CN105479102A - 球磨机钢球制造设备和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球磨机钢球制造设备和制造方法，设备包括锻机和淬火装置，还包括送料管，所述送料管内部和/或外部设置有保温层，送料管的进口连接所述锻机的出料端，送料管的出口连接所述淬火装置的进料端，所述送料管的进口位置高于送料管的出口。采用上述设备进行钢球制造时，在钢球锻造和淬火两个工序间，利用高温钢球在送料管中的输送过程，对钢球进行回火处理。一方面，可以让钢球可以避开外界气流影响，提高钢球淬火前的温度一致性；另一方面，可以消除钢球锻造时产生的晶格缺陷和内应力，再经后续淬火后，钢球性能明显提升，产品一致性好，且不影响连续生产。

Description

球磨机钢球制造设备和制造方法

技术领域

本发明涉及球磨机钢球的制造设备和制造方法。

背景技术

球磨机是常用的物料粉碎设备，其基本构造是，在一个筒体内存储有大量钢球。球磨机工作时，将物料投入筒体中，驱动机构带动筒体旋转，筒体内部的钢球和物料持续翻滚、抛洒，钢球不断对物料形成敲击作用，使物料粉碎。此外，物料在筒体中翻滚时还具有表面研磨的效果。

基于球磨机的工作原理，钢球要不断承受碰撞冲击和磨损消耗，这就要求钢球具有足够的强度和韧性，否则钢球会很快破碎或表面快速磨损，使球磨机不能达到原来的使用效果。

传统的球磨机钢球制造设备，主要包括锻机和淬火装置两部分，在两者之间设置倾斜的V形槽作为钢球输送通道，淬火装置一般包括提升输送机构和淬火池。

钢球制造时，烧红的钢坯被锻机压制形成球状，其具有较高温度，高温钢球沿倾斜的V形槽顺势滚落到达淬火装置处，由提升输送机构送入淬火池中，高温钢球经过淬火使性能提高。

然而，由于每个钢坯在加热和锻造时就可能存在个体差异，导致每个钢球从锻机输出时温度难以达到完全一致，而高温钢球从V形槽滑落过程，又容易受外界气温气流影响，使钢球到达淬火池时温度差异变大，经过淬火后最终产品性能一致性差。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种球磨机钢球制造设备，其采用送料管代替传统设备的V形槽，高温钢球在送料管中输送，可以避开外界气流对钢球温度影响，提高钢球淬火效果一致性。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种球磨机钢球制造方法，钢球在锻造和淬火两个工序之间，让钢球通过具有保温加热功能的送料管，让钢球保温回火，经后续淬火后钢球性能提高且质量更为稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

球磨机钢球制造设备，包括锻机和淬火装置，还包括送料管，所述送料管内部和/或外部设置有保温层，送料管的进口连接所述锻机的出料端，送料管的出口连接所述淬火装置的进料端，所述送料管的进口位置高于送料管的出口。

进一步的，所述保温层包裹在送料管外部，在送料管内部或/和送料管与保温层之间还设置有加热层。

进一步的，所述送料管为直通管，且送料管倾斜设置；所述加热层为铠装矿物绝缘加热电缆往复弯折的包裹在送料管外壁形成；所述送料管内径与锻机锻造的钢球外径相适配。

进一步的，所述送料管出口与淬火装置之间还设置有闸门机构；所述闸门机构包括底座和横杆，所述底座为固定设置，横杆一端与底座铰接，所述横杆上设置有挡片部，所述挡片部阻挡在所述送料管的流通路径，还包括用于带动横杆绕其铰接点摆动的驱动机构，当横杆摆动到最大幅度时，所述挡片部开启送料管的流通路径。

进一步的，所述驱动机构包括减速电机和用于带动横杆回到原位置的回位装置，所述减速电机输出轴设置有抬升杆，所述横杆上设置有支点部，所述支点部位于减速电机带动抬升杆沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，当抬升杆推动支点部时，所述横杆绕其铰接点摆动。

