WO2019002172A1 - Brechwerkzeug sowie verfahren zum herstellen eines brechwerkzeugs - Google Patents

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WO2019002172A1
WO2019002172A1 PCT/EP2018/066884 EP2018066884W WO2019002172A1 WO 2019002172 A1 WO2019002172 A1 WO 2019002172A1 EP 2018066884 W EP2018066884 W EP 2018066884W WO 2019002172 A1 WO2019002172 A1 WO 2019002172A1
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wear protection
base body
breaking tool
crushing
insert
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PCT/EP2018/066884
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Baris Irmak
Marc TIGGES
Daniel Evermann
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Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
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    • B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
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    • B02C4/30—Shape or construction of rollers
    • B02C4/305—Wear resistant rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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    • B02C2210/00—Codes relating to different types of disintegrating devices
    • B02C2210/02—Features for generally used wear parts on beaters, knives, rollers, anvils, linings and the like

Definitions

  • the invention relates to a breaking tool for attachment to a crushing roll of a roll crusher, as well as a roll crusher with such a crushing tool. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a breaking tool.
  • crushers For crushing materials such as limestone, oil shale marl, clay, oil sands or similar mineral materials usually crushers, in particular roll crushers are used.
  • Known roll crushers have two crushing rollers which rotate in opposite directions and form a crushing gap between the crushing rollers.
  • the crushing rollers have evenly spaced crushing tools, such as blow bars, hammer, chisel or crushing teeth.
  • the crushers of a roll crusher are exposed to high wear and must therefore be replaced regularly. For example, from DE4123967Alist such a breaking tool known.
  • a crushing tool for attachment to a crushing roll of a roll crusher comprises a main body, which is attachable to the crushing roll, and at least one attached to the main body wear protection element, wherein the wear protection element is formed of a hard metal.
  • the main body is formed of a metal matrix composite material having a wear protection insert made of a hard metal.
  • the base body has, for example, a connection surface which, for example, can be connected to the surface of the crushing roller in a material-locking or form-fitting manner.
  • the connecting surface of the base body is formed complementary to a connecting surface of the crushing roller.
  • the breaking tool is in particular a breaking tooth, which is preferably attached to a secondary crusher or tertiary crusher.
  • the breaking tooth has a substantially m Indeedeiförmige, in particular tooth-shaped contour with a pointing in the direction of rotation of the crushing roller tip.
  • the metal matrix composite of the main body comprises a metal matrix material and the wear protection insert of a hard metal.
  • the metal matrix material is, for example, high-temperature-resistant steel and / or a ductile steel having a hardness of about 90-500 HB, in particular 120-350 HB, preferably 150 HB (Brinell) and, for example, an elongation at break of greater than or equal to 18-26%. , especially 14%.
  • a basic body of a metal matrix composite material is particularly simple and inexpensive to produce.
  • the wear protection insert made of a hard metal provides a reliable wear protection, which can be easily introduced on the surface of the breaking tool.
  • the wear protection insert is preferably produced from a pulverulent and / or granular mixture of particles (grains) comprising ceramic, aluminum and / or carbides such as boron carbide, tungsten carbide, silicon carbide, the mixture being mixed, heated, in particular fumigated, and baked, for example with a binder. becomes.
  • the mixture is heated in an example flexible form, which corresponds to the negative form of the wear protection insert.
  • the mixture cools and cures to a highly wear-resistant body having a porous structure.
  • the base body is produced by a casting process.
  • the metal matrix composite of the base body is made by a casting process, wherein the wear protection liner has been cast into the metal matrix material.
  • a casting method offers the advantage of a particularly easy manufacturability of the Grundköpers in a variety of forms.
  • the wear protection insert is arranged according to a further embodiment on the surface of the base body. At least part of the surface of the crushing tool is formed by the wear protection pad.
  • the wear protection insert is preferably arranged on the upper surface of the breaking tool facing outward in the radial direction of the crushing roller.
  • the wear protection insert preferably comprises a hard metal, such as tungsten carbide, ceramic, titanium carbide, boron carbide or chromium carbide, and is preferably completely formed therefrom.
  • Carbide offers the advantage of a particularly wear-resistant surface.
  • the wear protection insert is at least partially encapsulated in the base body.
  • the metal matrix material and the wear liner are joined by casting to the metal matrix composite.
  • the wear protection pad is completely encapsulated in the metal matrix material.
  • the wear protection pad preferably has a thickness of about 5mm to 25mm, preferably 10mm to 15mm and is integrally formed.
