WO1995003126A1

WO1995003126A1 - Walzenpressen, insbesondere zum zerkleinern von stark abrasiven stoffen

Info

Publication number: WO1995003126A1
Application number: PCT/EP1994/002394
Authority: WO
Inventors: Harald Günter; Werner Plagemann; Wolfgang Schütze
Original assignee: Maschinenfabrik Köppern Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1995-02-02
Also published as: US6086003A; US5755033A; EP0659108B1; EP0659108A1; AU7531894A; JPH08501731A; DE59407047D1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzenpresse, insbesondere zum Verarbeiten von stark abrasiven Stoffen, mit mindestens zwei Preßwalzen, die jeweils eine auf einem Grundkörper angeordnete Verschleißschicht aufweisen. Die Verschleißschicht weist im wesentlichen flächige Zonen aus einem hochverschleißfesten Werkstoff auf, während die Zwischenräume zwischen den hochverschleißfesten Zonen mit einem Werkstoff anderer Verschleißfestigkeit ausgefüllt sind. Weitherhin ist der Zwischenraumwerkstoff ein sinterfähiger Verbundwerkstoff und die hochverschleißfesten Zonen sind aus durch heißisostatisches Pressen hergestellte Hartkörper gebildet. Der Zwischenraumwerkstoff und der Werkstoff der verschleißfesten Zonen werden durch einen heißisostatischen Preßvorgang am Grundkörper befestigt. Die Verschleißfestigkeit des Verbundwerkstoffes ist dabei entsprechend einer gewünschten, sich durch Verschleiß einstellenden Profilierung im wesentlichen geringfügig höher oder niedriger als die Verschleißfestigkeit der Hartkörper. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellungsverfahren zur Bereitstellung einer entsprechenden Verschleißschicht.

Description

Walzenpressen, insbesondere zum Zerkleinern von stark abrasiven Stoffen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzenpresse, insbesondere zum Zerkleinern von stark abrasiven Stoffen, mit mindestens zwei Preßwalzen, die jeweils eine auf einem Grundkörper ange¬ ordnete Verschleißschicht aufweisen, wobei die Verschleiß¬ schicht im wesentlichen flächige Zonen aus einem hochver¬ schleißfesten Werkstoff aufweist und die Zwischenräume zwischen den hochverschleißfesten Zonen mit einem Werkstoff anderer Ver¬ schleißfestigkeit ausgefüllt sind.

Walzenpressen haben in der Technik in breitem Maße Anwendung gefunden, wobei sich deren Einsatzzwecke im wesentlichen in drei Gruppen Brikettieren, Kompaktieren und Zerkleinern eintei¬ len lassen. Bei allen drei Einsatzfallen üben die Preßwalzen auf die zu verarbeitenden Stoffe eine mehr oder weniger starke Druckbeanspruchung aus. Je nach Profilierung der Preßwalzen kommt es neben dieser Druckbeanspruchung auch zu einer Gleitbe¬ anspruchung an der Walzenoberfläche. Dabei hängt die Intensität der Gleitbeanspruchung im wesentlichen von der Höhe der Druck¬ beaufschlagung an den Walzen, der Profilierung der Walzenober¬ fläche und der Eigenschaften der zu verarbeitenden Stoffe ab. Diese Beanspruchung können an den Walzen, insbesondere bei ho¬ hen Preßkräften, starken Verschleiß verursachen.

Im Stand der Technik wurden insbesondere zur Verschleißminde¬ rung hochlegierte Stähle beim Brikettieren und Kompaktieren, Auftragschweißen beim Kompaktieren und Brikettieren und Zer¬ kleinern angewendet. Jedoch war bei diesem Verschleißschutzaus¬ bildungen jeweils ein merkliches Absinken der Standzeit zu be¬ obachten, wenn besonders stark

ERSATZ&LÄTT(REGEL26) abrasive Stoffe, wie z.B. Glasmehl, Hüttenschlacke oder Eisen- und Buntmetalle, verarbeitet werden müssen. Beim Zerkleinern ist Autogen-Verschleißschutz bekannt, bei dem die Walzenoberfläche durch sich in die Zwischenräume von auf der Walzenoberfläche angeordneten Noppen absetzenden Partikeln des zu verarbeitenden Stoffes abgedeckt wird. Dieser Autogen-Verschleißschutz ist nicht für Brikettierung geeignet und bietet keine Sicherheit gegen Ausplatzen der eigelagerten, feinkörnigen Partikeln des zu verarbeitenden Stoffes. Beim Auftragsschweißen sind verfahrensbedingte Einschränkungen bezüglich der Legierungszusammensetzung des Schweißgutes gegeben.

