DE19833456A1 - Verfahren zum Herstellen von Preßwalzen oder Ringbandagen bzw. Ringsegmenten für Preßwalzen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Preßwalzen oder Ringbandagen bzw. Ringsegmenten für PreßwalzenInfo
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen von Preßwalzen oder Ringbandagen bzw. Ringsegmenten für Preßwalzen, die zumindest einen Kühlkanal zum Abführen von Wärme aufweisen, soll vereinfacht werden. Hierzu wird oder werden ein oder mehrere den mindestens einen Kühlkanal unmittelbar umgebende(r) Werkstoff(e) zumindest bereichsweise durch einen Heißkompaktierungsvorgang zusammengeschweißt. Die Erfindung bezieht sich auch auf so hergestellte Preßwalzen oder Ringbandagen bzw. Ringsegmente.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Preßwalzen oder
Ringbandagen bzw. Ringsegmenten für Preßwalzen, die zumindest einen Kühlkanal
zum Abführen von Wärme aufweisen. Des weiteren betrifft die Erfindung eine nach die
sem Verfahren hergestellte Preßwalze.
Insbesondere, wenn Preßwalzen von z. B. Walzenpressen zur Brikettierung, Kompaktie
rung und Zerkleinerung heißer Aufgabematerialien verwendet werden, so treten neben
der hohen mechanischen Belastung auch hohe Temperaturbelastungen auf. Die Aufga
bematerialien weisen Temperaturen bis ca. 1000°C oder sogar höher auf. Zumeist wer
den aus Kostengründen verschleißfeste Ringbandagen oder aus Ringsegmenten beste
hende Ringbandagen verwendet, die im Verschleißfall leicht ausgetauscht werden kön
nen. Bei der Verarbeitung heißer Aufgabematerialien muß eine Kühlung vorgesehen
sein, die möglichst effektiv eine Wärmeabfuhr in der Belastungszone bewirkt. In den
meisten Fällen wurde vorgeschlagen, spiralförmige Kühlnuten in die Innenfläche der
Ringbandage oder die Außenfläche des Walzengrundkörpers einzubringen. Dies führt
zum Teil zu Problemen beim Schrumpfsitz, insbesondere bei mehrfacher Erneuerung
der Bandage. Des weiteren führte auch eine von den Spiralnuten ausgehende Korrosion
im Schrumpfsitz zuweilen zur Leckage.
Aus der US 4 019 846 ist eine Ringbandage aus einer hochverschleißfesten Stahllegie
rung bekannt, die auf einen Walzengrundkörper mittels eines Preßsitzes aufgeschoben
ist und in etwa ihrer Mitte der Dicke achsparallele Kühlkanäle aufweist. Die Kühlmittelzu
fuhr erfolgt über eine Achsbohrung im Walzengrundkörper und über davon ausgehende
radiale Bohrungen, die wiederum mit einem inneren Umlenk- bzw. Verteilerring in Ver
bindung stehen. Der innere Umlenk- bzw. Verteilerring leitet das Kühlmittel parallel zu
den Stirnseiten des Walzengrundkörpers radial nach außen und steht über Metallbälge
mit einem Kanal in einem äußeren Umlenk- bzw. Verteilerring in Verbindung, der jeweils
der Stirnseite der Ringbandage zugeordnet ist und in seinem Inneren Kanäle aufweist,
die das Kühlmedium zu den achsparallelen Kühlkanälen in der Ringbandage leiten. Die
Anordnung erfolgt so, daß der Umlenk- bzw. Verteilerring auf der einen Stirnseite das
Kühlmedium den achsparallelen Kühlkanälen zuführt und der Umlenk- bzw. Verteilerring
an der anderen Stirnseite das Kühlmedium zurückführt. Durch eine solche Ausgestal
tung werden die Probleme im Bereich des Schrumpfsitzes zwischen Walzengrundkörper
und Ringbandage weitgehendst eliminiert.
Des weiteren sind Ringbandagen oder diese bildende Ringsegmente bekannt, die einen
metallischen Ringgrundkörper aufweisen, auf dessen Außenfläche eine hochverschleiß
feste Schicht aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff aufgebracht ist. Solche
Schichten werden bevorzugt durch einen heißisostatischen Preßvorgang aufgebracht,
so daß eine Diffusionsverschweißung des Bandagengrundkörpers mit dem pulvermetall
urgischen Werkstoff stattfindet.
Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung
von Preßwalzen oder Ringbandagen bzw. diese bildenden Ringsegmenten bereitzustel
len, durch das in relativ einfacher und kostengünstiger Weise Kühlkanäle in die Preßwal
zen oder Ringbandagen bzw. Ringsegmente eingebracht werden können. Die so her
gestellten Preßwalzen oder Ringbandagen sollen eine sehr effektive Kühlung aufweisen,
die unter Umständen den Einsatz weniger warmfester Materialien ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein oder mehrere, den mindestens einen Kühl
kanal unmittelbar umgebene(r) Werkstoff(e) zumindest bereichsweise durch einen Heiß
kompaktierungsvorgang zusammengeschweißt wird oder werden.
Eine solche Vorgehensweise eröffnet gänzlich neue Gestaltungsmöglichkeiten für Kühl
kanäle, da deren endgültige Form erst durch den Heißkompaktierungsvorgang festge
legt wird. Von Vorteil ist es insbesondere, daß der Kühlkanal nicht mehr im Bereich eines
Schrumpfsitzes angeordnet ist, so daß die im Stand der Technik vorhandenen Probleme
nicht auftreten können. Bei dem Heißkompaktierungsvorgang können sowohl Festkörper
aus geeigneten Materialien als auch pulvermetallurgische Werkstoffe zusammenge
schweißt werden. Ein Vorteil besteht weiter darin, daß die Kühlkanäle vollständig im In
nern der Preßwalze bzw. einer Ringbandage angeordnet sein können und nach außen
nur die Anschlüsse zugänglich sein brauchen. Der Verlauf des Kühlkanals im Innern der
Preßwalze oder Ringbandage kann dann beliebig erfolgen. Zusätzlich besteht noch ein
Vorteil darin, daß der gesamte Kühlkanal von einer zusammengeschweißten einteiligen
Struktur umgeben ist, so daß eine Leckage, wie im Bereich eines Schrumpfsitzes, über
haupt nicht auftreten kann.
Bevorzugt kann die den mindestens einen Kühlkanal umgebende Struktur aus minde
stens zwei Einzelkörpern zum Bilden eines Ringbandagen- bzw. Ringsegmentrohlings
zusammengesetzt werden, wobei die Einzelkörper durch den Heißkompaktierungsvor
gang zusammengeschweißt werden. Als Einzelkörper sind sowohl feste kompakte Kör
per als auch einzelne Partikel eines pulvermetallurgischen Werkstoffs anzusehen. Ins
besondere bei der Verwendung von größeren Einzelkörpern kann die Fügefläche dieser
Einzelkörper so ausgestaltet sein, daß in diesem Bereich der Kühlkanal vorteilhaft ein
gearbeitet wird und durch Zusammensetzen der Einzelkörper und anschließendem Ver
schweißen durch die Heißkompaktierung ein Verschließen des Kühlkanals stattfindet.
