用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体及其制备方法
【专利摘要】用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体及其制备方法，增强体为扇形板体，板体的两侧分别设有相互对应的弧形缺口和弧形凸起，增强体是由刚玉和铁粉烧结成一体的混合物，刚玉与铁粉的重量百分比是：刚玉10-40%、铁粉60-90%，刚玉颗粒的粒径是0.25-0.35cm；增强体的制备方法为，取事先制作好的刚玉颗粒和铁粉，混合均匀后将混合物料送入烧结窑在一定温度下进行烧制，烧至铁粉完全溶化时为止；然后将烧好的混合物料置入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得成品。本发明中，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；在增强体上的孔洞中浇铸钢水，能够将增强体与磨盘或磨辊连结成一体。
【专利说明】用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐磨陶瓷领域，特别涉及金属基陶瓷材料及其制备方法，具体的说一种用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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
域制粉系统需要用到磨机，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。现有磨机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，同时磨机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。
[0003]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Si02、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】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的磨机中采用耐磨陶瓷块，存在的烧结残留孔隙度大、脆性大及裂纹敏感性强等问题，提供一种用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体及其制备方法，该增强体能够与磨盘连结成一体，提高磨盘的使用寿命。
[0005]本发明为解决上述问题所采用的技术方案为:用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体，该增强体设置在所述磨盘表面的凹槽中，所述增强体由刚玉和铁粉组成的混合物经烧结制成一体结构，其中，刚玉与铁粉的重量百分比是:刚玉10-40%、铁粉60-90%，刚玉颗粒的粒径是0.25-0.35cm，所述的增强体是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板的扇形板体，其中一个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口相对应设置的弧形凸起，以便使相邻的金属基陶瓷增强体相互对接，在增强体上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞，以便将增强体与磨盘连结成一体。
[0006]用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法:按重量百分比，取事先制作好的粒径为0.25-0.35cm的刚玉10_40%、铁粉60_90%，混合均匀后将混合物料送入窑炉进行加热，加热温度为1050-145(TC，加热至铁粉完全熔化时为止；然后将熔化后的铁水与刚玉颗粒的混合物置入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得成品。
[0007]优选的，窑炉中的加热温度为1260_1450°C。
[0008]优选的，窑炉中的加热温度为1050_1190°C。
[0009]本发明在使用时，将多块增强体通过其上的凸起与缺口对接在一起，然后通过增强体上的孔洞浇铸钢液，将磨盘上待安装增强体的部位与增强体固结为一体，无需使用螺栓将衬板与衬板之间固定，以及无需使用螺栓将衬板与磨盘之间相连固定，从而避免传统磨机的跑料和漏料的问题；而且各增强体之间的接合部位由于钢液的作用，冷却后，各增强体形成一个完整的整体，钢液可以通过孔洞以及各增强体之间的接合部位浸润到增强体的陶瓷颗粒之间，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。
[0010]有益效果:本发明采用10-40%的刚玉以及60-90%的铁粉混合加热，铁粉作为韧性金属材料，能够作为粘接剂用于增韧刚玉材料，加热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；本发明中，增强体上设有供钢水浇铸的孔洞，在孔洞中浇铸钢水，能够将增强体与磨盘或磨辊连结成一体，钢水还可以通过增强体上的孔洞浸润到增强体的陶瓷颗粒之间，将陶瓷颗粒包裹其中，能够使陶瓷相和金属相均匀分布。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明中增强体的结构示意图。
[0012]附图标记:1、增强体，2、弧形缺口，3、弧形凸起，4、孔洞，5、侧板。
【具体实施方式】
[0013]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。
[0014]用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体，该增强体设置在所述磨盘表面的凹槽中，所述增强体由刚玉和铁粉组成的混合物经烧结制成一体结构，其中，刚玉与铁粉的重量百分比是:刚玉10-40%、铁粉60-90%，刚玉颗粒的粒径是0.25-0.35cm，所述的增强体是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板的扇形板体，其中一个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口相对应设置的弧形凸起，以便使相邻的金属基陶瓷增强体相互对接，在增强体上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞，以便将增强体与磨盘连结成一体。
[0015]实施例1
用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体，该增强体设置在所述磨盘表面的凹槽中，所述增强体由刚玉和铁粉组成的混合物经烧结制成一体结构，其中，刚玉与铁粉的重量百分比是:刚玉10%、铁粉90%，刚玉颗粒的粒径是0.35cm，所述的增强体是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板的扇形板体，其中一个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口相对应设置的弧形凸起，以便使相邻的金属基陶瓷增强体相互对接，在增强体上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞，以便将增强体与磨盘连结成一体。
