WO2003011465A1 - Surface profiling for the roll of a high-pressure item bed roller mill - Google Patents

Surface profiling for the roll of a high-pressure item bed roller mill Download PDF

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Norbert Patzelt
Johannes Knecht
René Klymowsky
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Polysius Ag
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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 roller for a high-pressure material bed roller mill, with a surface profile, which consists of a plurality of arranged on the roller surface at a distance from one another and over the entire roller width, outwardly projecting, wear-resistant profile bodies.
  • High-pressure material bed roller mills are known for the material bed comminution of granular material, the rollers of which have a surface profile which consists of a large number of wear-resistant profile bodies. Pockets form between adjacent profile bodies and are filled with compressed fine-grained material during operation of the material bed roller mill, which acts as roller wear protection (EP-B2 0 443 195).
  • Nubs are generally hard metal pins that are welded or inserted onto the roller base made of tempered steel. In recent times, the knobs have been made up entirely of weld metal wear, whereby a material with a higher yield point is usually selected for the roller body (ZKG International No. 7/1997, p.384-392).
  • DE-A-196 18 143 describes the possibility of protecting the roller body with pin-shaped profile bodies. Since the axial edge regions are exposed to less wear, it is proposed to attach the pin-shaped profile bodies only in the central main part of the roll surface that is exposed to high wear.
  • DE-A-39 04 678 relates to the problem that a trough-shaped or trough-shaped wear profile forms during operation of the roller presses. It is therefore proposed to provide wear-resistant roller armor by means of welded armor or a cast or rolled one-part or multi-part wear-resistant roller jacket, the surface being designed so that the lateral portions of the wear-resistant roller surface located in the region of the roller ends wear out more quickly, and this higher Wear counteracts the formation of the lateral beads on the roller surface.
  • the service life of rollers with wear-resistant profile bodies is often inadequate and causes time-consuming and costly machine downtimes.
  • the invention is therefore based on the object of designing a roller with a surface profiling from wear-resistant profile bodies in such a way that a particularly long service life results.
  • the wear resistance of the surface profiling is adapted to the operational wear stress per surface unit, which varies over the roll width, in such a way that, in the ideal case, an approximately uniform wear profile results over the entire roll width.
  • profile bodies of higher hardness than in the other surface zones can be provided in surface zones of increased operational wear, in particular in the central region of the roller width.
  • Fig.l shows a schematic plan view of the rollers 1 and 2 of a known high-pressure material bed roller mill. They have a surface profile which consists of a multiplicity of wear-resistant profile bodies 3 which are attached to the roller surface at a distance from one another and protrude outwards. These profile bodies 3 are all of the same design in the usual way and are evenly distributed over the roll surface.
  • the wear profile (profile line 5) is therefore very non-uniform over the roller width B and, even after a relatively short operating time, requires a time-consuming and cost-intensive leveling of the roller surface by partial removal of the profile bodies 3 'in the edge regions.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment of the solution according to the invention.
  • the density of the profile bodies provided per unit area on the roll surface is expediently continuously reduced from the area of the highest pressure stress to the edges.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of an exemplary embodiment in which simple pin-shaped profile bodies 3a are provided in the outer, comparatively less stressed zone 7, while in the highly stressed zone 6, composite profile bodies 3b are attached in the central region of the roller width. They consist, for example, of a base body 3b-L and a particularly high-quality wear head 3b 2 .
  • the wear profile can thus be largely uniform over the entire roll width and the durability of the surface profiling can be significantly improved.
  • the roller shell on the surface of which the profile bodies are provided, can consist in the usual manner of one or more self-contained bandage rings or of individual segments releasably braced with the roller base body.
  • the profile bodies are designed in the form of pins or nubs and are expediently applied to the roller surface by build-up welding.

Abstract

The invention relates to a roll for a high-pressure item bed roller mill, wherein the abrasion resistance of the surface profiling formed by protruding profiled bodies is adapted to varying, operating abrasion-strain per surface unit along the width of the roll and an approximately uniform abrasion profile is obtained for said roll width.

