EP1840261B1 - Verfahren zur Herstellung einer Walze - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method of the type specified in the preamble of claim 1.
- the roller may be a heatable roller having a smooth, hard surface for producing and / or treating a fibrous web, in particular a paper, board or tissue web, act.
- a method of this kind is known from WO 03/016714 A2 known.
- KSTV chrome casting
- the WO 03/076714 A2 known heatable roll can vary certain properties of the roll surface such as the hardness and the thermal conductivity in the cross machine direction.
- the invention has for its object to provide an improved method of the type mentioned, in which the aforementioned problems are eliminated.
- the welding layer is produced with a hardness increasing radially outwards from the base tube and that with the welding layer a surface hardness of Vickers ⁇ 600 HV, in particular ⁇ 700 HV, in particular ⁇ 750 HV and preferably of approximately 800 HV , is produced.
- the base tube of the roller can thus be made of a relatively simple weldable steel, while over one or more hard welding layers are applied.
- the heat treatment may in particular comprise an annealing treatment.
- the material properties that can be set via the subsequent heat treatment include the toughness, the microstructure, the dimensional stability, the residual stress, the hardness and / or the like.
- the welding layer consists of a metal alloy which can be welded to the base tube.
- all metal alloys come into question, which are welded to the base tube.
- the welding layer is spirally applied to the base tube.
- the layer can be welded in a spiral manner when the base tube rotates.
- a heatable roller made of a steel base tube with a hard hardfacing layer can also be produced again.
- the desired material properties, here, for example, the hardness, can be adjusted by the subsequent heat treatment in the desired manner.
- At least one welding layer is applied to the base tube made of weldable steel, which has a greater hardness than the base tube.
- the welding layer is preferably provided in conjunction with a tungsten carbide layer.
- the welding layer may be formed by one or by a plurality of welding layers.
- the thickness of a respective welding layer is preferably about 3 mm.
- the total thickness of the welding layer after the finishing of the surface is advantageously in a range from about 1 to about 20 mm, preferably in a range from about 3 to about 10 mm.
- the layer or metal alloy to be welded has relatively freely determinable constituents, the physical and chemical properties of the layer or the various layers of this layer can be variably adjusted. As the hardness of the weld layer increases radially outward from the base tube, residual stresses are correspondingly reduced.
- the heatable roll may in particular be a rotating hollow roll with flanged mounted journals.
- the roller is provided with peripheral, preferably parallel to the roll axis extending heating channels or holes.
- a preferred wall thickness of the heatable roll is in a range of about 100 to about 200 mm.
- the base tube of the heatable roller may in particular consist of a forged tube, a seamlessly drawn tube or a turned round steel.
- a base tube made of simple steel, which can be drilled very easily, can be used for the heatable rolls of generally relatively thick wall thickness in question here.
- the residual stresses can be significantly reduced.
- the roller is heated to temperatures in the range of 100 ° to 250 ° C, the sum of residual stresses and external stresses is reduced to a manageable level.
- a constant hardness layer thickness can be achieved according to the invention, which brings about a significantly better dimensional stability and a better dynamic running behavior of the roll.
- Another decisive advantage of the heatable roller according to the invention is that it offers improved repair options.
- the respective repair can be carried out by renewed build-up welding.
- At least one welding layer can be applied, which has a greater hardness than the base tube.
- the welding of the welding layer is advantageously carried out under powder or under protective gas and by a material addition in the form of at least one band or wire.
- the welding layer can advantageously be applied spirally when the base body rotates.
- this is preferably defined by a roughness value Ra in a range from about 0.01 to about 0.2 ⁇ m.
Landscapes
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Paper (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Dabei kann es sich bei der Walze insbesondere um eine beheizbare Walze mit einer glatten, harten Oberfläche zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, handeln. Ein Verfahren dieser Art ist aus der
WO 03/016714 A2 - Bisher werden als beheizbare Walzen mit einer besonders glatten, harten Oberfläche nur Hartgusswalzen oder geschmiedete und induktiv gehärtete Stahlwalzen verwendet. Beide Walzentypen sind teuer und nur in bestimmten, d.h. relativ großen Abmessungen auf dem Markt erhältlich. Zudem sind sie mit großen Eigenspannungsproblemen behaftet. Darüber hinaus wäre auch eine höhere Verschleißfestigkeit erwünscht. Auch bezüglich der Einhaltung einer bestimmten Härteschichtdicke ergeben sich bei den bisher bekannten Walzen erhebliche Probleme, was sich nachteilig insbesondere auf die Formstabilität auswirkt. Bei induktiv gehärteten Schmiedestahlwalzen lässt sich die Härtetiefe zwar relativ genau festlegen, hier kommt es jedoch beim Übergang zwischen gehärteter zu ungehärteter Schicht zu einem Eigenspannungspeak. Hinzu kommt, dass eine Hartgusswalze nach einer jeweiligen Beschädigung nur abgedreht werden kann. Schließlich tritt bei einer Walze aus Hartgussmaterial radial von innen nach außen stets ein zunehmender Härteanstieg auf, wodurch das axiale Bohren von Heizkanälen durch den Walzenmantel beträchtlich erschwert wird.
