NO860792L

NO860792L - PROCEDURE FOR MANUFACTURING REFINERY SEGMENTS.

Info

Publication number: NO860792L
Application number: NO860792A
Authority: NO
Inventors: Per Viking Peterson
Original assignee: Sca Development Ab
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1986-03-03
Publication date: 1986-03-03
Also published as: SE8403543D0; JPS61502043A; WO1986000546A1; EP0220183A1; SE8403543L; AU4548185A

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av raffinørsegmenter for mekanisk behandling av celluloseholdig materiale. Oppfinnelsen angår særlig en fremgangsmåte for behandling av de aktive overflater på raffinørsegmenter for å gi dem en overflåtestruktur og hardhet som letter behandlingen av cellulosematerialet og bibringer det de ønskede egenskaper. Behandling av cellulosemateriale kan innebære fibrering av flis, maling av på forhånd delvis fibrert flis eller cellulose-masse. This invention relates to a method for the production of refiner segments for the mechanical treatment of cellulose-containing material. The invention relates in particular to a method for treating the active surfaces of refiner segments to give them a surface structure and hardness which facilitates the treatment of the cellulose material and gives it the desired properties. Treatment of cellulosic material can involve fibrating wood chips, grinding previously partially fiberized wood chips or cellulose pulp.

Apparatur for mekanisk behandling av celluloseholdig materiale kan være av forskjellige typer, for eksempel slike som har konisk formede maleflater, såkalte koniske raffinører, eller også såkalte skiveraffinører med skiveformede maleelementer. Apparatus for the mechanical treatment of cellulosic material can be of different types, for example those with conical grinding surfaces, so-called conical refiners, or also so-called disc refiners with disc-shaped grinding elements.

All fibrering og raffinering i disse raffinører har det til felles at det ønskede resultat oppnås ved mekanisk behandling av fibermaterialet mens det føre"s gjennom raffinøren. Denne behandling utføres ved at fibermaterialet, etter at det er matet inn i raffinøren ved hjelp av forskjellige typer an-ordninger, ved hjelp av rotasjonskrefter og trykkdifferanser bringes til å strømme ut av raffinøren gjennom en smal spalte mellom to behandlingsflater. All fibering and refining in these refiners have in common that the desired result is achieved by mechanical treatment of the fiber material while it is passed through the refiner. This treatment is carried out by the fiber material, after it has been fed into the refiner using different types of arrangements, by means of rotational forces and pressure differences are made to flow out of the refiner through a narrow gap between two treatment surfaces.

Ettersom de roterende maleelementer ved den mekaniske behandling av fibermaterialet utsettes for sterk slitasje, er elementene forsynt med utskiftbare slitedeler, såkalte raffi-nørsegmenter, som er forskjellig konstruert avhengig av den type arbeid som cellulosematerialet skal utsettes for. As the rotating grinding elements are exposed to severe wear during the mechanical treatment of the fiber material, the elements are equipped with replaceable wear parts, so-called refiner segments, which are constructed differently depending on the type of work to which the cellulose material is to be subjected.

Raffinørsegmentenes overflater kan være stort sett plane eller formet som en del av en konisk skallflate. De kan for eksempel være slik konstruert at de, regnet i radialretningen, har forskjellig anordnede soner 2,3,4 i henhold til fig..1, som har forskjellige funksjoner med hensyn til behandling og befordring av materialet. Disse soner kan være forsynt med mønstre av staver og mellomliggende riller eller spor ifølge figuren, men kan også være helt uten mønster. The surfaces of the refiner segments can be largely flat or shaped as part of a conical shell surface. They can, for example, be constructed in such a way that, calculated in the radial direction, they have differently arranged zones 2,3,4 according to fig..1, which have different functions with regard to processing and conveying the material. These zones can be provided with patterns of rods and intermediate grooves or grooves according to the figure, but can also be completely without a pattern.

Foreliggende oppfinnelse angår utformingen av behandlings-flåtene, ettersom en fant at uavhengig av raffinørsegmentenes geometriske utforming, er deres overflatstrukturer og hardhet av vesentlig betydning for kvaliteten av det resulterende produkt og for energiforbruket ved raffineringen/malingen. The present invention relates to the design of the treatment rafts, as it was found that regardless of the geometric design of the refiner segments, their surface structures and hardness are of significant importance for the quality of the resulting product and for the energy consumption during refining/painting.

