CN109265174A - 球磨机用钢芯陶瓷研磨球 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球磨机用钢芯陶瓷研磨球，包括钢球体，在所述钢球体外部包覆有陶瓷外壳。其制造方法为：首先将碳化硅、碳化硼按9:1的比例混合研磨成细粉，喷雾造粒；将造粒粉和炭黑、纯水、粘结剂按一定比例混合均匀，得到的混合物料等静压压制成半球形壳体坯料；经干燥、烧结，再经机加工处理后，装入钢球，在钢球外形成陶瓷外壳；低温烘干后自然冷却至室温，得到成品钢芯陶瓷研磨球。本发明结构简单，强度高，使用寿命长，用于研磨碳硅石磨料时，不会造成物料污染，降低了后续的除杂成本，由于延长了使用时间，大大提高了生产效率。同时更换的废钢芯陶瓷研磨球中的钢芯还可以回收重复使用，降低了生产成本。

Description

球磨机用钢芯陶瓷研磨球
技术领域
本发明涉及球磨机，尤其是涉及一种球磨机用钢芯陶瓷研磨球。
背景技术
球磨机是将已经被初步破碎的物料再次进行粉碎的关键设备，广泛应用于水泥、硅酸盐制品、耐火材料、建筑材料、有色金属及玻璃陶瓷等生产行业，通过筒体内装入的一定数量的钢球作用研磨介质对可磨性物料进行干式或湿式粉磨。
球磨机使用的研磨球一般为锰钢或普通碳钢材质，在研磨磨料时，钢球磨损严重，需要经常更换钢球，而且研磨过程中磨损的锰、铁等杂质还会污染磨料，造成磨料后续处理时还要再增加除杂工序，不仅降低了生产效率，也增大了企业的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供了一种球磨机用钢芯陶瓷研磨球，避免了研磨过程中对物料造成的污染，且延长了使用时间。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球，包括钢球体，在所述钢球体外部包覆有陶瓷外壳。
所述钢球体的直径为20mm~40mm；所述陶瓷外壳的厚度为20±1 mm。
所述陶瓷外壳由两个直径相同的半球形壳体扣合而成，在所述两半球形壳体的结合面上分别设置有5~8mm深的结合台。
本发明所述球磨机用钢芯陶瓷研磨球的制造方法包括下述步骤：
第一步，将碳化硅、碳化硼按9:1的重量份称量后混合均匀，研磨至0.45~0.5微米的混合细粉；
第二步，将混合细粉进行喷雾造粒，形成直径100微米的造粒粉；
第三步，将第二步制备的造粒粉以及原料炭黑、纯水和粘结剂按造粒粉:炭黑:纯水:粘结剂=92~93:2.5~3.0 :2.5~3.5:2~2.5的重量百分配比称量后混合均匀，得到混合物料；
第四步，将第三步得到的混合物料放入模具中在600 MPa压力下等静压压制成半球形壳体坯料；
第五步，将坯料在105℃的烘干炉中干燥6~8小时后，冷却至室温；
第六步，将冷却后的坯体在2350℃-2450℃氮气保护的温度气氛下烧结1.5-2小时，然后以100℃/小时的温度梯度缓慢降至室温，得到半球形烧结壳体；
第七步，将半球形烧结壳体进行机加工，使半球形壳体内部规整，并在两半球形壳体扣合面上分别加工出结合台；
第八步，将钢球装入壳体内，并在结合面上涂抹高温粘结剂，两半球形壳体密封扣合在钢球外形成陶瓷外壳；室温下静置2小时后再入烘干炉加温至80~150℃保持2小时后，自然冷却至室温，得到成品钢芯陶瓷研磨球。
其中第三步中所用的粘结剂为粘度39.5~45.8mpa.s的聚乙烯吡咯烷酮。
第八步中所用的高温粘结剂由硅酸铝盐和过氧苯甲酸按2.5~3:1之比例配制而成。
为保证陶瓷外壳的性能满足使用要求，第一步中所用的碳化硅、碳化硼的纯度≥99.5%；第三步所用炭黑的灰分含量＜0.01%。
经测试，本发明制备的成品钢芯陶瓷研磨球的陶瓷外壳的体积密度为3.12g/cm3，其弹性模量为410GPa，弯曲强度为450MPa。
本发明的优点在于结构简单，强度高，使用寿命长，用于研磨磨料时，不会造成物料污染，降低了后续的除杂成本，由于延长了更换时间，大大提高了生产效率。同时更换的废钢芯陶瓷研磨球中的钢芯还可以回收重复使用，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球，包括钢球体1，在钢球体1外部包覆有陶瓷外壳2。
按常规球磨机研磨介质的粒度级配，钢球体1的直径可设计为20mm、30mm、40mm三种规格，所用的陶瓷外壳2的内径与其相匹配，同样为20mm、30mm、40mm三种规格，而陶瓷外壳2厚度为20mm左右即能满足使用要求。
实际加工时，陶瓷外壳2由两个直径相同的半球形壳体扣合而成，在两半球形壳体的结合面上分别设置有5~8mm深的结合台，如图1所示，两半球形壳体扣合后，结合台之间形成子母扣，为保证陶瓷外壳2的整体性，在其结合面上还需要涂抹高温粘结剂。
本发明球磨机用钢芯陶瓷研磨球的制造方法包括下述步骤：
第一步，将碳化硅、碳化硼按9:1的重量份称量后混合均匀，研磨至0.45~0.5微米的混合细粉，所用碳化硅、碳化硼的纯度≥99.5%；必要时，还需要对研磨后的混合细粉进行纯化，保证杂质＜0.5%；
第二步，将高纯度的混合细粉进行喷雾造粒，形成直径100微米的造粒粉；
第三步，将造粒粉作为原料，和炭黑、纯水、粘结剂按造粒粉:炭黑:纯水:粘结剂=92~93%:2.5~3.0% :2.5~3.5%:2~2.5%的重量百分配比称量后混合均匀，得到混合物料；其中粘结剂采用粘度39.5~45.8mpa.s（毫帕秒）的聚乙烯吡咯烷酮，炭黑采用高纯炭黑，其灰分含量＜0.01%；
第四步，将第三步得到的混合物料放入模具中在600 MPa压力下等静压压制成半球形壳体坯料；
第五步，将半球形壳体坯料在105℃的烘干炉中干燥6~8小时后，冷却至室温，得到坯体；
第六步，将冷却后的坯体在2350℃-2450℃氮气保护的温度气氛下烧结1.5-2小时，然后以100℃/小时的温度梯度缓慢降至室温，得到半球形烧结壳体；
第七步，由于烧结后的产品会出现15%~20%的收缩率，所以，需要剔除有裂纹变形的残次品，对符合内径要求的烧结壳体进行机加工，清除壳体内部多余的部分，使半球形壳体内部规整，保证钢球放入，并在两半球形壳体扣合面上分别加工出结合台（结合台深度一般在5~8mm即可），形成子母扣；
第八步，将设计规格，将不同直径的钢球分别装入对于的壳体内，并在结合面上涂抹高温粘结剂（由硅酸铝盐和过氧苯甲酸按2.5~3:1之比例配制而成），两半球形壳体密封扣合在钢球外形成陶瓷外壳；室温下静置2小时后再入烘干炉加温至80~150℃保持2小时后，自然冷却至室温，得到成品钢芯陶瓷研磨球。
将传统使用的锰钢、普通碳钢球和本发明制备的钢芯陶瓷研磨球在相同环境条件下对碳硅石进行研磨，锰钢刚球可研磨72小时，普通钢球研磨50小时左右，陶瓷钢球可研磨150-210小时，其使用寿命大大延长。

