ES2300025T3 - Molino de rodillos con lecho de material. - Google Patents

Abstract

Rodillo molturador (1) que puede ser incorporado en un molino de rodillos, especialmente un molino de rodillos con lecho de material, que presenta dos rodillos molturadores (1) accionados en sentido opuesto y formando entre sí una abertura para el material a moler, y que comprende un cuerpo de base (2) de acero y una envoltura de material duro aplicada sobre el mismo mediante soldadura de recargue con plasma y polvo, caracterizado porque el cuerpo de base (2) está formado por un acero de cementación de baja aleación y pobre en carbono, y la envoltura (3) está formada por un material de acero de alta aleación y pobre en carbono, presentando el acero de cementación y el material de acero un contenido en carbono igual o inferior al 0,3% en peso.

Description

Molino de rodillos con lecho de material.

La presente invención se refiere a un rodillo molturador, que puede ser incorporado en un molino de rodillos, especialmente un molino de rodillos con lecho de material, que presenta dos rodillos molturadores accionados en sentido opuesto y formando entre sí una abertura para el material a moler, y que comprende un cuerpo de base de acero y una envolvente de material duro aplicada sobre el mismo mediante soldadura de aportación con plasma y polvo.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un rodillo molturador, un molino de rodillos y la utilización de un rodillo molturador, así como a un procedimiento para la fabricación de un pigmento de dióxido de titanio.

En la industria de materias primas la molturación es una de las etapas de producción que más energía requiere. Para reducir el gasto energético se ha desarrollado el denominado molino de rodillos con lecho de material. El molino de rodillos con lecho de material presenta dos rodillos que giran en sentido opuesto y forman entre sí una abertura entre rodillos en la que se introduce el material a moler para ser triturado a alta presión. El material triturado sale de la abertura entre rodillos en forma de lo que se denomina "torta" ("schülpe") que, a continuación, ha de ser desaglomerada o disgregada. Uno de los dos rodillos está fijamente dispuesto en un bastidor y el otro de los dos rodillos está dispuesto de forma hidráulicamente desplazable en la caja de laminación, de manera que la abertura entre rodillos puede ser ajustada mediante el desplazamiento de este denominado rodillo loco y, por lo tanto, se puede variar la presión disponible que se ha de aplicar para la trituración. Para la trituración de un material duro que solicita y desgasta mucho los rodillos se utilizan los denominados rodillos lisos con una superficie lisa. En este caso, también es posible aplicar sobre un cuerpo de base del rodillo un material duro mediante soldadura de recargue, constituyendo éste entonces una envoltura de material duro que envuelve el cuerpo de base del rodillo.

Lo que resulta problemático en este tipo de molinos es que los rodillos molturadores que se utilizan a tal efecto están sometidos, por un lado, a una carga por presión muy alta, en especial, a una carga por presión lineal y, sobre todo, al molturar materiales duros están sometidos a un gran desgaste por abrasión. Estas dos exigencias determinan el comportamiento de servicio de un rodillo molturador y hacen necesaria una adaptación óptima de los materiales del cuerpo de base del rodillo y del material duro que se utiliza para su envoltura. Si éstos no se adaptan de forma óptima entre sí, existe el peligro de que la envoltura de material duro se desprenda del cuerpo de base durante su uso o que la resistencia contra el desgaste no sea satisfactoria, de manera que los rodillos molturadores presentan una vida útil demasiado corta. Las combinaciones de materiales y rodillos molturadores conocidos hasta el momento presentan, sin embargo, un comportamiento de desgaste y servicio todavía insatisfactorio.

Por la patente DE 38 14 433 A1 se conoce, por ejemplo, un molino de rodillos con un rodillo molturador que presenta un cuerpo de base de acero y una envoltura de material duro aplicada sobre el mismo. En este rodillo molturador el cuerpo de base está realizado en un acero al carbono o un acero aleado y la envoltura o capa de desgaste está formada por un acero pobre en carbono con elementos de aleación.

