CN102472097B - 用于高度耐磨应用的耐磨附件 - Google Patents

Abstract

一种用于嵌入耐磨组件的耐磨附件，所述组件包括具有至少一个凹部的基底，所述附件包括配置为可拆装地嵌入所述凹部的底部，以及包含有耐磨材料的顶部，其中，所述顶部在至少一个尺寸上大于底部，使所述顶部覆盖超过至少一个凹部的基底表面。一种耐磨组件，包括表面、基底和与基底可拆装地连接的多个耐磨附件，所述每个耐磨附件包括内部和外部，其中，所述每个耐磨附件的外部与至少一个其他耐磨附件的外部连接。

Description

用于高度耐磨应用的耐磨附件

相关专利

本申请要求2009年7月9日提交的美国临时专利申请No.61/224,426的优先权，该临时申请以引用方式完全并入本文中；以及要求2009年11月20日提交的美国临时专利申请No.61/263,286的优先权，该临时申请以引用方式完全并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及用于高度耐磨应用的耐磨组件，更特别地，涉及一种用于这种组件的可现场修理的耐磨附件。

背景技术

耐磨表面是许多应用的关键部件。例如，炼油厂的流化床催化裂化采用“催化剂提升管(catalyst risers)”、受到硬陶瓷催化剂严重内部磨损的容器。此外，造纸、金属生产和采矿都利用轧制过程将各种材料形成预定形状、类型或状态。这些过程要求轧辊(roller)具有耐磨表面。由于这种耐磨表面常用于高度耐磨应用中使用的耐磨堆焊(hardfacing)表面和瓷砖直到最终破裂，表面会快速损坏，造成故障，从而需要停止运行，如果可以修理的话，还需要对耐磨堆焊表面进行长时间的修理。

一般来说，可通过直接对容器内部或轧辊表面进行涂敷或表面处理，从而使耐磨表面具有所需特征。进行涂敷或表面处理的一般工艺包括焊接、电镀、或热喷熔(thermal spray & fusing)技术。每种技术都具有其自身的缺点。例如，热喷涂的涂层可能会在处理过程中发生剥落、破裂或分层，因为这些涂层仅以机械方式粘合在一起，强度不足以承受重型工艺，例如集料或重矿石操作。另外，对大型容器或轧辊进行电镀不切实际，费用昂贵，对环境也会造成污染。进一步，电镀容器和轧辊不易进行有效的现场修理。

尽管存在各自的缺陷，但焊接或热喷熔仍是表面处理的首选方法。用焊接或喷熔技术进行表面耐磨堆焊的一个难题在于形成这样的表面，即：硬度足以抵抗磨损，但又不至于使焊接件过脆而导致其在焊接之后因冷却而破裂或在使用轧辊时因负荷而破裂。由于可修性的难题，进行了折衷，以防止由于破裂和剥落而使耐磨性降低，造成严重故障。这种工业处理设备的使用者和制造商开发了许多不同解决方案来解决这些限制，但仍存在许多缺点。

例如，Kawatsu的第4,848,683号美国专利公开了一种具有两种挡块的轧辊，该两种挡块的耐磨性不同，并交替设置。如Kawatsu所述，轧辊的本体在使用时受到磨损。因此，轧辊表面的裂痕会在整个轧辊本体上扩散。即使这种裂痕不对轧辊本体造成完全破坏，轧辊本体也必须停止运行，如果可修理，必须对裂痕进行修理。

Buchholtz等人的第5,269,477号美国专利公开了一种具有由比轧辊表面硬的材料制成的嵌入式耐磨件的轧辊。与Kawatsu的发明一样，所述轧辊本体会产生裂痕，需要进行高成本、耗时间的修理。进一步，耐磨件中的一个裂痕会破坏该耐磨件，降低了轧辊的效能，使轧辊本体更易受到进一步损坏。

Patzelt等人的加拿大专利申请2,202,213公开了一种具有嵌入其中的剖面为销形的本体的轧辊。同上，轧辊本体会受到磨损。如Patzelt所述，修理轧辊本体需要拆卸轧辊，去掉部分轧辊材料，并重构轧辊表面。这种修理过程需要相当长的时间和费用。

