CN102228854A - 一种球磨机衬板及其制造方法 - Google Patents

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于风福
郜斌
赵继强
毕玉山
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于风福
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Abstract

本发明涉及一种球磨机衬板及其制造方法,其设有与球磨机筒体连接的基板,所述基板上设有由若干周向筋板和轴向筋板相互交错组成的中空方格结构,所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板。双金属复层耐磨钢板是以低合金钢轧制钢板做母材,通过堆焊方法复合表面耐磨层制成的,所述表面耐磨层是一种铁基耐磨损合金材料,合金的具体组成含量(重量%)为:C2-5、Cr12-30、V0.1-2、Mo0.3-5、B0.2-5、Ni0.5-6、稀土化合物0.01-2、余量为Fe。基板和筋板通过焊接装配合成带有中空方格结构的衬板。本发明制造工艺简单,能有效增加衬板的工作面积,减少衬板重量,提高磨粉效率,降低能源消耗,节能节材效果显著并大大提高使用寿命。

Description

一种球磨机衬板及其制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及球磨机的制作领域,具体地说是一种球磨机衬板及其制造方法。 背景技术
[0002] 我们知道,目前球磨机是矿料经粗破之后,再进行细磨的制粉设备,广泛应用于水泥,硅酸盐制品,新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业。是由水平安装的筒体,进出料空心轴及磨头等机械部分组成。筒体由钢板制造,内侧安装固定衬板。物料和钢球由磨机进料端空心轴装入筒体内。大型球磨机一般分成一仓和二仓两个仓位,分别承担粗磨和细磨任务。一仓内装有阶梯或波纹衬板,球磨机筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后抛下,对物料产生重击,而磨球的附壁运动则对物料产生研磨作用。物料在第一仓完成粗磨后,经单层隔仓板进入镶有平衬板的第二仓,对物料进一步进行研磨。
[0003] 迄今为止,我国仍是世界上现役球磨机拥有量最大的国家,每年消耗球磨机衬板数量以百万吨计。国内球磨机衬板制造在选材方面大体经历过三个不同的历史发展阶段。 以上个世纪80年代为时间界限,前期几乎完全采用铸造高锰钢(Mnl3)材料。80年代中叶开始,以北京钢铁研究总院为代表的科研院所,开发下贝氏体钢试图取代高锰钢。其理论基础是:高锰钢在球磨机的工作环境下,冷作硬化特性没能得到最大限度地发挥。时间进入 90年代末期,在欧美技术的影响下,我国的科研院所和大型企业集团开始投入大量精力研究高铬铸铁衬板。目前市场上大量使用的球磨机衬板,高锰钢衬板和高铬铸铁衬板大致各居其半。
[0004] 现有的球磨机衬板主要存在以下问题:(1)高锰钢衬板在球磨机的工作条件下, 一方面原始硬度偏低,另一方面冷作硬化特性得不到有效发挥,因此,使用寿命一直无法有效提高。(2)高铬铸铁衬板原始硬度虽高,但对热处理工艺的要求极为严格,使用过程中容易出现碎裂现象,也是制约其使用寿命的一大技术难题。(3)现行技术制造的大型球磨机衬板,特别是一仓衬板,厚度要求一般为80〜120mm,衬板重量占设备总重量比例较大,是球磨机耗能居高不下的重要原因之一。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足,提供一种制造工艺简单,能有效增加衬板的工作面积,减少衬板重量,提高磨粉效率,降低能源消耗,节能节材效果显著,使用寿命大大提高的球磨机衬板及其制造方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是:一种球磨机衬板,其设有与球磨机筒体连接的基板,其特征是:所述基板上设有由若干周向筋板和轴向筋板相互交错组成的中空方格结构,所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板。
[0007] 本发明上述球磨机衬板的制造方法,其特征是:所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板,双金属复层耐磨钢板是以低合金钢轧制钢板做母材,通过堆焊方法复合表面耐磨层制成的,所述表面耐磨层是一种铁基耐磨损合金材料,合金的具体组成含量(重量%)为: C 2-5、Cr 12-30、V 0.1-2、Mo 0.3-5、B 0.2-5、Ni 0. 5-6、稀土化合物 0. 01-2、余量为 Fe ; 基板和筋板通过焊接装配合成带有中空方格结构的衬板。
[0008] 本发明由于基板上连接有由周向筋板和轴向筋板组成的中空方格,基板和筋板为双金属复层耐磨钢板,这样,衬板工作表面增设耐磨损的中空方格结构,对照现有技术,本发明比现有衬板具有如下特点:(1)当球磨机筒体转动时,中空方格结构比阶梯结构衬板可以更加有效地提升钢球抛落高度,破碎效率增加;(2)中空方格结构与弧面比较,比表面积大幅增加,衬板的工作表面积增加,磨粉效率增加;(3)同样理论厚度时,中空方格结构较实心衬板重量大幅度减轻,间接效果是大幅度降低能源消耗,节能节材效果显著;(4)用堆焊技术对球磨机衬板的工作表面进行耐磨强化,使用寿命显著提高。
