CN112203769A - 用于改进研磨设备的生产率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改进研磨设备的生产率的方法，其中在已设定研磨装置的最佳磨损几何形状之后，通过所述研磨设备的常规操作将薄耐磨保护层施加至所述研磨装置的表面来保护所述最佳磨损几何形状。

Description

用于改进研磨设备的生产率的方法
本发明涉及一种改进研磨设备的生产率的方法，其中通过施加保护层来保护研磨设备的最佳磨损几何形状，由此降低设备的故障易感性并且提高其生产率。
背景技术
研磨工具的压碎效应尤其受磨损的产生影响。研磨的颗粒越硬，材料损失或研磨工具磨损越大-其转而影响研磨设备的产出量和产品质量。研磨工艺期间的特定能量需求随磨损而变化。能量需求遵循所谓的“浴缸曲线(bathtub curve)”，其中能量需求起初减小，接着进入恒定期，且最后随着研磨装置磨损而急剧增加。
现有技术
当前利用各种技术来降低研磨工艺的成本以及稳定产品质量和磨机产出量。举例来说，更换或通过焊接来维修磨损的研磨装置或研磨元件。在两种情况下，研磨装置的初始几何形状均被恢复。
研磨设备的磨损保护和磨损最小化的改进使得设备的可用性提高、停工期缩短并且维护间隔期延长。确切地说，现今使用三组不同的材料来保护研磨装置免于磨损。
由铬铸铁制成的研磨部件已变成每日使用的标准材料。这些材料具有极好的耐磨性，使得在630至800HV20的一致硬度下实现均一、可预测的磨损，且可相应地规划修复间隔期。这些材料的使用寿命也可通过堆焊来增加。
一般来说，由铸钢制成的研磨工具可通过堆焊而变得更耐磨。在堆焊中，施加高合金材料作为高负载组件的表面保护。焊接材料含有铬和碳；根据所需耐磨性，可使用其它碳化物形成物质，如铌、钒或其它物质。
第三组材料包括由复合铸件制成的研磨部件。在此情况下，两种或更多种材料在构造上组合以形成复合材料。研磨工具优选由金属基质复合材料制成，其中陶瓷配件包埋于延性铸铁中。通过这种方式，获得特别硬并且耐磨的研磨工具。
举例来说，DE 39 21 419 A1描述了一种辊磨机，其中磨辊和磨轨的研磨表面被一体化陶瓷部分保护。通过施加由耐磨得多的材料制成的部分而为研磨元件提供防护，这增加研磨元件的使用寿命。
DE 203 21 584 U1描述了一种辊磨机，其具有研磨室，所述研磨室具有旋转磨轨和沿其辊压的磨辊。为了确保极高水平的操作可靠性，在3×2辊磨机中布置了六个磨辊。根据模块化***，因此有可能在辊的耐磨部件出现故障或受损的情况下使得辊磨机短暂停止并且使一对辊枢转退出。辊磨机可接着以四个研磨辊继续操作，同时维修去除的研磨辊。通过这种方式，可避免生产中断。
现今成功地使用上文所述的增加研磨设备的耐磨性和/或确保可靠生产的措施。尽管如此，即使在当今，研磨元件在研磨工艺期间的磨损仍然是决定质量和成本的因素，使得继续需要寻找降低对研磨装置和/或研磨元件的磨损的选项和方法。
发明内容
本发明的目标为提供一种使得有可能在超出现有技术中已知的程度上增加研磨装置和/或研磨元件的使用寿命的方法。
所述目标通过改进研磨设备的生产率的方法来实现，所述方法首先包括通过常规地操作研磨设备来达到研磨装置的最佳磨损几何形状的步骤。当研磨设备的特定能量需求达到预定产出量的最小值时找到最佳磨损几何形状。连续地测量和记录能量需求以验证和确定何时达到最佳磨损几何形状。接着通过向研磨装置或研磨元件的表面，确切地说，磨辊和磨板施加薄耐磨保护层来保护最佳磨损几何形状。
所有已知方法均可用于施加耐磨保护层。薄耐磨保护层优选地通过堆焊或激光熔覆来施加。
硬金属或碳化物硬质材料，如WC、CrC、TiC、VC、TaC和NbC可用作耐磨保护层的材料，其中在本发明的一个优选实施例中，根据所需耐磨性施加掺杂有适当碳化物形成物质的硬金属。