  • the main body has according to a further embodiment, a plurality of wear protection pads, which are at least partially encapsulated in the body.
  • a wear protection insert is arranged on a side face pointing in the axial direction of the crushing roller. It may also be provided to attach a plurality of wear protection inserts on the surface of the breaking tool facing outward in the radial direction of the crushing roller. Due to the relatively simple method of producing the crow body, it is possible to arrange a plurality of wear layers such that the areas of the break tool which are exposed to high wear have a wear protection insert.
  • the plurality of wear protective inserts comprises a plurality of particles, in particular hard metal or ceramic particles or diamonds.
  • each wear protection pad consists of exactly one particle, the wear protection pads being arranged disorderly in the metal matrix material.
  • the wear protection element is connected cohesively to the base body according to a further embodiment, in particular welded, glued or soldered. Also, a positive and / or non-positive connection, such as a screw connection is conceivable.
  • the wear protection element is preferably attached to the facing in the direction of rotation of the crushing roller surface of the body and thus exposed to the greatest wear, since this surface first comes into contact with the material to be crushed.
  • the wear protection element is preferably mounted in a recess in the base body.
  • the recess is preferably formed on the front side, in particular in the direction of rotation of the crushing roller facing side surface of the breaking tool.
  • the wear protection pad has a porous structure.
  • the wear protection pad is sponge-shaped or designed such that infiltration of the metal matrix material into the wear protection pad is made possible.
  • the wear protection insert has a smooth, planar structure and the wear protection insert is bonded to the metal matrix material only by casting at the surface.
  • the wear protection pad preferably has a plate shape and is integrally formed.
  • the invention further comprises a roll crusher with two crushing rollers which are arranged side by side rotatable in opposite directions and wherein between the crushing rollers, a refractive gap is formed and wherein at least one of the crushing rollers, a crushing tool according to any one of the preceding claims is attached.
  • the breaking tool is preferably attached to a shoulder on the surface of the crushing roller.
  • the base body of the crushing tool is attached to the surface of the crushing roller, preferably attached to the shoulder of the crushing roller and materially and / or positively connected thereto.
  • the invention also includes a method for producing a breaking tool for attachment to a crushing roll of a roll crusher, comprising the steps:
  • the wear protection pad is preferably completely enclosed by the casting material so that the casting material infiltrates into the wear protection pad.
  • the casting material comprises the metal matrix material described with respect to the breaking tool.
  • the wear protection element is connected in a materially bonded manner to the basic body, in particular welded or soldered.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a roll crusher with a plurality of crushing tools in a sectional view according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a breaking tool in a sectional view according to a further exemplary embodiment.
  • 3 shows a schematic representation of a breaking tool in a plan view according to the exemplary embodiment of FIG. 2.
  • Fig. 1 shows a roll crusher 10 with two crushing rollers 12 which are arranged side by side and wherein between the crushing rollers 12, a crushing gap 16 is formed, in which the material is crushed.
  • Such roll crushers 10 are used, for example, in the oil sands industry in an open pit.
  • the crushing rollers 12 each have on their surface a plurality of crushing tools 14, which are arranged circumferentially on the respective crushing roller 12 and, for example, evenly spaced from each other.
  • On the surface of the crushing rollers 12 are a plurality of paragraphs 18 for attachment of each one Breaking tool 14 is formed.
  • Each step 18 has a substantially planar connecting surface on which the breaking tool 14 is attached.
  • the crushing tools 14 are each materially connected to the surface of the crushing roller 12, in particular welded.
  • the crushing tools 14 are additionally or exclusively positively connected to the crushing roller 12.
  • the crushing rollers 12 rotate in the direction of the arrow in opposite directions.
  • the material to be crushed is fed from above into the crushing gap 16 and comminuted in the crushing gap 16.
  • the breaking tool 14 has substantially the shape of a chisel with, for example, four or more side surfaces. Furthermore, the breaking tool has a main body 20 and at least one wear protection elements 24.
  • the wear-resistant member 24 is formed of a cemented carbide such as sintered carbide hard metals such as tungsten carbide which have high hardness, wear resistance and heat resistance and corrosion resistance. Hard metals have, for example, 90-94% tungsten carbide and 6-10% cobalt.
  • the wear protection element 24 is arranged on the side face of the breaking tool 14 pointing in the direction of rotation of the crushing roller 12.
  • the base body 20 has on its side facing in the direction of rotation of the crushing roller 12 side surface a recess 26 in which the wear protection element 24 is mounted.
  • the recess 26 extends along the radially outer edge of the side surface of the breaking tool 14.