Det er tidligere blitt observert at behandlingsoverflå-tene er av betydning i denne forbindelse. Søkerens US-PS 4 Oll 150 innbefatter også den informasjon at overflatene bør ha en viss grovhet for å besørge nødvendig friksjon. I dette tilfellet ble grovheten oppnådd ved etsing. It has previously been observed that the treatment surfaces are important in this connection. The applicant's US-PS 4 Oll 150 also includes the information that the surfaces should have a certain roughness to provide the necessary friction. In this case, the roughness was achieved by etching.

Betydningen av behandlingsoverflåtenes tilstand fremgår også av søkerens US-PS 4 039 154 der det er angitt at overflatene kan være bearbeidet ved etsing, elektrolyse eller sliping. I praksis fant en imidlertid at det var umulig å oppnå en tilstrekkelig hardhet for overflatene. The importance of the condition of the treatment surfaces is also apparent from the applicant's US-PS 4 039 154, where it is stated that the surfaces can be processed by etching, electrolysis or grinding. In practice, however, it was found that it was impossible to achieve a sufficient hardness for the surfaces.

Blant andre forslag kan nevnes det som er omtalt i US-PSAmong other proposals, mention can be made of what is discussed in US-PS

4 023 738, ifølge hvilket segmentene fremstilles av en spesiell legering inneholdende titan, som forekommer i form av titan-karbidkorn med en gjennomsnittsstørrelse på maksimalt 10 4,023,738, according to which the segments are produced from a special alloy containing titanium, which occurs in the form of titanium carbide grains with an average size of a maximum of 10

Ifølge US-PS 4 372 495 er segmentets behandlingsflater forsynt med et slipemiddel bestående av silisium, aluminium-oksyd, silisiumkarbid, sirkoniumoksyd og wolfram-karbid. Materialkornene kan ha en størrelse på mellom 140^ og 0,25 cm. Bruken av slike materialer er også tidligere forslått, for eksempel i US-PS 3 482 791. According to US-PS 4,372,495, the treatment surfaces of the segment are provided with an abrasive consisting of silicon, aluminum oxide, silicon carbide, zirconium oxide and tungsten carbide. The material grains can have a size of between 140^ and 0.25 cm. The use of such materials has also been previously proposed, for example in US-PS 3,482,791.

Ved fremstillingen av raffinørsegmenter fant en at segmentets mønster, dvs. dimensjonene på stavene og rillene, In the manufacture of refiner segments, it was found that the segment's pattern, i.e. the dimensions of the rods and grooves,

samt også rilledybden, er av avgjørende betydning for energiforbruket. En rapport om dette er innbefattet i søkerens SE-PS 426 294. For å oppnå den ønskede nøyaktighet har søke-ren foreslått å fremstille rillene med såkalt gnistmaskinering. as well as the groove depth, are of decisive importance for energy consumption. A report on this is included in the applicant's SE-PS 426 294. In order to achieve the desired accuracy, the applicant has proposed producing the grooves with so-called spark machining.

Under det utviklingsarbeid som søkeren har utført, ble det overraskende funnet at de problemer som var knyttet til tidligere kjente segmenter kan elimineres ved at behan'dlings-flatene ifølge foreliggende oppfinnelse utstyres med en grov og samtidig hard overflate ved å utsette overflatene for gnistmaskinering. Problemet med å oppnå en stor hardhet på rafi-nørseg -mentenes behandlingsflater er også tidligere omtalt i litteraturen. Ifølge GB-PS 1 186 617 foreslås å løse dette problem ved å belegge flaten med titan-karbid ved hjelp av en meget komplisert teknikk. Fra "International Symposium of Wood and Pulping Chemistry" i Japan, mai 23-27, 1983, har Kano, Twamida og Sumi omtalt eksperimenter for å utvikle et auto-matisk mønster for maleprosessen i en raffinør. Formålet var bl.a. å iredusere energiforbruket. En foranstaltning som var foreslått i denne forbindelse er å bruke raffinørsegmenter med en "slipe"-flate uten staver og riller. During the development work carried out by the applicant, it was surprisingly found that the problems associated with previously known segments can be eliminated by equipping the treatment surfaces according to the present invention with a rough and at the same time hard surface by subjecting the surfaces to spark machining. The problem of achieving a high hardness on the rafi-nørseg's treatment surfaces has also previously been discussed in the literature. According to GB-PS 1 186 617, it is proposed to solve this problem by coating the surface with titanium carbide using a very complicated technique. From the "International Symposium of Wood and Pulping Chemistry" in Japan, May 23-27, 1983, Kano, Twamida and Sumi have discussed experiments to develop an auto-matic pattern for the grinding process in a refiner. The purpose was, among other things, to reduce energy consumption. One measure that was proposed in this regard is to use refiner segments with a "grinding" surface without rods and grooves.