Bei der Verwendung von Ringbandagen befindet sich hierdurch auch der Kühlkanal im
Abstand zum Preßsitz, wodurch die bekannten Probleme vermieden werden.
Darüber hinaus kann durch Bereitstellen eines pulvermetallurgischen Werkstoffs wäh
rend des Heißkompaktierungsvorgangs eine hochfeste pulvermetallurgische Verschleiß
schicht am Außenumfang der Ringbandage bzw. des Ringsegmentrohlings gebildet
werden. Der Vorteil ist darin zu sehen, daß sowohl das Erzeugen der pulvermetallurgi
schen Verschleißschicht als auch das abschließende Formen des Kühlkanals in einem
Arbeitsgang durchgeführt werden kann. Es ist demnach kein separates Verschweißen
zum Schließen des Kühlkanals notwendig.
Bei einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, daß mindestens ein Formkörper bereitge
stellt wird, der mindestens eine Formkörper in einen pulvermetallurgischen Werkstoff
eingebettet wird, der pulvermetallurgische Werkstoff zusammen mit dem mindestens
einen Formkörper zu einem Ringbandagenrohling oder Ringsegmentrohling geformt
wird, so daß eine Außenfläche des mindestens einen Formkörpers zumindest bereichs
weise die Innenkontur des mindestens einen Kühlkanals formt, und der pulvermetallurgi
sche Werkstoff zum Erzeugen eines festen Werkstücks einem Heißkompaktierungsvor
gang unterzogen wird.
Eine solche Lösung beschreitet einen gänzlich neuen Weg, da bislang die Kühlkanäle
immer in einer duktilen Ringbandage bzw. einem Ringbandagengrundkörper angeordnet
worden sind. Pulvermetallurgische Werkstoffe wurden im Zusammenhang mit gekühlten
Walzen immer nur als Oberflächenverschleißschicht verwendet, so daß die Dicke der
Verschleißschicht im Verhältnis zur Gesamtdicke der Ringbandage verhältnismäßig ge
ring war. Offensichtlich hat im Stand der Technik ein Vorurteil bestanden, daß diese Ver
schleißschichten zur Einbringung von Kühlkanälen nicht geeignet sind. Zum einen liegt in
diesem Bereich eine besonders hohe Temperatur sowie eine extrem hohe Belastung
vor, so daß die Idee, den Querschnitt dieser Schicht zu schwächen, gänzlich von den
bislang verwendeten Konzepten wegführt.
Diese Verfahrensvariante weist eine Reihe von Vorteilen auf. Zum einen können Kühl
kanäle beliebigster Form erzeugt werden, da die Formkörper beliebig gestaltet sein kön
nen und die Kühlkanäle eine entsprechende Form annehmen. Des weiteren geht kein
Material verloren, wie bei bislang angewendeten Herstellungsverfahren. Es wird nur le
diglich so viel pulvermetallurgischer Werkstoff benötigt, wie für die entsprechende Kon
turausgestaltung notwendig ist. Ein Nachbearbeiten zur Erzielung der Kühlkanalform ist
in den meisten Fällen nicht notwendig. Die nachträgliche spanende Bearbeitung derarti
ger Ringbandagen zum Erzeugen von Kühlbohrungen stellte bislang immer einen nicht
zu vernachlässigenden Kostenfaktor dar. Das Einbringen der Kühlkanäle in den pulver
metallurgischen Werkstoff hat darüber hinaus den Vorteil, daß bei den meisten Ausfüh
rungsformen sich die Kühlkanäle in der Nähe der Walzenoberfläche befinden und somit
eine Kühlung in unmittelbarer Nähe des Belastungsbereiches durchgeführt wird. Hier
durch besteht die Möglichkeit, bei unveränderten Arbeitsbedingungen weniger warmfe
ste und somit kostengünstige pulvermetallurgische Werkstoffe einzusetzen. Es besteht
aber auch die Möglichkeit, bei Verwendung des gleichen pulvermetallurgischen Werk
stoffs Aufgabegut mit höheren Temperaturen zu bearbeiten.
Entgegen den allgemeinen Erwartungen stellte sich bei Versuchen heraus, daß derartig
hergestellte Ringbandagen eine ausreichende Festigkeit aufweisen, obwohl durch die
Einbringung der Kühlkanäle der Querschnitt des pulvermetallurgischen Verbundwerk
stoffs etwas geschwächt ist. Ein Abplatzen der pulvermetallurgischen Schicht, insbeson
dere, wenn diese auf einem duktilen Bandagengrundkörper aufgebracht worden ist, er
folgte nicht.
Günstigerweise kann der mindestens eine Formkörper während des Heißkompaktie
rungsvorgang weiter in den pulvermetallurgischen Werkstoff eingebettet sein. Diese
Vorgehensweise ist insbesondere vorteilhaft bei Ausführungsformen, bei denen die
Formkörper in dem Verbundwerkstoff verbleiben.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, daß der pulvermetallurgische
Werkstoff zusammen mit dem mindestens einen Formkörper und/oder mit den minde
stens zwei Einzelkörpern zum Formen des Ringbandagenrohlings oder Ringsegmen
trohlings in einer Formkapsel angeordnet und in dieser Formkapsel einem heißisostati
schen Preßvorgang unterzogen werden. Ein heißisostatischer Preßvorgang
(HIP-Vorgang) eignet sich am besten zur Erzeugung eines Verbundwerkstoffes oder die Ver
schweißung auch größerer Einzelkörper für die hier vorliegenden Belastungsfälle. Hier
durch lassen sich die unterschiedlichsten Werkstoffe in eine ausreichend maßhaltige
und formstabile Form bringen.
Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, daß ein metallischer Grundkörper bereitge
stellt wird, auf den der pulvermetallurgische Werkstoff als Schicht aufgebracht wird und
mittels des Heißkompaktierungsvorgangs eine Verbindung zwischen dem pulvermetall
urgischen Werkstoff und dem metallischen Grundkörper stattfindet. Hierzu ist zusätzlich
noch anzumerken, daß dieser metallische Grundkörper auch einen Bestandteil der
Formkapsel bilden kann.
