CN102770211B

CN102770211B - 用于磨辊的双材料细长插入部件

Info

Publication number: CN102770211B
Application number: CN200980162999.7A
Authority: CN
Inventors: 派卡·西托宁; 米科·凯皮埃宁; 杰瑞·利马台宁; 拉斯·格伦瓦尔
Original assignee: Metso Minerals Sweden AB
Current assignee: Metso Sweden AB
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: DK2512680T3; EP2512680B1; ZA201204666B; CA2784643A1; AU2009356851B2; BR112012015020B1; EP2512680A1; CA2784643C; RU2536903C2; WO2011072754A1; RU2012130415A; HK1178104A1; US20160250645A1; US9352325B2; UA104500C2; US20120312907A1; US9511372B2; MX2012007131A; CN102770211A; AU2009356851A1

Abstract

本发明公开一种用于严重磨损操作的磨辊的细长插入部件(1)。插入部件包括芯体(2)和主体(3)，芯体(2)由具有第一硬度的第一材料形成，所述芯体(2)在所述细长插入部件(1)的纵向方向上延伸，主体(3)由具有第二硬度的第二材料形成，所述主体(3)包围所述芯体(2)。第一硬度大于第二硬度。本发明还涉及用于磨辊的卡匣和片段、磨辊和滚轧机。

Description

用于磨辊的双材料细长插入部件

技术领域

本发明涉及用于严重磨损操作的磨辊的细长插入部件。本发明还涉及用于磨辊的卡匣和片段、磨辊和滚轧机。

背景技术

当使用颗粒间破碎来压碎或粉碎材料时，彼此由间隙分开的两个相对旋转安装的辊在材料被拉入、被压送或通过重力供给、且互相碾碎的地方形成拉入夹紧。颗粒间破碎的好处在于可以实现有效破碎，即使是非常小的颗粒尺寸，与许多其他粉碎技术相比，具有减少的能源消耗。此外，在加工过程中的噪音水平与其他粉碎技术相比基本上降低。

本发明涉及一种用于使用颗粒间破碎和单颗粒破碎的辊结构的改进的耐磨的元件，其中在材料的破碎或粉碎过程中在辊结构中的两个辊之间存在大的磨损条件。辊的外表面受到非常高的压力，其中，高磨损由此出现。已经通过暴露到磨损的辊表面的不同形状和涂层的措施应对这种磨损。

EP-699479披露用于颗粒材料的压缩尺寸减少的高压辊式压制机的辊，具有硬表面，硬表面带有耐磨损和适于自发磨损保护的小块销。即使在高压载荷的作用下也具有长的潜在使用寿命的小块销具有容易地焊接到辊表面的径向内侧销部和保护性地覆盖径向内部销部分的更硬的径向外侧销部。

存在与上述技术相关的问题。由于施加在辊上的巨大压力，插入辊的表面区域的耐磨小块销必须能够应对大量压力而没有故障。然而，如在EP-699479中描述的均匀小块销以不满意的速度磨损掉。小块销的边缘被特别地暴露并且具有过早破裂的趋势，从而加速小块销的磨损速度。

发明内容

本发明的目的是提供上述技术和现有技术的改进。更特别地本发明的目的是提供一种用于磨辊的改进的插入部件，以使磨辊的外表面被给予高的耐磨性。此外，本发明的目的在于提供用于磨辊的卡匣和片段、磨辊和滚轧机。

