專利名稱：用于磨輥的雙材料細(xì)長插入部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的細(xì)長插入部件。本發(fā)明還涉及用于磨輥的卡匣和片段、磨輥和滾軋機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用顆粒間破碎來壓碎或粉碎材料時(shí)，彼此由間隙分開的兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)安裝的輥在材料被拉入、被壓送或通過重力供給、且互相碾碎的地方形成拉入夾緊。顆粒間破碎的好處在于可以實(shí)現(xiàn)有效破碎，即使是非常小的顆粒尺寸，與許多其他粉碎技術(shù)相比，具有減少的能源消耗。此外，在加工過程中的噪音水平與其他粉碎技術(shù)相比基本上降低。本發(fā)明涉及一種用于使用顆粒間破碎和單顆粒破碎的棍結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的耐磨的元件，其中在材料的破碎或粉碎過程中在輥結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)輥之間存在大的磨損條件。輥的外表面受到非常高的壓力，其中，高磨損由此出現(xiàn)。已經(jīng)通過暴露到磨損的輥表面的不同形狀 和涂層的措施應(yīng)對這種磨損。EP-699 479披露用于顆粒材料的壓縮尺寸減少的高壓輥式壓制機(jī)的輥，具有硬表面，硬表面帶有耐磨損和適于自發(fā)磨損保護(hù)的小塊銷。即使在高壓載荷的作用下也具有長的潛在使用壽命的小塊銷具有容易地焊接到輥表面的徑向內(nèi)側(cè)銷部和保護(hù)性地覆蓋徑向內(nèi)部銷部分的更硬的徑向外側(cè)銷部。存在與上述技術(shù)相關(guān)的問題。由于施加在輥上的巨大壓力，插入輥的表面區(qū)域的耐磨小塊銷必須能夠應(yīng)對大量壓力而沒有故障。然而，如在EP-699 479中描述的均勻小塊銷以不滿意的速度磨損掉。小塊銷的邊緣被特別地暴露并且具有過早破裂的趨勢，從而加速小塊銷的磨損速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供上述技術(shù)和現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)。更特別地本發(fā)明的目的是提供一種用于磨輥的改進(jìn)的插入部件，以使磨輥的外表面被給予高的耐磨性。此外，本發(fā)明的目的在于提供用于磨輥的卡匣和片段、磨輥和滾軋機(jī)。這些和其他目的以及優(yōu)勢從以下本發(fā)明的說明中將變得明顯，本發(fā)明通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的細(xì)長插入部件實(shí)現(xiàn)。提供一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的細(xì)長插入部件。細(xì)長插入部件包括由具有第一硬度的第一材料形成的芯體，所述芯體在所述細(xì)長插入部的縱向方向上延伸；和由具有第二硬度的第二材料形成的主體，所述主體包圍所述芯體。其中第一硬度大于第二硬度。。這是有利的，在于具有這類結(jié)構(gòu)的插入部件與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的硬的金屬釘相比，具有相當(dāng)多的可靠性。由于插入部件的更韌性的主體，可以使用具有較少粘合內(nèi)容物的堅(jiān)硬金屬等級，使插入部件更耐磨。這又導(dǎo)致插入部件故障量降低，插入部件故障在結(jié)合耐磨插入部件的當(dāng)前磨輥中導(dǎo)致使用期間出現(xiàn)故障。插入部件的更具韌性的主體進(jìn)一步消弱插入部件的特別容易受到磨損的邊緣的過早破裂。當(dāng)插入部件受到磨損時(shí)，具有延展性性的但是堅(jiān)韌的主體在插入部件的頂部上將被相當(dāng)?shù)乜焖俚啬p掉，從而暴露出芯體。