Der pulvermetallurgische Werkstoff kann in Pulverform oder als vorgepreßter Festkörper
auf den metallischen Grundkörper aufgebracht werden. In welcher Form dies letztendlich
geschieht, hängt von dem Einzelfall und der für den gewählten Werkstoff und der ge
wünschten Bandagenform günstigen Lösung ab. Der Grundkörper und der pulvermetall
urgische Werkstoff werden dann beim Heißkompaktierungsvorgang durch Diffusions
schweißung miteinander verbunden und gehen eine sehr stabile Verbindung ein. Da die
Kühlwirkung in der pulvermetallurgischen Schicht stattfindet, wird auch die Grenzfläche
zwischen dem metallischen Grundkörper und der Verschleißschicht ausreichend gekühlt,
so daß unterschiedliche Wärmedehnungen von Schicht- und Grundwerkstoff nicht zu
Wärmespannungen und Schichtablösungen führen können.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, wenn der mindestens eine Formkörper auf dem
Grundkörper angeordnet wird, bevor der pulvermetallurgische Werkstoff aufgebracht
wird. Die Formkörper können demnach in jeder beliebigen Weise auf dem Grundkörper
plaziert und ausgerichtet werden. Das hat auch den Vorteil, daß sich die Kühlkanäle in
der fertigen Bandage dann unmittelbar an der Grenzfläche zwischen Grundkörper und
pulvermetallurgischem Werkstoff befinden. Da die Formkörper frei zugänglich auf die
Außenfläche des Grundkörpers aufsetzbar sind, ergibt sich eine erhebliche Verfahrens
vereinfachung, da z. B. das Einbringen von Kühlkanälen in die Innenseite eines Hohlkör
pers viel schwieriger ist.
Unter Umständen kann der mindestens eine Formkörper lediglich als Formkern heran
gezogen werden, so daß er nach dem Heißkompaktierungsvorgang wieder entfernt wird.
Insbesondere eignet sich hier gemäß einer Variante ein Formkörper der zumindest eine
Keramikoberfläche aufweist oder vollständig aus Keramik hergestellt ist. Der pulverme
tallurgische Werkstoff geht keine Verbindung mit einer Keramikoberfläche ein, so daß
ein Entfernen der Formkörper relativ einfach, insbesondere auf mechanische Weise,
möglich ist.
Ein ähnlicher Effekt kann dadurch erzeugt werden, daß der Formkörper zumindest eine
Glasoberfläche aufweist oder vollständig aus Glas hergestellt ist.
Bei bestimmten Materialien kann der mindestens eine Formkörper durch einen chemi
schen Vorgang entfernt werden. Dies bietet sich insbesondere bei kompliziert gestalteten
Kühlkanälen an.
Eine Möglichkeit besteht z. B. darin, daß ein Formkörper aus Glas durch einen Auslaug
vorgang entfernt wird.
Es können aber auch Formkörper verwendet werden, die als Hohlkörper ausgestaltet
sind. Diese werden dann während des Heißkompaktierungsvorgang (z. B. HIP-Vorgang)
mit einem Druckmedium geflutet, damit sie nicht kollabieren.
Ein bevorzugtes Druckmedium ist ein Inertgas, bevorzugt Argon, das üblicherweise beim
HIP-Vorgang verwendet wird.
Das Verfahren kann auch dadurch weitergebildet werden, daß mindestens ein erster
Grundkörper hergestellt wird, auf den mindestens ein zweiter Grundkörper aufgescho
ben wird, wobei zumindest bereichsweise die aneinandergrenzenden Oberflächen der
Grundkörper zum Ausbilden des mindestens einen Kühlkanals ausgestaltet sind und die
Grundkörper durch den Heißkompaktierungsvorgang zum Einformen des Kühlkanals in
ihrem Innern zusammengeschweißt werden.
Die Verwendung von größeren Grundkörpern, in die die Kontur des Kühlkanals bereits
eingeformt ist, wobei die endgültige Verschließung des Kühlkanals bis auf die Anschlüs
se durch den Heißkompaktierungsvorgang geschieht, ist eine leicht zu handhabende
Variante, die auch mit relativ preiswerten Werkstoffen durchzuführen ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Preßwalze mit einer Ringbandage oder
Ringsegmenten, die durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt
ist oder sind. Der mindestens eine Kühlkanal ist zumindest Abschnittsweise vollständig
im Innern der Ringbandage bzw. den Ringsegmenten eingeformt, wobei die dem min
destens einen Kühlkanal unmittelbar umgebende Struktur aus mindestens zwei durch
den Heißkompaktierungsvorgang zusammengeschweißten Einzelkörpern aufgebaut ist.
Durch die Verwendung mehrerer Einzelkörper läßt sich die Ringbandage (oder
-segmente) in beliebiger Form aus diesen Einzelelementen aufbauen. Dies können kom
pakte, größere Bauelemente oder einzelne Körner eines pulvermetallurgischen Werk
stoffes sein. Auf jeden Fall ermöglicht ein solcher Aufbau die Gruppierung der Einzelkör
per zu unterschiedlichsten Formen, so daß auch ein von diesen umschlossener Kühlka
nal jegliche Ausgestaltung aufweisen kann und bei Fertigstellung der Ringbandage voll
ständig bis auf die Anschlüsse in dieser eingekapselt ist. Die Verbindung der Einzelkör
per erfolgt dann durch den Heißkompaktierungsvorgang, in dem sie miteinander ver
schweißen.
Die Ringbandage der Preßwalze kann aus einem Stück oder aus mehreren Segmenten
aufgebaut sein. Die Ringbandage weist bevorzugt eine hochverschleißfeste Schicht aus
einem pulvermetallurgischen Werkstoff auf. In dieser kann der mindestens eine Kühlka
nal angeordnet sein.
Wie oben bereits erwähnt, wurden bislang Kühlkanäle immer in einen duktilen Grund
werkstoff eingearbeitet. Offensichtlich ging man davon aus, daß durch die Einbringung
von Kühlkanälen in die relativ spröde Verschleißschicht Nachteile zu erwarten waren.
Darüber hinaus sind derartige Verschleißschichten bisher immer relativ dünn ausgeführt
worden, so daß sie zur Einbringung von Kühlkanälen nicht in Betracht kamen. Bei Ring
bandagen, die komplett aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff hergestellt wurden,
war bislang keine Kühlung vorgesehen.
Günstigerweise kann die hochfeste Schicht aus dem pulvermetallurgischen Werkstoff
auf einem ringförmigen Grundkörper aufgebracht und mit diesem verbunden sein. Dies
hat insbesondere Vorteile bei der Aufbringung der Bandage mittels eines Schrumpfsit
zes, da dieser mit einem duktilen Werkstoff besser ausführbar ist. Darüber hinaus
braucht die Schichtdicke der pulvermetallurgischen Schicht nur eine begrenzte Dicke
aufzuweisen, so daß sie ausreichend stabil ist und die Kühlkanäle aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der mindestens eine Kühlkanal nahe der
Grenzfläche zwischen Grundkörper und hochfester Schicht angeordnet sein. Hierdurch
findet nicht nur eine intensive Kühlung nahe der Walzenoberfläche statt, sondern auch
eine ausreichende Kühlwirkung im Bereich der Grenzfläche zwischen Grundkörper und
hochfester Schicht, so daß unterschiedliche Wärmedehnungen von Schicht- und
Grundwerkstoff nicht zu Wärmespannungen und Schichtablösungen führen können. Der
Grundkörper kann auch Bestandteil der Wandung der Kühlkanäle sein.