Según un rodillo molturador conocido por la patente EP 0 728 523 B1, el cuerpo de base del rodillo está formado por acero aleado pobre en carbono y el material duro está formado por una matriz de metal con carburos de wolframio depositados en la misma.

Una soldadura de recargue con plasma y polvo para realizar el tratamiento de la superficie de un rodillo molturador se da a conocer por la patente EP 0 634 217 A1.

La invención tiene el objetivo de dar a conocer una solución con la que se puede conseguir un comportamiento mejorado de servicio y desgaste de rodillos molturadores genéricos.

En un rodillo molturador del tipo indicado anteriormente, este problema se resuelve, de acuerdo con la invención, porque el cuerpo de base está formado por un acero de cementación de baja aleación y pobre en carbono, y la envoltura de material duro está formada por un material de acero de alta aleación y bajo en carbono, presentando el acero de cementación y el material de acero un contenido en carbono igual o inferior al 0,3% en peso. De esta manera se consigue un comportamiento óptimo de servicio y desgaste. Dado que ambos materiales son pobres en carbono, se evita el peligro de la aparición de fisuras debajo del cordón y el consiguiente desprendimiento de la envoltura de material duro aplicada mediante soldadura de recargue con plasma y polvo. Durante la soldadura de recargue con plasma y polvo se refunde también la superficie del cuerpo de base del rodillo y el material de dicho cuerpo base se mezcla con el polvo a aplicar que se transforma en líquido por arco de plasma. En este caso, esto no resulta un inconveniente, ya que ambos materiales son pobres en carbono y, por lo tanto, al enfriar forman una estructura uniforme en esta zona (zona de mezclado). Hacia la cara exterior el material duro resulta duro y resistente al desgaste debido a su contenido en elementos de aleación. El acero de cementación que, por lo contrario, es de baja aleación y relativamente "blando", facilita la aplicación de una alta presión lineal con el rodillo molturador, según la invención, a pesar de la capa exterior dura, ya que el cuerpo de base está realizado de forma relativamente "blanda" debido a su baja aleación.

El cuerpo de base del rodillo está formado por un acero de cementación de baja aleación y pobre en carbono y la envoltura de material duro está formada por un material de acero de alta aleación y pobre en carbono, presentando el acero de cementación y el material de acero un contenido en carbono igual o inferior al 0,3% en peso.

Una combinación de materiales muy buena con la que se obtienen rodillos molturadores que, además de una alta carga por presión, también presentan una resistencia muy grande contra el desgaste por abrasión, se caracteriza de acuerdo con la realización de la invención porque el cuerpo de base del rodillo está formado por una aleación de acero con menos del 0,25% en peso de C, preferentemente 0,15 hasta 0,21% en peso de C, y menos del 0,4% en peso de Mo, preferentemente 0,25 hasta 0,35% en peso de Mo, y menos del 2% en peso de Cr, preferentemente 1,5 hasta 1,8% en peso de Cr, y menos del 2% en peso de Ni, preferentemente 1,4 hasta 1,7% en peso de Ni, y menos de 1% en peso Mn, preferentemente 0,5 hasta 0,9% en peso de Mn, y porque la envoltura de material duro está formada por una matriz de níquel-silicio-cromo-boro con un contenido de entre 40 y 80% en peso, preferentemente entre 45 y 75% en peso, especialmente el 60% en peso de carburos de wolframio depositados en la misma.

Esta combinación especial se distingue por su vida útil claramente mejorada con respecto a la de rodillos molturadores conocidos con materiales duros altamente resistentes a la abrasión, dado que los carburos de wolframio con una dureza de 2400 HV 0,4 (dureza Vickers) altamente resistentes al desgaste se encuentran uniformemente distribuidos en la matriz de níquel-silicio-cromo-boro con una dureza de aproximadamente 60 Hrc (dureza Rockwell).

