專利名稱：復合耐磨件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種耐磨件，特別涉及一種復合耐磨件，該復合耐磨件特別適用于磨煤機的襯板和輥套。
背景技術：
百年來金屬耐磨材料從錳鋼、鎳硬鑄鐵到高鉻鑄鐵、表面堆焊材料，在不同領域發揮著各自的作用，但隨著耐磨材料硬度逐步提高，脆性也大大增加，帶來斷裂風險。隨著工業技術進步，用戶對耐磨材料的要求越來越高，不但要有更高的耐磨性，還要有足夠的韌性。另外，影響耐磨件壽命的重要因素是磨損嚴重，特別是在火力發電廠中使用的磨煤機，由于國內電煤情況普遍低于設計煤種，導致耐磨件磨損嚴重，檢修周期縮短，影響了正常電力生產。因此，提高耐磨件的使用壽命非常重要。普遍使用的三氧化二鋁陶瓷有著極高的硬度和耐磨性，但韌性較低，而金屬基耐磨陶瓷可以有效解決材料在耐磨性和沖擊韌性上的矛盾。目前已知的鑲嵌式陶瓷柱復合耐磨材料，采用三氧化二鋁陶瓷韌性低，而氧化鋯陶瓷成本高，實心柱狀陶瓷柱結構壁厚大，導熱率低，易產生爆裂或塊狀脫落現象，同時采用的粘結劑易造成環境污染。
發明內容本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種復合耐磨件。該復合耐磨件的耐磨性可達到相應的金屬耐磨件的2倍以上，而且未使用粘結劑降低了環境污染 ’另夕卜，本實用新型的復合耐磨件較現有的鑲嵌式陶瓷柱復合耐磨材料而言，陶瓷柱結合的更加牢固，不易脫落。本實用新型提供的復合耐磨件，由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構成，所述工作層部中嵌入有多個空心陶瓷柱，而且所述空心陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述空心陶瓷柱的空心部和所述空心陶瓷柱的外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述空心陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設于金屬網孔中。優選地，所述空心陶瓷柱為氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱。優選地，所述空心陶瓷柱為圓柱外徑臺階結構，所述金屬網套設在所述空心陶瓷柱的臺階處。更優選地，所述空心陶瓷柱由第一圓柱體部和第二圓柱體部一體構成，所述第一圓柱體部的外徑為24_、所述第二圓柱體部的外徑為28_、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm;而且所述第二圓柱體部側的端面朝向所述工作層部的上表面。優選地,所述一體燒注時米用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。優選地，所述復合耐磨件是磨煤機的襯板或者輥套。優選地，所述金屬網還設于所述空心陶瓷柱的上下端面。所述金屬網可以是鋼網或/和鐵網。[0011]本實用新型的有益效果此種復合耐磨件是在金屬耐磨件的工作層中鑲鑄空心陶瓷提高耐磨性能，延長了使用壽命。屬于空心陶瓷與耐磨金屬基體鑄態結合，在不用粘結劑的情況下，將空心陶瓷柱用鐵網和鋼網固定在砂型中，直接澆注而成，這樣空心陶瓷柱被牢固鑲鑄在金屬耐磨件的工作層中，同鑲嵌式陶瓷柱相比，在使用過程中不易發生復合陶瓷大面積剝落的情況。本實用新型的空心陶瓷柱為氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷克服了純三氧化二鋁陶瓷高硬度低韌性的不足，此陶瓷與金屬基體高強度、高韌性的特點得到有機結合，復合件的整體耐磨性可達到相應金屬耐磨件的2倍以上，使得磨煤機能夠更好地適應節本增效和降低環境污染的要求，產品更加符合用戶需要。

圖1是本實用新型復合耐磨陶瓷襯板；圖2是本實用新型復合耐磨陶瓷輥套；圖3是空心陶瓷柱的結構示意圖。其中，附圖標記說明如下1 :空心陶瓷柱；2 :聞絡鑄鐵金屬基體部具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型進行說明，但本實用新型并不限于此。本實用新型提供的復合耐磨件由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構成，所述工作層部中嵌入有多個空心的陶瓷柱，而且所述陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述陶瓷柱空心部和所述陶瓷柱外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設于金屬網孔中。作為一種優選實施方式，本實用新型所述的陶瓷柱可以是氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱，其可以克服純三氧化二鋁陶瓷韌性不足的缺點，從而改善復合耐磨件的耐磨性能。