DE4243290C1 - Method of producing and regenerating steel wearing elements - Google Patents
Method of producing and regenerating steel wearing elementsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Regenerierung von stählernen Verschleißelementen, insbeson dere Formzeugen für Braunkohlenbrikettpressen, unter Anwen dung des Lichtbogenauftragsschweißens.The invention relates to a method for producing or Regeneration of steel wear elements, in particular molds for lignite briquette presses, under users arc deposition welding.
Es ist bekannt, daß Formzeuge für Braunkohlenbrikettpressen zumeist aus mehreren Einzelteilen, den Formzeugelementen, aufgebaut sind. Solche Formzeuge sind enormer Verschleißbe lastung ausgesetzt. In Preßrichtung gesehen weist jedes Formzeug einen konisch sich verjüngenden Einlaufbereich, daran anschließend den Arbeitsbereich im engsten Durchlaß und danach den konisch sich erweiternden Auslaufbereich auf. Die Verschleißbeständigkeit des Formzeuges ist von entschei dender Bedeutung für die Effektivität einer Brikettfabrik und die Qualität der Briketts.It is known that molds for lignite briquette presses mostly from several individual parts, the mold elements, are built up. Such molds are extremely wear-resistant exposed to load. Seen in the pressing direction, each has A tapered inlet area, then the work area in the narrowest passage and then the conically widening outlet area. The wear resistance of the mold is crucial of importance for the effectiveness of a briquette factory and the quality of the briquettes.
Im Fachbuch Braunkohlenbrikettierung, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1. Auflage 1984, Band 2, Seiten 93, 224, 253 ff sind die Einflußfaktoren auf die Brikettqualität ausführlich erläutert.In the specialist book lignite briquetting, VEB German publisher für Grundstoffindustrie, 1st edition 1984, volume 2, pages 93, 224, 253 ff are the influencing factors on the briquette quality explained in detail.
Jeder Formzeugwechsel ist mit großen Aufwendungen verbunden. Um die Verschleißbeständigkeit des Formzeuges zu verbessern, wurden bereits vielfältige Maßnahmen ergriffen. So wurde versucht, das gesamte Formzeug aus sehr harten Stahllegierun gen herzustellen, was jedoch mit überproportional großem Fertigungsaufwand verbunden war, zumal solche Formzeuge nach dem ersten Verschleiß nicht regenerierungsfähig sind, weil die dafür verwendeten Werkstoffe als Hartgußlegierungen schlechte Schweißeignung besitzen und beim Schweißen reißen. Every mold change involves great effort. In order to improve the wear resistance of the mold, Various measures have already been taken. So it was tried to make the whole molding out of very hard steel alloy gene to produce, but with a disproportionately large Manufacturing effort was associated, especially since such molds are not regenerable after the first wear because the materials used for this as chilled alloys have poor weldability and tear when welding.
Es wurde auch versucht, das Formzeug bzw. das Formzeugelement aus drei einzelnen Segmenten, nämlich aus dem Einlaufsegment, dem Arbeitssegment und dem Auslaufsegment, herzustellen, wobei lediglich das Arbeitssegment aus hochverschleißfestem Werkstoff und die Ein- und Auslaufsegmente aus geringwertigem Stahl- oder Grauguß bestehen. Diese Variante verringert zwar die Formzeugkosten, verbessert jedoch nicht grundsätzlich die Verschleißbeständigkeit des Formzeuges.An attempt was also made to use the mold or the mold element from three individual segments, namely from the inlet segment, the working segment and the discontinued segment, only the working segment made of highly wear-resistant Material and the inlet and outlet segments from low quality Steel or gray cast iron exist. This variant reduces the mold costs, but does not fundamentally improve the Wear resistance of the mold.