Bevorzugt kann an einer oder den Stirnseite(n) der hochfesten Schicht mindestens ein
Auslaß bzw. Einlaß des mindestens einen Kühlkanals angeordnet sein. Die Zuführung
und Abführung des meist flüssigen Kühlmediums erfolgt dann über Anschlüsse an der
Stirnseite, die dem Auslaß bzw. Einlaß jeweils zugeordnet sind. Es können auch mehre
re Aus- und Einlässe vorgesehen sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, an mindestens einer Stirnseite der Ringbandage einen
Umlenk- bzw. Verteilerring anzuordnen, der mindestens einen Kanal aufweist oder ab
dichtet, der mit dem mindestens einen Kühlkanal in der hochfesten Schicht in Verbin
dung steht. Der oder die Umlenk- bzw. Verteilerring(e) weisen dann meistens einen ein
zigen Anschluß auf, und verteilen in ihrem Innern das Kühlmedium derart, daß sämtliche
Kühlkanäle in der pulvermetallurgischen Schicht mit Kühlmedium versorgt werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, daß als Kühlkanäle mehrere axial verlaufende Durch
gänge vorgesehen sind, deren Ein- und Auslässe in der Stirnseite durch die Kanalform
im Umlenk- bzw. Verteilerring derart miteinander gekoppelt sind, daß eine mäanderför
mige Kühlkanalführung erzielt ist. Hierdurch kann z. B. die Zuführung und Abführung des
Kühlmediums an ein und demselben Umlenk- bzw. Verteilerring erfolgen. Wie oft ein
derartiger Kühlkanal umgelenkt wird, hängt von der gewünschten Wärmeabführung ab.
Damit das Kühlmedium nicht unmittelbar mit dem pulvermetallurgischen Werkstoff in
Berührung kommt, kann in dem mindestens einen Kühlkanal ein mit dessen Innenwan
dung in Kontakt stehendes Kühlmittelrohr angeordnet sein. Das Kühlmittelrohr ist dann
bevorzugt aus einem Werkstoff mit hoher Korrosionsbeständigkeit hergestellt. Eine sol
che Ausführungsform kann für verschiedene pulvermetallurgische Werkstoffe von Vorteil
sein.
Eine besonders stabile Ausführungsform wird dadurch erzielt, daß in dem mindestens
einen Kühlkanal mindestens ein offenporiges Füllelement angeordnet ist. Dieses offen
porige Füllelement erzeugt eine sehr große Oberfläche, die eine sehr intensive Wärme
abführung ermöglicht. Das Porenvolumen muß so gewählt werden, daß eine ausrei
chende Durchströmung mit Kühlmittel erzielbar ist. Darüber hinaus weist ein derartig of
fenporiges Füllelement meist eine so stabile Struktur auf, daß es zusätzlich eine Stütz
wirkung ausübt.
Günstigerweise kann das offenporige Füllelement aus einem pulvermetallurgischen
Werkstoff hergestellt sein. Diese können ähnlich bereits bekannter Filterelemente, aus
solchen pulvermetallurgischen Werkstoffen als relativ kompakte bzw. stabile Elemente
ausgebildet sein. Es besteht auch die Möglichkeit den kompletten Kühlkanal mit diesem
Füllelement zu füllen oder dieses nur abschnittsweise anzubringen. Dadurch, daß dieses
Füllelement eine zusätzliche Stützwirkung bereitstellt, kann ein hoher Kompaktierdruck
im Bearbeitungsbereich aufgenommen werden. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, den
Querschnitt der Kühlkanäle zu vergrößern, weil durch die Struktur der Füllelemente zahl
reiche Abstützungen innerhalb des Kanalquerschnittes erfolgen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß der mindestens eine Kühlkanal
im wesentlichen vollständig mit einem Vollkörper aus einem Werkstoff mit hoher Wärme
leitfähigkeit, insbesondere Kupfer, gefüllt ist, der zumindest an der Stirnseite mit dem
mindestens einen Kanal im Bereich des Umlenk- bzw. Verteilerrings in Verbindung steht.
Hier erfolgt das Abführen der Wärme nicht über ein durch den Kühlkanal strömendes
Medium, sondern durch die Wärmeleitfähigkeit eines Festkörpers, der in dem Kühlkanal
angeordnet ist. Da dieser Festkörper mit dem in dem Umlenk- bzw. Verteilerring fließen
den Kühlmedium in Berührung kommt, findet die Wärmeabfuhr aus dem Vollkörper im
Bereich der Stirnseiten der Ringbandage statt. Durch das komplette Füllen der Kühlkanä
le handelt es sich hierbei um eine äußerst stabile Konstruktion, die aber eine erstaunlich
gute Wärmeabfuhr ermöglicht.
Günstigerweise kann hierbei der Vollkörper im Bereich des mindestens einen Kanals im
Umlenk- oder Verteilerring bzw. in der Bandagen-Schulter eine vergrößerte Kühloberflä
che aufweisen. Hierdurch erfolgt eine günstige Wärmeabfuhr durch das Kühlmedium in
dem Umlenk- bzw. Verteilerring, so daß der Vollkörper eine große Wärmemenge abfüh
ren kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform, die insbesondere eine hohe Stabilität auf
weist und durch die die Gefahr zu großer Wärmespannungen im Bereich der Ver
schleißschicht aufgrund der Kühlwirkung vollständig vermieden ist, besteht darin, daß
mindestens zwei ringförmige bzw. ringsegmentförmige Grundkörper übereinander ange
ordnet sind und der mindestens eine Kühlkanal zwischen den Grundkörpern ausgebildet
ist und die Grundkörper durch den Heißkompaktierungsvorgang zusammengeschweißt
sind. Eine solche Ausführungsform eignet sich insbesondere für Belastungsfälle mit ho
her mechanischer Beanspruchung. Darüber hinaus können auch pulvermetallurgische
Werkstoffe für die hochverschleißfeste Schicht verwendet werden, die anfälliger sind
gegen hohe Temperatursprünge aufgrund der Kühlung, da diese im Abstand zur Ver
schleißschicht angeordnet ist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Preßwalze mit einer gekühlten Bandage in einer
teilweise geschnitten Vorderansicht,
Fig. 2 einen Ausschnitt der Bandage aus Fig. 1 in einer Seitenansicht,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Ringbandage in einer schematischen
Schnittansicht,
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Ringbandage in einer Querschnittsdar
stellung,
Fig. 5 eine vierte Ausführungsform einer Ringbandage in einer Querschnittsdar
stellung,
Fig. 6 die Ringbandage aus Fig. 3 in einer entlang eines durch die Kühlkanäle
verlaufenden Teilkreises geschnittenen Darstellung,
Fig. 7 die Ringbandage aus Fig. 4, in einer entlang des durch die Kühlkanäle
verlaufenden Teilkreises geschnittenen Darstellung,
Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform einer Ringbandage, die einen duktilen Grund
körper aufweist, in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
Fig. 9 eine sechste Ausführungsform einer Ringbandage, die einen duktilen
Grundkörper aufweist, in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
Fig. 10 eine siebte Ausführungsform einer Ringbandage, die einen duktilen
Grundkörper aufweist, in einer schematischen Querschnittsdarstellung,
Fig. 11 eine achte Ausführungsform einer Ringbandage, die zwei duktile Grund
körper aufweist, in einer schematischen Querschnittsdarstellung und
Fig. 12 eine Ausführungsvariante des Kühlkanals aus Fig. 11.
