CN114939471A

CN114939471A - 一种耐磨结构

Info

Publication number: CN114939471A
Application number: CN202210562705.7A
Authority: CN
Inventors: 黄智泉; 尼军杰; 张海燕; 杨威; 王欣; 李恒
Original assignee: Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering Co Ltd
Priority date: 2022-05-23
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2022-08-26

Abstract

本发明公开了一种耐磨结构，包括：基体与柱钉，所述柱钉固定于所述基体上，所述柱钉包括分布在不同区域的多个柱钉，所述柱钉包括硬质合金柱钉，所述多个柱钉具有相同合金系，不同区域的柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比不同。本发明的耐磨结构可以使不同区域在使用过程中的磨损更趋于均匀，提升耐磨结构的使用效率，避免材料浪费。

Description

一种耐磨结构

技术领域

本发明涉及粉磨破碎设备技术领域，特别是涉及一种用于粉磨破碎的耐磨结构。

背景技术

在水泥、矿山、电力、煤炭、化工等行业中，经常需要对物料进行粉磨破碎。在粉磨破碎作业中，立磨、辊压机或者破碎机需要有强度较高的耐磨结构经受得住物料的冲击、挤压和摩擦。这些耐磨结构主要包括立磨的磨辊、辊压机的挤压辊或者破碎机的锤头。这些耐磨结构可以由具有较强耐磨性能的合金刚材制作，也可以通过在其基体上堆焊耐磨合金层来达到其耐磨效果。

在很多工况条件下，物料对立磨、辊压机或者破碎机的耐磨结构的碰撞、挤压、摩擦并非均匀分布的，因此，耐磨结构有的地方磨损会比较严重，有的地方则磨损较轻。由于耐磨结构不同区域的磨损状况的不同，会出现耐磨结构有的区域已不能工作，有的区域仍处于相对较好的状态，耐磨结构不同的区域使用寿命不匹配。耐磨结构部分区域不能工作时，会导致耐磨结构需要进行修复或整个耐磨结构的报废，如此无疑会造成其他还处于良好状态的区域的材料的浪费。

例如，前述的耐磨结构的磨损问题，在立磨设备的锥形辊的实际使用工况下较为常见，一般来说，锥形辊的大端辊面受磨损严重，从大端到小端磨损程度依次减弱，当大端辊面受磨损失效后，辊面其他部位还能正常工作，这样会造成整个锥形辊的耐磨层使用寿命不匹配，而失效的磨损面却粘连带动其余部分完好的耐磨层，使完好的耐磨层呈片状脱落或大面积迅速磨损严重，进而造成整个锥形辊耐磨层失效，此时不得不停机维修或更换磨辊，降低了锥形辊的整体使用寿命。

现有技术方案中，CN109876898A提出了一种利用碳化钨、碳化钛、碳化铬等材料耐磨性能的差异，分别在立磨磨辊的不同区域设置碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒，使得磨辊各区域的硬度从大到小呈梯度分布并与磨辊的磨损曲线相吻合，可使磨辊辊体表面的耐磨层几乎同时磨损完毕。但是，各种耐磨结构在实际使用中的工况条件多样且复杂，很多时候需要根据具体的使用环境选择合适种类的硬质合金棒。上述方案需要采用多种不同合金系的硬质合金棒来分别适应不同区域的磨损程度，这就使得上述方案在某些工况条件下的适用受到限制。

因此，有必要提出一种适用更为广泛的、且能有效减轻或克服耐磨结构不同区域磨损不均匀带来的材料浪费和效率降低的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种耐磨结构，能够有效减轻耐磨结构不同区域磨损不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种耐磨结构，包括：基体与柱钉，所述柱钉固定于所述基体上，所述柱钉包括分布在不同区域的多个柱钉，所述柱钉包括硬质合金柱钉，所述多个柱钉具有相同合金系，不同区域的柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比不同。

所述硬质相中碳化物包括碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒、碳化铌及碳化硅等中的一种或者几种的组合。

所述基体包括耐热钢、高锰钢、低碳合金钢、中碳合金钢、高速钢、高铬铸铁及高铬合金钢等中的一种。

所述基体包括至少第一区域及第二区域，所述柱钉包括固定于第一区域的多个第一柱钉及固定于第二区域的多个第二柱钉，第一柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比高于第二柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比。

所述基体包括第一区域、第二区域、第三区域及第四区域，所述柱钉包括固定于第二区域的多个第三柱钉、固定于第三区域的多个第四柱钉及固定于第四区域的多个第五柱钉，所述第三柱钉、所述第四柱钉及所述第五柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比则依次递增，形成具有表面横向硬度梯度的耐磨结构。

