CN108855377A - 一种磨煤机用磨辊辊套及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案公开了一种磨煤机用磨辊辊套，包括呈中空的圆台状磨辊辊芯、耐磨块及间隔垫板，所述间隔垫板设于所述磨辊辊芯的表面，所述耐磨块间隔设于所述间隔垫板上，所述耐磨块之间以及耐磨块与磨辊辊芯之间通过焊接层相连。本发明技术方案的磨辊辊套具有较好的抗剪切、抗挤压、抗磨损的优点，其采用耐磨块组合粘接焊接结构，使其修复较整体铸造渗入的磨辊辊套更为方便，该磨辊辊套的使用寿命是普通堆焊磨辊辊套的2‑3倍，可用于重负荷的磨煤机。

Description

一种磨煤机用磨辊辊套及其制备方法

技术领域

本发明涉及磨煤机领域，尤其涉及一种磨煤机用磨辊辊套及其制备方法。

背景技术

磨煤机磨辊辊套是电站制粉设备中的关键易损件，设备运行中受煤粉和风混合物的持续冲刷磨损，因其使用环境恶劣，一般使用寿命较短，因此需要制备耐磨的磨辊辊套。现有的磨煤机磨辊辊套制备方法主要有以下几类：

采用高锰钢整体铸造磨辊辊套。这种磨辊辊套自20世纪上半叶开始大量应用于磨煤机，具有韧性好，在强冲击条件下可产生加工硬化的优点，但存在易塑性变形、耐磨性不足的缺点。

采用镍硬铸铁作为表面耐磨材料，整体铸造或双液双金属复合铸造成形方法的磨辊辊套。这种磨辊辊套具有硬度高、耐磨性好的优点，但同时存在脆性较大、应用范围小的缺点，目前仅有部分立磨辊辊套采用镍硬铸铁。

采用高铬铸铁和各类合金钢作为表面耐磨材料，整体铸造或直接在机件表面堆焊高铬合金方法制造的磨辊辊套。这种磨辊辊套自20世纪后半叶以来广泛采用，优点是硬度高、耐磨性好，韧性比镍硬铸铁大幅度提高，缺点是在高冲击条件下，韧性仍然不足，磨损速度快。

陶瓷-金属复合材料整体铸造磨辊辊套。这种磨辊辊套的制造方法根据机理不同可分为外加陶瓷颗粒和原位生成陶瓷颗粒强化等两种，其中外加陶瓷颗粒强化方法根据铸造方法的不同，可分为机械搅拌法、渗透铸造法、离心铸造法等，原位生成陶瓷颗粒强化方法是通过元素之间或元素与化合物之间的化学反应，在金属基体内原位生成一种或多种高硬度、高弹性模量的陶瓷颗粒增强相，从而实现获得高耐磨性的目的。这种磨辊辊套由于与铁基金属熔体的密度相差很多，陶瓷粒子悬浮于金属熔体的表面，不容易发生界面润湿反应，因此在复合材料制备中容易带来气孔、缩孔以及界面脱粘、粒子脱落等缺陷。

采用预制的陶瓷-金属基复合材料耐磨板镶嵌制造磨煤机磨辊辊套。专利号为200610107261.9的专利文献公开了一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法，以金属耐磨板为基体，在钢板上凿孔，然后把耐磨陶瓷材料镶嵌在钢板孔内，构成一种高韧性、高耐磨的复合板。但是镶嵌在钢板孔内耐磨陶瓷材料在力的作用下，必然与钢板孔产生挤压，使孔变形，最终镶嵌在钢板孔内耐磨陶瓷材料脱落，且无法修复。