因此，將受到磨損的插入部件的頂部將由硬的和耐磨芯體構(gòu)成，芯體在徑向方向由更硬但具有韌性的主體包圍。由于受到磨損的主體的表面遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于受到磨損的芯體的表面,主體和芯體將以大約相同速度被磨損掉。如上所述，插入部件的主體也可起保護(hù)芯體的更敏感邊緣的功能。具有硬的但更具韌性的主體的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，將插入部件制造得很少可能由于彈性而從磨輥上移開，該彈性是在連接時(shí)在插入部件和磨輥之間產(chǎn)生的。所述第一材料可以具有第一韌性并且第二材料具有第二韌性，第一韌性小于第二韌性，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)更具有韌性的主體的作用。第一材料可以從包括金屬材料、陶瓷材料或金屬材料和陶瓷材料的組合的組中選擇，這個(gè)優(yōu)勢在于這種材料非常耐磨。第二材料可以從包括金屬材料、陶瓷材料或金屬材料和陶瓷材料的組合的組中選擇，這個(gè)優(yōu)勢在于這種材料非常耐磨。
第一材料可以具有從至少600HV至1200HV的優(yōu)選硬度。這是插入部件的芯體的特別優(yōu)選的硬度。第二材料具有從至少400HV至1200HV的優(yōu)選硬度。這是插入部件的主體的特別優(yōu)選的硬度。插入部件的橫截面可以是圓柱形的，插入部件可以具有銷的形狀。這種簡單的形狀使得容易制造插入部件。芯體可以是圓柱形的，這是個(gè)簡單形狀，使得容易制造具有這種芯體的插入部件。所述芯體的幾何中心軸線與所述插入部件的幾何中心軸線可以不對齊。芯體可以在縱向方向上沿著所述插入部件的整個(gè)長度延伸。芯體可以從所述插入部件的頂端并且沿著所述插入部件的部分長度在縱向方向上延伸。因此，根據(jù)將被壓碎或粉碎的材料的類型，插入部件可以適于不同形狀和大小，以獲得一定破碎操作所需的特征。所述插入部件的外表面可以被成形，其優(yōu)勢在于，非均勻表面設(shè)置在輥上，從而改善待粉碎材料的拉入。此外，待壓碎或粉碎的材料填充在插入部件之間產(chǎn)生的空間從而形成對輥的自發(fā)保護(hù)由于插入部件的非均勻表面而被保持。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明涉及一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的卡匣，包括多個(gè)根據(jù)上述特征的插入部件。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明涉及一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的片段，包括多個(gè)根據(jù)上述特征的插入部件或卡匣。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明涉及一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥，包括多個(gè)根據(jù)上述特征的插入部件、卡匣或片段。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，本發(fā)明涉及一種用于粉碎一堆材料的滾軋機(jī)，包括根據(jù)上述特征的至少一個(gè)磨輥。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，本發(fā)明涉及一種用于提高高壓磨輥的耐磨性的方法。該方法包括下述步驟制造磨輥，布置至少一個(gè)凹槽到所述磨輥的圓周，制造至少一個(gè)插入部件，以及布置和連接所述至少一個(gè)插入部件到所述至少一個(gè)凹槽，其中制造所述至少一個(gè)插入部件的步驟包括布置由具有第一硬度的第一材料形成的芯體在由具有第二硬度的第二材料形成的主體中，所述芯體在所述至少一個(gè)插入部件的縱向方向上延伸，并且所述主體包圍所述芯體，其中第一硬度大于第二硬度。