FI109720B - Menetelmä paperin ja/tai kartongin valmistuksessa tai jatkokäsittelyssä käytettävän telan telavaipan valmistamiseksi - Google Patents

Description

109720

Menetelmä paperin ja/tai kartongin valmistuksessa tai jatkokäsittelyssä käytettävän telan telavaipan valmistamiseksi Förfarande för framställning av valsmantel för en vals avsedd att användas vid tillverkning eller efterbehandling av papper och/eller kartong 5

Nyt esillä oleva keksintö koskee menetelmää telavaipan valmistamiseksi ja erityisemmin keksintö liittyy menetelmään kuumennettavan telan 1. ns. termotelan telavaipan valmistalo miseksi, joka tela käytössä toimii korkeaan lämpötilaan kuumennettuna.

Yksityiskohtaisemmin on keksinnön kohteena menetelmä paperin ja/tai kartongin valmistuksessa tai jatkokäsittelyssä käytettävän telan telavaipan valmistamiseksi, jossa menetelmässä telavaipan vaippa-aihio valmistetaan teräksestä ja vaippa-aihiolle suoritetaan 15 karkaisuhehkutus-, sammutus- ja päästökäsittelyjä käsittäviä lämpökäsittelyjä.

Tekniikan tasosta tunnetaan ratkaisu, jossa takoteräsvaippaan suoritetaan pintakarkaisu induktion avulla. Merkittävänä haittapuolena tällä on kuitenkin menetelmän huomattava ..· * kalleus ja lisäksi se, että pitkiä ja suurihalkaisijaisia tela-aihioita induktiolla ei pystytä 20 taloudellisesti karkaisemaan. Pintakarkaisu induktiolla edellyttää kalliiden lisälaitteiden '...' järjestelyä pelkästään karkaisua varten. Suurihalkaisijaiset telat, joita induktiolla ei pystytä • · · taloudellisesti karkaisemaan, on jouduttu erikseen varustamaan esim. kulutusta kestävällä ;;; kovapinnoitteella. Jos taas ajateltaisiin, että esim. suurihalkaisjaisen tela-aihion sammutus • · suoritetaan vesialtaaseen, tapahtuu karkeneminen vaipan molemmin puolin ja pintaan .·. ; 25 syntyy vetojännitys. Vetojännityksen jääminen telapintaan on erittäin haitallista rikkoontu- . · · ·. misvaaran vuoksi.

• * » * * · | · · ·. Tekniikan tason osalta viitataan edelleen esim. US-patenttiin 5,546,856, jossa on kuvattu .·. eräs paperin viimeistelymenetelmä, jossa käytetään hyväksi pitkänippikalanteria.

• · · ! \ 30 Pitkänippikalanterilla tarkoitetaan yleisesti kalanteria, jossa nippi muodostuu lämmitettä vän terästelan ja hihnan välille. Pitkänippikalanterissa nippipaine voi olla koneen poik- 2 109720 kisuunnassa, eli CD-suunnassa säädettävissä, jolloin voidaan profiloida esim. paperin paksuutta. Pitkänippikalanteri voi muodostua hihnakalanterista, jossa hihna on johdettu aputelojen ohjaamana termotelan vastatelana toimivan toisen nippitelan ympäri. Pitkänippi muodostuu siten termotelan ja hihnaa kuormittavan toisen nippitelan välille. Yleisin 5 pitkänippikalanteri on kenkäkalanteri, jossa hihna on sovitettu kulkemaan stationaarisen kannatinrakenteen ympäri ja jossa hihnaa kuormitetaan termotelaa vasten hihnalenkin sisäpuolisella kannatinrakenteeseen tukeutuvalla kuormituskengällä. Pitkänippi muodostuu kenkäkalanterissa termotelan ja hihnaa kuormittavan kengän välille. Kenkäkalanterin kuormituskenkä määrää siten nipin pituuden.

