ES2233696T3 - Cuchilla rascadpra compuesta y su metodo de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Una cuchilla rascadora (10) compuesta que comprende: una banda soporte (12) de acero configurada con una anchura y un espesor adecuados para ser montada en un portacuchillas y que tiene una resistencia a la tracción y un límite elástico adecuados para una aplicación de tratamiento de rascado seleccionada; y una tira resistente al desgaste (14) de acero de alta velocidad unida de forma integral a un borde de dicha banda soporte, teniendo dicha tira resistente al desgaste resistencia a la tracción y límite elástico más altos que los de dicha banda soporte, en la que dicha tira resistente al desgaste tiene una dureza de entre unos 55 y 65 Rc.

Description

Cuchilla rascadora compuesta y su método de fabricación.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La invención se refiere a cuchillas rascadoras usadas para variadas aplicaciones que incluyen depuración, rizado y estucado en fabricación de papel, fabricación de tisú, transformación de hoja continua y operaciones similares.

2. Descripción de la técnica anterior

Las cuchillas rascadoras entran en contacto con las superficies de los rodillos en las máquinas de fabricación de papel, fabricación de tisú y transformación de hoja continua con el propósito de depurar, aplicar estucado a las hojas o extraer hojas. Los materiales convencionales de las cuchillas rascadoras incluyen metales, plásticos homogéneos y laminados compuestos hechos de fibras sintéticas y naturales.

Las cuchillas rascadoras convencionales tienen, típicamente, un borde monolítico con la estructura del borde. Debido a esto, la selección del material de la cuchilla implica alcanzar un compromiso entre materiales que proporcionen resistencia adecuada al desgaste del borde y materiales que tengan la resistencia a la tracción y el límite elástico necesarios para actuar de forma efectiva en el modo de tratamiento de rascado pretendido. A menudo, esta necesidad de compromiso tiene como resultado la selección de un material de cuchilla con menor resistencia de la deseada al desgaste del borde.

Hay numerosos procesos de tratamiento de rascado en los que el desgaste del borde de la cuchilla puede ser particularmente problemático. Por ejemplo, en el rizado y estucado, la calidad del producto de papel resultante está afectada directamente por la geometría del borde de la cuchilla. Según se desgasta el borde de la cuchilla y cambia su geometría, las características del producto tales como cuerpo, resistencia a la tracción, blandura o índice de rizado son afectadas de forma adversa.

En la operación de depuración, la carga de la cuchilla está relacionada directamente con el área de contacto del borde de la cuchilla. Según se desgasta el borde de la cuchilla, su área de contacto se incrementa con una reducción concomitante de la presión de contacto. Presiones de contacto menores pueden reducir la efectividad del depurado, lo cual puede producir agujeros en la hoja, rotura de la hoja y/o que la hoja se arrugue.

En el pasado, los especialistas en la técnica han buscado evitar o, al menos, minimizar los problemas anteriores recurriendo a cambios de cuchillas más frecuentes. Sin embargo, esto también tiene desventajas porque reduce la eficiencia global del proceso de fabricación de papel.

Otros intentos para alargar la vida de la cuchilla han incluido el endurecimiento de las superficies de la cuchilla por medio de un proceso de nitruración iónica, como el descrito en la Patente Americana número 5,753,076 (King y otros), o empleando tiras de desgaste cerámicas como se describe en la Patente Americana número 5,863,329 (Yamanouchi). Varios inconvenientes están asociados a los procesos de nitruración iónica, incluyéndose entre ellos, altas inversiones económicas para costosas cámaras de vacío, procesos por lotes de cuchillas individuales en oposición al procesado más económico en rollos de gran longitud de material base para cuchilla y la aplicación incontrolada del proceso a todas las superficies de la cuchilla en vez de sólo a las regiones del borde que son susceptibles de desgastarse, lo cual incrementa los costes aún más.

Aunque las tiras de desgaste cerámicas alargan de forma beneficiosa la vida de la cuchilla, su extrema dureza puede producir un desgaste excesivo de las superficies de ciertos rodillos, en particular, las superficies de hierro fundido de los rodillos yankee. Esto, a cambio, requiere frecuentes y costosos rectificados del rodillo. Las cuchillas calzadas con cerámica penetran mucho más profundamente en los revestimientos de los rodillos, haciendo necesario reducir las presiones de carga de la cuchilla tanto como en un 30%. En las operaciones de rizado, esta carga reducida puede tener un efecto en detrimento de las propiedades del tisú. Los materiales cerámicos son también caros y, como tales, tienen la desventaja de sumar de forma significativa al alto coste de la cuchilla.