Resulta ventajoso para las propiedades mecánicas y el comportamiento de desgaste y servicio del rodillo molturador que el grosor de la envoltura de material duro aplicada por soldadura de recargue sea de entre 2 y 8 mm, preferentemente de entre 4 y 6 mm, en especial 5,5 mm.

Debido a esta superficie muy resistente al desgaste no es necesario estructurar la superficie del rodillo molturador, de manera que la invención se distingue, además, por una cara superior lisa.

Además, el problema indicado anteriormente se resuelve mediante un procedimiento para la fabricación de un rodillo molturador. La invención propone, por lo tanto, también un procedimiento para fabricar un rodillo molturador, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, que está caracterizado porque el cuerpo de base del rodillo se calienta a una temperatura de 200ºC y, a continuación, se aplica el material duro para la envoltura mediante soldadura de recargue con plasma y polvo.

A tal efecto, resulta muy útil que el material para la envoltura de material duro se aplique en dos capas, según se dispone también de acuerdo con la invención.

A efectos de evitar el desprendimiento del material de la envoltura de material duro del cuerpo de base del rodillo, la presente invención se distingue, asimismo, porque, una vez aplicado el material para la envoltura de material duro, el rodillo molturador se envuelve en un material aislante, preferentemente, lana mineral y se deja enfriar lentamente.

El rodillo molturador resulta muy apropiado para su utilización en un molino de rodillos, de manera que la invención propone para la solución del problema indicado anteriormente, asimismo, un molino de rodillos, en especial, un molino de rodillos con lecho de material que se caracteriza porque presenta rodillos molturadores, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4.

Muy ventajosa resulta la utilización del rodillo molturador de la invención cuando se utiliza para la molturación de dióxido de titanio y, en este caso, también se caracteriza por un comportamiento de desgaste y servicio muy apropiado. Por lo tanto, la invención se caracteriza, además, por la utilización de un rodillo molturador, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en un molino de rodillos para la molturación de dióxido de titanio, presentando el dióxido de titanio una dureza Mohs de 6 hasta 8, en especial, una dureza Mohs de 7. En este caso, resulta ventajoso y muy útil utilizar el rodillo molturador en un molino de rodillos en el que los granos de dióxido de titanio presentan antes de entrar en el molino de rodillos un tamaño de grano de 0,1 hasta 5 mm y, tras salir del molino de rodillos un tamaño de grano de 0,1 \mum hasta 0,3 \mum, preferentemente de 0,15 hasta 0,25 \mum.

Finalmente, la invención también se caracteriza por un procedimiento para la fabricación de un pigmento de dióxido de titanio en el que dicho dióxido de titanio, que presenta una dureza Mohs de 6 hasta 8, en especial de 7, es molturado en un molino de rodillos pasando de un tamaño de grano de 0,1 hasta 5 mm a un tamaño de grano de 0,1 hasta 0,3 \mum, preferentemente 0,15 hasta 0,25 \mum, y ello pasando los gránulos por una abertura constituida entre dos rodillos molturadores, presentando el molino de rodillos un rodillo molturador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4.

A continuación, la invención se explica con más detalle por medio de un dibujo a título de ejemplo.

La única figura muestra una sección a través de un rodillo molturador indicado en su conjunto con la referencia (1). El rodillo molturador (1) presenta un cuerpo de base (2) y una envoltura (3) de material duro aplicada mediante soldadura de recargue con plasma y polvo sobre la superficie exterior del cuerpo de base (2) del rodillo. La envoltura (3) tiene un grosor de 5,5 mm. Está formada por un material que se puede adquirir en el mercado con el nombre "DURMAT® 61 PTA". Se trata de un polvo a base de níquel que, recargado por fusión en la envoltura (3) de material duro, forma una matriz de níquel(Ni)-silicio(Si)-cromo(Cr)-boro(B) con un contenido del 60% en peso de carburos de wolframio depositados en la misma. Los carburos de wolframio con una dureza de 2400 HV (dureza Vickers) 0,4 altamente resistentes al desgaste se encuentran uniformemente distribuidos en la matriz que presenta una dureza de aproximadamente 60 HRc (dureza Rockwell). La envoltura de material duro (3) está formada por un material de acero de alta aleación y bajo en carbono, con un contenido de carbono igual o inferior al 0,3% en peso.