Ramesohl的第6,523,767号美国专利公开了一种可在磨损时更换的轧辊嵌件。Ramesohl的一个实施例为，在嵌件之间设置额外的“薄片(lamellae)”，以保护轧辊本体。但是，这些薄片也会受到磨损，另外，还会减少耐磨材料的总表面积，从而降低轧辊的效能。同样，与Kawatsu的发明一样，耐磨件中的一个裂痕便会破坏该耐磨件，进一步降低了轧辊的效能，使轧辊本体更易受到损坏。

鉴于现有技术中存在的问题，需要一种能快速廉价地进行现场修理的耐磨组件。

发明内容

本发明提供了一种用于高度耐磨应用的改进的组件和嵌件。在一个实施例中，用于嵌入耐磨组件的耐磨附件包括底部和顶部。在该实施例中，所述底部用于可拆装地嵌入耐磨组件的凹部，包括耐磨材料的顶部的至少一个尺寸大于底部，使顶部覆盖凹部以外的耐磨组件的基底表面。在另一个实施例中，耐磨组件包括表面、基底和多个耐磨附件。在该实施例中，所述耐磨附件可拆装地连接至基底，每个附件包括内部和外部，其中，所述外部与至少一个其他耐磨附件的外部连接，使得多个连接的耐磨附件包括耐磨组件的表面的至少一部分。在又一个实施例中，耐磨嵌件包括多个层，每层从由耐磨堆焊材料、韧性材料、接合面构成的组中选出，其中，所述多个层包括至少两层耐磨堆焊材料。

附图说明

图1A-B为根据本发明例示性实施例的可更换耐磨附件100、102的示意图；

图2A-D为根据本发明例示性实施例的耐磨组件200、203的示意图；

图3A-C为根据本发明一个例示性实施例的另一个耐磨组件300的示意图；

图4A-H为根据本发明例示性实施例的可更换耐磨附件400-407的示意图；

图5A-D为根据本发明例示性实施例的耐磨组件500、502、504的示意图；

图6A-D为根据本发明一个例示性实施例的耐磨堆焊轧辊上的示例磨损、耐磨组件中的可更换耐磨附件的示例设计、耐磨组件中的可更换耐磨附件的示例设置，以及耐磨组件中的用于容纳附件的凹部的示例设置的示意图；

图7A-C为根据本发明例示性实施例的耐磨组件700-702中的可更换耐磨附件的示例设置的示意图。

具体实施方式

下文根据附图对例示性实施例进行了说明，附图形成该说明的一部分，特定实施例以图解的方式在附图中显示，本发明可在特定实施例中实施。应理解的是，只要不脱离本发明的范围，可采用其他实施例，可进行结构变化。

本文对用于耐磨组件的可现场更换的耐磨附件进行了说明。所述附件便于对所述组件进行快速修理，因此节省了时间和成本。在一个实施例中，所述可现场更换的附件包括多层耐磨堆焊材料，可防止结构缺陷在整个附件上扩散，因此最小化修理的范围和紧急性。在本发明的另一个实施例中，可现场更换的附件连接在一起，形成连续表面，所述连续表面覆盖耐磨组件的本体的至少一部分，从而使本体免受磨损，额外节省了时间和成本。

本文使用的术语“接合面”可理解为，指与耐磨附件组合或连接的任何类型的材料或结构，用于将部件(例如，耐磨堆焊、韧性、韧性/耐磨(外罩)材料)粘合或固定在一起。接合面可采用铜焊材料、胶或机械紧固件而形成。但是，也可使用多种其他技术，以构成接合面，这些技术都应理解为属于本发明的范围。

本文使用的术语“耐磨堆焊材料”可理解为，指硬度足以在高强耐磨应用中抵抗材料腐蚀的任何类型的瓷砖(tile)、涂层、表面或结构实体。这包括，但不限于，陶瓷(例如，碳化钨、氧化锆、氧化铝等)、特定类型的工具钢(toolsteel)，以及包含硬质沉淀物，例如氧化物和碳化物的其他金属。