優選氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱中二氧化鋯含量為46-6O (重量)％，三氧化二鋁的含量為4(Γ54 (重量)％。可以根據耐磨鑄件使 用工況選用陶瓷柱的具體成分配比，由于所述陶瓷柱為空心陶瓷柱，在降低成本的同時可以使其嵌入復合耐磨件工作層部的牢固程度更強，同時導熱率高，不易產生爆裂或塊狀脫落現象。作為另一種優選實施方式，本實用新型所述的陶瓷柱為圓柱外徑臺階結構，即由直徑不同的多段陶瓷柱構成而且多段陶瓷柱是一體成型的，可以根據耐磨鑄件使用工況選用具體尺寸的陶瓷柱，比如本實用新型的實施例中使用的陶瓷柱由第一圓柱體部和第二圓柱體部構成，具體尺寸為所述第一圓柱體部的外徑為24mm、所述第二圓柱體部的外徑為28mm、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm，見圖3，該結構的陶瓷柱以第二圓柱體部側的端面朝向所述工作層部的上表面的方式設置，更有利于套設于陶瓷柱上的金屬網固定該陶瓷柱，也就是說，將金屬網的網孔設計成與第一圓柱體部的外徑相符的網格，這樣金屬網可以卡在臺階結構處即第一圓柱體部和第二圓柱體部的結合處，從而牢固的固定陶瓷柱，見圖1和圖2，采用網格為25mmX25mm的鐵網對上述實施例中的陶瓷柱進行了固定。另外，為了進一步固定陶瓷柱還可以在空心陶瓷柱的上下端面上設有金屬網比如鐵網或鋼網，其網格的尺寸小于第一、二圓柱體部外徑，比如上下端面分別布置網格為8_ X 8mm鋼網。所述金屬網可以選用鋼網或/和鐵網，鐵網和鋼網的外形尺寸按照陶瓷柱形狀進行選定，鋼網的融合性按照澆注溫度及速度進行選定。比如在1370 1380°C的澆注溫度和O. 6^0. 8m/s的澆注速度下，鋼網可以保證鐵水在充型時不至于迅速融化導致陶瓷柱大量漂移。作為另一種優選實施方式，復合耐磨件在一體澆注成型時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。復合耐磨件是磨煤機的襯板或者輥套。以上復合耐磨件的優選方式可以自由組合。上述復合耐磨件的制備方法，包括如下操作將空心陶瓷柱以垂直于工作層部的方向排列并通過金屬網固定于耐磨件的砂型中與所述工作層部對應的位置；然后對所述空心陶瓷柱進行預熱；之后向整個砂型中澆注金屬液，所述空心陶瓷柱的空心部和外周部充滿金屬液，冷卻后內部嵌入有空心陶瓷柱的工作層部與所述金屬基體部凝固成一體，從而得到所述復合耐磨件。優選地，澆注復合耐磨件用的砂型與所述陶瓷柱間留有一定空隙以便于金屬液沖型。所述預熱的溫度優選為30(T50(TC，時間優選為3(Γ50分鐘。所述澆注的溫度優選為1370 1380°C，速度優選為 O. 6 O. 8m/s (相當于1. 2X 103cm3/s_2· OX 103cm3/s 的流量)。下面列舉幾個實施例。實施例1復合耐磨陶瓷襯板的制備方法本實施例制備用于ZGM中速磨煤機的復合耐磨陶瓷襯板見圖1，陶瓷柱的材質選用氧化鋯增韌三氧化二鋁(其中，氧化鋯的含量為46飛O (重量)％，三氧化二鋁的含量為4(Γ54 (重量)％;空心陶瓷柱的結構為圓柱外徑臺階結構，見圖3，由第一圓柱體部和第二圓柱體部構成，具體尺寸為所述第一圓柱體部的外徑為24mm、所述第二圓柱體部的外徑為28mm、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm,臺階部即第一圓柱體部與第二圓柱體部的結合處的圓弧半徑Rl為Imm,該陶瓷柱以第二圓柱體部的端面朝向所述工作層部的上表面的方式設置；根據空心陶瓷柱的結構與材質選擇鐵網和鋼網的外形尺寸與融合性，其中鐵網網格為25mmX25mm，與空心陶瓷的臺階部配合，鋼網網格為8mmX 8mm,兩個鋼網分別與外徑Φ 24mm的端面和外徑Φ 28mm的端面配合；復合耐磨件一體澆注時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。制備方法步驟一，按照ZGM中速磨煤機襯板的鑄造工藝進行造型，如圖1所示；步驟二，按照鑄造工藝在型腔內刷鋯銀粉涂料(該鋯銀粉涂料是市場上普遍有售的涂料產品)，將上述空心陶瓷柱以垂直于工作層的方向均勻排列成一排并通過上述鐵網和鋼網按上述方式將其固定于復合耐磨陶瓷襯板的砂型中與所述工作層部對應的位置；步驟三，對固定于砂型中的空心陶瓷柱進行預熱，溫度為30(T320°C，時間為30分鐘；步驟四，將砂箱合住，向整個砂型中澆注高鉻鑄鐵金屬液，澆注的溫度為1370 1380°C，速度為 O. 6 O. 8m/s (相當于1. 2X 103cm3/s-2. OX 103cm3/s 的流量)；步驟五，冷卻后去掉砂箱(即打箱落砂)對其清磨、熱處理，從而得到復合耐磨陶瓷襯板，該熱處理是指高溫淬火(即1020°C保溫10小時后風冷至室溫)后回火(即400°C保溫6小時后空冷)。將該實施例的襯板用于ZGM中速磨煤機，使用壽命為1800(Γ20000小時，是現有高鉻鑄鐵襯板的2倍以上，而且期間空心陶瓷柱無脫落。