Verschleißminimierung an Loesche-Mahlteilen

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1 Verschleißminimierung an Loesche-Mahlteilen Maintenance News Customer Service

2 Bei jedem Zerkleinerungsprozess kommt es zu Verschleißerscheinungen. Verschleiß ist ein Materialverlust an der Oberfl äche von Bauteilen. Als verschleißintensivster Bereich in den Loesche-Mühlen sind die Mahlwerkzeuge, d.h. Mahlwalze und Mahlplatte zu nennen. In dem System Mahlwalze Mahlplatte herrscht vorwiegend Abrasionsverschleiß vor, das heißt: es dringen harte Partikel in die Mahlwerkzeuge ein, wobei die Tiefe des Eindringens abhängig von der Härte des Mahlkörperwerkstoffs ist; bei mehrphasigen Werkstoffen (Hartguss eingelagerte Carbide) kommt es zu lokalen Furchungsprozessen, was zu einem selektiven Abtrag führt. Die Wahl des Verschleißwerkstoffes, der in Vertikal- Mühlen zum Einsatz kommen soll, wird nicht nur von der Abrasivität des Mahlgutes bestimmt. Erforderlich ist eine gesamtwirtschaftliche Betrachtung, wie Kosten, Anlagenverfügbarkeit, Gleichzeitigkeit der Ausnutzung aller Verschleißteile zusammengefasst unter dem Begriff LIFE-CYCLE-COST. Loesche bietet für jeden Einsatzzweck den passenden Werkstoff an. In der Praxis haben sich drei unterschiedliche Werkstoffgruppen durchgesetzt: Mahlteile aus Chromgusseisen Auftragsgeschweisste Mahlteile Mahlteile aus Verbundguss Je härter die zu mahlenden Partikel sind, um so größer ist der Materialabtrag bzw. der Verschleiß. Zunehmender Verschleiß beeinfl usst die Zerkleinerungswirkung der Mahlwerkzeuge negativ. Typisches Verschleißprofil an einem Loesche-Walzenmantel Verschleissminimierung an Loesche-Mahlteilen

3 Verschlissener Walzenmantel Verschlissener Walzenmantel im eingebauten Zustand zusammen mit Mahlplatte Verschleißerscheinungen am Mahlteller Kragenbildung bei einem abgenutzten Walzenmantel

4 Gefüge von gehärteten Ni-Hard IV Walzenmantel aus Cromodur mit angearbeiteten Sitz 100 µm Mahlteile aus Chromgusseisen Mahlteile aus Chromgusseisen haben sich als Standard werkstoff im täglichen Einsatz bewährt. Bekannt sind diese Werkstoffe z.b. unter den Handelsnamen NiHard IV und Cromodur. Der Kohlenstoff im Gusseisen liegt chemisch ge bunden als Eisencarbid oder Chromcarbid vor. Dadurch erhält man ein sehr hartes Gefüge, dass einen hohen Verschleißwiderstand bietet. Die Matrix wird üblicherweise durch eine Wärmebehandlung als Martensit eingestellt, um den harten Carbiden einen festen Halt zu bieten und so den Verschleißwiderstand weiter zu erhöhen. Um eine Versprödung des Werkstoffes und damit die Bruchgefahr zu minimieren, müssen die Bauteile durch eine weitere Wärmebehandlung angelassen werden. Das Anlassen führt zu einem Verlust an Härte und Verschleissfestigkeit. Daher wird nur bei sehr niedrigen Temperaturen angelassen. Trotz dieser niedrigen Temperaturen wird die Schlagfestigkeit deutlich verbessert. Für die Herstellung von hochchromhaltigen Mahlteilen sind detaillierte werkstoffl iche Kenntnisse und viel Erfahrung erforderlich. Um die gewünschten Werkstoffeigenschaften zu erlangen, müssen die Parameter Temperatur und Glühzeit bei jeder Wärmebehandlung exakt eingehalten werden. Hochchromhaltige Werkstoffe haben eine gute bis sehr gute Beständigkeit gegen Abrasion. Man erhält durch die durchgängige Härte von 630 bis 800 HV20 einen gleichmäßigen, vorhersehbaren Verschleiß. Mahlteile aus diesem Werkstoff fi ndet man sowohl in Kohlen-, als auch in Rohmehl- und Zementmühlen. Obwohl in der Literatur Gegenteiliges behauptet wird, lassen sich Mahlteile aus Chromguss heutzutage sicher und wirtschaftlich aufpanzern. Durch die Auftragschweißung kann die Standzeit gegenüber den verschleißbeständigen Gussteilen deutlich erhöht werden. Unabdingbar sind die durch die möglichen Auftragsschweißung hervorgerufenen Stillstandszeiten. Diese können je nach Menge des aufzuschweißenden Material zwischen einigen Tagen und mehr als einer Woche betragen. Die Anzahl der möglichen Aufschweißungen eines Mahlteiles sind abhängig von der Laufleistung, der Belastung und dem Zustand der vorherigen Aufschweißungen. Die richtige Kombination von Härten und Anlassen führt zu einem verschleissbeständigen Werkstoff mit ausreichend hoher Schlagfestigkeit, der für viele Anwendungsfälle eingesetzt wird und zusätzlich regenerierbar ist. Verschleißminimierung an Loesche-Mahlteilen