这些和其他目的以及优势从以下本发明的说明中将变得明显，本发明通过根据独立权利要求的用于严重磨损操作的磨辊的细长插入部件实现。

提供一种用于严重磨损操作的磨辊的细长插入部件。细长插入部件包括：由具有第一硬度的第一材料形成的芯体，所述芯体在所述细长插入部的纵向方向上延伸；和由具有第二硬度的第二材料形成的主体，所述主体包围所述芯体。其中第一硬度大于第二硬度。。这是有利的，在于具有这类结构的插入部件与根据现有技术的硬的金属钉相比，具有相当多的可靠性。由于插入部件的更韧性的主体，可以使用具有较少粘合内容物的坚硬金属等级，使插入部件更耐磨。这又导致插入部件故障量降低，插入部件故障在结合耐磨插入部件的当前磨辊中导致使用期间出现故障。插入部件的更具韧性的主体进一步消弱插入部件的特别容易受到磨损的边缘的过早破裂。当插入部件受到磨损时，具有延展性性的但是坚韧的主体在插入部件的顶部上将被相当地快速地磨损掉，从而暴露出芯体。因此，将受到磨损的插入部件的顶部将由硬的和耐磨芯体构成，芯体在径向方向由更硬但具有韧性的主体包围。由于受到磨损的主体的表面远远小于受到磨损的芯体的表面，主体和芯体将以大约相同速度被磨损掉。如上所述，插入部件的主体也可起保护芯体的更敏感边缘的功能。具有硬的但更具韧性的主体的另一个优点在于，将插入部件制造得很少可能由于弹性而从磨辊上移开，该弹性是在连接时在插入部件和磨辊之间产生的。

所述第一材料可以具有第一韧性并且第二材料具有第二韧性，第一韧性小于第二韧性，有利于进一步增强更具有韧性的主体的作用。

第一材料可以从包括金属材料、陶瓷材料或金属材料和陶瓷材料的组合的组中选择，这个优势在于这种材料非常耐磨。

第二材料可以从包括金属材料、陶瓷材料或金属材料和陶瓷材料的组合的组中选择，这个优势在于这种材料非常耐磨。

第一材料可以具有从至少600HV至1200HV的优选硬度。这是插入部件的芯体的特别优选的硬度。

第二材料具有从至少400HV至1200HV的优选硬度。这是插入部件的主体的特别优选的硬度。

插入部件的横截面可以是圆柱形的，插入部件可以具有销的形状。这种简单的形状使得容易制造插入部件。

芯体可以是圆柱形的，这是个简单形状，使得容易制造具有这种芯体的插入部件。

所述芯体的几何中心轴线与所述插入部件的几何中心轴线可以不对齐。芯体可以在纵向方向上沿着所述插入部件的整个长度延伸。

芯体可以从所述插入部件的顶端并且沿着所述插入部件的部分长度在纵向方向上延伸。

因此，根据将被压碎或粉碎的材料的类型，插入部件可以适于不同形状和大小，以获得一定破碎操作所需的特征。

所述插入部件的外表面可以被成形，其优势在于，非均匀表面设置在辊上，从而改善待粉碎材料的拉入。此外，待压碎或粉碎的材料填充在插入部件之间产生的空间从而形成对辊的自发保护由于插入部件的非均匀表面而被保持。

根据本发明的第二方面，本发明涉及一种用于严重磨损操作的磨辊的卡匣，包括多个根据上述特征的插入部件。

根据本发明的第三方面，本发明涉及一种用于严重磨损操作的磨辊的片段，包括多个根据上述特征的插入部件或卡匣。

根据本发明的第四方面，本发明涉及一种用于严重磨损操作的磨辊，包括多个根据上述特征的插入部件、卡匣或片段。

根据本发明的第五方面，本发明涉及一种用于粉碎一堆材料的滚轧机，包括根据上述特征的至少一个磨辊。

根据本发明的第六方面，本发明涉及一种用于提高高压磨辊的耐磨性的方法。该方法包括下述步骤：制造磨辊，布置至少一个凹槽到所述磨辊的圆周，制造至少一个插入部件，以及布置和连接所述至少一个插入部件到所述至少一个凹槽，其中制造所述至少一个插入部件的步骤包括：布置由具有第一硬度的第一材料形成的芯体在由具有第二硬度的第二材料形成的主体中，所述芯体在所述至少一个插入部件的纵向方向上延伸，并且所述主体包围所述芯体，其中第一硬度大于第二硬度。这个优势在于，其导致至少一个插入部件可靠连接到磨辊，从而确保磨辊的包封表面的高耐磨性。

一般来说，在权利要求中使用的全部术语将根据其在技术领域的普通含义进行解释，除非在此以其它方式明确限定。所有涉及引用“a/an/the元件、装置、部件、措施等”将被开放地解释为涉及元件、装置、部件、措施等的至少一个，除非以其它方式明确说明。此外，术语“韧性”在整个申请中是指“断裂韧性”，并且“包括”在整个申请中是指“包括但不限于”。术语“研磨”是指包括“粉碎”。

附图说明

参考附图，通过下面的本发明的优选实施例的图示的和非限制性详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更好地理解，其中相同参考数字将用于相同元件，其中：

