EP0634217A1 - Verschleissfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Hochdruckwalzenpressen und Verfahren zum Aufbau einer solchen Walzenpanzerung - Google Patents
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- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
- B02C4/28—Details
- B02C4/30—Shape or construction of rollers
- B02C4/305—Wear resistant rollers
Definitions
- the invention relates to a wear-resistant surface armor for the rollers of high-pressure roller presses for pressure comminution of granular material, with a multiplicity of outwardly projecting profiles, in particular stud bolts, attached to the roller surface at a distance from one another.
- the invention also relates to a method for building up such a roller armor.
- roller crushers and roller mills In the case of roller crushers and roller mills, brittle ground material is drawn into the roller gap, through which the two rotatably mounted counter-rotating rollers are separated from one another, where it is subjected to pressure reduction.
- material bed comminution in the nip of a high-pressure roller press in which the individual particles of the ground material drawn in by friction into the nip in a material bed, ie. H. are crushed in a material bed compressed between the two roller surfaces when an extremely high pressure is applied (EP-B-0 084 383). It is understood that the roller surfaces are subjected to extremely high stress and high wear.
- the invention has for its object, in particular for the rollers of high-pressure roller presses for pressure comminution of granular goods, to provide wear-resistant surface armor which is as suitable as possible for autogenous wear protection and which is simple in terms of production technology and has a long service life with a minimized risk of cracking even when exposed to high pressures .
- the large number of profiles attached to the roller surface do not consist of prefabricated strips or pins which are then welded onto the roller shell or inserted into corresponding grooves / bores in the roller shell, but rather the profiles / stud bolts are produced in that they are form-welded with the help of a mold, so that the profiles / bolts consist only of the discharge welding material itself.
- a mold adapted to the contour of the roller surface is placed on the roller base body or on its bandages / segments, which is provided with radial through openings such as, for. B.
- the profiles protruding from the lateral surface of the roller consist of weld metal which has been melted by build-up welding and solidified in the mold shape with a good fusion welded connection between the shape-welded profiles such as stud bolts and the roller base material. This minimizes the risk of cracks running deep into the roller base.
- the alloy material (s) of the shape-welded profiles such as stud bolts have a high hardness of more than 50 HRC, at least in the radially outer areas. B. 60 HRC (Rockwell C hardness test).
- the mold has cooling medium channels which are connected to an inlet and outlet for the cooling medium such as, for. B. water can be connected. Due to the particularly liquid-cooled walls of the mold or its welding molds, structural modifications in the weld metal, namely in the then solidified profiles, as well as their structural properties such as hardness, toughness, wear resistance, etc. can be set in a targeted manner. In any case, metal-cutting preparatory work such as drilling, grooving, etc. is avoided in the surface armor according to the invention.
- the drawing shows schematically in the detail the top of the shell of a roller, which is provided with the surface armor according to the invention.
- the surface armor according to the invention.
- the mold (11) is adapted to the contour of the roller surface and z. B. copper or a copper alloy existing mold (11) which is bar-shaped in the embodiment and z. B. can extend over the entire width of the roller surface.
- the mold (11) is provided with radial through bores (12, 13, 14 etc.), the size and spacing of which corresponds to the field of the stud bolts.
- the Chill mold (11) has cooling water channels (15, 16), to each of which an inlet and outlet for the cooling water can be connected, which flows longitudinally through the mold.
- the radial through openings (12, 13, 14 etc.) are filled with build-up welding material, after the welding material has solidified, the mold (11) is lifted off the roller surface (10), and the shape-welded stud bolts (17) created in this way remain with a very fixed fusion welded joint (18) on the roller surface (10).
- the height of the stud bolts (17) can, for. B. 8 to 10 mm and their diameter z. B. 15 mm.
- Adjacent stud bolts (17) are so closely spaced from each other of less than about 40 mm, so that the spaces or pockets formed between the bolts are so narrow that these spaces or pockets between the bolts with compressed fine-grained material are compressed in the material bed Are well filled in, which remains in the pockets during the roller revolutions as an autogenous roller wear protection.