进一步的，所述支点部为圆柱形，且支点部设置在横杆远离底座的一端，所述抬升杆推动支点部时与圆柱的周面接触；所述支点部外套设有轴承。

进一步的，所述回位装置包括支撑台和重块，所述支撑台支撑在横杆下部，所述重块与横杆连接。

球磨机钢球制造方法，包括顺序进行的如下步骤：

A、经过加热的钢坯进锻机锻造形成高温钢球；

B、高温钢球进入送料管：所述送料管外部设置有保温层，送料管的进口连接所述锻机的出料端，送料管的出口连接所述淬火装置的进料端，所述送料管的进口位置高于送料管的出口；在送料管与保温层之间还设置有加热层；高温钢球在送料管中随重力滚落，并且在送料管中进行保温回火处理；

C、钢球从送料管的出口输出，并进入淬火装置进行淬火处理。

进一步的，所述步骤A中，钢坯加热温度是1100～1150℃；所述步骤B中，加热层加热使送料管的温度保持在900～950℃。

进一步的，所述步骤B中，所述送料管出口与淬火装置之间还设置有闸门机构；所述闸门机构包括底座和横杆，所述底座为固定设置，横杆一端与底座铰接，所述横杆上设置有挡片部，所述挡片部阻挡所述送料管的流通路径，还包括用于带动横杆绕其铰接点摆动的驱动机构，当横杆摆动到最大幅度时，所述挡片部开启送料管的流通路径，此时钢球通过送料管；

所述驱动机构包括减速电机和用于带动横杆回到原位置的回位装置，所述减速电机输出轴设置有抬升杆，所述横杆上设置有支点部，所述支点部位于减速电机带动抬升杆沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，当抬升杆推动支点部时，所述横杆绕其铰接点摆动；

调整减速电机转速为预设值，使送料管流通路径每隔2～5分钟开启一次；当挡片部阻挡送料管的流通路径时，锻机输出的钢球在送料管中存储并进行保温回火处理，直到挡片部开启送料管的流通路径。

本发明的有益效果是：本球磨机钢球制造设备，其采用送料管代替传统设备的V形槽，从锻机送出的高温钢球在送料管中输送，可以避开外界气流影响，提高钢球淬火前的温度一致性。而且，钢球在送料管中输送的过程中，钢球心部的热量可以传递到钢球外部，实现自回火，再结合加热层对钢球提供的升温补偿，使钢球进行回火处理，消除锻机压制形成的晶格缺陷和内应力；当设备进行连续生产时，送料管中同时堆积有多个钢球，后生产的高温钢球可以将热量传递给先生产的低温钢球，使每个钢球从送料管输出时的温度一致性提高，再经后续淬火处理后，钢球性能明显提升，且质量稳定。

本球磨机钢球制造方法，在钢球锻造和钢球淬火的两个工序之间，利用高温钢球在送料管中的输送过程，对钢球进行回火处理。一方面，可以让钢球可以避开外界气流影响，提高钢球淬火前的温度一致性；另一方面，可以消除钢球锻造时产生的晶格缺陷和内应力，再经后续淬火后，钢球性能明显提升，产品一致性好，且不影响连续生产。

附图说明

图1是本发明的球磨机钢球制造设备一种实施例的示意图；

图2是本发明的球磨机钢球制造设备，其送料管一种实施例的轴向视角示意图；

图中附图标记为：锻机1、淬火装置2、提升输送机构21、淬火池22、送料管3、加热层32、保温层33、闸门机构4、底座41、横杆42、挡片部421、支点部422、重块423、支撑台424、减速电机43、抬升杆431。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

球磨机钢球制造设备，包括锻机1和淬火装置2，还包括送料管3，所述送料管3内部和/或外部设置有保温层33，送料管3的进口连接所述锻机1的出料端，送料管3的出口连接所述淬火装置2的进料端，所述送料管3的进口位置高于送料管3的出口。

本发明的钢球制造设备，用送料管3代替传统设备的V形槽，如图1所示，送料管3处于锻机1和淬火装置2之间，锻机1压制送出的高温钢球可以从送料管3内部随重力滚落到达淬火装置2，从而避免外界气流对钢球的温度影响。高温钢球在送料管3中输送过程中，尤其是采用非常长的距离的送料管3时，钢球心部的温度可以传递到钢球外部，实现自回火，消除了锻造后的内应力和晶格缺陷，经后续淬火后钢球性能显著提升。