本文使用的术语“工具钢”可理解为，指用于制造高抗冲击或耐用工具的已知金属合金，其成分根据各个工具的性能要求而有所不同。

本文使用的术语“韧性材料”可理解为，指断裂韧性比其支撑的耐磨堆焊材料高的任何材料。这可包括，但不限于，铜和其他软金属、塑料、胶、钢和强度较大的金属，包括(例如)不锈钢和工具钢。

本文使用的术语“韧性/耐磨材料”可理解为，指可用作耐磨堆焊组件的保护外罩的材料。根据要求的特定应用，该材料可表现出较高耐磨性和/或材料韧性。

本文使用的术语“耐磨组件”可理解为，指用于高度耐磨应用的装置，包括组件本体、耐磨附件和任何附着/粘合器具。

本文使用的术语“耐磨附件”可理解为，指材料成分包括至少一种耐磨堆焊材料的附着装置，用于嵌入或连接至耐磨组件。

在本发明的一个实施例中，可现场更换的耐磨附件可拆装地附着在要保护的本体或表面上。在一个实施例中，这些附件包括底部和顶部，其中所述顶部比底部宽。其尺寸差可使底部可拆装地嵌入耐磨组件的本体内的凹部中，如轧辊本体或催化剂提升容器内部，以实现抗剪切阻力和定位功能。例如，顶部较大的宽度可使附件嵌入本体中时，该部分覆盖轧辊本体的顶部表面的更大部分。这样，下面的轧辊本体免受磨损。另外，由于所述耐磨附件可易于嵌入轧辊本体或容器表面或从其上取下，因此可快速廉价地进行现场修理。

图1A为根据本发明一个例示性实施例的可现场更换的耐磨附件100的示意图。耐磨附件100包括顶部110和底部120。顶部110进一步包括耐磨堆焊嵌件111和基底112。耐磨堆焊嵌件111用于提供耐磨性，基底112用于将耐磨附件100附着在耐磨组件上。

在该实施例中，顶部110在至少一个尺寸上宽于底部120。如上所述，较小的底部120可使附件可拆装地嵌入耐磨组件(图中未显示)的本体中的凹部内，例如轧辊本体或容器内表面，而顶部110的较大尺寸可使耐磨组件的更大顶部表面面积受到所述附件的保护。由此，所述耐磨组件的本体免受磨损，使组件修理时仅需要更换附件100。

在某些实施例中，所述附件的尺寸设置为，多个耐磨附件基本覆盖耐磨堆焊组件的整个表面。在其他实施例中，所述附件的尺寸设置为，例如在至少某些附件之间留出空间，以清除碎屑(例如，磨削下来的主体材料)。所述附件之间的空间形成具有适当尺寸的通道，以在需要时清除加工材料。

图1A将底部120显示为矩形销，但应理解的是，底部120可为能使顶部110覆盖耐磨组件的顶部表面的一部分的任何形状。另外，图中显示顶部110包括耐磨堆焊嵌件111和基底112，但基底112为可选件，在某些实施例中，耐磨堆焊嵌件111可直接附着在底部120上。进一步，基底112和底部120可单独制造或制造成一个元件。在图1A中，所述耐磨堆焊材料为通过铸造或烧结构成的单独固体。可替代地，所述嵌件可为带有边缘的冰球(puck)形式，具体如下文根据图1B所述。

在一个实施例中，所述耐磨堆焊嵌件由与粘合剂混合的无定形、纳米晶体或多相多晶耐磨堆焊材料粉末制成，并进行热处理，热处理的压力为大气压力、较小或较大压力，热处理的温度足以使粘合剂在耐磨堆焊材料粉末颗粒之间形成冶金和/或化学接合。所述耐磨堆焊材料和粘合剂可通过热喷涂成形在附件中或通过将半成品混合物(“green”mixture)混合并成形在附件中，或通过两种方法的组合成形在附件中。所述耐磨堆焊材料的C级洛氏(Rockwell)硬度可大于60Rc。