  • the wear protection element 24 is completely mounted within the recess 26 of the base body 20 and terminates flush with the base body 20 on all side surfaces of the breaking tool 14. It is also conceivable that the wear protection element 24 projects beyond the base body on the side surfaces of the breaking tool 14.
  • the wear protection element 24 is, for example, materially and / or positively connected to the base body 20, in particular welded, sintered, glued, soldered or screwed.
  • the main body 20 is formed from a metal matrix composite material and has a wear protection insert 22.
  • the wear protection insert 22 is arranged on the side surface of the breaking tool 14 pointing outward in the radial direction of the crushing roller 12 and terminates flush with the side surface of the base body 20.
  • At the wear protection insert 22 opposite bottom surface of the base body 20 is a connecting surface for connecting the base body 20 with the surface of the crushing rollers 12th educated.
  • the base body 20 is materially connected to the shoulder 18 of the crushing roller 12.
  • the wear protection insert 22 protrudes from the base body 20 by way of example.
  • the wear protection insert 22 is formed, for example, from a hard metal such as tungsten carbide, ceramic, titanium carbide, boron carbide or chromium carbide.
  • the wear protection pad 22 as shown in Fig. 2, a honeycomb-shaped structure.
  • porous structures of the wear protection insert 22 conceivable, which is designed such that an infiltration of the metal matrix material in the wear protection insert 22 is made possible.
  • the wear protection insert 22 is integrally formed and has, for example, a thickness of 5mm to 25mm, preferably 10mm to 15mm.
  • the base body is formed from the metal matrix material, wherein the wear protection insert 22 at least partially enclosed by a metal matrix material, in particular cast in this.
  • the metal matrix material is, for example, high-temperature-resistant steel and / or a steel having a hardness of about 150-400 HB (Brinell).
  • a high-temperature-resistant steel is to be understood as meaning a heat-resistant steel with a high chromium-nickel content, which has a temperature resistance of up to 650 ° C., in particular up to 1000 ° C.
  • Such steels are, for example, austenitic chromium-nickel steels such as GX25CrNiSi18-9, GX40CrNiSi25-12, GX40NiCrSiNb35-26.
  • High temperature steels up to 600 ° C, for example, steels according to DIN EN 10213.
  • High temperature steels up to 1200 ° C, for example, steels according to DIN EN 10295.
  • the wear protection insert 22 extends in the embodiment of FIGS. 2 and 3, for example over a portion of the radially outward It is also conceivable that the wear protection insert 22 extends over the entire radially outwardly facing side surface and / or further side surfaces of the base body 20.
  • the wear protection insert forms at least a part of the surface of the main body 20
  • a hard metal wear liner 22 such as tungsten carbide, ceramic, titanium carbide, boron carbide, or chromium carbide is positioned in a mold for casting a body 20 of the crusher tool 14, for example.
  • the wear protection insert 22 has, for example, a plate shape and is positioned on the upper side, in particular of the side surface of the breaking tool 14 pointing radially outwards in the direction of the crushing roller 12.
  • the base body 20 is cast from the metal matrix material, so that the wear protection insert 22 is at least partially enclosed by the casting material of the base body 20, wherein the casting material, for example, infiltrated into the porous structure of the wear protection insert 22.
  • the wear protection pad 22 is completely enclosed by the casting material.
  • the wear protection element 22 is subsequently attached to the base body 20, in particular soldered.

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  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brechwerkzeug (14) zum Anbringen an eine Brechwalze (12) eines Walzenbrechers (10), aufweisend einen Grundkörper (20) und zumindest ein an dem Grundkörper (20) befestigtes Verschleißschutzelement (24), wobei das Verschleißschutzelement (24) aus einem Hartmetall ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (20) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet ist, der eine Verschleißschutzeinlage (22) aus einem Hartmetall aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Brechwerkzeugs (14) zum Anbringen an eine Brechwalze (12) eines Walzenbrechers (10), aufweisend die Schritte: • - Positionieren einer Verschleißschutzeinlage (22) aus einem Hartmetall in einer Gussform zum Gießen eines Grundkörpers (20) des Brechwerkzeugs (14), • - Gießen des Grundkörpers (20), sodass die Verschleißschutzeinlage (22) zumindest teilweise von dem Gussmaterial des Grundkörpers (20) umschlossen wird und • - Anbringen eines Verschleißschutzelements (24) aus einem Hartmetall an dem gegossenen Grundkörper.

