CN103212471A - 一种改进的球磨机冷却系统和冷却方法 - Google Patents

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李克林
张洪
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Abstract

本发明公开了一种改进的球磨机冷却系统和冷却方法，包括球磨机体和水箱，在球磨机体和水箱之间连接有冷冻机系统，将冷冻机系统的冷却水温度设置为8.6℃-11.2℃，球磨机的转速为36转/分钟，球磨的球料比为4：1，球磨介质为无水乙醇，液固比为250ml/kg至280ml/kg，同时加入原料总质量2%的石蜡及0.1.5%至2%的油酸，累计球磨时间为48小时至96小时。本发明具备的有益技术效果是：可确保球磨冷却用水温度更低更稳定，从而能使运行中的球磨机内温度维持在一个相对稳定的低温状态，可提高混合料相关性能质量，将为高品质的混合料制备提供了更好的保障。

Description

一种改进的球磨机冷却系统和冷却方法
技术领域
本发明涉及一种改进的球磨机冷却系统和冷却方法，属于硬质合金混合料制备工艺和设备的技术领域。
背景技术
硬质合金被称为现代工业的牙齿，由于其具有高强度、高硬度、高耐磨性以及良好的化学稳定性，故应用领域非常广泛。随着硬质合金在电子工业用加工工具(如微型钻头)、高精度磨削加工中心用加工刀具与微型雕刻刀具及矿山用切削工具和金属切削工具中的广泛应用，对其质量要求越来越高。高质量的原料是制取高质量硬质合金的关键条件之一，混合料质量的好坏直接关系到硬质合金产品的内部材质与外观质量。如果没有优质的混合料,即使采用最先进的设备也无法生产出性能优异的合金。
球磨是机械法制取金属粉末的基本方法，其过程对混合料的主要作用体现在四个方面：混合作用、破碎作用、活化作用、氧化作用。其中混合料在球磨过程中的氧化是一种有害作用。
在球磨过程中球磨机内温度是一个关键的技术因素。球磨过程中由于球体、物料与筒体之间存在激烈的撞碰与磨擦导致产生热能量，使得球磨机内温度持续升高，不利于混合料的研磨质量。随着球磨机设备技术的发展，现国内大多数采用往球磨机夹层中通自来水的方式进行冷却，采用此方法难以生产出高品质的混合料，且特别是后续干燥工序为采用喷雾干燥的方式时，其粒料分散性与料浆粘度难以达到要求。而尽管球磨过程中温度的升高对混合料的有害影响已成为行业内共识，但未见有相关具体的研究出现。
混合料的球磨是硬质合金生产的第一道关键工序，该工序主要起到一个对混合料的混合、破碎以及活化作用并存在使混合料氧化的副作用，其运行效果直接影响后续工序的运转和最终合金产品的质量。传统球磨机冷却方式为采用自来水冷却，未能有效地使得球磨机内温度维持在一个理想的低温状态。高温有利于氧化作用的发生和促使石蜡发生熔融现象，这些都不利于混合料制备工艺进行的产品质量。而由于自来水温度不能保持恒定，不利于不同批次间混合料质量的稳定。
现有的球磨机冷却方式的主要缺点：混合料石蜡容易发生熔融及偏析，料粒容易团聚，料浆粘度较大，卸料过筛困难；混合料易产生增氧现象，导致后续烧结工序碳含量难以控制；球磨过程中易产生脏化现象，降低合金性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的球磨机冷却方法，能够有效提高混合料球磨质量，能够生产出高品质混合料。
本发明采用如下技术方案实现：
一种改进的球磨机冷却系统，包括球磨机体和水箱，其特征在于，在球磨机体和水箱之间连接有冷冻机系统，所述冷冻机系统内设置有蒸发器、冷凝器和控制柜，其中蒸发器一端与水箱相连，另一端与冷凝器相连，所述冷凝器的另一端与球磨机体的冷却水入口相连，所述球磨机体的冷却水出口与水箱相连。