图1a-l是根据本发明的十二个不同的实施例的插入部件的透视图，

图2是用于包括多个插入部件的磨辊的卡匣的透视图，

图3是用于包括多个卡匣或插入部件的磨辊的片段的透视图，

图4是包括多个片段、卡匣或插入部件的磨辊的透视图，

图5是包括至少一个磨辊的滚轧机的的透视图，和

图6是根据本发明的第九实施例的插入部件的透视图。

具体实施方式

图1a说明根据发明的第一实施例的用于严重磨损操作的磨辊的插入部件1。插入部件1的横截面是圆柱形的，并且插入部件具有销的形状。插入部件1具有由具有第一硬度的第一材料形成的芯体2。芯体2是圆柱形的并且在插入部件1的纵向方向上延伸。芯体2的几何轴线与插入部件1的几何轴线对齐。插入部件1进一步具有由具有第二硬度的第二材料形成的主体3，该主体完全包围芯体2。第一硬度大于第二硬度。第一材料，也就是说插入部件1的芯体2的材料，优选由金属材料、陶瓷材料或金属材料和陶瓷材料的组合构成。然而，用于插入部件1的芯体2的其他材料解决方案自然也是可能的。第一材料具有从至少600HV至1200HV的优选硬度。第二材料，也就是说插入部件1的主体3的材料，优选是由金属材料、陶瓷材料或金属材料和陶瓷材料的组合构成。然而，用于插入部件1的芯体3的其他材料解决方案自然也是可能的。第二材料具有从400HV到1200HV的优选硬度。在本发明的优选实施例中，第一材料具有第一韧性和第二材料具有第二韧性，第一韧性小于第二韧性。

在图1b中，说明根据本发明的第二实施例的插入部件1。芯体2是圆柱形的并且在纵向方向上沿着插入部件1的整个长度延伸。芯体2的几何轴线与插入部件的几何轴线对齐。插入部件1的主体3径向地包围芯体2。当在垂直方向上站立时，芯体2因此在插入部件1的顶部和底部露出。

图1c说明根据本发明的第三实施例的插入部件1。芯体2是圆柱形的并且在插入部件1的纵向方向上延伸。芯体2的几何轴线相对插入部件1的几何轴线偏移或移位。插入部件1的主体3完全包围芯体2。在图1d中，图示根据发明的第四实施例的插入部件1。芯体2为圆柱形的，并且从插入部件1的顶部并在纵向方向上沿着插入部件的部分长度延伸。芯体2的几何轴线与插入部件1的几何轴线对齐。插入部件1的主体3径向地包围芯体2。当在垂直方向上站立时，芯体2在插入部件1的顶部露出。

图1e说明根据本发明的第五实施例的插入部件1。芯体2是圆柱形的并且在插入部件1的纵向方向上延伸。芯体2的几何轴线对齐插入部件1的几何轴线。插入部件1的主体3完全包围芯体2。插入部件1的外表面4被成形。也就是说，插入部件1的外表面4设置有凸起，以在设置在辊上时帮助将将被压碎或粉碎的材料保持在插入部件1之间产生的空间，从而在使用辊的过程中，产生和维持保护自生层。凸起可以与主体3一体地形成，或者可以设置为布置在所述主体上的套。

图1f说明根据本发明第六实施例的插入部件1。芯体2是圆柱形的并且在插入部件1的纵向方向上延伸。芯体2的几何轴线对齐插入部件1的几何轴线。插入部件1的主体3完全地包围芯体2。整个主体2覆盖有表面层或涂层。通过将插入部件1浸泡进入液体涂料并且允许其在插入部件表面上干燥或与插入部件表面反应，可以得到表面层或涂层。涂层或表面层也可以通过机械或物理过程获得，例如通过沉积或渗碳获得。

图1g说明根据本发明第七实施例的插入部件1。主体3具有中空管的形式，该中空管具有环形横截面形状。因此，插入部件1的中心是空的和中空的空间，其将由在磨削过程中被研磨的材料填充。多个圆形芯体2被插入环状主体3。芯体2具有平行纵轴。

