專利名稱:具有耐磨表面層的制品及其制造方法
本發(fā)明涉及一類制品，這類制品的設(shè)計(jì)要求它能夠在經(jīng)受高磨蝕條件下工作，因而要求這類制品至少其外表面層必須由具有良好的耐磨性材料制成。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明特別涉及用于碾磨機(jī)中的磨輥和襯墊。該碾磨機(jī)適于粉碎某些材料，如煤;碾磨機(jī)襯墊則用于碾磨機(jī)中選定的內(nèi)部部位。
對(duì)于任何以煤作為燃料的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，能滿足其燃料要求的粉碎煤裝置，顯然是該系統(tǒng)中一個(gè)必要的組成部分。為此目的，對(duì)于一種裝置，特別是一種經(jīng)常用于煤的粉碎以達(dá)到蒸汽發(fā)生器燃料用煤要求的粉碎裝置，工業(yè)上通常是指碗式碾磨機(jī)(Bowl Mill)。這種碾磨機(jī)名稱的由來主要在于其粉碎作用，即煤在該機(jī)內(nèi)的碾碎是發(fā)生在碾磨表面，該碾磨表面的構(gòu)形與碗有些相似。
現(xiàn)結(jié)合本文提到的參考文獻(xiàn)進(jìn)行討論，參考文獻(xiàn)提及這種碗式碾磨機(jī)有兩個(gè)基本組成部分，其一是主體部分，即殼體，在其內(nèi)部有碾磨表面，也就是安裝有旋轉(zhuǎn)磨盤，碗式碾磨機(jī)的名稱就是由此來的;其二在殼體中安裝有多個(gè)彼此以等間隔分布的被支撐住的磨輥，以便能與磨盤共同動(dòng)作，這樣分布在磨盤上的煤便可壓碎，即是說多個(gè)磨輥的壓力施加于煤上的結(jié)果使煤粉碎。為此，對(duì)每個(gè)磨輥的設(shè)計(jì)是將其安裝在軸類組件上。另外，為了使磨輥裝置與上述軸類組件有效地發(fā)揮作用，最好在磨輥上制備一個(gè)通過其中心的通孔。這就可以將軸類組件安裝在磨輥的通孔內(nèi)，也就可以將磨輥恰當(dāng)?shù)陌惭b在其相對(duì)位置上。為了便于在磨輥里制備這樣一種通孔，必須用具有易加工特性的材料，即采用比較軟的灰鑄鐵來制造磨輥。
與采用較軟的材料制造磨輥相反，至少需要在其表面層有一定要求，即磨輥外表面層材料需具有良好的耐磨特性?；谶@一理由，在使用這些磨輥對(duì)材料進(jìn)行粉碎的過程中，由于被粉碎材料的性質(zhì)和粉碎的方式，使磨輥需經(jīng)受劇烈的磨蝕作用。由于在比較短的周期內(nèi)發(fā)生過渡的磨損，結(jié)果容易使磨輥?zhàn)優(yōu)椴贿m用，也就是說磨輥的使用壽命較短。顯然，要盡可能避免這種情況的發(fā)生。在這方面，事實(shí)已經(jīng)表明，用于碗式碾磨機(jī)的磨輥在實(shí)際使用中的磨損主要取決于被粉碎材料的特性和碗式碾磨機(jī)的生產(chǎn)量，也就是說在一給定的時(shí)間范圍內(nèi)碗式碾磨機(jī)所粉碎材料的數(shù)量。
當(dāng)碾磨機(jī)的磨輥的外表面層已經(jīng)受到充分地磨損時(shí)，為了預(yù)防進(jìn)一步使用磨輥來完成材料的粉碎，在正常情況下，磨輥剩余的部分仍可繼續(xù)使用。即磨輥的外表面層已經(jīng)完全磨損時(shí)，磨輥仍然可以使用。因此，毫不奇怪從先有技術(shù)中可以找到致力于改進(jìn)磨輥的磨損，延長(zhǎng)其使用壽命而作的各種嘗試的事實(shí)。
為便于查閱參考文獻(xiàn)，可以將到目前為止在改進(jìn)磨輥的磨損壽命所作的嘗試分為三類首先是致力于改進(jìn)工作狀態(tài)方面所作的嘗試，其中所采用的磨輥是原來制造的和/或者經(jīng)過使用磨損后又重做面層的磨輥。其次是致力于生產(chǎn)一種高鉻合金，其目的在于至少能應(yīng)用它來制造磨輥的外層表面。第三是致力于生產(chǎn)一種改進(jìn)的鎳鉻合金，其目的也是在于至少能應(yīng)用它來制造磨輥的外層表面。
就上面所列舉的第一類情況來說，這方面的參考文獻(xiàn)可參閱1983年6月28日發(fā)出的美國專利4，389，767號(hào)中介紹的實(shí)施例(但不以此為限)，該美國專利已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人。美國專利4，389，767號(hào)公開了一種磨輥的制造方法，其特征在于磨損表面，即磨輥的外表面層的形狀是按照預(yù)測(cè)的磨損特性制成的，即根據(jù)磨輥使用狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)，按照已磨損的磨輥的外形來復(fù)制新的磨輥，并且在磨輥的外表面加一層基本上均勻的耐磨材料，以便形成磨輥的耐磨表面。
美國專利申請(qǐng)764，802號(hào)的主題可以認(rèn)為屬于上面列舉的第一類先有技術(shù)的嘗試的進(jìn)一步的描述。該美國專利申請(qǐng)的申請(qǐng)日為1985年8月12日，并已轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人。所以美國專利申請(qǐng)764，802號(hào)的目的在于制成一種三層金屬結(jié)構(gòu)的磨輥，即磨輥的芯部材料，也就是第一層或內(nèi)層是由比較軟的以良好加工性著稱的材料構(gòu)成，其次，也就是第二層或中間層是由中等耐磨性的材料構(gòu)成;最后，也就是第三層或者外層是由高耐磨性的材料構(gòu)成。
