CN101827655A - 复合覆钢磨机衬里 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于球磨机的复合衬里，所述复合衬里包括上部合金铸钢层，所述上部合金铸钢层粘合在对称分布的下部橡胶的表面上；预制所述上层的合金铸钢，以在所述衬里的上表面形成特定的研磨操作所需的期望外形。本发明还公开了一种复合磨机衬里的制造方法。

Description

复合覆钢磨机衬里
技术领域
本发明涉及一种用于研磨矿物、石块、以及其它材料的有效工具。具体地，本发明涉及一种在矿物加工作业中在研磨用磨机(mill)内使用的衬里(liner)。更具体地，本发明涉及一种用于AG和SAG磨机的复合覆钢磨机衬里。
背景技术
如上所述，研磨机是用于矿物处理的典型设备。标准的研磨机一般具有鼓形壳体，所述鼓形壳体被连接到带有一体或用螺栓连接的耳轴(trunnion)的圆锥形/直立的磨机头，并且该组件被安装在用于其旋转的轴颈瓦块轴承(journal pad bearing)上。半自磨研磨机(Self-Autogenous Grinding Mill)或SAG是在研磨操作中使用钢球与石块进给材料一起作为介质以破碎石块的与球磨机不同的典型磨机。旋转鼓在泄落(cataract)运动中连续抛掷石块和钢球，主要通过碰撞促使较大的石块破碎。装料(charge)间的摩擦促使更细颗粒的研磨。SAG磨机在其内表面具有提升杆(lifter bar)和作为衬里的壳板，以将内部的钢球装料和矿石/石块向上运送到被称为装料应到达的位置或作用在装料组分上的离心力等于装料组分的重量的位置处。由于升高，在切向速度和加速度的影响下，这实现了朝向趾区域(toe area)的装料的抛物线形下落。装料的这种运动有助于目标研磨。
相反，自磨磨机(Autogenous mill)或AG磨机不使用钢球。旋转鼓仅仅抛掷矿石/石块，这促使矿石碰撞破碎。石块介质装料间的摩擦也引起进料中存在的更细颗粒的研磨或在研磨期间的石块破碎的过程中产生的更细颗粒的研磨。
在研磨机的运行过程中由于钢球、矿石和旋转鼓的内壳衬里之间的连续碰撞产生的显著的碰撞力，在将矿石粉碎成更细颗粒的同时，也会使研磨介质和鼓的衬里劣化。考虑到使用的衬里***的磨损寿命周期，机器的操作停工时间以及作为重要部分的运行成本(OPEX)的问题摆在用户面前。衬里的磨损寿命周期越长，机器的可用性越好，这是所希望的。
为了使磨损速度(rate of wear)最小化并且延长衬里的寿命，使用了各种类型的衬里。通常，在AG/SAG磨机中，使用完全的铸造合金钢衬里、低金属高橡胶混合聚合体(polymer)衬里***以及仅橡胶衬里。还已知使用磁性衬里材料，以将衬里的在研磨过程中由于严重碰撞和磨损产生的碎块或碎片保持在适当位置。然而，上述各种衬里材料具有它们各自的局限性，并且在对抗严峻运行条件实现衬里的期望寿命方面，到目前为止还没有提供很满意的结果。
此外，在研磨机中，更换磨机的内部衬里是很麻烦的工作并且上述类型的衬里对应特定操作并且不能改型(retrofit)。另外，现有技术的状态下使用的衬里的结构设计取决于磨机中的钻孔样式。聚合体衬里或橡胶衬里是杆状或板状。杆负责装料的提升。板位于所述杆之间并且每个杆必须被单独地用螺栓连接到壳体。因此，在这种***中，杆或者提升器的数目完全取决于磨机的壳体中的可用行中存在的孔的数目。在仅铸造衬里的情况下，外形在单一代价中兼顾提升器和板，导致个体衬里重量重。由于铸造衬里重并且在碰撞过程中的偏转很小，固定部件(fixing hardware)的尺寸也较大，并且固定和拆卸消耗的时间较长。除了铸钢衬里之外，目前在业界中不存在能够在壳体双向旋转过程中发起有效研磨的其它衬里形式。
因此，一直需要一种能够克服上述缺点的、用于研磨机的内壳的改进的衬里。
发明内容
发明目的