Description

Oberflächenprofilierung für die Walze einer Hochdruck- GutbettwalzenmühleSurface profiling for the roller of a high-pressure material bed roller mill
Die Erfindung betrifft eine Walze für eine Hochdruck- Gutbettwalzenmühle, mit einer Oberflächenprofilierung, die aus einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander und über die gesamte Walzenbreite angeordneten, nach außen vorstehenden, verschleißfesten Profilkörpern besteht.The invention relates to a roller for a high-pressure material bed roller mill, with a surface profile, which consists of a plurality of arranged on the roller surface at a distance from one another and over the entire roller width, outwardly projecting, wear-resistant profile bodies.
Für die Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes sind Hochdruck-Gutbettwalzenmühlen bekannt, deren Walzen eine Oberflächenprofilierung aufweisen, die aus einer Vielzahl verschleißfester Profilkörper besteht. Zwischen benachbarten Profilkörpern bilden sich damit Taschen, die im Betrieb der Gutbettwalzenmühle mit zusammengepreßtem feinkörnigen Material ausgefüllt sind, das als Walzenverschleißschutz wirkt (EP-B2 0 443 195) .High-pressure material bed roller mills are known for the material bed comminution of granular material, the rollers of which have a surface profile which consists of a large number of wear-resistant profile bodies. Pockets form between adjacent profile bodies and are filled with compressed fine-grained material during operation of the material bed roller mill, which acts as roller wear protection (EP-B2 0 443 195).
Da die Profilkörper im Betrieb der Hochdruck-Gutbett- Walzenmühle sehr starken Beanspruchungen ausgesetzt sind, ist es bekannt, die teilweise in den Walzenkörper eingelagerten, stiftförmigen Profilkörper härter als das sie umgebende Walzenmaterial auszubilden (EP-Bl 0 516 952) .Since the profile bodies are exposed to very strong stresses during operation of the high-pressure material bed roller mill, it is known to make the pin-shaped profile bodies, which are partially embedded in the roller body, harder than the roller material surrounding them (EP-Bl 0 516 952).
Es ist weiterhin bekannt, die Profilkörper als Noppenbolzen auszubilden und sie auf die Walzenoberfläche aufzuschweißen (DE-C2 40 36 040) .It is also known to design the profile body as stud bolts and to weld them onto the roller surface (DE-C2 40 36 040).
Noppen sind im allgemeinen Hartmetallstifte, die auf den aus Vergütungsstahl hergestellten Walzengrundkörper geschweißt oder gesteckt werden. In jüngster Zeit werden die Noppen vielfach gänzlich aus Schweißgut aufge- tragen, wobei für den Walzengrundkörper meist ein Werkstoff mit höherer Streckgrenze gewählt wird (ZKG International Nr.7/1997, S.384-392).Nubs are generally hard metal pins that are welded or inserted onto the roller base made of tempered steel. In recent times, the knobs have been made up entirely of weld metal wear, whereby a material with a higher yield point is usually selected for the roller body (ZKG International No. 7/1997, p.384-392).
Um das Standzeitvermögen einer Oberflächenpanzerung mit Noppenbolzen auch bei Einwirkung hoher Preßdrücke zu verbessern, ist es weiterhin bekannt, die Noppenbolzen jeweils aus einem radial inneren, mit der Walzenoberfläche gut verschweißbaren Bolzenteil und einem den radial inneren Bolzenteil abdeckenden, härteren äußeren Bolzenteil zusammenzusetzen (DE-Al 44 31 563) .In order to improve the durability of a surface armor with dimpled bolts even when exposed to high pressures, it is also known to assemble the dimpled bolts each from a radially inner bolt part that can be welded to the roller surface and a harder outer bolt part that covers the radially inner bolt part (DE-Al 44 31 563).
