CN105126959A - 一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，先将陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入干燥箱中干燥、烧结制得陶瓷预制件；取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注耐磨合金金属液，得到表面由陶瓷预制件与耐磨合金材料呈冶金结合的辊皮衬板，最后将辊皮衬板固定在辊芯表面即可。本发明辊皮衬板尺寸小、重量轻，铸件质量、热处理工艺易于控制，成品合格率高；辊皮衬板表面由高耐磨的陶瓷预制件与耐磨合金复合而成，具有双重耐磨性能，同时也具有金属材料的韧性；因辊皮衬板端面采用螺栓固定，可进行现场拆卸，然后更换新制辊皮衬板。
Description
技术领域
本发明涉及一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的造方法，可适用于火力发电、水泥、冶金、矿山等行业各种立磨的磨辊。
背景技术
在电力、水泥、冶金、矿山等行业，制粉系统使用大量的磨辊，它作为主要的耐磨件，其质量的优劣，特别是耐磨性能直接影响到制粉的作业率、煤粉质量、磨辊消耗和生产成本。由于任何磨辊材料，在制粉工况条件下，都有较为严重的磨损，当磨损出现较严重的凹坑、沟槽后，磨煤机煤粉效率下降，磨煤机出力不足。
目前火力发电厂所用的磨辊大部分为整体铸造的高铬铸铁，运行磨损后在其上面反复堆焊耐磨合金层可以提高磨辊的使用寿命，但整体铸造的高铬合金磨辊遇到煤质较差时磨损过程中容易出现断裂。另外，堆焊虽然能提高使用寿命，但容易出现堆焊层脱落现象，此外，堆焊成本较高，堆焊一次后使用寿命最多可延长一年，电厂频繁的停机检修造成了极大的经济损失。
印度Vega公司生产的复合磨辊采用了二次浇铸工艺，首先采用高铬合金材料浇铸耐磨陶瓷网格体制备出陶瓷合金复合衬板，然后再对陶瓷合金复合衬板进行二次浇铸制备出复合磨辊，该工艺解决了整体高铬合金磨辊寿命短、价格高难题，但整个辊面每块衬板与衬板之间存在球磨铸铁不耐磨缺陷，一旦磨损严重将会加速陶瓷合金衬板磨损，此外，整个磨辊报废后将不能修复，直接报废，给电厂增加了大量的维修费用。比利时Magotteaux公司生产的陶瓷合金复合磨辊是将陶瓷芯板（由陶瓷颗粒复合而成）采用高铬合金材料一次浇铸而成，满足了磨煤机的使用寿命，但该磨辊使用报废后，辊芯无法进行堆焊修复，重新购买磨辊增加了电厂的经费支出。此外，该技术掌握在国外，售后服务周期较长，无法及时为电厂解决质量问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种辊皮衬板尺寸小、重量轻，铸件质量、热处理工艺易于控制，成品合格率高、拆卸方便的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊及其制造方法。
技术方案：本发明所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为6～22目的陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与低熔点合金粉末的质量比为1:0.4～1:1.4，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的1%-6%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1050℃-1250℃下烧结60-120min，低熔点合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注耐磨合金金属液，得到表面由陶瓷预制件与耐磨合金材料呈冶金结合的辊皮衬板，辊皮衬板底面为平面；
（4）将辊皮衬板机加工后进行热处理，使其耐磨合金硬度达到60-64HRC；
（5）熔炼母体金属材料形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得到表面呈多边形的辊芯，将步骤（4）热处理后的辊皮衬板端面采用螺栓固定在辊芯表面，螺栓上方镶嵌陶瓷盖得到辊皮衬板与辊芯复合的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊。
进一步的，所述陶瓷颗粒为氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、碳化钨、氮化钛中的一种或任意几种的组合。
进一步的，所述低熔点合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末中的一种或任意几种的组合。
进一步的，该复合磨辊包括由金属基体材料浇铸而成的磨辊辊芯，所述磨辊辊芯表面安装有分块式辊皮衬板，所述辊皮衬板是由耐磨合金材料与浇铸陶瓷预制件复合而成，所述辊皮衬板端面设有螺栓孔，所述螺栓孔中装有与所述磨辊辊芯连接的螺栓，所述磨辊辊芯通过螺栓与所述辊皮衬板固定连接，所述螺栓孔上部镶嵌有陶瓷体。
进一步的，所述金属基体材料为球墨铸铁或中碳钢。
进一步的，所述辊皮衬板的底面为平面结构。
进一步的，所述磨辊辊芯的表面呈多边形平面结构。
进一步的，所述耐磨合金材料为高铬铸铁或高锰钢。
进一步的，所述陶瓷预制件是由陶瓷颗粒与金属合金粉混合烧结而成。
进一步的，所述陶瓷预制件为蜂窝状或网格状，厚度为20-50mm。
进一步的，所述螺栓为沉头螺栓。
有益效果：本发明具有如下有益效果：
（1）辊皮衬板表面由高耐磨的陶瓷预制件与耐磨合金复合而成，具有双重耐磨性能，同时也具有金属材料的韧性；
（2）陶瓷预制件采用蜂窝状或网格状，运行磨损时表面不同耐磨材料形成了高度差，有助于提高煤粉的研磨效率；
（3）辊皮衬板底面设计成平面结构易于加工，并且与表面呈多边形的辊芯实现了面与面的接触，确保了运行过程中辊皮不会断裂，解决了以往辊皮衬板底面为弧面或球面结构与辊芯表面不匹配、运行过程中易断裂的难题；
（4）辊芯采用球墨铸铁或中碳钢材料，保证了复合磨辊良好的韧性和冲击性，铸件无需进行热处理，材料本身相对耐磨合金材料价格低，降低了制造成本；
（5）辊皮衬板尺寸小、重量轻，铸件质量、热处理工艺易于控制，成品合格率高；
（6）复合磨辊磨损后期，因辊皮衬板端面采用螺栓固定，可进行现场拆卸，然后更换新制辊皮衬板，解决了复合磨辊不可修复的难题，既缩短了维修时间也节约了大量的维修费用。
附图说明
图1为本发明复合磨辊的装配结构剖视图；
图2为本发明复合磨辊的装配结构主视图；