在进一步的实施例中，所述嵌件通过焊接或熔融具有所需耐磨性和断裂韧性的耐磨堆焊合金而形成。所述耐磨堆焊材料的C级洛氏硬度可大于60Rc。在进一步的实施例中，所述嵌件通过模型中的单独铸模形成。

在某些实施例中，可采用上述技术的组合构成耐磨堆焊嵌件。

图1B为可现场更换的耐磨附件101的另一个实施例的示意图。在图1B中，顶部110包括与基底112连接的冰球壁(puck wall)113。冰球壁113为附件101提供了更大的稳定性，防止多个附件的耐磨堆焊嵌件之间的发生结构缺陷的扩散，并且提供了用于通过如焊接冰球壁而连接多个耐磨附件的结构。

图2A为根据本发明另一个实施例的示例耐磨组件200的示意图。耐磨组件200包括可现场更换的耐磨附件201、本体210、凹部220和顶部表面230。可现场更换的耐磨附件201可包括上文根据图1A和图1B所述的附件100的实施例。

如图2A所示，附件201的底部202用于嵌入凹部220内，附件201的顶部用于覆盖本体210的顶部表面的至少一部分。如上所述，该设置确保耐磨组件200的本体210免受磨损。另外，所述附件100可在磨损或损坏时快速简单地进行更换，从而大大缩短操作期间组件200的高代价停机时间。

图2B为根据本发明一个例示性实施例的处于嵌入位置的示例耐磨附件201的示意图。将附件201附着在本体210上的某些可选方式包括，但不限于，焊接240或铜焊250。这些可选附着方式可单独或组合使用。在某些实施例中，所述附件本体拐角处的焊缝不完全覆盖附件201的外周，而仅覆盖技术人员可见的部分，因为之前安装的相邻附件可能阻止对整个外周的接近。例如，第一附件可以接受到覆盖整个外周的焊缝，而与第一附件相邻的第二附件可仅接受到不受第一附件阻碍的点上的焊缝。

图2C为耐磨组件203的另一个实施例的示意图。在该实施例中，耐磨组件203包括可现场更换的耐磨附件204、本体210、凹部220和顶部表面230。附件204包括底部260和顶部270，顶部270包括耐磨堆焊嵌件271、基底272和冰球壁273。在该实施例中，附件270的基底272的底部表面弯曲，以与本体210的顶部表面230的弯曲部分配合。

图2D为示例耐磨组件200的某些优点的示意图。耐磨组件200包括组件本体210、可现场更换的耐磨附件271和冰球壁273。耐磨附件272的横断面俯视侧视图如图2D下半部分所示。图2D还显示了运行耐磨组件200可能造成的示例裂痕281、282、283、284。

如图2D所示，本发明采用通过冰球壁和/或基底将裂痕(如裂痕281、284)控制在单个附件中的方式来防止裂缝的扩散，并通过防止本体裂痕，例如裂痕282、283扩散到附件中的方式来防止裂缝的扩散。在单个嵌件出现裂缝的情况下，根据某些实施例，本体自身可防止裂缝扩散到本体上以及其他嵌件上。在某些实施例中，本体可限制裂缝扩散到相邻颗粒上。使用有壁的附件时，在裂缝到达冰球壁的情况下，所述壁可具有足够的断裂韧性，以防止裂缝通过附件壁扩散到轧辊本体上。在某些实施例中，焊接填充的附件壁可对相邻附件进行保护。最终，附件与附着有附件的本体之间的接头(joint)可作为防止裂缝扩散到本体上的额外屏障。

图3A为根据本发明另一个实施例的耐磨组件300的示意图。耐磨组件300包括可现场更换的耐磨附件301、本体310、凹部320、顶部表面330、焊缝340和铜焊(braze)350。附件301包括底部360和顶部370，底部360包括倒T形361，顶部370包括耐磨堆焊嵌件371、基底372和冰球壁373。倒T形361提供了将附件301附着到本体310上的另一种可选方式。该可选附着方式可与焊缝340或铜焊350或两者结合使用。

图3B为将附件301嵌入本体310中的方法的示意图。所述附件301先嵌入本体301中，所述倒T形与本体310中的对应凹槽对准。根据所需附着方式和/或针对左转轧辊和右转轧辊，该倒凹槽可沿轧辊本体的长度连续设置，或可分别限制在独立的安装位置。嵌入之后，旋转所述附件301，直到到达其锁定位置。

