专利名称：一种辊压机用柱钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于建材水泥、冶金矿山、煤炭、化工等行业的辊压粉磨设备中的辊压机(或称高压辊磨机)，特别是辊压机用的一种新型柱钉。
背景技术：
在辊压机(或称高压辊磨机)辊磨难磨物料时，如钢渣、铁矿石、石英矿等，其辊面现在通常采用镶嵌硬质合金柱钉的方法，以保证辊面的耐磨性。而辊压机在辊压难磨物料时，辊面必须满足高压下磨料磨损的需要，而现在所使用的硬质合金柱钉大多采用的钨钴类，如 YG20、YG20C、YG18、YG18C、YG16、YG16C、YG15、YG15C、YG13、YG13C、YGlU YGllC 等，这些材料采用真空烧结或低压烧结制作而成。实际使用时表现为矿物对WC和Co的微观切削和WC颗粒的剥落，或者出现裂纹向内扩散而引起龟裂或炸裂现象，也就是说，或者韧性不够、或者耐磨性不够，使得柱钉的使用寿命都不长。即使改变配比，也改变不了这种硬质合金材料存在高硬度和耐磨性与强韧性之间难以调和的矛盾，即当减少合金中钴(Co)的·含量以提高其硬度和耐磨性时，合金的韧性即随之下降，反之则影响其硬度和耐磨性。出现这些问题的最大原因是由于柱钉的微观组织结构中存在着孔隙，即使采用低压烧结也存在着至少A02(小于或等于10 y m的孔隙在合金中的体积百分比小于0. 02%)的孔隙，严重影响了柱钉的韧性和耐磨性。为了消除柱钉中存在的孔隙，可以采用热等静压烧结技术，但是热等静烧结的生产成本极高，辊压机上需要成千上万棵柱钉，采用热等静烧结，不仅成本高、时间长，而且浪废大，显然热等静压烧结技术不适合于辊压机上需要大批量柱钉烧结的需要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种既有高耐磨性又有强韧性，能满足辊压机使用时高压下的磨料磨损的需要，寿命更高的辊压机柱钉。本发明目的通过下述技术方案来实现
一种棍压机用柱钉，所述柱钉由50wt%-90wt%的碳化物和10wt%-50wt%的黏接相，采用粉料颗粒级配达到最密实碳化物堆积，通过粉末冶金法的低压烧结而制成，晶粒度为
0.5 u m -2. 4 u m的硬质合金。作为优选方式，所述碳化物选自WC、TiC中的一种或二种，所述黏接相选自Co、Fe中的一种或二种。作为优选方式，所述柱钉由80wt%_90wt%的碳化物和10wt%_20wt%的钴(Co)制成，更优选80wt%_87wt%的碳化物和20wt%_13wt%的钴(Co),最优选80wt%_85wt%的碳化物和15wt%-20wt% 的的钴(Co )。作为优选方式，所述柱钉由80wt% WC粉和20wt% Co粉制成。作为优选方式，所述柱钉由50wt%_70wt%的碳化物和30wt%_50wt%的铁(Fe)制成，更优选50wt%_60wt%的碳化物和40wt%_50wt%的铁(Fe),最优选55wt%_60wt%的碳化物和40wt%-45wt% 的铁(Fe )。作为优选方式，所述柱钉由60wt% TiC粉和40wt% Fe粉制成。本发明申请方案，首先按照Dinger-Funk方程
CPFT _ D'2 100 ~ D^-D
根据计算，当分布模数n取0.37时，球形连续分布的颗粒的堆积密度最大。即碳化物的颗粒连续级配的粒度分布满足幂函数曲线
m 100IOOkdP·
f I y\ == _■y*'---一_.............
