CN101884948A - 一种复合球磨机衬板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种复合球磨机衬板及其制备方法。这种复合球磨机衬板在磨损表面复合一层硬质陶瓷颗粒构成抗磨硬质相，以提高耐磨性。将粘结剂和助渗剂加入陶瓷颗粒，搅拌均匀后，按设计要求铺设到球磨机衬板铸型中，浇铸入基体金属，冷却脱型清理后即成为复合球磨机衬板。本发明的优点是：在球磨机衬板磨损表面复合一层陶瓷颗粒构成抗磨硬质相，陶瓷颗粒间隙中充填了基体金属，因此复合面既有陶瓷颗粒的抗磨性，又兼有基体金属的塑韧性和抗疲劳性，硬质相不易脱落，工艺参数可控性强，组织中不存在夹渣等缺陷，加工操作方便，便于工业化大批量生产，并且衬板使用寿命比普通金属衬板提高5～8倍。

Description

一种复合球磨机衬板及其制备方法

技术领域

本发明涉及破碎、研磨、输送、浮选、粉碎领域的机械设备，特别是一种冲击磨损工况下的球磨机衬板及其制备方法。

背景技术

煤炭、冶金、矿山、电力、建材、耐火材料、能源等工业行业广泛应用球磨机进行物料的破碎，球磨机衬板是最重要的磨损易耗件。目前各行业所用的球磨机衬板材质主要有高锰钢、多元低合金钢、铬系白口铸铁等几种单一金属材料。高锰钢中无硬质碳化物，因而硬度低，只有在高负荷、高冲击应力下，实现奥氏体向马氏体的固态相变而加工硬化，才能充分发挥其耐磨性，而在一般工况中，物料对球磨机衬板的冲击强度不足以使高锰钢产生加工硬化效果，因此耐磨性达不到理想值；多元低合金钢中也无硬质碳化物，不能抵抗磨料的压入和划动，在使用过程中表面产生大量的切削和塑变低周疲劳，故耐磨性不好；铬系铸铁虽然耐磨性能好，但其塑韧性差容易断裂，而且由于整体铸造，要消耗大量的稀有金属元素。

单一金属材料制备的球磨机衬板由于不能兼顾高韧性、高强度、高硬度、高抗磨性，对使用工况具有选择性，已经不能满足实际需要，因此只有通过复合工艺把不同特性的材料复合起来，制成复合球磨机衬板兼顾各方面机械力学性能，才能满足各种工况的需要。专利CN01131841.4发明了一种纳米结构金属丝网复合衬板及其制备工艺，该发明以纳米结构金属丝网作为有机物基体的增强相；专利CN02280529.X公开了一种耐磨耐冲击复合衬板，在金属底板上粘结橡胶板，再在橡胶板上镶有一组硬质层；专利CN91221902.5公开了一种球磨机耐磨复合衬板，在中碳合金结构钢基体上镶嵌高铬铸铁块；专利CN00259470.6公开了一种陶瓷超高耐磨复合衬板，采用在钢板上用聚乙烯粘结硬质陶瓷块的工艺；专利CN200410026039.7发明了一种冷轧高锰钢带叠加复合衬板的制作方法；专利CN200610018444.3发明了氧化铝陶瓷复合衬板及制备方法，它是将氧化铝陶瓷粉、丙酮、玻璃微珠、三乙烯二甲基硅烷、钛酸酯、和石英砂按一定比例混和，然后加温加压制成复合衬板；专利200810124286.9公开了一种双金属复合衬板的制造新工艺，把两种金属材料浇铸到一体构成衬板；专利CN03239655.4公开了一种碳化硅-弹性耐磨材料复合衬板，在碳化硅基体上热铸一层聚氨酯或橡胶；专利CN200420035134.9公开了一种大型球磨机陶瓷复合衬板，在橡胶垫片上卡装精细陶瓷块；专利CN200820028103.9公开了一种硬质丝网耐磨复合衬板，把经过渗氮或渗碳处理的金属丝网复合到基体金属上。以上各种衬板及其制备工艺有的根本无法满足实际使用需要，有的制备工艺复杂，生产成本高昂，无法进行工业化大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够满足各种磨损、冲击等复杂工况下使用的高性能球磨机衬板及其制备方法。

本发明采用呋喃树脂作为粘结剂、硼砂作为助渗剂，以极其简单的制造工艺，把硬质陶瓷颗粒复合在球磨机衬板受磨损和冲击的工作面上形成抗磨硬质相，使球磨机衬板工作面既具有基体金属的强度和韧性，又有陶瓷硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受冲击力、高频循环载荷和强烈磨损，具有很高的性价比，也适合工业化大规模生产，衬板使用寿命比普通金属衬板提高5～8倍。

本发明的技术方案为：

选用高硬度的陶瓷颗粒作为抗磨硬质相，加入硬质陶瓷颗粒重量的2～5％的粘结剂和0.5～1.5％助渗剂，搅拌均匀后，按厚度为2～10mm铺设在球磨机衬板铸型中，把熔化的基体金属浇入铸型，在基体金属的热作用下，粘结剂气化排出，陶瓷颗粒间隙中充满基体金属，陶瓷颗粒与基体金属间发生微量的溶解和扩散，使两者间形成良好的结合，构成了耐磨性与强韧性良好匹配的复合球磨机衬板。

所述的硬质陶瓷颗粒可以由碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化钛中的一种或几种构成，粒径为20～80目。