一种改进的球磨机冷却方法，其特征在于，该冷却方法包括如下步骤：将权利要求1中所述冷冻机系统的冷却水温度设置为8.6℃-11.2℃，球磨机的转速为36转/分钟，球磨的球料比为4：1，球磨介质为无水乙醇，液固比为250ml/kg至280ml/kg，同时加入原料总质量2%的石蜡及0.15%至2%的油酸，累计球磨时间为48小时至96小时。
进一步的，所述冷却水温度为9.3℃。
进一步的，加入原料总质量0.2%的油酸。
进一步的，累计球磨时间为70小时。
本发明具备的有益技术效果是：可确保球磨冷却用水温度更低更稳定，从而能使运行中的球磨机内温度维持在一个相对稳定的低温状态，可提高混合料相关性能质量。由于水温较为稳定，从而使混合料制备的工艺稳定性及可控性大大增强。由于温度的降低，一方面可减少物料的氧化作用，使物料增氧降到一个稳定的、低水平状态。一方面确保成形剂这类有机化合物处在一种较稳定的、可控的物理状态。如采用石蜡工艺的混合料可确保其分布更加均匀，防止石蜡偏析现象的发生，可使粒料更加分散，有更为优化的粘度，有利于后续干燥工序的进行，同时可减少球磨过程中脏化现象的产生。本发明的冷却方法解决了球磨过程中可能存在的以上问题，将为高品质的混合料制备提供了更好的保障。
附图说明
图1是现有技术球磨机冷却系统的系统示意图。
图2是改进的球磨机冷却系统的系统示意图。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
如图1和图2所示，球磨机体1和水箱2相连，球磨机体1的外壳设有夹层3，夹层3与冷却水入口5和冷却水出口4形成一个水循环管路。夹层3中水管路沿球磨机外壳循环。夹层3的出口与冷却水出口4相连接。改进后的球磨机冷却系统在现有技术的基础上增加了一个冷冻机系统7，包括球磨机体1和水箱2，在球磨机体1和水箱2之间连接有冷冻机系统7，冷冻机系统7内设置有蒸发器、冷凝器和控制柜，蒸发器一端与水箱2相连，另一端与冷凝器相连，冷凝器的另一端与球磨机体1的冷却水入口5相连，水箱2和冷却水入口5之间设置有水泵6，球磨机体的冷却水出口4与水箱2相连。冷冻机系统7可通过控制柜实现冷却用水的低温稳定可控。改进后的球磨机冷却系统中所有管道外均包裹了一层保温材料。
本发明还提供了一种改进的球磨机冷却方法，该冷却方法包括如下步骤：将权利要求1中所述冷冻机系统的冷却水温度设置为8.6℃-11.2℃，球磨机的转速为36转/分钟，球磨的球料比为4：1，球磨介质为无水乙醇，液固比为250ml/kg至280ml/kg，同时加入原料总质量2%的石蜡及0.1.5%至2%的油酸，累计球磨时间为48小时至96小时。
实施例1：采用循环冷冻水冷却方式进行同牌号混合料多次配制球磨，记录不同批次的相关性能值进行对比并统计其平均值。按ISO标准配制的K10牌号：将原料按一定比例配料后加入用硬质合金做研磨体的滚动球磨机(原料的纯度均大于99.5%，平均粒度小于1.5μm)，冷却水温度设定值8.6℃，球磨机的转速为:36转/分钟,球磨的球料比为4:1，球磨介质为无水乙醇，液固比为250ml/kg。同时加入原料总质量2%的石蜡及0.15%的油酸，累计的球磨时间为:48小时，球磨到点后的料浆最高可通过320目筛网，较之以前的100目有大幅度提高；测定的粘度值为30.2mPa.s。采用喷雾干燥进行雾化干燥,干燥出口温度：90℃，干燥时间:120分钟，得到的喷雾干燥混合粒料的松装密度统计平均值为:3.3g/cm3，流动性统计平均值为：32.1s/50g，该两项性能均有所提高。氧含量统计平均值较之以往采用传统冷却方式降低0.13个百分点。将达到该要求的喷雾粒料在精密自压机成型，单重波动较之以前要小。长期的统计数据亦表明，采用新型的冷却方式配制该类混合料各相关性能如粘度，氧含量，松装密度等在不同批次间的波动较之采用传统冷却方式波动要小，稳定性较之要高。下表是现有技术的冷却方法和改进后冷却方式性能参数对比表：
