WO2006027215A1 - Presswalzen-ringbandage und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Abstract

Um für die Presswalzen von Rollenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes eine Ringbandage zu schaffen, deren Außenoberfläche immer eine hohe Härte und damit hohe Verschleißwiderstandsfähigkeit aufweist, aber deren radial innerer Bereich zur Vermeidung von Bandagenbrüchen eine niedrigere Härte aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Werkstoff der Bandage (10, 11) aus Kugelgraphitguss mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo und mit bainitischem Gefüge mit Restaustenit besteht, und dass die Randschicht (11) der Ringbandage (10) zur Erzielung einer selbsthärtenden Oberfläche Martensit enthält, das durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche beim Betrieb der Presswalze immer wieder neu gebildet wird.

Description

Presswalzen-Ringbandage und Verfahren zu ihrer Hersteilung

B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung betrifft eine Ringbandage mit verschleißfester Oberflä¬ che für eine Presswalze für die Druckbeanspruchung körnigen Gutes, insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fertigung einer solchen Presswalzen-Ringbandage.

Bei Walzenmühlen wird körniges sprödes Mahlgut in den Walzen¬ spalt, durch den die beiden drehbar gelagerten gegenläufig rotierba¬ ren Walzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unterworfen. Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenmühle, auch Rollenpresse genannt, bei der die einzelnen Partikel des durch Reibung in den Walzenspalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gut¬ bett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusam- mengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines hohen Dru¬ ckes gegenseitig zerquetscht werden. Dabei sind die Walzenoberflä¬ chen einer hohen Verschleißbeanspruchung ausgesetzt, so dass an solche Walzenoberflächen wenigstens die folgenden Anforderungen gestellt werden:

Sie sollen eine hohe Verschleißwiderstandsfähigkeit haben, kosten¬ günstig hergestellt werden können, durch den Betreiber der Rollen¬ presse repariert werden können, und auch ein gutes Einzugsverhal¬ ten für das zu zerkleinernde Gut besitzen. Aus dem Aufsatz der Fachzeitschrift "ZKG International" Nr. 7/1997, Seiten 384 bis 392 ist es auf Seite 384 Absatz 1 zum Verschlei߬ schutz bei Hochdruck-Rollenpressen bekannt, dass Walzen- Bandagen aus Hartguss wegen ihrer hohen Druckfestigkeit vorteilhaft sein können und dass mit Bandagen aus legiertem Sphäroguss hohe Standzeiten der Rollenpresse erreicht werden können, wobei man in der Werkstoffkunde unter dem Begriff Sphäroguss Gusseisen mit Ku¬ gelgraphit versteht. Bekannt ist ferner aus dem Nachdruck aus der Fachzeitschrift "konstruieren + gießen" 1988 Nr. 1 der Zentrale für Gußverwendung, Düsseldorf mit dem Aufsatz "Gusseisen mit Kugel¬ graphit" (Duktiles Gusseisen) Seiten 13-16, dem Kugelgraphitguss durch eine spezielle Wärmebehandlung, dem sogenannten Bainitver- güten eine hohe Duktilität und Druckfestigkeit zu geben.

Aus der EP-A 0 563 564 und EP-A 0 916 407 ist es bekannt, den Hartguss-Walzenmantel einer Mahlwalze aus einer bainitischen Gusseisenlegierung herzustellen und zur Erhöhung der Verschlei߬ festigkeit und der Mahlguteinzugsfähigkeit auf der Außenumfangsflä- che des Walzenmantels eine Oberflächenprofilierung aus Hartauf- tragsschweißwerkstoffen aufzubringen. Auftragsschweißraupen sind zwar in der Lage, zur Verbesserung des Einzugsverhaltens des Auf¬ gabegutes beizutragen, aber nicht zum autogenen Verschleißschutz, weil Auftragsschweißraupen mit ihrem typischen abgerundeten Profil das in die Zwischenräume zwischen den Schweißraupen gelangende Gutmaterial nicht dauerhaft festhalten können.

