CN108645224A - 陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板及其制备方法 - Google Patents

陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板及其制备方法，其篦板由金属孔板与陶瓷孔板复合，并由压板螺栓、梯形压板连接成一体。解决冷却机篦板成本增高、易磨损、消耗快的问题。采用陶瓷材料替代现有技术中篦板的磨损层，适用于水泥熟料生产用的工业冷却机。

Description

陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥熟料生产用工业冷却机的耐磨部件领域。
背景技术
现有冷却机设备上的合金钢篦板在应用到水泥熟料的生产时，因为合金钢篦板磨损较大较快，导致设备频繁检修或者设备部件未达到要求的使用期限。统计合金钢篦板使用情况后看，在5000吨/天熟料产量的情况下，每条生产线每年消耗的冷却机篦板耐热材料的价值约在60-90万元之间，随着金属材料Ni和Cr的市场价格变化，消耗的冷却机篦板耐热材料价格一定会逐年升高，势必会造成水泥业的生产成本增高。
发明内容
本发明提供一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板及其制备方法，用于解决水泥熟料生产用工业冷却机或冷却机系统的磨损问题，提升设备部件耐磨损性能，确保设备部件在高温和高磨损情况的运转时间尽力延长，本发明解决所述问题采用的技术方案是：
这种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于：所述篦板由金属孔板120与陶瓷孔板110复合，并由压板螺栓150、梯形压板130连接成一体；
所述金属孔板120上分布有篦板孔125，所述金属孔板120为双台面形，其下台面区域的外边部至少有一段向上凸起的定位楔121,所述定位楔121的纵剖面为倒置直角梯形，其腰部斜面为楔面，所述金属孔板下台面与上台面之间为一斜面，上述楔面与斜面之间的区域置有陶瓷孔板110，所述陶瓷孔板110的一侧面与所述定位楔121的楔面贴合，其另一侧面与金属孔板120的斜面相贴合，所述陶瓷孔板110的上表面与所述定位楔121的上表面和金属孔板的上台面平齐，所述陶瓷孔板110上有梯形压板槽，梯形压板槽内置有梯形压板130，梯形压板130的纵剖面为倒置梯形，所述梯形压板130的上表面与所述陶瓷孔板110的上表面平齐，所述陶瓷孔板110上的陶瓷孔115与所述金属孔板120上的篦板孔125上下对应。
所述金属孔板120的下面有用于固定篦板的下凸起，下凸起上有紧固螺栓孔129。
所述金属孔板120与所述陶瓷孔板110之间设置耐火垫300，所述定位楔121与所述陶瓷孔板110之间和所述梯形压板130与所述陶瓷孔板110之间也设置耐火垫。
所述耐火垫300是耐火纤维棉和/或耐火泥。
所述陶瓷孔115由上半部的直孔和下半部的锥孔构成，直孔孔径与锥孔上端孔径相同，所述锥孔为上小下大结构；所述篦板孔125为上小下大的锥孔，其上端孔径与所述陶瓷孔115下端孔径相同。
所述梯形压板130上有至少两个对称沉头螺栓孔，所述金属孔板120上有对应的螺栓孔，所述螺栓孔为通孔，压板螺栓150顺序穿过梯形压板130、陶瓷孔板110和金属孔板120，由螺母紧固。
所述螺栓孔为盲孔，所述螺栓孔下端有螺栓膨胀孔140，所述螺栓膨胀孔140为圆台状深孔，所述圆台状深孔为倒立状；所述压板螺栓150底部螺纹下端有光面圆台152，所述光面圆台152母线与所述压板螺栓150轴心夹角C为1°-6°，所述压板螺栓150与所述光面圆台152底端过渡配合。
所述螺栓膨胀孔140内有热膨胀部200。
这种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、观测篦板的磨损面，确定金属孔板120与陶瓷孔板130复合的区域，画出篦板工程图；
步骤(2)、以篦板工程图为基础，制出金属孔板模具组和陶瓷孔板模具组；
步骤(3)、选择陶瓷孔板的材料，烧制出陶瓷孔板110；
步骤(4)、浇铸分布有篦板孔125、一边部有定位楔121的金属孔板120双台面坯体，根据所述误差信息加工所述金属孔板120坯体得到所述金属孔板120；
步骤(5)、加工出所述梯形压板130和压板螺栓150；
步骤(6)、在金属孔板120与陶瓷孔板110之间、在梯形压板定位楔130与陶瓷孔板110之间设置耐火垫300；
