WO2004074571A1 - Plasmatrierter wärmetauscher - Google Patents

Plasmatrierter wärmetauscher Download PDF

Info

Publication number
WO2004074571A1
WO2004074571A1 PCT/EP2004/001340 EP2004001340W WO2004074571A1 WO 2004074571 A1 WO2004074571 A1 WO 2004074571A1 EP 2004001340 W EP2004001340 W EP 2004001340W WO 2004074571 A1 WO2004074571 A1 WO 2004074571A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
plasma
exchanger according
coated
heat transfer
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/001340
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Hellenthal
Original Assignee
Walzen Irle Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Walzen Irle Gmbh filed Critical Walzen Irle Gmbh
Priority to EP04710849A priority Critical patent/EP1595025A1/de
Priority to JP2006501825A priority patent/JP2006518013A/ja
Priority to CA002516951A priority patent/CA2516951A1/en
Priority to US10/544,603 priority patent/US20060144563A1/en
Publication of WO2004074571A1 publication Critical patent/WO2004074571A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • F28F5/02—Rotary drums or rollers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0246—Hard rolls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger according to the preamble of claim 1.
  • Such heat exchangers are used for the production or finishing of web-like products in industry, predominantly in calenders.
  • the thermally applied surface coatings have the disadvantage of a relatively large porosity of the finished layer. Wear particles have the ability to penetrate these pores and the less hard matrix areas and then "wash them out”.
  • Surface-hardened forged steel rollers in addition to insufficient tempering resistance and the associated low hardness, also have an unfavorable residual stress distribution caused by surface-hardening. High tensile stresses in the area of the hardness zone negate the advantages of the good mechanical properties of forged steel.
  • New coating slips and feedstocks in paper production require increased chemical and mechanical corrosion resistance not only of the roll barrel but also of the entire roll surface which is connected to the environment and the web. Due to the enormous heat transfer capacities (> 80 kW / m), constantly increasing heat transfer temperatures, the contact surfaces exposed to the fluid heat transfer media are exposed to ever greater chemical / mechanical corrosion.
  • the invention has for its object to develop a generic heat exchanger so that he the above. Does not have disadvantages, in particular that surface hardnesses well in excess of 400-450 HV are achieved and that chemical / mechanical corrosion is minimized even with heat transfer rates> 80 kW / m.
  • the tempered forged steel rollers described above are plasma-coated at the desired locations.
  • plasma mating is used in the following as a collective term for the sub-terms plasma nitriding, plasma nitrocarburizing, plasma oxidizing, plasma carbonitriding and plasma carburizing. This takes place primarily in a vacuum chamber at a treatment pressure of 0.3 to 10 mbar.
  • the treatment temperature is between 400 - 600 ° C depending on the task.
  • Ammonia, nitrogen, methane and hydrogen are predominantly used as process gases.
  • Pressure, temperature, time and gas type form parameters when varying layers and desired surface hardness. Surface hardnesses of up to 1200 HV can be achieved on the desired surfaces, with a hardness depth of up to 1 mm being achieved.

Abstract

Ein temperierbarer, rotierbarer, rotationssymmetrischer Wärmetauscher, insbesondere für das Press-, Trocken- oder Glättwerk einer Maschine zur Herstellung von bahnartigen Produkten, wie Papierbahnen oder Kunststofffolien, der vorzugsweise mit fluiden bzw. dampfförmigen Wärmeträgern oder einer Beheizung auf dem elektrischen Wege, temperierbar ist, soll so verbessert werden, dass Oberflächenhärten weit über 400 - 450 HV erreicht werden, und dass die chemische/meschanische Korrossion auch bei Wärmeübertragungsleistungen > 80 kW/m minimiert wird. Dazu wird vorgeschlagen, dass der Wärmetauscher plasmatriert ist.