Description

Brechwerkzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Brechwerkzeugs
Die Erfindung betrifft ein Brechwerkzeug zum Anbringen an eine Brechwalze eines Walzenbrechers, sowie einen Walzenbrecher mit einem solchen Brechwerkzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Brechwerkzeugs.
Zur Zerkleinerung von Materialien, wie Kalkstein, Ölschiefer Mergel, Ton, Ölsand oder ähnlichen mineralischen Materialien werden üblicherweise Brecher, insbesondere Walzenbrecher eingesetzt. Bekannte Walzenbrecher weisen zwei Brechwalzen auf, die gegenläufig zueinander rotieren und einen Brechspalt zwischen den Brechwalzen ausbilden. Die Brechwalzen weisen gleichmäßig zueinander beabstandete Brechwerkzeuge, wie Schlagleisten, Hammer, Meißel oder Brechzähne auf. Die Brechwerkzeuge eines Walzenbrechers sind einem hohen Verschleiß ausgesetzt und müssen daher regelmäßig ausgetauscht werden. Beispielsweise aus der DE4123967Alist ein solches Brechwerkzeug bekannt.
Um dem Verschleiß der Brechwerkzeuge entgegenzuwirken, ist es bekannt, auf die beispielsweise aus relativ weichem Stahl ausgebildeten Brechwerkzeuge eine Verschleißschicht aus einem härteren Material aufzulöten oder zu schweißen. Eine solche Verschleißschicht hat sich allerdings nur bedingt als ausreichend verschleißschützend erwiesen und bietet insbesondere bei sehr abrasivem Material keinen dauerhaften Verschleißschutz. Aus der WO 2015165934 AI ist es bekannt, einen Verschleißschutz mittels isostatischem Heißpressen (HIP) auf ein Brechwerkzeug aufzubringen. Dieses Verfahren ist besonders kostenintensiv und sehr aufwendig in der Durchführung. Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brechwerkzeug bereitzustellen, das einen geringen Verschleiß aufweist und einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein Brechwerkzeug zum Anbringen an eine Brechwalze eines Walzenbrechers umfasst nach einem ersten Aspekt einen Grundkörper, der an die Brechwalze anbringbar ist, und zumindest ein an dem Grundkörper befestigtes Verschleißschutzelement, wobei das Verschleißschutzelement aus einem Hartmetall ausgebildet ist. Der Grundkörper ist aus einem Metallmatrix- Verbundwerkstoff ausgebildet, der eine Verschleißschutzeinlage aus einem Hartmetall aufweist. Der Grundkörper weist beispielsweise eine Verbindungsfläche auf, die beispielsweise stoffschlüssig oder formschlüssig mit der Oberfläche der Brechwalze verbindbar ist. Vorzugsweise ist die Verbindungsfläche des Grundkörpers komplementär zu einer Verbindungsfläche der Brechwalze ausgebildet.
Bei dem Brechwerkzeug handelt es sich insbesondere um einen Brechzahn, der vorzugsweise an einem Sekundärbrecher oder Tertiärbrecher angebracht ist. Der Brechzahn hat eine im Wesentlichen meißeiförmige, insbesondere zahnförmige Kontur mit einer in Rotationsrichtung der Brechwalze weisenden Spitze.
Der Metallmatrix-Verbundwerkstoff des Grundkörpers umfasst ein Metallmatrixmaterial und die Verschleißschutzeinlage aus einem Hartmetall. Bei dem Metallmatrixmaterial handelt es sich beispielsweise um hochtemperaturfesten Stahl und/oder einen duktilen Stahl mit einer Härte von etwa 90- 500 HB, insbesondere 120 - 350 HB, vorzugsweise 150 HB (Brinell) und beispielsweise einer Bruchdehnung von größer oder gleich 18-26%, insbesondere 14%.