-Dr Dr' -Df
时达到最密实碳化物堆积。式中^ :最大颗粒粒径、DS :最小颗粒粒径、X :在D^Ds中的某颗粒粒径、f(x):颗粒粒径为X的百分比含量。柱钉的生产通常包括配料、压制、烧结、机械加工等几道工序。在配料阶段，利用激光粒度分析仪使碳化物的粒度分布符合上述的幂函数分布曲线而不是通常的正态分布曲线；或者根据上述幂函数分布曲线，进行碳化物粒径分段，利用面积积分法确定各粒径范围内碳化物的体积百分比，按体积百分比配制碳化物。再按配比50wt%-90wt%的碳化物和10wt%-50wt%的黏接相配合，然后按正常的粉末冶金方法进行混料、制粉、压制、采用低压烧结制作柱钉，为了兼顾冲击韧性和耐磨性，控制晶粒度为0. 5 ii m -2. 4 ii m。本发明的有益效果相比常规的柱钉，采用颗粒级配后制作的柱钉的硬度可增加I. 5%，柱钉的横向断裂强度提高15%，硬度可达到HRA86 — HRA93，横向断裂强度可达到2400MPa—3500Mpa ;柱钉金相组织中的孔隙度小于A02B00 (小于或等于10 y m的孔隙在合金中的体积百分比小于0. 02%)，有时可达到A00B00，达到热等静压烧结的孔隙度；本申请柱钉既有高耐磨性又有强韧性，能满足辊压机使用时高压下的磨料磨损的需要，使柱钉的使用寿命大大提高。使用表明，由于采用了碳化物颗粒级配的方法制造硬质合金柱钉，在晶粒度为0. 5 u m-2. 4um的情况下，辊压机辊面柱钉的使用寿命提高了 30%。
图I是本发明实施例的结构示意图。
具体实施例方式按《GB/T 3488-1983硬质合金显微组织的金相测定》方法测量晶粒度、按《GB/T 3489-1983硬质合金孔隙度和非化合碳的金相测定》方法测量孔隙度、按《GB/T3849. 2-2010硬质合金洛氏硬度试验(A标尺)第2部分标准试块的制备和校准》方法测量硬度、按《GB/T3851-1983硬质合金横向断裂强度测定方法》测量横向断裂强度。实施例I :
如图I所示，用于辊压机柱钉生产的碳化物粉料粒径范围通常在0. 3 y m — 2. 4 y m，按上述公式推导出颗粒连续级配幂函数分布曲线为/(x) = 134J67575a^ -86.321759。
利用激光粒度分析仪配制碳化钨(WC)粉，使碳化钨(WC)粉的粒径分布符合上述幂函数分布曲线，按80wt%碳化钨(WC)粉和20wt%钴(Co)粉进行配料、压制、低压烧结的粉末冶金法的而制成柱钉毛坯。在金相显微镜下放大1500倍时测得柱钉金相组织中的孔隙度小于A00B00，晶粒度为0. 5 ii m -2. 4 u m,柱钉无烧结缺陷；柱钉的硬度达到HRA87以上，柱钉的横向断裂强度达到3000MPa以上；经机械加工，柱钉直径为0 24mm，长度为50mm的圆柱体，一端为SR12的半球，另一端为外圆倒有R5的圆角的平面。该柱钉比原方法制作的硬质合金柱钉的使用寿命提高30%以上。实施例2:
生产碳化钛+铁(TiC+Fe)合金柱钉的碳化钛(TiC)粉的粒径范围按0. 3 ii m — I. 0 ii m选取，按上述公式推导出颗粒连续级配幂函数分布曲线为
权利要求
1.一种棍压机用柱钉，其特征在于所述柱钉由50wt%-90wt%的碳化物和10wt%-50wt%的黏接相，采用粉料颗粒级配达到最密实碳化物堆积，通过粉末冶金法的低压烧结而制成，晶粒度为O. 5 μ m -2. 4 μ m的硬质合金。
2.如权利要求I所述的辊压机用柱钉，其特征在于所述碳化物选自WC、TiC中的一种或二种，所述黏接相选自Co、Fe中的一种或二种。
3.如权利要求2所述的棍压机用柱钉,其特征在于所述柱钉由80wt%-85wt%的碳化物和15wt%-20wt%的Co粉制成。
4.如权利要求3所述的棍压机用柱钉,其特征在于所述柱钉由80wt%WC粉和20wt%Co粉制成。
5.如权利要求2所述的棍压机用柱钉,其特征在于所述柱钉由55wt%-60wt%的碳化 物和40wt%_45wt%的Fe粉制成。
6.如权利要求5所述的棍压机用柱钉,其特征在于所述柱钉由60wt%TiC粉和40wt%Fe粉制成。
全文摘要
本发明公开了一种辊压机用柱钉，涉及用于建材水泥、冶金矿山、煤炭、化工等行业的辊压粉磨设备中的辊压机(或称高压辊磨机)，所述柱钉由50wt%-90wt%的碳化物和10wt%-50wt%的黏接相，采用粉料颗粒级配达到最密实碳化物堆积，通过粉末冶金法的低压烧结而制成，晶粒度为0.5μm-2.4μm。本发明是一种既有高耐磨性又有强韧性，能满足辊压机使用时高压下的磨料磨损的需要，寿命更高的辊压机用柱钉。
文档编号B02C4/30GK102784686SQ20121028387
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者何亚民, 徐智平, 魏勇 申请人:成都利君科技有限责任公司