[0016]用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法:按重量百分比，取事先制作好的粒径为0.35cm的刚玉颗粒10%、铁粉90%，混合均匀后将混合物料送入窑炉进行加热，加热温度为1050-1190°C，加热至铁粉完全熔化时为止；然后将熔化后的铁水与刚玉颗粒的混合物置入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得成品。
[0017]实施例2
用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体，该增强体设置在所述磨盘表面的凹槽中，所述增强体由刚玉和铁粉组成的混合物经烧结制成一体结构，其中，刚玉与铁粉的重量百分比是:刚玉40%、铁粉60%，刚玉颗粒的粒径是0.3cm，所述的增强体是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板的扇形板体，其中一个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口相对应设置的弧形凸起，以便使相邻的金属基陶瓷增强体相互对接，在增强体上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞，以便将增强体与磨盘连结成一体。
[0018]用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法:按重量百分比，取事先制作好的粒径为0.3cm的刚玉颗粒40%、铁粉60%，混合均匀后将混合物料送入窑炉进行加热，加热温度为1260-1450°C，加热至铁粉完全溶化时为止；然后将熔化后的铁水与刚玉颗粒的混合物置入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得成品。
[0019]实施例3
用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体，该增强体设置在所述磨盘表面的凹槽中，所述增强体由刚玉和铁粉组成的混合物经烧结制成一体结构，其中，刚玉与铁粉的重量百分比是:刚玉35%，铁粉65%，刚玉颗粒的粒径是0.25cm，所述的增强体是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板的扇形板体，其中一 个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口相对应设置的弧形凸起，以便使相邻的金属基陶瓷增强体相互对接，在增强体上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞，以便将增强体与磨盘连结成一体。
[0020]用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法:按重量百分比，取事先制作好的粒径为0.25cm的刚玉颗粒35%、铁粉65%，混合均匀后将混合物料送入窑炉进行加热，加热温度为1050-1450°C，加热至铁粉完全溶化时为止；然后将熔化后的铁水与刚玉颗粒的混合物置入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得成品。
[0021]本发明中，刚玉材料的理化指标为=Al2O3≥99.4%, Na2O≤0.4%, SiO2≤0.03%。
[0022]本发明的金属基陶瓷增强体兼有陶瓷的高强度、耐高温、抗氧化特性，又具有金属的塑性和抗冲击性能。刚玉颗粒与铁粉混合烧制制成金属基陶瓷增强体，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刚玉材料，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，降低烧制后残留孔隙度；避免了因采用锆刚玉带来的玻璃相对于陶瓷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。
[0023]本发明中，增强体I是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板5的扇形板体，其中一个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口 2，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口 2相对应设置的弧形凸起3，当多块增强体对接后，通过增强体上的孔洞浇铸钢水，使增强体与磨盘、增强体与增强体之间固结在一起，增强体之间弧形的凸起和缺口，在钢水的作用下能够紧密固结，不存在浇铸死角。在增强体I上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞4，钢水可以通过孔洞4浸润到增强体I的陶瓷颗粒之间，以便将增强体I与磨盘连结成一体，钢水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，还能够降低加热残留的孔隙度，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。
【权利要求】
1.用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体，该增强体设置在所述磨盘表面的凹槽中，所述增强体由刚玉和铁粉组成的混合物经烧结制成一体结构，其中，刚玉与铁粉的重量百分比是:刚玉10-40%、铁粉60-90%，刚玉颗粒的粒径是0.25-0.35cm，其特征在于:所述的增强体是具有长弧线部、短弧线部以及两侧侧板的扇形板体，其中一个侧板的边缘设有内凹的弧形缺口，另一个侧板的边缘设有与弧形缺口相对应设置的弧形凸起，以便使相邻的增强体相互对接，在增强体上设有贯通其上下表面的用于浇铸钢水的孔洞，以便将增强体与磨盘连结成一体。
2.根据权利要求1所述的用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法，其特征在于:按重量百分比，取事先制作好的粒径为0.25-0.35cm的刚玉10_40%、铁粉60_90%，混合均匀后将混合物料送入窑炉进行加热，加热温度为1050-1450°C，加热至铁粉完全熔化时为止；然后熔化后的铁水与刚玉颗粒的混合物置入事先制好的模具中，冷却后脱模，制得成品O
3.根据权利要求2所述的用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法，其特征在于:所述加热温度为1260-1450°C。
4.根据权利要求2所述的用于立磨机磨盘的金属基陶瓷增强体的制备方法，其特征在于:所述加热温度为1050-1190°C。
【文档编号】B22C9/00GK103736559SQ201410000402
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】贾剑光, 贾玉川, 王书正, 杨建森 申请人:洛阳鹏飞耐磨材料股份有限公司