10 Käytössä olevissa tekniikan tason mukaisissa kenkäkalantereissa nipin pituus on tyypillisesti alueella 50-70 mm, eli rainan viipymä nipissä on huomattavasti alle 10 ms. Kenkäte-lan vastatelana toimivan termotelan pintalämpötila on alueella 70-300 °C ja nipin maksimipaine on alueella 5-10 MPa. Kenkäkalanterin kalanterihihnan kovuus on alueella 15 70-100 ShA. Kenkätelaan perustuvissa puristimissa on käytetty pidempiä noin 270 mm pituisia nippejä.

• · • · · Tekniikan tason mukaisissa pitkänippikalantereissa käytettävien telojen valmistukseen » • · · •;; - keksinnön mukainen telan valmistusmenetelmä ei sovellu käytettäväksi. 1 • · · • · · i.. * Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan uudenlainen menetelmä telavai- • · · .···. pan valmistamiseksi, jolla menetelmällä vältetään tai ainakin olennaisesti vähennetään • » · tekniikan tasoon liittyviä haittoja ja ongelmia. Tähän päämäärään pääsemiseksi on : \ · keksinnölle pääasiassa tunnusomaista, että lämpökäsittelyssä sammutus suoritetaan siten, ’ * *: 25 että karkeneminen tapahtuu suunnatusti telavaipan ulkopinnasta sisäänpäin.

• · ·

Keksinnön mukaisesti putkimainen termotelan vaippa valmistetaan seostetusta teräksestä, esim. nuorrutusteräksestä siten, että ensin valmistetaan takoteräsaihio, joka sitten * * · : lämpökäsitellään sopivalla tavalla haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Lämpökä- 30 sittely tehdään tavalla, jossa tapahtuu austeniitin muodostuminen ja hajaantuminen.

109720 3 Lämpökäsittelyn tavoitteena on saada aikaan telavaippaan kova ja kulutusta kestävä pinta siten, että tela sopii sellaisenaan käytettäväksi esim. kalanterin kuumennettavana telana. Toisaalta tulee aikaansaadun pinnan sekä telan materiaalin perusrakenteen olla sellainen, joka sopii hyvin pinnoitettavaksi ja/tai pinnoittamattomaksi. Edelleen tulee telan materiaa-5 liominaisuuksien olla lämpökäsittelyn jälkeen olla sellaiset, että telavaipassa ei ole haitallisia jännityksiä, jotka äkillisten lämpötilavaihtelujen seurauksena voisivat aiheuttaa telan rikkoontumisen.

Keksinnön mukainen telavaippa valmistetaan hyvin karkenevasta teräksestä, esim. 10 seostetusta nuorrutusteräksestä ja eräänä hyvin käyttökelpoisena laatuna valmistukseen soveltuu teräs 34NiCrMo 6. Halutut ominaisuuden saavutetaan siten, että kun vaippa-aihio (teräsaihio) on valmistettu, se lämpökäsitellään siten, että aihiolle suoritetaan karkaisuheh-kutus korkeaan lämpötilaan austeniitin muodostumislämpötilan yläpuolelle, alueelle n. 820-920°C. Tämän jälkeen suoritetaan aihion sammutus aihion katkaisemiseksi 1. 15 martensiitin muodostamiseksi rakenteeseen. Sammutus suoritetaan väliaineeseen, esim. altaaseen. Väliaine voi olla nestettä, esim. vettä, tai nesteseosta, kaasuseosta tai neste-ja kaasuseoksen yhdistelmää. Sammutus voidaan suorittaa myös pyörrepatjamenetelmällä.

• · ··· · Olennaista on, että ennen sammutusta vaippa-aihion päädyt suljetaan tai estetään jollain ';" muulla tavoin veden tai muun sammutus väliaineen pääsy aihion sisään aihion sisäpinnalle.