這個(gè)優(yōu)勢在于，其導(dǎo)致至少一個(gè)插入部件可靠連接到磨輥，從而確保磨輥的包封表面的高耐磨性。一般來說，在權(quán)利要求中使用的全部術(shù)語將根據(jù)其在技術(shù)領(lǐng)域的普通含義進(jìn)行解釋，除非在此以其它方式明確限定。所有涉及引用“a/an/the元件、裝置、部件、措施等”將被開放地解釋為涉及元件、裝置、部件、措施等的至少一個(gè)，除非以其它方式明確說明。此夕卜，術(shù)語“韌性”在整個(gè)申請中是指“斷裂韌性”，并且“包括”在整個(gè)申請中是指“包括但不限于”。術(shù)語“研磨”是指包括“粉碎”。


參考附圖，通過下面的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖示的和非限制性詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更好地理解，其中相同參考數(shù)字將用于相同元件，其 中圖Ia-I是根據(jù)本發(fā)明的十二個(gè)不同的實(shí)施例的插入部件的透視圖，圖2是用于包括多個(gè)插入部件的磨輥的卡匣的透視圖，圖3是用于包括多個(gè)卡匣或插入部件的磨輥的片段的透視圖，圖4是包括多個(gè)片段、卡匣或插入部件的磨輥的透視圖，圖5是包括至少一個(gè)磨輥的滾軋機(jī)的的透視圖，和圖6是根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施例的插入部件的透視圖。
具體實(shí)施例方式圖Ia說明根據(jù)發(fā)明的第一實(shí)施例的用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的插入部件I。插入部件I的橫截面是圓柱形的，并且插入部件具有銷的形狀。插入部件I具有由具有第一硬度的第一材料形成的芯體2。芯體2是圓柱形的并且在插入部件I的縱向方向上延伸。芯體2的幾何軸線與插入部件I的幾何軸線對齊。插入部件I進(jìn)一步具有由具有第二硬度的第二材料形成的主體3,該主體完全包圍芯體2。第一硬度大于第二硬度。第一材料，也就是說插入部件I的芯體2的材料，優(yōu)選由金屬材料、陶瓷材料或金屬材料和陶瓷材料的組合構(gòu)成。然而，用于插入部件I的芯體2的其他材料解決方案自然也是可能的。第一材料具有從至少600HV至1200HV的優(yōu)選硬度。第二材料，也就是說插入部件I的主體3的材料，優(yōu)選是由金屬材料、陶瓷材料或金屬材料和陶瓷材料的組合構(gòu)成。然而，用于插入部件I的芯體3的其他材料解決方案自然也是可能的。第二材料具有從400HV到1200HV的優(yōu)選硬度。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第一材料具有第一韌性和第二材料具有第二韌性，第一韌性小于第二韌性。在圖Ib中，說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的插入部件I。芯體2是圓柱形的并且在縱向方向上沿著插入部件I的整個(gè)長度延伸。芯體2的幾何軸線與插入部件的幾何軸線對齊。插入部件I的主體3徑向地包圍芯體2。當(dāng)在垂直方向上站立時(shí)，芯體2因此在插入部件I的頂部和底部露出。圖Ic說明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的插入部件I。芯體2是圓柱形的并且在插入部件I的縱向方向上延伸。芯體2的幾何軸線相對插入部件I的幾何軸線偏移或移位。插入部件I的主體3完全包圍芯體2。在圖Id中，圖示根據(jù)發(fā)明的第四實(shí)施例的插入部件I。芯體2為圓柱形的，并且從插入部件I的頂部并在縱向方向上沿著插入部件的部分長度延伸。芯體2的幾何軸線與插入部件I的幾何軸線對齊。插入部件I的主體3徑向地包圍芯體2。當(dāng)在垂直方向上站立時(shí)，芯體2在插入部件I的頂部露出。圖Ie說明根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的插入部件I。