CN103753409B - 一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法 - Google Patents

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一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，其磨盘基体上设有多个凸起，相邻两凸起间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，金属基陶瓷增强体料由10-40%的Al2O3和60-90%的铁粉组成；制备方法是将按上述重量百分比称取的Al2O3和铁粉混合后送入烧结窑中烧至铁粉完全熔化，将烧好的物料放入模具中制得衬板，将衬板置于磨盘基体上的凸起之间，浇铸钢水使衬板与磨盘基体固结为一体。本发明烧结时通过铁粉的塑性吸收外加负荷，消耗裂纹尖端的能量；通过孔洞浇铸钢水，将衬板与磨盘基体连结成一体，钢水通过孔洞浸润到衬板的陶瓷颗粒之间，将陶瓷颗粒包裹其中，使陶瓷相和金属相均匀分布。

Description

一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法
技术领域
本发明涉及水泥立磨机技术领域，具体的说一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法。
背景技术
在煤炭、冶金、矿山、电力、建材、耐火材料、能源等行业，特别是水泥等粉体加工领域制粉***需要用到磨机，磨机的磨盘作为主要的磨损件，其运行的好坏在一定程度上决定了企业的经济效益，而水泥行业中，大量使用的一般是立磨机。现有立磨机中磨盘上的耐磨块大多是采用高锰钢、高铬铸铁等金属制成，韧性较好，当其磨损后，在其上面反复堆焊耐磨合金层来提高其使用寿命，但由于采用的是堆焊工艺制作，堆焊设备昂贵，堆焊一次，其寿命增加不大，同时立磨机中更换耐磨块需要频繁地停机，每次更换耐磨块所需的时间较长，严重影响生产效率，造成了极大的经济损失。
现有技术中也有采用耐磨陶瓷块来替代金属磨体的，其耐磨陶瓷块主要是以氧化铝为陶瓷相的材料制成，其具备了陶瓷材料所具备的基本性能，氧化铝陶瓷的弹性模量和硬度高，化学稳定性好，具有耐热、耐腐蚀、耐磨损和质量小等特点，但氧化铝陶瓷本身还存在烧结残留孔隙度大及脆性大等缺陷，从而限制了它的应用。现有也有将金属基复合陶瓷衬板应用于承受磨损的机械设备上，该金属基复合陶瓷衬板由锆刚玉、高铬铁粉和铁粉经电熔后注入具有多个贯通浇注孔的金属基陶瓷增强体形成，其制备工艺复杂，需要多步烧结过程，烧结温度高，时间长，成本高；而且，复合陶瓷衬板中的主要成分为锆刚玉，锆刚玉中含有SiO2、Na2O等氧化物，在其烧成过程中会形成非晶态的玻璃相，玻璃相虽然能够起到粘结的作用，但玻璃相的结构疏松，强度较陶瓷相或金属相低，容易在晶界处聚集，在断裂时，裂纹易沿晶界穿过，造成衬板的强度下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的立磨机中采用耐磨陶瓷块，存在的烧结残留孔隙度大、脆性大、裂纹敏感性强及使用寿命短等问题，提供一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘，其磨盘基体的上表面上设有多个从其中心呈辐射状向外延伸的凸起，相邻两个凸起之间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，所述的金属基陶瓷增强体料由Al2O3和铁粉组成，Al2O3与铁粉的重量百分比是：Al2O310-40%，铁粉60-90%，其中，Al2O3的颗粒粒径是0.25-0.35cm。
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按重量百分比，取颗粒粒径为0.25-0.35cm的Al2O310-40%、铁粉60-90%，混合均匀后将混合物料送入窑炉中进行烧制，烧制的温度为1050-1450℃，烧至铁粉完全熔化时为止；
步骤二、将步骤一熔化的铁水与Al2O3的混合物放入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得衬板；
步骤三、将步骤二制得的衬板置于磨盘基体上事先制好的，由其中心向外延伸的多个凸起之间，且使衬板的上端面与凸起的上端面平齐，向衬板上设置的贯通其上下表面的孔洞中浇铸事先熔化好的钢水，使衬板与磨盘基体固结为一体。
优选的，步骤一的烧制温度为1260-1450℃。
优选的，步骤一的烧制温度为1050-1190℃。
本发明中，衬板与磨盘基体上的凸起相邻依次设置，磨盘与衬板本体之间通过钢液浇铸固结为一体，无需使用螺栓将衬板与立磨机的磨盘进行固定，从而避免了传统立磨机的跑料和漏料现象；而且各衬板与凸起之间的接合部位由于钢液的作用，冷却后，磨盘形成一个完整的整体，钢液可以通过孔洞以及衬板与凸起之间的接合部位浸润到衬板的陶瓷颗粒之间，将陶瓷颗粒包裹起来，使陶瓷相与金属相均匀分布，大大提高了磨盘上衬板的耐磨性，延长了其使用寿命。
本发明避免了因采用锆刚玉带来的玻璃相对于衬板整体强度的影响，玻璃相的存在，对其制备工艺步骤及参数要求较为严格，增加了其工艺难度和成本；本发明仅采用Al2O3和铁粉混合烧制制成衬板，一方面降低了原料成本；另一方面，衬板的制备工艺较为简单，烧制温度低，其制备过程便于控制。
有益效果：本发明采用10-40%的Al2O3以及60-90%的铁粉混合烧制，无需添加任何外加剂，铁粉作为韧性金属材料，能够作为粘接剂用于增韧氧化铝材料，烧制时通过金属的塑性吸收外加负荷，能够增强陶瓷相和金属相之间的相互作用，还能够使陶瓷相产生的裂纹移位或者使裂纹在陶瓷颗粒处发生偏转，消耗裂纹尖端的能量，降低烧制残留孔隙度；本发明中，衬板上设有供钢水浇铸的孔洞，在孔洞中浇铸钢水，能够将衬板与磨盘基体连结成一体，钢水还可以通过衬板上的孔洞浸润到衬板的陶瓷颗粒之间，将陶瓷颗粒包裹其中，能够使陶瓷相和金属相均匀分布。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
