一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤及其制備方法
【專利摘要】一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤及其制備方法，其磨盤基體上設(shè)有多個凸起，相鄰兩凸起間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，金屬基陶瓷增強體料由10-40%的Al2O3和60-90%的鐵粉組成；制備方法是將按上述重量百分比稱取的Al2O3和鐵粉混合后送入燒結(jié)窯中燒至鐵粉完全熔化，將燒好的物料放入模具中制得襯板，將襯板置于磨盤基體上的凸起之間，澆鑄鋼水使襯板與磨盤基體固結(jié)為一體。本發(fā)明燒結(jié)時通過鐵粉的塑性吸收外加負荷，消耗裂紋尖端的能量；通過孔洞澆鑄鋼水，將襯板與磨盤基體連結(jié)成一體，鋼水通過孔洞浸潤到襯板的陶瓷顆粒之間，將陶瓷顆粒包裹其中，使陶瓷相和金屬相均勻分布。
【專利說明】一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水泥立磨機【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤炭、冶金、礦山、電力、建材、耐火材料、能源等行業(yè)，特別是水泥等粉體加工領(lǐng)
域制粉系統(tǒng)需要用到磨機，磨機的磨盤作為主要的磨損件，其運行的好壞在一定程度上決定了企業(yè)的經(jīng)濟效益，而水泥行業(yè)中，大量使用的一般是立磨機?，F(xiàn)有立磨機中磨盤上的耐磨塊大多是采用高錳鋼、高鉻鑄鐵等金屬制成，韌性較好，當其磨損后，在其上面反復(fù)堆焊耐磨合金層來提高其使用壽命，但由于采用的是堆焊工藝制作，堆焊設(shè)備昂貴，堆焊一次，其壽命增加不大，同時立磨機中更換耐磨塊需要頻繁地停機，每次更換耐磨塊所需的時間較長，嚴重影響生產(chǎn)效率，造成了極大的經(jīng)濟損失。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中也有采用耐磨陶瓷塊來替代金屬磨體的，其耐磨陶瓷塊主要是以氧化鋁為陶瓷相的材料制成，其具備了陶瓷材料所具備的基本性能，氧化鋁陶瓷的彈性模量和硬度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有耐熱、耐腐蝕、耐磨損和質(zhì)量小等特點，但氧化鋁陶瓷本身還存在燒結(jié)殘留孔隙度大及脆性大等缺陷，從而限制了它的應(yīng)用?，F(xiàn)有也有將金屬基復(fù)合陶瓷襯板應(yīng)用于承受磨損的機械設(shè)備上，該金屬基復(fù)合陶瓷襯板由鋯剛玉、高鉻鐵粉和鐵粉經(jīng)電熔后注入具有多個貫通澆注孔的金屬基陶瓷增強體形成，其制備工藝復(fù)雜，需要多步燒結(jié)過程,燒結(jié)溫度高，時間長,成本高；而且,復(fù)合陶瓷襯板中的主要成分為鋯剛玉,鋯剛玉中含有Si02、Na2O等氧化物，在其燒成過程中會形成非晶態(tài)的玻璃相，玻璃相雖然能夠起到粘結(jié)的作用，但玻璃相的結(jié)構(gòu)疏松，強度較陶瓷相或金屬相低，容易在晶界處聚集，在斷裂時，裂紋易沿晶界穿過，造成襯板的強度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的立磨機中采用耐磨陶瓷塊，存在的燒結(jié)殘留孔隙度大、脆性大、裂紋敏感性強及使用壽命短等問題，提供一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤及其制備方法。
[0005]本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤，其磨盤基體的上表面上設(shè)有多個從其中心呈輻射狀向外延伸的凸起，相鄰兩個凸起之間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，所述的金屬基陶瓷增強體料由Al2O3和鐵粉組成，Al2O3與鐵粉的重量百分比是=Al2O3 10-40%，鐵粉60-90%，其中，Al2O3的顆粒粒徑是
0.25-0.35cm。
[0006]一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按重量百分比，取顆粒粒徑為0.25-0.35cm的Al2O3 10_40%、鐵粉60_90%，混合均勻后將混合物料送入窯爐中進行燒制，燒制的溫度為1050-1450°C，燒至鐵粉完全熔化時為止；
步驟二、將步驟一熔化的鐵水與Al2O3的混合物放入事先制好的模具中，冷卻后脫模，制得襯板；
步驟三、將步驟二制得的襯板置于磨盤基體上事先制好的，由其中心向外延伸的多個凸起之間，且使襯板的上端面與凸起的上端面平齊，向襯板上設(shè)置的貫通其上下表面的孔洞中澆鑄事先熔化好的鋼水，使襯板與磨盤基體固結(jié)為一體。
[0007]優(yōu)選的，步驟一的燒制溫度為1260_1450°C。