具体的，如图1～2所示，送料管3用于输送钢球，其进口连接锻机1，出口连接淬火装置2，锻机1送出的高温钢球从送料管3的进口进入，依靠重力经送料管3滚落至淬火装置2。

送料管3可以是直通管，且送料管3倾斜设置；也可以是弯曲的管道，保证钢球可以依靠重力在送料管3中顺势滚落即可。

保温层33可以对送料管3的内部进行保温，保温层33可以是设置在送料管3内部，也可以在送料管3外部，或者送料管3内外均设置有保温层33。

淬火装置2可以仅仅包括淬火池，也可以是还包括提升输送机构，如图1所示，高温钢球从送料管3的出口送出，先到达提升输送机构21，然后被提升输送机构21送入淬火池22中淬火。

优选的，当所述保温层33包裹在送料管3外部时，可以是在送料管3内部或/和送料管3与保温层33之间还设置有加热层32。

加热层32用于对送料管3内部的钢球进行加热升温，加热层32可以是设置在送料管3管腔内部，也可以是设置在送料管3与保温层33之间，或者是在送料管3内部、送料管3与保温层33之间均设有加热层32。

加热层32可以采是电加热膜、发热电阻之类的发热器件，优选的也可以是采用铠装矿物绝缘加热电缆往复弯折的包裹在送料管3外壁形成加热层32。铠装矿物绝缘加热电缆具有防火、防腐、强度高等优点。

而加热层32也可以对送料管3进行加热，使钢球温度升高，对钢球回火所需温度进行补偿，优化回火处理的效果。

为了更好的控制钢球在送料管3中的存储回火时间，优选的可以是，所述送料管3出口与淬火装置2之间还设置有闸门机构4。通过控制闸门机构4开启或关闭，可以让高温钢球通过或停留在送料管3中。停留在送料管3中的钢球可以持续保温并进行回火。

闸门机构4可以采用任何现有的能实现闸门开启或关闭的技术，优选的可以是所述闸门机构4包括底座41和横杆42，所述底座41为固定设置，横杆42一端与底座41铰接，所述横杆42上设置有挡片部421，所述挡片部421阻挡所述送料管3的流通路径，还包括用于带动横杆42绕其铰接点摆动的驱动机构，当横杆42摆动到最大幅度时，所述挡片部421开启送料管3的流通路径。

如图2所示，底座41为固定设置，横杆42一端与底座41铰接，使横杆42可以绕铰接的轴旋转。

横杆42上的挡片部421用于挡住送料管3的流通路径，让钢球无法通过，此时钢球在送料管3中存储，保障钢球具有足够的回火时间。挡片部421可以是连接在横杆42上的独立部件，也可以是如图2所示实施例，横杆42为长方形的条状结构，其挡片部421即是横杆42中部挡住送料管3的那一段。

驱动机构用于带动横杆42绕铰接点摆动，例如驱动机构可以是包括液压缸，液压缸的一端固定设置，另一端与横杆42连接，当液压缸周期性的伸出和缩回时，横杆即可被推动绕其铰接点周期性摆动，当液压缸缩回时，挡片部421正好处于保温管3的阻挡位置，实现闸门关闭功能；当液压缸伸出时，横杆42带动挡片部421脱离保温管3的阻挡位置，实现闸门开启功能。

优选的，所述驱动机构可以是包括减速电机43和用于带动横杆42回到原位置的回位装置，所述减速电机43输出轴设置有抬升杆431，所述横杆42上设置有支点部422，所述支点部422位于减速电机43带动抬升杆431沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，当抬升杆431推动支点部422时，所述横杆绕其铰接点摆动。