附图标记：1、磨盘基体，2、凸起，3、衬板，4、孔洞。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘，其磨盘基体的上表面上设有多个从其中心呈辐射状向外延伸的凸起，相邻两个凸起之间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，所述的金属基陶瓷增强体料由Al2O3和铁粉组成，Al2O3与铁粉的重量百分比是：Al2O310-40%，铁粉60-90%，其中，Al2O3的颗粒粒径是0.25-0.35cm。
实施例1
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘，其磨盘基体的上表面上设有多个从其中心呈辐射状向外延伸的凸起，相邻两个凸起之间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，所述的金属基陶瓷增强体料由Al2O3和铁粉组成，Al2O3与铁粉的重量百分比是：Al2O310%，铁粉90%，其中，Al2O3的颗粒粒径是0.35cm。
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按重量百分比，取颗粒粒径为0.35cm的Al2O3颗粒10%，铁粉90%，混合均匀后将混合物料送入窑炉中进行烧制，烧制温度为1050-1190℃，烧至铁粉完全熔化时为止；
步骤二、将步骤一熔化的铁水与Al2O3颗粒的混合物放入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得衬板；
步骤三、将步骤二制得的衬板置于磨盘基体上事先制好的，由其中心向外延伸的多个凸起之间，且使衬板的上端面与凸起的上端面平齐，向衬板上设置的贯通其上下表面的孔洞中浇铸事先熔化好的钢水，使衬板与磨盘基体固结为一体。
实施例2
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘，其磨盘基体的上表面上设有多个从其中心呈辐射状向外延伸的凸起，相邻两个凸起之间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，所述的金属基陶瓷增强体料由Al2O3和铁粉组成，Al2O3与铁粉的重量百分比是：Al2O338%，铁粉62%，其中，Al2O3的颗粒粒径是0.3cm。
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按重量百分比，取颗粒粒径为0.3cm的Al2O3颗粒38%，铁粉62%，混合均匀后将混合物料送入窑炉中进行烧制，烧制温度为1260-1450℃，烧至铁粉完全熔化时为止；
步骤二、将步骤一熔化的铁水与Al2O3颗粒的混合物放入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得衬板；
步骤三、将步骤二制得的衬板置于磨盘基体上事先制好的，由其中心向外延伸的多个凸起之间，且使衬板的上端面与凸起的上端面平齐，向衬板上设置的贯通其上下表面的孔洞中浇铸事先熔化好的钢水，使衬板与磨盘基体固结为一体。
实施例3
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘，其磨盘基体的上表面上设有多个从其中心呈辐射状向外延伸的凸起，相邻两个凸起之间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，所述的金属基陶瓷增强体料由Al2O3和铁粉组成，Al2O3与铁粉的重量百分比是：Al2O340%，铁粉60%，其中，Al2O3的颗粒粒径是0.25cm。
一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按重量百分比，取颗粒粒径为0.25cm的Al2O3颗粒40%，铁粉60%，混合均匀后将混合物料送入窑炉中进行烧制，烧制的温度为1050-1450℃，烧至铁粉完全熔化时为止；
步骤二、将步骤一熔化的铁水与Al2O3颗粒的混合物放入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得衬板；
步骤三、将步骤二制得的衬板置于磨盘基体上事先制好的，由其中心向外延伸的多个凸起之间，且使衬板的上端面与凸起的上端面平齐，向衬板上设置的贯通其上下表面的孔洞中浇铸事先熔化好的钢水，使衬板与磨盘基体固结为一体。
本发明仅采用Al2O3和铁粉混合成金属基陶瓷增强体料金属基陶瓷增强体料制成衬板，一方面降低了原料成本；另一方面，衬板的制备工艺较为简单，烧制温度低，其制备过程便于控制。本发明通过步骤一和步骤二制备的衬板，其一，具有陶瓷材料的硬度，高耐磨性，其耐磨性能是金属材料的四倍以上；其二，具有金属材料的韧性，由于衬板是采用金属基陶瓷增强体料制作而成的，具有较高的金属韧性和耐冲击性，可达其余种类耐磨陶瓷的数十倍；其三，比传统使用的耐磨钢重量轻，易于施工安装，节约劳动强度；其四，使用寿命长，减少了停产维修次数，节约投资，降低劳动强度，提高了生产效率。
本发明中，磨盘基体1上表面上均匀间隔设有由其中心呈辐射状向外延伸的多个凸起2，相邻两个凸起之间设有衬板3，衬板3上设有贯通其上下表面的孔洞4，所述的磨盘基体1与衬板3之间通过钢液浇铸固结为一体，衬板3的上端面与凸起2的上端面平齐。该衬板采用Al2O3和铁粉制成，无需添加外加剂，铁粉作为韧性金属材料，能够作为粘接剂用于增韧Al2O3材料，该衬板兼有陶瓷的高强度、耐高温、抗氧化特性，又具有金属的塑性和抗冲击性能。在磨盘制备时，通过向衬板3上设置的贯通其上下表面的孔洞4中浇铸事先熔化好的钢水，使衬板3与磨盘基体1固结为一体，钢水可以通过衬板3上的孔洞4浸润到衬板中的陶瓷颗粒之间，将陶瓷颗粒包裹其中，能够使陶瓷相和金属相均匀分布，陶瓷相和金属相的界面结合性能优异，还能够降低烧制残留的孔隙度，在苛刻的工况条件下耐冲刷性能优于一般的陶瓷材料，具有高耐磨性。

