WO2004004883A1 - Pelletization matrix - Google Patents

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WO2004004883A1
WO2004004883A1 PCT/EP2003/006981 EP0306981W WO2004004883A1 WO 2004004883 A1 WO2004004883 A1 WO 2004004883A1 EP 0306981 W EP0306981 W EP 0306981W WO 2004004883 A1 WO2004004883 A1 WO 2004004883A1
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pelletizing
hrc
pelletizing die
hardness
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PCT/EP2003/006981
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Inventor
Laurenz Plöchl
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Andritz Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/20—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by expressing the material, e.g. through sieves and fragmenting the extruded length

Definitions

  • the invention relates to a pelletizing die made of martensitic steel.
  • Cylindrical pelletizing matrices are used in many areas of technology for the production of pellets, that is, piece goods defined in terms of consistency, shape and size.
  • a flowable substance is fed inside the die and pressed through the pelletizing channels of the die with the help of press rollers.
  • Pelletizable substances are e.g. Polymers, animal feed, fuels, waste materials, etc. Substances are generally pelletized in order to achieve the above-mentioned definition with regard to consistency, shape and size of the piece goods, as well as to ensure that it can be transported, stored, free of dust etc. relevant properties.
  • the material and geometry of the pelletizing die are matched to the substance to be pelletized. It is designed essentially as a perforated metallic ring. Depending on the pelletized substance, the design of the pelleting channels and the matrix material, the matrix is subject to more or less severe wear. The wear mainly occurs on the inside diameter, which serves as a track for the press rolls, but also within the pelletizing channels.
  • the pelletizing die is also subject to shock loads, which cannot be excluded under the practical working conditions in a pelletizing factory. In addition, there is the corrosive stress on the die due to the substance to be pelletized.
  • pelleting matrices are their contribution to the pelleting costs per unit mass of pelleted substance. It is therefore important to increase the lifespan and throughput of the matrices. Since the inside diameter changes over the When the pelletizing die expands by up to 30 mm, i.e. there is considerable wear on the press roller track, there is a need to increase the hardness of the die material in order to increase the service life. In order to increase the throughput, an increase in the number of pelletizing channels, or in other words, the proportion of the open die area, is necessary. However, the latter increases the risk of brittle fracture.
  • the hardness could e.g. by increasing the C and Cr content, as well as by alloying Mo and V up to HRc 57, e.g. with the steel alloy X55CrMo14 (1.4110) or X50CrMoV15 (1.4116). This also slightly improved the corrosion resistance.
  • this design has the decisive disadvantage that it has a significantly higher susceptibility to brittle fracture than X46C 3. For this reason, it is out of the question for many applications and cannot be manufactured with the desired larger number of pelletizing channels.
  • this alloy causes considerable additional costs both in the production of soft annealing and in deep-hole drilling, just because of the higher content of expensive alloying elements.
  • case hardening steel 20MnCr5 is used instead of the hardening knife steel X46Cr13.
  • this method has two disadvantages: firstly, this material is not rust-resistant and therefore cannot be used in many cases. In addition, case hardening under the carburizing atmosphere leads to unfavorable surface properties (higher friction) compared to the bare metal surface. Secondly, the lifespan of such an unhardened die is limited from the outset, since the typical hardening depth of 0.5-1 mm - depending on the hole pattern - usually does not lead to a hardened press roller raceway and thus to rapid raceway wear.
  • the purpose of the present invention is to use a special surface hardening method and hole pattern design to increase the life and toughness of the pelletizing die, so that this pelletizing die, because of its higher hardness and at the same time higher toughness, causes lower pelletizing costs for many applications than is currently possible with dies made of X46Cr13.
  • the positive effects of the alloying element nitrogen in stainless steels have been investigated for several years and are e.g. in DE 40 33 706 (Berns) or EP 1 052 304 (Böhler Brass). Put simply, with nitrogen as an interstitially dissolved alloying element - in contrast to carbon - an increase in hardness and corrosion resistance is possible with a constant chromium content. This is usually accompanied by a more homogeneous structure. This results in a higher toughness compared to nitrogen-free steels.