現(xiàn)將注意力集中在上面所列舉的第二類先有技術(shù)的嘗試，即到目前為止對(duì)應(yīng)用于碗式碾磨機(jī)里的磨輥的磨損壽命的改進(jìn)方面所作的嘗試。在一份以實(shí)施例但又不以此為限的參考文獻(xiàn)中有這一類的專門研究。更準(zhǔn)確地說，在該參考文獻(xiàn)中所進(jìn)行的嘗試是以材料的改進(jìn)為終結(jié)，如工業(yè)上的“Stoody 103”(103號(hào)鉻鎢鈷焊條合金)。這種材料，即Stoody 103，可以從加里福尼亞斯圖底公司(Stoody Company of Cali fornia)買到。據(jù)說，Stoody 103材料所含的成分(重量百分比)約為碳-4.0%、錳-5%、鉻-27.0%至28.0%。另一方面，一般認(rèn)為，除了勉強(qiáng)辨別出來的數(shù)量，Stoody 103材料既不含鉬也不含硼，就與磨輥有關(guān)的材料而言，Stoody 103材料最通常是用以形成表層焊，因此可用于磨輥以形成耐磨表層。據(jù)說Stoody 103材料的耐磨性能是下文為了便于參考而提到的那些材料如普通的Nihard(鎳鉻冷硬合金鑄鐵)的1.5至2倍。
另一個(gè)屬于上列第二類的先有技術(shù)嘗試是曾嘗試改進(jìn)碗式碾磨機(jī)的磨輥的磨損壽命。結(jié)果改進(jìn)了材料而構(gòu)成了申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US82/00976的國際專利申請(qǐng)的主題。該國際專利申請(qǐng)中的目標(biāo)在于耐磨白口鑄鐵。更準(zhǔn)確地說，形成上述國際專利申請(qǐng)的主題的白口鑄鐵被定義為包括以鐵為基體，而其他成分(重量百分比)為2.0%至4.5%碳、0.001%至4.0%硼以及含有一種或幾種下述合金元素0.001%至30%的釩、鈦、鈮、鉭、鉬、鎳、銅、鉻或它們的混合物。
在先有技術(shù)中所作的嘗試還有另外一個(gè)實(shí)例，也可屬于上述分類的第二類，該實(shí)例是致力于高耐磨合金的發(fā)展，形成了與此有關(guān)的申請(qǐng)?zhí)枮?03，160的美國專利申請(qǐng)的主題。該專利申請(qǐng)的申請(qǐng)日是1985年2月19日，并且轉(zhuǎn)讓給與本申請(qǐng)相同的受讓人。申請(qǐng)?zhí)枮?03，160的美國專利申請(qǐng)?jiān)谟谝胍环N高耐磨性能的合金，這種特性特別適用于制造外表面層，也就是磨輥的磨損表面，磨輥的設(shè)計(jì)是用于碗式碾磨機(jī)，以便在材料如煤在其操作中達(dá)到粉碎的目的，這是通過磨輥與碗式碾磨機(jī)的其它表面的共同作用而完成的。這里所列有關(guān)高耐磨合金參考文獻(xiàn)介紹所含成分(重量百分比)為4.0%至6.0%碳、3.0%至14.0%錳、1.0%至2.5%硅、15.0%至30.0%鉻和4.0%至6.0%鉬，并加入0.5%至2.0%的硼，其余成分為鐵和伴隨的雜質(zhì)。根據(jù)到目前為止所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果，申請(qǐng)?zhí)枮?03，160的美國專利申請(qǐng)所介紹的高耐磨合金其磨損壽命預(yù)計(jì)二倍于先有技術(shù)所形成的標(biāo)準(zhǔn)表面加硬用材料，如前面所介紹的Stoody 103材料。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向上述先有技術(shù)所作嘗試的第三類，在此之前先有技術(shù)曾嘗試對(duì)碗式碾磨機(jī)所用的磨輥的磨損壽命進(jìn)行改進(jìn)，參考文獻(xiàn)有通過實(shí)例但又不受此限的英國專利申請(qǐng)GB2，027，702A。采用通常稱為鎳鉻冷硬合金鑄鐵材料(Nihard)來制造用于碗式碾磨機(jī)磨輥外表面層即磨損表面是所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員早已知道的。另外英國專利申請(qǐng)GB2，027，702A引入一種白口鑄鐵合金，該專利申請(qǐng)的受讓人即英國羊橋設(shè)備有限公司(Sheepbridge Equipment Limited of the United Kingdom)，曾認(rèn)為對(duì)該白口鑄鐵合金稱為“優(yōu)質(zhì)鎳鉻冷硬合金鑄鐵”(Premium Nihard)是合適的。據(jù)說這種合金耐磨性能比普通的鎳鉻冷硬合金鑄鐵(Nihard)要好些，這種材料是其所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員早已熟知的。這里所描述的白口鑄鐵合金，也就是在英國專利申請(qǐng)GB2，027，702A所謂的優(yōu)質(zhì)鎳鉻冷硬合金鑄鐵(Premium Nihard)，其成分(重量百分比)為2.8%至3.5%碳、0.6%至2.0%硅、0.05%至0.5%錳、0.05%至0.25%硫、0.5%至1.5%磷、3.5%至5.0%鎳、2.5%至4.5%鉻、0.2%至0.7%鉬，其余為鐵和伴隨的雜質(zhì)。另外，發(fā)現(xiàn)在英國專利申請(qǐng)GB2，027，702A中還記載有作為該專利申請(qǐng)的主題的白口鑄鐵合金還可以含有最多不超過0.01%(重量百分比)的鉍，以保證可以阻止石墨的生成，特別對(duì)于厚壁鑄件更是如此。