[0008]優(yōu)選的，步驟一的燒制溫度為1050_1190°C。
[0009]本發(fā)明中，襯板與磨盤基體上的凸起相鄰依次設(shè)置，磨盤與襯板本體之間通過鋼液澆鑄固結(jié)為一體，無需使用螺栓將襯板與立磨機的磨盤進行固定，從而避免了傳統(tǒng)立磨機的跑料和漏料現(xiàn)象；而且各襯板與凸起之間的接合部位由于鋼液的作用，冷卻后，磨盤形成一個完整的整體，鋼液可以通過孔洞以及襯板與凸起之間的接合部位浸潤到襯板的陶瓷顆粒之間，將陶瓷顆粒包裹起來，使陶瓷相與金屬相均勻分布，大大提高了磨盤上襯板的耐磨性，延長了其使用壽命。
[0010]本發(fā)明避免了因采用鋯剛玉帶來的玻璃相對于襯板整體強度的影響，玻璃相的存在，對其制備工藝步驟及參數(shù)要求較為嚴格，增加了其工藝難度和成本；本發(fā)明僅采用Al2O3和鐵粉混合燒制制成襯板，一方面降低了原料成本；另一方面，襯板的制備工藝較為簡單，燒制溫度低，其制備過程便于控制。
[0011]有益效果:本發(fā)明采用10-40%的Al2O3以及60-90%的鐵粉混合燒制，無需添加任何外加劑，鐵粉作為韌性金屬材料，能夠作為粘接劑用于增韌氧化鋁材料，燒制時通過金屬的塑性吸收外加負荷，能夠增強陶瓷相和金屬相之間的相互作用，還能夠使陶瓷相產(chǎn)生的裂紋移位或者使裂紋在陶瓷顆粒處發(fā)生偏轉(zhuǎn)，消耗裂紋尖端的能量，降低燒制殘留孔隙度；本發(fā)明中，襯板上設(shè)有供鋼水澆鑄的孔洞，在孔洞中澆鑄鋼水，能夠?qū)⒁r板與磨盤基體連結(jié)成一體，鋼水還可以通過襯板上的孔洞浸潤到襯板的陶瓷顆粒之間，將陶瓷顆粒包裹其中，能夠使陶瓷相和金屬相均勻分布。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的俯視圖。
[0013]附圖標記:1、磨盤基體,2、凸起，3、襯板，4、孔洞。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0015]一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤，其磨盤基體的上表面上設(shè)有多個從其中心呈輻射狀向外延伸的凸起，相鄰兩個凸起之間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，所述的金屬基陶瓷增強體料由Al2O3和鐵粉組成，Al2O3與鐵粉的重量百分比是=Al2O310-40%，鐵粉 60-90%，其中，Al2O3 的顆粒粒徑是 0.25-0.35cm。
[0016]實施例1
一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤，其磨盤基體的上表面上設(shè)有多個從其中心呈輻射狀向外延伸的凸起，相鄰兩個凸起之間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，所述的金屬基陶瓷增強體料由Al2O3和鐵粉組成，Al2O3與鐵粉的重量百分比是=Al2O3 10%,鐵粉90%，其中，Al2O3的顆粒粒徑是0.35cm。
[0017]一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按重量百分比，取顆粒粒徑為0.35cm的Al2O3顆粒10%，鐵粉90%，混合均勻后將混合物料送入窯爐中進行燒制，燒制溫度為1050-1190°C，燒至鐵粉完全熔化時為止；
步驟二、將步驟一熔化的鐵水與Al2O3顆粒的混合物放入事先制好的模具中，冷卻后脫模，制得襯板；
步驟三、將步驟二制得的襯板置于磨盤基體上事先制好的，由其中心向外延伸的多個凸起之間，且使襯板的上端面與凸起的上端面平齊，向襯板上設(shè)置的貫通其上下表面的孔洞中澆鑄事先熔化好的鋼水，使襯板與磨盤基體固結(jié)為一體。
[0018]實施例2
一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤，其磨盤基體的上表面上設(shè)有多個從其中心呈輻射狀向外延伸的凸起，相鄰兩個凸起之間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，所述的金屬基陶瓷增強體料由Al2O3和鐵粉組成，Al2O3與鐵粉的重量百分比是=Al2O3 38%，鐵粉62%，其中，Al2O3的顆粒粒徑是0.3cm。
[0019]一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按重量百分比，取顆粒粒徑為0.3cm的Al2O3顆粒38%，鐵粉62%，混合均勻后將混合物料送入窯爐中進行燒制，燒制溫度為1260-1450°C，燒至鐵粉完全熔化時為止；
步驟二、將步驟一熔化的鐵水與Al2O3顆粒的混合物放入事先制好的模具中，冷卻后脫模，制得襯板；
步驟三、將步驟二制得的襯板置于磨盤基體上事先制好的，由其中心向外延伸的多個凸起之間，且使襯板的上端面與凸起的上端面平齊，向襯板上設(shè)置的貫通其上下表面的孔洞中澆鑄事先熔化好的鋼水，使襯板與磨盤基體固結(jié)為一體。