芯體2是圓柱形的并且在插入部件I的縱向方向上延伸。芯體2的幾何軸線對齊插入部件I的幾何軸線。插入部件I的主體3完全包圍芯體2。插入部件I的外表面4被成形。也就是說，插入部件I的外表面4設(shè)置有凸起，以在設(shè)置在輥上時(shí)幫助將將被壓碎或粉碎的材料保持在插入部件I之間產(chǎn)生的空間，從而在使用輥的過程中，產(chǎn)生和維持保護(hù)自生層。凸起可以與主體3 —體地形成，或者可以設(shè)置為布置在所述主體上的套。圖If說明根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的插入部件I。芯體2是圓柱形的并且在插入部件I的縱向方向上延伸。芯體2的幾何軸線對齊插入部件I的幾何軸線。插入部件I的 主體3完全地包圍芯體2。整個(gè)主體2覆蓋有表面層或涂層。通過將插入部件I浸泡進(jìn)入液體涂料并且允許其在插入部件表面上干燥或與插入部件表面反應(yīng)，可以得到表面層或涂層。涂層或表面層也可以通過機(jī)械或物理過程獲得，例如通過沉積或滲碳獲得。圖Ig說明根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的插入部件I。主體3具有中空管的形式，該中空管具有環(huán)形橫截面形狀。因此，插入部件I的中心是空的和中空的空間，其將由在磨削過程中被研磨的材料填充。多個(gè)圓形芯體2被插入環(huán)狀主體3。芯體2具有平行縱軸。圖Ih說明根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的插入部件I。插入部件具有圓形橫截面和插入主體3的多個(gè)環(huán)形芯體2。芯體2平行并且它們尺寸相同，即它們的橫截面積是相同的。但是，在在一個(gè)單個(gè)主體中利用多個(gè)芯體的實(shí)施例中，所有的芯體沒有必要是相同的尺寸。芯體可以彼此不同，并且具有不同長度、截面形式和/或橫截面積。此外，芯體可以由不同材料制成。這提高使插入部件特性適合用于不同待研磨材料和/或適合用于在磨輥表面上的不同位置的的可能性。圖Ii說明根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的插入部件I。插入部件具有圓形橫截面。圓形芯體2插入圓形主體3的中心，從而芯體2和主體3的縱軸平行并且相互重疊。插入部件I還包括布置在芯體2和主體3之間的中間層。中間層可以提高插入部件I的機(jī)械性能，或者其可以改善芯體2到主體3的連接。插入部件I還包括在主體3的外表面上的涂層。涂層還可以提高插入部件I機(jī)械性能或插入部件I到磨輥的連接。中間層和涂層可以是相同或不同材料。在圖Ij中說明根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的插入部件I。插入部件I具有中空管形式的主體3，該中空管具有環(huán)形橫截面形狀。芯體2布置在主體3的內(nèi)表面上，并且芯體2因此也是具有環(huán)形橫截面形狀的中空管形式。插入部件I的中心是由芯體材料I限定的空的和中空的空間。圖Ik說明根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的插入部件I。芯體2是圓柱形的并且在站立時(shí)大致在插入部件I的對角線方向上延伸。因此，芯體2的幾何軸線關(guān)于插入部件I的幾何軸線成角度。芯體的幾何軸線關(guān)于插入部件的幾何軸線的角度可以自然地變化。插入部件I的主體3完全地包圍芯體2。然而，芯體2可以在插入部件I的頂部和底部處露出。此外，芯體2自然可能有不同大小和形狀。當(dāng)使用具有插入部件的磨輥破碎材料時(shí)，待粉碎材料從插入部件的頂部對角地?fù)舸虿迦氩考怯锌赡艿?。通過以關(guān)于插入部件I的不同角度定向插入部件I的芯體2，特別地，可以在插入部件的據(jù)信被大量暴露以磨損的方向上提高插入部件的耐磨性。自然地，不同大小和形狀的插入部件I也是可能的。圖11說明根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的插入部件I。