因此，本发明的目的是提供一种将为研磨机提供更长的磨损寿命周期的衬里。
本发明的另一个目的是提供一种用于研磨机的衬里，该衬里能够很容易在具有不专用于具体场合的一些不同壳体孔钻孔布置的研磨机中改型。
本发明的另一个目的是提供一种用于研磨机的衬里，该衬里与铸钢衬里相比重量较轻，从而减小了磨机驱动***的惯性效应并且给予电机适度的起动时间。
本发明的另一个目的是提供一种用于研磨机的壳体的衬里，该衬里在固定方面与已有的壳体的钻孔样式无关。
本发明的另一个目的是提供一种用于研磨机的衬里，该衬里适合用于双向共享旋转(bi-directional share rotation)。本发明的另一个目的是提供与铸钢衬里相比更小的紧固件尺寸，使得额外的设施要求和安装/拆卸停止时间最小化。
本发明的另一个目的是提供一种基于如下理念的用于研磨机的衬里：所述衬里可以为不同的研磨场合以定制的方式制造。
从下文中描述的本发明的示例性实施方式的说明中，本发明的这些和其他方面将变得明显。当然，本发明不限于这些实施方式或者对实施方式进行说明所借助的附图，这些实施方式和附图纯粹是为了通过例子说明本发明。
用于解决问题的方案
为了实现上述和其他目的，本发明提供一种复合衬里，其用于球磨机，所述复合衬里包括上部合金铸钢层，所述上部合金铸钢层粘合且固定在对称分布的弹性下部橡胶层的表面上；所述上部合金铸钢层被预铸造使得在所述复合衬里的上表面上形成特定的研磨操作所需要的希望的外形。
优选地，所述上部合金铸钢层用铬钼钢制成。所述上部合金铸钢层和下部橡胶层通过一体的金属固定器被进一步紧固在一起。
所述金属固定器被埋设在所述下部橡胶层中。
所述上部合金铸钢层的厚度比所述下部橡胶层的厚度大。优选地，板区域中的除了金属固定器的区域之外的区域的所述上部合金铸钢层的厚度为至少大约40mm。
优选地，所述下部橡胶层的厚度为至少大约20mm。
所述复合衬里能够与SAG/AG磨机的壳体中可用的行中存在的孔的数目无关地在SAG/AG磨机中改型。
随着所述上部合金铸钢层的磨损，所述复合衬里变得更富有弹性并且所述复合衬里的相对磨损速度减小。
本发明还提供一种复合磨机衬里的制造方法，其包括以下步骤：根据需要的衬里外形预先铸造金属部件；对所铸造的金属部件进行热处理和喷砂以清洁表面；向所述金属部件的粘合区域涂布橡胶粘合剂化合物；制造转移成型模具组件，使上部模腔保持所述金属部件，并且使下部模腔保持所述铝夹具嵌入件。将热橡胶坯料对称地分布在液压机中的下部模腔中。上部模腔和下部模腔均被置于热压台，且在指定压力和温度下保持闭合一定的固化时间，以确保金属橡胶粘合和固化完整，以投入想要的服务。
优选地，所述液压机的公称压力是1000T，而加热处理在172℃的压板温度下进行。
附图说明
图1是安装有本发明的衬里的示例性研磨机的截面图。
图2是示出磨机衬里随着时间的相对磨损的图。
图3示出了根据本发明的磨机衬里的优选实施方式。
图4示出了根据本发明的磨机衬里的另一个优选实施方式。
具体实施方式
根据本发明，公开了如图1所示的复合衬里***的对称分布的软橡胶背衬(backing)。研磨机1的壳体的内壁新装配有(retrofitted with)橡胶衬底的复合磨机衬里3。所述衬里具有由铸钢制成的上层。本发明的衬里的一个例子是结合有橡胶衬底层的铬钼铸钢层。可以使用天然橡胶来制造橡胶层。这两层构成橡胶背衬和复合衬里的一体***。这两个层通过在转移成型(transfer moulding)过程中热硫化而接合在一起。
本发明的衬里废除了将提升杆固定在壳体上的现有思想。作为代替，本发明的衬里是杆和板为一体的单一外形。因此，不依赖一行中可用的任何数目的孔，而是仅仅取决于具体应用所需的提升器的数目，可以设计个别的外形。因此，可以对这种衬里进行任何种类的改型。一体衬里例如通过使用夹具或螺栓或螺母或密封件等以与重量轻的橡胶或者聚合体衬里有关的已知方式被安装在壳体上。