所述柱钉高于基体表面。

所述基体上堆焊有耐磨合金层，所述耐磨合金层形成于所述柱钉之间的间隙。

所述耐磨合金层低于所述柱钉，所述耐磨合金层与所述柱钉的高度差小于2mm。

所述耐磨合金层与所述柱钉平齐。

所述耐磨合金层高于所述柱钉，所述耐磨合金层与所述柱钉的高度差小于10mm。

本发明的有益效果是：本发明根据在实际工况条件下的磨损情况将基体的工作面可以划分为不同的区域，根据不同区域受到的磨损冲击，在不同的区域分别设置相同的合金系但硬质相中碳化物质量占比不同的柱钉，则可以使得不同的区域的柱钉相应的具有不同的硬度，从而具有不同的耐磨性能以匹配相应区域上的磨损冲击，如此，使耐磨结构在实际使用中产生的磨损结果更趋于均匀分布，提升了耐磨结构的使用效率，避免材料浪费。

附图说明

图1是本发明一种耐磨结构的第一实施例的俯视示意图。

图2是本发明一种耐磨结构的第二实施例的俯视示意图。

图3是本发明一种耐磨结构的第二实施例的剖面示意图。

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。

本发明实施例中的耐磨结构可以是立磨设备的磨辊，辊压机的挤压辊，或破碎机的锤头，也可以是其他形式的用于粉磨或破碎的耐磨结构。

请参阅图1，本发明第一实施例中的耐磨结构包括基体1、多个第一柱钉13及多个第二柱钉14。根据耐磨结构具体的使用环境、工况条件，可以确定耐磨结构的磨损曲线。根据磨损曲线可以将耐磨结构的工作面划分为不同区域，不同区域分别对应在所述实际使用环境及工况条件下耐磨结构需要承受的磨损冲击影响。基体1的工作面包括至少第一区域11及第二区域12，第一区域11及第二区域12分别承受不同的磨损冲击影响。第一柱钉13镶嵌于第一区域11，第二柱钉14镶嵌于第二区域。

基体1为合金材料，可以是耐热钢、高锰钢、低碳合金钢、中碳合金钢、高速钢、高铬铸铁及高铬合金钢等中的一种。

第一柱钉13及第二柱钉14的材料包括硬质合金。所述硬质合金的硬质相中碳化物包括碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒、碳化铌及碳化硅等中的一种或者多种的组合。第一柱钉13及第二柱钉14的材料具有相同合金系，第一柱钉13中的所述硬质相中碳化物质量占比不同于第二柱钉14中的所述硬质相中碳化物质量占比。

例如，根据磨损曲线，第一区域11需要承受的冲击及磨损影响较大，则第一柱钉13的所述硬质相中碳化物质量占比高于第二柱钉14的所述硬质相中碳化物质量占比。如此，第一柱钉13的硬度及耐磨性能高于第二柱钉14的硬度及耐磨性能，使得耐磨结构需要承受更多磨损冲击的第一区域11，相较于第二区域12，具有更好的耐磨性能，这样就可以有效减轻或克服耐磨结构不同区域磨损的不均匀，避免材料浪费和效率降低的问题。

此外，基体1上还可以堆焊有耐磨合金层，耐磨合金层包括以钛、钨、铌、钒、铬、钼等金属的碳化物中的一种或几种的组合为硬质相的合金材料。耐磨合金层堆焊形成于多个第一柱钉13之间、多个第二柱钉14之间以及第一柱钉13与相邻的第二柱钉14之间的间隙。耐磨合金层可以低于第一柱钉13、第二柱钉14，耐磨合金层与第一柱钉13、第二柱钉14的高度差小于2mm。耐磨合金层也可以与第一柱钉13、第二柱钉14平齐。耐磨合金层也可以高于第一柱钉13、第二柱钉14，耐磨合金层与第一柱钉13、第二柱钉14的高度差小于10mm。

可以理解的，第一柱钉13及第二柱钉14可以是通过镶铸的方式嵌入基体1上，也可以是在基体上1上钻孔后通过过盈配合或焊接的方式嵌入基体1上。

请参阅图2，本发明第二实施例中的耐磨结构包括基体2、多个第三柱钉25、多个第四柱钉26及多个第五柱钉27。根据确定的磨损曲线，基体1的工作面划分为第一区域21、第二区域22，第三区域23及第四区域24，分别承受不同的磨损冲击影响。第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27分别对应的设置于第一区域21、第二区域22，第三区域23及第四区域24。