步骤(7)、在金属孔板下台面安装陶瓷孔板110，使陶瓷孔板上的陶瓷孔115与所述金属孔板上的篦板孔125上下对应，使定位楔121卡住陶瓷孔板110的外边部，使陶瓷孔板110的另一边部与金属孔板120的斜面相贴合，
步骤(8)、在陶瓷孔板上安装梯形压板130，用压板螺栓150将梯形压板、陶瓷孔板和金属孔板紧固。
所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，篦板磨损面的确定方法是将冷却机工作时需要降温的水泥熟料替换为固体涂料，开启冷却机，模拟冷却机工作状态，获得批量被涂料染色篦板，记录所有篦板染色区域信息，得到篦板磨损面的大小和所在位置。
本发明首先分析和研究冷却机的热负荷情况，熟料的出窑粒度情况，冷却机的料层厚度情况，目前冷却机的使用寿命情况，然后针对工况选取适合的耐高温、耐磨陶瓷材料，做成陶瓷孔板，陶瓷孔板与铸铁基板复合制成冷却机篦板，从而在生产过程中提升耐磨性，提高冷却机篦板的使用寿命。
采用陶瓷复合材料制造的冷却机篦板，相对普通冷却机篦板，耐磨和耐高温性能大幅提升，使用寿命延长，且具有一定的抗冲击性能，设备运行可靠性增强，陶瓷复合材料冷却机篦板寿命为普通冷却机篦板的4-5倍。同时随着陶瓷材料技术进步、成本降低和产量提升，陶瓷复合材料制成耐磨冷却机篦板可以作为未来部件的耐磨技术应用。
本发明使用陶瓷复合材料制造的陶瓷孔板与铸铁孔板复合而成篦板。解决了篦板的磨损问题，目前市场上大部分冷却机篦板的磨损寿命一般为1-2.5年，本发明具有很强的物料适应性，使用寿命有较高提高，部件使用寿命一般在4-5年或者以上，同时由于设计和加强了篦板的磨损部位，从而减少后续生产的材料、人力和材料等维护成本，符合市场的需求，打打降低了水泥业的生产成本。
附图说明
图1为本发明陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板第一种实施例剖面图。
图2为本发明陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板第一种实施例俯视图。
图3为本发明图1中A处固定螺栓剖视图。
图4为本发明图3中B处压板螺栓光面圆台具体结构图。
图5为本发明陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板第二种实施例剖面图。
图6为本发明陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板第二种实施例俯视图。
图7为本发明图5中T处固定螺栓剖视图。
图8为本发明图5中M处陶瓷孔与篦板孔具体结构图。
附图标记
110、陶瓷孔板 115、陶瓷孔 120、金属孔板 125、篦板孔 121、定位楔 129、紧固螺栓孔。
130、梯形压板 140、螺栓膨胀孔 150、压板螺栓 151、压板螺栓螺纹 152、光面圆台
200、热膨胀部 300、耐火垫。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图对发明进一步说明。
本发明的实施例一参见图1、图2，陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板由金属孔板120与陶瓷孔板110复合，并由压板螺栓150、梯形压板130连接成一体。
所述金属孔板120上分布有篦板孔125，所述金属孔板120为双台面形，其下台面区域的外边部有两段向上凸起的定位楔121,所述定位楔121的纵剖面为倒置直角梯形，其腰部斜面为楔面，所述金属孔板下台面与上台面之间为一斜面，上述楔面与斜面之间的区域置有陶瓷孔板110，所述陶瓷孔板110的一侧面与所述定位楔121的楔面贴合，其另一侧面与金属孔板120的斜面相贴合，所述陶瓷孔板110的上表面与所述定位楔121的上表面和金属孔板的上台面平齐，所述陶瓷孔板110上有梯形压板槽，梯形压板槽内置有梯形压板130，梯形压板130的纵剖面为倒置梯形，所述梯形压板130的上表面与所述陶瓷孔板110的上表面平齐，所述陶瓷孔板110上的陶瓷孔115与所述金属孔板120上的篦板孔125上下对应。
所述金属孔板120的下面有用于固定篦板的下凸起，下凸起上有紧固螺栓孔129。
所述金属孔板120与所述陶瓷孔板110之间设置耐火垫300，所述定位楔121与所述陶瓷孔板110之间和所述梯形压板130与所述陶瓷孔板110之间也设置耐火垫。所述耐火垫300是耐火纤维棉和/或耐火泥。
优选的耐火纤维棉选用硅铝酸纤维棉，硅铝酸纤维棉GLX 100的技术参数情况：
名称:硅铝酸纤维棉
型号:GLX 100
化学成分分析：
Al2O3+SiO2 >96