  • the invention is therefore characterized in that the surface hardness after the surface hardening is at least HRc 56, preferably at least HRc 58 and the core hardness is at most HRc 53, preferably at most HRc 50.
  • a favorable further development of the invention is characterized in that it has a chromium content of> 13% and a carbon content of ⁇ 0.4%.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the pelletizing die is edge hardened after deep hole drilling and has an edge nitrogen content of up to 0.9% by mass.
  • the pelletizing die has a through-hardened press roller track depth of> 2 mm.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the area proportion of the pellet bores on the press roller raceway area is> 40%.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the pelletizing die has an embroidery depth of ⁇ 1 mm.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the pelletizing die according to the invention
  • FIG. 2 shows the definition of the embroidery depth.
  • a ring-shaped base body made of a stainless, martensitic steel with a chromium content of at least 13% and a carbon content of at most 0.4%. It is characterized by the fact that the outer die diameter, inner die diameter D, the bore diameter d, the bore spacing a and the embedment depth c are matched to one another in such a way that this geometrical constellation results in a through-hardened press roller raceway depth I of at least 2 mm. Analogous explanations are given in Table 1 below.
  • the geometrical parameters are coordinated in such a way that an embroidery depth c of more than 1 mm is not necessary. This is desirable for economic reasons.
  • the definition of the embroidery depth can be seen in FIG. 2 as the point in the hardness profile, measured in mm, at which the hardness value is reduced to the core hardness value (typically approx. HRc 50). is falling.
  • the edge hardness values that can be achieved with this method are typically HRc 58-60; the edge hardness according to the invention is at least HRc 55.
  • the starting material is a forged ring made of a martensitic, stainless steel, e.g. X20CM 3 (1.4021).
  • the forging ring is soft annealed (typically 900 5h) so that a hardness of no more than 220 HB is set for deep hole drilling.
  • the die is produced by pre-turning, deep hole drilling and countersinking.
  • the die is then hardened by forced convection of nitrogen gas.
  • the invention is not limited to cylindrical or ring-shaped pelletizing matrices, but rather can also be used for flat or plate-shaped matrices.

Abstract

The invention relates to a pelletization matrix made of martensitic steel. The invention is especially characterized in that the edge hardness after edge hardening is at least HRc 56, preferably at least HRc 58 and the core hardness is HRc 53 maximum, preferably HRc 50 maximum.

Description

PelletiermatrizePelletiermatrize
Die Erfindung betrifft eine Pelletiermatrize aus martensitischem Stahl.The invention relates to a pelletizing die made of martensitic steel.
Zylindrische Pelletiermatrizen werden in vielen Bereichen der Technik zur Herstellung von Pellets, das ist hinsichtlich Konsistenz, Form und Größe definiertes Stückgut, eingesetzt. Dabei wird eine fließfähige Substanz im Inneren der Matrize zugeführt und mithilfe von Presswalzen durch die Pelletierkanäle der Matrize gedrückt. Pelletierfähige Substanzen sind z.B. Polymere, Tierfutter, Brennstoffe, Abfallstoffe, u.a.. Substanzen werden i.a. pelletiert, um die oben erwähnte Definition hinsichtlich Konsistenz, Form und Größe des Stückgutes zu erreichen, wie auch um die Transportfähigkeit, Lagerfähigkeit, Staubfreiheit u.a. relevante Eigenschaften.Cylindrical pelletizing matrices are used in many areas of technology for the production of pellets, that is, piece goods defined in terms of consistency, shape and size. A flowable substance is fed inside the die and pressed through the pelletizing channels of the die with the help of press rollers. Pelletizable substances are e.g. Polymers, animal feed, fuels, waste materials, etc. Substances are generally pelletized in order to achieve the above-mentioned definition with regard to consistency, shape and size of the piece goods, as well as to ensure that it can be transported, stored, free of dust etc. relevant properties.