插入部件I和芯體2的橫截面是矩形的。芯體2在插入部件I的縱向方向上延伸。芯體2的幾何軸線對齊插入部件I的幾何軸線。插入部件I的主體3完全地包圍芯體2。在圖2中圖示用于磨輥6的卡匣5?？ㄏ?包括多個(gè)插入部件I?？ㄏ?將被連接到磨輥6的包封表面，從而便于插入部件I的安裝和可能的替換或服務(wù)兩者?？ㄏ?的圍繞插入部件I的外表面7可以形成有涂層或被處理，例如滲碳，以更加耐磨損。圖3圖示用于嚴(yán)重磨損操作磨輥6的片段8。片段8包括多個(gè)插入部件I。片段8將被連接到磨輥6的包封表面，從而便于插入部件I的安裝和可能的替換或服務(wù)兩者。片段8的圍繞插入部件I的外表面9可以被涂層或處理，例如滲碳，以更加耐磨損。 在圖4中圖示用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥6。磨輥6包括多個(gè)插入部件I。插入部件I將被連接到磨輥6的包封表面。插入部件I可以以許多不同的方式連接到磨輥6的包封表面。例如，可以使用上述卡匣4和片段8，以便于安裝插入部件I。另一種可能性是使用結(jié)合環(huán)。輥5的圍繞插入部件I的外表面10 (或卡匣、片段、結(jié)合環(huán)等)可以形成有涂層或被處理，例如滲碳，為了更加耐磨損。插入部件可以通過不同技術(shù)固定在磨輥的包封表面中或在卡匣或片段中。因此，單個(gè)插入元件例如可以通過冷縮配合、焊接、粘合、夾緊、楔入或螺紋連接的方式被固定。圖5圖示用于粉碎一堆材料的滾軋機(jī)11。滾軋機(jī)11包括兩個(gè)磨輥6。在使用過程中，連接至滾軋機(jī)11的磨輥6的插入部件I將經(jīng)受磨損。當(dāng)插入部件I經(jīng)受磨損時(shí)，具有延展性性的但是堅(jiān)韌的主體3將在插入部件I的頂部上相當(dāng)迅速地磨損，從而暴露芯體2。因此，將經(jīng)受磨損的插入部件I的頂部將由堅(jiān)硬且耐磨的芯體2構(gòu)成，芯體2在徑向方向上由更堅(jiān)硬但是具有韌性的主體3包圍。由于將經(jīng)受磨損的主體3的表面遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于將經(jīng)受磨損的芯體2的表面，主體3和芯體2將以大約相同速度磨損。這將導(dǎo)致插入部件的使用壽命較長，從而導(dǎo)致磨輥8的使用壽命較長。為了進(jìn)一步延長磨輥6的使用壽命，磨輥可以在包封表面上設(shè)置有耐磨層，耐磨層覆蓋在磨輥6上的在插入部件I之間形成的空間。耐磨層減小在插入部件I之間形成的自生層下面引起的磨損，并且還防止在插入部件I故障的情況下磨損表面。例如，耐磨層可以由工具鋼材料制成。在圖6中，圖示根據(jù)第九實(shí)施例的插入部件I。在這個(gè)實(shí)施例中，第一和第二材料是相同的材料類型。也就是說，整個(gè)插入部件I由一種材料類型制成。因此,兩種材料可以包含單一、特定材料類型的顆粒，但是在兩種材料中顆粒尺寸可以不同。主體3可以因此由第一材料形成，第一材料包括的顆粒大于形成芯體2的第二材料的顆粒，以獲得與插入部件I的其他實(shí)施例相同的效果。因此，芯體2的硬度大于主體3的硬度，并且芯體2的韌性小于主體3的韌性。芯體2是圓柱形的并且在插入部件I的縱向方向上延伸。芯體2的幾何軸線對齊插入部件I的幾何軸線。插入部件I的主體3完全地包圍芯體2。在使用時(shí)，兩個(gè)磨輥被布置基本上相互平行，在它們之間具有間隙。被粉碎的材料被供送進(jìn)入間隙，一般地塞滿供送，但是可能地僅通過重力供送，并且在磨輥之間被粉碎。在顆粒間破碎中，僅部分破碎工作由磨輥的破碎表面執(zhí)行，并且部分破碎在形成在磨輥之間的材料床中的顆粒互相研磨時(shí)發(fā)生該材料床中。插入部件之間的空間將填充有被粉碎材料，從而形成保護(hù)性耐磨層。因此，在實(shí)際包封表面上的磨損減少，延長磨輥的工作壽命。芯體的第一材料和主體的第二材料可以具有相同的化學(xué)成分，即它們可以化學(xué)性質(zhì)相同，但是它們物理性質(zhì)(如維氏硬度和/或斷裂韌性)不同。物理性質(zhì)的差異可以通過第一和第二材料的不同處理來實(shí)現(xiàn)，例如通過硬化。