20 Tällä saavutetaan se etu, että sammutuksen yhteydessä karkeneminen 1. martensiitin • · · .*··’. muodostus alkaa pelkästään vaippa-aihion ulkopinnalta, josta jäähtyminen etenee suunna- . · · ·. tusti materiaalissa sisäänpäin. Keksinnössä telamateriaalin sisemmät osat eivät näin ollen • · · karkene pääsääntöisesti ainakaan täysin. Kun keksinnössä esim. estetään materiaalin :' ·, · seinämän läpikarkeneminen, saadaan telamateriaalin kestokyky paremmaksi. Sammutuk- • · * ’ : 25 sen jälkeen voidaan suorittaa päästö ja jäännösjännitysten poistohehkutus. Keksinnön : .·. mukaisella tavalla valmistettuna saadaan telavaipasta metallurgisesti erittäin stabiili. Jos keksintö on tarkoitettu erityisesti termotelan vaipan valmistamiseen, tulee vaippa lisäksi , ·. *. varustaa reijin kuumennusväliaineen kierrättämistä varten. Nämä reiät tai aksiaaliporauk- . ’. : set voidaan telavaippaan muodostaa joko ennen karkaisua tai karkaisun jälkeen.

30 109720 4

Materiaalin mikrorakenteen muutos martensiittisesta bainiittiin tai bainiittis-martensiitti-seen tai bainiittis-ferriittiseen rakenteeseen tai näiden kombinaatioihin tapahtuu täten portaattomasti. Vaipan ulkopintaan, josta jäähtyminen alkaa, saadaan muodostumaan tällöin edullisesti neutraali- tai puristusjännitys, koska jäähtymisen edetessä materiaalin 5 tilavuuden kasvu pienenee pinnasta sisäänpäin mentäessä. Koska ulkopintaan syntyy neutraali jännitystila tai puristusjännitystä, vaippa ei ole altis vaurioitumiselle tai rikkoontumiselle edes silloin, kun valmiissa ja käytössä olevassa telassa tapahtuu äkillisiä lämpötilan vaihteluita. Tällaiset ovat mahdollisia, jos esim. kuumaan telapintaan johdetaan nestettä, esim. vettä. Mikäli pintaan jäisi vetojännitys, saattaisi kuuman telan nopea 10 jäähdytys aiheuttaa telan rikkoontumisen. Keksinnöllä vetojännityksen muodostuminen telan pintaan on estetty.

i

Seuraavassa esitetään esimerkinomaisesti eräs telavaipan valmistustapa.

15 Materiaalina käytetty teräs: - DIN 34NiCrMo 6, numerotunnus 1.6582 • · : Analyysi: ·;··' - C% 0,30-0,38, Si% <0,4, Mn% 0,5-0,8, P% <0,035, S% <0,035, Cr% 1,3-1,7, « 20 Mo% 0,15-0,30, Ni% 1,3-1,7 • · · • ♦ • · . · · ·. Mekaaniset arvot: • · - Murtolujuus 1000-1200 N/mm2 : ’ ·. · - Venymä poikittain otetusta vetosauvasta >12% • · *'‘;': 25 - Kovuus 350-500 HV20 : - Kuumalujuus 300°C noin -15% • · · , ·. ·. Mikrorakenne pinnassa . ‘. : - 100 % päästömartensiittia • · 30 5 109720

Teräksen sulatus tapahtuu valokaariuunilla (EAF) ja varsinainen seostus ja lämpötilan asettelu kuumanapitouunissa (LF), jossa on sähkömagneettinen sekoitus. Valu tehdään nousevalla valulla kokilliin. Kun valanne on jähmettynyt ja jäähtynyt noin 600°C:een, se siirretään takomoon kuumennusuuniin, jossa suoritetaan kuumennus takomisen alkulämpö-5 tilaan noin 1200-1285°C, mikä on uunin lämpötila.

Telavaipan (putken) valmistus valanteesta tehdään takomalla vapaatakeena. Taonnassa käytetään edullisesti järeää hydraulista puristinta, mikä antaa mahdollisuuden käyttää järeitä työkaluja, joilla valanteen keskiharvuus voidaan tiivistää. Putkitakeessa keskihar-10 vuusosa leikataan pois tulevan keskireiän aihioksi. Valanteeseen kerääntyvät kuona-aineet ym. virheet poistetaan valumassasta takomisen yhteydessä. Putkitakeen valmistus tapahtuu tuurnan päällä puristaen. Yllä kuvatulla tavalla taottuna saadaan telaputken muokkausaste kauttaaltaan hyväksi.