Die in Fig. 1 dargestellte Preßwalze 1 umfaßt einen zylindrischen Walzengrundkörper
2, der auf beiden Seiten koaxiale Wellenzapfen 3 aufweist. Auf die Außenmantelfläche 4
ist eine hochverschleißfeste Ringbandage 5 aufgeschrumpft. Die Ringbandage 5 weist
eine zylindermantelförmige Innenfläche 6 auf, die über Form- oder Kraftschluß auf dem
Grundkörper befestigt wird. Die gezeigte Ringbandage 5 weist seitlich diese verstärken
de Bandagenschultern 7 und 8 auf, so daß sie in ihrem Mittenbereich einen größeren
Außendurchmesser aufweist. Die zylindermantelförmige Außenfläche 9 stellt die eigentli
che Walzenfläche dar. Diese kann je nach Bedarf auch mit Formmulden oder ähnlichen
Profilierungen versehen sein. Die Ringbandage 5 kann auch in einer weiteren Ausgestal
tung aus mehreren Segmenten bestehen, die dann jeweils mit dem Walzengrundkörper
2 verbunden sind.
Die Ringbandage 5 besteht aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff und ist durch
einen HIP-Vorgang hergestellt worden, bei dem nicht dargestellte Formkörper beim
HIP-Vorgang in den pulvermetallurgischen Werkstoff eingebettet sind und so die Innenfläche
von Kühlkanälen 10 in der Ringbandage 5 definieren.
Die Ringbandage 5 weist jeweils achsparallel verlaufende, im Querschnitt kreisförmige
Kühlkanäle 10 auf. Die in Fig. 2 dargestellte rechte Stirnseite 11 der Ringbandage 5
weist im Bereich der Bandagenschulter 8 jeweils Längsnuten 12 auf, die jeweils zwei
Kühlkanäle 10 miteinander verbinden. Auf die Stirnseite 11 ist ein Umlenkring 13 aufge
setzt, der dichtend auf der Stirnseite 11 aufliegt. Der Umlenkring 13 ist mittels Schrauben
14 und Stiften 15 an der Ringbandage 5 befestigt. An der gegenüberliegenden Stirnseite
16 der Ringbandage 5 sind ebenfalls Längsnuten 17 angeordnet, die jeweils zwei Kühl
kanäle 10 miteinander verbinden. Die Stirnseite 16 wird von einem zweiten Umlenkring
18 dichtend abgedeckt, der mit der Ringbandage 5 über Schrauben 14 befestigt ist. Im
Gegensatz zu den Längsnuten 12 auf der anderen Seite der Ringbandage 5 sind die
Längsnuten 17 versetzt zu diesen angeordnet, so daß sich ein mäanderförmiger Strö
mungskanal im Zusammenspiel der Kühlkanäle 10 und der Längsnuten 12 und 17 ergibt
(siehe z. B. auch die Ausführungsform der Fig. 6). Die Zuleitung des Kühlmediums er
folgt über eine zylindrische Wellenbohrung 19 die koaxial zur Preßwalze 1 angeordnet
ist. Von dieser Wellenbohrung 19 erstreckt sich radial nach außen eine zylindrische Zu
führbohrung 20, von der aus wiederum eine Querbohrung 21 zur Stirnseite 22 nach au
ßen führt. Eine Rohrverbindung 23 leitet dann das Kühlmedium in eine Öffnung 24 im
Umlenkring 13 hin, so daß es in die Kühlkanäle 10 fließen kann.
Auf der anderen Seite erfolgt das Abführen des warmen Kühlmediums in umgekehrter
Reihenfolge über eine Öffnung 25 im Umlenkring 18, eine Rohrverbindung 26, eine
Querbohrung 27, eine Abführbohrung 28 und eine axiale Wellenbohrung 29. In der Fig.
1 sind nur zur Verdeutlichung die beiden Rohrverbindungen 23 und 26 auf der gleichen
Höhe dargestellt. Normalerweise muß sichergestellt sein, daß das Kühlmedium erst
durch die gesamte Ringbandage 5 fließt, bevor es diese wieder verläßt.
Bei der Zuführung des Kühlmediums kann auch auf einen Zugang von einer einzigen
Seite zurückgegriffen werden. Dann wird aber ein Rohrsystem in der Wellenbohrung 19
benötigt.
Im folgenden wird das Herstellungsverfahren zur Herstellung der oben beschriebenen
Ringbandage 5 näher erläutert.
Die Ringbandage 5 ist aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff hergestellt. Hierzu
wird der pulvermetallurgische Werkstoff in eine Formkapsel eingefüllt, wobei in diese
Formkapsel nicht dargestellte Formkörper eingelegt werden, die die Kühlkanäle 10 defi
nieren. Anschließend wird die Kapsel vollständig geschlossen und evakuiert. Danach
erfolgt ein heißisostatischer Preßvorgang, so daß sich der pulvermetallurgische Werk
stoff zu einem Festkörper verbindet. Auf gleiche Weise lassen sich auch Ringsegmente
zur Erzeugung einer solchen Ringbandage 5 herstellen.
Die verwendeten Formkörper können aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen.
Sollen die Formkörper z. B. gänzlich wieder aus der Ringbandage 5 entfernt werden, wie
im vorangegangenen Ausführungsbeispiel, so werden diese bevorzugt aus Keramik
oder Glas hergestellt. Keramik oder Glas verbindet sich nicht mit dem pulvermetallurgi
schen Werkstoff, weswegen ein Herauslösen relativ einfach möglich ist. Bei der Verwen
dung von Glas ist auch ein Auslaugen des Formkörpers möglich. Da das Entfernen im
diesem Fall chemisch erfolgt, können die Kühlkanäle die unterschiedlichsten Formen
aufweisen.