Eine gattungsgemäße Walzenpresse, insbesondere eine Mahlwalze, ist aus der EP-A-0516952 bekannt. Dort ist eine Walzenpresse beschrieben, bei im Umfangsbereich zahlreiche Grundlσchbσhruπgen angeordnet sind, in die stiftförmige Werkstoffstücke eingesteckt sind. Der Hauptteil eines jeweiligen stiftför igeπ Werkstof Stückes befinde sich im Walzengrundkörper, während der Rest aus diesem hervorsteht. Die Zwischenräume der igelförmig am Walzengrundkörper vorstehenden stiftförmigen Werkstoffstücke können mit einem mit Kunststoff versetzten, keramischen Material gefüllt sein. Da die verschleißfesten Werkstoffstücke in aller Regel langsamer abnutzen als der Werkstoff in den Zwischenräumen, bildet sich im Betrieb eine profilierte Walzenoberfläche aus. -Der Vorteil besteht im besseren Einzugsvermögen und damit dem Erreichen eines höheren Durchsatzes. Die Herstellung solcher bekannten Walzenpressen ist jedoch durch das Einbringen der zahlreichen Verankerungsgrundlöcher in den Walzengrundkörper sehr zeitintensiv und damit entsprechend mit hohen Kosten verbunden. Des weiteren ist bei dieser Lösung die Gefahr des Ausbrechens von Stiften sehr groß.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzenpresse der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine hohe Standzeit aufweist und für alle Anwendungsfälle (Brikettieren, Kompaktieren und Zerkleinern) verwendbar und einfach herstellbar ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Zwischenraumwerkstoff ein sinterfähiger Verbundwerkstoff ist und die hochverschleißfesten Zonen aus durch heißisostatisches Pressen hergestellte Hartkörper gebildet sind, wobei der Zwischenraumwerkstoff und der Werkstoff der verschleißfesten Zonen durch einen heißisostatischen Preßvorgang am Grundkörper befestigt sind und wobei die Verschleißfestigkeit des

Zwischenraumwerkstoffes entsprechend einer gewünschten, sich durch Verschleiß einstellenden Profilierung im wesentlichen geringfügig höher oder niedriger ist als die Verschleißfestigkeit der Hartkörper.

Demnach handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Verschleißschicht unreine pulvermetallurgische Hartschicht, die flächige Zonen und gefüllte Zwischenräume mit jeweils unterschiedlichen Verschleißeigenschaften aufweist. Dadurch stellt sich nach einer gewissen Einsatzzeit eine Profilierung an der Walzenoberfläche ein, die den gewünschten besseren Einzug des zu verarbeitenden Materials mit sich bringt. Da es sich bei dem Zonenwerkstoff und dem Verbundwerkstoff jeweils um pulvermetallurgisch herzustellende Werkstoffe handelt, sind diese durch heiß¬ isostatisches Pressen an dem Walzengrundkörper anbringbar. Der heißisostatische Preßvorgang sorgt dafür, daß die gesamte Verschleißschicht eine Verbindung mit dem Walzengrundkörper aufweist, die solch eine Festigkeit hat, daß nicht einzelne Bestandteile der Verschleißschicht aus dieser herausgelöst werden können. Zwar sind pulvermetallurgische Hartschichten, die durch heißisostatisches Pressen hergestellt werden, im Stand der Technik bekannt. Sie sind jedoch nie als Verschleißschicht in Walzenpressen eingesetzt worden. Der Grund dafür liegt offensichtlich in den relativ rauhen Arbeitsbedingungen für Walzenpressen, da pulvermetallurgische Hartstoffe relativ stark- und stoßempfindlich sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Zonen und Zwischenräumen mit unterschiedlichen Verschleißeigenschaften auf einem relativ zähen Grundkörper können jedoch solche Beanspruchungen leicht aufgefangen werden. Verbessert werden kann die Stoßunempfindlichkeit insbesondere auch dadurch, daß entweder der

Hartkörperwerkstoff oder der Zwischenraumwerkstoff von-einem relativ duktilen Werkstoff umgeben ist.

Des weiteren ist eine Verankerung bestimmter Bestandteile der Verschleißschicht im Walzengrundkörper, wie es im Stand der Technik vorgesehen ist, bei heißisostatischer ^J Befestigung nicht mehr nötig. Durch die Erzielung höherer Standzeiten bei Verwendung einer pulvermetallurgischen Verschleißschicht mit zonenunterschiedlicher Verschleißfestigkeit kann die Anwenduπgsbreite von Walzenpressen erheblich erweitert werden. Die erfinduπgsgemäße Lösung ist gleichsam für die Brikettierung, Kompaktierung und Zerkleinerung von stark abrasiven Stoffen geeignet, wobei die Standzeit nennenswert erhöht.wird- Durch das Herstellen der Hartschicht durch heißisostatisches Pressen kann der Verschleißschicht auf einfache Weise jede gewünschte Form verliehen werden. Des weiteren kann eine solche Verschleißschicht in einem Arbeitsgang hergestellt werden, weshalb sich die Zeit und die Kosten zur Herstellung einer solchen Walzenpresse reduzieren lassen.