現(xiàn)已找到新的磨輥為什么能夠保持較長(zhǎng)的工作壽命的主要理由，即這種磨輥工作到需要更換的時(shí)候，及時(shí)停止碗式碾磨機(jī)的工作，以便將已經(jīng)磨損的磨輥從碗式碾磨機(jī)中取下來，并換上未磨損的磨輥。在這一點(diǎn)上，需要指出的是，多輥碗式碾磨機(jī)一般應(yīng)用于以煤為燃料的蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生需要量的煤粉以供應(yīng)蒸汽發(fā)生器使用，并且每個(gè)碗式碾磨機(jī)在正常情況下配備有三個(gè)磨輥，各磨輥磨損時(shí)都可以更換。而且還需要考慮對(duì)磨損的磨輥的取出和更換所需要時(shí)間、工作量和與此有關(guān)的費(fèi)用。所以，很明顯如果能夠減少因磨輥充分磨損而需要更換的次數(shù)，則將會(huì)節(jié)省由于更換所需要的時(shí)間、工作量及有關(guān)的成本費(fèi)用。
除了在前面幾段以磨輥?zhàn)鳛橹黝}進(jìn)行討論以外，在碗式碾磨機(jī)中還有許多其它部件，而這些部件在碾磨機(jī)工作過程中，幾乎經(jīng)受著同樣的磨損。參考文獻(xiàn)中通過實(shí)例介紹，但不以此為限地說明，如前面所述的磨盤的上表面是設(shè)計(jì)為與磨輥共同作用的，即通過分布于磨盤表面上的材料如煤的共同作用，由于磨輥施壓的結(jié)果而變成粉末。繼之，在碗式碾磨機(jī)中易于受磨損的是處于夾帶煤粒的空氣流通過碗式碾磨機(jī)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)通道的部件。更準(zhǔn)確地說，根據(jù)參考文獻(xiàn)中所介紹的由于摩擦作用而遭受磨損的部件是指當(dāng)煤粒向碗式碾磨機(jī)中輸送時(shí)，經(jīng)受煤粒沖擊的那些部件。為此目的，很久以前就已經(jīng)知道在碗式碾磨機(jī)中那些根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)最經(jīng)常發(fā)生這種沖擊磨損的部位，有選擇地鋪設(shè)一些襯墊。
就碗式碾磨機(jī)的碾磨盤的上表面而論，該上表面一般結(jié)構(gòu)形式是所屬技術(shù)領(lǐng)域：
中的普通技術(shù)人員所熟知的碾磨圈(bull ring)。根據(jù)先有技術(shù)所示，這種碾磨圈已經(jīng)為人們熟知可以采用一個(gè)整體部件制成，也可以用許多段組成一個(gè)碾磨圈。該部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求恰當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谀肽ケP上以便使其與碾磨盤共同轉(zhuǎn)動(dòng)。碗式碾磨機(jī)的碾磨盤的工作方式是要求將被粉碎的材料以恰當(dāng)?shù)姆绞捷斔偷侥肽トι?。然后，?dāng)碾磨盤連同碾磨圈通過磨輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，使分布在碾磨圈上的被磨材料在被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)通過磨輥時(shí)，由于磨輥施壓的結(jié)果而被粉碎。
在上述狀態(tài)下，被粉碎的煤顆粒，被繞著碾磨盤周圍向上流動(dòng)的空氣流卷起。煤顆粒一旦被吸入空氣流之后就以適當(dāng)?shù)姆绞酵ㄟ^碗式碾磨機(jī)的內(nèi)部被輸送出去。在這種輸送過程中，將那些粒度大于所要求的煤顆粒返回到碾磨盤上重新進(jìn)行粉碎，而那些粒度符合要求的煤顆粒就連續(xù)不斷地通過碗式碾磨機(jī)內(nèi)部的通道最后排出去。當(dāng)煤顆粒連續(xù)不斷地依照這種方式向外輸送時(shí)，則碗式碾磨機(jī)的內(nèi)部零件由于受到煤顆粒的沖擊，就會(huì)產(chǎn)生前面參考文獻(xiàn)中所提到的磨損。
這說明在先有技術(shù)中至少在某些部件的外表面層缺乏新的改進(jìn)的材料，即具有高耐磨性能的材料。另外，已證明了，最低限度缺乏將這種高耐磨材料用于磨輥的外層表面即磨損表面，來改善磨輥?zhàn)拥哪p壽命。而且，已經(jīng)證明缺乏用于翻新已經(jīng)磨損的磨輥的高耐磨材料，至少用來制造磨輥的外層表面即磨損表面。這種高耐磨材料應(yīng)當(dāng)適用于已磨損的磨輥的表面翻新，而這種磨輥的外層表面即磨損表面原來所采用的材料的性質(zhì)是經(jīng)受不住這種磨損要求的。另外，這種高耐磨材料應(yīng)當(dāng)適用于制造碗式碾磨機(jī)的碾磨盤上設(shè)置的碾磨圈，而這種碾磨圈可以是整體部件或者多段組合式。這種高耐磨材料也應(yīng)當(dāng)適用于制造可選擇地配置于碗式碾磨機(jī)的內(nèi)部某些部位的襯墊，已知這些部位在夾帶煤粒的空氣流通過碗式碾磨機(jī)的過程中，最易遭受磨損。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一些用新的改進(jìn)的材料制成的具有耐磨表面層的制品，其特征為具有良好的耐磨性能。
本發(fā)明的另一目的是，所提供的具有耐磨表面層制品，特別適用于其設(shè)計(jì)目的在于使被磨材料如煤起粉碎作用的碗式碾磨機(jī)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是，所提供具有耐磨表面層的制品，其中包括用于碗式碾磨機(jī)中的磨輥。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是，所提供的具有耐磨性表面層的制品，其中包括為配置在碗式碾磨機(jī)的碾磨盤上而設(shè)計(jì)的碾磨圈。