综上所述，现有的各种磨煤机磨辊辊套制备方法均存在一些问题，并不能完全满足磨煤机重负荷、持续冲刷磨损、剪切、弯曲等恶劣使用工况的要求。

发明内容

本发明技术方案所要解决的技术问题是一种高寿命、抗脱落、抗剪切、可用于重负荷的磨煤机磨辊辊套的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种磨煤机用磨辊辊套，包括呈中空的圆台状磨辊辊芯、耐磨块及间隔垫板，所述间隔垫板设于所述磨辊辊芯的表面，所述耐磨块间隔设于所述间隔垫板上，所述耐磨块之间以及耐磨块与磨辊辊芯之间通过焊接层相连，间隔垫板的良好塑性可以保证耐磨块、间隔垫片、磨辊辊芯三者之间无论制造时还是使用时都能接触良好，从而避免了由于可能的接触不良造成的附加弯矩；且可通过间隔垫板的塑性变形，使耐磨块内的应力得到一定程度的释放，从而提高其疲劳强度及寿命；同时也可大幅度降低磨煤过程中由于原煤中混有铁块、石块等硬物造成的机械振动和冲击引起的耐磨块破裂的可能。

可选的，所述耐磨块为棱台状，其底面长度范围为100mm～500mm，底面宽度范围为50mm～150mm，顶面长度范围为90mm～500mm，顶面宽度范围为50mm～200mm，高度范围为10mm～50mm，耐磨块的侧面与底面之间的夹角范围为70°～115°。耐磨块顶面及底面的尺寸远大于侧面尺寸，使耐磨块在遭受切向力时，剪切面的面积大幅增加，从而有效地提高了磨辊辊套的抗剪切能力，同时使得陶瓷耐磨块在工作时的抗弯能力也大幅增加，从而有效地降低了陶瓷耐磨块断裂的可能。

可选的，所述耐磨块由金属陶瓷复合材料制成。采用金属陶瓷复合材料制备的耐磨块的耐磨性能较其他材料性能优异。

可选的，采用粘结剂分别将所述间隔垫板粘接于所述磨辊辊芯的表面，将所述耐磨块径向粘接于所述间隔垫板上。将耐磨块沿径向粘接于所述间隔垫板上可使焊缝与磨辊辊套表面的圆周速度方向垂直，因而在耐磨块的保护下，焊缝磨损速度比完全由高铬铸铁堆焊或整体铸造的辊面磨损速度大幅降低，从而大幅提高了磨辊辊套的使用寿命。

进一步可选的，将所述耐磨块压紧在间隔垫板上，且使间隔垫板产生塑性变形，以去除耐磨块与间隔垫板之间及间隔垫板与磨辊辊芯之间的间隙。

进一步可选的，所述粘结剂为金属粘结剂。

可选的，相邻所述耐磨块的间距为10mm～40mm。

可选的，所述焊接层呈上宽下窄且自上至下包括耐磨层和打底层，其中打底层为低碳钢材料，耐磨层为高铬铸铁，进一步可选的，为Cr₇C₃型高铬铸铁。打底层需具有较好的结合强度和韧性，耐磨层需具有较好的耐磨性。耐磨块间的焊接层上宽下窄，使其采用的焊缝材料冷却后沿厚度方向收缩，使陶瓷块与辊芯间产生了较大的预压应力，有效地将陶瓷耐磨块压紧在辊芯表面上，增大了磨辊辊套的抗剪切、抗挤压能力。焊接层自下而上选用两种不同的焊接材料，打底层为结合强度较好韧性较好的低碳钢材料，耐磨层为耐磨性较好的高铬铸铁，既可以提高焊接材料与辊芯的结合强度，又可以提高两陶瓷耐磨块间的耐磨性。