Ein Grundkörper aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Die Verschleißschutzeinlage aus einem Hartmetall bietet einen zuverlässigen Verschleißschutz, der auf einfache Weise an der Oberfläche des Brechwerkzeugs eingebracht werden kann. Vorzugsweise wird die Verschleißschutzeinlage aus einem pulverförmigen und/ oder körnigem Gemisch aus Partikel (Körnern) umfassend Keramik, Aluminium und/oder Carbide wie Borcarbid, Wolframcarbid, Siliciumcarbid hergestellt, wobei das Gemisch beispielsweise mit einem Bindemittel gemischt, erhitzt, insbesondere begast, und gebacken, wird. Insbesondere wird das Gemisch in einer beispielsweise flexible Form erhitzt, die der Negativform der Verschleißschutzeinlage entspricht. Anschließend kühlt das Gemisch ab und härtet zu einem sehr verschleißbeständigen Körper mit einer porösen Struktur aus. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Grundkörper durch ein Gießverfahren hergestellt. Vorzugsweise ist der Metallmatrix-Verbundwerkstoff des Grundkörpers durch ein Gießverfahren hergestellt, wobei die Verschleißschutzeinlage in das Metallmatrixmaterial eingegossen wurde. Ein Gießverfahren bietet den Vorteil einer besonders einfachen Herstellbarkeit des Grundköpers in einer Vielzahl von Formen. Die Verschleißschutzeinlage ist gemäß einer weiteren Ausführungsform an der Oberfläche des Grundkörpers angeordnet. Zumindest ein Teil der Oberfläche des Brechwerkzeugs wird durch die Verschleißschutzeinlage ausgebildet. Vorzugsweise ist die Verschleißschutzeinlage an der in radialer Richtung der Brechwalze nach außen weisenden oberen Fläche des Brechwerkzeugs angeordnet.
Die Verschleißschutzeinlage umfasst vorzugsweise ein Hartmetall, wie Wolfram carbid, Keramik, Titancarbid, Borcarbid oder Chromcarbid und ist vorzugsweise vollständig aus diesem ausgebildet. Hartmetall bietet den Vorteil einer besonders verschleißbeständigen Oberfläche.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verschleißschutzeinlage zumindest teilweise in den Grundkörper eingegossen. Insbesondere sind das Metallmatrixmaterial und die Verschleißschutzeinlage durch Gießen zu dem Metallmatrix-Verbundwerkstoff verbunden. Vorzugsweise ist die Verschleißschutzeinlage vollständig in das Metallmatrixmaterial eingegossen.
Die Verschleißschutzeinlage weist vorzugsweise eine Dicke von etwa 5mm bis 25mm, vorzugsweise 10mm bis 15mm auf und ist einstückig ausgebildet.
Der Grundkörper weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Mehrzahl von Verschleißschutzeinlagen auf, die zumindest teilweise in den Grundkörper eingegossen sind. Beispielsweise ist zumindest eine Verschleißschutzeinlage an einer in axialer Richtung der Brechwalze weisenden Seitenfläche angeordnet. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, eine Mehrzahl von Verschleißschutzeinlagen an der in radialer Richtung der Brechwalze nach außen weisenden Fläche des Brechwerkzeugs anzubringen. Durch das relativ einfache Herstellungsverfahren des Gießens des Gruskörpers ist es möglich, eine Mehrzahl von Verschleißeilagen derart anzuordnen, dass die Bereiche des Brechwerkzeugs, die einem hohen Verschleiß ausgesetzt sind, eine Verschleißschutzeinlage aufweisen. Beispielsweise umfasst die Mehrzahl von Verschleißschutzeinlagen eine Mehrzahl von Partikeln, insbesondere Hartmetalloder Keramikpartikel oder Diamanten. Vorzugsweise besteht jede Verschleißschutzeinlage aus genau einem Partikel, wobei die Verschleißschutzeinlagen ungeordnet in dem Metallmatrixmaterial angeordnet sind. Das Verschleißschutzelement ist gemäß einer weiteren Ausführungsform mit dem Grundkörper stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, geklebt oder verlötet. Auch eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung, wie eine Schraubenverbindung ist denkbar. Das Verschleißschutzelement ist vorzugsweise an der in Rotationsrichtung der Brechwalze weisenden Fläche des Grundkörpers angebracht und somit dem größten Verschleiß ausgesetzt, da diese Fläche zuerst mit dem zu brechenden Material in Kontakt kommt. Das Verschleißschutzelement ist vorzugsweise in einer Aussparung in dem Grundkörper angebracht ist. Die Aussparung ist vorzugsweise an der Vorderseite, insbesondere die in Rotationsrichtung der Brechwalze weisende Seitenfläche des Brechwerkzeugs, ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verschleißschutzeinlage eine poröse Struktur auf. Insbesondere ist die Verschleißschutzeinlage schwammförmig oder derart ausgebildet, dass eine Infiltration des Metallmatrixmaterials in die Verschleißschutzeinlage ermöglicht wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Verschleißschutzeinlage eine glatte, ebene Struktur aufweist und die Verschleißschutzeinlage nur an der Oberfläche mit dem Metallmatrixmaterial durch Gießen Verbunden ist. Die Verschleißschutzeinlage weist vorzugsweise eine Plattenform auf und ist einstückig ausgebildet.