Um eine entsprechende Profilierung im Betrieb auszubilden, die an einen bestimmten zu bearbeitenden Stoff angepaßt ist, kann das Verhältnis der Veschleißfestigkeit des Verbundwerkstoffes und die Verschleißfestigkeit der Hartkörper jeweils auf den zu verarbeitenden, abrasiven Stoff abgestimmt sein. Das stellt insbesondere bei der Herstellung einer solchen Verschleißschicht kein nennenswertes Problem dar, weil die pulvermetallurgischen Werkstoffe bezüglich ihrer Zusammensetzung jeweils entsprechend des Anwendungsfalles aufeinander abgestimmt werden können. Hierbei kann auch das Gesamtniveau der Verschleißfestigkeit der beiden Werkstoffe angehoben oder gesenkt werden.

Bevorzugt sind die Hartkörper an ihren Verbundwerkstoff eingebetteten Umfang zumindest bereichsweise mit dem Verbundwerkstoff stoffschlußartig verbunden. Eine solche Verbindung kann durch den heißisostatischen Preßvorgang zwangsläufig erreicht werden und ist daher sehr einfach ausführbar. Die Hartkörper und der Zwischenraumwerkstoff weisen jeweils an ihren Berührungsstellen einen Diffusionsbereich auf, der zu einem sehr starken Anhaften der beiden Werkstoffe meinander führt. .

Eine optimale Profilierung kann im Betrieb der .Walzenpresse dadurch erreicht, daß die Fläche der Hartkörper ca. 60% bis 90% der Gesamtfläche der aktiven Verschleißschicht einnimmt. Unter aktiver Verschleißschicht wird jeweils der Bereich der Verschleißschicht verstanden, der an dem Verarbeitungsvorgang der abrasiven Stoffe teilnimmt. -

Die hochverschleißfesten Zonen sind insbesondere dann einfach herzustellen, wenn die Hartkörper plättchenför ig ausgebildet sind. Solche plättchenförmigen Hartkörper können z.B. vorab auf dem Walzenkörper aufgebracht und anschließend die Zwischenräume mit Verbundwerkstoff gefüllt werden. Die Form der plättchenförmigen Hartkörper kann dabei beliebig ausfallen.

Insbesondere werden dann günstige Verschleißeigenschaften der Verschleißschicht erreicht, wenn der Hartkörperwerkstoff und der Zwischenraumwerkstoff einen Karbidanteil von bis zu 65% aufweisen. Zur Verbesserung der Profilierung trägt weiterhin bei, wenn die Größe der Fläche einer verschleißfesten Zone ca. 1 bis 20 cm² beträgt.

Die Standzeit kann insbesondere weiterhin beträchtlich erhöht werden, wenn die Verschleißschicht keramische Bestandteile aufweist.

Bevorzugt weist die Verschleißschicht ein sehr feinkörniges Gefüge auf, wodurch eine größere Festigkeit, Härte, Zähigkeit und Kerbschlagarbeit erreicht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verschleißschicht auf der gesamten Oberfläche des Arbeitsbereichs der Preßwalze flächig aufgebracht. Bevorzugt wird auch eine Ausführung bei der die Verschleißschicht zwischen den Arbeitsbereich seitlich begrenzenden, umlaufenden Stegen angeordnet ist, die sich radial zum Walzengrundkörper nach außen erstrecken. Hierdurch ist die Hartschicht an ihrem Rand durch eine mittels der Stege gebildete Einfassung umgeben, .die verhindert, daß die seitlichen Kanten der Hartschicht durch Stoß- und Kantenbelastung ausbrechen.

Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, daß in den Außenmantel des Walzengrundkörpers im Arbeitsbereich der Preßwalze mehrere im wesentlichen am Umfang gleichmäßig verteilte, taschenförmige Vertiefungen eingebracht sind, in denen jeweils die Verschleißschicht aufgenommen ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann je nach Einsatzfall eine entsprechende Größen- und Flächenverteilung der Verschleißschicht am Walzenumfang erreicht werden.

Insbesondere kann die Preßwalze eine profilierte Oberfläche, bevorzugt eine Brikettprofilierung, aufweisen. Die Verschleißschicht hält insbesondere den Gleitbewegungen an der Oberfläche der einzelnen Brikettprofile in der Preßwalze stand, wodurch während einer nennenswerten Standzeit eine gewünschte Formtoleranz bereitgestellt werden kann.