Die Herstellung derartiger Ringbandagen 5 mittels des beschriebenen Verfahrens er
laubt die unterschiedlichsten Formgestaltungen unter einfachster Einbringung von Kühl
kanälen 10 und Längsnuten 12 und 17, ohne daß eine nachträgliche spanende Bearbei
tung erfolgen muß. Die Einbringung derartiger Kanäle in einen pulvermetallurgischen
Werkstoff wurde bislang im Stand der Technik bei derartig großen Werkstücken nicht
durchgeführt. Die hier beschriebenen Ringbandagen 5 weisen zum Teil Durchmesser
von größer als 1 m auf.
Im folgenden werden weitere Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Soweit
sich diese Ausführungsformen gleicher oder ähnlicher Bauteile wie die vorangegangene
Ausführungsform bedienen, werden die gleichen Bezugsziffern verwendet und es wird
desbezüglich auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
Die in Fig. 3 dargestellte Ringbandage 5 weist keine Schultern auf, so daß die Umlenk- bzw.
Verteilerringe 13 bzw. 18 unmittelbar auf den Stirnseiten 11 und 16 aufsitzen. Im
Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 sind in der Ringbandage 5 kei
ne Längsnuten eingearbeitet. Diese befinden sich vielmehr in den Umlenk- bzw. Vertei
lerringen 13, 18, siehe Fig. 6.
Die Fig. 4 zeigt wiederum einen Querschnitt durch eine Ringbandage 5, die Bandagen
schultern 7 und 8 aufweist. Diese Ausführungsform ist ebenfalls mit Umlenk- bzw. Vertei
lerringen 13 und 18 versehen, die jeweils auf den Stirnseiten 11, 16 dichtend aufsitzen.
Die Umlenk- bzw. Verteilerringe 13, 18 weisen auf ihrer Innenseite umlaufende Ringnu
ten 30, 31, die das Kühlmedium über den gesamten von dem Umlenkring 13, 18 abge
deckten Stirnseitenbereich der Bandage 5 verteilen, siehe Fig. 7.
In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Diese weist wieder Längsnu
ten 12 und 17 in ihren Bandagenschultern 7 und 8 auf. Anstatt mit Umlenk- bzw. Vertei
lerringen sind die Längsnuten 12 und 17 mit eingeschweißten Abdeckblechen 32, 33
verschlossen. Die Kühlmittelführung erfolgt ähnlich der Ausführungsform der Fig. 1
und 2 mäanderförmig.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 ist an geeigneter Stelle wieder eine
Kühlmittelzu- bzw. -abfuhr vorgesehen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen die auf den Walzen
grundkörper 2 aufgebrachte Ringbandage 5 aus einem duktilen, zylinderringförmigen
Bandagengrundkörper 34 und einem mit diesem fest verbundenen verschleißfesten
Ring 35 besteht. Der verschleißfeste Ring weist ebenfalls eine Zylinderhülsenform auf
und ist aus dem pulvermetallurgischen Werkstoff hergestellt. In den Ausführungsformen
der Fig. 8 bis 10 weist der Ring 35 Formmulden 54 in seiner Außenfläche 9 zur Her
stellung von Briketts auf.
In der Ausführungsform der Fig. 8 ist auf der Außenfläche des Bandagengrundkörpers
34 ein spiralförmig gewickeltes Rohr 36 aufgewickelt worden. Dieses Rohr 36 ist im we
sentlichen vollständig in dem pulvermetallurgischen Werkstoff des Rings 35 eingebettet
und verläuft seitlich aus den Stirnseiten 37 und 38 der Ringbandage 5 heraus. Die Zu
führung des Kühlmediums erfolgt über ein in der Wellenbohrung 19 angeordnetes Rohr
39 und radial nach außen über das Rohrverbinderstück 40, das wiederum mit dem Rohr
36 verbunden ist. Das Rohr 36 liegt vollflächig an der Innenwandung der Kühlkanäle 10
im Ring 35 an. Auf der anderen Stirnseite 37 der Ringbandage 5 erfolgt die Ableitung
des Kühlmediums über das Rohrverbinderstück 41 radial nach innen in die Wellenboh
rung 19 des Walzengrundkörpers 2.
Eine derartige Ringbandage 5 wird hergestellt, indem ein Rohr auf den Bandagengrund
körper 34 aufgewickelt wird und anschließend der Bandagengrundkörper 34 zusammen
mit dem Rohr 36 in einer Formkapsel angeordnet wird. Diese besteht bevorzugt aus
Blech und kann auch auf den Bandagengrundkörper 34 aufgesetzt werden, wobei der
Bandagengrundkörper 34 einen Teil der Kapselung bildet. Gleichzeitig wird ein pulver
metallurgischer Werkstoff eingefüllt, der sich so um das Rohr 36 legt, daß dieses in dem
pulvermetallurgischen Werkstoff eingebettet ist. Anschließend erfolgt eine Evakuierung
der Kapsel. Eine Flutung des Rohrs 36 mit Argon erfolgt während des HIP-Vorgangs.
Anschließend erfolgt ein heißisostatischer Preßvorgang, bei dem der pulvermetallurgi
sche Werkstoff mittels Diffusionsverschweißung sich an den Bandagengrundkörper 34
anbindet. Durch die Flutung mit Argon kollabiert dabei das Rohr 36 nicht.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß eine Ringbandage 5 bestehend aus Bandagen
grundkörper 34 und Ring 35 auch mittels Formkörpern hergestellt werden kann, die
nachträglich wieder entfernt werden.
Einen Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Kühlwirkung sich in der Nä
he der Außenfläche 9 entfaltet, weshalb auch weniger warmfeste pulvermetallurgische
Werkstoffe eingesetzt werden können. Darüber hinaus erfolgt die Kühlung im Grenzflä
chenbereich zwischen dem Bandagengrundkörper 34 und dem Ring 35, weshalb es
durch die unterschiedliche Wärmedehnung von dem Werkstoff des Rings 35 und dem
Werkstoff des Bandagengrundkörpers 34 nicht zu Wärmespannungen und Schichtablö
sungen kommt.