Selv om det problem som foreliggende oppfinnelse er basert på og som er beskrevet i førnevnte patenter lenge har vært kjent, og til tross for den omstendighet at gnistmaskinering er en velkjent teknikk, har fagmannen på dette området ikke ansett det mulig å frembringe raffinørsegmenter ved en slik arbeidsmetode med egenskaper som løser problemet. Although the problem on which the present invention is based and which is described in the aforementioned patents has long been known, and despite the fact that spark machining is a well-known technique, the person skilled in the art has not considered it possible to produce refiner segments by such working method with properties that solve the problem.

I henhold til en utføringsform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er et raffinørsegment forsynt med et mønster som i prinsippet kan utformes som vist i fig. 1 og 2. Det viste segment 1 omfatter tre soner henholdsvis 2,3 og 4, angitt i radialretningen, der sluttbehandlingen av cellulosematerialet finner sted i den ytre sone 4. According to an embodiment of the method according to the invention, a refiner segment is provided with a pattern which, in principle, can be designed as shown in fig. 1 and 2. The shown segment 1 comprises three zones 2, 3 and 4 respectively, indicated in the radial direction, where the final treatment of the cellulose material takes place in the outer zone 4.

Utformingen av stavene 5 og rillene eller sporene 6 fremgår tydeligere av fig. 2 der stavenes bredde, rillenes bredde og dybden av rillene er betegnet med henholdsvis B, The design of the rods 5 and the grooves or grooves 6 can be seen more clearly from fig. 2 where the width of the rods, the width of the grooves and the depth of the grooves are denoted by B respectively,

S og D.S and D.

Det er også viktig at raffinørsegmentene fremstilles av et materiale som er meget motstandsdyktig mot slitasje, korro-sjon og erosjon. Som et eksempel på et slikt materiale kan nevnes et stålmateriale som inneholder følgende legeringselementer: It is also important that the refiner segments are made from a material that is highly resistant to wear, corrosion and erosion. As an example of such a material, a steel material containing the following alloying elements can be mentioned:

Stålmaterialet kan også inneholde en viss mengde titan, fortrinnsvis 1-5 vektprosent, i form av meget små titan-karbidkorn. The steel material can also contain a certain amount of titanium, preferably 1-5% by weight, in the form of very small titanium carbide grains.

Stavene og rillene formes vanligvis i forbindelse med støpingen av raffinørsegmentene. Stavenes maleflater blir deretter fremstilt konvensjonelt ved flatesliping. Det ble ifølge oppfinnelsen funnet å være av vesentlig betydning at særlig overflaten og kantene på stavene er forsynt med en spesiell struktur og hardhet. Dette er viktige ting for behandlingen av cellulosematerialet på den ønskede måte og for å lette overføringen av energi til materialet. I betraktning av de store spenninger som raffinørsegmentene utsettes for under raffineringsprosessen, er det viktig at den for måle-arbeidet overflåtestruktur har en tilstrekkelig hardhet, og at denne hardhet strekkes seg tilstrekkelig dybt ned i materialet. - Ved å velge et passende materiale oppnås raffinør-segmenter som er tilstrekkelig slitasjebestandige, slik at den opprinnelige overflåtestruktur som er egnet for målearbei-det effektivt opprettholdes under en tilstrekkelig lang drifts-tid for segmentene. The rods and grooves are usually formed in connection with the casting of the refiner segments. The rods' painting surfaces are then produced conventionally by surface grinding. According to the invention, it was found to be of significant importance that the surface and edges of the rods in particular are provided with a special structure and hardness. These are important things for processing the cellulose material in the desired way and for facilitating the transfer of energy to the material. In consideration of the large stresses that the refiner segments are exposed to during the refining process, it is important that the surface structure for the measuring work has sufficient hardness, and that this hardness extends sufficiently deep into the material. - By choosing a suitable material, refiner segments are obtained that are sufficiently wear-resistant, so that the original surface structure that is suitable for measuring work is effectively maintained during a sufficiently long operating time for the segments.