Es wurde auch versucht, das Formzeug mit einer Minustoleranz in der Formzeugkontur aus geringwertigem Stahl herzustellen und die restliche Werkstoffmenge durch Auftragschweißen einer harten Schicht zu ergänzen sowie die Fertigkontur durch me chanisches Nachschleifen herzustellen. Mit den bekannten Methoden konnten die Verschleißbeständigkeit des Formzeuges wesentlich verbessert und die Formzeugkosten verringert werden.An attempt was also made to mold the mold with a minus tolerance To be made in the mold contour from low-quality steel and the remaining amount of material by cladding one hard layer to complete and the finished contour by me to produce regrinding. With the known Methods were able to measure the wear resistance of the mold significantly improved and the mold costs reduced become.
In Braunkohlenbrikettierung, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 1. Auflage 1984, Band 2, Seite 93, wird die sogenannte ZIS-Panzerung für Schwalbungen hervorgehoben, worunter ein Einschmelzen von Pasten u. a. nach DD-PS 2 33 037 mit den wichtigsten Bestandteilen Ferrochrom, Graphit, Ferrosilizium, Chrombor und Flußmittel zu verstehen ist. Ein grundsätzlicher Mangel der Formzeugfertigung durch das Auftragschweißen ist jedoch nach wie vor die Bildung von Rissen in der aufgeschweißten Schicht, die im Extremfall im Zentimeterabstand auftreten. Selbst durch sorgfältigste Handhabung beim Schweißen, genau kontrolliertem thermischen Zyklus und Vorwärmung kann die Rißbildung nicht vermieden werden, der Rißabstand erhöht sich jedoch auf 3 bis 4 cm und die Rißanzahl verringert sich entsprechend auf ein Drittel bis ein Viertel. Die Rißtiefe und -breite sind jedoch in jedem Fall erheblich. In brown coal briquetting, VEB German publisher for Grundstoffindustrie Leipzig, 1st edition 1984, volume 2, page 93, the so-called ZIS armor for swallows highlighted, including a melting of pastes u. a. to DD-PS 2 33 037 with the main components ferrochrome, To understand graphite, ferrosilicon, chromium boron and flux is. A fundamental lack of mold manufacturing due to cladding is still the formation of Cracks in the welded layer, which in extreme cases in Centimeter distance occur. Even by the most careful Handling when welding, precisely controlled thermal Cycle and preheating cannot avoid cracking the crack spacing increases to 3 to 4 cm and the number of cracks is reduced accordingly to a third to a quarter. The depth and width of the cracks are in in any case significantly.
Äußere Zeichen des Formzeugverschleißes am frisch gepreßten Brikett sind, daß die Festigkeit des Briketts sich verrin gert, d. h., daß die Briketts zerfallen, daß weiterhin die Kanten abbröckeln und daß vor allem die sogenannte Glanzhaut nicht mehr auftritt. Besonders der letztgenannte Mangel, das Verschwinden der Glanzhaut, ist bei aufgeschweißten Formzeu gen vorzeitig dominierend.External signs of mold wear on the freshly pressed Briquettes are that the strength of the briquette is reduced gert, d. that is, the briquettes disintegrate, that the Crumble edges and that especially the so-called glossy skin no longer occurs. Especially the latter shortcoming, that The shiny skin disappears when the mold is welded on dominating ahead of schedule.
Weiterhin ist bekannt, Lichtbogenauftragsschweißen mit abschmelzenden draht- oder bandförmigen Füllelektroden unter Schutzgas oder unter Pulver vorzunehmen (Spencer, D., "Hardfacig processes and practice", in Welding Review, May 1988, Seite 84). Nachteilig dabei ist, daß die mit den verwendeten Füllelektroden erzeugte Schicht nicht den hohen Verschleiß- und Qualitätsanforderungen, insbesondere bei Formzeugen für Braunkohlenbrikettpressen, gerecht wird.It is also known to use electric arc welding melting wire or ribbon-shaped filling electrodes under Shielding gas or under powder (Spencer, D., "Hardfacig processes and practice", in Welding Review, May 1988, page 84). The disadvantage here is that with the Filling electrodes used layer did not produce the high Wear and quality requirements, especially at Molds for lignite briquette presses.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung oder Regenerierung von stählernen Verschleißele menten, insbesondere von Formzeugen für Braunkohlenbrikett pressen, zu entwickeln, mit dem deren Verschleißbeständigkeit erhöht werden kann, bei gleichzeitig verringerten Fertigungs kosten.The invention has for its object a method for Manufacture or regeneration of steel wear elements elements, in particular of molds for lignite briquettes press, develop, with their wear resistance can be increased while manufacturing is reduced costs.