耐火温度等级℃： 1260
物理特性分析：
纤维直径尺寸(μm)： 3-5
渣球含量(Φ≥0.25mm)(％) ≤15。
耐火泥选用铝酸盐水泥，参见检验报告：
CA50-G6/G9铝酸盐水泥检验报告
上述陶瓷孔板选择适当陶瓷的材料，用确定好的耐磨加强处理的区域，制作成可以适合装配到金属孔板体的陶瓷孔板，耐磨陶瓷选用宜兴市湖光精细工程陶瓷厂生产的耐磨陶瓷99C。检验参数如下：
耐磨陶瓷99C检验报告
参见图3、图4，所述螺栓孔为盲孔，所述螺栓孔下端有螺栓膨胀孔140，所述螺栓膨胀孔140为圆台状深孔，所述圆台状深孔为倒立状。所述压板螺栓150底部螺纹下端有光面圆台152，所述光面圆台152母线与所述压板螺栓150轴心夹角C为1°-6°，所述压板螺栓150与所述光面圆台152底端过渡配合。所述螺栓膨胀孔140内有热膨胀部200。
其中制作螺纹孔时使用数控加工中心加工所述螺栓膨胀孔140；安装螺栓前先安装所述热膨胀部。螺栓膨胀孔，位于螺栓孔底端，与特制螺栓配合使用，特制螺栓螺纹底部有一个圆台状表面光滑配合块；螺栓膨胀孔的圆台孔中填充铅、镉、铝、锰、银等热膨胀系数大的金属，并形成一个与螺纹孔相仿表面光滑圆柱孔，此圆柱孔与特制的压板螺栓配合使用，特制螺栓中圆台光面圆台母线与压板螺栓轴心夹角为1°-6°，使用时，最优为1.5°-2.77°，也可为3°、4°、5°；使用时，圆台孔内先放热膨胀大的金属，进行填孔，填充后使用光滑或者特制粗糙规格的圆棒整平柱表面，然后安装特制螺栓；因特制螺栓前部为圆盘状，机器工作时热膨胀金属因升温体积变大，会挤压特制螺栓前部，使螺栓产生一个向内的拉力，又因为震动，拉力可以不断紧固螺栓，使之永远处于上紧状态，与现有技术中直接使用螺纹连接，避免了后期不断维修，节省时间，提高效率。
实施例二参见图5-图7，所述梯形压板130上有至少两个对称沉头螺栓孔，所述金属孔板120上有对应的螺栓孔，所述螺栓孔为通孔，压板螺栓150顺序穿过梯形压板130、陶瓷孔板110和金属孔板120，由螺母紧固。
图8中可见陶瓷孔115由上半部的直孔和下半部的锥孔构成，直孔孔径与锥孔上端孔径相同，所述锥孔为上小下大结构；所述篦板孔125为上小下大的锥孔，其上端孔径与所述陶瓷孔115下端孔径相同。这样下端卡料或积料现象被消除，使生产顺利，提升降温效率。
这种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、观测篦板的磨损面，确定金属孔板120与陶瓷孔板130复合的区域，画出篦板工程图。
步骤(2)、以篦板工程图为基础，制出金属孔板模具组和陶瓷孔板模具组。
步骤(3)、选择陶瓷孔板的材料，烧制出陶瓷孔板110。
步骤(4)、浇铸分布有篦板孔125、一边部有定位楔121的金属孔板120双台面坯体，根据所述误差信息加工所述金属孔板120坯体得到所述金属孔板120。金属孔板选择铸铁材料。
步骤(5)、加工出所述梯形压板130和压板螺栓150。
步骤(6)、在金属孔板120与陶瓷孔板110之间、在梯形压板定位楔130与陶瓷孔板110之间设置耐火垫300，耐火垫选用耐火棉+耐火泥，能有效增加接触面摩擦力，避免相对移动，且可用于作为磨损位置的耐磨层，还能用于接触面的缓冲，避免了工业陶瓷脆性的缺陷。
步骤(7)、在金属孔板下台面安装陶瓷孔板110，使陶瓷孔板上的陶瓷孔115与所述金属孔板上的篦板孔125上下对应，使定位楔121卡住陶瓷孔板110的外边部，使陶瓷孔板110的另一边部与金属孔板120的斜面相贴合。
步骤(8)、在陶瓷孔板上安装梯形压板130，用压板螺栓150将梯形压板、陶瓷孔板和金属孔板紧固。
上述步骤(1)可以使用标记法，标记出水泥熟料与篦板接触的表面，获得需要加强耐磨的区域位置，根据区域面积大小，取得加强耐磨性能区域范围依据，再设计制绘制出冷却机篦板的需要加强耐磨性的区域、面积和深度，有针对性的实施陶瓷耐磨加强处理。

Claims (10)

1.一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于：所述篦板由金属孔板(120)与陶瓷孔板(110)复合，并由压板螺栓(150)、梯形压板(130)连接成一体；所述金属孔板(120)上分布有篦板孔(125)，所述金属孔板(120)为双台面形，其下台面区域的外边部至少有一段向上凸起的定位楔(121),所述定位楔(121)的纵剖面为倒置直角梯形，其腰部斜面为楔面，所述金属孔板下台面与上台面之间为一斜面，上述楔面与斜面之间的区域置有陶瓷孔板(110)，所述陶瓷孔板(110)的一侧面与所述定位楔(121)的楔面贴合，其另一侧面与金属孔板(120)的斜面相贴合，所述陶瓷孔板(110)的上表面与所述定位楔(121)的上表面和金属孔板的上台面平齐，所述陶瓷孔板(110)上有梯形压板槽，梯形压板槽内置有梯形压板(130)，梯形压板(130)的纵剖面为倒置梯形，所述梯形压板(130)的上表面与所述陶瓷孔板(110)的上表面平齐，所述陶瓷孔板(110)上的陶瓷孔(115)与所述金属孔板(120)上的篦板孔(125)上下对应。
