CN111389520A - 一种立磨磨辊及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立磨磨辊，所述立磨磨辊由若干相同规格的立磨磨辊衬板拼合在一起构成，所述立磨磨辊衬板包括：基体和磨棒，所述基体的材质为高铬铸铁，所述磨棒为钛合金磨棒，所述基体上紧密嵌合若干磨棒，所述磨棒本体深入基体内部与所述基体紧密结合，所述磨棒的棒头高于基体平面2~5mm，所有磨棒棒头的总面积为所述立磨磨辊衬板的展开面面积的30%~50%。通过上述方式，本发明能够有效提高立磨磨辊的使用寿命，且在使用过程中不需要象传统的立磨磨辊一样定期补焊维护辊面上的磨纹结构，极大的降低了生产中的维护压力。
Description
技术领域
本发明涉及研磨设备领域，特别是涉及一种立磨磨辊及其生产方法。
背景技术
立磨是一种大型粉末设备，广泛应用于水泥电力冶金化工和非金属矿石加工行业。它集破碎、干燥、粉墨和分级输送于一体，生产效益高，可将块状、颗粒状原料磨成所要求的粉状物料。在立磨中磨辊是核心磨件，一般是由多个立磨衬板拼装组成。目前市场上常用的立磨的磨辊衬板一般以高铬铸铁制成，或者采用普通钢种外加在易磨损位置堆焊高铬铸铁的方式生产。由于高铬铸铁本身的抗冲击强度有限，所以在生产过程中磨损位置磨损速度较快，需要经常重新修复堆焊，维护成本高工作强度大，且后期堆焊过后内部应力大，容易断裂。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种立磨磨辊及其生产方法，能够显著提高磨辊的使用寿命，和生产中的维护压力。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种立磨磨辊，所述立磨磨辊由若干相同规格的立磨磨辊衬板拼合在一起构成，所述立磨磨辊衬板包括：基体和磨棒，所述基体的材质为高铬铸铁，所述磨棒为钛合金磨棒，所述基体上紧密嵌合若干磨棒，所述磨棒本体深入基体内部与所述基体紧密结合，所述磨棒的棒头高于基体平面2~5mm，所有磨棒棒头的总面积为所述立磨磨辊衬板的展开面面积的30%~50%。
在本发明一个较佳实施例中，所述磨棒的直径为15mm~30mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述钛合金磨棒的夏氏缺口冲击强度强度不低于25J/m3，所述钛合金棒的表面硬度不低于HRC55。
在本发明一个较佳实施例中，所述基体高铬铸铁内各组分按以下百分比构成： C：2.6-2.8，Si：＜1.0，Mn：＜1.0，Cr：18-22，Ni：1.5-2.5，Mo：2.0-2.5，Cu：0.5-0.8，P，S＜0.06，其余为Fe。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种立磨磨辊的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
步骤1，分别准备适用的钛合金磨棒和高铬铸铁原料；
步骤2，根据立磨磨辊衬板的造型要求制作树脂砂模型；
步骤3，在准备好的钛合金磨棒一端的正中心焊接铁钉，并利用铁钉将棒固定在树脂砂模型的型腔内；
步骤4，将步骤1中准备的高铬铸铁原料熔炼成铁水，然后在温度1500±10℃摄氏度，依序加入孕育剂和铝脱氧剂；然后待铁水冷却至1450±10℃后浇注至模型型腔中；
步骤5、待铁水冷却成型后去除冒口，打磨半成品表面，除去废砂，然后对半成品进行热处理得到成品；