Claims (7)

1.一种球磨机用钢芯陶瓷研磨球，包括钢球体（1），其特征在于：在所述钢球体（1）外部包覆有陶瓷外壳（2）。
2.根据权利要求1所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球，其特征在于：所述钢球体（1）的直径为20mm~40mm；所述陶瓷外壳（2）的厚度为20±1 mm。
3.根据权利要求1所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球，其特征在于：所述陶瓷外壳（2）由两个直径相同的半球形壳体扣合而成，在所述两半球形壳体的结合面上分别设置有5~8mm深的结合台。
4.一种球磨机用钢芯陶瓷研磨球的制造方法，其特征在于：包括下述步骤：
第一步，将碳化硅、碳化硼按9:1的重量份称量后混合均匀，研磨至0.45~0.5微米的混合细粉；
第二步，将混合细粉进行喷雾造粒，形成直径100微米的造粒粉；
第三步，将第二步制备的造粒粉以及原料炭黑、纯水和粘结剂按造粒粉:炭黑:纯水:粘结剂=92~93:2.5~3.0 :2.5~3.5:2~2.5的重量百分配比称量后混合均匀，得到混合物料；
第四步，将第三步得到的混合物料放入模具中在600 MPa压力下等静压压制成半球形壳体坯料；
第五步，将坯料在105℃的烘干炉中干燥6~8小时后，冷却至室温；
第六步，将冷却后的坯体在2350℃-2450℃氮气保护的温度气氛下烧结1.5-2小时，然后以100℃/小时的温度梯度缓慢降至室温，得到半球形烧结壳体；
第七步，将半球形烧结壳体进行机加工，使半球形壳体内部规整，并在两半球形壳体扣合面上分别加工出结合台；
第八步，将钢球装入壳体内，并在结合面上涂抹高温粘结剂，两半球形壳体密封扣合在钢球外形成陶瓷外壳；室温下静置2小时后再入烘干炉加温至80~150℃保持2小时后，自然冷却至室温，得到成品钢芯陶瓷研磨球。
5.根据权利要求4所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球的制造方法，其特征在于：第三步中所用的粘结剂为粘度39.5~45.8mpa.s的聚乙烯吡咯烷酮。
6.根据权利要求4所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球的制造方法，其特征在于：第八步中所用的高温粘结剂由硅酸铝盐和过氧苯甲酸按2.5~3:1比例配制而成。
7.根据权利要求4所述的球磨机用钢芯陶瓷研磨球的制造方法，其特征在于：第一步中所用的碳化硅、碳化硼的纯度≥99.5%；第三步所用炭黑的灰分含量＜0.01%。
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