本领域的技术人员应理解的是，所述倒T形361仅为示例，本发明的范围包括可实现钥匙状嵌入和旋转到锁定位置的对基底360的任何配置。这种配置可为，例如X形或Y形。

图3C为根据本发明另一个实施例的耐磨组件300的示意图。耐磨组件300包括通过焊缝380连接的多个附件。在该实施例中，所述附件的冰球壁用耐磨堆焊焊接合金焊接在一起，以使附件牢固、安全地附着在轧辊本体上。应注意的是，在某些实施例中，焊缝的剖面为凹形或凸形，优选的是可清除碎屑的剖面。

在本发明进一步的实施例中，可现场更换的附件可包括耐磨堆焊嵌件，耐磨堆焊嵌件包括层叠结构，层叠结构可包括多层耐磨堆焊材料、软质、抗裂材料、韧性材料和接合面的任何组合。使用具有不同耐磨性的层可很大改善断裂/故障率，并提供防止嵌件完全故障的多个屏障。例如，如果耐磨堆焊材料的层破裂，本发明可防止该裂缝扩散到该层之外。随后可自动或手动更换破裂层，使下一个耐磨堆焊层显露出来。这样，断裂耐磨堆焊的修理可自动或快速进行，不需要拆卸耐磨堆焊组件。在各个实施例中，可根据所需特性或应用使用耐磨堆焊/陶瓷部件和/或金属部件，或其组合，从而构成这种多层嵌件。

在某些实施例中，所述附件构造包括包围嵌件分层的额外韧性材料套筒。所述外罩可铜焊、胶粘、或以其他方式连接在分层上，包括下文详细说明的“冷缩配合(shrink-fit)”方法。该实施例的一个示例优点在于，所述韧性材料套筒将比耐磨堆焊材料磨损更快。多个嵌件连接在一起时，套筒的较大磨损率使耐磨堆焊材料嵌件之间形成自生层(autogenuous layer)，从而增加了轧辊的有效性。该实施例的进一步示例优点在于，外套筒可提高耐磨堆焊材料的固有低断裂韧性，即所述套筒可阻碍裂缝扩散，可防止完全断裂的部分从组件上脱落。该实施例的内部可为整片式耐磨堆焊材料或上文所述的多层嵌件。

在该实施例中，形成自生层的表面区域的断裂与分配给嵌件和组件本体内韧性材料的表面与分配给嵌件中耐磨堆焊材料的表面之间的比例直接相关。例如，在一个实施例中，所述内部耐磨堆焊材料由WC/Co制成，总内径为1.57英寸，外部韧性材料由4140钢制成，外套筒的厚度为1.75英寸。在另一个实施例中，嵌件内的韧性材料的断裂表面区域与嵌件之间的间距的结合，使组件表面的20％-70％表面区域上形成自生层。在进一步的实施例中，最佳的是50％的表面区域用于构成自生层。

在另一个例示性实施例中，所述嵌件由氧化锆棒组成，氧化锆棒插入韧性钢筒中钻的孔中。在进一步的实施例中，所述嵌件由九个氧化锆棒和55.7％的韧性材料表面区域组成，所述55.7％的韧性材料表面区域表示用于在嵌件内形成自生层的表面区域。

图4A为示例嵌件400的正视图和顶视图。嵌件400包括全致密的耐磨堆焊材料410和接合面420交替出现的层，所述层的方向与磨损方向垂直。如上所述，该结构提高了嵌件的可修性和耐久性。特别地，如果嵌件顶层中出现裂痕，该裂缝的扩散中止在接合面处。随后可去掉顶层和接合面，或在自然磨损之后去掉，使下一层耐磨堆焊材料显露出来。

图4B为另一个示例嵌件401的正视图和顶视图。嵌件401包括全致密的耐磨堆焊材料410、接合面420和全致密的韧性材料430交替出现的层，其中，所述层的方向与磨损方向垂直。在某些实施例中，部件构造由如通过铜焊或胶粘而连接在较硬的材料上的全致密的耐磨堆焊瓷砖组成，从而形成与负荷方向平行的耐磨堆焊和韧性材料层交替的层叠结构。