由于衬里中的对称分布的软橡胶背衬的存在，与聚合体衬里***或复合金属衬里相比，钢表面的磨损速度较小。随着金属磨损掉，由于衬里中的金属橡胶***的这种独特的分布，衬里变得更富有弹性并且其相对磨损速度减小。在衬里达到其一半使用寿命时，这种效果更加显著。这种效果在图2中示出。曲线的斜率清晰地表明，在一半寿命线TH之后，相对磨损速度迅速减小。TD线表示丢弃衬里的时间。
如果需要，可以通过将金属部件铸造成指定外形而在衬里上配置用于研磨操作的其它结构，例如配置所需形状的提升器外形。
图3示出了复合衬里***的截面图，所述复合衬里***具有一个提升器4；并具有与壳体进行紧固的两部位紧固***5。阴影部分6代表实心钢铸件。在铸件的顶部，示出了双向铸造金属网格***(grid system)。为磨损过程的延缓(retardant)而设置网格部分。金属部件的一体固定器(anchor)被示出为在两端处埋设在橡胶中，以确保充分防止由于衬里在通过趾区域的运动中遭受的力而引起的橡胶金属分离，在磨机中该趾区域具有较高的动压。在固定部位处还示出两个铝夹具。所有的剩余无阴影区域2表示橡胶。
图4示出了具有一个提升器和单部位紧固***的复合衬里外形的截面。阴影部分6表示在顶部具有双向网格***的实心钢铸件，还示出了一体固定***和铝夹具。无阴影区域2表示橡胶。
在该衬里***中，截面区域的钢的厚度被保持为比该衬里***的橡胶的厚度大。实际上，这是本发明的衬里与聚合体衬里的一个基本差异。
钢层的厚度不总是均匀的并且取决于具体的应用场合。这种衬里的橡胶厚度不是仅为了提供耐磨损防护和耐腐蚀防护。这里，橡胶层的基本功能是提供弹性支撑，该弹性支撑将抵消由磨机内部的提升器及板上的动态装料施加的力。作为示例，板区域的除了固定器部分之外的金属层最小厚度应当在大约40mm。相应的橡胶的净厚度可以在20mm～50mm的范围内。结果，如果在金属被磨损的情况下，板区域中的金属厚度连同提升器高度一起变成5mm，则衬里的总厚度变成大约50mm。
分步骤制造本发明的衬里。按照所需的提升器外形适当地铸造金属部件并且对金属部件进行热处理，金属铸件的外廓被喷砂以清洁表面。橡胶粘合剂化合物被施加到金属部件和铝夹具嵌入件(insert)的粘合区域。随后，准备好转移成型模具组件，使得模具的顶部保持金属外廓而模具的下部保持所述铝夹具嵌入件。现在，将热橡胶坯料对称地分布在公称压力(capacity)1000T的液压机(hydraulic press)中的下模具部分中，并且将保持模腔的压板(platen)加热至172℃。预制的模具被在液压机中闭合，并且被加压以将其固定到下橡胶层。加压时间从2小时到3小时不等，以便完成适当的硫化以及将金属外形粘合在橡胶层上，从而使得它们成为一体的金属橡胶衬里外形。在粘合和硫化完成之后，将衬里从模具中移出。
在该衬里中，因此可以按照需要与在该衬里中在给定区域内可用的行无关地配置不同数目的提升器。可以将本发明的衬里制造成定制的弧长和固定结构，以使得在任何磨机中的改型更容易和更快。
对于本领域技术人员明显的是，由于衬里的上述特性，磨机壳体的钻孔样式不重要。无需改变壳体，就可以改变壳体中的提升器的数目或者提升器行的数目。这种灵活性将有助于使用者将任何使用过的球磨机转换成SAG或FAG模式。也可以在不能使用纯橡胶或聚合体衬里的地方使用这种衬里替代金属衬里，例如用于直径大于9米的SAG/FAG磨机中的衬里。
由于与同等的钢衬里相比重量更轻，磨机的GD2值也显著减小。
铸钢的比重将在7.6～7.85kg/dm3的范围内。然而，在复合衬里中使用的橡胶的比重将在1.14～1.16kg/dm3。由于复合衬里的截面有一些铸钢和一些橡胶，对于占据体积V的衬里的给定形状，钢衬里的重量将为(7.6～7.85)×V kg。然而，复合衬里的重量将为{x×(1.14～1.16)+(V-x)×(7.6～7.85)}kg[x：橡胶的体积]。根据上述表达式，清楚的是，对于任何给定的形状和体积，钢衬里的重量将比本发明的复合衬里的重量大。