图1h说明根据本发明第八实施例的插入部件1。插入部件具有圆形横截面和插入主体3的多个环形芯体2。芯体2平行并且它们尺寸相同，即它们的横截面积是相同的。但是，在在一个单个主体中利用多个芯体的实施例中，所有的芯体没有必要是相同的尺寸。芯体可以彼此不同，并且具有不同长度、截面形式和/或横截面积。此外，芯体可以由不同材料制成。这提高使插入部件特性适合用于不同待研磨材料和/或适合用于在磨辊表面上的不同位置的的可能性。

图1i说明根据本发明第九实施例的插入部件1。插入部件具有圆形横截面。圆形芯体2插入圆形主体3的中心，从而芯体2和主体3的纵轴平行并且相互重叠。插入部件1还包括布置在芯体2和主体3之间的中间层。中间层可以提高插入部件1的机械性能，或者其可以改善芯体2到主体3的连接。插入部件1还包括在主体3的外表面上的涂层。涂层还可以提高插入部件1机械性能或插入部件1到磨辊的连接。中间层和涂层可以是相同或不同材料。

在图1j中说明根据本发明第十实施例的插入部件1。插入部件1具有中空管形式的主体3，该中空管具有环形横截面形状。芯体2布置在主体3的内表面上，并且芯体2因此也是具有环形横截面形状的中空管形式。插入部件1的中心是由芯体材料1限定的空的和中空的空间。

图1k说明根据本发明第十一实施例的插入部件1。芯体2是圆柱形的并且在站立时大致在插入部件1的对角线方向上延伸。因此，芯体2的几何轴线关于插入部件1的几何轴线成角度。芯体的几何轴线关于插入部件的几何轴线的角度可以自然地变化。插入部件1的主体3完全地包围芯体2。然而，芯体2可以在插入部件1的顶部和底部处露出。此外，芯体2自然可能有不同大小和形状。当使用具有插入部件的磨辊破碎材料时，待粉碎材料从插入部件的顶部对角地击打插入部件是有可能的。通过以关于插入部件1的不同角度定向插入部件1的芯体2，特别地，可以在插入部件的据信被大量暴露以磨损的方向上提高插入部件的耐磨性。自然地，不同大小和形状的插入部件1也是可能的。

图1l说明根据本发明第十二实施例的插入部件1。插入部件1和芯体2的横截面是矩形的。芯体2在插入部件1的纵向方向上延伸。芯体2的几何轴线对齐插入部件1的几何轴线。插入部件1的主体3完全地包围芯体2。

在图2中图示用于磨辊6的卡匣5。卡匣5包括多个插入部件1。卡匣5将被连接到磨辊6的包封表面，从而便于插入部件1的安装和可能的替换或服务两者。卡匣5的围绕插入部件1的外表面7可以形成有涂层或被处理，例如渗碳，以更加耐磨损。

图3图示用于严重磨损操作磨辊6的片段8。片段8包括多个插入部件1。片段8将被连接到磨辊6的包封表面，从而便于插入部件1的安装和可能的替换或服务两者。片段8的围绕插入部件1的外表面9可以被涂层或处理，例如渗碳，以更加耐磨损。

在图4中图示用于严重磨损操作的磨辊6。磨辊6包括多个插入部件1。插入部件1将被连接到磨辊6的包封表面。插入部件1可以以许多不同的方式连接到磨辊6的包封表面。例如，可以使用上述卡匣4和片段8，以便于安装插入部件1。另一种可能性是使用结合环。辊5的围绕插入部件1的外表面10(或卡匣、片段、结合环等)可以形成有涂层或被处理，例如渗碳，为了更加耐磨损。

插入部件可以通过不同技术固定在磨辊的包封表面中或在卡匣或片段中。因此，单个插入元件例如可以通过冷缩配合、焊接、粘合、夹紧、楔入或螺纹连接的方式被固定。

图5图示用于粉碎一堆材料的滚轧机11。滚轧机11包括两个磨辊6。在使用过程中，连接至滚轧机11的磨辊6的插入部件1将经受磨损。当插入部件1经受磨损时，具有延展性性的但是坚韧的主体3将在插入部件1的顶部上相当迅速地磨损，从而暴露芯体2。因此，将经受磨损的插入部件1的顶部将由坚硬且耐磨的芯体2构成，芯体2在径向方向上由更坚硬但是具有韧性的主体3包围。由于将经受磨损的主体3的表面远远小于将经受磨损的芯体2的表面，主体3和芯体2将以大约相同速度磨损。这将导致插入部件的使用寿命较长，从而导致磨辊8的使用寿命较长。