5 Auftragsgeschweißte Mahlteile Als Auftragschweißen bezeichnet man das Aufbringen eines hochlegierten Materials als Oberfl ächenschutz auf hochbelastete metallische Bauteile. Die Mahlwerkzeuge bestehen teilweise aus schweißgeeignetem Stahlguss, aber auch aus relativ verschleißbeständigen Gusswerkstoffen. Die Auftragschweißung kann bis zu 80 mm Schichtdicke betragen. Das Aufschweißen erfolgt mit einem Fülldraht, um die Energieeinbringung in die Mahlteile zu minimieren. Die Schweißwerkstoffe sind hoch chrom- und kohlenstoffhaltig. Je nach Grad der benötigten Verschleißbeständigkeit werden weitere karbidbildende Stoffe wie z.b. Niob, Vanadium, etc. eingesetzt. Gefüge einer Hartauftragsschweissung Eine aufgeschweißte Hartschicht erhöht die Verschleißbeständigkeit des duktilen Stahlgusses. Bei diesem thermischen Prozess bilden sich hochfeste Karbide innerhalb einer Matrix und führen zu einer hochverschleißfesten Schicht. Für die meisten tribologischen Systeme gibt es, passend zum Grundwerkstoff, entsprechende Zusatzwerkstoffe. Einige dieser Werkstoffkombinationen sind mechanisch bearbeitbar, bieten eine hohe Sicherheit gegen Bruch und es werden weitaus höhere Standzeiten als bei Mahlteilen aus verschleißbeständigem Hartguss erzielt. Walzenmantel während der Regenerierung Die Auftragsschweißung kann innerhalb oder außerhalb der Mühle erfolgen. Regelmäßige Verschleißmessungen geben Auskunft über den Verschleißzustand der Mahlteile. Die Auswertung dieser Messungen liefert spezifi sche Verschleißraten und ermöglicht eine gute Bewertung des Nutzungsgrades, der Restlaufl ängen und gibt Informationen zur Einleitung von notwendigen Regenerationsmaßnahmen bzw. den Zeitpunkt zur Neubeschaffung der Mahlteile. Fertig aufgeschweisster Walzenmantel

6 Mahlteile aus Verbundguss Bei Verbundwerkstoffen werden zwei oder mehrere Werkstoffe konstruktiv so verbunden, dass jede Komponente in dem Bereich beansprucht wird, in der sie die besten Eigenschaften besitzt. Mahlwerkzeuge bestehen aus einem so genannten Metallmatrix-Verbundwerkstoff (metal-matrix-composites, MMC). Dabei sind keramische Formstücke in einem duktilen Gusseisen eingelagert. Die Formstücke selber werden aus nichtmetallischen Oxiden zusammen mit Chromcarbiden gesintert. Diese Kombination macht die Mahlwerkzeuge besonders hart und verschleißfest bei gleichzeitiger hoher Schlagzähigkeit. Die Matrix aus Gusseisen erhöht die mechanische Bearbeitbarkeit der Mahlwerkzeuge. Anschließend ist auch hier eine Wärmebehandlung erforderlich, um die Endhärte zu erreichen. Mit diesen Verbundwerkstoffen erreichen Sie eine höhere Standzeit sowohl gegenüber den Standardwerkstoffen, als auch gegenüber der Hartauftragschweißung. Der Werkstoff befi ndet sich bereits bei mehreren Kunden im Einsatz und wurde ausschließlich positiv bewertet. Als nachteilig zu betrachten ist, dass nach Erreichen der Verschleißgrenze keine Regenerierung durch Auftragsschweißen möglich ist. Die Vorteile im Überblick: sehr verschleißbeständig sehr hohe Schlagbeständigkeit einfache Maschinenbearbeitung kein Auftragsschweißen erforderlich dadurch keine hohe Investition für eine Schweißmaschine nötig Walzenmantel aus Verbundwerkstoff. Deutlich zu erkennen sind die keramischen Formstücke. Verschleißminimierung an Loesche-Mahlteilen

7 Der Verschleiß von Mahlteilen hat negativen Einfluß auf: den Mühlendurchsatz die Produktqualität (Feinheit, spezifische Materialoberfläche und Korngrößenverteilung). Verbesserung des Verschleißschutzes führt zu: Kostenreduzierung Stabilisierung der Produktqualität und des Mühlendurchsatzes Steigerung der Verfügbarkeit Reduzierung von Ausfallzeiten Verlängerung der Wartungsintervalle. Wünschen Sie weitere Informationen oder haben eine konkrete Anfrage, dann wenden Sie sich per an das Team unseres Customer Service unter: Verschleißrate unterschiedlicher Verschleißwerkstoffe in Abhängigkeit vom Mahlgut 6 5 Verschleißrate [g/t] Kohlemühle Rohmehlmühle Zementmühle Chromguss Verbundguss auftragsgeschweißt

8 Loesche-Wälzmühle LM C/S, Kingston, Jamaika, 2006 Loesche GmbH Hansaallee Düsseldorf, Germany Tel Fax loesche@loesche.de