Die Pelletiermatrize ist hinsichtlich ihres Werkstoffes und ihrer Geometrie auf die zu pelletierende Substanz abgestimmt. Sie ist im wesentlichen als perforierter metallischer Ring ausgeführt. Je nach pelletierter Substanz, Ausführung der Pelletierkanäle und Matrizenwerkstoff unterliegt die Matrize einem mehr oder weniger starken Verschleiß. Der Verschleiß kommt vor allem am Innendurchmesser, der als Laufbahn für die Presswalzen dient, aber auch innerhalb der Pelletierkanäle zum Tragen.The material and geometry of the pelletizing die are matched to the substance to be pelletized. It is designed essentially as a perforated metallic ring. Depending on the pelletized substance, the design of the pelleting channels and the matrix material, the matrix is subject to more or less severe wear. The wear mainly occurs on the inside diameter, which serves as a track for the press rolls, but also within the pelletizing channels.
Auch unterliegt die Pelletiermatrize stoßartigen Belastungen, die unter den praktischen Arbeitsbedingungen in einer Pelletierfabrik nicht ausgeschlossen werden können. Hinzu kommt die korrosive Beanspruchung der Matrize durch die zu pelletierender Substanz.The pelletizing die is also subject to shock loads, which cannot be excluded under the practical working conditions in a pelletizing factory. In addition, there is the corrosive stress on the die due to the substance to be pelletized.
Zur Zeit hat sich in vielen Anwendungen der martensitische, rostfreie Messerstahl X46CM3 (1.4034) als Standard etabliert. Dieser Werkstoff stellt einen mehr oder weniger ausreichenden Kompromiss zwischen Lebensdauer, Sprödbruchanfälligkeit und Korrosionsbeständigkeit dar.Currently, the martensitic, stainless knife steel X46CM3 (1.4034) has established itself as the standard in many applications. This material represents a more or less adequate compromise between service life, susceptibility to brittle fracture and corrosion resistance.
Ein wichtiges Kriterium für die Auswahl u. Verwendung von Pelletiermatrizen ist deren Beitrag zu den Pelletierkosten pro Masseeinheit pelletierter Substanz. Es gilt also, die Lebensdauer und den Durchsatz der Matrizen zu erhöhen. Da sich der Innendurchmesser im Laufe der Lebens- zeit der Pelletiermatrize um bis zu 30 mm aufweitet, also ein beträchtlicher Verschleiß der Presswalzenlaufbahn gegeben ist, besteht die Notwendigkeit der Härtesteigerung des Matrizenwerkstoffes für die Erhöhung der Lebensdauer. Um den Durchsatz zu steigern, ist eine Erhöhung der Anzahl der Pelletierkanäle, oder anders ausgedrückt, des Anteils der offenen Matrizenfläche, notwendig. Letzteres erhöht aber die Sprödbruch- gefahr.An important criterion for the selection u. The use of pelleting matrices is their contribution to the pelleting costs per unit mass of pelleted substance. It is therefore important to increase the lifespan and throughput of the matrices. Since the inside diameter changes over the When the pelletizing die expands by up to 30 mm, i.e. there is considerable wear on the press roller track, there is a need to increase the hardness of the die material in order to increase the service life. In order to increase the throughput, an increase in the number of pelletizing channels, or in other words, the proportion of the open die area, is necessary. However, the latter increases the risk of brittle fracture.
Dementsprechend war es bisher nicht möglich, im Vergleich zu X46C 3, einem an Luft durchhärtenden Messerstahl mit einer Härte nach dem Anlassen von HRc 48-55, die Härte und gleichzeitig die Zähigkeit zu verbessern.Accordingly, it has not been possible to improve the hardness and toughness at the same time compared to X46C 3, an air-hardening knife steel with a hardness after tempering HRc 48-55.