Die Aufgabe wird unter Anwendung des Lichtbogenauftrags schweißens mit abschmelzenden draht- oder bandförmigen Füllelektroden unter Schutzgas oder unter Pulver erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verschleißschicht mit einer Elektrode aus einem unlegierten Stahlmantel von 0,3 bis 0,6 mm Dicke und einer Füllung aus pulverförmigem Werkstoffgemisch von 0,25 bis 0,35 mm Körnung mit einer Zu sammensetzung aus 0,9 bis 1,4% C; 1,5 bis 2,5% Si; 0,3 bis 0,6% Mn; 4,0 bis 6,5% Cr; 7,5 bis 9,5% Nb, 1,0 bis 1,1% Br; 0,5 bis 1,1% W; 0,05 bis 0,07% V, Rest Fe, aufgebracht wird.The task is done using the arc order welding with melting wire or ribbon-shaped Filling electrodes under protective gas or under powder solved according to the invention in that the wear layer with an electrode made of an unalloyed steel jacket from 0.3 to 0.6 mm thick and a filling of powdered Material mixture from 0.25 to 0.35 mm grit with a Zu composition of 0.9 to 1.4% C; 1.5 to 2.5% Si; 0.3 to 0.6% Mn; 4.0 to 6.5% Cr; 7.5 to 9.5% Nb, 1.0 to 1.1% Br; 0.5 to 1.1% W; 0.05 to 0.07% V, balance Fe, is applied.
Die Vorteile der Erfindung bestehen einerseits in den redu zierten Fertigkosten insgesamt, weil z. B. das Formzeugelement nicht vorprofiliert werden braucht und andererseits in der hohen Verschleißbeständigkeit sowie in der neuen Möglichkeit, das Formzeugelement lediglich durch Nachschleifen (ca. drei mal) ohne nochmaliges Auftragschweißen weiterverwenden zu können, indem nur das Verschleiß- und Schleifmaß an der Form zeugaufnahme nachgesetzt wird.The advantages of the invention are on the one hand in the redu adorned overall costs because z. B. the mold element does not need to be pre-profiled and on the other hand in the high wear resistance as well as in the new possibility the mold element only by regrinding (approx. three times) without having to re-weld can, by only the wear and grinding measure on the shape tool holder is added.
Die Standzeit zwischen zwei Verschleißterminen wird bedeutend erhöht, was an der wesentlich länger vorhandenen Glanzhaut, Kantenfestigkeit und Bruchfestigkeit zu erkennen ist. Ein überraschender Effekt der Erfindung besteht außerdem darin, daß der Pressenenergieaufwand um etwa 2% verringert wird.The service life between two wear appointments becomes significant increases what is due to the much longer glossy skin, Edge strength and breaking strength can be seen. A Surprising effect of the invention is also that the press energy expenditure is reduced by about 2%.
Die Suche nach den Ursachen dieser Vorteile, insbesondere des letztgenannten Effekts, brachte die Erkenntnis, daß in der fachüblich nachgeschliffenen Oberfläche des Formzeugelementes keine Risse im Abstand von einem oder mehreren Zentimetern mehr zu erkennen sind, daß jedoch ein mikrofeines Rißnetz mit einem Maschenabstand von Bruchteilen eines Millimeters ausge bildet ist. Jeder dieser Mikro-Netzrisse hat nur geringe Tiefe, und was von ausschlaggebender Bedeutung ist, eine um ca. zwei Zehnerpotenzen geringere Rißbreite als bei den bisherigen Fertigungsverfahren. Finding the causes of these benefits, especially the last-mentioned effect, brought about the knowledge that in the professionally reground surface of the mold element no cracks at a distance of one or more centimeters can be seen more, however, that a microfine crack network with a mesh spacing of fractions of a millimeter forms is. Each of these micro network cracks has only a few Depth, and what's crucial, a um approx. two orders of magnitude less crack width than the previous manufacturing processes.