可选的，所述磨辊辊芯采用含碳量小于0.5％的钢铁材料制成，其制备方法可为铸造、锻造或焊接等。

可选的，所述间隔垫板为含碳量小于0.1％的钢板制成。

进一步可选的，所述钢板的厚度为0.1mm～50mm。

本发明的另一方面提供了上述磨煤机用磨辊辊套的制备方法，包括以下步骤：

S1：分别制备磨辊辊芯、若干耐磨块及间隔垫板；

S2：将所述磨辊辊芯的外表面加工至与所述耐磨块相匹配的尺寸和形状；

S3：将所述间隔垫板均匀分布粘接至所述磨辊辊芯的外表面；

S4：将所述耐磨块粘接至所述间隔垫板上；

S5：采用焊接的方式将相邻耐磨块间的间隙堆焊焊满。

可选的，在步骤S1中，采用整体砂型铸造法制备磨辊辊芯，采用整体真空烧结法制备若干耐磨块。

可选的，在步骤S2中，采用机械加工法对所述磨辊辊芯的外表面进行加工。

可选的，在步骤S3中，间隔垫板周向间距为10mm～30mm

可选的，在步骤S4后，为了除去耐磨块与间隔垫板之间及间隔垫板与磨辊辊芯之间的间隙，将耐磨块压紧在间隔垫板上，使间隔垫板产生塑性变形。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案的磨辊辊套具有较好的抗剪切、抗挤压、抗磨损的优点，结构采用耐磨块组合粘接焊接结构，使其修复较整体铸造渗入的磨辊辊套更为方便，该磨辊辊套的使用寿命是普通堆焊磨辊辊套的2-3倍，可用于重负荷的磨煤机。

本发明技术方案提供的磨辊辊套制备方法采用整体砂型铸造方法制造的磨辊辊芯具有强度韧性好、可焊性好、吸震能力强等优点，大幅降低了磨煤过程中由于原煤中混有铁块、石块等硬物造成的机械振动和冲击引起的耐磨块破裂的可能。采用整体真空烧结方法制备的金属陶瓷耐磨块较现有技术采用的铸造渗入法制造的金属陶瓷耐磨块相比，具有高寿命、抗脱落、抗剪切、耐磨材料在耐磨层分布均匀等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的磨煤机用磨辊辊套的结构示意图；

图2为本发明实施例的磨煤机用磨辊辊套的结构示意图；

图3为本发明实施例的耐磨块的结构示意图；

图4为本发明实施例的磨煤机用磨辊辊套的制备方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案进行详细说明。

实施例1

结合图1与图2，本发明实施例的磨煤机用磨辊辊套，包括呈中空的圆台状磨辊辊芯1、耐磨块2和间隔垫板3。

磨辊辊芯1采用铸钢制成，铸钢的含碳量小于0.5％，磨辊辊芯的材料不限于此，还可为锻钢或轧材焊接制成，具体视情况而定。间隔垫板3设于磨辊辊芯1的表面，耐磨块2间隔设于间隔垫板3上，本实施例中，采用粘结剂将间隔垫板3粘接于磨辊辊芯1的表面，将耐磨块2径向粘接于间隔垫板3上，本实施例采用的粘结剂为高强金属胶，但应当理解，也可为其他粘结剂，只要能起到粘接的作用即可。间隔垫板3设于磨辊辊芯1的表面、耐磨块2设于间隔垫板3的方式不限于此，在其他实施例中，也可采用机械结构的连接方式。相邻耐磨块的间距为10mm～40mm，该间距的大小可以根据实际情况进行调整。

本实施例的间隔垫板3为08F钢板，厚度为2mm，在其他实施例中，也可为其他板材，间隔垫板3的设置可以大幅度降低磨煤过程中由于原煤中混有铁块、石块等硬物造成的机械振动和冲击引起的耐磨块破裂的可能。

如图3所示，耐磨块2为棱台状，其底面21的长度为100mm，底面21的宽度为100mm，顶面22的长度为90mm，顶面22的宽度为50mm，耐磨块2的高度为30mm，耐磨块2的侧面与底面21之间的夹角为70°。耐磨块2顶面22及底面21的尺寸远大于侧面尺寸，使耐磨块2在遭受切向力时，剪切面的面积大幅增加，从而有效地提高了磨辊辊套的抗剪切能力，同时使得陶瓷耐磨块在工作时的抗弯能力也大幅增加，从而有效地降低了陶瓷耐磨块断裂的可能。