- Neben Hartgusswalzen und gehärteten Stahlwalzen ist auch Chromguss (KSTV) im Einsatz.
- Beispielsweise bei Rädern von Schienenfahrzeugen und bei Stahlwalzwerken ist bereits eine so genannte "Panzerschweißung" bekannt.
- Bei der aus der
WO 03/076714 A2 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die zuvor genannten Probleme beseitigt sind.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schweißschicht mit einer ausgehend vom Grundrohr radial nach außen zunehmenden Härte erzeugt wird und dass mit der Schweißschicht eine Oberflächenhärte nach Vickers ≥ 600 HV, insbesondere ≥ 700 HV, insbesondere ≥ 750 HV und vorzugsweise von etwa 800 HV, erzeugt wird.
- Das Grundrohr der Walze kann also aus einem relativ einfachen schweißbaren Stahl gefertigt werden, während darüber eine oder mehrere harte Schweißschichten aufgebracht werden.
- Dabei kann die Wärmebehandlung insbesondere eine Glühbehandlung umfassen.
- Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die über die nachträgliche Wärmebehandlung einstellbaren Werkstoffeigenschaften die Zähigkeit, die Gefügestruktur, die Formstabilität, die Eigenspannung, die Härte und/oder dergleichen.
- Vorteilhafterweise besteht die Schweißschicht aus einer mit dem Grundrohr verschweißbaren Metalllegierung. Dabei kommen grundsätzlich alle Metalllegierungen in Frage, die mit dem Grundrohr verschweißbar sind.
- Bevorzugt ist die Schweißschicht spiralförmig auf das Grundrohr aufgebracht. Die Schicht kann also beispielsweise bei sich drehendem Grundrohr spiralförmig aufgeschweißt werden.
- Mit diesem Verfahren ist also insbesondere auch wieder eine beheizbare Walze aus einem Stahlgrundrohr mit harter Auftragsschweißschicht herstellbar. Die gewünschten Werkstoffeigenschaften, hier beispielsweise die Härte, können durch die anschließende Wärmebehandlung in der gewünschten Weise eingestellt werden.
- Bevorzugt wird auf das Grundrohr aus schweißbarem Stahl wieder zumindest eine Schweißschicht aufgebracht, die eine größere Härte besitzt als das Grundrohr.
- Die Schweißschicht ist bevorzugt in Verbindung mit einer Wolframcarbidschicht vorgesehen.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Herkömmliche Hartgusswalzen besitzen Härten von etwa 530 HV. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbringen einer Schweißschicht sind ohne weiteres Härten bis beispielsweise etwa 800 HV denkbar.
- Die Schweißschicht kann durch eine oder auch durch mehrere Schweißlagen gebildet sein. Dabei beträgt die Dicke einer jeweiligen Schweißlage vorzugsweise etwa 3 mm.
- Die Gesamtdicke der Schweißschicht nach der Endbearbeitung der Oberfläche beispielsweise durch Drehen oder Schleifen liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 20 mm, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 10 mm.
- Da die zu schweißende Schicht bzw. Metalllegierung relativ frei bestimmbare Bestandteile besitzt, sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Schicht bzw. der verschiedenen Lagen dieser Schicht variabel einstellbar. Indem die Härte der Schweißschicht ausgehend vom Grundrohr radial nach außen zunimmt, werden Eigenspannungen entsprechend reduziert.
- Bei der beheizbaren Walze kann es sich insbesondere um eine rotierende Hohlwalze mit angeflanschten gelagerten Zapfen handeln.
- Vorteilhafterweise ist die Walze mit peripheren, sich vorzugsweise parallel zur Walzenachse erstreckenden Heizkanälen oder -bohrungen versehen.
- Eine bevorzugte Wandstärke der beheizbaren Walze liegt in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 200 mm.
- Das Grundrohr der beheizbaren Walze kann insbesondere durch ein geschmiedetes Rohr, durch ein nahtlos gezogenes Rohr oder aus einem ausgedrehten Rundstahl bestehen.