Diese extrem kleinen Risse lassen keine festen Bestandteile, z. B. Kohlenstaub, eindringen. Die Ausbildung tieferer und breiterer Risse, die insgesamt qualitätsmindernd wirken kön nen, wird durch das Mikrorißnetz verhindert. Durch das Mi krorißnetz bewahrt das stählerne Verschleißteil, trotz seiner harten Oberfläche, einen größeren Teil seiner Elastizität und in das Mikrorißnetz eindringende Flüssigkeiten, wie Öle, können zu einem zusätzlichen Mikroschmiereffekt, der ver schleißkraftmindernd wirkt, führen.These extremely small cracks do not leave any solid components, e.g. B. coal dust. Training deeper and wider cracks that can reduce the overall quality NEN, is prevented by the micro crack network. By Wed The corrosion-resistant mesh preserves the steel wear part, despite its hard surface, a larger part of its elasticity and liquids penetrating into the microcrack network, such as oils, can lead to an additional micro-lubrication effect that ver reduces wear force, lead.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den An sprüchen 2 bis 9 dargestellt.Advantageous embodiments of the method are in the An say 2 to 9.
Durch das Schweißen der Verschleißschicht in Lagenbreiten von 10 bis 35 mm bei 10- bis 20%iger Überlappung wird eine gleichmäßige Oberfläche erreicht.By welding the wear layer in layer widths of 10 to 35 mm with a 10 to 20% overlap becomes one even surface achieved.
Bei der Herstellung von Verschleißelementen ist es hinsichtlich einer optimalen Nutzungsdauer ggf. bis zu einer Regenerierung vorteilhaft, auf den Grundkörper zuerst nur im Hauptbeanspruchungsbereich eine 3 bis 7 mm dicke erfindungs gemäße Verschleißschicht aufzutragen und dann die gesamte Verschleißoberfläche mit einer Verschleißschicht von 3 bis 5 mm Dicke zu überziehen.It is in the manufacture of wear elements with regard to an optimal service life, possibly up to one Regeneration advantageous, first on the body only in Main stress area a 3 to 7 mm thick fiction appropriate wear layer and then apply the entire Wear surface with a wear layer from 3 to 5 mm thick.
Um bei der Regenerierung die Gefahr qualitätsmindernder Fehler in der neu aufgeschweißten Werkstoffschicht auszuschalten, ohne daß Reste der aufgeschweißten Werkstoffschicht abgeschliffen werden bzw. aufwendige metallurgische Voruntersuchungen vorgenommen werden müssen, kann der zu regenerierende Oberflächenbereich ohne Zusatzwerkstoff über 10 mm tief oder mit Zusatzwerkstoff bis 10 mm tief aufgeschmolzen werden. To reduce the risk of deterioration during regeneration Defect in the newly welded material layer switch off without residues of the welded Material layer are ground or expensive Metallurgical preliminary examinations have to be carried out can the surface area to be regenerated without Filler material over 10 mm deep or with filler material up to 10 mm deep to be melted.
Als wirtschaftlich ist das 3 bis 5 mm tiefe Aufschmelzen unter gleichzeitigem Aufschmelzen von un- oder niedriglegiertem Zusatzwerkstoff bei Begrenzung der Zusatzwerkstoffmenge auf 20% des aufgeschmolzenen Werkstoffvolumens anzusehen, womit eine ausreichende Pufferschicht mit neuen Qualitäten erreicht wird.The melting is 3 to 5 mm deep as economical while melting un- or low-alloy filler metal with limitation of Additive material quantity to 20% of the melted To look at material volume, which is sufficient Buffer layer with new qualities is achieved.
Als günstig für die Verschleiß- und Qualitätsparameter der Oberfläche hat sich das Schweißen mit einer Stromdichte von 15 bis 22 A/mm bezogen auf den gesamten Elektrodenquer schnitt erwiesen.As favorable for the wear and quality parameters of the Surface welding has a current density of 15 to 22 A / mm based on the entire electrode cross proven cut.