本發(fā)明還有另外一個(gè)目的是，所提供的具有耐磨表面層的制品，其中包括為碗式碾磨機(jī)的某些部位設(shè)計(jì)的可選擇裝配的襯墊，根據(jù)先有技術(shù)的已知經(jīng)驗(yàn)，所說的某些部位最易受磨損。
本發(fā)明還有另外一個(gè)目的是，所提供的具有耐磨表面層的制品，其中有些制品是比較便宜而且易于應(yīng)用，而其特征在于提高了其磨損壽命。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面是，提供特別適用于碗式碾磨機(jī)的磨輥，其中這些磨輥提供在碗式碾磨機(jī)中對(duì)被磨材料如煤起粉碎作用的碾壓力。在每一個(gè)有關(guān)本題的磨輥上的耐磨表面層，是鑄態(tài)的，該表層材料所含成分(重量百分比)為3.2%至3.4%碳、1.45%至1.65%硅、0.4%(最大)錳、4.5%至5.0%鎳、4.0%至4.25%鉻、0.4%至0.5%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬，不含鉍。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面是，提供一種類型的碾磨圈，這種碾磨圈設(shè)計(jì)為可配置在碗式碾磨機(jī)的碾磨盤上。該碗式碾磨機(jī)是用于將被磨材料如煤置于其中進(jìn)行粉碎。有關(guān)本題的碾磨圈，至少其帶有的耐磨表面層，是鑄態(tài)的，其材料所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
根據(jù)本發(fā)明還有另一個(gè)方面是，提供一種類型的襯墊，這種襯墊設(shè)計(jì)為可選擇地配置在碗式碾磨機(jī)內(nèi)部經(jīng)受磨損的那些部位。上述碗式碾磨機(jī)是用于將被磨材料如煤置于其中進(jìn)行粉碎。有關(guān)本題的襯墊，至少其所具有的耐磨表面層是鑄態(tài)的，所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
圖1是一個(gè)舍棄某些部件的碗式碾磨機(jī)側(cè)視圖，該碗式碾磨機(jī)是按本發(fā)明制造的至少具有耐磨的外表面層的制品，該表面層采用的材料的特征在于它的良好的耐磨性能。
圖2是一個(gè)放大比例的碗式碾磨機(jī)磨輥的剖視圖。構(gòu)成磨輥外表面層的材料其特征在于它按本發(fā)明形成有良好的耐磨特性。
圖3是碾磨圈的剖視圖。構(gòu)成該碾磨圈外表面層的材料，其特征在于按本發(fā)明形成的良好的耐磨特性，并且說明該碾磨圈是配置在碗式碾磨機(jī)的碾磨盤上。
圖4是第一種形式的碗式碾磨機(jī)襯墊的頂視圖，構(gòu)成該襯墊的外表面層的材料，其特征在于它按本發(fā)明所形成的良好耐磨特性。
圖5是第二種形式的碗式碾磨機(jī)襯墊的側(cè)視圖，構(gòu)成該襯墊的外表面層的材料，其特征在于它按本發(fā)明形成的良好耐磨特性。
圖6是第三種形式的碗式碾磨機(jī)襯墊的剖視圖，構(gòu)成該襯墊的外表面層的材料，其特征在于按本發(fā)明所形成的良好耐磨特性。
現(xiàn)在介紹附圖，更確切地說是參看附圖1，該圖是描述碗式碾磨機(jī)，總圖以標(biāo)號(hào)10表示，關(guān)于碗式碾磨機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作方式已為所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員所熟知，因此，對(duì)于圖1所示的碗式碾磨機(jī)10沒有必要再進(jìn)行詳細(xì)說明。而且，對(duì)于碗式碾磨機(jī)10只要對(duì)以下問題能獲得了解已經(jīng)足夠，即了解配置于碗式碾磨機(jī)10的制品是按本發(fā)明制造的外表面層材料，其特征在于有良好耐磨特性。在圖中僅僅對(duì)碗式碾磨機(jī)10的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)和工作方式進(jìn)行概括性的介紹。此處不能對(duì)碗式碾磨機(jī)10的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其工作方式進(jìn)行詳細(xì)的說明，如果需要求更詳細(xì)的說明則可參閱先有技術(shù)，如1966年9月9日發(fā)給J.F.Dalenberg等人的美國專利第3，465，971號(hào)，和/或1977年1月11日發(fā)給C.J.Skalka的美國專利第4，002，299號(hào)。
再進(jìn)一步參看附圖1，如所介紹的碗式碾磨機(jī)10包括一個(gè)基本上密封的分離器殼體12。一個(gè)碾磨盤14安裝在軸16上，軸16有效地連接在一個(gè)適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未表示)上，以便能夠通過它驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在前面所提到的配置在分離器殼體12中的各種部件的情況如附圖1所示，碾磨盤14設(shè)計(jì)為順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
繼續(xù)參看碗式碾磨機(jī)10，關(guān)于多次碾磨，即碾磨機(jī)的磨輥18按照通常作法是三輥恰當(dāng)?shù)嘏渲迷跉んw12的內(nèi)部，以便使它們以等間隔沿著殼體12的周邊布置。實(shí)際上這里已經(jīng)指出，為了使圖示清晰，在圖1中只繪出一磨輥。