實施例2復合耐磨陶瓷輥套的制備方法復合耐磨陶瓷襯板見圖2，陶瓷柱的材質選用氧化鋯增韌三氧化二鋁(其中，氧化鋯的含量為46飛O (重量)％，三氧化二鋁的含量為4(Γ54 (重量)％;空心陶瓷柱的結構為圓柱外徑臺階結構，見圖3，由第一圓柱體部和第二圓柱體部構成，具體尺寸為所述第一圓柱體部的外徑為24_、所述第二圓柱體部的外徑為28_、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm,臺階部即第一圓柱體部與第二圓柱體部的結合處的圓弧半徑Rl為1_，該陶瓷柱以第二圓柱體部的端面朝向所述工作層部的上表面的方式設置；根據空心陶瓷柱的結構與材質選擇鐵網和鋼網的外形尺寸與融合性，其中鐵網網格為25mmX25mm，與空心陶瓷的臺階部配合，鋼網網格為8mmX8mm，兩個鋼網分別與外徑Φ 24mm的端面和外徑Φ 28mm的端面配合；金屬耐磨材料為高鉻鑄鐵材料，金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。復合耐磨件一體澆注時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。制備方法步驟一，按照ZGM中速磨煤機輥套的鑄造工藝進行造型，如圖2所示；步驟二，按照鑄造工藝在型腔內刷鋯銀粉涂料(該鋯銀粉涂料是市場上普遍有售的涂料產品)，將空心陶瓷柱以垂直于工作層部的方向均勻排列成一排并通過上述鐵網和鋼網按上述方式將其固定于復合耐磨陶瓷輥套的砂型中與所述工作層部對應的位置；步驟三，對固定于砂型中的空心陶瓷柱進行預熱，預熱溫度為48(T50(TC，時間為40分鐘；步驟四，將砂箱合住，向整個砂型中澆注高鉻鑄鐵金屬液，澆注的溫度為1370 1380°C，速度為 O. 6 O. 8m/s (相當于1. 2X 103cm3/s-2. OX 103cm3/s 的流量)；步驟五，冷卻后去掉砂箱(即打箱落砂)對其清磨、熱處理，從而得到復合耐磨陶瓷輥套，該熱處理是指高溫淬火(即1020°C保溫10小時后風冷至室溫)后回火(即400°C保溫6小時后空冷)。將該實施例的輥套用于ZGM中速磨煤機，使用壽命為1600(Γ20000小時，是現有高鉻鑄鐵輥套的2倍以上，而且期間空心陶瓷柱無脫落。
權利要求1.一種復合耐磨件，由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構成，其特征在于， 所述工作層部中嵌入有多個空心陶瓷柱，而且所述空心陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述空心陶瓷柱的空心部和所述空心陶瓷柱的外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述空心陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設于金屬網的孔中。
2.根據權利要求1所述的復合耐磨件，其特征在于，所述空心陶瓷柱為氧化鋯增韌三氧化二鋁陶瓷柱。
3.根據權利要求1所述的復合耐磨件，其特征在于，所述空心陶瓷柱為圓柱外徑臺階結構，所述金屬網套設在所述空心陶瓷柱的臺階處。
4.根據權利要求3所述的復合耐磨件，其特征在于， 所述空心陶瓷柱由第一圓柱體部和第二圓柱體部一體構成，所述第一圓柱體部的外徑為24_、所述第二圓柱體部的外徑為28_、所述第一圓柱體部和所述第二圓柱體部的內徑均為14mm、所述陶瓷柱的總高為30mm;而且所述第二圓柱體部側的端面朝向所述工作層部的上表面。
5.根據權利要求1所述的復合耐磨件，其特征在于， 所述一體澆注時采用的金屬液為高鉻鑄鐵金屬液。
6.根據權利要求1所述的復合耐磨件，其特征在于， 所述復合耐磨件是磨煤機的襯板或者棍套。
7.根據權利要求1所述的復合耐磨件，其特征在于， 所述金屬網還設于所述空心陶瓷柱的上下端面。
8.根據權利要求1-7任一所述的復合耐磨件，其特征在于， 所述金屬網為鋼網或/和鐵網。
專利摘要本實用新型公開了一種復合耐磨件。該耐磨件由具有凹部的金屬基體部、以及與所述基體部一體澆注成型且填充在所述凹部的工作層部構成，所述工作層部中嵌入有多個空心陶瓷柱，而且所述空心陶瓷柱通過在所述一體澆注時流入所述空心陶瓷柱的空心部和所述空心陶瓷柱的外周部的金屬液的凝固而固定在所述工作層部；所述空心陶瓷柱垂直分布于所述工作層部中且分別套設于金屬網孔中。該復合耐磨件是在金屬耐磨件的工作層中鑲鑄空心陶瓷提高耐磨性能，延長了使用壽命，而且未使用粘結劑，同鑲嵌式陶瓷柱相比，不易發生復合陶瓷大面積剝落的情況。
文檔編號B22D19/08GK202845750SQ201220572938
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者張順利, 馬紹磊, 王玉磊, 王嵩, 聶縣會, 李勇 申請人:北京電力設備總廠