表1：
实施例2：
采用循环冷冻水冷却方式进行同牌号混合料多次配制球磨，并统计相关性能平均值。按ISO标准配制P30牌号，将原料按一定的比例配料后加入用硬质合金做研磨体的滚动球磨机(原料的纯度均大于99.5%，平均粒度小于3.0μm)，冷却水温度设定值9.3°C，球磨机的转速为:36转/分钟，球磨的球料比为4:1，球磨介质为无水乙醇，液固比为280ml/kg。同时加入原料总质量2%的石蜡及0.2%的油酸，累计的球磨时间为70小时,球磨到点后的料浆过筛320目筛网，测定的粘度统计平均值为28.7mPa.s。采用喷雾干燥进行雾化干燥,干燥出口温度：90℃，干燥时间:120分钟，得到的喷雾干燥混合粒料的松装密度统计平均值为：3.5g/cm3，流动性统计平均值为：36.3s/50g，该两项性能均有所提高。氧含量统计平均值较之以往采用传统冷却方式降低0.08个百分点。将达到该要求的喷雾粒料在精密自压机成型，单重波动较之以前要小。长期的统计数据亦表明，采用新型的冷却方式配制该类混合料各相关性能如粘度，氧含量，松装密度等在不同批次间的波动较之采用传统冷却方式波动要小，稳定性较之要高。下表是现有技术的冷却方法和改进后冷却方式性能参数对比表：
表2：
Figure BDA00002474931900061
实施例3
采用循环冷冻水冷却方式进行同牌号混合料多次配制球磨，记录不同批次的相关性能值进行对比并统计其平均值。按ISO标准配制的金属陶瓷：将原料按一定的比例配料后加入用硬质合金做研磨体的滚动球磨机(原料的纯度均大于99.5%，平均粒度小于1.5μm)，冷却水温度设定值11.2℃，球磨机的转速为:36转/分钟,球磨的球料比为4:1，球磨介质为无水乙醇，液固比为250ml/kg。同时加入原料总质量2%的石蜡及2%的油酸,累计的球磨时间为:96小时,球磨到点后的料浆最高可通过320目筛网，较之以前的100目有大幅度提高；测定的粘度值为30.2mPa.s。采用喷雾干燥进行雾化干燥,干燥出口温度:90℃，干燥时间:120分钟，得到的喷雾干燥混合粒料各统计性能对比如下：
表3
Figure BDA00002474931900071
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种改进的球磨机冷却系统，包括球磨机体和水箱，其特征在于，在球磨机体和水箱之间连接有冷冻机系统，所述冷冻机系统内设置有蒸发器、冷凝器和控制柜，其中蒸发器一端与水箱相连，另一端与冷凝器相连，所述冷凝器的另一端与球磨机体的冷却水入口相连，所述球磨机体的冷却水出口与水箱相连。
2.一种改进的球磨机冷却方法，其特征在于，该冷却方法包括如下步骤：将权利要求1中所述冷冻机系统的冷却水温度设置为8.6℃-11.2℃，球磨机的转速为36转/分钟，球磨的球料比为4：1，球磨介质为无水乙醇，液固比为250ml/kg至280ml/kg，同时加入原料总质量2%的石蜡及0.15%至2%的油酸，累计球磨时间为48小时至96小时。
2、根据权利要求2所述的改进的球磨机冷却方法，其特征在于，所述冷却水温度为9.3℃。
3.根据权利要求2所述的改进的球磨机冷却方法，其特征在于，加入原料总质量0.2%的油酸。
4.根据权利要求2所述的改进的球磨机冷却方法，其特征在于，累计球磨时间为70小时。
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