下面再論及碗式碾磨機(jī)10的磨輥，對(duì)于每一個(gè)磨輥的了解最好參看圖1所示的磨輥18，最好是支撐在一個(gè)恰當(dāng)?shù)妮S上(參看圖1標(biāo)號(hào)20所示)，并能繞著軸20進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，每一個(gè)磨輥，即在圖1中已經(jīng)很清楚地顯示的磨輥18，也被恰當(dāng)?shù)刂我员愀鶕?jù)圖1所示使其相對(duì)于碾磨盤的上表面而運(yùn)動(dòng)。為此，碗式碾磨機(jī)10的每個(gè)磨輥包括圖1中所示的具有液壓傳動(dòng)裝置的磨輥18，該液壓裝置一般以圖1中的標(biāo)號(hào)22來表示，磨輥與該液壓傳動(dòng)裝置聯(lián)系起來共同工作。液壓傳動(dòng)裝置22在碗式碾磨機(jī)中的作用已為該技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員所熟知，即它的作用是產(chǎn)生一個(gè)液壓載荷，通過磨輥18把必要的力作用在位于磨盤14上面的煤而達(dá)到使煤粉碎的目的。
在碗式碾磨機(jī)10中進(jìn)行粉碎的材料如煤，是由任何恰當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)形式的進(jìn)料裝置送入碾磨機(jī)中。其中帶式給料機(jī)裝置(圖中未表示)可作為送料用途的例子。當(dāng)煤由進(jìn)料裝置(圖中未表示)排出時(shí)，便送入碗式碾磨機(jī)10的供煤裝置，該裝置一般以標(biāo)號(hào)24表示，是設(shè)置在分離器殼體12上，供煤裝置24的工作是使煤流向碾磨盤14的表面上。
根據(jù)圖1所描述的碗式碾磨機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和工作方式，利用一種氣體如空氣把煤顆粒由碾磨盤14上通過分離器12的內(nèi)部從碗式碾磨機(jī)10中排出。用于這種輸送作用的空氣通過一個(gè)為此目的而加工出的孔口(圖中未表示)而進(jìn)入分離器12中。從上述分離器12的孔口(圖中未表示)流入的空氣流經(jīng)圖1中的標(biāo)號(hào)26所表示的環(huán)形腔體，該環(huán)形腔體是由環(huán)形空間所構(gòu)成，而環(huán)形空間則是碾磨盤14和分離器12的內(nèi)表面之間所形成的空間。當(dāng)空氣流過環(huán)形空間26時(shí)，最好借助一個(gè)葉輪裝置使空氣繞過碾磨盤14，該葉輪裝置是根據(jù)1985年6月18日發(fā)給T.V.馬里久斯基(T.V.Mali Szewski)等人的編號(hào)為4，523，721的美國專利的介紹制作的。該專利已轉(zhuǎn)讓給與本發(fā)明申請(qǐng)相同的受讓人。為了保持圖示的清晰，在圖1中只把葉輪裝置的轉(zhuǎn)折部分表示出來，如標(biāo)號(hào)28所示。構(gòu)成美國專利4，523，721號(hào)的主題的該葉輪裝置已在圖中表示出來。另外，圖1中對(duì)轉(zhuǎn)折部分28的描繪已足于使人們對(duì)本發(fā)明的主題(指直接應(yīng)用)得到圓滿的了解。但是，如果需要有關(guān)圖1所示碗式碾磨機(jī)所用的葉輪裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和/或者工作方式的更多資料，可以參看美國專利4，523，721號(hào)。
當(dāng)空氣沿著上面所述的通道流動(dòng)，分布在碾磨盤14上面的煤在磨輥18的作用下而被粉碎。當(dāng)煤被粉碎后，則煤顆粒在離心力的作用下便被拋出而遠(yuǎn)離碾磨盤14的中心。當(dāng)?shù)竭_(dá)碾磨盤14的周邊處，則煤顆粒就被流經(jīng)環(huán)形腔體26的空氣流所吸引并沿著該腔體被帶走。此后空氣與煤顆粒的組合流被葉輪裝置轉(zhuǎn)折部分28捕捉住，該轉(zhuǎn)折部分是按照美國專利4，523，721號(hào)所示制作的。其作用將空氣和煤顆粒的組合流繞過碾磨盤14。這是空氣和煤顆粒組合流在其流通道中改變方向的必要條件。在引起方向改變的過程中，其中最重的煤顆粒，由于其慣性較大，便從氣流中被分離出來，并且再降落到碾磨盤14的上表面，以便進(jìn)行進(jìn)一步的粉碎。另一方面，較輕的煤顆粒由于其慣性較小便繼續(xù)在氣流中，并隨氣流向前流動(dòng)。
在脫離上述轉(zhuǎn)折部分28的影響以后，含有空氣和煤顆粒的組合流繼續(xù)流向分粒器30。分粒器30是根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，并且以所屬技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員所熟知的方法，對(duì)仍保留在空氣流中的煤顆粒作進(jìn)一步的分粒。即對(duì)于那些經(jīng)過粉碎以后其粒度符合要求的通過分粒器30排出，從而和空氣一起從碗式碾磨機(jī)10中排出。另一方面，對(duì)那些粒度大于要求的煤顆粒，再將它返回碾磨盤14的表面上，以便作進(jìn)一步的粉碎。據(jù)此，使這些煤顆粒反復(fù)地經(jīng)受上面所述的過程。
另外，進(jìn)一步介紹粉碎的問題。就是說分布在碾磨盤14上的煤的粉碎是受磨輥18支配的，為了使煤的粉碎達(dá)到要求的程度，其作用力的大小將隨多種因素而改變。例如，重要考慮因素之一是煤本身的性質(zhì)。也就是煤的粉碎所需要的力的大小是煤的可磨性的函數(shù)，也就是煤的碾磨特性。為了使煤的粉碎達(dá)到所要求的程度，磨輥18施加作用力大小的另外一個(gè)重要因素是分布在碾磨盤14上的煤層的厚度，它本身是碗式碾磨機(jī)生產(chǎn)率的函數(shù)。