旋转设备的GD2值是其惯性效应，自动描述为：4×WK2(W：旋转质量体的重量，K：旋转半径)。
由于复合衬里***的衬里重量比全金属衬里***的衬里重量小，因此，具有衬里的研磨机在使用复合衬里***时的旋转质量将较小。
驱动电动机的起动时间等于K·GD2/Ta(Ta为平均加速转矩，K为常数)。
由于涉及电动机的GD2值变小，起动变得容易并且实现相同的起动需要的时间也减少。因此，对于驱动电动机，每次起动的受热时间将减少，缓解了电动机的压力，在电动机的工作寿命方面显露该作用。
装料的翻滚运动导致以循环形式对衬里***的大碰撞。这反过来引起大量碎屑磨损和固定紧固件中的异常应力。利用本发明的弹性复合***，冲击的大小比其实际强度减小5到6倍，因此损坏的机率变小。因此，对于应用场合需要磨机中局部泄落的变化以应付具有较高前端能力的材料的情况，本发明的衬里的功效将远远优于所有其他类型的衬里。因此，利用这种类型的衬里可以应对困难的FAG/SAG操作。
应当理解，本发明的构思借助于非限制性示例实施方式进行了描述。本发明的范围应当理解为在所附权利要求书中限定。在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种修改、变型以及改进。

Claims (12)

1.一种复合衬里，其用于球磨机，所述复合衬里包括上部合金铸钢层，所述上部合金铸钢层粘合在对称分布的下部橡胶层的表面上；所述上部合金铸钢层被预铸造使得在所述复合衬里的上表面上形成特定的研磨操作所需要的希望的外形。
2.根据权利要求1所述的复合衬里，其特征在于，所述上部合金铸钢层用铬钼钢制成。
3.根据权利要求1或2所述的复合衬里，其特征在于，所述上部合金铸钢层和所述下部橡胶层通过一体的金属固定器被进一步紧固在一起。
4.根据权利要求3所述的复合衬里，其特征在于，所述金属固定器被埋设在所述下部橡胶层中。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的复合衬里，其特征在于，所述上部合金铸钢层的厚度比所述下部橡胶层的厚度大。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的复合衬里，其特征在于，板区域中的除了金属固定器的区域之外的区域的所述上部合金铸钢层的厚度为至少大约40mm。
7.根据权利要求6所述的复合衬里，其特征在于，所述下部橡胶层的厚度为至少大约20mm。
8.根据前述权利要求中的任意一项所述的复合衬里，其特征在于，所述复合衬里能够与SAG/AG磨机的壳体的内壁中可用的行中存在的孔的数目无关地在SAG/AG磨机中改型。
9.根据前述权利要求中的任意一项所述的复合衬里，其特征在于，随着所述上部合金铸钢层的磨损，所述复合衬里变得更富有弹性并且所述复合衬里的相对磨损速度减小。
10.一种复合磨机衬里的制造方法，其包括以下步骤：根据需要的提升器外形铸造金属部件；对所铸造的金属部件进行热处理和喷砂以清洁表面；向所述金属部件与铝夹具嵌入件的粘合区域涂布橡胶粘合剂化合物；制造转移成型模具组件，使上部模具保持所述金属部件，并且使下部模具保持所述铝夹具嵌入件；将热橡胶坯料对称地分布在液压机中的下部模具中；以及加热、闭合所述液压机中的预制的模具、并且加压以将金属层固定到下部橡胶层。
11.根据权利要求10所述的复合磨机衬里的制造方法，其特征在于，所述液压机的公称压力是1000T，而加热处理在172℃的压板温度下进行。
12.一种SAG/AG磨机，其结合有如权利要求1至9中的任意一项所述的复合衬里。
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