为了进一步延长磨辊6的使用寿命，磨辊可以在包封表面上设置有耐磨层，耐磨层覆盖在磨辊6上的在插入部件1之间形成的空间。耐磨层减小在插入部件1之间形成的自生层下面引起的磨损，并且还防止在插入部件1故障的情况下磨损表面。例如，耐磨层可以由工具钢材料制成。

在图6中，图示根据第九实施例的插入部件1。在这个实施例中，第一和第二材料是相同的材料类型。也就是说，整个插入部件1由一种材料类型制成。因此，两种材料可以包含单一、特定材料类型的颗粒，但是在两种材料中颗粒尺寸可以不同。主体3可以因此由第一材料形成，第一材料包括的颗粒大于形成芯体2的第二材料的颗粒，以获得与插入部件1的其他实施例相同的效果。因此，芯体2的硬度大于主体3的硬度，并且芯体2的韧性小于主体3的韧性。芯体2是圆柱形的并且在插入部件1的纵向方向上延伸。芯体2的几何轴线对齐插入部件1的几何轴线。插入部件1的主体3完全地包围芯体2。

在使用时，两个磨辊被布置基本上相互平行，在它们之间具有间隙。被粉碎的材料被供送进入间隙，一般地塞满供送，但是可能地仅通过重力供送，并且在磨辊之间被粉碎。在颗粒间破碎中，仅部分破碎工作由磨辊的破碎表面执行，并且部分破碎在形成在磨辊之间的材料床中的颗粒互相研磨时发生该材料床中。插入部件之间的空间将填充有被粉碎材料，从而形成保护性耐磨层。因此，在实际包封表面上的磨损减少，延长磨辊的工作寿命。

芯体的第一材料和主体的第二材料可以具有相同的化学成分，即它们可以化学性质相同，但是它们物理性质(如维氏硬度和/或断裂韧性)不同。物理性质的差异可以通过第一和第二材料的不同处理来实现，例如通过硬化。

主体可以由具有在400HV-1200HV范围的维氏硬度值的材料制成，并且芯体可以由具有至少600HV-1200HV维氏硬度值的材料制成。根据本发明的一个实施例，主体具有至少600HV的维氏硬度，并且芯体具有至少1000HV的维氏硬度。优选地，主体具有至少1000HV的维氏硬度，由此芯体具有至少1200HV的维氏硬度。芯体的硬度始终比主体的硬度较高，因此在磨削硬的和磨料矿物材料过程中，提供改进的耐磨损性和断裂韧性。

用于制造芯体第一材料具有典型的断裂韧性，其低于第二材料的断裂韧性。第一材料上的断裂韧性典型地＜18MN/m^3/2，通常在10-18MN/m^3/2的范围，更典型地在11-16MN/m^3/2，优选地在12-14MN/m^3/2的范围中。通常情况下，第一材料的耐磨性高于第二材料的耐磨性。第一材料可以是金属和陶瓷的复合材料，故称为金属陶瓷或硬质合金，其中金属用作粘结剂。例如，典型的粘结剂可以是钻，并且粘结剂含量可以是0-20％重量。可作为粘结剂的其他金属是钻基合金、镍和镍基合金、钛和钛基合金、铁基合金以及钼和钼基合金。陶瓷材料可以是任何合适的碳化材料，诸如碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钒(VC)、碳化铬(CrC)、碳化钽(TaC)、两个或两个以上的碳化物混合物或两个或两个以上的陶瓷材料的混合物。第一材料也可以是金属氧化物，诸如部分地稳定的氧化锆或铝氧化物，或者金属氮化物或金属硼化物。第一材料也可以是陶瓷硬质合金材料。