[0020]實施例3
一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤，其磨盤基體的上表面上設(shè)有多個從其中心呈輻射狀向外延伸的凸起，相鄰兩個凸起之間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，所述的金屬基陶瓷增強體料由Al2O3和鐵粉組成，Al2O3與鐵粉的重量百分比是=Al2O3 40%,鐵粉60%，其中，Al2O3的顆粒粒徑是0.25cm。
[0021]一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按重量百分比，取顆粒粒徑為0.25cm的Al2O3顆粒40%，鐵粉60%，混合均勻后將混合物料送入窯爐中進行燒制，燒制的溫度為1050-1450°C，燒至鐵粉完全熔化時為止；
步驟二、將步驟一熔化的鐵水與Al2O3顆粒的混合物放入事先制好的模具中，冷卻后脫模，制得襯板；
步驟三、將步驟二制得的襯板置于磨盤基體上事先制好的，由其中心向外延伸的多個凸起之間，且使襯板的上端面與凸起的上端面平齊，向襯板上設(shè)置的貫通其上下表面的孔洞中澆鑄事先熔化好的鋼水，使襯板與磨盤基體固結(jié)為一體。
[0022]本發(fā)明僅采用Al2O3和鐵粉混合成金屬基陶瓷增強體料金屬基陶瓷增強體料制成襯板，一方面降低了原料成本；另一方面，襯板的制備工藝較為簡單，燒制溫度低，其制備過程便于控制。本發(fā)明通過步驟一和步驟二制備的襯板，其一，具有陶瓷材料的硬度，高耐磨性，其耐磨性能是金屬材料的四倍以上；其二，具有金屬材料的韌性，由于襯板是采用金屬基陶瓷增強體料制作而成的，具有較高的金屬韌性和耐沖擊性，可達其余種類耐磨陶瓷的數(shù)十倍；其三，比傳統(tǒng)使用的耐磨鋼重量輕，易于施工安裝，節(jié)約勞動強度；其四，使用壽命長，減少了停產(chǎn)維修次數(shù)，節(jié)約投資，降低勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。
[0023]本發(fā)明中，磨盤基體I上表面上均勻間隔設(shè)有由其中心呈輻射狀向外延伸的多個凸起2，相鄰兩個凸起之間設(shè)有襯板3，襯板3上設(shè)有貫通其上下表面的孔洞4，所述的磨盤基體I與襯板3之間通過鋼液澆鑄固結(jié)為一體，襯板3的上端面與凸起2的上端面平齊。該襯板采用Al2O3和鐵粉制成，無需添加外加劑，鐵粉作為韌性金屬材料，能夠作為粘接劑用于增韌Al2O3材料，該襯板兼有陶瓷的高強度、耐高溫、抗氧化特性，又具有金屬的塑性和抗沖擊性能。在磨盤制備時，通過向襯板3上設(shè)置的貫通其上下表面的孔洞4中澆鑄事先熔化好的鋼水，使襯板3與磨盤基體I固結(jié)為一體，鋼水可以通過襯板3上的孔洞4浸潤到襯板中的陶瓷顆粒之間，將陶瓷顆粒包裹其中，能夠使陶瓷相和金屬相均勻分布，陶瓷相和金屬相的界面結(jié)合性能優(yōu)異，還能夠降低燒制殘留的孔隙度，在苛刻的工況條件下耐沖刷性能優(yōu)于一般的陶瓷材料，具有高耐磨性。
【權(quán)利要求】
1.一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤，其磨盤基體的上表面上設(shè)有多個從其中心呈輻射狀向外延伸的凸起，相鄰兩個凸起之間設(shè)有用金屬基陶瓷增強體料制成的襯板，其特征在于:所述的金屬基陶瓷增強體料由Al2O3和鐵粉組成，Al2O3與鐵粉的重量百分比是:Al2O3 10-40%,鐵粉 60-90%，其中，Al2O3 的顆粒粒徑是 0.25-0.35cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、按重量百分比，取顆粒粒徑為0.25-0.35cm的Al2O3 10_40%、鐵粉60_90%，混合均勻后將混合物料送入窯爐中進行燒制，燒制的溫度為1050-1450°C，燒至鐵粉完全熔化時為止； 步驟二、將步驟一熔化的鐵水與Al2O3顆粒的混合物放入事先制好的模具中，冷卻后脫模，制得襯板； 步驟三、將步驟二制得的襯板置于磨盤基體上事先制好的，由其中心向外延伸的多個凸起之間，且使襯板的上端面與凸起的上端面平齊，向襯板上設(shè)置的貫通其上下表面的孔洞中澆鑄事先熔化好的鋼水，使襯板與磨盤基體固結(jié)為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，其特征在于:步驟一的燒制溫度為1260-1450°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種立磨機金屬基陶瓷復(fù)合材料磨盤的制備方法，其特征在于:步驟一的燒制溫度為1050-1190°C。
【文檔編號】B24D7/04GK103753409SQ201410000410
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】賈劍光, 賈玉川, 王書正, 楊建森 申請人:洛陽鵬飛耐磨材料股份有限公司