專利名稱：一種用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒及其制造工藝。
背景技術(shù)：
生物秸稈屬于可再生能源，作為燃料可實(shí)現(xiàn)CO2溫室氣體的零排放，但目前秸稈大多被直接荒燒，造成極大的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)，大力發(fā)展生物質(zhì)成型燃料將能夠充分利用生物質(zhì)秸稈，將其轉(zhuǎn)換成能夠運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，更能夠充分利用生物質(zhì)資源。由于秸稈具有自由體積密度小，能源密度小等特點(diǎn)，通過生物質(zhì)成型機(jī)在一定的溫度(110-16(TC)、壓力下(10-30MPa)，可將其壓縮成型。生物質(zhì)成型機(jī)分為多種形式，液壓式生物質(zhì)成型機(jī)是依靠液壓裝置驅(qū)動(dòng)壓縮桿將物料壓入成型筒來實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的壓縮成型的，壓縮過程中一方面由于外部加熱使秸稈纖維、木質(zhì)素軟化，另一方面壓縮桿產(chǎn)生擠壓力把秸稈推入成型筒從而壓縮成型。生物質(zhì)秸稈內(nèi)有較高的Si以及Ca、K等堿金屬，秸稈收集過程中會(huì)夾帶許多泥沙 (含有SiO2等金屬氧化物)。在生物質(zhì)成型過程中，由于成型筒處在較高溫度和壓力下工作，成型筒內(nèi)壁與物料始終處于磨擦狀態(tài)，因此導(dǎo)致成型筒的磨損非常嚴(yán)重。當(dāng)成型筒磨損到一定程度時(shí)，原料就無法完成成型。因此，成型筒的磨損決定了生物質(zhì)成型機(jī)的使用壽命。目前，國外生物質(zhì)成型燃料在生產(chǎn)SOO-IOOOt時(shí)就需要對(duì)成型筒進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)價(jià)為 4000歐元；國內(nèi)則只能生產(chǎn)75-300t就需對(duì)成型筒進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)價(jià)為1-3萬元。由于成型筒處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下成型時(shí)所受的摩擦力很大，而目前采用的成型筒的金屬材料無法滿足高摩擦力的環(huán)境，造成成型筒過快磨損；另一方面，目前成型筒的制造工藝造成成型筒處于高粉塵環(huán)境，造成成型筒的快速磨損。因此，研究新型耐磨材料和新型制造工藝以制造耐磨生物質(zhì)成型筒成為急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒及其制造工藝，以提高成型筒的使用壽命。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒，所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分組成，成型管與套筒采用粘接配合，套筒與保型管采用過渡配合；所述成型管采用耐磨型非金屬材料制成。成型管優(yōu)選采用氧化鋁陶瓷制成。套筒采用鑄鋼或碳鋼制成。保型管采用合金鋼制成。由于普通的生物質(zhì)成型機(jī)的成型筒磨損嚴(yán)重，本發(fā)明利用耐磨型非金屬材料來制取生物質(zhì)成型機(jī)上的成型管，摒棄了以前單純用金屬耐磨材料作為成型筒材料的做法。本發(fā)明將成型筒分為成型管、套筒和保型管三部分，這三部分采用不同材質(zhì)進(jìn)行制造。其中生物質(zhì)成型過程中的主要磨損部位成型管采用非金屬的陶瓷耐磨材料，其主要材質(zhì)為氧化鋁陶瓷；成型筒的套筒采用鑄鋼；保型管采用合金鋼。這樣在生物質(zhì)成型機(jī)中， 利用陶瓷非金屬耐磨材料來承受主要的摩擦力，用金屬材料作為骨架，這樣既保證了成型筒具有優(yōu)異的耐磨性，又保證了其強(qiáng)度和剛度，使成型筒在生物質(zhì)成型時(shí)具有極高的耐磨性和良好的穩(wěn)定性，使生物質(zhì)成型筒的穩(wěn)定工作時(shí)間由原來的不足100小時(shí)提高到500小時(shí)以上，使液壓式生物質(zhì)成型機(jī)的穩(wěn)定工作壽命有了質(zhì)的飛躍。本發(fā)明還提供了一種用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其中， 成型管采用氧化鋁陶瓷等靜壓成型后燒結(jié)制成；套筒采用鑄鋼整體鑄造；保型管采用內(nèi)孔滲碳工藝制造，之后進(jìn)行高頻表面淬火處理使其硬度達(dá)到58-80HRC。所述的等靜壓成型、內(nèi)孔滲碳工藝、高頻表面淬火處理都是常規(guī)成熟的方法。其中針對(duì)本發(fā)明中的成型管，制造時(shí)的燒結(jié)溫度為1650_1720°C，時(shí)間為50_70h。套筒在鑄造過程中保證套筒的內(nèi)壁表面粗糙度不低于3. 2，具體可通過鏜床加工實(shí)現(xiàn)。保型管采用內(nèi)孔滲碳工藝制造，將工件置入活性滲碳介質(zhì)中，加熱到 600-1200°C，保溫20h以上，滲碳深度為0. 4-1. 0mm，然后進(jìn)行高頻表面淬火處理使其硬度達(dá)到 58-80HRC。高頻表面淬火處理如下進(jìn)行將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi)，通入 200 300KHZ高頻交流電，將零件表面加熱至600 1200°C后，立即噴水或浸油淬火。采用內(nèi)孔滲碳制造工藝時(shí)，先加熱到單相奧氏體區(qū)，保溫足夠時(shí)間后，使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。高頻表面淬火處理時(shí)，通入高頻交流電后，在工件表面會(huì)形成同頻率的感應(yīng)電流，而噴水冷卻或浸油淬火后，可使工件表面層淬硬，獲得要求的硬度。成型管與套筒采用耐高溫耐磨陶瓷膠粘接，此膠可直接購買市售產(chǎn)品。所述的氧化鋁陶瓷中氧化鋁含量不低于95%，氧化鐵含量不高于0. 1%。將本發(fā)明研制的耐磨性非金屬材料的成型筒在生物質(zhì)成型機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，采用花生殼、鋸末、稻殼、麥秸稈、水稻秸稈等生物質(zhì)廢棄物進(jìn)行壓縮成型試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中的成型筒加熱溫度為140-160°C，成型壓力為15-20MPa，成型筒的使用壽命在500小時(shí)以上。本發(fā)明突破原有生物質(zhì)成型機(jī)成型筒的設(shè)計(jì)思維模式，采用全新設(shè)計(jì)工藝和新型材料。本發(fā)明的應(yīng)用，徹底解決了秸稈成型燃料設(shè)備的磨損問題，大大提高生物質(zhì)成型筒的耐磨性，從而提高生物質(zhì)成型機(jī)的使用壽命，為秸稈成型燃料設(shè)備的發(fā)展與推廣鋪平道路。