所述的粘结剂是呋喃树脂；助渗剂是硼砂；基体金属是Mn13或Mn13Mo2。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

1、由于碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化钛等陶瓷颗粒具有很高的硬度，一般是传统金属耐确良磨材料硬度的8～10倍，因此复合到球磨机衬板表面后，能够成为良好的抗磨硬质相，以抵制物料在球磨机衬板表面运动时对球磨机衬板的切削和凿削，提高球磨机衬板的使用寿命，比普通衬板提高5～8倍。

2、粘结剂呋喃树脂在基体金属浇铸瞬间，可防止硬质陶瓷颗粒溃散，而在浇铸完成后，呋喃树脂在基体金属液高温作用下气化并从铸型排出，不会留下夹渣等原始缺陷，硬质陶瓷颗粒间隙中充满基体金属，对陶瓷颗粒实现良好的支撑作用，由于高温下陶瓷颗粒表面发生微量溶解和原子扩散，因此与基体金属具有很强的结合力，避免了球磨机衬板使用时在高频冲击载荷下陶瓷颗粒发生脱落。

3、硬质陶瓷颗粒复合厚度可根据实际工况条件需要，在2～10mm范围内进行自由设计，实现对球磨机衬板生产成本的控制，获得很高的性价比。

4、本发明的复合制备工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于工业化大规模生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明复合球磨机衬板制备方法示意图；

图2是本发明复合球磨机衬板结构剖视图；

图3是本发明复合球磨机衬板制备工艺流程图。

图中，1-碳化钨颗粒，2-铸型，3-基体金属，4-高锰钢基复合球磨机衬板。

具体实施方式

以下结合图1、图2对本发明作进一步详细说明。

实施例：

制备碳化钨颗粒为硬质相、Mn13Mo2高锰钢为基体的复合球磨机衬板。

1、选用40～60目粒径范围的碳化钨颗粒1，加入碳化钨颗粒重量的3％呋喃树脂和1％硼砂，搅拌均匀；

2、按照铸造工艺要求制作铸型2；

3、将搅拌好的碳化钨颗粒1铺设到在铸型2的型腔内2mm厚，并适当压实；

4、选用Mn13Mo2高锰钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将Mn13Mo2高锰钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；

5、待金属液冷却凝固后，取出铸件清理，即制成工作表面碳化钨颗粒增强Mn13Mo2高锰钢基复合球磨机衬板4。

实施例2：

制备碳化硅颗粒为硬质相、Mn13高锰钢为基体的复合球磨机衬板。

1、选用20～40目粒径范围的碳化硅颗粒1，加入碳化硅颗粒重量的2％呋喃树脂和0.5％硼砂，搅拌均匀；

2、按照铸造工艺要求制作铸型2；

3、将搅拌好的碳化硅颗粒1铺设到在铸型2的型腔内10mm厚，并适当压实；

4、选用Mn13高锰钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将Mn13高锰钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；

5、待金属液冷却凝固后，取出铸件清理，即制成工作表面碳化钨颗粒增强Mn13高锰钢基复合球磨机衬板4。

实施例3：

制备氮化硅(或氮化钛)颗粒为硬质相、Mn13Mo2高锰钢为基体的复合球磨机衬板。

1、选用60～80目粒径范围的氮化硅(或氮化钛)颗粒1，加入氮化硅颗粒重量的5％呋喃树脂和1.5％硼砂，搅拌均匀；

2、按照铸造工艺要求制作铸型2；

3、将搅拌好的氮化硅(或氮化钛)颗粒1铺设到在铸型2的型腔内6mm，并适当压实；

4、选用Mn13Mo2高锰钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1600℃出炉，将Mn13Mo2高锰钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；

5、待金属液冷却凝固后，取出铸件清理，即制成工作表面氮化硅(或氮化钛)颗粒增强Mn13Mo2高锰钢基复合球磨机衬板4。

Claims (6)

1.一种复合球磨机衬板的制备方法，其特征在于它由基体金属和硬质陶瓷颗粒两部分复合而成，选用高硬度的陶瓷颗粒作为抗磨硬质相，加入硬质陶瓷颗粒重量的2～5％的粘结剂和0.5～1.5％助渗剂，搅拌均匀后，按厚度为2～10mm铺设在球磨机衬板铸型中，把熔化的基体金属浇入铸型，在基体金属的热作用下，粘结剂气化排出，陶瓷颗粒间隙中充满基体金属，陶瓷颗粒与基体金属间发生微量的溶解和扩散，使两者间形成良好的结合，构成了耐磨性与强韧性良好匹配的复合球磨机衬板。

2.根据权利要求1所述的复合球磨机衬板的制备方法，其特征在于：硬质陶瓷颗粒由碳化硅、碳化钨、氮化硅、氮化钛中的一种或几种构成，粒径为20～80目。

3.根据权利要求1所述的复合球磨机衬板的制备方法，其特征在于：粘结剂是呋喃树脂。

4.根据权利要求1所述的复合球磨机衬板的制备方法，其特征在于：助渗剂是硼砂。

5.根据权利要求1所述的复合球磨机衬板的制备方法，其特征在于：基体金属是Mn13或Mn13Mo2。

6.一种权利要求1所述的复合球磨机衬板的制备方法制备的复合球磨机衬板，硬质陶瓷颗粒复合在球磨机衬板基体金属磨损表面，厚度为2～10mm。

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