步骤6、将步骤5得到的多个立磨磨辊衬板成品按照安装要求拼装在一起得到立磨磨辊。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤3中铁钉的材质为高铬铸铁。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤5中的热处理工艺内容如下：首先， 80℃/小时升温至650℃保温3小时，100℃/小时升温至960℃保温8小时，然后，出炉淬火冷却至常温，再以80℃/小时升温至500℃保温8小时，最后，出炉自然冷却至常温。
在本发明一个较佳实施例中，所述淬火的方式为喷雾淬火。
本发明的有益效果是：本发明的技术方案是以高铬铸铁为基体，将高抗冲钛合金棒预制的砂模内，将高铬铸铁与钛合金棒一起混合铸造，使钛合金棒代替磨损位的高铬铸铁，由于钛合金材料的表面硬度和抗冲击性能远远超过普通的高铬铸铁，所以最终制作成立磨衬板使用相比市场上的立磨衬板使用寿命显著延长，而且在使用期间不需要进行反复堆焊，降低了现场人工维护和检修成本。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的立磨磨辊衬板侧视轮廓示意图；
图2是所示本发明一较佳实施例的立磨衬板的平面展开结构示意图；
图3是本发明一较佳实施例的A-A截面结构示意图
附图中各部件的标记如下：
1.基体、2.磨棒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1、图2和图3，本发明实施例包括：
实施例1
一种立磨磨辊，所述立磨磨辊由12个相同规格的立磨磨辊衬板拼接在一起构成，所述立磨磨辊衬板包括：基体1和磨棒2，所述基体1的材质为高铬铸铁，所述磨棒2为钛合金磨棒，所述基体1上紧密嵌合若干磨棒2，所述磨棒2本体深入基体1内部与所述基体1紧密结合，所述磨棒2的棒头高于基体1平面2~5mm，所有磨棒2棒头的总面积为所述立磨磨辊衬板的展开面面积的50%。所述单个钛合金磨棒的直径为15mm，磨棒2直径太小，立磨在粉碎过程中磨棒2的棒头磨损速度较快，影响使用寿命，所述磨棒2直径太大，影响粉碎效果。
所述钛合金磨棒的夏氏缺口冲击强度强度不低于25J/m3，所述钛合金棒的表面硬度不低于HRC55。使用此规格的钛合金磨棒的原因是这两个数据决定了钛合金磨棒的抗冲击和表面磨损性能，提高整体使用寿命。此处使用的钛合金磨棒为我司自制的特种钛合金磨棒，满足上述的冲击强度和表面硬度要求，于传统堆焊方式构建在衬板的硬质耐磨结构相比同等摩擦强度下磨损量远远小于堆焊结构。
所述基体1所用的高铬铸铁内各组分按以下百分比构成： C：2.6-2.8，Si：＜1.0，Mn：＜1.0，Cr：18-22，Ni：1.5-2.5，Mo：2.0-2.5，Cu：0.5-0.8，P，S＜0.06，其余为Fe。高铬铸铁成份有多种，采用此成份是我司经过多次试验，最终选择此成份。主要是因为此成份较其余成份力学性能更接近钛合金棒，并且其成份本身具有一定的抗磨性和抗冲击性能，在后期热处理过程中可以一同获得更好的性能。含C含Cr再提高，虽然可以提高高铬铸铁基体硬度，但是会降低其抗冲击性能，后续使用中容易断裂或剥落；含C含Cr降低，虽然抗冲击性能高，但是硬度低，后续磨损过快。
实施例2
一种立磨磨辊，所述立磨磨辊由12个相同规格的立磨磨辊衬板拼接在一起构成，所述立磨磨辊衬板包括：基体1和磨棒2，所述基体1的材质为高铬铸铁，所述磨棒为钛合金磨棒，所述基体1上紧密嵌合若干磨棒2，所述磨棒2本体深入基体1内部与所述基体1紧密结合，所述磨棒2的棒头高于基体平面2~5mm，所有磨棒2棒头的总面积为所述立磨磨辊衬板的展开面面积的40%。所述单个钛合金磨棒的直径为20mm，磨棒2直径太小，立磨在粉碎过程中磨棒2的棒头磨损速度较快，影响使用寿命，所述磨棒2直径太大，影响粉碎效果。
