CN112774799A - 一种高压辊磨机用硬质合金复合边齿及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压辊磨机用硬质合金复合边齿及其制备方法，包括工作部件和镶嵌部件；其中：工作部件是由硬质合金材料制备而成，工作部件的硬质合金按照质量百分比，由以下组分组成：10～20wt％Co，0～3wt％Cr，其余为WC；镶嵌部件也是由硬质合金材料制备而成的，镶嵌部件硬质合金按照质量百分比，由以下组分组成：6～15wt％Co，余量为WC组成；或者直接为钢结合金基体；工作部件和镶嵌部件按照装配与设计，通过高温合金化连接在一起。本发明中的复合边齿工作部件与镶嵌部件可灵活组装，镶嵌部件与工作部件相对位置可根据设计要求进行调整，产品材质搭配多样，可适应不同的使用工况需求，搭配方式整体具有独创性，组装方法具有独创性。

Description

一种高压辊磨机用硬质合金复合边齿及其制备方法
技术领域
本发明属于硬质合金的制造领域，具体涉及一种高压辊磨机用硬质合金复合边齿及其制备方法。
背景技术
硬质合金具有高强度、高硬度等特点，广泛应用于成型模具、切削工具、矿山工具及耐磨零件等领域。高压辊磨机广泛应用金属矿山和水泥破碎行业，也是国内矿业界当下最为关注的矿山生产设备，在国内、外已普遍应用于水泥行业的粉碎，化工行业的造粒，以及球团矿增加比表面积的细磨及金属矿石的破碎，可实现简化碎矿流程、多碎少磨、提高系统生产能力、改善磨矿效果或选别指标等目的生产实践。
随着国家产业升级转型，对于高压辊磨机产能、生产效率和使用寿命等环保的要求提高，越来越多的企业采用辊面边缘镶嵌边齿或者耐磨块以保护辊面不受物料磨蚀的方式，当前多采用复杂的形状的镶嵌式，需要对辊面和边齿进行复杂的加工，整体效率不高，成本也高。
因此，开发具有高强度、高硬度、易于装配的硬质合金边齿有广阔的市场空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种具备高硬度、高强度、易于装配的高压辊磨机用硬质合金复合边齿及其制备方法。
本发明这种高压辊磨机用硬质合金复合边齿，包括工作部件和镶嵌部件，其中：
工作部件是由硬质合金材料制备而成，工作部件的硬质合金按照质量百分比，由以下组分组成：10～20wt％Co，0～3wt％Cr，其余为WC；
镶嵌部件也是由硬质合金材料制备而成的，镶嵌部件硬质合金按照质量百分比，由以下组分组成：6～15wt％Co，余量为WC；或者直接为钢结合金基体；
工作部件和镶嵌部件按照装配与设计，通过高温合金化连接在一起。
所述的工作部件采用的WC晶粒度为1.2～3.2μm；镶嵌部件采用的WC晶粒度为1.6～3.2μm，钢结合金基体的硬度为HRA83～87；高温合金化得的温度为1150～1450℃。
本发明这种高压辊磨机用硬质合金复合边齿的制备方法，包括以下步骤：
1)将工作部件的硬质合金中的Co、Cr3C4和WC按照比例进行配料；将镶嵌部件的硬质合金中的Co和WC或钢结合金基体按照比例进行配料；
2)将步骤1)中的两种配料分别进行球磨，并分别进行喷雾干燥或真空干燥制粒，分别得到工作部件的硬质合金粉末和镶嵌部件的硬质合金粉末；
3)将步骤2)中的工作部件的硬质合金粉末和镶嵌部件的硬质合金粉末分别放入相对应的模具中压制成型，分别得到工作部件毛坯和镶嵌部件毛坯；
4)将步骤3)中的工作部件毛坯和镶嵌部件毛坯进行压力烧结，得到工作部件和镶嵌部件；
5)将步骤4)中的工作部件和镶嵌部件按照装配图纸，对所对应的结合面进行精加工，得到精加工后的工作部件和镶嵌部件；
6)将步骤5)中的精加工后的工作部件和镶嵌部件按图纸要求找准相对位置并固定，加热至1150℃～1450℃后进行保温，得到高压辊磨机用硬质合金复合边齿。
所述步骤2)中，球磨球料比按3.5～5.5:1，液固比选择300～350ml/kg，球磨时间为14～60h。
所述步骤4)中，压力烧结压强0.1～6MPa，压力烧结温度为1380～1480℃，压力烧结时间为0.5～4h。
所述步骤6)中，保温时间为0.5～4h。