- the through bores (12, 13, 14 etc.) of the mold (11) can advantageously widen conically from top to bottom at a small angle in order to facilitate the lifting of the mold (11) from the roll surface (10) after the shape welding process.
- Wear-resistant alloys in the form of cored wires, welding rods, build-up welding powder, etc. are preferably used as the material for the shape-welded profiles such as knobs (17) etc., and plasma powder build-up welding and plasma build-up welding with external wire feed can also be used.
- the build-up welding can be carried out manually or robotized.
- the build-up welding alloys used can be varied. There is e.g. B. the possibility of building up the radially outer build-up weld layers or welding alloys of the shape-welded studs from a different (harder) alloy material than the radially inner build-up weld layers per stud stud.
- the mold (11) preferably consists of a material of sufficiently high thermal conductivity, heat resistance and a sufficiently high melting point, e.g. B. made of copper or a copper alloy. In special cases such as B. in the repair of damaged welded studs, the mold can also consist of ceramic material.
- the wear-resistant surface armor of rollers according to the invention is not limited to stud bolts as profiles.
- the profiles projecting outward from the roller surface (10) can also be web-shaped or strip-shaped bodies with an approximately rectangular cross section.
- the through openings of the mold (11) do not consist of through bores, but instead of corresponding through slots which are filled with weld metal, after the solidification of which welded web-shaped roller profiles are formed.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl Von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen, insbesondere Noppenbolzen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer solchen Walzenpanzerung.
- 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-B-0 084 383). Es versteht sich, daß dabei die Walzenoberflächen einer außerordentlich hoben Beanspruchung und einem hohen Verschließ ausgesetzt sind.
- Es ist daher bekannt, die Oberflächen von Gutbettterkleinerungs-Walzenpressen dadurch verschleißfest zu machen, indem auf die Walzenoberflächen eine Vielzahl von Profilen wie vorgefertigte stiftförmige Noppenbolzen aufgeschweißt wird, 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 dem zusammengepreßten feinkörnigen Gutmaterial ausgefüllt bleibt, welches einen autogenen Verschleißschutz für die Walzenoberflächen bildet (EP-A-0 443 195, Fig. 4 und 5). Das Aufschweißen solcher vorgefertigter Noppenbolzen ist allerdings nur bei einem auf schweißbaren Bolzenmaterial wie Baustahl oder dergl. möglich. Es wäre auch möglich, die vorgefertigten Noppenbolzen in entsprechende Bohrungen des Walzenkörpers einzulagern und igelförmig aus dem Walzenkörper herausragen zu lassen. Eine solche Lösung wäre durch die spanabhebenden Bohrarbeiten fertigungstechnisch aufwendig, und es wäre die Gefahr nicht ausgeschlossen, das infolge des hohen Preßdrucks, der über die stiftförmigen Noppenbolzen auf vorhandene Kerbstellen wie insbesondere beim Übergang von der Walzenoberfläche auf die Bolzenmantelfläche einwirkt, Beschädigungen durch Rißbildungen z. B. in der Mantelfläche der Walze entstehen können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes eine verschleißfeste Oberflächenpanzerung zu schaffen, die möglichst für den autogenen Verschleißschutz geeignet ist und die fertigungstechnisch einfach und auch bei Einwirkung hoher Preßdruckbelastungen ein hohes Standzeitvermögen mit minimierter Rißbildungsgefahr aufweist.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Oberflächenpanzerung und mit einem Aufbauverfahren gelöst, wie sie mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 6 gekennzeichnet sind.