2.如权利要求1所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述金属孔板(120)的下面有用于固定篦板的下凸起，下凸起上有紧固螺栓孔(129)。
3.如权利要求1或2所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述金属孔板(120)与所述陶瓷孔板(110)之间设置耐火垫(300)，所述定位楔(121)与所述陶瓷孔板(110)之间和所述梯形压板(130)与所述陶瓷孔板(110)之间也设置耐火垫。
4.如权利要求3所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述耐火垫(300)是耐火纤维棉和/或耐火泥。
5.如权利要求3所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述陶瓷孔(115)由上半部的直孔和下半部的锥孔构成，直孔孔径与锥孔上端孔径相同，所述锥孔为上小下大结构；所述篦板孔(125)为上小下大的锥孔，其上端孔径与所述陶瓷孔(115)下端孔径相同。
6.如权利要求3所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述梯形压板(130)上有至少两个对称沉头螺栓孔，所述金属孔板(120)上有对应的螺栓孔，所述螺栓孔为通孔，压板螺栓(150)顺序穿过梯形压板(130)、陶瓷孔板(110)和金属孔板(120)，由螺母紧固。
7.如权利要求3所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述梯形压板(130)上有至少两个对称沉头螺栓孔，所述金属孔板(120)上有对应的螺栓孔，所述螺栓孔为盲孔，所述螺栓孔下端有螺栓膨胀孔(140)，所述螺栓膨胀孔(140)为圆台状深孔，所述圆台状深孔为倒立状；所述压板螺栓(150)底部螺纹下端有光面圆台(152)，所述光面圆台(152)母线与所述压板螺栓(150)轴心夹角C为1°-6°，所述压板螺栓(150)与所述光面圆台(152)底端过渡配合。
8.如权利要求7所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板，其特征在于，所述螺栓膨胀孔(140)内有热膨胀部(200)。
9.一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、观测篦板的磨损面，确定金属孔板(120)与陶瓷孔板(130)复合的区域，画出篦板工程图；
步骤(2)、以篦板工程图为基础，制出金属孔板模具组和陶瓷孔板模具组；
步骤(3)、选择陶瓷孔板的材料，烧制出陶瓷孔板(110)；
步骤(4)、浇铸分布有篦板孔(125)、一边部有定位楔(121)的金属孔板(120)双台面坯体，根据所述误差信息加工所述金属孔板(120)坯体得到所述金属孔板(120)；
步骤(5)、加工出所述梯形压板(130)和压板螺栓(150)；
步骤(6)、在金属孔板(120)与陶瓷孔板(110)之间、在梯形压板定位楔(130)与陶瓷孔板(110)之间设置耐火垫(300)；
步骤(7)、在金属孔板下台面安装陶瓷孔板(110)，使陶瓷孔板上的陶瓷孔(115)与所述金属孔板上的篦板孔(125)上下对应，使定位楔(121)卡住陶瓷孔板(110)的外边部，使陶瓷孔板(110)的另一边部与金属孔板(120)的斜面相贴合，
步骤(8)、在陶瓷孔板上安装梯形压板(130)，用压板螺栓(150)将梯形压板、陶瓷孔板和金属孔板紧固。
10.如权利要求9所述一种陶瓷复合材料耐磨冷却机篦板制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，篦板磨损面的确定方法是将冷却机工作时需要降温的水泥熟料替换为固体涂料，开启冷却机，模拟冷却机工作状态，获得批量被涂料染色篦板，记录所有篦板染色区域信息，得到篦板磨损面的大小和所在位置。
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