Schließlich ist es aus der EP-B O 516 952 Fig. 2 bekannt, die Wal¬ zenoberfläche von Rollenpressen dadurch verschleißfester zu ma¬ chen, indem auf der Walzenoberfläche eine Vielzahl von vorgefertig- ten Hartmetallkörpern wie z. B. Noppenbolzen angeordnet wird, die in entsprechende Sacklochbohrungen des Walzenmantels eingelagert sind. Bei dieser sogenannten Rasterpanzerung stehen die Noppen- bolzen mit einer so großen Höhe nach außen von der Walzenoberflä¬ che vor und sie sind mit einem solchen Abstand voneinander ange¬ ordnet, dass im Betrieb der Rollenpresse auf der Walzenoberfläche die Zwischenräume zwischen den Noppenbolzen mit dem zusam- mengepressten feinkörnigen Gutmaterial ausgefüllt bleiben, welches einen autogenen Verschleißschutz für die Walzenoberflächen bildet und aufgrund seiner Rauhigkeit auch ein gutes Einzugsverhalten auf¬ weist. Diese bekannte Walzenoberflächenpanzerung mit abwechselnd Zonen hochverschleißfesten Werkstoffes und Zwischenraumzonen anderer Verschleißfestigkeit hat sich bei der Gutbettzerkleinerung insbesondere von Erzmaterial in der Praxis bewährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für die Presswalzen von Rollenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gu- tes eine Ringbandage zu schaffen, deren Außenoberfläche immer ei¬ ne hohe Verschleißwiderstandsfähigkeit aufweist, ohne eingelagerte Hartmetallkörper wie z. B. pulvermetallurgisch hergestellte Noppen¬ bolzen anwenden zu müssen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit der im Anspruch 1 be¬ anspruchten Ringbandage gelöst, die mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 hergestellt wird. Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Werkstoff der erfindungsgemäßen Ringbandage für eine Press¬ walze insbesondere für die Gutbettzerkleinerung körnigen Gutes be¬ steht aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit bainitischem Gefüge mit Restaustenit, wobei dieser Werkstoff in seiner Eigenschaft so einge¬ stellt ist, dass er eine derartige Duktilität aufweist, dass sich die Ringbandage, deren Wanddicke bis zu etwa 500 mm betragen kann, ohne Bruchgefahr auf einen Walzengrundkörper mit Wellenzapfen fest aufschrumpfen lässt. Überraschend hat sich gezeigt, dass durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche der Gusswerkstoff an seiner Oberfläche und in seinen Randschichten durch Bildung von Martensit aufhärtet. Das heißt, bei der erfindungsgemäßen Ringban¬ dage liegt die größte Härte und Verschleißfestigkeit im wesentlichen an der Oberfläche und in den Randschichten der Bandage und nicht in den radial inneren Bereichen der Bandage. Die Härte in den Rand¬ schichten der Bandage bildet und erneuert sich beim Betrieb der Walzenmaschine immer wieder, bis die Bandage nach langer Stand¬ zeit bis auf die konstruktiv notwendige Restwandstärke verbraucht ist. Die erfindungsgemäße Ringbandage bildet also selbsthärtende Rand¬ schichten.

In die Außenoberfläche der Ringbandage sind voneinander beabstandete Vertiefungen eingeformt, z. B. beim Gießen eingeformt und/oder durch mechanische Bearbeitung insbesondere Nutenschlei¬ fen eingeformt, so dass im Betrieb der Walzenmäschine in die Nuten¬ vertiefungen der profilierten Außenoberfläche der Ringbandage zu behandelndes Gutmaterial eingepresst wird, welches dort während der Walzenumdrehungen verbleibt, einen autogenen Verschleiß- schütz für die Bandagenoberflächen bildet und aufgrund seiner Rau¬ higkeit auch ein gutes Einzugsverhalten aufweist. Dabei können die zwischen den beabstandeten Nutenvertiefungen liegenden Profilie- rungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch aus Hartstoff bestehende Auftragsschweißraupen gepanzert sein. Diese zusätzli- che Panzerung der erfindungsgemäßen Ringbandage schafft keine Probleme, da die beim Auftragsschweißen entstehenden Schwei߬ spannungen durch die Dimensionierung und geometrische Verteilung der Material-Höcker zwischen den beabstandeten Nuten nahezu neut¬ ralisiert werden und somit auf diese Weise die Rissbildung des Ring- bandagenwerkstoffes durch Schweißen vermieden wird. Das Verfahren zur Fertigung einer Presswalzen-Ringbandage für die Druckbeanspruchung körnigen Gutes insbesondere für Rollenpressen zur Gutbettzerkleinerung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich¬ net, dass die Ringbandage zunächst aus Gusseisen mit Kugelgraphit mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo unter Vermei¬ dung eines perlitischen Gefüges gegossen wird und durch eine an¬ schließende Wärmebehandlung und nachfolgende kontrollierte Ab¬ kühlung dem Gusskörper ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit gegeben wird, wobei durch Druckbelastung der Außenoberfläche der Ringbandage bei deren Betrieb deren äußere Randschichten unter Ausbildung von Martensit immer wieder neu gehärtet werden. Das Einformen der Oberflächenprofilierung der Ringbandage wird insbe¬ sondere durch Nutenschleifen bewerkstelligt.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden an¬ hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungs¬ beispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 : die Ansicht einer Presswalzenwelle einer Gutbettzerklei- nerungs-Rollenpresse mit aufgeschrumpfter Ringbandage im Schnitt gezeichnet, und

Fig. 2: einen äußeren Ausschnitt aus dem Umfang der Ringban¬ dage der Fig. 1 gezeigt im Vertikalschnitt quer zur Wal¬ zenachse.