- Charakteristisch für die erfindungsgemäße Walzenpanzerung ist, daß die Vielzahl der an der Walzenoberfläche angebrachten Profile wie insbesondere Noppenbolzen nicht aus vorgefertigten Leisten bzw. Stiften bestehen, die dann auf den Walzenmantel aufgeschweißt oder in entsprechende Nuten/Bohrungen des Walzenmantels eingesteckt werden, sondern die Profile/Noppenbolzen werden dadurch erzeugt, daß sie unter Zuhilfenahme einer Kokille formgeschweißt werden, so daß die Profile/Bolzen nur aus dem Austragsschweißmaterial selbst bestehen. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen verschleißfesten Oberflächenpanzerung wird auf den Walzengrundkörper bzw. auf deren Bandagen/Segmente eine an die Kontur der Walzenoberfläche angepaßte Kokille aufgelegt, die mit radialen Durchgangsöffnungen wie z. B. Durchgangsbohrungen (oder auch Längsschlitzen) versehen ist, deren Größe und Abstand voneinander dem Feld der Profile wie Noppenbolzen entspricht, und die radialen Durchgangsöffnungen der Kokille werden dann mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt, wonach nach Erstarrung des Schweißmaterials die Kokille von der Walze abgehoben wird.
- Auf diese Weise bestehen die von der Mantelfläche der Walze vorstehenden Profile wie Profilleisten, insbesondere Noppenbolzen bei der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung aus durch Auftragsschweißung erschmolzenem und in der Kokillenform erstarrtem Schweißgut bei einer guten Schmelzschweißverbindung zwischen den formgeschweißten Profilen wie Noppenbolzen und dem Walzengrundwerkstoff. Die Gefahr des Auftretens von tief in den Walzengrundkörper verlaufenden Rißbildungen ist dadurch minimiert. Der bzw. die Legierungswerkstoffe der formgeschweißten Profile wie Noppenbolzen weisen zumindest in den radial äußeren Bereichen eine hohe Härte von mehr als 50 HRC, z. B. 60 HRC (Härteprüfung nach Rockwell C) auf.
- Die Kokille weist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung Kühlmediumkanäle auf, die an eine Zu- und Ableitung für das Kühlmedium wie z. B. Wasser anschließbar sind. Durch die insbesondere flüssigkeitsgekühlten Wandungen der Kokille bzw. deren Schweißgießformen lassen sich Gefügemodifikationen im Schweißgut, nämlich in den dann erstarrten Profilen, sowie deren Gefügeeigenschalten wie Härte, Zähigkeit, Verschleißbetändigkeit etc. gezielt einstellen. In jedem Fall sind bei der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung spanabhebende Vorarbeiten wie Bohren, Nuten usw. vermieden.
- Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
- Die Zeichnung zeigt schematisch im Ausschnitt die Oberseite des Mantels einer Walze, die mit der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung versehen wird. Dazu wird auf die Oberfläche des Walzengtundkörpers (10) eine an die Kontur der Walzenoberfläche angepaßte und z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Kokille (11) aufgelegt, die im Ausführungsbeispiel balkenförmig ist und sich z. B. über die ganze Breite der Walzenoberfläche erstrecken kann. Die Kokille (11) ist mit radialen Durchgangsbohrungen (12, 13, 14 etc.) versehen, deren Größe und Abstand voneinander dem Feld der Noppenbolzen entspricht. Die Kokille (11) weist Kühlwasserkanäle (15, 16) auf, an die jeweils eine Zu- und Ableitung für das Kühlwasser anschließbar ist, welches die Kokille längs durchströmt. Die radialen Durchgangsöffnungen (12, 13, 14 etc.) werden mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt, nach Erstarrung des Schweißmaterials wird die Kokille (11) von der Walzenoberfläche (10) abgehoben, und die auf diese Weise entstandenen formgeschweißten Noppenbolzen (17) bleiben mit einer sehr festen Schmelzschweißverbindung (18) auf der Walzenoberfläche (10) stehen.
- Die Höhe der Noppenbolzen (17) kann z. B. 8 bis 10 mm und deren Durchmesser z. B. 15 mm betragen. Benachbarte Noppenbolzen (17) werden in einem so engen Abstand voneinander von kleiner etwa 40 mm angeordnet, so daß die zwischen den Bolzen gebildeten Zwischenräume bzw. Taschen so eng sind, daß im Gutbettzerkleinerungs-Betrieb diese Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Bolzen mit zusammengepreßtem feinkörnigem Gut ausgefüllt sind, das während der Walzenumdrehungen in den Taschen als autogener Walzenverschleißschutz verbleibt.