Vorteilhaft ist beim Schweißen ein Schutzgasgemisch aus 45 bis 75% Ar + 20 bis 50% He + 1 bis 5% CO2 oder ein Schweißpulver mit 0,2 bis 2,0 mm Körnung bestehend aus 30% SiO2 + TiO2, 20% CaO + MgO, 20% Al2O3 + MnO und 30% CaF anzuwenden.A protective gas mixture of 45 to 75% Ar + 20 to 50% He + 1 to 5% CO 2 or a welding powder with a grain size of 0.2 to 2.0 mm consisting of 30% SiO 2 + TiO 2 , 20% is advantageous for welding CaO + MgO, 20% Al 2 O 3 + MnO and 30% CaF apply.
Die Erfindung soll an jeweils einem Beispiel für die Herstellung und die Regenerierung näher erläutert werden.The invention is based on an example of each Production and regeneration are explained in more detail.
Der Grundkörper eines Formzeuges für eine Braunkohlenbrikett presse ist zweigeteilt, in ein oberes und ein unteres Ver schleißelement, bestehend aus unlegiertem Stahl. In jedes Verschleißelement ist in Längserstreckung eine durchgehende Vertiefung unprofiliert eingearbeitet, so daß zwischen oberem und unterem Verschleißelement der Preßhohlraum ausgebildet wird. Die Herstellung des hochverschleißfesten Verschleißele mentes erfolgt so, daß in der Vertiefung jedes Verschleiß elementes eine erste Werkstoffschicht von 6 mm Dicke nur im Hauptbeanspruchungsbereich des Verschleißelementes und daran anschließend eine zweite gleichartige Werkstoffschicht von 4 mm Dicke über die gesamte Verschleißoberfläche mittels Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode aufgeschweißt wird. Die Elektrode ist aus einem unlegierten Stahlmantel von 0,4 mm Dicke und einer Füllung von pulverförmigem Werkstoffgemisch von 0,25 bis 0,35 mm Körnung mit einer Zusammensetzung aus 0,9 bis 1,4% c, 1,5 bis 2,5% Si, 0,3 bis 0,6% Mn, 4,0 bis 6,5% Cr, 7,5 bis 9,5% Nb, 1,0 bis 1,1% Br, 0,5 bis 1,1% W, 0,05 bis 0,07% V, Rest Fe aufgebaut und in Form eines Drahtes von 2,8 mm Außendurchmesser geformt. Das verwendete Schweißpulver hat eine Körnung von 0,2 bis 2 mm und eine Zusammensetzung aus 30% SiO2 + TiO2, 20% CaO + MgO, 20% Al2O3 + MnO, 30% CaF2. Es wird mit Stromdichten von 18 A/mm2, bezogen auf den gesamten Elektrodenquerschnitt, mit Lagenbreiten von 20 mm bei 15%iger Überlappung geschweißt. Nach dem Schweißen wird das geometrische Profil des Verschleißelementes mechanisch nachgeschliffen. The basic body of a mold for a lignite briquette press is divided into two parts, an upper and a lower wear element, consisting of unalloyed steel. In each wear element, a continuous recess is machined in the longitudinal direction without profiling, so that the press cavity is formed between the upper and lower wear element. The production of the highly wear-resistant Wear element is carried out in such a way that in the recess of each wear element a first material layer of 6 mm thickness is welded only in the main stress area of the wear element and then a second similar material layer of 4 mm thickness is welded over the entire wear surface by means of arc welding with a melting electrode . The electrode is made of an unalloyed steel jacket with a thickness of 0.4 mm and a filling of powdered material mixture with a grain size of 0.25 to 0.35 mm with a composition of 0.9 to 1.4% c, 1.5 to 2.5 % Si, 0.3 to 0.6% Mn, 4.0 to 6.5% Cr, 7.5 to 9.5% Nb, 1.0 to 1.1% Br, 0.5 to 1.1 % W, 0.05 to 0.07% V, remainder Fe built up and shaped in the form of a wire with 2.8 mm outer diameter. The welding powder used has a grain size of 0.2 to 2 mm and a composition of 30% SiO 2 + TiO 2 , 20% CaO + MgO, 20% Al 2 O 3 + MnO, 30% CaF 2 . It is welded with current densities of 18 A / mm 2 , based on the entire electrode cross-section, with layer widths of 20 mm with 15% overlap. After welding, the geometric profile of the wear element is mechanically reground.
