Verschleissfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Hochdruckwalzenpressen und Verfahren zum Aufbau einer solchen Walzenpanzerung

Abstract

 Um für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes eine verschleißfeste Oberflächenpanzerung zu schaffen, die für den autogenen Verschleißschutz geeignet ist und die fertigungstechnisch einfach und auch bei Einwirkung hoher Preßdruckbelastungen ein hohes Standzeitvermögen mit minimierter Rißbildungsgefahr aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, auf die Walzenoberfläche eine Vielzahl von mit Abstand voneinander angeordneten Profile wie insbesondere Noppenbolzen (17) durch Formschweißung aufzuschweißen, und zwar unter Zuhilfenahme einer auf den Walzengrundkörper (10) aufgelegten Kokille (11), die mit radialen Durchgangsöffnungen (12, 13, 14) versehen ist, die mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt werden, wonach nach Erstarrung des Schweißmaterials die vorzugsweise wassergekühlte Kokille (11) von der Walze (10) abgehoben wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl Von an der Walzenoberfläche mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen, insbesondere Noppenbolzen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer solchen Walzenpanzerung.

[0002] Bei Walzenbrechern und Walzenmühlen wird sprödes Mahlgut in den Walzenspalt, durch den die beiden drehbar gelagerten gegenläufig rotierbaren Walzen voneinander getrennt sind, eingezogen und dort einer Druckzerkleinerung unterworfen. Bekannt ist auch die sogenannte Gutbettzerkleinerung im Walzenspalt einer Hochdruck-Walzenpresse, bei der die einzelnen Partikel des durch Reibung in den Walzenspalt eingezogenen Mahlgutes in einem Gutbett, d. h. in einer zwischen den beiden Walzenoberflächen zusammengedrückten Materialschüttung bei Anwendung eines extrem hohen Druckes gegenseitig zerquetscht werden (EP-B-0 084 383). Es versteht sich, daß dabei die Walzenoberflächen einer außerordentlich hoben Beanspruchung und einem hohen Verschließ ausgesetzt sind.

[0003] Es ist daher bekannt, die Oberflächen von Gutbettterkleinerungs-Walzenpressen dadurch verschleißfest zu machen, indem auf die Walzenoberflächen eine Vielzahl von Profilen wie vorgefertigte stiftförmige Noppenbolzen aufgeschweißt wird, die mit einer so großen Höhe nach außen von der Walzenoberfläche vorstehen und mit einem so engen Abstand voneinander angeordnet sind, daß im Betrieb der Walzenpresse die Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Noppenbolzen mit dem zusammengepreßten feinkörnigen Gutmaterial ausgefüllt bleibt, welches einen autogenen Verschleißschutz für die Walzenoberflächen bildet (EP-A-0 443 195, Fig. 4 und 5). Das Aufschweißen solcher vorgefertigter Noppenbolzen ist allerdings nur bei einem auf schweißbaren Bolzenmaterial wie Baustahl oder dergl. möglich. Es wäre auch möglich, die vorgefertigten Noppenbolzen in entsprechende Bohrungen des Walzenkörpers einzulagern und igelförmig aus dem Walzenkörper herausragen zu lassen. Eine solche Lösung wäre durch die spanabhebenden Bohrarbeiten fertigungstechnisch aufwendig, und es wäre die Gefahr nicht ausgeschlossen, das infolge des hohen Preßdrucks, der über die stiftförmigen Noppenbolzen auf vorhandene Kerbstellen wie insbesondere beim Übergang von der Walzenoberfläche auf die Bolzenmantelfläche einwirkt, Beschädigungen durch Rißbildungen z. B. in der Mantelfläche der Walze entstehen können.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes eine verschleißfeste Oberflächenpanzerung zu schaffen, die möglichst für den autogenen Verschleißschutz geeignet ist und die fertigungstechnisch einfach und auch bei Einwirkung hoher Preßdruckbelastungen ein hohes Standzeitvermögen mit minimierter Rißbildungsgefahr aufweist.

[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Oberflächenpanzerung und mit einem Aufbauverfahren gelöst, wie sie mit vorteilhaften Ausgestaltungen in den Ansprüchen 1 bis 6 gekennzeichnet sind.