所述钛合金磨棒的夏氏缺口冲击强度强度不低于25J/m3，所述钛合金棒的表面硬度不低于HRC55。使用此规格的钛合金磨棒的原因是这两个数据决定了钛合金磨棒的抗冲击和表面磨损性能，提高整体使用寿命。此处使用的钛合金磨棒为我司自制的特种钛合金磨棒，满足上述的冲击强度和表面硬度要求，于传统堆焊方式构建在衬板的硬质耐磨结构相比同等摩擦强度下磨损量远远小于堆焊结构。
所述基体1用高铬铸铁内各组分按以下百分比构成： C：2.6-2.8，Si：＜1.0，Mn：＜1.0，Cr：18-22，Ni：1.5-2.5，Mo：2.0-2.5，Cu：0.5-0.8，P，S＜0.06，其余为Fe。高铬铸铁成份有多种，采用此成份是我司经过多次试验，最终选择此成份。主要是因为此成份较其余成份力学性能更接近钛合金棒，并且其成份本身具有一定的抗磨性和抗冲击性能，在后期热处理过程中可以一同获得更好的性能。含C含Cr再提高，虽然可以提高高铬铸铁基体硬度，但是会降低其抗冲击性能，后续使用中容易断裂或剥落；含C含Cr降低，虽然抗冲击性能高，但是硬度低，后续磨损过快。
实施例3
一种立磨磨辊，所述立磨磨辊由12个相同规格的立磨磨辊衬板拼接在一起构成，所述立磨磨辊衬板包括：基体1和磨棒2，所述基体1的材质为高铬铸铁，所述磨棒2为钛合金磨棒，所述基体1上紧密嵌合若干磨棒2，所述磨棒2本体深入基体1内部与所述基体1紧密结合，所述磨棒2的棒头高于基体平面2~5mm，所有磨棒2棒头的总面积为所述立磨磨辊衬板的展开面面积的30%。所述单个钛合金磨棒的直径为30mm，磨棒2直径太小，立磨在粉碎过程中磨棒2的棒头磨损速度较快，影响使用寿命，所述磨棒2直径太大，影响粉碎效果。
所述钛合金磨棒的夏氏缺口冲击强度强度不低于25J/m3，所述钛合金棒的表面硬度不低于HRC55。使用此规格的钛合金磨棒的原因是这两个数据决定了钛合金磨棒的抗冲击和表面磨损性能，提高整体使用寿命。此处使用的钛合金磨棒为我司自制的特种钛合金磨棒，满足上述的冲击强度和表面硬度要求，于传统堆焊方式构建在衬板的硬质耐磨结构相比同等摩擦强度下磨损量远远小于堆焊结构。
所述基体1高铬铸铁内各组分按以下百分比构成： C：2.6-2.8，Si：＜1.0，Mn：＜1.0，Cr：18-22，Ni：1.5-2.5，Mo：2.0-2.5，Cu：0.5-0.8，P，S＜0.06，其余为Fe。高铬铸铁成份有多种，采用此成份是我司经过多次试验，最终选择此成份。主要是因为此成份较其余成份力学性能更接近钛合金棒，并且其成份本身具有一定的抗磨性和抗冲击性能，在后期热处理过程中可以一同获得更好的性能。含C含Cr再提高，虽然可以提高高铬铸铁基体硬度，但是会降低其抗冲击性能，后续使用中容易断裂或剥落；含C含Cr降低，虽然抗冲击性能高，但是硬度低，后续磨损过快。
按照下述步骤完成上述实施例1~3的生产：
步骤1，分别准备适用的钛合金磨棒和高铬铸铁原料；
步骤2，根据立磨磨辊衬板的造型要求制作树脂砂模型，所述立磨磨辊衬板的横截面为圆弧状所述圆弧对应的中心角的角度为30°；
步骤3，在准备好的钛合金磨棒一端的正中心焊接铁钉，并利用铁钉将棒固定在树脂砂模型的型腔内；
步骤4，将步骤1中准备的高铬铸铁原料熔炼成铁水，然后在温度1500±10℃摄氏度，依序加入孕育剂和铝脱氧剂；然后待铁水冷却至1450±10℃后浇注至模型型腔中；