In günstiger Weise kann in einer weiteren Ausführungsform der Walzengrundkörper einen im wesentlichen zylindrischen Aufnahmebereich aufweisen, auf dessen Umfang mehrere die pulvermetallurgische Verschleißschicht auf der Außenseite tragende Grundkörper-Segmente lösbar angeordnet sind. Hierdurch läßt sich die Verschleißschicht besonders einfach auch bei relativ großen Preßwalzendurchmessern herstellen. Zudem ist bei jedem Segment sichergestellt, daß die Verschleißschicht eine gleichmäßige Verteilung von hochverschleißfesten Zonen und Zwischenräumen aufweist, da ihre Abmessung, entsprechend- den günstigsten Herstellungsbediπgungen für heißisostatisches Pressen gewählt werden können. Dies kann in Abhängigkeit von der Anzahl der verwendeten Segmente geschehen. Bevorzugt bilden hierbei die Grundkörper-Segmente um den Aufnahmebereich einen geschlossen Ring.

In einer weiteren Ausführuπgsform ist die Verschleißschicht auf einer geschlossen Bandage aufgebracht, die form- oder reibschlüssig" auf dem Walzengrundkörper angeordnet ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann die Hartschicht mit relativ geringem Aufwand auf dem Walzengrundkörper angeordnet werden. Insbesondere bei einer aufgeschrumpften Bandage kann durch eine entsprechende Einstellung des Werkstoffes, insbesondere ein duktiler Werkstoff, der Stege die Bildung von Rissen infolge von Schrumpfspannungen vermieden werden.

Des weiteren wird für ein Verfahren zum Herstellen einer Verschleißschicht, insbesondere für eine Preßwalze zum Verarbeiten von stark abrasiven Stoffen, Schutz begehrt werden. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: a) Aufbringen eines hochverschleißfesten Werkstoff auf ein Basisteil, z.B. ein Walzengrundkörper, so daß im wesentlichen flächige, gleichmäßig verteilte Zonen gebildet werden;

b) Füllen der Zwischenräume der flächigen Zonen mit einem verschleißfesten Verbundwerkstoff;

c) Anbringen des Zonenwerkstoffs und des Zwischenraumwerkstoffs auf dem Basisteil durch einen heißisostatischen Preßvorgang.

Das Verfahren bietet den Vorteil, durch lediglich Verändern einiger Verfahrens- oder Werkstoffparameter eine Verschleißschicht herzustellen, die sehr unterschiedliche Verschleißeigenschaften aufweist. Aus diesem Grunde kann z.B. die Verschleißschicht einer Preßwalze in ihrem Verschleißverhalten dem zu verarbeitenden, abrasiven Stoff angepaßt werden.

Bei einer weiteren Verfahreπsvarianten können aus dem hochverschleißfesten Werkstoff vor dem Aufbringen auf das Basisteil durch einen heißisostatischen Preßvorgang Hartkörper hergestellt werden. Die Hartkörper können somit jede beliebige Form erhalten und entsprechend der später gewünschten Profilierung auf dem Basisteil aufgebracht werden.

Es ist jedoch auch möglich, aus dem hochverschleißfesten Werkstoff durch den heißisostatischen Preßvorgang zum Anbringen des Zonenwerkstoffs am Basisteil Hartkörper herzustellen. Das bedeutet, daß lediglich ein einziger heißisostatischer Preßvorgang ausgeführt werden muß, um gleichzeitig Hartkörper herzustellen und diese zusammen mit dem Verbundwerkstoff am Basisteil zu befestigen. Günstigerweise kann der heißisostatische Preßvorgang so gesteuert werden, daß die Verschleißfestigkeit der Hartkörper und die Verschleißfestigkeit der Zwischenräume füllenden Verbundwerkstoffe nur geringfügig voneinander abweichen, wobei die Verschleißfestigkeit der Hartkörper je nach gewünschter, sich durch den Verschleiß einstellenden Profilierung höher oder niedriger ist als die Verschleißfestigkeit des Zwischenraumwerkstoffes. Da die Verschleißfestigkeiten nur geringfügig voneinander abweichen, ist sichergestellt, daß der gesamte Verschleißwiderstand der Verschleißschicht relativ hoch ist, sich dennoch eine Prσfilierung zur Verbesserung des Einzugs des zu verarbeitenden abrasiven Stoffes einstellt.