Die Erfindung umfasst des Weiteren einen Walzenbrecher mit zwei Brechwalzen, die gegenläufig rotierbar nebeneinander angeordnet sind und wobei zwischen den Brechwalzen ein Brechspalt ausgebildet ist und wobei an zumindest einer der Brechwalzen ein Brechwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche angebracht ist. Das Brechwerkzeug ist vorzugsweise an einem Absatz auf der Oberfläche der Brechwalze angebracht. Insbesondere ist der Grundkörper des Brechwerkzeugs an der Oberfläche der Brechwalze, vorzugsweise an dem Absatz der Brechwalze angebracht und stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit diesem verbunden.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Brechwerkzeugs zum Anbringen an eine Brechwalze eines Walzenbrechers, aufweisend die Schritte:
Positionieren einer Verschleißschutzeinlage aus einem Hartmetall in einer Gussform zum Gießen eines Grundkörpers des Brechwerkzeugs,
Gießen des Grundkörpers, sodass die Verschleißschutzeinlage zumindest teilweise von dem Gussmaterial des Grundkörpers umschlossen wird und
Anbringen eines Verschleißschutzelements aus einem Hartmetall an dem gegossenen Grundkörper. Die Verschleißschutzeinlage wird vorzugsweise vollständig von dem Gussmaterial umschlossen, sodass das Gussmaterial in die Verschleißschutzeinlage infiltriert. Das Gussmaterial umfasst das mit Bezug auf das Brechwerkzeug beschriebene Metallmatrixmaterial.
Die mit Bezug auf das Brechwerkzeug beschriebenen Vorteile und Erläuterungen treffen ebenfalls in verfahrensmäßiger Entsprechung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Brechwerkzeugs zu.
Das Verschleißschutzelement wird gemäß einer ersten Ausführungsform stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden, insbesondere geschweißt oder gelötet.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Walzenbrechers mit einer Mehrzahl von Brechwerkzeugen in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Brechwerkzeugs in einer Schnittansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Brechwerkzeugs in einer Draufsicht gemäß des Ausführungsbeispiels der Fig. 2.
Fig. 1 zeigt einen Walzenbrecher 10 mit zwei Brechwalzen 12, die nebeneinander angeordnet sind und wobei zwischen den Brechwalzen 12 ein Brechspalt 16 ausgebildet ist, in dem das Material zerkleinert wird. Solche Walzenbrecher 10 werden beispielsweise in der Ölsandindustrie in einem Tagebau eingesetzt. Die Brechwalzen 12 weisen jeweils auf ihrer Oberfläche eine Mehrzahl von Brechwerkzeugen 14 auf, die umfangsmäßig auf der jeweiligen Brechwalze 12 angeordnet und beispielhaft gleichmäßig zueinander beabstandet sind. Auf der Oberfläche der Brechwalzen 12 sind eine Mehrzahl von Absätzen 18 zur Befestigung jeweils eines Brechwerkzeugs 14 ausgebildet. Jeder Absatz 18 weist eine im Wesentlichen ebene Verbindungsfläche auf, an der das Brechwerkzeug 14 befestigt ist. Die Brechwerkzeuge 14 sind jeweils mit der Oberfläche der Brechwalze 12 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Brechwerkzeuge 14 zusätzlich oder ausschließlich formschlüssig mit der Brechwalze 12 verbunden sind. Im Betrieb des Walzenbrechers 11 rotieren die Brechwalzen 12 in Pfeilrichtung gegenläufig zueinander. Das zu zerkleinernde Material wird von oben in den Brechspalt 16 aufgegeben und in dem Brechspalt 16 zerkleinert.
Fig. 2 und 3 zeigen ein Brechwerkzeug 14 zum Anbringen an eine Brechwalze 12 eines Walzenbrechers 10 gemäß Fig. I . Das Brechwerkzeug 14 weist im Wesentlichen die Gestalt eines Meißels auf mit beispielsweise vier oder mehr Seitenflächen. Des Weiteren weist das Brechwerkzeug einen Grundkörper 20 und zumindest ein Verschleißschutzelemente 24 auf. Das Verschleißschutzelement 24 ist aus einem Hartmetall ausgebildet, wie beispielsweise gesinterte Carbidhartmetalle, wie Wolframcarbid, die eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Hartmetalle weisen beispielsweise 90-94% Wolframcarbid und 6-10 % Cobalt auf. Das Verschleißschutzelement 24 ist an der in Rotationsrichtung der Brechwalze 12 weisenden Seitenfläche des Brechwerkzeugs 14 angeordnet. Der Grundkörper 20 weist an seiner in Rotationsrichtung der Brechwalze 12 weisenden Seitenfläche eine Aussparung 26 auf, in der das Verschleißschutzelement 24 angebracht ist. Die Aussparung 26 erstreckt sich entlang der radial äußeren Kante der Seitenfläche des Brechwerkzeugs 14. Das Verschleißschutzelement 24 ist vollständig innerhalb der Aussparung 26 des Grundkörpers 20 angebracht und schließt an allen Seitenflächen des Brechwerkzeugs 14 bündig mit dem Grundkörper 20 ab. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Verschleißschutzelement 24 an den Seitenflächen des Brechwerkzeugs 14 über den Grundkörper hervorsteht. Das Verschleißschutzelement 24 ist beispielsweise mit dem Grundkörper 20 stoffschlüssig und/ oder formschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, gesintert, geklebt, verlötet oder verschraubt.