為了對(duì)按本發(fā)明要求，采用具有良好的耐磨特性材料所制造的表面層的碗式碾磨機(jī)磨輥，進(jìn)行詳細(xì)的描述，應(yīng)當(dāng)參閱參考文獻(xiàn)，特別是參考附圖的圖2。實(shí)際已經(jīng)指出，圖2只是簡(jiǎn)單地對(duì)經(jīng)常使用的碾磨機(jī)的磨輥18的結(jié)構(gòu)特性作概括地描繪。參看圖2，它已經(jīng)把磨輥18，通常包括體現(xiàn)磨輥狀態(tài)結(jié)構(gòu)，以標(biāo)號(hào)32表示的主體部分，和一個(gè)由按本發(fā)明要求的不同材料制造的外表面層34，外表層所用的材料其特征在于比主體部分32具有更為良好的耐磨特性。為此目的，主體部分32最好是采用較軟的材料，如采用灰鑄鐵，以便于材料的加工，而外表面層采用具有良好的耐磨性能的較硬的材料。另外，參閱圖2可以很清楚地明了，主體部分32具有一個(gè)實(shí)際上通過其中心的通孔36。通孔36具有恰當(dāng)?shù)某叽?，以便能夠接受前面已?jīng)介紹過的軸20，安裝在該孔中，而且在其上恰當(dāng)?shù)刂С兄ポ?8，以便能夠根據(jù)前面所描述的方式完成其功能要求(如圖1所示)。
從實(shí)質(zhì)上說，采用兩種不同的材料來制造磨輥18的理由，是給予同等重視，首先是所提供的主體部分32需要有一個(gè)通孔36，其次是外表面層34在煤的粉碎過程中經(jīng)受硬物的磨擦作用。所以，其結(jié)果一方面在其主體部分32要求用較軟而易于加工的材料，以便于把通孔36加工出來。與此相反，至少其外部即包圍在外面的外表面34，是由具有耐磨(特別是以摩擦作用造成的磨損)特性的較硬材料制成。
以上所進(jìn)行的討論作為了解本發(fā)明的獨(dú)特的背景，磨輥18的外表層34是按本發(fā)明由抗磨損性能的材料制造的，而且它特別適用于制造磨輥18的外表面層(磨損表面)34。此外，按本發(fā)明用于制造磨輥18的外表面層34的材料，其另一特征是可以成為鑄件并可用于制造新的磨輥18的硬表面。一般地說，用以制造磨輥18的外表面層34的材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.2%至3.4%碳、1.45%至1.65%硅、0.4%(最大)錳、4.5%至5.0%鎳、4.0%至4.25%鉻、0.4%至0.5%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬，不含鉍。
下面將轉(zhuǎn)向?qū)δ肽トΦ目紤]，該碾磨圈設(shè)計(jì)是配置在碗式碾磨機(jī)的磨盤14上，按照本發(fā)明，它的結(jié)構(gòu)至少包括一個(gè)具有良好的耐磨特性的表面層，為此必須參閱參考文獻(xiàn)，尤其要參閱附圖的圖3。參看圖3，碾磨圈在該圖中是以標(biāo)號(hào)38表示，其所用材料具有良好的耐磨特性。更準(zhǔn)確地說，碾磨圈38包括兩部分第一部分，在圖3中以標(biāo)號(hào)40表示;而第二部分在圖3中以標(biāo)號(hào)42表示。第一部分40對(duì)碾磨圈38的第二部分42有一個(gè)恰當(dāng)?shù)膬A斜度，以便使其與磨輥18的外表面層34相配合。那就是說碾磨圈38的第一部分40的傾斜角度是恰當(dāng)?shù)剡x擇，以便使其符合于磨輥18的外表面層34的傾斜角度，即將碾磨圈38的第一部分40的傾斜角度設(shè)計(jì)為磨輥18的外表面層34的傾斜角度的補(bǔ)角。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案，碾磨圈38最好是由許多個(gè)單元段組成。但是，應(yīng)當(dāng)明了碾磨圈由整體部件構(gòu)成同樣是好用的，并且不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。一般地說，用以制造碾磨盤14的碾磨圈38的材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
為了完成本發(fā)明所包括的各種制品的描述，一種用具有耐磨性能的外表面層，具體結(jié)構(gòu)參閱圖4、5和6，其中圖4以標(biāo)號(hào)44表示的為第一種形式的碗式碾磨機(jī)襯墊，圖5以標(biāo)號(hào)46表示的為第二種形式的碗式碾磨機(jī)襯墊，圖6以標(biāo)號(hào)48表示的為第三種形式的碗式碾磨機(jī)襯墊。圖4所示的碗式碾磨機(jī)襯墊44是設(shè)計(jì)用于前面討論時(shí)提到的圖1的碗式碾磨機(jī)10中葉輪裝置的轉(zhuǎn)折部分28上。更準(zhǔn)確地說，根據(jù)轉(zhuǎn)折部分28結(jié)構(gòu)形式的要求，許多個(gè)碗式磨輥襯墊44用于形成各個(gè)不同行的轉(zhuǎn)折襯墊以配置在轉(zhuǎn)折部位28合適的位置上。為此每個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊44具有預(yù)定的構(gòu)型，這是為了使每個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊44相互之間按要求以合適的方式進(jìn)行恰當(dāng)?shù)钠ヅ?，以便起到轉(zhuǎn)折部分28的有效部件的作用。