图3为本发明陶瓷预制件的结构示意图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为本发明辊皮衬板的结构示意图；
图6为图5的A-A剖视图；
图7为本发明辊芯的结构示意图；
图8为图7的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实时例对本发明作进一步详细说明：
实施例1
一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为6目的氧化铝陶瓷颗粒与铁基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与铁基合金粉末的质量比为1:0.4，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的1%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1050℃下烧结60min，铁基合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注高铬铸铁金属液，得到表面由陶瓷预制件与高铬铸铁呈冶金结合辊皮衬板，辊皮衬板底面为平面；
（4）将辊皮衬板机加工后进行热处理，使其高铬铸铁硬度达到60HRC；
（5）熔炼球磨铸铁形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得到表面呈多边形的辊芯，将步骤（4）热处理后的辊皮衬板端面采用螺栓固定在辊芯表面，螺栓上方镶嵌陶瓷盖得到辊皮衬板与辊芯复合的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊。
实施例2：
一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为22目的氧化锆陶瓷颗粒与镍基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与镍基合金粉末的质量比为1:1.4，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的6%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1250℃下烧结120min，镍基合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注高锰钢金属液，得到表面由陶瓷预制件与高锰钢呈冶金结合辊皮衬板，辊皮衬板底面为平面；
（4）将辊皮衬板机加工后进行热处理，使其高锰钢硬度达到64HRC；
（5）熔炼中碳钢形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得到表面呈多边形的辊芯，将步骤（4）热处理后的辊皮衬板端面采用螺栓固定在辊芯表面，螺栓上方镶嵌陶瓷盖得到辊皮衬板与辊芯复合的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊。
实施例3：
一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为14目的碳化硅陶瓷颗粒与钴基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与钴基合金粉末的质量比为1:1.0，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的4%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1200℃下烧结100min，钴基合金粉将碳化硅陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注高铬铸铁金属液，得到表面由陶瓷预制件与高铬铸铁呈冶金结合辊皮衬板，辊皮衬板底面为平面；
（4）将辊皮衬板机加工后进行热处理，使其高铬铸铁硬度达到62HRC；
（5）熔炼球墨铸铁形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得到表面呈多边形的辊芯，将步骤（4）热处理后的辊皮衬板端面采用螺栓固定在辊芯表面，螺栓上方镶嵌陶瓷盖得到辊皮衬板与辊芯复合的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊。
实施例4：
一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，包括如下步骤：
（1）将粒径为18目的碳化硅陶瓷颗粒与钴基合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与钴基合金粉末的质量比为1:1.2，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的5%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1230℃下烧结110min，钴基合金粉将碳化硅陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注高铬铸铁金属液，得到表面由陶瓷预制件与高铬铸铁呈冶金结合辊皮衬板，辊皮衬板底面为平面；
（4）将辊皮衬板机加工后进行热处理，使其高铬铸铁硬度达到63HRC；
（5）熔炼球墨铸铁形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得到表面呈多边形的辊芯，将步骤（4）热处理后的辊皮衬板端面采用螺栓固定在辊芯表面，螺栓上方镶嵌陶瓷盖得到辊皮衬板与辊芯复合的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊。
通过上述四个实施例制造而成的复合磨辊的结构如图1到图8所示，该复合磨辊包括由金属基体材料浇铸而成的磨辊辊芯1，所述磨辊辊芯1表面安装有分块式辊皮衬板2，所述辊皮衬板2是由耐磨合金材料与浇铸陶瓷预制件3复合而成，所述辊皮衬板2端面设有螺栓孔，所述螺栓孔中装有与所述磨辊辊芯1连接的螺栓4，所述磨辊辊芯1通过螺栓4与所述辊皮衬板2固定连接，所述螺栓孔上部镶嵌有陶瓷体5。
作为上述技术方案的进一步优化，所述金属基体材料为球墨铸铁或中碳钢。所述辊皮衬板2的底面为平面结构。所述磨辊辊芯1的表面呈多边形平面结构。所述耐磨合金材料为高铬铸铁或高锰钢。所述陶瓷预制件3是由陶瓷颗粒与金属合金粉混合烧结而成。所述陶瓷预制件3为蜂窝状或网格状，厚度为20-50mm。