步骤5、待铁水冷却成型后去除冒口，打磨半成品表面，除去废砂，然后对半成品进行热处理得到成品；
步骤6、将步骤5得到的12个立磨磨辊衬板成品按照安装要求拼装在一起得到立磨磨辊。
所述步骤3中铁钉的材质为高铬铸铁，使用高铬铸铁的目的是提高铁钉与浇铸铁水之间的相容性，防止基材内部出现性能不平衡。
所述步骤5中的热处理工艺内容如下：首先， 80℃/小时升温至650℃保温3小时以去除内部应力，100℃/小时升温至960℃保温8小时，然后，出炉并以喷雾淬火方式控制所述立磨磨辊衬板的不同位置同步均匀冷却至常温，再以80℃/小时升温至500℃保温8小时，最后，出炉自然冷却至常温。此处淬火温度使用960℃的原因是防止高铬铸铁高温淬火后硬度增加，使基体抗冲击性降低，容易在钛合金棒反复受力的情况下产生破碎剥落。
经两万小时实测，按照实施例1、实施例2和实施例3生产得到的立磨磨辊皆可满足2万小时工作时间，且表面无明显损伤的要求，不需对辊面进行堆焊维护，与传统方式生的磨辊相比降低了维护压力的同时显著提高了磨辊的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种立磨磨辊，所述立磨磨辊由若干相同规格的立磨磨辊衬板拼合在一起构成，其特征在于，所述立磨磨辊衬板包括：基体和磨棒，所述基体的材质为高铬铸铁，所述磨棒为钛合金磨棒，所述基体上紧密嵌合若干磨棒，所述磨棒本体深入基体内部与所述基体紧密结合，所述磨棒的棒头高于基体平面2~5mm，所有磨棒棒头的总面积为所述立磨磨辊衬板的展开面面积的30%~50%。
2.根据权利要求1所述的立磨磨辊，其特征在于，所述磨棒的直径为15mm~30mm。
3.根据权利要求1所述的立磨磨辊，其特征在于，所述钛合金磨棒的夏氏缺口冲击强度强度不低于25J/m3，所述钛合金棒的表面硬度不低于HRC55。
4.根据权利要求1所述的立磨磨辊，其特征在于，所述基体高铬铸铁内各组分按以下百分比构成： C：2.6-2.8，Si：＜1.0，Mn：＜1.0，Cr：18-22，Ni：1.5-2.5，Mo：2.0-2.5，Cu：0.5-0.8，P，S＜0.06，其余为Fe。
5.一种适用于权利要求1~4所述任一立磨磨辊的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
步骤1，分别准备适用的钛合金磨棒和高铬铸铁原料；
步骤2，根据立磨磨辊衬板的造型要求制作树脂砂模型；
步骤3，在准备好的钛合金磨棒一端的正中心焊接铁钉，并利用铁钉将棒固定在树脂砂模型的型腔内；
步骤4，将步骤1中准备的高铬铸铁原料熔炼成铁水，然后在温度1500±10℃摄氏度，依序加入孕育剂和铝脱氧剂；然后待铁水冷却至1450±10℃后浇注至模型型腔中；
步骤5、待铁水冷却成型后去除冒口，打磨半成品表面，除去废砂，然后对半成品进行热处理得到成品；
步骤6、将步骤5得到的多个立磨磨辊衬板成品按照安装要求拼装在一起得到立磨磨辊。
6.根据权利要求5所述的立磨磨辊衬板的生产方法，其特征在于，所述步骤3中铁钉的材质为高铬铸铁。
7.根据权利要求5所述的立磨磨辊衬板的生产方法，其特征在于，所述步骤5中的热处理工艺内容如下：首先， 80℃/小时升温至650℃保温3小时，100℃/小时升温至960℃保温8小时，然后，出炉淬火冷却至常温，再以80℃/小时升温至500℃保温8小时，最后，出炉自然冷却至常温。
8.根据权利要求1所述的立磨磨辊衬板的生产方法，其特征在于，所述淬火的方式为喷雾淬火。
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