Weiterhin kann die Verschleißfestigkeit durch den jeweiligen zugeführten Gehalt an Hartphaseπ in den Hartkörperwerkstoff oder in den Verbundwerkstoff entsprechend eingestellt werden. Durch simple unterschiedliche Mischungsverhältnisse der ausgewählten pulvermetallurgischen Werkstoffe kann somit das Verschleißverhalten der Zonen und der gefüllten Zwischenräume eingestellt werden,- wodurch sich auch das gesamte Verschleißverhalten der Verschleißschicht ändert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Preßwalze für eine Walzenpresse gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Preßwalze mit Bandage,

Fig. 3 einen Teil der Bandage aus Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung,

Fig. 4 eine zweite Variante einer Bandage, 10

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer Preßwalze mit Grundkörpersegmenten und

Fig. 6 ein Grundkörpersegment aus Fig. 5 in vergrößerter Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine Preßwalze 1, die mit einer gleich aufgebauten Preßwalze zum Einsatz in einer Walzenpresse zum Preßverdichten oder zum Zerkleinern von stark abrasiven Stoffen vorgesehen ist. Die Preßwalze 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Walzengrundkörper 2, an dem auf beiden Seiten koaxial angeordnete Lagerzapfen 3 vorgesehen sind. Als Verschleißschutz weist die Preßwalze 1 eine auf dem Grundkörper 2 angeordnete, pulvermetallurgische Verschleißschicht 4 auf, die durch heißisostatisches Pressen hergestellt ist. Die Verschleißschicht besteht aus Zonen 5, aus einem hochverschleißfesten Werkstoff und einem die Zwischenräume 6 der Zonen '5 füllenden verschleißfesten Verbundwerkstoff. Das Verschleißverhalten der Zonen 5 und der Zwischenräume 6 ist auf die Eigenschaft des zu verarbeitenden, abrasiven Stoffes abgestimmt. Die Zonen 5 und die Zwischenräume 6 weisen hierbei ein unterschiedliches Verschleißverhalten auf, wodurch sich dem Betrieb der Walzenpresse eine Oberflächenprofilierung der Presswalzen 1 einstellt. Die Zonen 5 sind durch Hartkörper 7 (siehe Fig. 3) gebildet, die durch heißisostatisches Pressen hergestellt sind. Die Verschleißfestigkeit solcher Hartkörper 7 wird durch den Vorgang des heißisostatischen Pressens und die Werkstoffzusammensetzung des pulvermetallurgischen Stoffes bestimmt. Die Hartkörper 7 erstrecken sich bis auf den Umfang des Walzengrundkörpers 2. Die Zwischenräume 6 sind dabei, wie schon erwähnt, durch einen Verbundwerkstoff ausgefüllt, dessen Verschleißeigenschaften ebenfalls durch einen heißisostatischen Preßvorgang und durch die pulvermetallurgische Werkstoffzusammensetzung des Verbundwerkstoffes bestimmt wird. Der Verbundwerkstoff und die Hartkörper 7 werden zusammen am Grundkörper 2 durch einen heißisostatischen Preßvorgang befestigt. Hierdurch bilden sich an den Berührungsstellen der Hartkörper 7 und des Verbundwerkstoffes, sowie an den Berührungsstellen der Hartkörper 7 und des Verbundwerkstoffes mit dem Walzengrundkörper 2 Diffusionszonen aus, die zu einer festen Anbindung der einzelnen Werkstoffe führen. Die pulvermetallurgische Verschleißschicht 4 weist"demnach ein Verschleißverhalten auf, das den Eigenschaften des zu verarbeitenden Stoffes angepaßt ist. Hierzu werden bevorzugt als Ausgangsprodukt zur Herstellung der Verschleißschicht 4, hochverschleißfeste pulvermetallurgische Werkstoffe eingesetzt, die z.B. auch keramische Bestandteile enthalten können-. Des weiteren kann der' Karbidaπteil des Hartkörperwerkstoffs und des Zwischenraumwerkstσffes bis zu 65% betragen. Die Kombination relativ zäher Walzen¬ grundkörper 2 mit einer sehr verschleißfesten pulvermetallurgischen Verschleißschicht 4, die aus Zonen 5 und Zwischenräumen 6 mit unterschiedlichen Verschleißeigeπschaften besteht, ergibt eine relativ hohe Verschleißfestigkeit, bei denen bei einer Walzenpresse vorherrschenden Betriebsbedingungen während, z.B. des Brikettierens, Kompaktierens und Zerkleinerns. Eine solche Preßwalze 1 zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Walzenpresse wiedersteht selbst großen Druckbelastungen, die auf die pulvermetallurgische Verschleißschicht 4 wirken, bei gleichzeitger Gleitbeanspruchung entlang der Walzenoberfläche. Aus diesem Grunde sind die Preßwalzen 1 besonders gut zur PreßVerdichtung oder Zerkleinerung von stark abrasiven Stoffen, wie z.B. Glasmehl, Hüttenschlacke oder Eisen- und Buntmetallerze, geeignet.