本实施例的耐磨块2由金属陶瓷复合材料制成，采用金属陶瓷复合材料制备的耐磨块2的耐磨性能较其他材料性能优异。

继续参照图1与图2，本实施例的耐磨块2径向粘接于间隔垫板3上。将耐磨块2沿径向分布，使得焊缝与磨辊辊套表面的圆周速度方向垂直，因而在耐磨块2的保护下，焊缝磨损速度比完全由高铬铸铁堆焊或整体铸造的辊面磨损速度大幅降低，从而大幅提高了磨辊辊套的使用寿命。

耐磨块2之间通过焊接层4相连，焊接层4呈上宽下窄，使其采用的焊缝材料冷却后沿厚度方向收缩，使陶瓷块与辊芯间产生了较大的预压应力，有效地将陶瓷耐磨块压紧在辊芯表面上，增大了磨辊辊套的抗剪切、抗挤压能力。鉴于底层需具有较好的结合强度和韧性，顶层需具有较好的耐磨性，所以在本实施例中，焊接层4自下而上选用两种不同的焊接材料，底层为结合强度较好韧性较好的低碳钢材料，顶层为耐磨性较好的高铬铸铁，这样既可以提高焊接材料与辊芯的结合强度，又可以提高两陶瓷耐磨块间的耐磨性。

实施例2

如图4所示，本实施例的磨煤机用磨辊辊套的制备方法，包括以下步骤：

S1：分别制备磨辊辊芯、若干耐磨块及钢板，其中采用整体砂型铸造法制备磨辊辊芯，采用整体真空烧结法制备若干耐磨块；

S2：采用机械加工法将所述磨辊辊芯的外表面加工至与所述耐磨块相匹配的尺寸和形状；

S3：采用粘结剂将所述钢板粘接至所述磨辊辊芯的外表面；

S4：采用粘结剂将所述耐磨块粘接至所述钢板上；

S5：采用焊接的方式将相邻耐磨块间的间隙堆焊焊满。

在本实施例中，为了除去耐磨块与间隔垫板之间及间隔垫板与磨辊辊芯之间的间隙，在步骤S4后，将耐磨块压紧在间隔垫板上，使间隔垫板产生塑性变形。

以上详细描述了本发明的具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，包括呈中空的圆台状磨辊辊芯、耐磨块及间隔垫板，所述间隔垫板设于所述磨辊辊芯的表面，所述耐磨块间隔设于所述间隔垫板上，所述耐磨块之间以及耐磨块与磨辊辊芯之间通过焊接层相连。

2.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，所述耐磨块为棱台状，其底面长度范围为100mm～500mm，底面宽度范围为50mm～150mm，顶面长度范围为90mm～500mm，顶面宽度范围为50mm～200mm，高度范围为10mm～50mm，耐磨块的侧面与底面之间的夹角范围为70°～115°。

3.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，所述耐磨块由金属陶瓷复合材料制成。

4.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，采用粘结剂分别将所述间隔垫板粘接于所述磨辊辊芯的表面、将所述耐磨块径向粘接于所述间隔垫板上。

5.如权利要求4所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，所述粘结剂为金属粘结剂。

6.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，相邻所述耐磨块的间距为10mm～40mm。

7.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，所述焊接层呈上宽下窄且自上至下包括耐磨层和打底层，其中打底层为低碳钢材料，耐磨层为高铬铸铁。

8.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，所述磨辊辊芯采用含碳量小于0.5％的钢铁材料制成。

9.如权利要求1所述的磨煤机用磨辊辊套，其特征在于，所述间隔垫板为含碳量小于0.1％的钢板制成。

10.如权利要求1至9任一项所述磨煤机用磨辊辊套的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：分别制备磨辊辊芯、若干耐磨块及间隔垫板；

S2：将所述磨辊辊芯的外表面加工至与所述耐磨块相匹配的尺寸和形状；

S3：将所述间隔垫板均匀分布粘接至所述磨辊辊芯的外表面；

S4：将所述耐磨块粘接至所述间隔垫板上；

S5：采用焊接的方式将相邻耐磨块间的间隙堆焊焊满。