根据本发明的一个实施例，用于制造主体的第二材料具有至少14MN/m^3/2的断裂韧性，典型地在15-30MN/m^3/2的范围中，更典型地在16-25MN/m^3/2中，更优选地在18-25MN/m^3/2的范围中。第二材料可以是金属和陶瓷的复合材料，故称为金属陶瓷或硬质合金，其中金属用作粘结剂。例如，典型的粘结剂可以是钻，并且粘结剂含量可以是10-25％重量。可作为粘结剂的其他金属是钻基合金、镍和镍基合金、钛和钛基合金、铁基合金以及钼和钼基合金。陶瓷材料可以是任何合适的碳化材料，诸如碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、碳化钒(VC)、碳化铬(CrC)、碳化钽(TaC)、两个或两个以上的碳化物混合物或两个或两个以上的陶瓷材料的混合物。第二材料也可以是金属氧化物，诸如部分地稳定的氧化锆或铝氧化物，或者金属氮化物或金属硼化物。第二材料也可以是工业用金刚石或工具钢，优选地是工具钢。工具钢在这里理解为铁基材料，其包括碳化物，诸如碳化铬、碳化钒、碳化铌、碳化钨或其任何组合。工具钢类型的示例是渗碳钢、回火钢、高速钢、喷射成形钢或铸铁。工具钢的维氏硬度通常是至少400HV，更典型地是至少500HV，更优选地至少600HV。在工具钢中的碳化物量是至少5％体积，通常超过10％体积，优选超过20％体积。

根据本发明的一个优选实施例，主体由为金属陶瓷或硬金属的材料制成，而芯体也由金属陶瓷或硬金属的材料制成。根据本发明的另一个优选实施例，主体由为工具钢的材料制成，而芯体由为金属陶瓷或硬金属的材料制成。

根据本发明的另一个优选的实施例，主体的硬度在整个主体上变化。硬度可以例如从主体的外表面到主体的中心不断地增加，独立于插入主体中的芯体。

芯体也可以由多个单个芯体部件制成。例如，芯体可以包括已经陆续布置进入主体的多个圆柱形部件。以这种方式，芯体是不连续的，但是芯体包括多个间断，在间断处，一个芯体部件结束并且第二个芯体部件开始。单个芯体部件的端部可以互相接触或者在它们之间可以具有材料。芯体的间断点使芯体更耐破裂，但是芯体仍保留其耐磨提高的性能。芯体可以包括2-4个单个芯体部件。

芯体的横截面形状可以是圆形、细长形、三角形、四边形、平行四边形、多边形或不规则形。芯体的横截面形状和面积在整个芯体的长度上通常是恒定的。然而，在某些实施中，直径和横截面积从芯体的第一端朝向第二端减小是可能的，由此芯体具有截锥形状。芯体是T形也是可能的。

典型地，插入部件的长度为25-100毫米，典型地为30-80毫米，更典型地为30-60毫米，并且插入部件的总直径在10-60毫米的范围中。芯体的直径典型地2-50毫米。主体也有可能包括多个平行芯体。一个单个主体可以包括例如2-6个、典型地2-4个平行芯体。这些平行芯体可以具有在5-30毫米范围中的直径。当插入部件具有多个平行芯体时，其机械可靠性得到改善，即使单个芯体比在仅包括单个芯体的插入部件中使用的芯体更薄。多个芯体提供的优势在于，即使一个芯体将被破坏或损坏，由于其他未断裂的芯体，插入部件的强度仍然保持在可接受的水平处。具有多个芯体的插入部件例如可以用于磨辊边缘的保护。

插入部件的横截面可以是圆形、细长形、三角形、四边形、平行四边形、多边形或不规则形。可以控制待压碎材料的流动，以使材料在磨辊的轴向方向上更均匀地分布。例如，细长插入部件可以与磨辊的中心线成角度关系放置，以使插入部件引导被研磨材料远离磨辊的中心部分朝向磨辊的两端。还可行的是通过在在磨辊的不同位置处采用具有不同横截面形状的插入部件提高破碎结果。

还可行的是，主体具有中空管、环面或环形的形状。芯体可以布置在管、环面或环形壁中，或者芯体可以在主体的内壁上形成芯体层。在研磨过程中，插入部件内部的中空空间被填满被研磨的材料，从而提供自生保护。

在一个实施例中，插入部件具有多个芯体，每个芯体具有球体形状。

根据本发明的一个实施例，插入部件还包括表面层或涂层，表面层或涂层包封主体的至少一部分。表面层或涂层可以是与主体不同的材料，或者可以已经以为主体的外表面提供与主体的大多数材料不同的特性和/或性能的方式处理或加工主体的外表面。例如，主体的表面可以渗碳。表面层或涂层可以提高插入部件的耐磨性，或者其可以提高其到磨辊的结合。芯体部件包括相应的表面层或涂层也是可行的，改善芯体或者其粘接到主体的机械性能。在表面层或涂层在芯体插入主体之前被布置在芯体的外表面上的情况下，表面层或涂层将变成在芯体和主体之间的中间层。