在进一步的实施例中，所述部件构造可由通过铜焊或胶粘而连接在全致密的较软的材料上的全致密的耐磨堆焊瓷砖而组成，形成耐磨堆焊材料层/连接材料层/软质材料层/连接材料层交替出现的层叠结构，层的方向与负荷方向平行。

图4C为进一步的示例嵌件402的正视图和顶视图。嵌件402包括由耐磨堆焊材料制成，方向与磨损方向平行，容纳在韧性材料430基体(matrix)内的多个棒410。在某些实施例中，使用工具钢作为覆盖耐磨堆焊材料的基体，耐磨堆焊材料可由如氧化锆棒组成。在其他实施例中，使用不锈钢覆盖耐磨堆焊材料。工具钢和不锈钢可用如环氧树脂固定在适当位置。

图4D为另一个示例嵌件403的正视图和顶视图。嵌件403包括全致密的耐磨堆焊材料410、接合面420和全致密的韧性材料430的交替层，其中，所述层的方向与磨损方向垂直。嵌件403包括韧性/耐磨材料制成的保护外套筒440。如上所述，该外套筒防止裂缝扩散，与其他外套筒连接时，可包括自生层。

图4E为示例嵌件404的正视图和顶视图。嵌件404包括封闭在韧性/耐磨材料制成的保护外套筒440之内的多层全致密的耐磨堆焊材料410。在进一步的实施例中，所述多层耐磨堆焊材料410可为耐磨堆焊材料310构成的一整层。可替代地，所述多个层可为由耐磨堆焊材料制成的不同层。

所述层可胶粘或铜焊在一起。在某些实施例中，所述全致密的耐磨堆焊瓷砖410堆叠在一起，但互相之间没有接头或粘合剂。这些瓷砖可置于保护套筒440内部，并“冷缩配合”，以在高冲击和磨损条件下保持结构的完整性。对外套筒进行冷缩配合的一种方法为，先将套筒440预热至较高温度，将堆叠的耐磨堆焊瓷砖410嵌入套筒中。随后，可使嵌件冷却，在嵌件冷却时使瓷砖在套筒内冷缩配合。

在某些实施例中，分层中使用软质材料，从而形成由保护套筒封闭的一叠耐磨堆焊/软质材料交替层。该实施例可进行胶粘、铜焊或冷缩配合，如上所述。

图4F为示例嵌件405的正视图和顶视图。嵌件405包括封闭在韧性/耐磨材料制成的保护外套筒440之内的全致密的耐磨堆焊材料410和全致密的韧性材料430的交替层。

在某些实施例中，保护套筒440为钢制，耐磨堆焊材料410为碳化钨/钴，韧性材料430为铜。在其他实施例中，所述套筒由C级洛氏硬度为42-47Re的材料制成。根据所需特性，这种材料可为，例如4140或4340钢，或其他已知材料。但是，应理解的是，可使用任何数量的材料组合，以实现上述多层嵌件的功能。

图4G为示例嵌件406的两个实施例的示意图。嵌件406包括内部450和韧性/耐磨材料制成的保护套筒440。内部450可完全由耐磨堆焊材料构成，或可为上文根据图4A-F所述的任何多层实施例的形式。

在该实施例中，所述内部450的平面在保护套筒440的平面的下方或上方。可使用这种实施例促进自生层的形成，如上所述。图4G中所示的套筒440包括底壁或外壳。在其他实施例中，套筒450不包括底壁，取而代之的是如图4H所示，由具有开放端的圆柱形或管状套筒组成，。

图5A为根据本发明一个实施例的耐磨组件500的示意图。耐磨组件500包括嵌件510和本体520。嵌件510可为上文根据图4A-图4H所述的任何实施例的形式。如图5A所示，该实施例中的嵌件直接置于本体的凹部内，而不是附着在表面上。