Der Grundkörper 20 ist aus einem Metallmatrix-Verbundmaterial ausgebildet und weist eine Verschleißschutzeinlage 22 auf. Die Verschleißschutzeinlage 22 ist an der in radialer Richtung der Brechwalze 12 nach außen weisenden Seitenfläche des Brechwerkzeuges 14 angeordnet und schließt bündig mit der Seitenfläche des Grundkörpers 20 ab. An der der Verschleißschutzeinlage 22 gegenüberliegenden Bodenfläche des Grundkörpers 20 ist eine Verbindungsfläche zum Verbinden des Grundkörpers 20 mit der Oberfläche der Brechwalzen 12 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Grundkörper 20 mit dem Absatz 18 der Brechwalze 12 stoffschlüssig verbunden. An den in axialer Richtung der Brechwalze 12 weisenden Seitenflächen des Brechwerkzeugs 14 steht die Verschleißschutzeinlage 22 beispielhaft von dem Grundkörper 20 hervor. Die Verschleißschutzeinlage 22 ist beispielsweise aus einem Hartmetall, wie Wolframcarbid, Keramik, Titancarbid, Borcarbid oder Chromcarbid, ausgebildet. Insbesondere weist die Verschleißschutzeinlage 22, wie in Fig. 2 abgebildet, eine wabenförmige Struktur auf. Es sind auch weitere poröse Strukturen der Verschleißschutzeinlage 22 denkbar, wobei diese derart ausgebildet ist, dass eine Infiltration des Metallmatrixmaterials in die Verschleißschutzeinlage 22 ermöglicht wird. Die Verschleißschutzeinlage 22 ist einstückig ausgebildet und weist beispielsweise eine Dicke von 5mm bis 25mm, vorzugsweise 10mm bis 15mm auf.
Der Grundkörper ist aus dem Metallmatrixmaterial ausgebildet, wobei die Verschleißschutzeinlage 22 zumindest teilweise von einem Metallmatrixmaterial umschlossen, insbesondere in dieses eingegossen ist. Bei dem Metallmatrixmaterial handelt es sich beispielsweise um hochtemperaturfesten Stahl und/oder einen Stahl mit einer Härte von etwa 150 - 400 HB (Brinell). Unter einem hochtemperaturfesten Stahl ist ein warmfester Stahl mit einem hohen Chrom-Nickel-Anteil zu verstehen, der eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 650°C, insbesondere bis zu 1000°C aufweist. Bei solchen Stählen handelt es sich beispielsweise um austenitische Chrom-Nickel-Stähle, wie beispielsweise GX25CrNiSi l8-9, GX40CrNiSi25-12, GX40NiCrSiNb35-26. Hochtemperaturfeste Stähle bis 600°C sind beispielsweise Stähle gemäß DIN EN 10213. Hochtemperaturfeste Stähle bis 1200°C sind beispielsweise Stähle gemäß DIN EN 10295. Die Verschleißschutzeinlage 22 erstreckt sich in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 beispielhaft über einen Teil der radial nach außen weisenden Seitenfläche des Grundkörpers 20. Es ist ebenfalls denkbar, dass sich die Verschleißschutzeinlage 22 über die gesamte radial nach außen weisenden Seitenfläche und/ oder weitere Seitenflächen des Grundkörpers 20 erstreckt. Die Verschleißschutzeinlage bildet zumindest einen Teil der Oberfläche des Grundkörpers 20 aus
Bei der Herstellung des Brechwerkzeugs 14 wird eine die Verschleißschutzeinlage 22 aus Hartmetall, wie Wolframcarbid, Keramik, Titancarbid, Borcarbid oder Chromcarbid, in einer Gussform zum Gießen eines Grundkörpers 20 des Brechwerkzeugs 14 positioniert, beispielsweise befestigt. Die Verschleißschutzeinlage 22 weist beispielsweise eine Plattenform auf und wird auf der Oberseite, insbesondere der in Richtung der Brechwalze 12 radial nach außen weisenden Seitenfläche des Brechwerkzeugs 14 positioniert. Anschließend wird der Grundkörper 20 aus dem Metallmatrixmaterial gegossen, sodass die Verschleißschutzeinlage 22 zumindest teilweise von dem Gussmaterial des Grundkörpers 20 umschlossen wird, wobei das Gussmaterial beispielsweise in die poröse Struktur der Verschleißschutzeinlage 22 infiltriert. Insbesondere wird die Verschleißschutzeinlage 22 vollständig von dem Gussmaterial umschlossen. Das Verschleißschutzelement 22 wird darauffolgend an dem Grundkörper 20 befestigt, insbesondere gelötet. Vorzugsweise wird der Grundkörper 20 vorab an den Verbindungsflächen, die mit dem Verschleißschutzelement 24 verbunden werden bearbeitet, sodass die Verbindungsflächen eine geringe Rauheit von RZ= 1,6 - 10 und/ oder RA=0,4-1, vorzugsweise RZ=6 aufweisen.