如图2所示，支点部422位于抬升杆431沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，因此当减速电机43带动抬升杆431沿电机输出轴周向旋转时，抬升杆431会接触并推动支点部422，让横杆42抬升，闸门开启，送料管3中的钢球依靠重力滚落；当减速电机43轴继续转动，抬升杆431脱离支点部422，横杆42在回位装置的拉动下返回原来的位置，挡片部421继续对保温管3形成阻挡，钢球停留在送料管3中，减速电机43持续转动即可带动闸门间歇性的开启。

支点部422可以是独立的设置在横杆42上的部件，也可以是横杆42上设置的凸起或缺口。优选的如图2所示实施例，所述支点部422为圆柱形，且支点部422设置在横杆42远离底座41的一端，所述抬升杆431推动支点部422时与圆柱的周面接触。

更优选的，可以是所述支点部422外套设有轴承。可以让抬升杆431推动支点部422时减少相对摩擦。

横杆42设置的回位装置，用于带动横杆42返回原位置，即是返回原来的挡片部421阻挡送料管3的位置，其实现方式可以是利用弹力、重力等多种方式，例如回位装置可以是在横杆42上设置的弹簧，当抬升杆431推动横杆42处于送料管3通道开启状态时，弹簧被拉伸；当抬升杆431脱离支点部422，弹簧缩回将横杆42拉回原来的阻挡位置。

优选的也可以是，所述回位装置包括支撑台424和重块423，所述支撑台424支撑在横杆42下部，所述重块423与横杆42连接。

如图2所示，当抬升杆431推动横杆42抬升后，减速电机43继续旋转使抬升杆431脱离支点部422，横杆42被重块423的重力拉动，落下并停靠在支撑台424上，即回到原来的阻挡位置，此时闸门关闭，钢球被阻挡在送料管3中。

采用本钢球制造设备，锻机1送出的高温钢球可以在送料管3中输送，一方面，钢球不易受到外界气流影响，使每个钢球的温度基本稳定；当进行连续生产时，送料管3中会同时停留多个钢球，后生产的高温钢球可以对先生产的低温钢球进行温度补偿，使每个钢球从送料管3送出时温度趋于一致；另一方面，钢球经过送料管3的过程中，钢球心部的热量可以充分传递到钢球表面实现自回火，加热层32还可以对钢球持续加热升温，消除锻造挤压后产生的内应力和晶格缺陷，实现回火效果，钢球淬火后，其强度、韧性均有显著提升，且每个钢球的质量更加稳定。

进一步优选的，当所述加热层32设置在送料管3与保温层33之间时，可以是所述送料管3内径与锻机1锻造的钢球外径相适配。设备进行连续生产时，后生产的高温钢球和先生产的低温钢球依次排布堆积在送料管3中，每个相邻的钢球热量相互传递、补偿，可以尽可能的消除钢球间的温度差异，使钢球从送料管3送出时温度一致性更好，有利于进一步提高淬火处理后的产品质量稳定性。

球磨机钢球制造方法，包括顺序进行的如下步骤：

A、经过加热的钢坯进锻机1锻造形成高温钢球；

B、高温钢球进入送料管3：所述送料管3外部设置有保温层33，送料管3的进口连接所述锻机1的出料端，送料管3的出口连接所述淬火装置2的进料端，所述送料管3的进口位置高于送料管3的出口；在送料管3与保温层33之间还设置有加热层32；高温钢球在送料管3中随重力滚落，并且在送料管3中进行保温回火处理；

C、钢球从送料管3的出口输出，并进入淬火装置2进行淬火处理。

本球磨机钢球制造方法，采用本发明的球磨机钢球制造设备进行钢球制造。钢坯锻造形成钢球和钢球淬火两个工序之间，让高温钢球在送料管中输送代替传统的V型槽输送，钢球在输送过程中进行回火处理，消除了锻造时产生的晶格缺陷和应力，并且让钢球表面温度更为均匀，经后续淬火后，钢球性能显著提升。

具体的，先将钢坯加热，进锻机1锻造，压制形成钢球，此时的钢球仍然具有较高温度，高温钢球从锻机1送出，并且进入送料管3，钢球依靠重力在送料管3中滚落，向淬火装置2输送，避开了外界气流影响。而保温层33也可以防止钢球的热量快速流失，高温钢球心部的热量可以传递到钢球外部，实现自回火。另一方面加热层32可以对送料管和钢球进行加热升温或温度补偿，保障钢球的回火效果。经过回火的高温钢球再进入淬火装置2进行淬火处理，能够显著提高钢球性能。