[0006] Charakteristisch für die erfindungsgemäße Walzenpanzerung ist, daß die Vielzahl der an der Walzenoberfläche angebrachten Profile wie insbesondere Noppenbolzen nicht aus vorgefertigten Leisten bzw. Stiften bestehen, die dann auf den Walzenmantel aufgeschweißt oder in entsprechende Nuten/Bohrungen des Walzenmantels eingesteckt werden, sondern die Profile/Noppenbolzen werden dadurch erzeugt, daß sie unter Zuhilfenahme einer Kokille formgeschweißt werden, so daß die Profile/Bolzen nur aus dem Austragsschweißmaterial selbst bestehen. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen verschleißfesten Oberflächenpanzerung wird auf den Walzengrundkörper bzw. auf deren Bandagen/Segmente eine an die Kontur der Walzenoberfläche angepaßte Kokille aufgelegt, die mit radialen Durchgangsöffnungen wie z. B. Durchgangsbohrungen (oder auch Längsschlitzen) versehen ist, deren Größe und Abstand voneinander dem Feld der Profile wie Noppenbolzen entspricht, und die radialen Durchgangsöffnungen der Kokille werden dann mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt, wonach nach Erstarrung des Schweißmaterials die Kokille von der Walze abgehoben wird.

[0007] Auf diese Weise bestehen die von der Mantelfläche der Walze vorstehenden Profile wie Profilleisten, insbesondere Noppenbolzen bei der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung aus durch Auftragsschweißung erschmolzenem und in der Kokillenform erstarrtem Schweißgut bei einer guten Schmelzschweißverbindung zwischen den formgeschweißten Profilen wie Noppenbolzen und dem Walzengrundwerkstoff. Die Gefahr des Auftretens von tief in den Walzengrundkörper verlaufenden Rißbildungen ist dadurch minimiert. Der bzw. die Legierungswerkstoffe der formgeschweißten Profile wie Noppenbolzen weisen zumindest in den radial äußeren Bereichen eine hohe Härte von mehr als 50 HRC, z. B. 60 HRC (Härteprüfung nach Rockwell C) auf.

[0008] Die Kokille weist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung Kühlmediumkanäle auf, die an eine Zu- und Ableitung für das Kühlmedium wie z. B. Wasser anschließbar sind. Durch die insbesondere flüssigkeitsgekühlten Wandungen der Kokille bzw. deren Schweißgießformen lassen sich Gefügemodifikationen im Schweißgut, nämlich in den dann erstarrten Profilen, sowie deren Gefügeeigenschalten wie Härte, Zähigkeit, Verschleißbetändigkeit etc. gezielt einstellen. In jedem Fall sind bei der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung spanabhebende Vorarbeiten wie Bohren, Nuten usw. vermieden.

[0009] Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile wird anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0010] Die Zeichnung zeigt schematisch im Ausschnitt die Oberseite des Mantels einer Walze, die mit der erfindungsgemäßen Oberflächenpanzerung versehen wird. Dazu wird auf die Oberfläche des Walzengtundkörpers (10) eine an die Kontur der Walzenoberfläche angepaßte und z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Kokille (11) aufgelegt, die im Ausführungsbeispiel balkenförmig ist und sich z. B. über die ganze Breite der Walzenoberfläche erstrecken kann. Die Kokille (11) ist mit radialen Durchgangsbohrungen (12, 13, 14 etc.) versehen, deren Größe und Abstand voneinander dem Feld der Noppenbolzen entspricht. Die Kokille (11) weist Kühlwasserkanäle (15, 16) auf, an die jeweils eine Zu- und Ableitung für das Kühlwasser anschließbar ist, welches die Kokille längs durchströmt. Die radialen Durchgangsöffnungen (12, 13, 14 etc.) werden mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt, nach Erstarrung des Schweißmaterials wird die Kokille (11) von der Walzenoberfläche (10) abgehoben, und die auf diese Weise entstandenen formgeschweißten Noppenbolzen (17) bleiben mit einer sehr festen Schmelzschweißverbindung (18) auf der Walzenoberfläche (10) stehen.

[0011] Die Höhe der Noppenbolzen (17) kann z. B. 8 bis 10 mm und deren Durchmesser z. B. 15 mm betragen. Benachbarte Noppenbolzen (17) werden in einem so engen Abstand voneinander von kleiner etwa 40 mm angeordnet, so daß die zwischen den Bolzen gebildeten Zwischenräume bzw. Taschen so eng sind, daß im Gutbettzerkleinerungs-Betrieb diese Zwischenräume bzw. Taschen zwischen den Bolzen mit zusammengepreßtem feinkörnigem Gut ausgefüllt sind, das während der Walzenumdrehungen in den Taschen als autogener Walzenverschleißschutz verbleibt.