Die Fläche der hochverschleißfesten Zonen 5 nimmt üblicherweise ca. 60 bis 90% der Gesamtfläche der aktiven Verschleißschicht 4 ein. Dabei beträgt die Größe der Fläche einer verschleißfesten Zone 5 in der Regel 1 bis 20 cm². Hierdurch stellt sich eine entsprechend gewünschte Profilierung im späteren Betrieb ein.

In Fig. 2 ist eine Preßwalze 1 dargestellt, auf deren Außenumfang des Walzengrundkörpers 2 eine umlaufend geschlossene Bandage 8 angeordnet ist, die form- oder reibschlüssig auf dem Walzengrundkörper 2 befestigt ist. Auf der Außenfläche der Bandage 8 ist die Verschleißschicht 4 aufgebracht. Dadurch, daß die Bandage 8 als Trägermedium für die Verschleißschicht 4 dient, läßt sich die Verschleißschicht einfacher auf den Walzengrundkörper 2 aufbringen.

In Fig. 3 wird ein Ausschnitt der Bandage 8 gezeigt, auf deren Außenseite sich die Verschleißschicht 4 über den gesamten Arbeitsbereich A der Verschleißwalze 1 erstreckt. In dieser Fig. sind die plättchenförmig ausgebildeten Hartkörper 7, die bei dieser Ausführungsform eine Sechseckfσrm aufweisen, sehr gut zu erkennen. Die Form der Hartkörper 7 kann jedoch beliebig ausfallen und entsprechend den Einsatzbedinguπgen gewählt werden.

Eine zweite Variante einer Bandage 8 ist in Fig. 4 gezeigt, bei der die Verschleißschicht zwischen den Arbeitsbereich A seitlich begrenzenden, umlaufenden Stegen 9 angeordnet ist. Die Stege 9 erstrecken sich radial zum Walzengrundkörper 2 nach außen und weisen eine Höhe auf, die etwa der Dicke der Verschleißschicht 4 entspricht. Durch die Stege 9 ist die Verschleißschicht 4 seitlich komplett eingefaßt, wodurch ein Ausbrechen der Seiten durch zu große Druckbelastung im Kantenbereich auftreten kann.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß sämtliche Anordnungsformen der Verschleißschicht 4, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, ohne weiteres auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer Preßwalze 1 übertragen werden können. Hierbei werden z.B. die Stege direkt aus dem Walzengrundkörper 2 herausgearbeitet, ohne daß eine Bandage 8 dazwischengeschaltet ist.

Fig. 5 zeigt eine dritte Variante einer Preßwalze zum Einsatz in einer Walzenpresse der vorliegenden Erfindung, deren Walzengrundkörper 2 ein im wesentlichen zylindrischen Aufnahmebereich 10 aufweist, auf dessen Umfang mehrere, die Verschleißschicht 4 auf der Außenseite tragende Grundkörper- Segmente 11 lösbar angeordnet sind. Der Grundkörper-Segmente 11 sind formschlüssig auf dem Aufnahmebereich 10 des Walzengrundkörpers 2 aufgesetzt. Dabei formen die Grundkörper-Segmente 11 um den Aufnahmebereich 10 einen geschlossenen Ring. Die Segmente 11 werden mittels Verfoinduπgseleπrenteπ sowie nach Art der Nut- und Feder- Verbindungen (siehe Fig. 6) miteinander verbunden, so daß auf der Außenseite eine geschlossene Walzenoberfläche gebildet wird. Auf der Außenseite der Segmente 11 kann dann die Verschleißschicht 4 gemäß einer der Varianten von Fig. 3 und 4 angeordnet werden.

Im folgenden wird das Herstellungsverfahren .der Verschleißschicht für die erfindungsgemäße Walzenpresse kurz erläutert.

Das Verfahren zum Herstellen der Verschleißschicht 4 zeichnet sich dadurch aus, daß zuerst ein hochverschleißfester Werkstoff auf den Walzengrundkörper 2 aufgebracht wird, so daß im wesentlichen flächige, gleichmäßig verteilte Zonen 5 gebildet werden. Als nächstes erfolgt ein Füllen der Zwischenräume 6 der flächigen Zonen 5 mit einem verschleißfesten Verbundwerkstoff. Der Zonenwerkstoff und der Zwischenraumwerkstoff werden nachfolgend auf dem Walzengrundkörper 2 durch einen heißisostatischen Preßvorgang angebracht. Es gibt nun zwei Verfahrensvarianten, wie die Zonen 5 bildenden Hartkörper 7 durch eine heißisostatischen Preßvorgang hergestellt werden können. Bei der ersten Varianten wird aus dem hochverschleißfesten Werkstoff vor dem Aufbringen auf den Walzengrundkörper 2 die Hartkörper 7 durch einen heißisostatischen Preßvorgang hergestellt. Demnach können die so erzeugten plättchenförmigen Hartkörper 7 auf dem Walzengrundkörper 2 in beliebiger Anordnung und in beliebiger eigener Form aufgebracht werden und die Zwischenräume 6 anschließend durch einen verschleißfesten Verbundstoff gefüllt werden. Bei dem dann nachfolgenden heißisostatischen Preßvorgang wird dann der Verbundwerkstoff in den Zwischenräumen 6 entsprechend verdichtet und die gesamte Verschleißschicht 4 an dem Walzengrundkörper 2 angebracht.