优选的钢球制造参数可以是，所述步骤A中，钢坯加热温度是1100～1150℃；所述步骤B中，加热层33加热使送料管3的温度保持在900～950℃。

即是让钢坯加热到1100～1150℃时，进锻机1进行锻造，锻造后的高温钢球进入送料管3，而加热层33将送料管3的温度控制在900～950℃。

进一步优选的，所述步骤B中，所述送料管3出口与淬火装置2之间还设置有闸门机构4；所述闸门机构4包括底座41和横杆42，所述底座41为固定设置，横杆42一端与底座41铰接，所述横杆42上设置有挡片部421，所述挡片部421阻挡所述送料管3的流通路径，还包括用于带动横杆42绕其铰接点摆动的驱动机构，当横杆42摆动到最大幅度时，所述挡片部421开启送料管3的流通路径，此时钢球通过送料管3；

所述驱动机构包括减速电机43和用于带动横杆42回到原位置的回位装置，所述减速电机43输出轴设置有抬升杆431，所述横杆42上设置有支点部422，所述支点部422位于减速电机43带动抬升杆431沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，当抬升杆431推动支点部422时，所述横杆绕其铰接点摆动；

调整减速电机43转速为预设值，使送料管3流通路径每隔2～5分钟开启一次；当挡片部421阻挡送料管3的流通路径时，锻机1输出的钢球在送料管3中存储并进行保温回火处理，直到挡片部421开启送料管3的流通路径。

采用带有闸门机构4的设备优选实施方式时，可以更方便的对钢球在送料管3中的储存时间进行控制，利用驱动机构的周期性运动带动送料管3流通路径的周期性开启，从而控制钢球在送料管3中的回火时间。例如通过调整减速电机43转速，使抬升杆431每隔2～5分钟抬升支点部422一次，使送料管3流通路径每隔2～5分钟开启一次。也就是每个钢球在在送料管3中停留并回火至少2～5分钟，直到挡片部421开启送料管3的流通路径，钢球才进入到淬火装置2。

以下用几组具体的实施例对本发明的钢球制造方法进行说明，表1是采用传统带V形槽的钢球制造设备生产的钢球性能，表2是采用本发明的钢球制造设备生产的钢球性能。

表1，采用V形槽的传统钢球制造设备：

表1中数据含义为，1#样品在传统带V形槽的钢球制造设备中生产，进行钢球锻造时，温度为1100℃，随后经V形槽输送至淬火装置并淬火，后检测其表面硬度为HRC56.5，冲击韧性为12J/cm²。2#、3#、4#样品所对应的数据含义同1#。

表2，采用本发明的钢球制造设备：

表2中数据含义为，5#样品在本发明的钢球制造设备中生产，进行钢球锻造时，温度为1100℃，随后经送料管输送至淬火装置并淬火，送料管温度为950℃，钢球在送料管中输送保存时间为5min，后检测其表面硬度为HRC60.3，冲击韧性为15J/cm²。6#、7#、8#样品所对应的数据含义同5#。

从表1～2的数据可见，采用本发明的设备制造的钢球，其表面硬度和冲击韧性均得到明显提升。

Claims (10)

1.球磨机钢球制造设备，包括锻机(1)和淬火装置(2)，其特征在于，还包括送料管(3)，所述送料管(3)内部和/或外部设置有保温层(33)，送料管(3)的进口连接所述锻机(1)的出料端，送料管(3)的出口连接所述淬火装置(2)的进料端，所述送料管(3)的进口位置高于送料管(3)的出口。

2.如权利要求1所述的球磨机钢球制造设备，其特征在于，所述保温层(33)包裹在送料管(3)外部，在送料管(3)内部或/和送料管(3)与保温层(33)之间还设置有加热层(32)。