Bezugszeichenliste
10 Walzenbrecher
12 Brechwalze
14 Brechwerkzeug
16 Brechspalt
18 Absatz
20 Grundkörper
22 Verschleißschutzeinlage
24 Verschleißschutzelement
26 Aussparung

Claims

Patentansprüche
1. Brechwerkzeug (14) zum Anbringen an eine Brechwalze (12) eines Walzenbrechers (10), aufweisend einen Grundkörper (20), der an die Brechwalze (12) anbringbar ist, und zumindest ein an dem Grundkörper (20) befestigtes Verschleißschutzelement (24), wobei das Verschleißschutzelement (24) aus einem Hartmetall ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (20) aus einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff ausgebildet ist, der eine Verschleißschutzeinlage (22) aus einem Hartmetall aufweist.
2. Brechwerkzeug (14) nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper durch ein Gießverfahren hergestellt ist.
3. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißschutzeinlage (22) an der Oberfläche des Grundkörpers (20) angeordnet ist.
4. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißschutzeinlage (22) und/oder das Verschleißschutzelement (24), Wolframcarbid, Keramik, Titancarbid, Borcarbid oder Chromcarbid umfasst.
5. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißschutzeinlage (22) zumindest teilweise in den Grundkörper (20) eingegossen ist.
6. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißschutzeinlage (22) eine Dicke von etwa 5mm bis 25mm, vorzugsweise 10mm bis 15mm, aufweist.
7. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (20) eine Mehrzahl von Verschleißschutzeinlagen (22) aufweist, die zumindest teilweise in den Grundkörper (20) eingegossen sind.
8. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschleißschutzelement (24) und/oder die Verschleißschutzeinlage (22) mit dem Grundkörper (20) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, gesintert, geklebt oder verlötet ist.
9. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschleißschutzelement (24) in einer Aussparung (26) in dem Grundkörper (20) angebracht ist.
10. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißschutzeinlage (22) an der in radialer Richtung der Brechwalze (12) nach außen weisenden Seitenfläche des Brechwerkzeugs (12) angeordnet ist.
11. Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verschleißschutzeinlage (22) eine poröse Struktur aufweist.
12. Walzenbrecher (10) mit zwei Brechwalzen (12), die gegenläufig rotierbar nebeneinander angeordnet sind und wobei zwischen den Brechwalzen (12) ein Brechspalt (16) ausgebildet ist, wobei an zumindest einer der Brechwalzen (12) ein Brechwerkzeug (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche angebracht ist.
13. Verfahren zum Herstellen eines Brechwerkzeugs (14) zum Anbringen an eine Brechwalze (12) eines Walzenbrechers (10), aufweisend die Schritte:
- Positionieren einer Verschleißschutzeinlage (22) aus einem Hartmetall in einer Gussform zum Gießen eines Grundkörpers (20) des Brechwerkzeugs (14),
- Gießen des Grundkörpers (20), sodass die Verschleißschutzeinlage (22) zumindest teilweise von dem Gussmaterial des Grundkörpers (20) umschlossen wird und
- Anbringen eines Verschleißschutzelements (22) aus einem Hartmetall an dem gegossenen Grundkörper.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verschleißschutzelement (22) stoffschlüssig mit dem Grundkörper (20) verbunden wird.
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