本发明具有如下有益效果：
（1）辊皮衬板表面由高耐磨的陶瓷预制件与耐磨合金复合而成，具有双重耐磨性能，同时也具有金属材料的韧性；
（2）陶瓷预制件采用蜂窝状或网格状，运行磨损时表面不同耐磨材料形成了高度差，有助于提高煤粉的研磨效率；
（3）辊皮衬板底面设计成平面结构易于加工，并且与表面呈多边形的辊芯实现了面与面的接触，确保了运行过程中辊皮不会断裂，解决了以往辊皮衬板底面为弧面或球面结构与辊芯表面不匹配、运行过程中易断裂的难题；
（4）辊芯采用球墨铸铁或中碳钢材料，保证了复合磨辊良好的韧性和冲击性，铸件无需进行热处理，材料本身相对耐磨合金材料价格低，降低了制造成本；
（5）辊皮衬板尺寸小、重量轻，铸件质量、热处理工艺易于控制，成品合格率高；
（6）复合磨辊磨损后期，因辊皮衬板端面采用螺栓固定，可进行现场拆卸，然后更换新制辊皮衬板，解决了复合磨辊不可修复的难题，既缩短了维修时间也节约了大量的维修费用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将粒径为6～22目的陶瓷颗粒与低熔点合金粉末用粘结剂混合均匀得混合物，其中，陶瓷颗粒与低熔点合金粉末的质量比为1:0.4～1:1.4，粘结剂的加入量是陶瓷颗粒质量的1%-6%；
（2）将上述混合物填充于模具型腔内成型，素坯连同模具一起放入150℃干燥箱中干燥2小时，然后脱模得干燥好的陶瓷预制件，再将其放入真空炉内在1050℃-1250℃下烧结60-120min，低熔点合金粉将陶瓷颗粒粘结成陶瓷预制件；
（3）真空炉内温度降至150℃以下时，取出烧结好的陶瓷预制件，将其固定在辊皮衬板铸型型腔表面，然后浇注耐磨合金金属液，得到表面由陶瓷预制件与耐磨合金材料呈冶金结合的辊皮衬板，辊皮衬板底面为平面；
（4）将辊皮衬板机加工后进行热处理，使其耐磨合金硬度达到60-64HRC；
（5）熔炼母体金属材料形成金属液，然后浇注进入铸型型腔，得到表面呈多边形的辊芯，将步骤（4）热处理后的辊皮衬板端面采用螺栓固定在辊芯表面，螺栓上方镶嵌陶瓷盖得到辊皮衬板与辊芯复合的可拆卸式陶瓷合金复合磨辊。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述陶瓷颗粒为氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钛、碳化钨、氮化钛中的一种或任意几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述低熔点合金粉末为铁基合金粉末、镍基合金粉末或钴基合金粉末中的一种或任意几种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：该复合磨辊包括由金属基体材料浇铸而成的磨辊辊芯（1），所述磨辊辊芯（1）表面安装有分块式辊皮衬板（2），所述辊皮衬板（2）是由耐磨合金材料与浇铸陶瓷预制件（3）复合而成，所述辊皮衬板（2）端面设有螺栓孔，所述螺栓孔中装有与所述磨辊辊芯（1）连接的螺栓（4），所述磨辊辊芯（1）通过螺栓（4）与所述辊皮衬板（2）固定连接，所述螺栓孔上部镶嵌有陶瓷体（5）。
5.根据权利要求4所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述金属基体材料为球墨铸铁或中碳钢。
6.根据权利要求4所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述辊皮衬板（2）的底面为平面结构。
7.根据权利要求4所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述磨辊辊芯（1）的表面呈多边形平面结构。
8.根据权利要求4所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述耐磨合金材料为高铬铸铁或高锰钢。
9.根据权利要求4所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述陶瓷预制件（3）是由陶瓷颗粒与金属合金粉混合烧结而成。
10.根据权利要求4或9所述的一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法，其特征在于：所述陶瓷预制件（3）为蜂窝状或网格状，厚度为20-50mm。
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Date of cancellation: 20211118 Granted publication date: 20180529 Pledgee: Nantong Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: NANTONG GAOXIN WEARABLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980008594 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A manufacturing method of removable ceramic alloy composite grinding roller Effective date of registration: 20221027 Granted publication date: 20180529 Pledgee: Nantong Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: NANTONG GAOXIN WEARABLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980019909 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20231025 Granted publication date: 20180529 Pledgee: Nantong Jiangsu rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: NANTONG GAOXIN WEARABLE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980019909 |
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