Die DE-A-196 18 143 beschreibt die Möglichkeit, den Walzenkörper mit stiftförmigen Profilkörpern zu schützen. Da die axialen Randbereiche einem niedrigeren Verschleiß ausgesetzt sind, wird vorgeschlagen, die stift- förmigen Profilkörper nur in dem in einem hohen Verschleiß ausgesetzten mittleren Hauptteil der Walzenoberfläche anzubringen.DE-A-196 18 143 describes the possibility of protecting the roller body with pin-shaped profile bodies. Since the axial edge regions are exposed to less wear, it is proposed to attach the pin-shaped profile bodies only in the central main part of the roll surface that is exposed to high wear.
Die DE-A-39 04 678 betrifft die Problematik, daß sich im Betrieb der Walzenpressen ein mulden- oder wannen- förmiges Verschleißprofil ausbildet. Es wird daher vorgeschlagen, eine verschleißfeste Walzenpanzerung durch eine geschweißte Panzerung oder einen gegossenen oder gewalzten einteiligen oder mehrteiligen verschleißfesten Walzenmantel vorzusehen, wobei die Oberfläche verschleißtechnisch so ausgebildet ist, daß die im Bereich der Walzenenden gelegenen seitlichen Anteile der verschleißfesten Walzenoberfläche gezielt schneller verschleißen und dieser höhere Verschleiß dem Entstehen der seitlichen Wulste auf der Walzenoberfläche entgegenwirkt . Trotz aller bisherigen Bemühungen ist jedoch das Standzeitvermögen von Walzen mit verschleißfesten Profilkörpern vielfach ungenügend und bedingt zeit- und kostenintensive Maschinenstillstände.DE-A-39 04 678 relates to the problem that a trough-shaped or trough-shaped wear profile forms during operation of the roller presses. It is therefore proposed to provide wear-resistant roller armor by means of welded armor or a cast or rolled one-part or multi-part wear-resistant roller jacket, the surface being designed so that the lateral portions of the wear-resistant roller surface located in the region of the roller ends wear out more quickly, and this higher Wear counteracts the formation of the lateral beads on the roller surface. Despite all efforts to date, however, the service life of rollers with wear-resistant profile bodies is often inadequate and causes time-consuming and costly machine downtimes.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walze mit einer Oberflächenprofilierung aus verschleißfesten Profilkörpern so auszubilden, daß sich ein besonders langes Standzeit ermögen ergibt .The invention is therefore based on the object of designing a roller with a surface profiling from wear-resistant profile bodies in such a way that a particularly long service life results.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verschleißfestigkeit der Oberflächenprofilierung der über die Walzenbreite unterschiedlichen betrieblichen Verschleißbeanspruchung pro Oberflächeneinheit derart angepaßt ist, daß sich über die Walzenbreite ein annähernd gleichmäßiges Verschleißprofil ergibt.This object is achieved according to the invention in that the wear resistance of the surface profiling is adapted to the operational wear stress per surface unit which is different over the roll width in such a way that an approximately uniform wear profile results over the roll width.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß im Betrieb einer Hochdruck-Gutbettwalzenmühle die Druckbeanspruchung über der Walzenbreite sehr ungleichförmig ist. Je nach Mahlgut und Fahrweise der Maschine fällt der Druck an den Walzenrändern sehr stark, teilweise bis auf Null, ab. Hieraus resultiert ein ganz ungleichmäßiger Verschleiß über der Walzenbreite: Der Verschleiß ist im Mittenbereich meist sehr viel stärker als in den Randbereichen.In the investigations on which the invention is based, it was found that the pressure load is very non-uniform across the width of the roller when a high-pressure material bed roller mill is in operation. Depending on the regrind and the way the machine is operated, the pressure at the roller edges drops very sharply, sometimes to zero. This results in a very uneven wear across the width of the roller: The wear is usually much stronger in the middle area than in the edge areas.