- Die Durchgangsbohrungen (12, 13, 14 etc.) der Kokille (11) können sich mit Vorteil mit kleinem Winkel konisch von oben nach unten erweitern, um das Abheben der Kokille (11) nach dem Formschweißvorgang von der Walzenoberfläche (10) zu erleichtern.
- Als Material für die formgeschweißten Profile wie Noppen (17) etc. werden vorzugsweise verschleißbeständige Legierungen in Form von Fülldrähten, Schweißstäben, Auftragsschweißpulver usw. verwendet, und es kann auch das Plasmapulverauftragsschweißen sowie das Plasmaauftragsschweißen mit externer Drahtzufuhr eingesetzt werden. Das Auftrags-Formschweißen kann manuell oder roboterisiert durchgeführt werden. Ferner können die eingesetzten Auftragsschweißlegierungen variiert werden. Es besteht z. B. die Möglichkeit, die radial äußeren Auftragsschweißschichten bzw. Schweißlegierungen der formgeschweißten Bolzen aus einem anderen (härteren) Legierungswerkstoff aufzubauen als die radial inneren Auftragsschweißschichten pro Noppenbolzen.
- Die Kokille (11) besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff ausreichend hoher Wärmeleitfähigkeit, Warmfestigkeit und eines ausreichend hohen Schmelzpunktes, z. B. aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. In Sonderfällen wie z. B. bei der Reparatur beschädigter formgeschweißter Noppenbolzen kann die Kokille auch aus Keramikmaterial bestehen.
- Die erfindungsgemäße verschleißfeste Oberflächenpanzerung von Walzen ist nicht auf Noppenbolzen als Profile beschränkt. Die von der Walzenoberfläche (10) nach außen vorstehenden Profile können auch stegförmige bzw. leistenförmige Körper mit einem etwa rechteckigen Querschnitt sein. In diesem Falle bestehen die Durchgangsöffnungen der Kokille (11) nicht aus Durchgangsbohrungen, sondern aus entsprechenden Durchgangsschlitzen, die mit Schweißgut ausgefüllt werden, nach dessen Erstarrung formgeschweißte stegförmige Walzenprofile gebildet sind.
Claims (6)
- Verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche (10) mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen, insbesondere Noppenbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (17) durch Auftragsschweißung formgeschweißt sind und aus dem Auftragsschweißmaterial bestehen.
- Oberflächenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Auftragsschweißschichten der formgeschweißten Profile wie Noppenbolzen (17) aus dem gleichen oder aus anderen Legierungswerkstoffen bestehen als die radial inneren Auftragsschweißschichten der Profile.
- Oberflächenpanzerung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß der bzw. die Legierungswerkstoffe der formgeschweißten Profile wie Noppenbolzen (17) wenigstens in den radial äußeren Bereichen der Bolzen eine Härte von mehr als 50 HRC (Härteprüfung nach Rockwell C) aufweisen.
- Verfahren zum Aufbau der Walzenpanzerung mit Profilen wie Noppenbolzen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Walzengrundkörper (10) bzw. auf deren Bandagen/Segmente eine an die Kontur der Walzenoberfläche angepaßte Kokille (11) aufgelegt wird, die mit radialen Durchgangsöffnungen wie Durchgangsbohrungen (12, 13, 14) versehen ist, deren Größe und Abstand voneinander dem Feld der Profile wie Noppenbolzen (17) entspricht, und daß die radialen Durchgangsöffnungen (12, 13, 14) der Kokille mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt werden, wonach nach Ersturung des Schweißmaterials die Kokille (11) von der Walze (10) abgehoben wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (11) Kühlmediumkanäle (15, 16) aufweist und an eine Kühlmediumzu- und -ableitung anschließbar ist.
- Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (11) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
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