在本发明的一个实施例中，可以在主体和芯体之间布置一个或多个中间层。中间层的材料可以为在化学地不同于芯体和主体两者的材料。中间层的材料也可以与芯体和/或主体材料化学性质相似，但是在这种情况下，中间层的材料与芯体和/或主体物理性能不同。可以在插入中间层并将中间层连接到主体之前以每次一层的方式将多个中间层布置在芯体的表面上。

芯体和主体可以以提供用于连接的足够强度的任何合适的方法连接到对方。在主体和芯体两者都是由复合金属、陶瓷、金属陶瓷制成的情况下，它们通常烧结在一起。在主体由工具钢制成并且芯体由复合金属、陶瓷、金属陶瓷制成的情况下，它们使用粘结剂、压力配合、干涉配合或钎焊连接在一起。合适的粘合剂是环氧基粘合剂，优选地是双组分的环氧粘合剂。在压力配合中，芯体被压入在主体中的凹槽，凹槽具有略小于芯体的直径。为了使每个磨辊适应不同类型的磨损，插入部件的沿着其所连接到的磨辊的图案可以变化。

磨辊可以具有0.15米至5米的直径，典型地是1.0-2.5米，并且在轴向上其长度可以达2.0米。磨辊可以为精炼、锻造、铸造或热均衡压制钢，并且磨辊可以通过热成型例如环锻)延伸。磨辊的材料的维氏硬度与主体维氏硬度值相同或更低。磨辊包括从辊边缘朝向磨辊的中心延伸的辊端部，并且具有为磨辊的总长度的10-20％的长度。在这些辊端部之间定位的是磨辊的中心部分，该中心部分包括磨辊总长度的60-80％。通常地，在磨辊的中心部分中的待研磨材料的体积流量高于在辊端部中的待研磨材料的体积流量。磨辊的圆周速度在研磨过程中通常是1至2米/秒。磨辊用在包括两个反向旋转辊的高压研磨单元中，这两个反向旋转辊在巨大水压下粉碎它们之间的材料。

根据本发明的一个实施例，磨辊被耐磨表面层覆盖，耐磨表面层通过热均衡压制、喷射成形、感应淬火、混合铸造或焊接产生。也可以通过例如渗碳、硝化或其组合对磨辊的表面进行表面处理。通过在插入部件之间布置耐磨表面层在辊表面上，可以减少在磨削过程中可能形成的自生层下面的磨损的风险。表面层还防止辊表面在意外的插入部件故障的情况下出现灾难性磨损，并且还在磨削过程中没有自生层形成的情况下保护该辊表面。例如，如果在研磨过程中一个或几个插入部件被损坏和/或断裂，耐磨层给予工艺操作者在磨辊表面被无可挽回地损坏之前更多的时间以注意插入部件故障并且对此反应。磨辊包括至少一个，优选地多个，用于插入部件的凹槽，插入部件包括芯体和围绕芯体的主体。可以使用粘接、钎焊、收缩装配、焊接、压力配合、干涉配合或机械连接将插入部件连接到磨辊的凹槽。可以用于粘接的粘合剂是环氧粘合剂，特别地双组分的环氧粘合剂。在许多实施例中，粘合剂粘接提供了将插入部件粘结到磨辊的快速、廉价和简单的方法。对于清除插入部件和凹槽尺寸还具有较低要求。粘合剂粘还使得能够更换损坏和/或磨损的插入部件。例如，可以使用对温度敏感的粘结剂，由此在插入部件的位置处加热辊导致粘合剂的分解，并且使人们有可能从凹槽中移除插入部件，并且用一个新的插入部件更换它。

凹槽在磨辊中的深度通常使得插入部件延伸出辊表面的长度典型地为5-20毫米，更典型地为5-15毫米。当粉碎材料能够被堆放在插入部件之间时，这使得能够由粉碎材料形成自身耐磨损保护。凹槽的深度还可能使得插入部件的端部与主辊表面在相同平面中。