图5B为根据本发明另一个实施例的耐磨组件502的示意图。耐磨组件502包括嵌件512和本体520。嵌件512包括弯曲顶部表面，并可包括根据上文结合图4A-图4H所述的任何实施例的多层材料。

在该实施例中，通过将模型设计为，熔融耐磨堆焊合金的自然表面张力形成弯曲表面，从而形成所述嵌件弯曲部分。该方法可简化模型设计，可降低成本，因为仅模型的三个侧面需要加工，根据某些实施例，可利用单个切割机在单个加工步骤中完成。应注意的是，为了以节约成本的方式一次性批量处理多个嵌件，许多模型可加工为托盘，并将整个托盘嵌入工业炉中，。

图5C为根据本发明另一个实施例的耐磨组件504的示意图。耐磨组件504包括嵌件514和本体520。嵌件514包括弯曲底部表面，并可包括根据上文结合图4A-图4H所述的实施例的多层材料。图5D为相同耐磨组件的示意图，但其嵌件处于嵌入位置。

在该实施例中，熔料的弯曲开放“顶部”作为附着在轧辊本体上的嵌件的基底。另外，在某些进一步实施例中，嵌件的基底可弯曲，以将可增加应力的尖锐拐角最小化。在某些其他实施例中，通过采用不会被耐磨堆焊熔料弄湿的材料设计模型，从而控制收缩应力造成的破裂和多孔现象，从而再次利用材料的自然表面张力确定嵌件的最终形状，当冷却到特定尺寸时熔料的收缩将不受限制。在其他实施例中，所述嵌件可在三个侧面进行限制，而其他三个侧面可不受限制。在某些实施例中，所述空腔可加工为，空腔的半径与嵌件的半径相匹配，两者都是弯曲的，以使可增加应力的尖锐拐角最小化。

在某些实施例中，根据要加工材料的最佳设计或特定应用，所述嵌件可形成多种形状，可以多种方式附着在耐磨堆焊组件上。选择嵌件的形状和/或方式要考虑的因素可包括：(1)提供最佳表面样式，以有效压碎目标材料；(2)抵抗操作期间产生的压缩和剪切负荷；(3)磨损或损坏附件的可修性；(4)目标材料的物理特性(例如，尺寸、硬度等)的变化。

图6A为根据本发明一个实施例的耐磨堆焊组件600的示意图。耐磨堆焊组件600包括嵌件610和本体620。嵌件的布局可修整以对磨损进行补偿，以增加使用寿命或加工不同材料。例如，图6B示出了耐磨堆焊轧辊的典型磨损方式。长时间使用后，新轧辊剖面630被磨损轧辊剖面640代替。定制所述嵌件的布局设置和组成使其能够反映磨损形式，从而将修理需要最小化。例如，大量使用后的轧辊一般会在在边缘和中心出现最严重磨损，如剖面线640外部的区域所示。因此，在某些实施例中，所述附件可用磨损特性不同的耐磨堆焊材料填充，使轧辊表面硬度从边缘到中心进行定制，以对这些影响进行补偿。这种设置可大大增加轧辊寿命。

图6C为耐磨堆焊组件中嵌件的示例设计布局的示意图。如上所述，所述嵌件的位置可便于控制嵌件之间的间距和毗连凹槽，以清除压碎和研磨操作期间产生的碎屑。在一个实施例中，附件可互相邻接，使自生层在附件之间形成最佳间距，以清除碎屑。间距可针对加工材料的类型进行优化。

图6D为耐磨堆焊组件600的本体上的凹部的示例设置的示意图。耐磨堆焊组件600包括本体620和凹部630。

图7A-C为根据本发明例示性实施例的示例附着方法和嵌件的示意图。如图7A所示，所述耐磨堆焊嵌件可包括凸销(raised pin)，所述凸销处于与轧辊本体701上的配合凹槽对应的底部表面上，使耐磨堆焊嵌件可配合在凹槽内并进一步进行附着。如图7A所示，所述凸销可由附件外壳的一部分形成，或由耐磨堆焊嵌件的简单延伸形成。为了达到该目的，可使用多种附着方式，包括如胶、铜焊或机械紧固件。该设计可包括上文根据图1-6所述的实施例。