Die verschlissene Schneidkante eines Baggereimers, die be reits durch verschiedene Auftragschweißungen mehrfach aufge arbeitet wurde, soll regeneriert werden.The worn cutting edge of an excavator bucket, the be due to various build-up welds worked, should be regenerated.
Der zu regenerierende Oberflächenbereich wird mittels pen delnden Lichtbogen 5 mm tief, unter gleichzeitigem Aufschmel zen von un- oder niedriglegiertem Zusatzwerkstoff, aufge schmolzen. Die Zusatzwerkstoffmenge wird auf max. 20% des aufgeschmolzenen vorhandenen alten Zusatzwerkstoffvolumens begrenzt. Dabei wird ein Schweißschutzgasgemisch von 50 bis 80% Ar + 20 bis 50% He verwendet. Danach wird eine 5 mm dicke Werkstoffschicht über den gesamten Verschleißbereich mittels Lichtbogenschweißens mit abschmelzender Elektrode aufgeschweißt. Es wird eine Elektrode in Form eines Drahtes von 3 mm Außendurchmesser verwendet, die wie im Ausführungsbeispiel 1 angegeben aufgebaut ist. Geschweißt wird unter einem Schutzgasgemisch aus 45 bis 75% Ar + 20 bis 50% He + 1 bis 5% CO2 sowie mit einer Stromdichte von 15 bis 20 A/mm2 bezogen auf den gesamten Elektrodenquerschnitt und bei einer Lagenbreite von 20 mm bei 15%iger Überlappung.The surface area to be regenerated is melted by means of a focussing arc 5 mm deep, with simultaneous melting of unalloyed or low-alloy filler material. The filler material quantity is limited to max. 20% of the melted existing existing filler material volume limited. A welding shielding gas mixture of 50 to 80% Ar + 20 to 50% He is used. Then a 5 mm thick layer of material is welded over the entire wear area by means of arc welding with a melting electrode. An electrode in the form of a wire with an outside diameter of 3 mm is used, which is constructed as indicated in exemplary embodiment 1. Welding is carried out under a protective gas mixture of 45 to 75% Ar + 20 to 50% He + 1 to 5% CO 2 as well as with a current density of 15 to 20 A / mm 2 based on the entire electrode cross-section and with a layer width of 20 mm at 15 % overlap.
Claims (9)
0,9 bis 1,4% C;
1,5 bis 2,5% Si;
0,3 bis 0,6% Mn;
4,0 bis 6,5% Cr;
7,5 bis 9,5% Nb;
1,0 bis 1,1% Br;
0,5 bis 1,1% W;
0,05 bis 0,07% V;
Rest Fe
aufgebracht wird.1. A process for the production or regeneration of steel wear elements, in particular molds for lignite briquette presses, when using arc deposition welding with melting wire or band-shaped filling electrodes under protective gas or under powder, characterized in that the wear layer with an electrode made of an unalloyed steel jacket of 0, 3 to 0.6 mm thickness and a filling of powdered material mixture of 0.25 to 0.35 mm grain with a composition of
0.9 to 1.4% C;
1.5 to 2.5% Si;
0.3 to 0.6% Mn;
4.0 to 6.5% Cr;
7.5 to 9.5% Nb;
1.0 to 1.1% Br;
0.5 to 1.1% W;
0.05 to 0.07% V;
Rest of Fe
is applied.
Priority Applications (1)
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| DE19924243290 DE4243290C1 (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Method of producing and regenerating steel wearing elements |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19924243290 DE4243290C1 (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Method of producing and regenerating steel wearing elements |
Publications (1)
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| DE (1) | DE4243290C1 (en) |
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Legal Events
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| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: MITTELDEUTSCHE BRAUNKOHLENGESELLSCHAFT MBH, 06749 |
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