Claims (3)

1.一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，其磨盘基体的上表面上设有多个从其中心呈辐射状向外延伸的凸起，相邻两个凸起之间设有用金属基陶瓷增强体料制成的衬板，其特征在于：所述的金属基陶瓷增强体料由Al2O3和铁粉组成，Al2O3与铁粉的重量百分比是：Al2O310-40%，铁粉60-90%，其中，Al2O3的颗粒粒径是0.25-0.35cm，制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量百分比，取颗粒粒径为0.25-0.35cm的Al2O310-40%、铁粉60-90%，混合均匀后将混合物料送入窑炉中进行烧制，烧制的温度为1050-1450℃，烧至铁粉完全熔化时为止；
步骤二、将步骤一熔化的铁水与Al2O3颗粒的混合物放入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得衬板；
步骤三、将步骤二制得的衬板置于磨盘基体上事先制好的，由其中心向外延伸的多个凸起之间，且使衬板的上端面与凸起的上端面平齐，向衬板上设置的贯通其上下表面的孔洞中浇铸事先熔化好的钢水，使衬板与磨盘基体固结为一体。
2.根据权利要求1所述的一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，其特征在于：步骤一的烧制温度为1260-1450℃。
3.根据权利要求1所述的一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨盘的制备方法，其特征在于：步骤一的烧制温度为1050-1190℃。
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