在磨辊上限定插入部件覆盖区域是可能的。插入部件覆盖区域在这些是指插入部件在磨辊的限定表面面积上的总和横截面面积与磨辊的该限定表面面积的比例，以百分比设定。插入部件覆盖面积至少20％，典型地至少30％，并且不超过100％，并且典型地小于90％。插入部件覆盖面积在辊表面上或沿辊表面可能会有所不同，并且其典型地被选择为使得被研磨的材料的自生层形成在插入部件之间。插入部件覆盖区域还可以被选择为以便获得辊表面的均匀磨损。典型地，插入部件在磨辊的中心部分中较高并且在辊的端部中较低。

根据本发明的第二方面，提供用于严重磨损操作磨辊的卡匣，包括根据上述特征的多个插入部件。

根据本发明的第三方面，提供用于严重磨损操作的磨辊的片段，包括根据上述特征的多个插入部件或卡匣。

根据本发明的第四方面，提供用于严重磨损操作的磨辊，包括根据上述特征的多个插入部件、卡匣或片段。

根据本发明的第五方面，提供用于粉碎一堆材料的滚轧机，包括根据上述特征的至少一个磨辊。

根据本发明的第六方面，提供用于改善高压磨辊的耐磨性的方法。

以上已经参照一些实施例，主要地描述本发明。然而，本领域技术人员很容易地理解，不同于上文所披露的其他实施例同样能够落入本发明的如由附后权利要求限定的保护范围内。

因此，根据本发明的插入部件、主体和芯体的大小和形状在多个不同实施例中可以变化而不偏离本发明的范围。

Claims

1.一种用于严重磨损操作的磨辊(6)的细长插入部件(1)，包括：

由具有第一硬度的第一材料形成的芯体(2)，所述芯体(2)在所述细长插入部件(1)的纵向方向上延伸，和

由具有第二硬度的第二材料形成的主体(3)，所述主体(3)包围所述芯体(2)，其中第一硬度大于第二硬度。

2.根据权利要求1所述的细长插入部件(1)，其中所述第一材料具有第一韧性，且第二材料具有第二韧性，并且其中第一韧性小于第二韧性。

3.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述第一材料是从包括金属材料、陶瓷材料或金属材料和陶瓷材料的组合的组中选择的。

4.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述第二材料是从包括金属材料、陶瓷材料或金属材料和陶瓷材料的组合的组中选择的。

5.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述第一材料的硬度在从至少600HV至1200HV的范围内。

6.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述第二材料的硬度在从至少400HV至1200HV的范围内。

7.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述细长插入部件(1)的横截面是圆形的。

8.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述细长插入部件(1)具有销的形状。

9.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述芯体(2)是圆柱形的。

10.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中芯体(2)的几何中心轴线与所述细长插入部件(1)的几何中心轴线不对齐。

11.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述芯体(2)沿着所述细长插入部件(1)的整个长度在纵向方向上延伸。

12.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述芯体(2)从所述细长插入部件(1)的顶端并且沿着所述细长插入部件(1)的部分长度在纵向方向上延伸。

13.根据权利要求1或2所述的细长插入部件(1)，其中所述细长插入部件(1)的外表面(4)被成形。

14.一种用于严重磨损操作的磨辊的卡匣(5)，包括多个根据权利要求1-13中任何一项所述的细长插入部件(1)。

15.一种用于严重磨损操作的磨辊的片段(8)，包括多个根据权利要求1-13中任何一项所述的细长插入部件(1)或多个根据权利要求14所述的卡匣(5)。

16.一种用于严重磨损操作的磨辊(6)，包括多个根据权利要求1-13中任何一项所述的细长插入部件(1)、多个根据要求14所述的卡匣(5)或多个根据权利要求15所述的片段(8)。

17.一种用于粉碎一堆材料的滚轧机(11)，包括至少一个根据权利要求16所述的磨辊(6)。

18.一种用于提高高压磨辊的耐磨性的方法，包括下述步骤：

制造磨辊，

布置至少一个凹槽到所述磨辊的圆周，

制造至少一个插入部件，以及

布置和连接所述至少一个插入部件到所述至少一个凹槽，其中制造所述至少一个插入部件的步骤包括：

布置由具有第一硬度的第一材料形成的芯体在由具有第二硬度的第二材料形成的主体中，所述芯体在所述至少一个插入部件的纵向方向上延伸，并且所述主体包围所述芯体，其中第一硬度大于第二硬度。