根据本发明的方法尤其适合于立式辊研磨设备，其中待涂布的研磨装置或研磨元件为磨辊和磨板。
施加的耐磨保护层的层厚度优选为1至5mm。
本发明还涉及研磨元件，所述研磨元件具有在表面上涂布有薄耐磨保护层的研磨表面。根据本发明，研磨元件具有最佳磨损几何形状，其通过在研磨工艺期间连续测量和记录能量需求而确定，且被定义为在预定产出量处达到能量需求的最小值的几何形状。
在有利实施例中，耐磨保护层为堆焊层。
在本发明的另一有利实施例中，研磨元件为立式辊研磨设备的一部分，且涂布表面为磨辊和磨板的研磨表面。薄耐磨保护层的层厚度宜为1至5mm。
本发明是基于以下知识和理念：大部分已知研磨工艺中的研磨元件或研磨装置最终产生最佳磨损几何形状，其仅通过研磨元件的磨损而变得可能且其在研磨设备的一定操作时间之后自动产生。能量需求遵循所谓的“浴缸曲线”，其中能量需求起初减小，接着进入恒定期，且最后随着研磨装置磨损而急剧上升。能耗可因此用于确定何时达成最佳磨损几何形状。当能耗处于恒定产出量的最低值处时达成最佳磨损几何形状。此状态(其中产品质量也保持于恒定水平)对应于研磨方法的最佳状态。
在较长操作时段内，研磨元件的几何形状由于进行性磨损而改变，且能量需求增加，同时生产率降低。超出一定磨损几何形状，研磨元件的磨损因此快速增加，使得如果要确保定性和定量补偿的研磨操作，则必须维修或更换研磨元件。在此阶段，研磨设备尤其易受到生产中断，因为振动峰在研磨工艺不稳定时出现，其使得必需中断连续生产以防止设备总体故障。结果为设备的可用性减小、产品质量降低且产品生产率急剧下降。在所有当前的研磨技术中，在一定操作时段之后达到此状态，且必须通过维修或更换研磨元件来补救，因为此时进一步操作设备不再有经济意义。
本发明是基于如下的理念：保护研磨元件具有其最佳磨损几何形状的理想状态，且因此改进所研磨的产品的生产率(产量、成本和质量)。由于此状态由达到能量需求的最小值反映，因此可以通过连续测量和记录能量需求的简单方式来确定保护对应几何形状的最佳时间点。根据本发明，在此时间点将薄耐磨保护层施加至研磨装置或研磨元件的表面的易磨损部分，使得研磨元件的几何形状不改变，同时表面的耐磨性增加且由此保护所述几何形状。如果继续操作设备，则几何形状的改变速度相比于未保护的几何形状将较慢，使得理想状态被维持较长时间且研磨设备可在无额外停工期的情况下操作更长时段。
通过反复使用此方法，可在长时段内在最佳几何形状范围内连续操作设备。确切地说，也可通过定期磨损测量来监测操作，并且取决于研磨元件的磨损状态，可采取所需再生或保护措施以获得最佳磨损几何形状和使得能够连续操作。
本发明将在下文使用数字实例更详细地解释用于水泥的研磨设备。根据保守估计，上文所述的措施应改进研磨设备的可用性超过5％，其对应于5％的生产率提高。对于200t/h的产量，这对应于86,400t/a的额外产量，其在€12/t的实际利益下将对应于€1,036,800的额外收益。同时，对于28kWh/t的典型能量需求，在最佳磨损几何形状下的连续操作将节省估计最少3％的能量成本，其在针对150万吨年产量的大致€0.15/kWh的能量成本(计算90％利用率)下将对应于€189,000。
附图说明
在下文参看图式描述本发明的优选实施例，这些图式仅预期作为解释且不应理解为限制性的。在图式中：
图1为立式辊研磨设备的细节的剖面图，
图2为立式辊研磨设备的细节的剖面图，
图3为立式辊研磨设备的辊的细节的剖面图，且
图4为立式辊研磨设备的辊的细节的另一剖面图。
具体实施方式
在下文参考以上列出的图式详细解释本发明。
图1为用于例如水泥工业中的立式辊研磨设备的细节的截面图。固定、可旋转的圆柱形磨辊1弹性地压抵以旋转方式驱动的磨盘或磨轨4，磨轨4在磨辊1压抵的区域中用磨板2加固。研磨装置或研磨元件(磨辊1和磨板2)呈其初始状态且具有光滑、未受损的轮廓5、6。