附图说明
[0009] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0010] 图1是本发明的结构示意图。
[0011] 图2是图1的径向截面图示意图。
[0012] 图3是图1的轴向截面图示意图。
[0013] 图4是本发明的另一种结构示意图。
[0014] 图5是图4的径向截面图示意图。
[0015] 图6是图4的轴向截面图示意图。
[0016] 图中的标号是:1.基板,2.周向筋板,3.轴向筋板,4.安装孔,5.嵌槽。 具体实施方式
[0017] 一种球磨机衬板,其设有与球磨机筒体连接的基板1,基板上设有安装孔4,用于与球磨机筒体通过螺栓连接固定,若干块球磨机衬板在球磨机筒体内排列组成整体衬板。 所述基板1上连接有若干周向筋板2和轴向筋板3,周向筋板2和轴向筋板3在基板1上相互交错组成中空方格结构。这里所说的周向和轴向是相对球磨机筒体来讲的。所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板。所述基板和筋板的厚度为15_30mm。周向筋板2和轴向筋板 3的高度为50-100mm。中空方格的内边边长为80_160mm。筋板的高度、中空方格的大小根据球磨机筒体和钢球的大小确定。一般来讲,每一方格最多可以装纳一个研磨钢球,避免多个钢球在一个中空方格中卡死占位。
[0018] 本发明所述基板1上可以设有长条形嵌槽5,连接时,周向筋板2和轴向筋板3安装在嵌槽5中,两边用耐磨损合金材料焊接连接。所述基板1上也可以设有若干榫槽,周向筋板2和轴向筋板3上分别设有与榫槽配合的榫头,周向筋板2和轴向筋板3与基板1接触的周边通过焊接连接。这样连接更牢固、可靠,抗冲击。
[0019] 本发明所述中空方格结构为大小相同、高低一致蜂窝状结构。如图1、图2、图3所示。方格的内表面都是工作研磨面,研磨比表面积大大增加。每一方格最多可以装纳一个研磨钢球,并随筒体转动抛投研磨钢球,可有效地提升钢球抛落高度。
[0020] 本发明所述中空方格结构还可以在球磨机筒体周向上呈阶梯型或波纹型。也就是说,同一轴向筋板3高低相同,相邻轴向筋板3高低不同;同一周向筋板2为阶梯型或波纹型。这样组成的中空方格结构在球磨机筒体周向上呈阶梯型或波纹型分布。如图4、图5、 图6所示。该结构比表面积大,钢球和物料运动流畅。当球磨机筒体转动时,该结构可以更加有效地提升钢球抛落高度和磨粉效率。
[0021] 本发明衬板为一种“结构功能制件”。其基本工作原理是:随着筒体转动,中空方格内的钢球将被带到一定高度后抛下,对物料产生重击,实现破碎过程;钢球与方格底面及周边筋板做附壁相对运动,对物料产生研磨作用。由于增设中空方格结构,可以带来以下附加效果:(1)同样理论厚度的衬板,由于采用了中空方格结构,衬板重量下降50%〜66%。衬板的中空部分被钢球和物料占据,球磨机的装料系数可以增大8%〜12%。(2)由于中空方格结构的存在,磨球可以被带到与地面夹角80°以上的高度抛下,重击效果加强,磨粉效率提高。(3)由于中空方格结构的存在,可以将已经磨细的矿粉带到高处均勻撒下,与粗粉重新混合,避免细粉在底部衬板表面集中并被反复研磨(过磨)的现象,进一步提高磨粉效率。 (4)传统球磨机衬板条件下的研磨过程主要发生在磨球与衬板之间,中空方格结构实际增加了衬板的比表面积,因此研磨过程更充分,磨粉效率进一步提高。
[0022] 本发明上述球磨机衬板的制造方法,所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板, 双金属复层耐磨钢板是以低合金钢轧制钢板做母材,通过堆焊方法复合表面耐磨层制成的。表面耐磨层是一种铁基耐磨损合金材料,合金的具体组成含量(重量%)为:C 2-5、Cr 12-30,V 0. 1-2,Mo 0. 3-5,B 0. 2-5,Ni 0. 5-6、稀土化合物 0. 01-2、余量为 Fe ;基板和筋板通过焊接装配合成带有中空方格结构的衬板。
[0023] 本发明铁基耐磨损合金材料,以V、Mo、Cr、B、稀土等为主要合金元素,以铬的碳硼化合物为主要硬质强化相。稀土可选用铈Ce、钇Y等的化合物或合金。合金的优化组成含量 (重量 %)为:C 2-3,Cr 15-25,V 0. 1-2,Mo 0. 3-3,B 0. 2-3,Ni 0. 5-3、稀土化合物 0. 01-2、 余量为狗。稀土优选稀土钇Y化合物,含量(重量%)为0.02-1.0。本合金材料具有很高的抗磨粒磨损性能和抗冲击磨损性能。
[0024] 本发明采用低合金钢轧制钢板做母材,在母材表面实施耐磨损堆焊并制成中空方格结构。表面堆焊合金材料取过共晶组织,与母材组成最佳强韧性和耐磨性组合。其突出表现是:(1 )服役寿命高使用寿命分别是市售高锰钢衬板的4倍、高铬铸铁衬板的2倍以上。(2)节材衬板重量下降50%〜66% (3)节能因衬板重量下降50%,球磨机总工作重量下降25%,可以节约驱动用电20%,通过减少过磨无用功和提高磨粉效率可以节能10%,亮相叠加总节能可以达到30%。(4)磨粉效率高。由于球磨机装料系数增加、抛球重击效果加强和有效研磨概率提高的共同作用下,磨粉效率可提高15%。