15 Takomisen jälkeen suoritetaan lämpökäsittelyt siten, että ensin tehdään jäähdytys ilmassa. Tämän jälkeen seuraa välittömästi normalisointi 820-920°C:een, josta tapahtuu jäähdytys vapaasti ilmaan. Tämän jälkeen suoritetaan välittömästi pehmeäksihehkutus n. 630-*··' : 700°C:ssa, josta jäähdytys huoneen lämpötilaan. Näin lämpökäsitelty teräs on hienora- •;;; keistä, pehmeäksihehkutettua nuorrutuskäsittelyä varten.

20 • · · • ·. * Koska aihion pinnan on tultava puhtaaksi, suoritetaan aihiolle karkeakoneistus ennen * · • · · .···. nuorruttamista halutulle lujuus-/kovuustasolle. Pehmeäksihehkutuksesta on tällöin etua, • · koska normaalisti materiaalia on poistettava paljon. Nuorrutus 1. Kuumennus austeniitti-: * ·, · alueelle ja karkaisun jälkeinen päästö tehdään uunissa. Sammutus voidaan tehdä nesteal- • ’ ’ ’: 25 taaseen, esim. öljyaltaaseen tai vesialtaaseen tai sammutus voidaan tehdä ilmasammutukse- : na. Koska kappaleen lujuustasovaatimukset ovat korkeat, on edullista, että telavaippa- : * * *: aihiot sammutetaan veteen. Päästö suoritetaan sammutuksen jälkeen välittömästi lämpöti- • t · , ·, ·. lassa n. 340-660°C. Koska kyseessä on ns. termotelan telavaipan valmistus, tulee vaippa . ‘: edelleen varustaa olennaisesti aksiaalisuuntaisin periferiaporauksin kuumennusväliaineen 6 109720 kierrätystä varten valmiissa telassa. Nämä periferiaporaukset voidaan tehdä vaipan ollessa nuorrutetussa tilassa.

Keksintöä ei ole tiukasti rajattu edellä kuvattuun selitykseen eikä selityksessä esitettyyn 5 keksinnön erityiseen toimintamuotoon, vaan keksinnön eri toimintamuodot voivat vaihdella oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

• · • · · t a * I · MM « · · f • t • « · • · • · · • I » • « • · · • · > a • · · « · · a * * · • · a • a * a · a «a a a a a a a a a a » a i * I · * * a a »ia a a a a taa «ta a aa a a

Claims (8)

109720

1. Menetelmä paperin ja/tai kartongin valmistuksessa tai jatkokäsittelyssä käytettävän telan telavaipan valmistamiseksi, jossa menetelmässä telavaipan vaippa-aihio valmistetaan 5 teräksestä ja vaippa-aihiolle suoritetaan karkaisuhehkutus-, sammutus- ja päästökäsittelyjä käsittäviä lämpökäsittelyjä, tunnettu siitä, että lämpökäsittelyssä sammutus suoritetaan siten, että karkeneminen tapahtuu suunnatusti telavaipan ulkopinnasta sisäänpäin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sammutus 10 suoritetaan väliaineeseen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sammutuksessa estetään sammutus väliaineen pääsy telavaipan sisäpinnalle.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sammutus suoritetaan neste- ja/tai kaasuseokseen.

• » · 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että I f · •;; j sammutus suoritetaan pyörrepatj amenetelmällä. ’:**! 20 * « «

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että * * , · · *. sammutus suoritetaan siten, että telan pintaan aikaansaadaan neutraali- tai puristusjännitys.

• · :*·,· 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ‘ ’ *: 25 sammutuksella estetään vetojännityksen muodostuminen telan pintaan. t · · 1st t t | I

.' *: 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että , V, telavaippaan tehdään pääasiassa aksiaalisuunnassa läpimenevät reiät tai vastaavat porauk- * * · . *. : set ennen lämpökäsittelyä tai lämpökäsittelyn jälkeen. 30 8 109720