[0012] Die Durchgangsbohrungen (12, 13, 14 etc.) der Kokille (11) können sich mit Vorteil mit kleinem Winkel konisch von oben nach unten erweitern, um das Abheben der Kokille (11) nach dem Formschweißvorgang von der Walzenoberfläche (10) zu erleichtern.

[0013] Als Material für die formgeschweißten Profile wie Noppen (17) etc. werden vorzugsweise verschleißbeständige Legierungen in Form von Fülldrähten, Schweißstäben, Auftragsschweißpulver usw. verwendet, und es kann auch das Plasmapulverauftragsschweißen sowie das Plasmaauftragsschweißen mit externer Drahtzufuhr eingesetzt werden. Das Auftrags-Formschweißen kann manuell oder roboterisiert durchgeführt werden. Ferner können die eingesetzten Auftragsschweißlegierungen variiert werden. Es besteht z. B. die Möglichkeit, die radial äußeren Auftragsschweißschichten bzw. Schweißlegierungen der formgeschweißten Bolzen aus einem anderen (härteren) Legierungswerkstoff aufzubauen als die radial inneren Auftragsschweißschichten pro Noppenbolzen.

[0014] Die Kokille (11) besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff ausreichend hoher Wärmeleitfähigkeit, Warmfestigkeit und eines ausreichend hohen Schmelzpunktes, z. B. aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. In Sonderfällen wie z. B. bei der Reparatur beschädigter formgeschweißter Noppenbolzen kann die Kokille auch aus Keramikmaterial bestehen.

[0015] Die erfindungsgemäße verschleißfeste Oberflächenpanzerung von Walzen ist nicht auf Noppenbolzen als Profile beschränkt. Die von der Walzenoberfläche (10) nach außen vorstehenden Profile können auch stegförmige bzw. leistenförmige Körper mit einem etwa rechteckigen Querschnitt sein. In diesem Falle bestehen die Durchgangsöffnungen der Kokille (11) nicht aus Durchgangsbohrungen, sondern aus entsprechenden Durchgangsschlitzen, die mit Schweißgut ausgefüllt werden, nach dessen Erstarrung formgeschweißte stegförmige Walzenprofile gebildet sind.

Ansprüche

1. Verschleißfeste Oberflächenpanzerung für die Walzen von Hochdruck-Walzenpressen zur Druckzerkleinerung körnigen Gutes, mit einer Vielzahl von an der Walzenoberfläche (10) mit Abstand voneinander angebrachten nach außen vorstehenden Profilen, insbesondere Noppenbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile (17) durch Auftragsschweißung formgeschweißt sind und aus dem Auftragsschweißmaterial bestehen.

2. Oberflächenpanzerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Auftragsschweißschichten der formgeschweißten Profile wie Noppenbolzen (17) aus dem gleichen oder aus anderen Legierungswerkstoffen bestehen als die radial inneren Auftragsschweißschichten der Profile.

3. Oberflächenpanzerung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß der bzw. die Legierungswerkstoffe der formgeschweißten Profile wie Noppenbolzen (17) wenigstens in den radial äußeren Bereichen der Bolzen eine Härte von mehr als 50 HRC (Härteprüfung nach Rockwell C) aufweisen.

4. Verfahren zum Aufbau der Walzenpanzerung mit Profilen wie Noppenbolzen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Walzengrundkörper (10) bzw. auf deren Bandagen/Segmente eine an die Kontur der Walzenoberfläche angepaßte Kokille (11) aufgelegt wird, die mit radialen Durchgangsöffnungen wie Durchgangsbohrungen (12, 13, 14) versehen ist, deren Größe und Abstand voneinander dem Feld der Profile wie Noppenbolzen (17) entspricht, und daß die radialen Durchgangsöffnungen (12, 13, 14) der Kokille mit Auftragsschweißmaterial ausgefüllt werden, wonach nach Ersturung des Schweißmaterials die Kokille (11) von der Walze (10) abgehoben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (11) Kühlmediumkanäle (15, 16) aufweist und an eine Kühlmediumzu- und -ableitung anschließbar ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (11) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.

Zeichnung