Als Kühlmedium wird bevorzugt Wasser eingesetzt, jedoch sind neben anderen Fluiden
auch Gase verwendbar.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 9 unterscheidet sich zum vorangegangenen
Ausführungsbeispiel dadurch, daß als Formkörper offenporige Füllelemente 42 verwen
det werden, die in der Ringbandage 5 verbleiben. Diese sind über Kanäle 43 miteinan
der verbunden. Das Ausführungsbeispiel zeigt drei nebeneinander im Abstand angeord
nete, ringförmige Füllelemente 42 aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff und mit
einem vorbestimmten Porenvolumen. Diese Füllelemente 42 sind ähnlich wie pulverme
tallurgische Filter aufgebaut und können vom Kühlmedium durchströmt werden. Diese
lassen sich hervorragend an den pulvermetallurgischen Werkstoff des Rings 35 anbin
den. Die Füllelemente 42 können aber auch die unterschiedlichsten anderen Ausgestal
tungen, insbesondere Formen aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht
darin, daß die Kühlkanäle 10 mit den Füllelementen 42 ausgefüllt sind. Die Füllelemente
42 stellen dann zusätzlich eine Stützstruktur bereit, wodurch hohe Druckbelastungen
auch im Kühlkanalbereich ertragen werden können.
Bei der Herstellung einer solchen Ausführungsform werden die Füllelemente 42 bevor
zugt auch mit Argon geflutet, damit sie beim heißisostatischen Preßvorgang nicht kolla
bieren.
Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 10 sind die Kühlkanäle vollständig mit einem
dicken Kupferdraht 44, der spiralförmig um den Bandagengrundkörper 34 gewickelt ist,
ausgefüllt. Kupfer ist ein Werkstoff mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit, so daß der Kupfer
draht 44 in der Lage ist, die Wärme nach außen abzutransportieren. Der Kupferdraht 44
steht an den Stirnseiten des Rings 35 unmittelbar mit großflächigen Kupferelementen 44
in Verbindung, die eine Außenfläche 46 aufweisen, die jeweils zu einer Ringnut 30 bzw.
31 in den Umlenkringen 13 hinweist. Hierdurch steht die Außenfläche 46 der Kupferele
mente 45 unmittelbar mit dem Kühlmedium in den Umlenkringen 13, 18 in Berührung.
Die Umlenkringe 13, 18 weisen jeweils einen Zu- und Ablauf auf, da das Kühlmedium bei
dieser Ausführungsform nicht durch den Ring 35 fließt.
Die Verwendung eines pulvermetallurgischen Werkstoffes und Formkörper, die bei der
Herstellung in diesen eingebettet werden, läßt eine unglaubliche Vielzahl von verschie
denen Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Kühlkanäle 10 zu. Die vorangegangenen
Ausführungsbeispiele können daher nicht als erschöpfend im Hinblick auf die Form und
Anordnung der Kühlkanäle 10 in der Ringbandage 5 angesehen werden. Insbesondere
sind Kombinationen der genannten Ausführungsbeispiele möglich.
Die Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Ringbandage 5 aus einem ersten
Bandagengrundkörper 34 und einem zweiten Bandagengrundkörper 34' besteht. Beide
Bandagengrundkörper 34 und 34' weisen im wesentlichen einen kreisringförmigen Quer
schnitt auf und sind mit engem Paßmaß aufeinandergeschoben. In die Außenfläche des
inneren hülsenförmigen Grundkörpers 34 ist eine Spiralnut 48 eingearbeitet, die über
Anschlußöffnungen 49 und 50 nach außen zugänglich ist. Die Versorgung mit dem
Kühlmedium kann dann ähnlich vorangegangener Ausführungsbeispiele erfolgen. Durch
den aufgesetzten hülsenförmigen zweiten Grundkörper 34, wird die Spiralnut 48 durch
dessen Innenfläche 51 verschlossen, so daß ein Kühlkanal 10 gebildet ist. Die Wandung
des Kühlkanals 10 wird demnach von zwei Einzelkörpern, der inneren Ringbandage 34
und der äußeren Ringbandage 34' gebildet. Durch die Anordnung des Kühlkanals 10 in
der Grenzfläche dieser beiden Ringbandagengrundkörper 34 und 34' läßt sich dieser
sehr einfach herstellen.
Bei einem anschließenden HIP-Vorgang wird die pulvermetallurgische Verschleißschicht
52 mit dem äußeren Bandagengrundkörper 34 verschweißt. Gleichzeitig wird aufgrund
einer bestimmten Werkstoffauswahl des inneren Bandagengrundkörpers 34 und des
äußeren Bandagengrundkörpers 34' auch eine Verschweißung der Außenfläche 47 mit
der Innenfläche 51 vorgenommen, so daß eine im wesentlichen einheitliche, kompakte
Ringbandage 5 entsteht. Bevorzugt können die beiden Grundkörper 34 und 34' aus dem
gleichen Werkstoff bestehen, z. B. Stahl. Eine Trennung dieser beiden Bauteile ist nur
noch durch Zerstörung möglich. Die Ringbandage 5 wird dann in bekannter Weise auf
einen Walzengrundkörper aufgeschrumpft und ist leicht auszutauschen. Es sei noch zu
erwähnen, daß während des Heißkompaktierens die Kühlkanäle 10 mit Argon geflutet
werden, um eine chemische Reaktion zu vermeiden.
Die Anordnung und Querschnittsgestaltung des Kühlkanals 10 ist abhängig von der
Oberflächengestalt der Außenfläche 47 und Innenfläche 51 und kann beliebig erfolgen.
Als Beispiel sei zu nennen, daß die Spiralnut auch in den äußeren Walzengrundkörper
34' eingearbeitet werden könnte.
In Fig. 12 ist aus Gründen des Korrosionsschutzes ein korrosionsbeständiges Rohr 36
in die Spiralnut 48 eingelegt worden. Die Verankerung des Rohres 36 erfolgt dann wäh
rend des HIP-Vorgangs mittels eines pulvermetallurgischen Werkstoffes 53, der zuvor
ebenfalls in die Spiralnut 48 eingefüllt wurde und das Rohr 36 umgibt und die Funktion
ähnlich eines Klebstoffes erfüllt. Der pulvermetallurgische Werkstoff 53 verschweißt wäh
rend des HIP-Vorganges mit dem Rohr 36 und den Bandagengrundkörpern 34 und 34'.
Auch hier kann die Ausgestaltung unterschiedlich sein und verschiedene Werkstoff
kombinationen können zur Anwendung kommen. Das Einbringen der Spiralnuten 48 oder
anderer geeigneter Aussparungen zum Erzeugen des Kühlkanals 10 ist bei einer derar
tigen Ausführungsform sehr kostengünstig durchführbar.