Die Härte konnte z.B. durch Erhöhung des C- und Cr-Gehaltes, wie auch durch Zulegieren von Mo und V auf bis zu HRc 57 verbessert werden, z.B. mit der Stahllegierung X55CrMo14 (1.4110) oder X50CrMoV15 (1.4116). Auch die Korrosionsbeständigkeit konnte dadurch leicht verbessert werden. Jedoch hat diese Ausführung den entscheidenden Nachteil, dass sie eine im Vergleich zu X46C 3 erheblich höhere Sprödbruchanfälligkeit aufweist. Deswegen kommt sie für viele Anwendungen nicht in Frage und kann auch nicht mit der angestrebten, größeren Anzahl von Pelletier- kanälen hergestellt werden.The hardness could e.g. by increasing the C and Cr content, as well as by alloying Mo and V up to HRc 57, e.g. with the steel alloy X55CrMo14 (1.4110) or X50CrMoV15 (1.4116). This also slightly improved the corrosion resistance. However, this design has the decisive disadvantage that it has a significantly higher susceptibility to brittle fracture than X46C 3. For this reason, it is out of the question for many applications and cannot be manufactured with the desired larger number of pelletizing channels.
Außerdem verursacht diese Legierung sowohl in der Herstellung beim Weichglühen, als auch beim Tieflochbohren, wie schon allein durch den höheren Gehalt an teuren Legierungselementen erhebliche Mehrkosten.In addition, this alloy causes considerable additional costs both in the production of soft annealing and in deep-hole drilling, just because of the higher content of expensive alloying elements.
Um bei entsprechender Härte die in vielen Anwendungen höheren Zähig- keitsanforderungen zu erfüllen, wird daher teilweise anstelle des durchhärtenden Messerstahls X46Cr13 z.B. der Einsatzstahl 20MnCr5 verwendet. Diese Methode hat aber zwei Nachteile: erstens ist dieser Werkstoff nicht rostbeständig und daher in vielen Fällen nicht einsetzbar. Außerdem führt das Einsatzhärten unter der karburierenden Atmosphäre zu ungünstigen Oberflächeneigenschaften (höhere Reibung) im Vergleich zur metallisch blanken Oberfläche. Zweitens ist die Lebensdauer einer derartigen, nicht durchgehärteten Matrize von vornherein begrenzt, da die typische Einhärtetiefe von 0.5-1 mm - je nach Lochmuster - meist nicht zu einer durchgehärteten Presswalzenlaufbahn und damit zu schnellem Laufbahnverschleiß führt. Eine anderer Vorschlag wird in der US 6 053 722 (Topolski et al.) beschrieben, wo der Einsatz von nitrierten Warmarbeitsstählen nahegelegt wird. Diese Methode weist jedoch prinzipiell dieselben Nachteile wie ein Einsatzstahl auf: die Warmarbeitsstähle sind aufgrund ihres niedrigen Chromgehaltes nicht korrosionsbeständig, und die beschriebene, harte und korrosionsbeständige Nitrierschicht nur wenige Mikrometer dick, sodass eine ausreichende Härte und Korrosionsbeständigkeit nur über kurze Zeit und nicht über die gesamte Lebensdauer der Pelletiermatrize gegeben ist.In order to meet the higher toughness requirements in many applications with the required hardness, the case hardening steel 20MnCr5 is used instead of the hardening knife steel X46Cr13. However, this method has two disadvantages: firstly, this material is not rust-resistant and therefore cannot be used in many cases. In addition, case hardening under the carburizing atmosphere leads to unfavorable surface properties (higher friction) compared to the bare metal surface. Secondly, the lifespan of such an unhardened die is limited from the outset, since the typical hardening depth of 0.5-1 mm - depending on the hole pattern - usually does not lead to a hardened press roller raceway and thus to rapid raceway wear. Another proposal is described in US 6 053 722 (Topolski et al.), Where the use of nitrided hot working steels is suggested. In principle, however, this method has the same disadvantages as case-hardening steel: hot-work steels are not corrosion-resistant due to their low chromium content, and the described, hard and corrosion-resistant nitriding layer is only a few micrometers thick, so that sufficient hardness and corrosion resistance only last for a short time and not over the entire length Pelletizing die life is given.