Bei der zweiten Verfahrensvariante können die Hartkörper 7 aus dem hochverschleißfesten Werkstoff durch den heißisostatischen Preßvorgang zum Anbringen des Zonenwerkstoffs hergestellt werden. Bei dieser Variante, die sich insbesondere zur Erzeugung einer Verschleißschicht 4 auf einem Grundkörper-Segment 11 eignet, kann eine Form bereitgestellt werden, in die entsprechend der gewünschten Zusammensetzung ausgewählte, pulvermetallurgische Werkstoffe eingefüllt werden. Die Form positioniert dann den entsprechenden Zonenwerkstoff und Zwischenraumwerkstoff auf dem Basisteil. Bei dem anschließenden heißisostatischen Preßvorgang werden gleichzeitig die Hartkörper 7 hergestellt, der Verbundwerkstoff in den Zwischenräumen 6 verdichtet und die gesamte Verschleißschicht 4 am Basisteil befestigt.

Insbesondere kann der heißisostatische Preßvorgang so gesteuert werden, daß die Verschleißfestigkeit der Hartkörper 7 und die Verschleißfestigkeit des die Zwischenräume 6 füllenden Verbundwerkstoffs nur geringfügig voneinander abweichen. Der jeweils etwas verschleißschwächere Werkstoffbereich bietet durch die nur geringfügige Unterschiedlichkeit der Verschleißfestigkeit dem jeweils anderen Werkstoffbereich genügend Halt auf dem Walzengrundkörper 2. Die Verschleißfestigkeit der Hartkörper 7 kann je nach gewünschter, sich durch Verschleiß einstellenden Profilierung höher oder niedriger sein, als die Verschleißfestigkeit des Zwischenraumwerkstoffes. Für welche Variante man sich entscheidet, hängt von der gewünschten Profilierung im späteren Betrieb ab.

Des weiteren kann die Verschleißfestigkeit sehr einfach eingestellt werden, indem der jeweilige Gehalt an Hartphasen in den Hartkörperwerkstoff und in den Verbundwerkstoff entsprechend eingestellt wird. Durch eine entsprechende Auswahl der einzelnen Werkstoffbestandteile dieser pulvermetallurgischeπ Verbundwerkstoffe können insbesondere bei der zweiten Verfahrensvariante auf schnellstmögliche Weise und ohne kostenintensive Umrüstung der Maschinen unterschiedliche Verschleißschichten 4, die entsprechend an die zu verarbeitenden Materialien angepaßt sind, auf dem Basisteil aufgebracht werden. Durch das Anbringen einer solchen Verschleißschicht 4 auf einem zähen Basisteil wird eine Kombination erreicht, die besonders stoß- und druckunempfindlich ist, insbesondere bei der Verarbeitung von stark abrasiven Stoffen, wie z.B. Glasmehl, Hüttenschlacke oder Eisen- und Buntmetallerze. Speziell bei profilierten Preßwalzen 1 weist eine pulvermetallurgische Verschleißschicht 4 mit unterschiedlichen Verschleißzonen große Standzeiten auf, obwohl neben der großen Druckbeanspruchung auch eine Gleitbeanspruchung der Oberfläche stattfindet. Dies unterstützt in positivem Maße die Formstabilität der auf Walzenoberfläche eingebrachten Formen. Des weitern bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß das "Verschleißschichtsystem" bei sämtlichen Einsatzfällen, wie Brikettieren, Kompaktieren und Zerkleinern anwendbar ist. Hierdurch wird die Anwendungsbreite der erfindungsgemäßen Walzenpresse bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeit erheblich erweitert.