Description

PLASMATRIERTER WÄRMETAUSCHER
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Wärmetauscher werden zur Herstellung bzw. Veredelung von bahnartigen Produkten in der Industrie, vorwiegend in Kalandern, eingesetzt.
Die bei den neuen Multi-Nip-Kalanderwalzen geforderten Wärmeübertragungsleistungen und Oberflächentemperaturen belasten die bisher üblichen Kalan- derwalzenwerkstoffe wie Hartguss, Sphäroguss oder Chromguss über ihre Belastungsgrenzen hinaus. Schmiedestahl ist zzt. der Werkstoff, der diese Anforderungen erfüllt. Da jedoch ein adäquater Schmiedestahl nur bis Werkstoffhärten von 400-450 HV vergütet werden kann, ohne die Vorzüge von Schmiedestahl einzubüßen, werden diese Walzen entweder z. B. galvanisch oder thermisch oberflächenbeschichtet oder z. B. durch Induktivhärten oder Flammhärten randschichtgehärtet.
Die thermisch aufgebrachten Oberflächenbeschichtungen haben neben einer ungenügenden Prozesssicherheit den Nachteil einer relativ großen Porosität der Fertigschicht. Verschleißpartikel haben die Möglichkeit in diese Poren und die weniger harten Matrixbereiche einzudringen und diese dann "auszuwaschen". Randschichtgehärtete Schmiedestahlwalzen weisen neben einer unzureichenden Anlassbeständigkeit und damit verbundenen zu niedrigen Härte eine ungünstige, durch das Randschichthärten verursachte Eigenspannungsver- teilung auf. Hohe Zugspannungen im Bereich der Härteeinflusszone machen die Vorteile der guten mechanischen Eigenschaften von Schmiedestahl zunichte. Neue Streichmassen und Einsatzstoffe bei der Papierherstellung erfordern gesteigerte chemische und mechanische Korrosionsfestigkeit nicht nur des Walzenballens sondern der gesamten mit der Umwelt und der Warenbahn in Verbindung stehenden Walzenoberfläche. Aufgrund der enormen Wärmeübertragungsleistungen (> 80 kW/m), ständig steigende Wärmeübertragungstemperaturen sind auch die dem fluiden Wärmeträgern ausgesetzten Kontaktflächen einer immer größeren chemisch / mechanisch Korrosion ausgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Wärmetauscher so weiterzubilden, dass er die o. g. Nachteile nicht aufweist, insbesondere daß Oberflächenhärten weit über 400 - 450 HV erreicht werden, und dass die chemische/meschanische Korrossion auch bei Wärmeübertragungsleistungen > 80 kW/m minimiert wird..
Erfindungsgemäß werden die oben beschriebenen, vergüteten Schmiedestahl- wal∑en an den gewünschten Stellen plasmatriert. Der Ausdruck Plasmatrieren wird im Folgenden als Sammelausdruck für die Unterbegriffe Plasmanitrieren, Plasmanitrocarburieren, Plasmaoxidieren, Plasmacarbonitrieren und Plasma- carborieren verwendet. Dieses findet vorwiegend in einer Vakuumkammer bei einem Behandlungsdruck von 0,3 bis 10 mbar statt. Die Behandlungstemperatur liegt je nach Aufgabenstellung zwischen 400 - 600 °C. Als Prozessgase werden überwiegend Ammoniak, Stickstoff, Methan und Wasserstoff eingesetzt. Druck, Temperatur, Zeit und Gasart bilden Parameter bei der Variation von Schichten und gewünschten Oberflächenhärten. An den gewünschten Oberflächen können Oberflächenhärten von bis zu 1200 HV erreicht werden, wobei eine Härtetiefe von bis zu 1 mm realisiert wird. Neben dieser extremen Härte bilden diese Diffusions-Schichten keine für den Verschleißprozess schädliche Prorositätserhöhung. Die Prorosität des Substrates bleibt erhalten. Zusätzlich wird eine enorme Verbesserung gegenüber chemischer Korrosion erreicht. Eine Unterkorrosion, bekannt beim thermischen Spritzbeschichten oder auch Hartchrombeschichtungen ist beim Plasmatrieren nicht möglich. Die Verbindungsschicht an der Oberfläche passiviert die Oberfläche gegen Oxidationsan- griffe. Mikrorissbildungen, ebenfalls bekannt bei den o. g. Verfahren, findet hier ebenfalls nicht statt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Temperierbarer, rotierbarer, rotationssymmetrischer Wärmetauscher, insbesondere für das Press-, Trocken- oder Glättwerk einer Maschine zur Herstellung von bahnartigen Produkten, wie Papierbahnen oder Kunststofffolien, der vorzugsweise mit fluiden bzw. dampfförmigen Wärmeträgern oder einer Beheizung auf dem elektrischen Wege, temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher plasmatriert ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenzapfenoberfläche ganz oder teilweise plasmatriert ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des Wärmetauschers zum bahnartigen Produkt plasmatriert ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ballenoberfläche des Wärmetauschers plasmatriert ist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenoberfläche plasmatriert ist.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass heizmediumsberuhrten Oberflächen ganz oder teilweise plasmatriert sind.
7. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsschicht an der Oberfläche ausgebildet ist.
8. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass keine Verbindungsschicht an der Oberfläche ausgebildet ist.
9. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkorrosion verhindert ist.
10. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, dass die plasmatrierte Kalanderwalze bei einer Prozesstemperatur von -20 °C bis 500 °C einsetzbar ist.
PCT/EP2004/001340 2003-02-19 2004-02-13 Plasmatrierter wärmetauscher WO2004074571A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04710849A EP1595025A1 (de) 2003-02-19 2004-02-13 Plasmatrierter wärmetauscher
JP2006501825A JP2006518013A (ja) 2003-02-19 2004-02-13 プラズマ処理された熱交換器
CA002516951A CA2516951A1 (en) 2003-02-19 2004-02-13 Plasma-treated heat exchangers
US10/544,603 US20060144563A1 (en) 2003-02-19 2004-02-13 Plasmatized heat exchanger