Claims (7)

1. 一种球磨机衬板,其设有与球磨机筒体连接的基板,其特征是:所述基板上设有由若干周向筋板和轴向筋板相互交错组成的中空方格结构,所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板。
2.根据权利要求1所述的球磨机衬板,其特征是:所述基板和筋板的厚度为15-30mm, 周向筋板和轴向筋板的高度为50-100mm,中空方格的内边边长为80_160mm。
3.根据权利要求1所述的球磨机衬板,其特征是:所述基板上设有嵌槽,周向筋板和轴向筋板安装在嵌槽中,两边用耐磨损合金材料焊接连接。
4.根据权利要求1所述的球磨机衬板,其特征是:所述基板上设有若干榫槽,周向筋板和轴向筋板上分别设有与榫槽配合的榫头,周向筋板和轴向筋板与基板接触部位用耐磨损合金材料焊接连接。
5.根据权利要求1所述的球磨机衬板,其特征是:所述中空方格结构为大小相同、高低一致蜂窝状结构。
6.根据权利要求1所述的球磨机衬板,其特征是:所述中空方格结构在球磨机筒体周向上呈阶梯型或波纹型。
7. —种权利要求1所述的球磨机衬板的的制造方法,其特征是:所述基板和筋板为双金属复层耐磨钢板,双金属复层耐磨钢板是以低合金钢轧制钢板做母材,通过堆焊方法复合表面耐磨层制成的,所述表面耐磨层是一种铁基耐磨损合金材料,合金的具体组成含量 (重量 %)为:C 2-5,Cr 12-30,V 0. 1-2,Mo 0. 3-5,B 0. 2-5,Ni 0. 5-6、稀土化合物 0. 01-2、 余量为狗;基板和筋板通过焊接装配合成带有中空方格结构的衬板。
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