Resumen de la invención

El principal objetivo de la presente invención es la provisión de una cuchilla rascadora mejorada que tiene mayor resistencia al desgaste del borde, que proporciona así una geometría de la cuchilla más consistente lo cual mejora a su vez la calidad y la consistencia de los productos de papel que son producidos. Una mayor resistencia al desgaste de la cuchilla también incrementa la eficiencia global del proceso de fabricación de papel al reducir la frecuencia del cambio de cuchilla.

Una cuchilla rascadora de acuerdo con la presente invención tiene una banda de acero de soporte con una anchura y un espesor adecuado para montar en un portacuchillas, con la resistencia a la tracción y el límite elástico adecuados para la aplicación de tratamiento de rascado pretendida. Una tira resistente al desgaste de acero de alta velocidad está unida de forma integral a un borde de la banda de soporte, preferiblemente mediante soldadura por haz de electrones. La tira resistente al desgaste tiene resistencia a la tracción y límite elástico más altos que los de la banda soporte, con una dureza de entre unos 55 y 65 Rc.

Estas y otras características y ventajas de la presente invención serán descritas ahora con mayor detalle con referencia a los dibujos que acompañan, en los que:

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de una cuchilla rascadora de acuerdo con la presente invención;

Las Figuras 2 y 3 son vistas en perspectiva similares a la Figura 1 que muestran otras realizaciones de cuchillas rascadoras de acuerdo con la presente invención; y

La Figura 4 es un diagrama de bloques que describe el método de fabricar cuchillas rascadoras de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

Con referencia inicial a la Figura 1, una cuchilla rascadora compuesta de acuerdo con la presente invención está representada generalmente en 10 comprendiendo una banda soporte de acero 12 que tiene una anchura W_{a} y un espesor T_{a} adecuados para ser montada en un portacuchillas convencional (no mostrado). La banda soporte 12 tiene una resistencia a la tracción y un límite elástico adecuados para la aplicación de tratamiento de rascado pretendida y pueden, por ejemplo, ser seleccionadas de entre el grupo que consta de D6A, 6150, 6135, 1095, 1075, 304SS y 420SS.

Una tira resistente al desgaste 14 de acero de alta velocidad ("HSS") está unida de forma integral como en 16 a un borde de la banda soporte 12. La tira 14 tiene una resistencia a la tracción y un límite elástico más altos que los de la banda soporte 12, con una dureza de entre unos 55 a 65 Rc. Tales materiales resisten ventajosamente la deformación plástica y el desgaste bajo las condiciones de temperatura elevada que se encuentran frecuentemente en las aplicaciones de tratamiento de rascado.

Preferiblemente, la banda soporte 12 y la tira resistente al desgaste 14 están unidas por soldadura por haz de electrones. La tira resistente al desgaste 14 tiene una anchura W_{b} de entre un 0,025 a 0,33 de la anchura total de la cuchilla medida como W_{a} + W_{b}.

La tira resistente al desgaste 14 y la banda soporte 12 pueden tener el mismo espesor T_{a}, como se muestra en la Figura 1. Alternativamente, como se muestra en las Figuras 2 y 3, la tira resistente al desgaste 14 puede tener un espesor T_{b} mayor que el espesor T_{a} de la banda soporte. En la Figura 2, la tira resistente al desgaste más gruesa está colocada descentrada con respecto a la banda soporte para proporcionar una superficie plana y continua en una cara y una configuración en escalón en la cara opuesta. En la Figura 3, la tira resistente al desgaste está situada centrada, proporcionando con ello configuraciones en escalón en ambas caras de la cuchilla.

El material de la tira resistente al desgaste está seleccionado, preferiblemente, de entre el grupo que consta de aceros de alta velocidad con molibdeno, aceros de alta velocidad con tungsteno y aceros de alta velocidad intermedios, todos según se especifica en el ASM Metals Handbook: Properties and Selection: Irons, Steels, and High Performance Alloys. Vol. 1 Tenth Edition. Copyright MARCH 1990 ASM INTERNATIONAL. La tira resistente al desgaste 14, preferiblemente, está libre sustancialmente de segregación de carburo y, con carburos esféricos bien dispersos que tienen un intervalo de tamaños a partir de unas 3 a 6, y preferiblemente a partir de unas 5 a 6, unidades de medida basadas en las tablas de tamaños ASTM.

En referencia a la Figura 4, se muestra un método preferido para fabricar cuchillas rascadoras de acuerdo con la presente invención que comprende los siguientes pasos en secuencia:

a) en el bloque 18, soldar por haz de electrones la tira resistente al desgaste 14 a la banda soporte 12 para proporcionar la estructura compuesta de la cuchilla;

b) en el bloque 20, calentar la estructura compuesta 10 de la cuchilla hasta una primera temperatura, preferiblemente, entre unos 705 y 788ºC (1.300 y 1.450ºF), para recocer y enderezar los componentes soldados;

c) en el bloque 22, recalentar la estructura compuesta hasta una segunda temperatura entre unos 815 y 1.478ºC (1.500-2.200ºF), para templar parcialmente la tira resistente al desgaste 14;

d) en el bloque 24, enfriar rápidamente la estructura compuesta; y

e) en el bloque 26, recalentar la estructura compuesta hasta una tercera temperatura de unos 455-649ºC (850-1.200ºF) para revenir y reducir la dureza de la tira resistente al desgaste hasta un nivel en el intervalo de unos 55 a 65 Rc.