3.如权利要求2所述的球磨机钢球制造设备，其特征在于，所述送料管(3)为直通管，且送料管(3)倾斜设置；所述加热层(32)为铠装矿物绝缘加热电缆往复弯折的包裹在送料管(3)外壁形成；所述送料管(3)内径与锻机(1)锻造的钢球外径相适配。

4.如权利要求1所述的球磨机钢球制造设备，其特征在于，所述送料管(3)出口与淬火装置(2)之间还设置有闸门机构(4)；所述闸门机构(4)包括底座(41)和横杆(42)，所述底座(41)为固定设置，横杆(42)一端与底座(41)铰接，所述横杆(42)上设置有挡片部(421)，所述挡片部(421)阻挡在所述送料管(3)的流通路径，还包括用于带动横杆(42)绕其铰接点摆动的驱动机构，当横杆(42)摆动到最大幅度时，所述挡片部(421)开启送料管(3)的流通路径。

5.如权利要求4所述的球磨机钢球制造设备，其特征在于，所述驱动机构包括减速电机(43)和用于带动横杆(42)回到原位置的回位装置，所述减速电机(43)输出轴设置有抬升杆(431)，所述横杆(42)上设置有支点部(422)，所述支点部(422)位于减速电机(43)带动抬升杆(431)沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，当抬升杆(431)推动支点部(422)时，所述横杆(42)绕其铰接点摆动。

6.如权利要求5所述的球磨机钢球制造设备，其特征在于，所述支点部(422)为圆柱形，且支点部(422)设置在横杆(42)远离底座(41)的一端，所述抬升杆(431)推动支点部(422)时与圆柱的周面接触；所述支点部(422)外套设有轴承。

7.如权利要求5所述的球磨机钢球制造设备，其特征在于，所述回位装置包括支撑台(424)和重块(423)，所述支撑台(424)支撑在横杆(42)下部，所述重块(423)与横杆(42)连接。

8.球磨机钢球制造方法，其特征在于，包括顺序进行的如下步骤：

A、经过加热的钢坯进锻机(1)锻造形成高温钢球；

B、高温钢球进入送料管(3)：所述送料管(3)外部设置有保温层(33)，送料管(3)的进口连接所述锻机(1)的出料端，送料管(3)的出口连接所述淬火装置(2)的进料端，所述送料管(3)的进口位置高于送料管(3)的出口；在送料管(3)与保温层(33)之间还设置有加热层(32)；高温钢球在送料管(3)中随重力滚落，并且在送料管(3)中进行保温回火处理；

C、钢球从送料管(3)的出口输出，并进入淬火装置(2)进行淬火处理。

9.如权利要求8所述的球磨机钢球制造方法，其特征在于，所述步骤A中，钢坯加热温度是1100～1150℃；所述步骤B中，加热层(33)加热使送料管(3)的温度保持在900～950℃。

10.如权利要求8所述的球磨机钢球制造方法，其特征在于，所述步骤B中，所述送料管(3)出口与淬火装置(2)之间还设置有闸门机构(4)；所述闸门机构(4)包括底座(41)和横杆(42)，所述底座(41)为固定设置，横杆(42)一端与底座(41)铰接，所述横杆(42)上设置有挡片部(421)，所述挡片部(421)阻挡所述送料管(3)的流通路径，还包括用于带动横杆(42)绕其铰接点摆动的驱动机构，当横杆(42)摆动到最大幅度时，所述挡片部(421)开启送料管(3)的流通路径，此时钢球通过送料管(3)；

所述驱动机构包括减速电机(43)和用于带动横杆(42)回到原位置的回位装置，所述减速电机(43)输出轴设置有抬升杆(431)，所述横杆(42)上设置有支点部(422)，所述支点部(422)位于减速电机(43)带动抬升杆(431)沿电机轴周向旋转时所扫过的范围内，当抬升杆(431)推动支点部(422)时，所述横杆绕其铰接点摆动；

调整减速电机(43)转速为预设值，使送料管(3)流通路径每隔2～5分钟开启一次；当挡片部(421)阻挡送料管(3)的流通路径时，锻机(1)输出的钢球在送料管(3)中存储并进行保温回火处理，直到挡片部(421)开启送料管(3)的流通路径。