- Wie bereits erwähnt, kann für die hier in Rede stehenden beheizbaren Walzen von in der Regel relativ dicker Wandstärke ein Grundrohr aus einfachem Stahl verwendet werden, das sehr leicht gebohrt werden kann. In der erfindungsgemäßen Walze können zudem die Eigenspannungen deutlich reduziert werden. Beim Aufheizen der Walze auf Temperaturen in einem Bereich von 100° bis 250°C sinkt dadurch die Summe von Eigenspannungen und äußeren Spannungen auf ein gut beherrschbares Niveau. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Walzen ist erfindungsgemäß eine konstante Härteschichtdicke erreichbar, die eine deutlich bessere Formstabilität und ein besseres dynamisches Laufverhalten der Walze mit sich bringt.
- Ein weiterer entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen beheizbaren Walze besteht darin, dass sie verbesserte Reparaturmöglichkeiten bietet. So kann bei der erfindungsgemäßen Walze nach einer jeweiligen Beschädigung die jeweilige Reparatur durch ein erneutes Auftragschweißen erfolgen.
- Auf das Grundrohr aus schweißbarem Stahl kann zumindest eine Schweißschicht aufgebracht werden, die eine größere Härte besitzt als das Grundrohr.
- Das Aufschweißen der Schweißschicht erfolgt zweckmäßigerweise unter Pulver oder unter Schutzgas und durch eine Materialzugabe in Form wenigstens eines Bandes oder Drahtes.
- Wie bereits erwähnt, kann die Schweißschicht vorteilhafterweise bei sich drehendem Grundkörper spiralförmig aufgebracht werden.
- Soweit hier von einer glatten Oberfläche die Rede ist, ist diese bevorzugt durch einen Rauigkeitswert Ra in einem Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,2 µm definiert.
Claims (17)
- Verfahren zur Herstellung einer Walze für den Einsatz bei der Papierherstellung, bei dem auf ein Grundrohr aus schweißbarem Stahl zumindest eine Schweißschicht aufgebracht wird und die endgültigen Werkstoffeigenschaften der durch die Schweißschicht aufgebrachten Beschichtung nach dem Schweißauftrag durch eine entsprechende Wärmebehandlung eingestellt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schweißschicht mit einer ausgehend vom Grundrohr radial nach außen zunehmenden Härte erzeugt wird und dass mit der Schweißschicht eine Oberflächenhärte nach Vickers ≥ 600 HV, insbesondere ≥ 700 HV, insbesondere ≥ 750 HV und vorzugsweise von etwa 800 HV, erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wärmebehandlung eine Glühbehandlung umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die über die nachträgliche Wärmebehandlung einstellbaren Werkstoffeigenschaften die Zähigkeit, die Gefügestruktur, die Formstabilität, die Eigenspannung, die Härte und/oder dergleichen umfassen. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf das Grundrohr aus schweißbarem Stahl zumindest eine Schweißschicht aufgebracht wird, die eine größere Härte besitzt als das Grundrohr. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schweißschicht in Verbindung mit einer Wolframcarbidschicht vorgesehen ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung einer mit einer glatten, harten Oberfläche versehenen beheizbaren Walze auf das Grundrohr aus schweißbarem Stahl zumindest eine Schweißschicht aufgebracht wird, die eine größere Härte besitzt als das Grundrohr. - Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Aufschweißen der Schweißschicht unter Pulver oder unter Schutzgas und durch eine Materialzugabe in Form wenigstens eines Bandes oder Drahtes erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schweißschicht durch eine mit dem Grundrohr verschweißbare Metalllegierung gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schweißschicht bei sich drehendem Grundkörper spiralförmig aufgebracht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schweißschicht kontinuierlich durch eine Umfangsschweißung, anschließend einen Seitenschritt um eine Schweißnahtbreite, anschließend eine weitere Umfangsschweißung, usw. auf das Grundrohr aufgebracht wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schweißschicht durch wenigstens zwei Schweißlagen gebildet wird. - Verfahren nach Auspuch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dicke einer jeweiligen Schweißlage etwa 3 mm gewählt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gesamtdicke der Schweißschicht nach der Endbearbeitung in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 20 mm, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 10 mm gewählt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beheizbare Walze mit einer Wandstärke in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 200 mm gefertigt wird. - Verfahren nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundrohr durch ein geschmiedetes Rohr gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 7 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundrohr durch ein nahtlos gezogenes Rohr gebildet wird. - Verfahren nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 7 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Grundrohr durch einen ausgedrehten Rundstahl gebildet wird.
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