En contraste con el uso de aceros de alta velocidad completamente templados en otras aplicaciones industriales, el temple parcial de acuerdo con la presente invención obtiene niveles de dureza menores los cuales son más compatibles con las superficies de los rodillos, mientras que proporcionan aún un marcado aumento en la resistencia al desgaste, haciendo posible en la mayoría de los casos, al menos, duplicar la vida útil de la cuchilla. Variando el espesor de la tira resistente al desgaste al tiempo que se permite que el espesor de la banda soporte permanezca constante, pueden alcanzarse propiedades del papel con un ajuste preciso sin la necesidad de tener que cambiar los portacuchillas. El material base de cuchilla compuesto de la presente invención puede ser producido de forma continua y económica en rollos de gran longitud, proporcionando, así, ahorros significativos en el coste comparados con los procesos por lotes de la técnica anterior.

Claims (13)

1. Una cuchilla rascadora (10) compuesta que comprende:

una banda soporte (12) de acero configurada con una anchura y un espesor adecuados para ser montada en un portacuchillas y que tiene una resistencia a la tracción y un límite elástico adecuados para una aplicación de tratamiento de rascado seleccionada;
y

una tira resistente al desgaste (14) de acero de alta velocidad unida de forma integral a un borde de dicha banda soporte, teniendo dicha tira resistente al desgaste resistencia a la tracción y límite elástico más altos que los de dicha banda soporte, en la que dicha tira resistente al desgaste tiene una dureza de entre unos 55 y 65 Rc.

2. La cuchilla rascadora de la reivindicación 1 en la que dicha tira resistente al desgaste (14) está unida a dicha banda soporte (12) mediante soldadura por haz de electrones.

3. La cuchilla rascadora de la reivindicación 1 en la que dicha tira resistente al desgaste tiene una anchura de entre unos 0,025 y 0,33 de la anchura total de la cuchilla.

4. La cuchilla rascadora de la reivindicación 1 en la que el espesor de dicha tira resistente al desgaste es mayor que el espesor de dicha banda soporte (12).

5. La cuchilla rascadora de la reivindicación 4 en la que el espesor de dicha tira resistente al desgaste (14) es no más de dos veces el espesor de dicha banda soporte (12).

6. La cuchilla rascadora de la reivindicación 1 en la que el material de dicha tira resistente al desgaste (14) es seleccionado de entre el grupo que consta de aceros de alta velocidad con molibdeno, aceros de alta velocidad con tungsteno y aceros de alta velocidad intermedios.

7. La cuchilla rascadora de la reivindicación 1 en la que dicha tira resistente al desgaste (14) está sustancialmente libre de segregación de carburo y tiene carburos esferoidales bien dispersados.

8. La cuchilla rascadora de la reivindicación 7 en la que dicha tira resistente al desgaste tiene carburos esferoidales bien dispersados que tienen un intervalo de tamaños a partir de unas 3 a 6 micras.

9. La cuchilla rascadora de la reivindicación 8 en la que dichos carburos esferoidales tienen un intervalo de tamaños a partir de unas 5 a 6 micras

10. Un método de fabricación de la cuchilla rascadora (10) compuesta de la reivindicación 1, que comprende

a)

soldar por haz de electrones dicha tira resistente al desgaste (14) a dicha banda soporte para proporcionar una estructura compuesta;

b)

calentar dicha estructura compuesta hasta una primera temperatura para recocer y enderezar dicha estructura compuesta;

c)

recalentar dicha estructura compuesta hasta una segunda temperatura seguido de enfriamiento rápido hasta templar parcialmente dicha tira resistente al desgaste; y

d)

recalentar dicha estructura compuesta hasta una tercera temperatura para revenir y reducir la dureza de dicha tira resistente al desgaste hasta un nivel dentro del intervalo especificado.

11. El método de la reivindicación 10 en el que dicha primera temperatura del paso (b) está entre unos 705 y 788ºC (1.300 y 1.450ºF).

12. El método de la reivindicación 10 en el que dicha primera temperatura del paso (c) está entre unos 815 y 1.478ºC (1.500 y 2.200ºF).

13. El método de la reivindicación 10 en el que dicha primera temperatura del paso (d) está entre unos 455 y 649ºC (850 y 1.200ºF).