Claims (33)
1. Verfahren zum Herstellen von Preßwalzen oder Ringbandagen (5) bzw. Ringsegmen
ten für Preßwalzen (1), die zumindest einen Kühlkanal (10) zum Abführen von Wärme
aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere den mindestens einen Kühlkanal (10) unmittelbar umgebende(r)
Werkstoff(e) zumindest bereichweise durch einen Heißkompaktierungsvorgang zusam
mengeschweißt wird oder werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den mindestens einen Kühlkanal (10) umgebende Struktur aus mindestens zwei
Einzelkörpern zum Bilden eines Ringbandangen- bzw. Ringsegmentrohlings zusam
mengesetzt wird, und daß die Einzelkörper durch den Heißkompaktierungsvorgang zu
sammengeschweißt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch Bereitstellen eines pulvermetallurgischen Werkstoffs während des Heißkom
paktierungsvorgangs eine hochfeste pulvermetallurgische Verschleißschicht am Außen
umfang der Ringbandage bzw. des Ringsegmentrohlings gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Formkörper (36, 42, 44) in einen pulvermetallurgischen Werkstoff
eingebettet wird, der pulvermetallurgische Werkstoff zusammen mit dem mindestens
einen Formkörper zu einem Ringbandagenrohling oder Ringsegmentrohling geformt
wird, so daß eine Außenfläche des mindestens einen Formkörpers zumindest bereichs
weise die Innenkontur des mindestens einen Kühlkanals (10) formt, und der pulverme
tallurgische Werkstoff zum Erzeugen eines festen Werkstücks dem Heißkompaktie
rungsvorgang unterzogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) während des Heißkompaktierungsvor
gangs weiterhin in den pulvermetallurgischen Werkstoff eingebettet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der pulvermetallurgische Werkstoff zusammen mit dem mindestens einen Formkör
per (36, 42, 44) und/oder mit den mindestens zwei Einzelkörpern zum Formen des Ring
bandagenrohlings oder Ringsegmentrohlings in einer Formkapsel angeordnet und in
dieser Formkapsel einem heißisostatischen Preßvorgang unterzogen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein metallischer Grundkörper (34) bereitgestellt wird, auf den der pulvermetallurgi
sche Werkstoff aufgebracht wird und mittels des Heißkompaktierungsvorgangs ein Ver
binden zwischen dem pulvermetallurgischen Werkstoff und dem metallischen Grundkör
per (34) stattfindet.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der pulvermetallurgische Werkstoff in Pulverform auf den metallischen Grundkörper
(34) aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der pulvermetallurgische Werkstoff als vorgepreßter Festkörper auf den metalli
schen Grundkörper (34) aufgebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) auf dem Grundkörper (34) angeordnet
wird, bevor der pulvermetallurgische Werkstoff aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) nach dem Heißkompaktierungsvor
gang entfernt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) zumindest eine Keramikoberfläche
aufweist oder vollständig aus Keramik hergestellt ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) zumindest eine Glasoberfläche auf
weist oder vollständig aus Glas hergestellt ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) durch einen chemischen Vorgang
entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Formkörper (36, 42, 44) aus Glas durch einen Auslaugvorgang entfernt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Formkörper (36, 42, 44) ein Hohlkörper ist, der während dem
Heißkompaktierungsvorgang mit einem Druckmedium geflutet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckmedium ein Inertgas, bevorzugt Argon, ist.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein erster Grundkörper (34) hergestellt wird, auf den mindestens ein
zweiter Grundkörper (34') aufgeschoben wird, wobei zumindest bereichsweise die an
einandergrenzenden Oberflächen (47, 51) der Grundkörper (34, 34') zum Ausbilden des
mindestens einen Kühlkanals (10) ausgestaltet sind und die Grundkörper (34, 34') durch
den Heißkompaktierungsvorgang zum Einformen des Kühlkanals (10) in ihrem Innern
zusammengeschweißt werden.
19. Preßwalze mit einer Ringbandage oder Ringsegmenten, die durch ein Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt ist oder sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Kühlkanal (10) zumindest abschnittsweise vollständig im Innern
der Ringbandage bzw. den Ringsegmenten eingeformt ist und daß die den mindestens
einen Kühlkanal (10) unmittelbar umgebende Struktur aus mindestens zwei durch den
Heißkompaktierungsvorgang zusammengeschweißten Einzelkörpern (34, 34') aufgebaut
ist.
20. Preßwalze nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine hochfeste Schicht (35) aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff vorgesehen
ist und daß in dieser Schicht (35) der mindestens eine Kühlkanal (10) angeordnet ist.
21. Preßwalze nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die hochverschleißfeste Schicht (35) aus dem pulvermetallurgischen Werkstoff auf
einem ringförmigen Grundkörper (34) aufgebracht und mit diesem verbunden ist.
22. Preßwalze nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Kühlkanal (10) nahe der Grenzfläche zwischen Grundkörper
(34) und hochfester Schicht (35) angeordnet ist.
23. Preßwalze nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einer oder den Stirnseite(n) der hochfesten Schicht (35) mindestens ein Auslaß
bzw. Einlaß des mindestens einen Kühlkanals (10) angeordnet ist.
24. Preßwalze nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß an mindestens einer Stirnseite (11, 16) der Ringbandage (5) ein Umlenk- bzw. Ver
teilerring (13, 18) angeordnet ist, der mindestens einen Kanal (12, 17, 30) aufweist oder
abdichtet, der mit dem mindestens einen Kühlkanal (10) in der hochfesten Schicht (35) in
Verbindung steht.
25. Preßwalze nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kühlkanäle (10) mehrere axial verlaufende Durchgänge vorgesehen sind, deren
Ein- und Auslässe in der Stirnseite (11, 16; 37, 38) durch die Kanalform im Umlenk- bzw.
Verteilerring (13, 18) derart miteinander gekoppelt sind, daß eine mäanderförmige Kanal
führung erzielt ist.
26. Preßwalze nach einem der Ansprüche 19 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem mindestens einen Kühlkanal (10) ein mit dessen Innenwandung in Kontakt
stehendes Kühlmittelrohr (36) angeordnet ist.
27. Preßwalze nach einem der Ansprüche 19 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem mindestens einen Kühlkanal (10) mindestens ein offenporiges Füllelement
(42) angeordnet ist.
28. Preßwalze nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß das offenporige Füllelement (42) aus einem pulvermetallurgischen Werkstoff her
gestellt ist.
29. Preßwalze nach einem der Ansprüche 24 bis 28
dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine Kühlkanal (10) im wesentlichen vollständig mit einem Vollkör
per (44) aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Kupfer, gefüllt
ist, der zumindest an der Stirnseite (37, 38) mit dem mindestens einen Kanal (30) im Be
reich des Umlenk- bzw. Verteilerrings (13, 18) in Verbindung steht.
30. Preßwalze nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vollkörper (44) im Bereich des mindestens einen Kanals (30) im Umlenk- oder
Verteilerring (13, 18) bzw. Bandagen-Schulter eine vergrößerte Kühloberfläche aufweist.
31. Preßwalze nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei ringförmige bzw. ringsegmentförmige Grundkörper (34, 34') über
einander angeordnet sind und der mindestens eine Kühlkanal (10) zwischen den Grund
körpern (34, 34') ausgebildet ist und die Grundkörper (34, 34') durch den Heißkompak
tierungsvorgang zusammengeschweißt sind.
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