本发明的有益效果：1)本发明中的复合边齿工作部件与镶嵌部件可灵活组装，镶嵌部件与工作部件相对位置可根据设计要求进行调整，产品材质搭配多样，可适应不同的使用工况需求，搭配方式整体具有独创性，组装方法具有独创性；2)本发明中工作部件材质与辊面保持一致，减少使用过程中偏磨或边缘磨损的问题；3)本发明中镶嵌部件形状与现行辊面柱钉形状接近，安装镶嵌方式与柱钉接近，可显著减少辊面开槽加工难度，减少辊套表面加工应力；4)本发明的两个部件采用冶金复合结合强度高，可根据不同的使用要求方便地设计制作出新的装配结构，实现快速装配的目的。
附图说明
图1本发明设计的实施例中硬质合金复合边齿产品示意图。
图2为本发明实施例1制备的硬质合金的复合边齿的工作部件的微观结构图。
具体实施方式
本发明中实施例中硬质合金复合边齿产品如图1所示，包括工作部件和镶嵌部件，工作部件为正方体，镶嵌部件为柱钉形状，镶嵌部件位于工作部件的一个面上，两者高温合金化后，在接触部位形成冶金结合面。
实施例1：
一种硬质合金复合边齿，产品用于高压辊磨机辊面边缘防磨蚀，该成分的合金的配方重量百分比：①工作部件：Co粉15％，Fsss粒度2～3μm；WC85％，Fsss粒度3～4μm。②镶嵌部件：Co粉11％，Fsss粒度2～3μm；WC：89％，Fsss粒度3～4μm。产品形状如图1所示。
上述硬质合金复合边齿的制备方法：①工作部件：按比例取上述，原料，总重量600kg，放入600L可倾斜式球磨机内，采用酒精作为湿磨介质，球料比按4.3:1，液固比按300ml/kg，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，球磨时间选择36h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用压力烧结炉在5.8MPa压力下过压烧结，烧结温度1410℃，保温60min，得到硬质合金工作部件毛坯；②镶嵌部件：按比例取上述原料，总重量300kg，放入300L可倾斜式球磨机内，采用酒精作为湿磨介质，球料比按4.1:1，液固比按350ml/kg，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，球磨时间选择32h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用压力烧结炉在5.8MPa压力下过压烧结，烧结温度1450℃，保温60min，得到硬质合金镶嵌部件毛坯；③两个部件复合面进行精加工后，按产品的实物图进行固定，置于高温1350℃环境，压力5.8MPa下保温60min，后获得成品；
产品工作部件组织结构见图2，由图可见WC颗粒分布均匀，平均晶粒度为1.6μm，经测试，产品密度为14.00g/cm3，硬度87.7HRA，抗弯强度3200MPa，使用寿命较普通YG类边齿提升50％以上。
实施例2
一种硬质合金复合边齿，用于高压辊磨机辊面边缘防磨蚀，该成分的合金的配方重量百分比：①工作部件：Co粉：14.5％，Fsss粒度2～3μm，Cr3C4的含量为0.5％，Fsss粒度1～2μm，WC：85％，Fsss粒度2～3μm；②镶嵌部件：Co粉：18％，Fsss粒度2～3μm，WC：80％，Fsss粒度3～4μm的；产品形状如图1所示。
上述硬质合金复合边齿的制备方法：①工作部件：按比例取上述原料，总重量600kg，放入600L可倾斜式球磨机内，采用酒精作为湿磨介质，球料比按4.5:1，液固比按330ml/kg，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，球磨时间选择37h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用压力烧结炉在5.8MPa压力下过压烧结，烧结温度1450℃，保温60min，得到硬质合金工作部件毛坯；②镶嵌部件：按比例取上述原料，总重量600kg，放入600L可倾斜式球磨机内，采用酒精作为湿磨介质，球料比按4.0:1，液固比按380ml/kg，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，球磨时间选择38h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用压力烧结炉在5.8MPa压力下过压烧结，烧结温度1410℃，保温60min，得到硬质合金镶嵌部件毛坯；③两个部件复合面进行精加工后，按产品的实物图进行固定，置于高温1330℃环境，压力5.8MPa下保温60min，后获得成品；