Det var ikke mulig å oppnå dette ved bruk av den konven-sjonelle fremstillingsteknikk basert på støping og sliping. It was not possible to achieve this using the conventional manufacturing technique based on casting and grinding.

Ved gnistmaskinering oppnås en struktur som i sin dybde-retning kan deles i separate soner, nemlig en smeltesone, en hardet eller gjenherdet sone, og under den en utglødet sone, som gradvis går over i en upåvirket matrix i materialet. For å oppnå den ønskede overflatstruktur ifølge oppfinnelsen må parameterkombinasjonen ved gnistmaskineringen velges på en spesiell måte. Angjeldende parametre er impulstid, intervall-tid, periode, tomgangsspenning, arbeidsspenning og strømstyrke. Av disse parametre må impulstiden anses som den viktigste fak-tor for bestemmelse av tykkelsen av de forskjellige soner. With spark machining, a structure is obtained which can be divided in its depth direction into separate zones, namely a melting zone, a hardened or rehardened zone, and below that an annealed zone, which gradually transitions into an unaffected matrix in the material. In order to achieve the desired surface structure according to the invention, the parameter combination during spark machining must be selected in a special way. Relevant parameters are impulse time, interval time, period, no-load voltage, working voltage and amperage. Of these parameters, the impulse time must be considered the most important factor for determining the thickness of the different zones.

Jo lenger brennetid som anvendes, dess større blir den oppnådde dybde. Dette illustreres ved følgende verdier: The longer the burning time used, the greater the depth achieved. This is illustrated by the following values:

Ved en passende parameterkombinasjon oppnås en vesentlig større hardhet i smeltesonen, men det oppnås også en større hardhet i den gjenherdete sone. With a suitable parameter combination, a significantly greater hardness is achieved in the melting zone, but a greater hardness is also achieved in the rehardened zone.

Den resulterende overflate-ruhet er av avgjørende betydning i foreliggende forbindelse. I den medfølgende fig. 3 The resulting surface roughness is of decisive importance in the present connection. In the accompanying fig. 3

er skjJ ematisk vist en overflåtestruktur der R mak, s beteg^ner den største dybde og Rclbetegner den aritmetiske middelverdi. Ved å kombinere parametrenes strømstyrke og impulstid, kan R maK, s og R avarieres. Smeltesonens tykkelse er i det vesent-lige uavhengig av materialet. is schematically shown a surface structure where R mak, s denotes the greatest depth and Rcl denotes the arithmetic mean value. By combining the parameters current strength and impulse time, R maK, s and R can be varied. The thickness of the melting zone is essentially independent of the material.

Ved de forsøk som ble utført for oppnåelse av en hardIn the experiments that were carried out to obtain a hard

og ru overflatestruktur på stavenes overflate ved gnistmaskinering i henhold til oppfinnelsen, ble følgende resultater oppnådd: and rough surface structure on the surface of the rods by spark machining according to the invention, the following results were obtained:

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til de beskrene eksempler, men kan varieres innenfor rammen av oppfinnelses-tanken. The invention is of course not limited to the described examples, but can be varied within the framework of the inventive idea.

Claims

1. Method for producing refiner segments intended for mechanical treatment, for example fiberization or refining of cellulose-containing material, which segments comprise rods and intermediate grooves arranged in a special pattern, characterized in that the rods or parts thereof are given a rough and hard surface by in and of itself known spark machining.

2. Method according to claim 1, characterized in that a steel material containing the following alloying elements is used as material.

3. Method according to claim 2, characterized in that the material also contains titanium, preferably in an amount of 1-5 percent by weight, for example in the form of small titanium carbide grains.