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10307107.5 2003-02-19
DE10307107 2003-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004074571A1 true WO2004074571A1 (de) 2004-09-02

Family

ID=32891762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/001340 WO2004074571A1 (de) 2003-02-19 2004-02-13 Plasmatrierter wärmetauscher

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060144563A1 (de)
EP (1) EP1595025A1 (de)
JP (1) JP2006518013A (de)
CA (1) CA2516951A1 (de)
WO (1) WO2004074571A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007085614A2 (de) * 2006-01-24 2007-08-02 Walter Reichel Vorichtung und verfahren zur oberflächenbehandlung von walzen in der papierindustrie

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5241455B2 (ja) * 2008-12-02 2013-07-17 新日鐵住金株式会社 浸炭窒化部材および浸炭窒化部材の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383466A1 (de) * 1989-02-16 1990-08-22 Valmet-Tampella Inc. Yankee-Zylinder und Verfahren zum Beschichten eines Yankee-Zylinders

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05304872A (ja) * 1992-04-30 1993-11-19 Sanyo Electric Co Ltd 自動製麺機のミキサー取付構造
US5707705A (en) * 1993-09-08 1998-01-13 Tulip Memory Systems, Inc. Titanium or titanium-alloy substrate for magnetic-recording media
US5499936A (en) * 1995-01-12 1996-03-19 Outboard Marine Corporation Monolithic metallic drive shafts which are resistant to corrosion and wear
DE19525863A1 (de) * 1995-07-15 1997-01-16 Ae Goetze Gmbh Gleitringdichtung für die Laufwerke von Gleiskettenfahrzeugen
DE19730449A1 (de) * 1997-07-16 1999-01-21 Mosca G Maschf Spannvorrichtung für Umreifungsmaschinen
US6755566B2 (en) * 2001-02-15 2004-06-29 Konrad Damasko Clockwork
US7465362B2 (en) * 2002-05-08 2008-12-16 Btu International, Inc. Plasma-assisted nitrogen surface-treatment
US6966954B2 (en) * 2002-10-24 2005-11-22 General Electric Comany Spall propagation properties of case-hardened M50 and M50NiL bearings

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383466A1 (de) * 1989-02-16 1990-08-22 Valmet-Tampella Inc. Yankee-Zylinder und Verfahren zum Beschichten eines Yankee-Zylinders

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007085614A2 (de) * 2006-01-24 2007-08-02 Walter Reichel Vorichtung und verfahren zur oberflächenbehandlung von walzen in der papierindustrie
WO2007085614A3 (de) * 2006-01-24 2008-02-14 Walter Reichel Vorichtung und verfahren zur oberflächenbehandlung von walzen in der papierindustrie

Also Published As

Publication number Publication date
US20060144563A1 (en) 2006-07-06
JP2006518013A (ja) 2006-08-03
EP1595025A1 (de) 2005-11-16
CA2516951A1 (en) 2004-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nie et al. Sliding wear behaviour of electrolytic plasma nitrided cast iron and steel
Oliveira et al. Micro-abrasive wear test of niobium carbide layers produced on AISI H13 and M2 steels
MXPA02012780A (es) Articulos de acero recubiertos de carburo y metodo para elaborarlos.
JPH0158265B2 (de)
Kononenko et al. Recovering a reducing-gear shaft neck by reinforced-bush adhesion
WO2004074571A1 (de) Plasmatrierter wärmetauscher
US6087022A (en) Component having a functionally graded material coating for improved performance
EP3631023B1 (de) Verfahren zur oberflächenbehandlung eines stahlyankees
EP1333105A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke sowie wärmebehandeltes Werkstück
WO2003038141A2 (de) Verfahren zur herstellung einer uv-absorbierenden transparenten abriebschutzschicht
Pereloma et al. Comparison of ferritic nitrocarburising technologies
DE3714327C2 (de)
US20020146514A1 (en) Coating composition for passivating film with excellent corrosion resistance
CN102019731A (zh) 一种耐指纹拉丝板
DE202006020978U1 (de) PVD-Hartstoffbeschichtung von Kettengelenkteilen
DE102018103321A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten
WO2004015199A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur oberflächenbearbeitung von papierbahnen und ähnlichen endlosvliesen mittels beheizbarer walze
EP2194187A1 (de) Kalander
Kaplun et al. Durability of the “Coating–Base” Composition during Rolling Friction
Aghajani et al. Active Screen Plasma Nitriding
KR100388897B1 (ko) 가공성, 내식성이 뛰어난 고윤활크롬-프리 내지문 강판
Jamison Friction and wear reduction with tribological coatings
JPS60178017A (ja) 耐焼付性の優れた押出ピン
EP1474541A1 (de) Verfahren zur herstellung einer oxidschicht auf metallteilen
EP3752656A1 (de) Hartstoffschicht auf metallsubstrat

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2004710849

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2006144563

Country of ref document: US

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10544603

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006501825

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2516951

Country of ref document: CA

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2004710849

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10544603

Country of ref document: US