产品全貌见图2，由图可见：硬质合金复合边齿包括有工作部件、镶嵌部件以及连接处的冶金结合面，两种部件的合金紧密结合，经测试，产品抗剪强度可达到280MPa,，使用寿命较普通YG类边齿提升60％以上。
实施例3
一种硬质合金复合边齿，用于高压辊磨机辊面边缘防磨蚀，该成分的合金的配方重量百分比：①工作部件：Co粉18％，Fsss粒度2～3μm；WC82％，Fsss粒度2～3μm。②镶嵌部件：重量比TiC35％，Fe 59％，Mo 2％，Cr2％，其硬度为84。产品形状如图1所示。
上述硬质合金复合边齿的制备方法：①工作部件：按比例取上述，原料，总重量600kg，放入600L可倾斜式球磨机内，采用酒精作为湿磨介质，球料比按5.5:1，液固比按300ml/kg，按原料总重的2％加入石蜡成型剂，球磨时间选择38h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用压力烧结炉在5.8MPa压力下过压烧结，烧结温度1410℃，保温60min，得到硬质合金工作部件毛坯；②镶嵌部件：采用3～5μm的TiC粉重量比35％，普通Fe粉1～2μm59％，Mo粉1～2μm 2％，普通Cr铁，按Cr含量2％，按比例取上述原料，总重量150kg，放入300L可倾斜式球磨机内，采用酒精作为湿磨介质，球料比按3.5:1，液固比按500ml/kg，按原料总重的3％加入石蜡成型剂，球磨时间选择30h，湿磨好的料浆经喷雾干燥、压制成型后用压力烧结炉在4MPa压力下过压烧结，烧结温度1420℃，保温60min，得到硬质合金镶嵌部件毛坯；③两个部件复合面进行精加工后，按产品的实物图进行固定，置于高温1250℃环境，压力4MPa下保温60min，后获得成品；
经测试，产品工作部件密度为产品密度为13.8g/cm3，硬度87.3HRA，抗弯强度2900MPa，使用寿命较普通YG类边齿提升30％以上。

Claims (6)

1.一种高压辊磨机用硬质合金复合边齿，其特征在于，包括工作部件和镶嵌部件；其中：
工作部件是由硬质合金材料制备而成，工作部件的硬质合金按照质量百分比，由以下组分组成：10～20wt％Co，0～3wt％Cr，其余为WC；
镶嵌部件也是由硬质合金材料制备而成的，镶嵌部件硬质合金按照质量百分比，由以下组分组成：6～15wt％Co，余量为WC组成；或者直接为钢结合金基体；
工作部件和镶嵌部件按照装配与设计，通过高温合金化连接在一起。
2.根据权利要求1所述的高压辊磨机用硬质合金复合边齿，其特征在于，所述的工作部件采用的WC晶粒度为1.2～3.2μm；镶嵌部件采用的WC晶粒度为1.6～3.2μm，钢结合金基体的硬度为83～87；高温合金化的温度为1150～1450℃。
3.根据权利要求1或2所述的高压辊磨机用硬质合金复合边齿的制备方法，包括以下步骤：
1)将工作部件的硬质合金中的Co、Cr3C4和WC按照比例进行配料；将镶嵌部件的硬质合金中的Co和WC或钢结合金基体按照比例进行配料；
2)将步骤1)中的两种配料分别进行球磨，并分别进行喷雾干燥或真空干燥制粒，分别得到工作部件的硬质合金粉末和镶嵌部件的硬质合金粉末；
3)将步骤2)中的工作部件的硬质合金粉末和镶嵌部件的硬质合金粉末分别放入相对应的模具中压制成型，分别得到工作部件毛坯和镶嵌部件毛坯；
4)将步骤3)中的工作部件毛坯和镶嵌部件毛坯进行压力烧结，得到工作部件和镶嵌部件；
5)将步骤4)中的工作部件和镶嵌部件按照装配图纸，对所对应的结合面进行精加工，得到精加工后的工作部件和镶嵌部件；
6)将步骤5)中的精加工后的工作部件和镶嵌部件按图纸要求找准相对位置并固定，加热至1150℃～1450℃后进行保温，得到高压辊磨机用硬质合金复合边齿。
4.根据权利要求3所述的高压辊磨机用硬质合金复合边齿的制备方法，所述步骤2)中，球磨球料比按3.5～5.5:1，液固比选择300～350ml/kg，球磨时间为14～60h。
5.根据权利要求3所述的高压辊磨机用硬质合金复合边齿的制备方法，所述步骤2)中，所述步骤4)中，压力烧结压强0.1～6MPa，压力烧结温度为1380～1480℃，压力烧结时间为0.5～4h。
6.根据权利要求3所述的高压辊磨机用硬质合金复合边齿的制备方法，所述步骤2)中，所述步骤6)中，保温时间为0.5～4h。
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