Nach Fig. 1 ist auf einem Walzengrundkörper 8 mit Wellenzapfen 9a, 9b eine Ringbandage 10 mit einer Wanddicke von z. B. 170 mm bis 500 mm befestigt, insbesondere durch Aufschrumpfen. Der Werkstoff der Bandage 10 besteht aus Kugelgraphitguss mit bai- nitischem Gefüge mit Restaustenit. In der Randschicht 1 1 der Ring¬ bandage 10 enthält die Walzenoberfläche hohe Martensitanteile, die durch äußere Druckbelastung der Bandagenoberfläche insbesondere beim Betrieb der Presswalze immer wieder neu gebildet werden. Der bei der Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Rollenpresse auf¬ tretende Pressdruck kann z. B. größer 100 MPa und die spezifische Presskraft z. B. 8 bis 10 t/cm Walzenbreite betragen. Die Härte der erfindungsgemäßen Ringbandage kann z. B. etwa 40 HRC betragen. Die Härte und Verschleißfestigkeit bilden und erneuern sich während des Betriebes der Presswalze immer wieder, bis nach langer Stand¬ zeit die Ringbandage verbraucht ist.

Gemäß dem zeichnerischen Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind in die Außenoberfläche der Ringbandage 10, 1 1 voneinander beabstan- dete Vertiefungen eingeformt, nämlich Nuten 12, 13, die gießtech¬ nisch eingeformt sein können, aber insbesondere durch mechanische Bearbeitung wie Nutenschleifen hergestellt sind. Dabei können die zwischen den beabstandeten Vertiefungen 12, 13 liegenden Profilie- rungsvorsprünge der Bandagenoberfläche noch durch Hartauftrags- schweißraupen 14 oder durch andere Hartstoffe gepanzert sein.

Das beim Betrieb der Rollenpresse während der Gutbettzerkleinerung in die Vertiefungen 12, 13 mit einer Nutbreite von z. B. 10 bis 15 mm eingepresste Gutmaterial bildet einen autogenen Verschleißschutz, wodurch die ohnehin schon hohe Verschleißwiderstandfähigkeit der Oberfläche der erfindungsgemäßen Ringbandage 10 noch erhöht wird.

Claims

Presswalzen-Ringbandage und Verfahren zu ihrer HerstellungA N S P R Ü C H E

1. Ringbandage mit verschleißfester Oberfläche für eine Presswal¬ ze für die Druckbehandlung körnigen Gutes, insbesondere für Rollen¬ pressen zur Gutbettzerkleinerung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Werkstoff der Bandage (10, 1 1 ) besteht aus Kugelgraphitguss mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo und hat ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit,

b) die Randschichten (11) der Ringbandage (10) enthalten zur

Erzielung einer harten Oberfläche Martensit, das durch äu¬ ßere Druckbelastung der Bandagenoberfläche beim Betrieb der Presswalze immer wieder neu gebildet wird,

c) in die Außenoberfläche der Bandage (10, 1 1 ) sind vonein¬ ander beabstandete Vertiefungen (12, 13) für den autogenen Verschleißschutz eingeformt.

2. Ringbandage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in die Außenoberfläche der Ban¬ dage eingeformten Vertiefungen (12, 13) durch Nutenschleifen her¬ gestellt sind.

3. Ringbandage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (10) eine Wanddicke bis zu etwa 500 mm aufweist und auf einem Walzengrundkörper mit Wel¬ lenzapfen aufgeschrumpft ist.

4. Ringbandage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den voneinander beabstandeten Vertiefungen (12, 13) liegenden Profilierungsvor- sprünge durch aus Hartstoffen bestehende Auftragsschweißraupen (14) gepanzert sind.

5. Verfahren zur Fertigung einer Presswalzen-Ringbandage für die Druckbeanspruchung körnigen Gutes, insbesondere für Rollenpres¬ sen zur Gutbettzerkleinerung, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Ringbandage (10, 1 1) wird aus Gusseisen mit Kugelgra¬ phit mit wenigstens den Legierungselementen Ni und Mo gegossen,

b) durch eine anschließende Wärmebehandlung und nachfol¬ gende kontrollierte Abkühlung erhält der Gusskörper ein bainitisches Gefüge mit Restaustenit,

c) durch Druckbelastung der Außenoberfläche der Ringbanda¬ ge (10, 11) werden deren Randschichten unter Ausbildung von Martensit immer wieder neu gehärtet,

d) in die Außenoberfläche der Ringbandage (10, 1 1 ) werden vor ihrem Einsatz in der Rollenpresse durch Angießen und/oder durch mechanische Bearbeitung insbesondere Nu-

tenschleifen voneinander beabstandete Vertiefungen (12, 13) eingeformt.