那就是說在圖4中所描繪的最能令人清楚明了，碗式碾磨機(jī)襯墊44的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)邊，即圖4中標(biāo)號(hào)44a和44b所示。二者實(shí)際是沿著相互平行的方向延伸，襯墊的第三個(gè)邊，即圖4中標(biāo)號(hào)44c所示，其延伸方向?qū)嶋H上是與碗式碾磨機(jī)襯墊44a和44b互成直角，而圖4中以標(biāo)號(hào)44d表示的第四個(gè)邊則相對(duì)于44a和44b都有一個(gè)傾斜角度而且其延伸方向相對(duì)于碗式碾磨機(jī)襯墊44的44c的邊也不平行。另外，圖4中碗式碾磨機(jī)襯墊44的各個(gè)邊的表面都是可使其具形體，如通過它們的斜面正好與其相鄰的一個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊44的邊緣相搭配。這樣不僅便利于對(duì)圖1中碗式碾磨機(jī)的襯墊44在分離器殼體12中的初次的安裝，而且以后當(dāng)它們被磨損時(shí)也便于拆除和更換。最后，由于碗式碾磨機(jī)襯墊44要經(jīng)受夾帶煤顆粒的空氣流沖擊而引起摩擦作用，因此如前面已指出的襯墊須由具有良好的耐磨性能的材料來制造。一般地說，用以制造碗式碾磨機(jī)襯墊44的材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
圖5中所表示的一種碗式碾磨機(jī)襯墊46，被設(shè)計(jì)用在前面討論過的圖1所示的碗式碾磨機(jī)葉輪裝置的轉(zhuǎn)折部分28。即按轉(zhuǎn)折部分28的結(jié)構(gòu)形式，將碗式碾磨機(jī)襯墊46設(shè)計(jì)為用作邊緣襯墊。更準(zhǔn)確地說，許多個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊46應(yīng)用于轉(zhuǎn)折部分28，其中每一個(gè)襯墊46的安裝使其背面邊緣(Back edge)與圖1所示碗式碾磨機(jī)分離器殼體12相齊平，而使其底部邊緣(Bottom edge)與中間的襯墊(圖中未表示)相齊平。為了使每個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊46相互之間按照合適的要求進(jìn)行搭配，以便使其能起到轉(zhuǎn)折部分28的有效部件的作用，襯墊的構(gòu)型必須預(yù)先確定。參看圖5所示可以一目了然，即構(gòu)成碗式碾磨機(jī)襯墊46的第一個(gè)邊，也就是如圖5中以標(biāo)號(hào)46a所表示的那個(gè)邊，向著第一個(gè)平面內(nèi)延伸，襯墊46的第二個(gè)邊，也就是在圖5中以標(biāo)號(hào)46b所表示的那個(gè)邊，向著第二個(gè)平面內(nèi)延伸，實(shí)際上該平面與46a邊的平面是互相垂直的，襯墊46的第三個(gè)邊，也就是在圖5中以標(biāo)號(hào)46c表示的那個(gè)邊，它相對(duì)于46a邊有一個(gè)傾斜度，而其延伸面與襯墊46的46b邊不平行，而其中第四個(gè)邊所包含的第一部分，也就是在圖5中以標(biāo)號(hào)46d表示的那個(gè)邊，其延伸面是與襯墊46的46a邊是相互平行的，而其第二部分即在圖5中以標(biāo)號(hào)46e所表示的，它相對(duì)于46c邊有一個(gè)傾斜度，而其延伸面與襯墊46的46a邊也不平行。由于襯墊46所經(jīng)受的磨擦作用是借助夾入空氣的煤顆粒對(duì)碗式碾磨機(jī)襯墊46的沖擊，因此襯墊必須用前面已經(jīng)指出的具有良好耐磨性能的材料來制造。一般地說，用以制造碗式碾磨機(jī)襯墊46的材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
圖6中所表示的一種碗式碾磨機(jī)襯墊48，被設(shè)計(jì)用在前面討論過的圖1所示的碗式碾磨機(jī)葉輪裝置的轉(zhuǎn)折部分28。更準(zhǔn)確地說，根據(jù)轉(zhuǎn)折部分28的結(jié)構(gòu)形式要求，許多個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊48被恰當(dāng)?shù)赜米鬓D(zhuǎn)折部分28的中間部位的襯墊。所以，為了使每個(gè)碗式碾磨機(jī)襯墊48相互之間按照合適的要求進(jìn)行搭配，以便使其能起到轉(zhuǎn)折部分28有效部件的作用，必須預(yù)先確定其構(gòu)型。參看圖6所示即可以一目了然，碗式碾磨機(jī)襯墊48所包含的第一部分，即由圖6中以標(biāo)號(hào)48a表示的，它延伸在第一個(gè)平面內(nèi)，而以標(biāo)號(hào)48b表示的第二部分，則延伸在第二平面內(nèi)，48b相對(duì)于48a有一個(gè)預(yù)定的傾斜角度。由于碗式碾磨機(jī)襯墊48要經(jīng)受夾帶煤顆粒的空氣流沖擊引起的摩擦作用，因此如前面已經(jīng)指出的，該襯墊須由具有良好耐磨性能的材料來制造。一般地說，用以制造碗式碾磨機(jī)襯墊48的材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