El cuerpo de base (2) está formado por un acero con el número de material 1.6587 (17 CrNiMo 6). Este material está formado por 0,15 hasta 0,21% en peso de carbono (C), hasta 0,4% en peso de silicio (Si), 0,5 hasta 0,9% en peso de manganeso (Mn) hasta 0,025% en peso de fósforo (P), hasta 0,015% en peso de azufre (S), 1,5 hasta 1,8% en peso de cromo (Cr), 0,25 hasta 0,35% en peso de molibdeno (Mo), 1,4 hasta 1,7% en peso de níquel (Ni) y menos de 0,05% en peso de aluminio (Al), así como menos de 0,3% en peso de cobre (Cu). El cuerpo de base (2) está formado por un acero de cementación de baja aleación y pobre en carbono con un contenido en carbono igual o inferior al 0,3% en peso.

El rodillo molturador (1) presenta en la cara superior de su envoltura de material duro una superficie lisa. Está dotada axialmente de una abertura (4) con la que se puede fijar el rodillo molturador (1) sobre un eje motor. Tanto el cuerpo de base (2) como también la envoltura de material duro (3) están formados por un acero pobre en carbono o una aleación pobre en carbono. Pobre en carbono significa a los efectos de la presente invención un contenido en carbono igual o inferior al 0,3% en peso, en especial igual o inferior al 0,25% en peso de carbono (C). El material que forma el cuerpo de base (2) es un acero de cementación de baja aleación y pobre en carbono. El material que forma la envoltura es un material de acero aleado, en especial de alta aleación y pobre en carbono.

El material del cuerpo de base (2) es una aleación de acero suficientemente resistente a la presión con un alto límite elástico.

Para la fabricación del rodillo molturador (1) el cuerpo de base (2) es torneado previamente con muy poca aportación en las superficies que han de ser tratadas mediante soldadura de aportación con plasma y polvo, ya que el material para la soldadura de recargue es muy difícil de trabajar. Para limitar el lado de la superficie del cuerpo de base (2) a recubrir con el material duro, se dispone un rebaje fresado (5) que sirve de protector antiderrame para el material duro aplicado en estado líquido mediante soldadura de recargue con plasma y polvo. Antes de proceder a la soldadura se precalienta el cuerpo de base (2) a una temperatura de 200ºC y, a continuación, se aplica el material duro mediante soldadura de recargue con plasma y polvo y con un arco de luz de 300 amperios bajo una mezcla de gas protector de argón y helio. La envoltura (3) se aplica en dos capas. Con este procedimiento se consigue un rendimiento de fusión de aproximadamente 5 a 6 kgs de material duro por hora. Para evitar la formación de importantes fisuras de tensión tras la soldadura de recargue, el rodillo molturador (1) se envuelve, a continuación, en lana mineral y se deja enfriar lentamente. Las fisuras de temple que, en su caso, se forman en la envoltura de material duro durante la soldadura, del orden de micrómetros (microfisuras), resultan inevitables al utilizar el material duro que se ha elegido con un contenido en carburos de wolframio duros del orden del 60% en peso y una dureza de la matriz de aproximadamente 60 HRc. Éstas incluso son deseadas a efectos de reducir el estado de tensión triaxial que podría provocar el desprendimiento de la envoltura (3) del cuerpo de base (2) sobre el que ha sido aplicada por soldadura.

El rodillo molturador (1) se utiliza, sobre todo, en un denominado molino de rodillos con lecho de material, en el que dos rodillos molturadores (1) accionados en sentido opuesto están dispuestos en oposición, formando entre sí una abertura para el material a moler. Resulta muy ventajoso un molino de rodillos dotado de rodillos molturadores (1) para la molturación de dióxido de titanio que presenta una dureza Mohs de 7 y cuyo tamaño de grano pasa de 0,1 hasta 5 mm antes de entrar en el molino de rodillos, a un tamaño de grano de dióxido de titanio de 0,2 \mum tras haber pasado por el molino de rodillos. Este dióxido de titanio se utiliza, a continuación, para producir un pigmento.