Da sich durch dieses ungleichförmige Verschleißprofil das Mahl erhalten der Gutbettwalzenmühle zunehmend verschlechtert, ist schließlich ein mechanisches Abarbeiten der Randbereich zur Egalisierung der Oberfläche erforderlich. Bei dieser Überarbeitung erweisen sich jedoch gerade die vorstehenden Profilkörper hoher Verschleißfestigkeit als ausgesprochen nachteilig, da sie nur schwer und mit erheblichem Zeitaufwand bearbeitet werden können.Since the grinding of the material bed roller mill becomes increasingly worse as a result of this non-uniform wear profile, mechanical processing of the edge area is finally necessary to level the surface. In this revision, however, the above profile bodies with high wear resistance prove to be extremely disadvantageous because they can be processed only with difficulty and with considerable expenditure of time.
Erfindungsgemäß wird daher die Verschleißfestigkeit der Oberflächenprofilierung der über die Walzenbreite unterschiedlichen betrieblichen Verschleißbeanspruchung pro Oberflächeneinheit angepaßt, und zwar derart, daß sich im Idealfall über die ganze Walzenbreite ein annähernd gleichmäßiges Verschleißprofil ergibt.According to the invention, therefore, the wear resistance of the surface profiling is adapted to the operational wear stress per surface unit, which varies over the roll width, in such a way that, in the ideal case, an approximately uniform wear profile results over the entire roll width.
Zu diesem Zweck können in Oberflächenzonen erhöhter betrieblicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere im Mittenbereich der Walzenbreite, Profilkörper höherer Härte als in den übrigen Oberflächenzonen vorgesehen werden.For this purpose, profile bodies of higher hardness than in the other surface zones can be provided in surface zones of increased operational wear, in particular in the central region of the roller width.
Weiterhin ist es möglich, in Oberflächenzonen erhöhter betrieblicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere im Mittenbereich der Walzenbreite, pro Flächeneinheit mehr Profilkörper und/oder Profilkörper mit einer verschleißfesteren Formgebung als in den übrigen Oberflächenzonen vorzusehen.Furthermore, it is possible to provide more profile bodies and / or profile bodies with a more wear-resistant shape than in the other surface zones in surface zones of increased operational wear stress, in particular in the central region of the roller width.
Auf diese Weise ergibt sich ein deutlich verbessertes Standzeitvermögen der Oberflächenprofilierung, und man verringert die Zahl der zeit- und kostenintensiven Maschinenstillstände zur Egalisierung der Walzenoberfläche. Auch die Nachbearbeitung der Walzenoberfläche während der Standzeit wird minimiert .In this way, there is a significantly improved service life of the surface profiling, and the number of time-consuming and costly machine downtimes for leveling the roll surface is reduced. The finishing of the roller surface during the idle time is also minimized.
Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht . Fig.l zeigt eine schematische Aufsicht auf die Walzen 1 und 2 einer bekannten Hochdruck-Gutbettwalzenmühle. Sie weisen eine Oberflächenprofilierung auf, die aus einer Vielzahl von verschleißfesten Profilkδrpern 3 besteht, die mit Abstand voneinander an der Walzenoberfläche angebracht sind und nach außen vorstehen. Diese Profil- körper 3 sind dabei in der bisher üblichen Weise alle gleich ausgebildet und gleichmäßig über die Walzenoberfläche verteilt.The invention is illustrated schematically in the drawing. Fig.l shows a schematic plan view of the rollers 1 and 2 of a known high-pressure material bed roller mill. They have a surface profile which consists of a multiplicity of wear-resistant profile bodies 3 which are attached to the roller surface at a distance from one another and protrude outwards. These profile bodies 3 are all of the same design in the usual way and are evenly distributed over the roll surface.
Im Betrieb füllen sich die Zwischenräume zwischen benachbarten Profilkörpern mit zusammengepreßtem feinkörnigen Mahlgut 4, das damit einen autogenen Verschleißschutz für den Walzenmantel bildet.In operation, the spaces between adjacent profile bodies are filled with compressed fine-grained regrind 4, which thus forms an autogenous wear protection for the roll shell.
Fig.2 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Ober- flächenprofilierung über die Walzenbreite B. Die Profilkörper 3 im Mittenbereich der Walzenbreite sind aufgrund des in diesem Bereich wesentlich höheren Mahl- druckes viel stärker verschlissen als die Profilkörper 3' in den Randbereichen der Walze, in denen - je nach Mahlgut und Fahrweise der Mühle - der Walzendruck und damit auch der Verschleiß stark abfällt.2 schematically shows a section through the surface profiling over the roll width B. The profile bodies 3 in the center region of the roller width are worn out much more than the profile bodies 3 'in the edge regions of the roller due to the much higher grinding pressure in this region which - depending on the material to be ground and the way the mill is operated - the roller pressure and thus the wear and tear.
Das Verschleißprofil (Profillinie 5) ist daher über die Walzenbreite B sehr ungleichförmig und bedingt bereits nach einer verhältnismäßig kurzen Betriebszeit ein zeit- und kostenintensives Egalisieren der Walzenoberfläche durch teilweises Abtragen der Profilkörper 3 ' in den Randbereichen.The wear profile (profile line 5) is therefore very non-uniform over the roller width B and, even after a relatively short operating time, requires a time-consuming and cost-intensive leveling of the roller surface by partial removal of the profile bodies 3 'in the edge regions.
Fig.3 veranschaulicht demgegenüber ein Ausführungsbei- spiel der erfindungsgemäßen Lösung. Hierbei sind im Mittenbereich 6 der Walzenbreite mehr Profilkörper 3 pro Flächeneinheit der Walzenoberfläche vorgesehen als in den Randbereichen 7, 8. In den Randbereichen können dabei zwischen 1 und 400 Profilkorper pro m weniger eingesetzt werden.In contrast, FIG. 3 illustrates an exemplary embodiment of the solution according to the invention. There are more profile bodies 3 in the central region 6 of the roll width per unit area of the roll surface than in the edge areas 7, 8. In the edge areas between 1 and 400 profiled bodies per m can be used less.
Es versteht sich, daß die Dichte der pro Flächeneinheit an der Walzenoberfläche vorgesehenen Profilkorper zweckmäßig kontinuierlich vom Bereich höchster Druckbeanspruchung bis zu den Rändern hin verringert wird.It goes without saying that the density of the profile bodies provided per unit area on the roll surface is expediently continuously reduced from the area of the highest pressure stress to the edges.
Fig. veranschaulicht in einem schematischen Querschnitt ein Ausführungsbeispiel, bei der im äußeren, vergleichsweise wenig beanspruchten Zone 7 einfache, stiftförmige Profilkörper 3a vorgesehen sind, während in der hochbeanspruchten Zone 6 im Mittenbereich der Walzenbreite zusammengesetzte Profilkörper 3b angebracht sind. Sie bestehen beispielsweise aus einem Grundkörper 3b-L und einem besonders hochwertigen Verschleißkopf 3b2.FIG. 1 shows a schematic cross section of an exemplary embodiment in which simple pin-shaped profile bodies 3a are provided in the outer, comparatively less stressed zone 7, while in the highly stressed zone 6, composite profile bodies 3b are attached in the central region of the roller width. They consist, for example, of a base body 3b-L and a particularly high-quality wear head 3b 2 .
Durch geeignete Wahl der Anzahl (Verteilungsdichte) , Formgebung und Härte der in den einzelnen Bereichen der Walzenoberfläche vorgesehenen Profilkorper läßt sich erfindungsgemäß somit das Verschleißprofil über die gesamte Walzenbreite weitgehend vergleichmäßigen und dadurch das Standzeitvermögen der Oberflächenprofilierung deutlich verbessern.With a suitable choice of the number (distribution density), shape and hardness of the profiled bodies provided in the individual areas of the roll surface, the wear profile can thus be largely uniform over the entire roll width and the durability of the surface profiling can be significantly improved.
Der Walzenmantel, an dessen Oberfläche die Profilkörper vorgesehen sind, kann in üblicher Weise aus einem oder mehreren in sich geschlossenen Bandagenringen oder aus einzelnen, mit dem Walzengrundkörper lösbar verspannten Segmenten bestehen. Die Profilkörper sind im einfachsten Fall stift- oder noppenförmig ausgebildet und werden zweckmäßig durch Auftragsschweißung auf die Walzenoberfläche aufgebracht .The roller shell, on the surface of which the profile bodies are provided, can consist in the usual manner of one or more self-contained bandage rings or of individual segments releasably braced with the roller base body. In the simplest case, the profile bodies are designed in the form of pins or nubs and are expediently applied to the roller surface by build-up welding.
Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich auch aufwendiger gestaltete Profilkörper mit besonders hoher Verschleißfestigkeit Verwendung finden, und zwar zweckmäßig gezielt in denjenigen Bereichen der Walzenoberfläche, in denen mit den größten betrieblichen Druckwerten und dem stärksten Verschleißangriff zu rechnen ist . Within the scope of the invention it is of course also possible to use more complex designed profile bodies with particularly high wear resistance, specifically expediently in those areas of the roller surface in which the greatest operational pressure values and the strongest wear attack can be expected.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Walze für eine Hochdruck-Gutbettwalzenmühle, mit einer Oberflächenprofilierung, die aus einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander und über die gesamte Walzenbreite angeordneten, nach außen vorstehenden, verschleißfesten Profilkörpern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißfestigkeit der Oberflächenprofilierung der über die Walzenbreite unterschiedlichen betrieblichen Verschleißbeanspruchung pro Oberflächeneinheit derart angepaßt ist, daß sich über die Walzenbreite ein annähernd gleichmäßiges Verschleißprofil ergibt.1. Roller for a high-pressure material bed roller mill, with a surface profile, which consists of a plurality of arranged on the roller surface at a distance from one another and over the entire width of the roller, outwardly projecting, wear-resistant profile bodies, characterized in that the wear resistance of the surface profile of the Roll width different operational wear stress per surface unit is adapted so that there is an approximately uniform wear profile across the roll width.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Oberflächenzonen erhöhter betrieblicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere im Mittenbereich der Walzenbreite, Profilkörper höherer Härte als in den Randbereichen vorgesehen sind.2. Roller according to claim 1, characterized in that profile surfaces of higher hardness than in the edge regions are provided in surface zones of increased operational wear, in particular in the central region of the roller width.
3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Oberflächenzonen erhöhter betrieblicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere im Mittenbereich der Walzenbreite, pro Flächeneinheit mehr Profilkorper als in den Randbereichen vorgesehen sind.3. Roll according to claim 1, characterized in that in the surface zones of increased operational wear, in particular in the central region of the roll width, more profiled bodies are provided per unit area than in the edge regions.
4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Oberflächenzonen erhöhter betrieblicher Verschleißbeanspruchung, insbesondere im Mittenbereich der Walzenbreite, Profilkörper mit einer verschleißfesteren Formgebung als in den Randbereichen vorgesehen sind. 4. Roll according to claim 1, characterized in that in surface zones of increased operational wear, in particular in the central region of the roll width, profile bodies with a more wear-resistant shape than in the edge areas are provided.
5. Walze nach Anspruch 1 mit einem Walzengrundkörper und einem Walzenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenmantel, an dessen Oberfläche die Profil- körper angebracht sind, aus wenigstens einem in sich geschlossenen Bandagenring oder aus einzelnen, mit dem Walzengrundkorper lösbar verspannten Segmenten besteht .5. Roller according to claim 1 with a roller base and a roller shell, characterized in that the roller shell, on the surface of which the profile bodies are attached, consists of at least one self-contained bandage ring or of individual segments releasably braced with the roller base.
6. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper stift- oder noppenförmig ausgebildet sind.6. Roller according to claim 1, characterized in that the profile body are pin-shaped or knob-shaped.
7. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper durch Auftragsschweißung auf die Walzenoberfläche aufgebracht sind. 7. Roll according to claim 1, characterized in that the profile body are applied by surfacing on the roll surface.
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