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, mithilfe eines speziellen Oberflächenhärteverfahrens und Lochmusterdesigns, die Lebensdauer und Zähigkeit der Pelletiermatrize zu erhöhen, sodass diese Pelletiermatrize wegen ihrer höheren Härte bei gleichzeitig höherer Zähigkeit für viele Anwendungen niedrigere Pelletierkosten verursacht als dies gegenwärtig mit Matrizen aus X46Cr13 möglich ist. Die positiven Auswirkungen des Legierungselementes Stickstoff in rostfreien Stählen wird seit mehreren Jahren untersucht und ist z.B. in der DE 40 33 706 (Berns) oder der EP 1 052 304 (Böhler Edelstahl) beschrieben. Vereinfacht gesagt, ist mit Stickstoff als interstitiell gelöstem Legierungselement - im Gegensatz zu Kohlenstoff - bei konstantem Chromgehalt eine Steigerung von Härte und Korrosionsbeständigkeit möglich. Meist geht damit auch eine homogenere Gefügeausbildung einher. Diese hat eine im Vergleich zu stickstofffreien Stählen höhere Zähigkeit zur Folge.The purpose of the present invention is to use a special surface hardening method and hole pattern design to increase the life and toughness of the pelletizing die, so that this pelletizing die, because of its higher hardness and at the same time higher toughness, causes lower pelletizing costs for many applications than is currently possible with dies made of X46Cr13. The positive effects of the alloying element nitrogen in stainless steels have been investigated for several years and are e.g. in DE 40 33 706 (Berns) or EP 1 052 304 (Böhler Edelstahl). Put simply, with nitrogen as an interstitially dissolved alloying element - in contrast to carbon - an increase in hardness and corrosion resistance is possible with a constant chromium content. This is usually accompanied by a more homogeneous structure. This results in a higher toughness compared to nitrogen-free steels.
Die Legierung mit Stickstoff wurde aber bisher hauptsächlich anhand der sogenannten druckumgeschmolzenen Qualitäten untersucht. Hierbei sind die angestrebten Stickstoffgehalte so hoch (0.2-0-4%), dass der Stickstoff nur durch Überdruck in der Schmelze gelöst und während der Erstarrung im Stahl in Lösung gehalten werden kann. Dieses Verfahren ist aber in der Herstellung teuer und führt zu drei- bis vierfach so hohen Rohmaterialkosten. Eine Alternative zur Legierung mit Stickstoff stellt daher das Hochtemperaturaufsticken, wie z. B. in der DE 40 33 706 (Berns) beschrieben dar. Ein Nachteil des dort beschriebenen Verfahrens ist allerdings, dass wirtschaftlich nur Aufsticktiefen von wenigen Zehntel bis zu einem Millimeter erreicht werden können. Dies ist für die Anwendung in Pelletiermatrizen zu wenig, da auf der Presswalzenlaufbahn ein Verschleiß von bis zu 15mm auftritt.So far, the alloy with nitrogen has mainly been examined on the basis of the so-called pressure-remelted qualities. The targeted nitrogen levels are so high (0.2-0-4%) that the nitrogen can only be solved by overpressure in the melt and can be kept in solution in the steel during solidification. However, this process is expensive to produce and leads to raw material costs three to four times higher. An alternative to alloying with nitrogen is therefore high-temperature embroidery, e.g. B. described in DE 40 33 706 (Berns). A disadvantage of the method described there, however, is that only embroidery depths of a few tenths up to one millimeter can be achieved economically. This is not enough for use in pelletizing matrices, as wear of up to 15mm occurs on the press roller track.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Randhärte nach dem Randhärten mindestens HRc 56, vorzugsweise mindestens HRc 58 und die Kernhärte höchstens HRc 53, vorzugsweise höchstens HRc 50, beträgt.The invention is therefore characterized in that the surface hardness after the surface hardening is at least HRc 56, preferably at least HRc 58 and the core hardness is at most HRc 53, preferably at most HRc 50.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Chromgehalt von >13 % und einen Kohlenstoffgehalt von < 0.4 % aufweist.A favorable further development of the invention is characterized in that it has a chromium content of> 13% and a carbon content of <0.4%.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletiermatritze nach dem Tieflochbohren randgehärtet ist und einen Randstickstoffgehalt von bis zu 0,9 Masse-% aufweist.An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the pelletizing die is edge hardened after deep hole drilling and has an edge nitrogen content of up to 0.9% by mass.