Claims

Patentansprüche

1. Walzenpresse, insbesondere zum Verarbeiten von stark abrasiven Stoffen, mit mindestens zwei Preßwalzen (1) , die jeweils eine auf einem Grundkörper (2) angeordnete Verschleißschicht (4) aufweisen, wobei die Verschleißschicht (4) im wesentlichen flächige Zonen (5) aus einem hochverschleißfesten Werkstoff aufweist und die Zwischenräume (6) zwischen den hochverschleißfesten Zonen (5) mit einem Werkstoff anderer Verschleißfestigkeit ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraumwerkstoff ein sinterfähiger Verbundwerkstoff ist und die hochverschleißfesten Zonen (5) aus durch heißisostatisches Pressen hergestellte Hartkörper (7) gebildet sind, wobei der Zwischenraumwerkstoff und der Werkstoff der verschleißfesten Zonen (5) durch einen heißisostatischen Preßvorgang am Grundkörper (2) befestigt sind und wobei die Verschleißfestigkeit des Zwischenraumwerkstoffes entsprechend einer gewünschten, sich durch Verschleiß einstellenden Profilierung im wesentlichen geringfügig höher oder niedriger ist als die Verschleißfestigkeit der Hartkörper (7) .

2. Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Verschleißfestigkeit des Verbundwerkstoffs zur Verschleißfestigkeit der Hartkörper (7) jeweils auf den zu verarbeitenden, abrasiven Stoff abgestimmt ist.

3. Walzenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartkörper (7) an ihrem im Verbundwerkstoff eingebetteten Umfang zumindest bereichsweise mit dem Verbundwerkstoff eine stoffschlußartige Verbindung aufweisen.

4. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der hochverschleißfesten Zonen (5) ca. 60 bis 90% der Gesamtfläche der aktiven Verschleißschicht (4) einnimmt.

5. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartkörper (7) plättchenför ig ausgebildet sind.

6. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartkör erwerkstoff und der Zwischenraumwerkstoff einen Karbidanteil von bis zu 65% aufweisen.

7. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Fläche einer verschleißfesten Zone (5) ca. 1 bis 100 cm², bevorzugt

₂ 10 bis 20 cm beträgt.

8. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (4) keramische Bestandteile aufweist.

9. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (4) ein sehr feinkörniges Gefüge aufweist.

10. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (4) auf der gesamten Oberfläche des Arbeitsbereiches (A) der Preßwalze (1) flächig aufgebracht ist.

11. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißschicht (11) zwischen den Arbeitsbereichen (A) seitlich begrenzenden, umlaufenden Stegen (9) angeordnet ist, die sich radial zum Walzengrundkörper (2) nach außen erstrecken.

12. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Außenmantel des Walzengrundkörpers (2) im Arbeitsbereich (A) der Preßwalze (1) mehrere im wesentlichen am Umfang gleichmäßig verteilte taschenförmige Vertiefungen eingebracht sind, in denen jeweils die Verschleißschicht (4) aufgenommen ist.

13. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalze (l) eine profilierte Oberfläche, bevorzugt eine Brikettprσfilierung, aufweist.

14. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzengrundkörper (2) einen im wesentlichen zylindrischen Aufnahmebereich

(10) aufweist, auf dessen Umfang mehrere, die Verschleißschicht (4) auf ihrer Außenseite tragende Grundkörper-Segmente (11) lösbar angeordnet sind.

15. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper-Segmente

(11) um den Aufnahmebereich (10) einen geschlossen Ring bilden.

16. Walzenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenzeichnet, daß die Verschleißschicht (4) auf einer geschlossenen Bandage (9) aufgebracht ist, die form- oder reibschlüssig auf dem Walzengrundkörper (2) angeordnet und diesen zugeordnet ist.

17. Verfahren zum Herstellen einer Verschleißschicht, insbesondere für eine Preßwalze zum Verarbeiten von stark abrasiven Stoffen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Aufbringen eines hochverschleißfesten Werkstoffs auf ein Basisteil, z.B. ein Walzengrundkörper, so daß im wesentlichen flächig, gleichmäßig verteilte Zonen gebildet werden;

c) Anbringen des Zonenwerkstoffs und des Zwischenraumwerkstoffs auf dem Basisteil durch einen heißisostatischen- Preßvorgang.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem hochverschleißfesten Werkstoff vor dem Aufbringen auf das Basisteil durch einen heißisostatischen Preßvorgang Hartkörper (7) hergestellt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem hochverschleißfesten Werkstoff durch den heißisostatischen Preßvorgang zum Anbringen des Zonenwerkstoffs am Basisteil Hartkörper (7) hergestellt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der heißisostatische Preßvorgang so gesteuert wird, daß die Verschleißfestigkeit der Hartkörper (7) und die Verschleißfestigkeit des die Zwischenräume (6) füllenden Verbundwerkstoffs nur gringfügig voneinander abweichen, wobei die Verschleißfestigkeit der Hartkörper (7) je nach gewünschter, sich durch Verschleiß einstellenden Profilierung höher oder niedriger ist, als die Verschleißfestigkeit des Zwischenraumwerkstoffes.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißfestigkeit durch den jeweiligen zugeführten Gehalt an Hartphasen in den Hartkörperwerkstoff und den Verbundwerkstoff entsprechend eingestellt wird.