Claims (11)

1. Rodillo molturador (1) que puede ser incorporado en un molino de rodillos, especialmente un molino de rodillos con lecho de material, que presenta dos rodillos molturadores (1) accionados en sentido opuesto y formando entre sí una abertura para el material a moler, y que comprende un cuerpo de base (2) de acero y una envoltura de material duro aplicada sobre el mismo mediante soldadura de recargue con plasma y polvo, caracterizado porque el cuerpo de base (2) está formado por un acero de cementación de baja aleación y pobre en carbono, y la envoltura (3) está formada por un material de acero de alta aleación y pobre en carbono, presentando el acero de cementación y el material de acero un contenido en carbono igual o inferior al 0,3% en peso.

2. Rodillo molturador, según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de base (2) está formado por una aleación de acero con menos del 0,25% en peso de C, preferentemente 0,15 hasta 0,21% en peso de C, y menos del 0,4% en peso de Mo, preferentemente 0,25 hasta 0,35% en peso de Mo, y menos del 2% en peso de Cr, preferentemente 1,5 hasta 1,8% en peso de Cr, y menos del 2% en peso de Ni, preferentemente 1,4 hasta 1,7% en peso de Ni, y menos de 1% en peso Mn, preferentemente 0,5 hasta 0,9% en peso de Mn; y porque la envoltura de material duro (3) está formada por una matriz de Ni-Si-Cr-B con un contenido de entre 40 y 80% en peso, preferentemente entre 45 y 75% en peso, especialmente el 60% en peso de carburos de wolframio depositados en la misma.

3. Rodillo molturador, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el grosor de la envoltura (3) aplicada mediante soldadura de recargue es de 2 a 8 mm, preferentemente 4 a 6 mm, en especial de 5,5 mm.

4. Rodillo molturador, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cara superior es lisa.

5. Procedimiento para la fabricación de un rodillo molturador (1), según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de base (2) es calentado a una temperatura de 200ºC y, a continuación, se aplica el material de la envoltura mediante soldadura de recargue con plasma y polvo.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque el material de la envoltura se aplica en dos capas.

7. Procedimiento, según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque, una vez aplicado el material de la envoltura, el rodillo molturador (1) se envuelve en un material aislante, preferentemente, lana mineral, y se deja enfriar lentamente.

8. Molino de rodillos, especialmente, molino de rodillos con lecho de material, caracterizado porque presenta rodillos molturadores (1), según una de las reivindicaciones 1 a 4.

9. Utilización de un rodillo molturador (1), según una de las reivindicaciones 1 a 4, en un molino de rodillos para la molturación de dióxido de titanio que presenta una dureza Mohs de 6 a 8, en especial, una dureza Mohs de 7.

10. Utilización de un rodillo molturador, según la reivindicación 9, caracterizada porque el tamaño de grano del dióxido de titanio es de 0,1 hasta 5 mm antes de entrar en el molino de rodillos y al salir del molino de rodillos es de 0,1 hasta 0,3 \mum, preferentemente 0,15 hasta 0,25 \mum.

11. Procedimiento para la fabricación de un pigmento de dióxido de titanio, en el que el dióxido de titanio, que presenta un dureza Mohs de 6 hasta 8, preferentemente una dureza Mohs de 7, es molturado en un molino de rodillos pasando de un tamaño de grano de 0,1 hasta 5 mm a un tamaño de 0,1 hasta 0,3 \mum, preferentemente 0,15 hasta 0,25 \mum tras pasar por una abertura formada entre dos rodillos molturadores (1), presentando el molino de rodillos un rodillo molturador (1), según una de las reivindicaciones 1 a 4.