如图7B所示，所述耐磨堆焊嵌件可包括凹槽，所述凹槽处于与轧辊本体701上的配合凸销对应的底部表面上，以使耐磨堆焊嵌件可配合在凸销上，并通过本文所述的连接技术进一步进行附着。所述凹槽可形成于外壳内或通过凹陷形成于嵌件内。在图7C中，所述耐磨组件702不需要采用一致的附着方法，如果需要，可采用本文所述的附着方法和嵌件的任何变化。

本文所述的耐磨堆焊组件和嵌件可用于任何数量的应用。例如，本发明可用于对高压磨辊进行表面硬化，其中，所使用的材料特别定制，以相对于开采的材料来讲具有最佳韧性和/或硬度。在其他应用中，本发明用于对农业、重工业或建筑设备进行表面硬化。在其他应用中，本发明用于在如炼油厂的流化床催化裂化设备的内部提供保护层。

上文对本发明的各个实施例进行了说明，但应理解的是，其仅作为示例，并非用于限制。同样，各个附图显示了本发明的示例构造或其他配置，以便于理解本发明中可能包含的特征和功能。本发明并不限于附图所示的示例构造或配置，可采用各种替代构造和配置实施。另外，上文根据各个例示性实施例和实施方式对本发明进行了说明，但应理解的是，一个或多个单个实施例所述的各个特征和功能并不限于仅适用于所述的特定实施例中。无论本发明其他实施例是否在本文中进行了说明，无论这些特征是否描述为所述实施例的一部分，这些特征和功能都可单独或组合应用于这些实施例中的一个或多个。因此，本发明的范围不应限于任何上述例示性实施例。

本文使用的术语和短语，以及其变体，除非另有明确说明，都应理解为非限制性。如上述示例：术语“包括”应理解为表示“包括，但不限于”等；术语“示例”用于为所述项目提供示范实例，并非穷举性或限制性列举；形容词例如“常规”、“传统”、“普通”、“标准”、“已知”，以及相似意义的术语，不应理解为将所述项目限于给定时限，或限于给定时间下可用的项目。相反，这些项目应理解为包含现在或将来任何时间可用、已知的常规、传统、普通或标准技术。同样，用连词“和”连接的一组项目不应理解为要求这些项目中的每个项目都出现于组中，而应理解为“和/或”，除非另有明确说明。同样，用连词“或”连接的一组项目不应理解为要求该组中的项目具有相互排斥性，而应理解为“和/或”，除非另有明确说明。另外，本发明的项目、单元或部件可按单数叙述，但复数也应属于本发明的范围，除非明确说明限于单数。扩展性词语和短语例如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”，或某些示例中的相似短语不应理解为，在示例中不存在这些扩展性短语时，示例中所需或要求指代范围较小的情况。

Claims (4)

1.一种用于嵌入耐磨组件的耐磨附件，其特征在于，所述组件包括基本圆柱形的本体，其中所述本体包括外表面，并且其中所述外表面包括至少一个凹部，所述附件包括：

配置为可拆装地嵌入所述至少一个凹部中的一个中的底部；以及

耐磨材料层，其中，所述耐磨材料层在至少一个尺寸上大于底部，使所述耐磨材料层覆盖超过至少一个凹部的本体的外表面的一部分，

其中，所述耐磨材料层由至少一个侧壁包围，

其中，所述至少一个侧壁与至少一个其他耐磨附件的侧壁连接，使所连接的耐磨附件具有基本圆柱形的外表面，以及

其中，所述附件的所述至少一个侧壁通过焊缝或铜焊中的至少一种与至少一个其他附件的至少一个侧壁直接连接。

2.根据权利要求1所述的附件，其特征在于，所述附件包括顶部，其中所述顶部包括多个层，每层从由耐磨堆焊材料、韧性材料、接合面构成的组中选出，其中，所述多个层包括至少一层耐磨堆焊材料。

3.根据权利要求2所述的附件，其特征在于，所述底部包括倒T形。

4.根据权利要求1所述的附件，其特征在于，所述底部包括倒T形。