這樣，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)提供了幾種具有以新的改進(jìn)的材料制成的耐磨表面層的制品，這類新的、改進(jìn)的材料具有良好的耐磨特性。另外，本發(fā)明具有耐磨表面層的制品特別適用于為粉碎材料，如為粉碎煤而設(shè)計(jì)的碗式碾磨機(jī)。而且，根據(jù)本發(fā)明具有耐磨表面層的制品包括為碗式碾磨機(jī)設(shè)計(jì)的磨輥。此外，根據(jù)本發(fā)明的具有耐磨表面層的制品還包括為碗式碾磨機(jī)磨盤設(shè)計(jì)的碾磨圈。還有根據(jù)本發(fā)明的具有耐磨表面層的制品包括碗式碾磨機(jī)中襯墊，該襯墊是根據(jù)過去使用經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)知道的那些容易受磨損的部位而設(shè)計(jì)為可選擇地把各種襯墊配置在那些部位上。此外，根據(jù)本發(fā)明的具有耐磨表面層的制品，其成本較低，易于使用而且具有較高的磨損壽命。
本發(fā)明的各種實(shí)施方案已經(jīng)進(jìn)行了說明，可以理解，實(shí)施方案還可作多種改進(jìn)，有些在前面已經(jīng)提到過，也許熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員還會(huì)作改進(jìn)。因此，我們所附的權(quán)利要求
將包括上面所提到的各種改進(jìn)，以及那些屬于我們的發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)的其它改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.用于碗式碾磨機(jī)的磨輥至少包括采用耐磨材料制造的外表面層，這種耐磨材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.2%至3.4%碳、1.45%至1.65%硅、0.4%(最大)錳、4.5%至5.0%鎳、4.0%至4.25%鉻、0.4%至0.5%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.5%鉬，不含鉍。
2.按照權(quán)利要求
1所述的磨輥還包括由較軟的，容易加工的材料制成的主體部分。
3.按照權(quán)利要求
2所述的磨輥，其中所說的較軟的，容易加工的材料是灰鑄鐵。
4.按照權(quán)利要求
3所述的磨輥，其中所說的主體部分有一個(gè)實(shí)際上通過其中心的通孔。
5.用于碗式碾磨機(jī)的一種制品至少包括采用耐磨材料制造的外表面層，這種耐磨材料是鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.5%至3.7%碳、1.2%至1.6%硅、0.4%(最大)錳、4.3%至5.0%鎳、3.7%至4.4%鉻、0.15%至0.25%磷、0.09%至0.11%硫、0.4%至0.6%鉬和0.015%額定值的鉍。
6.按照權(quán)利要求
5，其中所說的制品包括碾磨圈。
7.按照權(quán)利要求
6所述的制品，其中所說的碾磨圈是由許多單元段組成的。
8.按照權(quán)利要求
6所述的制品，其中所說的碾磨圈是由一個(gè)單一的整體部件制成的。
9.按照權(quán)利要求
5所述的制品，其中所說的制品包括碗式碾磨機(jī)襯墊。
10.按照權(quán)利要求
9所述的制品，其中所說的碗式碾磨機(jī)襯墊包括第一個(gè)和第二個(gè)邊，二者在相互平行的方向延伸，第三個(gè)邊它實(shí)際上是向第一個(gè)邊和第二個(gè)邊呈直角的方向延伸，而第四邊是與第一個(gè)和第二個(gè)邊構(gòu)成一個(gè)預(yù)先確定的傾斜角度，并且與第三個(gè)邊不平行的方向延伸。
11.按照權(quán)利要求
9所述的制品，其中所說碗式碾磨機(jī)襯墊包括第一個(gè)邊，該邊在第一個(gè)平面內(nèi)延伸，第二個(gè)邊，該邊在第二個(gè)平面內(nèi)延伸，實(shí)際上第二個(gè)平面與第一個(gè)平面是相互垂直的，第三個(gè)邊，該邊與上述第一個(gè)邊呈一個(gè)預(yù)先確定的傾斜角度并且其延伸方向與上述第二個(gè)邊不平行，還有第四個(gè)邊，該邊包括第一部分，和第二部分，第一部分在平行于上述第一個(gè)邊的方向上延伸，而第二部分與上述第三個(gè)邊成一個(gè)預(yù)先確定的傾斜角度，并且其延伸方向與上述第一個(gè)邊不平行。
12.按照權(quán)利要求
9所述的制品，其中所說碗式碾磨機(jī)襯墊包括第一部分和第二部分，第一部分向著第一個(gè)平面內(nèi)延伸，而第二部分，向著第二個(gè)平面內(nèi)延伸，該第二個(gè)平面與上述第一個(gè)平面呈一個(gè)預(yù)先確定的傾斜角度。
專利摘要
本發(fā)明為用于碗式碾磨機(jī)的具有耐磨表面層的磨輥和襯墊。磨輥表面層材料為鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.2％至3.4％碳、1.45％至1.65％硅、0.4％(最大)錳、4.5％至5.0％鎳、4.0％至4.25％鉻、0.4％至0.5％磷、0.09％至0.11％硫、0.4％至0.6％鉬，不含鉍。各種襯墊表面層材料為鑄態(tài)的，其所含成分(重量百分比)為3.5％至3.7％碳、1.2％至1.6％硅、0.4％(最大)錳、4.3％至5.0％鎳、3.7％至4.4％鉻、0.15％至0.25％磷、0.09％至0.11％硫、0.4％至0.6％鉬和0.015％額定值的鉍。
文檔編號(hào)B02C15/00GK87100970SQ87100970
公開日1987年9月23日 申請(qǐng)日期1987年2月24日
發(fā)明者坎貝爾·麥克羅, 小威廉·H·斯圖爾特 申請(qǐng)人:燃燒工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan