gegenläufig rotierbaren Walzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unterworfen. Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck- Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des durch Reibung in den Walzenspalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerquetscht werden (EP-0 084 383 B1). Es versteht sich, daß dabei die Walzenoberflächen einer außerordentlich hohen Beanspruchung und einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind. Es ist daher bekannt, 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 Auftragsschweißen von in der Regel nebeneinanderliegenden Ringlagen oder durch eine endlose spiralförmige Aufschweißung 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 zylindrischen Oberfläche in einem zusätzlichen Fertigungsschritt mit einer Vielzahl vorspringender Profile in Gestalt von z. B. V-förmig angeordneter Schweißraupen zu versehen (EP-0 084 383 B1 Seite 5 vorletzter Absatz). Es hat sich aber bei der Gutbettzerkleinerung besonders abrasiver Güter wie Erze gezeigt, daß beim Betrieb der Walzenpresse die Gefahr nicht ausgeschlossen ist, daß die Walzenoberfläche durch Entstehung muldenförmiger Auswaschungen bzw. Ausgrabungen in den Bereichen zwischen den mit Abstand voneinander aufgeschweißten Profilierungs-Schweißraupen verhältnismäßig schnell verschleißt, weil immer neues zu zerkleinerndes Gutmaterial in die Zwischenräume 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; Oberflächenrisse können zur Rißfortschreitung in den Walzengrundkörper führen und/oder bei einer weichen Unterschicht 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.

Die bekannten V-förmig angeordneten Schweißraupen auf den Pressenwalzen der EP-0 084 383 B1 dienen also nur zur Verbesserung des Guteinzugsvermögens der Pressenwalzen und sie sind nicht in der Lage, das zwischen ihnen bei der Gutbettzerkleinerung eingepreßte Gut mit Sicherheit festzuhalten, so daß die V-förmigen Schweißraupen nicht dem Verschleißschutz der Pressenwalzen dienen.

Aus dem Prospekt "Hochdruckzerkleinerung mit Walzenpressen" der Fa. Köppern GmbH & Co. KG, Juli 1987, ist es bekannt, V-förmig auf der Walzenoberfläche angebrachte Auftragsschweißraupen sich kreuzen zu lasse, so daß ein Schweißraupen-Gittermuster entsteht. Innerhalb jedes Zwischenraumes zwischen den Schweißraupen befindet sich ein Schweißpunkt. Die niedrigen Auftragssschweißraupen mit beim Schweißen entstehendem abgerundeten Profil sind nicht in der Lage, Gutmaterial mit Sicherheit festzuhalten, so daß die bekannten Schweißraupen keinen wirksamen Beitrag zum Verschleißschutz der Pressenwalzen leisten können, sondern ebenfalls nur die Guteinzugsbedingungen verbessern.

Bekannt sind auch Stachelwalzwerke zur Zerkleinerung von Steinen und Erzen, mit Walzenoberflächen, die eine Vielzahl von Zähnen aufweisen, wobei die Zähne der benachbarten Walzen im Bereich des Walzenspaltes zur Ausübung der Brechwirkung auf Lücke stehen. Würde der Raum zwischen den Zähnen bzw. Stacheln bleibend mit Brechgut ausgefüllt sein, dann könnte das Stachelwalzwerk keine Brechwirkung mehr entfalten. Ein Eindringen des zu zerkleinernden Brechgutes in die Zwischenräume zwischen den Stacheln bzw. Zähnen ist also nicht erwünscht; ganz im Gegenteil müßten dann Einrichtungen vorhanden sein, die das Gut, welches in unerwünschter Weise in die Zwischenräume zwischen den Zähnen bzw. Stacheln eindringt, wieder entfernen, damit ein solcher Stachelwalzenbrecher wieder funktionsfähig werden würde. Die Stacheln bzw. Zähne des Stachelwalzenbrechers haben also mit Verschleißschutz nichts zu tun.

Aus der DD 270 023 A1 sowie aus CIM Bulletin, Oktober 1982, Seiten 127 bis 133 sind Schutzmaßnahmen gegenüber einer Gleitverschleißbeanspruchung bekannt, wie sie insbesondere bei Bodenbewegungsmaschinen wie z. B. bei Schürf-Baggerschaufeln auftritt. Aus den letztgenannten Publikationen ist es bekannt, auf die Wandungen von Baggerschaufeln sogenannte "studds" aufzuschweißen, wobei dann beim Gleiten einer solchen Baggerschaufel durch ein Körnerhaufwerk sich die Zwischenräume zwischen den "studds" mit dem Abräummaterial selbst, so wie es ist, füllen. Das Abräummaterial wird also in die Zwischenräume zwischen die "studds" lediglich hineingeschürft, weil die Baggerschaufel nur eine translatorische Bewegung durchgeführt, keinesfalls jedoch eine Rotationsbewegung und schon gar nicht eine Hochdruckpreßbewegung. Bei den bekannten "studds" der Baggerschaufeln kann zwar eine Beanspruchung in Schaufelumfangsrichtung auftreten, nicht jedoch eine hohe Beanspruchung in radialer Richtung, schon gar nicht in einer Höhe von größer 50 MPa Druck bzw. umgerechnet größer 2000 kN/m Walzenlänge, die bei der Gutbettzerkleinerung im Bereich des engsten Walzenspaltes von den Pressenwalzen auf das Mahlgut einwirkt, wodurch die hohe Verschleißgefahr der Pressenwalzen resultiert.

Ein technologischer Zusammenhang zwischen der Zerkleinerungstechnik mit Hochdruck-Walzenpressen und Schürf- Baggerschaufeln besteht nicht. Damit bei den Baggerschaufeln das Gut (feinkörniges Abräummaterial) in die Zwischenräume zwischen den Bolzen hineingeschürft werden kann, muß es schon von vornherein feinkörnig sein (z. B. Sand). Grobe Gutbrocken werden nicht hineingeschürft, auch nicht zerkleinert, denn eine Baggerschaufel ist kein Zerkleinerer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Walzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, eine fertigungstechnisch einfache, verschleißfeste und einzugsleistungsfähige Panzerung zu schaffen, die trotz Profilierung und daher guten Guteinzugsvermögens auch bei hoher Punktbelastung ein hohes Standzeitvermögen mit minimierter Rißbildungsgefahr aufweist.

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

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Walzenpanzerung ist, daß die Vielzahl von an der Walzenoberfläche angebrachten Profilen nicht aus Schweißraupen, sondern aus Noppenbolzen bestehen, die mit einer so großen Höhe nach außen von der Walzenoberfläche vorstehen und mit einem so engen Abstand voneinander angeordnet sind, daß im Betrieb der Walzenpresse die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Noppenbolzen mit ein und demselben zusammengepreßtem feinkörnigem Gut ausgefüllt sind, welches während der Walzenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen liegenbleibt, d. h. die Noppenbolzen sind in der Lage, das zwischen ihnen eingepreßte Gut festzuhalten. Das während der Walzenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwischen den Walzenoberflächen-Noppenbolzen verbleibende zusammengepreßte feinkörnige Gut kann aus dem im Walzenspalt der Walzenpresse durch Gutbettzerkleinerung zu zerkleinernden Gut selbst bestehen, welches sich zu Beginn des Walzenpressenbetriebes in diese Zwischenräume bzw. Taschen einlagert und dort liegenbleibt. Die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Noppenbolzen der Walzenoberfläche können aber auch vorab mit einem fremden zusammengepreßten feinkörnigen Gut ausgefüllt werden, im Baustoffbereich z. B. mit einem Zementklinker/Gips-Gemisch oder im Erzbereich z. B. mit hochverschleißfestem Keramikmaterial, welches in den Zwischenräumen bzw. Taschen verbleibt. Zum noch sichereren Festhalten der zusammengepreßten feinkörnigen verschleißfesten Materialien in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwischen den Walzenoberflächen-Noppenbolzen kann auch ein geeignetes Bindemittel zwecks Erhöhung der Haftung der Materialien zur Anwendung kommen. In jedem Fall bildet das in die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Noppenbolzen hineingepreßte und dort verbleibende Gutmaterial einen idealen (autogenen) Verschleißschutz, wogegen die eingangs beschriebenen bisherigen Oberflächenpanzerungen von Walzen einem ständigen neuen Abrieb bzw. Verschleiß unter Bildung der unerwünschten Oberflächenauswaschungen ausgesetzt gewesen sind.

Auch nach Gutmaterialfüllung der Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den an der Walzenoberfläche befestigten Noppenbolzen, 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 Walzenoberflächen hoch bleibt.

Die Vielzahl der von der Walzenoberfläche vorspringenden vorzugsweise angeschweißten Noppenbolzen kann auf der Walzenoberfläche mit Vorteil gittermusterförmig verteilt angeordnet sein derart, daß der Abstand benachbarter Noppenbolzen sowohl in derselben Noppenbolzenreihe als auch zu benachbarten Noppenbolzenreihen immer etwa gleich groß ist. Auch bei dieser Lösung wird der Abstand zwischen den benachbarten 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. Die erfindungsgemäße Walzen- Oberflächenpanzerung mit den igelförmig über die Walzenoberfläche verteilten harten verschleißfesten Noppenbolzen ist auch in der Lage, punktförmige Spitzenbelastungen, wie sie gerade auch bei der Gutbettzerkleinerung im Bereich des engsten Walzenspaltes einer Hochdruck-Walzenpresse auftreten können, über die vorstehenden Noppenbolzen 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 Noppenbolzen wegbrechen, obwohl diese unter anderem durch das in den Zwischenräumen bzw. Taschen zwischen den Noppenbolzen eingelagerte Gutmaterial davor geschützt sind, so ist eine einfache Wiederinstandsetzung begrenzter zerstörter Oberflächen der erfindungsgemäßen Walzenpanzerung durch Aufschweißen neuer Noppenbolzen ohne weiteres in kurzer Zeit möglich. Diese Wiederinstandsetzung ist wesentlich einfacher und kostengünstiger als die bisher notwendig gewesene Ausbesserung ganzer Partien ausgebrochener bzw. ausgewaschener zusammenhängender Panzerungsflächen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf die beiden Walzen einer Hochdruck-Walzenpresse mit der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung mit aufgeschweißten Noppenbolzen, und

Fig. 2 ausschnittsweise vergrößert den Vertikalschnitt durch einen Noppenbolzen der Fig. 1.

Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist auf die Oberfläche der Walzen (31, 32) eine Vielzahl von nach außen vorspringenden Noppenbolzen (33) aufgeschweißt. Die Noppenbolzen (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 Noppenbolzenreihen immer etwa gleich groß sein, so daß zwischen den einzelnen Noppenbolzen etwa gleichförmige und untereinander 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 Zwischenräume 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. 2 zeigt ausschnittsweise vergrößert den Vertikalschnitt durch den Noppenbolzen (33) der Fig. 4 im aufgeschweißten Zustand. Die Unterschicht des Noppenbolzen (33) sowie aller übrigen Noppenbolzen sowie auch der Profilleisten kann aus einer auf den Walzengrundkörper aufgebrachten Ringbandage (37) und/oder aus mindestens einer Lage nebeneinanderliegender aufgeschweißter Schweißraupen bestehen. Auf jeden Fall ist das Material der Unterschicht (37) so gewählt, daß sich die Noppenbolzen (33) oder auch Profilleisten gut aufschweißen oder mittels anderer Verbindungstechniken aufbringen lassen. Die Noppenbolzen selbst können eine zylindrische, kegelstumpfförmige oder auch pyramidenförmige Konfiguration haben.

Der Werkstoff der harten verschleißbeständigen Noppenbolzen (33) der Fig. 1 und 2 kann aus einer metallischen Legierung mit Hartstoffen im Gefüge, z. B. Karbiden und/oder Sonderkarbiden bestehen und/oder hochkohlenstoff- und/oder hochchromhaltig sein. Die Noppenbolzen (33) der Fig. 1 und 2 können auch aus hartem Keramikmaterial, Sinterhartmetall oder dergleichen bestehen. Jedenfalls weist der Werkstoff der Noppenbolzen nach dem Aufschweißen mit Vorteil eine Kernhärte von mehr als 52 HRC (Härteprüfung nach Rockwell C) auf. Mit Vorteil weisen die Noppenbolzen (33) 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 Walzendurchmesser von wenigstens 500 mm.

Die Erfindung ist besonders gut anwendbar zur Oberflächenpanzerung 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 Noppenbolzen einem Verschleiß unterliegen, während die übrigen Bereiche der Walzenoberfläche sowie der darauf aufgebrachten Noppenbolzen durch die von selbst aufgebaute aus zusammengepreßtem Gutmaterial bestehenden Verschleißschutzschicht vor Verschleiß geschützt sind.

Claims (6)

1. Verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Walzenmaschinen, insbesondere von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile aus an der Walzenoberfläche angebrachten Noppenbolzen (33) bestehen, und daß im Betrieb der Walzenpresse die Zwischenräume bzw. Taschen (36) zwischen den Noppenbolzen (33) mit zusammengepreßtem feinkörnigem Gut ausgefüllt sind, das während der Walzenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen (36) als Walzenverschleißschutz verbleibt.

2. Walzenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand benachbarter Noppenbolzen (33) kleiner 40 mm und die Höhe der Noppenbolzen größer 5 mm betragen.

3. Walzenpanzerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppenbolzen (33) auf der Walzenoberfläche gittermusterförmig verteilt angeordnet sind derart, daß der Abstand benachbarter Noppenbolzen sowohl in derselben Noppenbolzenreihe als auch zu benachbarten Noppenbolzenreihen immer etwa gleich groß ist.

4. Walzenpanzerung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Noppenbolzen (33) aus einer metallischen Legierung mit Hartstoffen im Gefüge, z. B. Karbiden und/oder Sonderkarbiden, besteht.

5. Walzenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das während der Walzenumdrehungen in den Zwischenräumen bzw. Taschen (36) zwischen den Walzenoberflächen-Noppenbolzen (33) verbleibende zusammengepreßte feinkörnige Gut aus dem im Walzenspalt der Walzenpresse durch Gutbettzerkleinerung zu zerkleinernden Gut und/oder aus fremdem Material, z. B. Keramikmaterial besteht.

6. Walzenpanzerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Zwischenräumen bzw. Taschen (36) zwischen den Walzenoberflächen-Noppenbolzen (33) zusammengepreßte und dort verbleibende feinkörnige Gut zur Erhöhung von dessen Haftung mit einem Bindemittel versehen ist.