圖1為成型筒的裝配圖，1為成型管，2為套筒，3為保型管。
具體實(shí)施例方式以下以具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此 實(shí)施例1用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒，所述成型筒由成型管、保型管和套筒三部分組成，成型管采用氧化鋁陶瓷制成，其中氧化鋁含量為90 - 98%，氧化鐵含量不超過0. 1% ； 保型管采用30CrMo合金鋼制成；套筒則采用ZG310-570鑄鋼制成。制造時(shí)，成型管采用等靜壓成型，1700°C高溫?zé)Y(jié)50h;非金屬成型筒套筒采用鑄鋼整體鑄造，在鑄造過程中通過鏜床加工保證成型套筒的內(nèi)壁表面光潔度不低于3.2 ；保型管采用內(nèi)孔滲碳的制造工藝進(jìn)行制造將工件置入活性滲碳介質(zhì)中，加熱到900°C，保溫20h，使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳；滲碳后進(jìn)行高頻表面淬火處理將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi)，通入200KMz高頻交流電后， 在工件表面形成同頻率的感應(yīng)電流，將零件表面加熱至800°C后，立即噴水冷卻，工件表面層硬度達(dá)到58HRC。生物質(zhì)成型套筒中的保型管與套筒采用過渡配合，成型管與套筒采用耐高溫耐磨陶瓷膠(成都市托馬斯科技有限公司產(chǎn)，TH04055)粘接。
權(quán)利要求
1.一種用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒，所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分組成，成型管與套筒采用粘接配合，套筒與保型管采用過渡配合，其特征在于，所述成型管采用耐磨型非金屬材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒，其特征在于，成型管采用氧化鋁陶瓷制成。
3.如權(quán)利要求1所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒，其特征在于，套筒采用鑄鋼或碳鋼制成；保型管采用合金鋼制成。
4.如權(quán)利要求2所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒，其特征在于，套筒采用鑄鋼或碳鋼制成；保型管采用合金鋼制成。
5.權(quán)利要求4所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，成型管采用氧化鋁陶瓷等靜壓成型后燒結(jié)制成；套筒采用鑄鋼整體鑄造；保型管采用內(nèi)孔滲碳工藝制造，之后進(jìn)行高頻表面淬火處理使其硬度達(dá)到58-80HRC。
6.如權(quán)利要求5所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，成型管制造時(shí)的燒結(jié)溫度為1650-1720°C，燒結(jié)時(shí)間為50-70h。
7.如權(quán)利要求6所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，套筒在鑄造過程中保證套筒的內(nèi)壁表面粗糙度不低于3. 2。
8.如權(quán)利要求6所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，保型管采用內(nèi)孔滲碳工藝制造，將工件置入活性滲碳介質(zhì)中，加熱到600-1200°C，保溫20h以上，滲碳深度為0. 4-1. 0mm，然后進(jìn)行高頻表面淬火處理使其硬度達(dá)到58-80HRC。
9.如權(quán)利要求8所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，高頻表面淬火處理如下進(jìn)行將工件放在用空心銅管繞成的感應(yīng)器內(nèi)，通入200 300KHZ高頻交流電，將零件表面加熱至600 1200°C后，立即噴水或浸油淬火。
10.如權(quán)利要求5所述的用于生物質(zhì)成型機(jī)的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，成型管與套筒采用耐高溫耐磨陶瓷膠粘接。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物質(zhì)成型機(jī)中一種耐磨非金屬成型筒的制造工藝和技術(shù)。所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分組成，成型管與套筒采用粘接配合，套筒與保型管采用過渡配合；所述成型管采用耐磨型非金屬材料制成。本發(fā)明將大大提高成型筒的使用壽命，降低生物質(zhì)成型機(jī)的維修成本。
文檔編號(hào)C10L5/44GK102179954SQ20111007008
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者張百良, 徐桂轉(zhuǎn), 李保謙, 楊世關(guān), 王萬章, 趙興濤 申請(qǐng)人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)