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Pelletiermatrize eine durchgehärtete Presswalzenlaufbahntiefe von > 2 mm auf.In a further advantageous development of the invention, the pelletizing die has a through-hardened press roller track depth of> 2 mm.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der Pelletierbohrungen an der Presswalzenlaufbahnfläche > 40 % beträgt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletiermatrize eine Aufsticktiefe von <1 mm aufweist.A favorable embodiment of the invention is characterized in that the area proportion of the pellet bores on the press roller raceway area is> 40%. A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the pelletizing die has an embroidery depth of <1 mm.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ausführung der Pelletiermatrize und Fig. 2 die Definition der Aufsticktiefe darstellt.The invention will now be described by way of example with reference to the drawings, in which FIG. 1 shows an embodiment of the pelletizing die according to the invention and FIG. 2 shows the definition of the embroidery depth.
Die erfindungsgemäße Ausführung der Pelletiermatrize gemäß Fig. 1 besteht aus einem ringförmigen Grundkörper aus einem rostfreien, martensitischen Stahl mit einem Chromgehalt von mindestens 13% und einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,4%. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass der Matrizenaußendurchmesser, Matrizeninnendurchmesser D, der Bohrungsdurchmesser d, der Bohrungsabstand a und die Aufsticktiefe c so aufeinander abgestimmt werden, dass sich aufgrund dieser geometrischen Konstellation eine durchgehärtete Presswalzenlaufbahn- tiefe I von mindestens 2 mm ergibt. Als Beispiel sind sinngemäße Ausführungen in der nachfolgenden Tabelle 1 angeführt.1 consists of a ring-shaped base body made of a stainless, martensitic steel with a chromium content of at least 13% and a carbon content of at most 0.4%. It is characterized by the fact that the outer die diameter, inner die diameter D, the bore diameter d, the bore spacing a and the embedment depth c are matched to one another in such a way that this geometrical constellation results in a through-hardened press roller raceway depth I of at least 2 mm. Analogous explanations are given in Table 1 below.
Tabelle 1Table 1
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alle Maße in mmAll dimensions in mm
Die Abstimmung der geometrischen Parameter erfolgt dabei so, dass eine Aufsticktiefe c von mehr als 1 mm nicht erforderlich ist. Dies ist aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert. Die Definition der Aufsticktiefe ist aus Fig. 2 als jener Punkt im Härteprofil, gemessen in mm, ersichtlich, bei dem der Härtewert auf den Kernhärtewert (typisch ca. HRc 50) abge- fallen ist. Die mit diesem Verfahren erzielbaren Randhärtewerte betragen typisch HRc 58-60, erfindungsgemäß ist eine Randhärte von mindestens HRc 55. Durch das Aufsticken ist an der Oberfläche ein Stickstoffgehalt von 0,3 - 0,9 % erreichbar. Durch die erfindungsgemäße Ausführung gemäß Fig. 1 wird im Vergleich zur konventionellen Technik erzielt:The geometrical parameters are coordinated in such a way that an embroidery depth c of more than 1 mm is not necessary. This is desirable for economic reasons. The definition of the embroidery depth can be seen in FIG. 2 as the point in the hardness profile, measured in mm, at which the hardness value is reduced to the core hardness value (typically approx. HRc 50). is falling. The edge hardness values that can be achieved with this method are typically HRc 58-60; the edge hardness according to the invention is at least HRc 55. By embroidering, a nitrogen content of 0.3-0.9% can be achieved on the surface. 1, compared to conventional technology, the following is achieved:
• eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit für die meisten Pelletieranwendungen (Tierfutter, Kommunalschlamm, Abfall, Holz, chemische Industrie) • eine verbesserte Lebensdauer aufgrund der höheren Randhärte• an improved corrosion resistance for most pelleting applications (animal feed, municipal sludge, waste, wood, chemical industry) • an improved service life due to the higher hardness
• ein verbesserter Durchsatz, und damit verringerte Kosten pro Tonne pelletierter Substanz, aufgrund des sehr eng ausführbaren Lochabstandes.• an improved throughput, and thus lower costs per ton of pelletized substance, due to the very narrow hole spacing.
• eine verringerte Sprödbruchanfälligkeit, da die Pelletiermatrize nicht überall durchgehärtet ist sondern nur auf der Presswalzenlaufbahn.• Reduced susceptibility to brittle fracture, since the pelletizing die is not fully hardened everywhere but only on the press roller track.
• eine verbesserte Dauerfestigkeit, da das Randhärteverfahren Druckeigenspannungen auf der Oberfläche erzeugt. Dadurch sind Ausführungen mit geringerer Restwandstärke möglich. • Improved fatigue strength as the edge hardening process creates residual compressive stresses on the surface. This allows designs with a lower residual wall thickness.
Ausführungsbeispielembodiment
Ausgangsmaterial ist ein Schmiedering aus einem martensitischen, rostfreien Stahl, z.B. X20CM 3 (1.4021 ). Der Schmiedering wird weichgeglüht (typischerweise 900 5h), sodass eine Härte von nicht mehr als 220 HB für das Tieflochbohren eingestellt wird.The starting material is a forged ring made of a martensitic, stainless steel, e.g. X20CM 3 (1.4021). The forging ring is soft annealed (typically 900 5h) so that a hardness of no more than 220 HB is set for deep hole drilling.
Die Herstellung der Matrize erfolgt durch Vordrehen, Tieflochbohren, und Senken. Die Matrize wird so gebohrt, dass sie Ausführung 3 (D = 580 mm, d = 3,5 mm, a=1 ,15 mm) entspricht. Nach der mechanischen Bearbeitung wird die Matrize im Hochtemperaturvakuumofen aufgestickt und gehärtet. Dies erfolgt typisch bei einer Temperatur von 1100 °C und mit einer Stickstoffatmosphäre von pN2 = 1 bar. Um die Aufsticktiefe von 1 mm zu erzielen ist eine Aufstickzeit bei 1100 °C von mehreren Stunden erforderlich. Danach wird die Matrize durch erzwungene Konvektion von Stickstoffgas gehärtet. Das Resultat ist eine Pelletiermatrize mit einer Oberflächenhärte von HRc 58, einer durchgehärteten Presswalzenlaufbahn bis in eine Tiefe von I = 13,8 mm und einer Schlagbiegeenergie von 110 J. Letzterer Wert ermöglicht die Anbringung der erforderlichen Bohrungsanzahl, sodass auch der Durchsatz im Vergleich zur konventionellen Technik verbessert ist. Die Vergleichswerte mit der konventionellen Technik sind aus Tabelle 2 ersichtlich. The die is produced by pre-turning, deep hole drilling and countersinking. The die is drilled so that it corresponds to version 3 (D = 580 mm, d = 3.5 mm, a = 1, 15 mm). After the mechanical processing, the die is embroidered in the high-temperature vacuum oven and hardened. This is typically done at a temperature of 1100 ° C and with a nitrogen atmosphere of p N2 = 1 bar. In order to achieve the embroidery depth of 1 mm, an embroidery time at 1100 ° C of several hours is required. The die is then hardened by forced convection of nitrogen gas. The result is a pelletizing die with a surface hardness of HRc 58, a fully hardened press roller raceway down to a depth of I = 13.8 mm and an impact bending energy of 110 J. The latter value enables the required number of holes to be drilled, which means that the throughput is also higher than that of the conventional one Technology is improved. The comparison values with the conventional technology are shown in Table 2.
Tabelle 2Table 2
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Die Erfindung ist nicht auf zylindrische oder ringförmige Pelletiermatrizen beschränkt, sie kann vielmehr auch für ebene bzw. plattenförmige Matrizen eingesetzt werden. The invention is not limited to cylindrical or ring-shaped pelletizing matrices, but rather can also be used for flat or plate-shaped matrices.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Pelletiermatrize aus martensitischem Messerstahl dadurch gekennzeichnet, dass die Randhärte nach dem Randhärten mindestens HRc 56, vorzugsweise mindestens HRc 58 und die Kernhärte höchstens HRc 53, vorzugsweise höchstens HRc 50, beträgt.1. Pelletizing die made of martensitic knife steel, characterized in that the surface hardness after the surface hardening is at least HRc 56, preferably at least HRc 58 and the core hardness is at most HRc 53, preferably at most HRc 50.
2. Pelletiermatritze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Chromgehalt von >13 % und einen Kohlenstoffgehalt von < 0.4 % aufweist.2. Pelletizing die according to claim 1, characterized in that it has a chromium content of> 13% and a carbon content of <0.4%.
3. Pelletiermatritze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletiermatritze nach dem Tieflochbohren randgehärtet ist und einen Randstickstoffgehalt von bis zu 0,9 Masse-% aufweist.3. Pelletizing die according to claim 1 or 2, characterized in that the pelletizing die is edge hardened after deep hole drilling and has an edge nitrogen content of up to 0.9% by mass.
4. Pelletiermatrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletiermatrize eine durchgehärtete Presswalzenlaufbahntiefe (I) von > 2 mm aufweist.4. Pelletizing die according to claim 1 or 2, characterized in that the pelletizing die has a through-hardened press roll track depth (I) of> 2 mm.
5. Pelletiermatrize nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenanteil der Pelletierbohrungen an der Presswalzenlaufbahnfläche > 40 % beträgt.5. Pelletizing die according to one of claims 1 to 3, characterized in that the proportion of the area of the pelletizing bores on the press roll running surface is> 40%.
6. Pelletiermatrize nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pelletiermatrize eine Aufsticktiefe (c) von < 1 mm aufweist. 6. Pelletizing die according to claim 3 or 4, characterized in that the pelletizing die has an embroidery depth (c) of <1 mm.
PCT/EP2003/006981 2002-07-09 2003-07-01 Pelletization matrix WO2004004883A1 (en)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB916534A (en) * 1961-05-17 1963-01-23 Richard Sizer Ltd Improvements in and relating to cube and pellet extrusion of feedstuffs
GB992352A (en) * 1963-02-15 1965-05-19 Richard Sizer Ltd Improved extrusion die
JPH0866720A (en) * 1994-08-26 1996-03-12 Nippon Light Metal Co Ltd Die for extrusion working having hard film featuring excellent peeling resistance and its production and aluminum extruded shape having excellent surface characteristic
US6053722A (en) * 1998-07-28 2000-04-25 Consolidated Process Machinery, Inc. Nitrided H13-alloy cylindrical pelleting dies
US6491767B1 (en) * 1998-01-28 2002-12-10 Northwestern University Case hardened dies for improved die life

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB916534A (en) * 1961-05-17 1963-01-23 Richard Sizer Ltd Improvements in and relating to cube and pellet extrusion of feedstuffs
GB992352A (en) * 1963-02-15 1965-05-19 Richard Sizer Ltd Improved extrusion die
JPH0866720A (en) * 1994-08-26 1996-03-12 Nippon Light Metal Co Ltd Die for extrusion working having hard film featuring excellent peeling resistance and its production and aluminum extruded shape having excellent surface characteristic
US6491767B1 (en) * 1998-01-28 2002-12-10 Northwestern University Case hardened dies for improved die life
US6053722A (en) * 1998-07-28 2000-04-25 Consolidated Process Machinery, Inc. Nitrided H13-alloy cylindrical pelleting dies

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 199620, Derwent World Patents Index; Class L02, AN 1996-195747, XP002262864 *

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