第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27的材料包括硬质合金。所述硬质合金的硬质相包括碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒、碳化铌及碳化硅等中的一种或者多种的组合。第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27的合金系相同，第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27的所述硬质相中碳化物质量占比不同。第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27的所述硬质相中碳化物质量占比可以与第二区域22、第三区域23及第四区域24对应的磨损曲线相匹配。

在本实施例中，第一区域21需要承受的磨损冲击相对较小，因此，可以不设置柱钉。第二区域22、第三区域23及第四区域24需要承受的磨损冲击逐渐递增。第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27三者的所述硬质相中碳化物质量占比则可以依次递增。例如，第三柱钉25中硬质相中碳化物质量占比为20%，第四柱钉26中硬质相中碳化物质量占比为30%，第五柱钉27中硬质相中碳化物质量占比为40%。如此，硬质相中碳化物质量占比越高，柱钉的硬度越高，第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27在基体2上的分区域排布，则可得到具有表面横向硬度梯度的耐磨结构。当耐磨结构在实际工况条件下的磨损曲线具有横向梯度变化特点时，所述的耐磨结构则可以很好的匹配实际的工况条件，使得耐磨结构在使用中产生的磨损结果在各个区域更趋于均匀。

可以理解的，耐磨结构的基体的工作面可以划分更多的区域，不同的区域根据在实际工况条件下的磨损情况，分别设置合金系相同但硬质相中碳化物质量占比不同的柱钉，则可以使得不同的区域的柱钉相应的具有不同的硬度，从而具有不同的耐磨性能，如此，使耐磨结构在实际使用中产生的磨损结果更趋于均匀分布。

此外，请参阅图3，基体2上还可以堆焊有耐磨合金层3，耐磨合金层3包括以钛、钨、铌、钒、铬、钼等金属的碳化物中的一种或几种的组合为硬质相的合金材料。耐磨合金层3堆焊形成于多个第三柱钉25之间、多个第四柱钉26之间、多个第五柱钉27、第三柱钉25与相邻的第四柱钉26之间、以及第四柱钉26与相邻的第五柱钉27之间的间隙。耐磨合金层3可以低于第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27，耐磨合金层3与第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27的高度差小于2mm。耐磨合金层3也可以与第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27平齐。耐磨合金层3也可以高于第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27，耐磨合金层3与第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27的高度差小于10mm。

可以理解的，第三柱钉25、第四柱钉26及第五柱钉27可以是通过镶铸的方式嵌入基体2上，也可以是在基体上2上钻孔后通过过盈配合或焊接的方式嵌入基体2上。

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

1.一种耐磨结构，包括：基体与柱钉，所述柱钉固定于所述基体上，其特征在于：所述柱钉包括分布在不同区域的多个柱钉，所述柱钉包括硬质合金柱钉，所述多个柱钉具有相同合金系，不同区域的柱钉的硬质相中碳化物质量占比不同。

2.根据权利要求1所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述硬质相中碳化物包括碳化钛、碳化钨、碳化铬、碳化钒、碳化铌及碳化硅等中的一种或者几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述基体包括耐热钢、高锰钢、低碳合金钢、中碳合金钢、高速钢、高铬铸铁及高铬合金钢等中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述基体包括至少第一区域及第二区域，所述柱钉包括固定于第一区域的多个第一柱钉及固定于第二区域的多个第二柱钉，第一柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比高于第二柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比。

5.根据权利要求1所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述基体包括第一区域、第二区域、第三区域及第四区域，所述柱钉包括固定于第二区域的多个第三柱钉、固定于第三区域的多个第四柱钉及固定于第四区域的多个第五柱钉，所述第三柱钉、所述第四柱钉及所述第五柱钉的所述硬质相中碳化物质量占比则依次递增，形成具有表面横向硬度梯度的耐磨结构。

6.根据权利要求1所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述柱钉高于基体表面。

7.根据权利要求1所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述基体上堆焊有耐磨合金层，所述耐磨合金层形成于所述柱钉之间的间隙。

8.根据权利要求7所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述耐磨合金层低于所述柱钉，所述耐磨合金层与所述柱钉的高度差小于2mm。

9.根据权利要求7所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述耐磨合金层与所述柱钉平齐。

10.根据权利要求7所述的一种耐磨结构，其特征在于：所述耐磨合金层高于所述柱钉，所述耐磨合金层与所述柱钉的高度差小于10mm。