图2展示在较长时间的研磨操作之后与图1相同的布置；磨辊1以及磨板2现在具有典型的磨损轮廓7、8。
在图3中，磨辊1的细节可见于剖面图中；磨辊1已达到其最佳磨损轮廓7。初始轮廓5在此图示中以虚线示出。
最后，图4以与图3的图示相同的方式展示磨辊1，其中现在用薄耐磨保护层9来保护其最佳磨损轮廓7，所述保护层在当前情况下由虚线所示。
磨板2也已达到最佳磨损轮廓，其用薄耐磨保护层以相同方式保护。此时已省略与磨辊1具有类似的最佳磨损轮廓的磨板2的额外图示。
如在开始时已提到的，上文所述的图式仅预期作为解释且不应视为限制。因此，本发明理念的原理可应用于任何其它研磨设备，其中也在操作期间在其磨损部件上建立最佳磨损几何形状。耐磨保护层的形成也不限于堆焊；更确切地，其可使用任何其它已知技术来实施。仅需要确保选择正确的时间来保护最佳磨损几何形状以完全发挥本发明的优势。
因此，本发明也可有利地与用于增加研磨装置的耐磨性和/或用于确保可靠生产的其它已知方法组合。举例来说，如果如DE 203 21 584 U1中所述，磨辊可在操作***时枢转退出，几乎不停止生产，则可在不引起生产损失的情况下在磨辊的表面上保护最佳磨损轮廓，且***的修复间隔期将同时延长。
参考符号列表
1.磨辊
2.磨板
3.研磨室
4.磨轨
5.初始轮廓(磨辊)
6.初始轮廓(磨板)
7.磨损轮廓(磨辊)
8.磨损轮廓(磨板)
9.耐磨保护层

Claims (10)

1.一种改进研磨设备的生产率的方法，所述方法包含以下步骤：
-通过所述研磨设备的常规操作达到研磨装置的最佳磨损几何形状，所述最佳磨损几何形状在所述研磨设备的特定能量需求达到预定产出量的最小值时存在，和
-保护所述最佳磨损几何形状，
其特征在于
在研磨方法期间连续地测量和记录所述能量需求以验证何时达到所述最佳磨损几何形状，且通过将薄耐磨保护层(9)施加至所述研磨装置(1，2)的表面来保护所述最佳磨损几何形状。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
所述薄耐磨保护层(9)是藉助于堆焊来施加。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
用于所述耐磨保护层(9)的材料选自包含硬金属、WC、CrC、TiC、VC、TaC和NbC的组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其特征在于
硬金属层是以薄耐磨保护层(9)形式施加。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其特征在于
所述研磨设备为立式辊研磨设备，且待涂布的所述研磨装置或研磨元件为磨辊(1)和磨板(2)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其特征在于
所述薄耐磨保护层(9)的层厚度为1至5mm。
7.一种研磨元件，其具有涂布有薄耐磨保护层(9)的研磨表面，
其特征在于
所述研磨元件具有最佳磨损几何形状，其中研磨元件(1，2)的所述最佳磨损几何形状是通过在研磨工艺期间连续地测量和记录能量需求来确定，且被定义为在预定产出量处达到所述能量需求的最小值的几何形状。
8.根据权利要求7所述的研磨元件，
其特征在于
所述耐磨保护层(9)为堆焊层。
9.根据权利要求7或8所述的研磨元件，
其特征在于
所述研磨元件为立式辊研磨设备的一部分，且所述涂布表面为磨辊(1)和磨板(2)的研磨表面。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的研磨元件，
其特征在于
所述薄耐磨保护层(9)的层厚度为1至5mm。
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