主體可以由具有在400HV-1200HV范圍的維氏硬度值的材料制成，并且芯體可以由具有至少600HV-1200HV維氏硬度值的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，主體具有至少600HV的維氏硬度，并且芯體具有至少1000HV的維氏硬度。優(yōu)選地，主體具有至少1000HV 的維氏硬度，由此芯體具有至少1200HV的維氏硬度。芯體的硬度始終比主體的硬度較高，因此在磨削硬的和磨料礦物材料過程中，提供改進(jìn)的耐磨損性和斷裂韌性。用于制造芯體第一材料具有典型的斷裂韌性，其低于第二材料的斷裂韌性。第一材料上的斷裂韌性典型地< 18MN/m3/2，通常在10-18MN/m3/2的范圍，更典型地在11-16MN/m3/2，優(yōu)選地在12-14MN/m3/2的范圍中。通常情況下，第一材料的耐磨性高于第二材料的耐磨性。第一材料可以是金屬和陶瓷的復(fù)合材料，故稱為金屬陶瓷或硬質(zhì)合金，其中金屬用作粘結(jié)劑。例如，典型的粘結(jié)劑可以是鉆，并且粘結(jié)劑含量可以是0-20%重量?？勺鳛檎辰Y(jié)劑的其他金屬是鉆基合金、鎳和鎳基合金、鈦和鈦基合金、鐵基合金以及鑰和鑰基合金。陶瓷材料可以是任何合適的碳化材料，諸如碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化釩(VC)、碳化鉻(CrC)、碳化鉭(TaC)、兩個(gè)或兩個(gè)以上的碳化物混合物或兩個(gè)或兩個(gè)以上的陶瓷材料的混合物。第一材料也可以是金屬氧化物，諸如部分地穩(wěn)定的氧化鋯或鋁氧化物，或者金屬氮化物或金屬硼化物。第一材料也可以是陶瓷硬質(zhì)合金材料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于制造主體的第二材料具有至少14MN/m3/2的斷裂韌性，典型地在15-30MN/m3/2的范圍中，更典型地在16_25MN/m3/2中，更優(yōu)選地在18_25MN/m3/2的范圍中。第二材料可以是金屬和陶瓷的復(fù)合材料，故稱為金屬陶瓷或硬質(zhì)合金，其中金屬用作粘結(jié)劑。例如，典型的粘結(jié)劑可以是鉆，并且粘結(jié)劑含量可以是10-25%重量?？勺鳛檎辰Y(jié)劑的其他金屬是鉆基合金、鎳和鎳基合金、鈦和鈦基合金、鐵基合金以及鑰和鑰基合金。陶瓷材料可以是任何合適的碳化材料，諸如碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)、碳化釩(VC)、碳化鉻(CrC)、碳化鉭(TaC)、兩個(gè)或兩個(gè)以上的碳化物混合物或兩個(gè)或兩個(gè)以上的陶瓷材料的混合物。第二材料也可以是金屬氧化物，諸如部分地穩(wěn)定的氧化鋯或鋁氧化物，或者金屬氮化物或金屬硼化物。第二材料也可以是工業(yè)用金剛石或工具鋼，優(yōu)選地是工具鋼。工具鋼在這里理解為鐵基材料，其包括碳化物，諸如碳化鉻、碳化釩、碳化鈮、碳化鎢或其任何組合。工具鋼類型的示例是滲碳鋼、回火鋼、高速鋼、噴射成形鋼或鑄鐵。工具鋼的維氏硬度通常是至少400HV，更典型地是至少500HV，更優(yōu)選地至少600HV。在工具鋼中的碳化物量是至少5 %體積，通常超過10 %體積，優(yōu)選超過20 %體積。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，主體由為金屬陶瓷或硬金屬的材料制成，而芯體也由金屬陶瓷或硬金屬的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，主體由為工具鋼的材料制成，而芯體由為金屬陶瓷或硬金屬的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，主體的硬度在整個(gè)主體上變化。硬度可以例如從主體的外表面到主體的中心不斷地增加，獨(dú)立于插入主體中的芯體。芯體也可以由多個(gè)單個(gè)芯體部件制成。例如，芯體可以包括已經(jīng)陸續(xù)布置進(jìn)入主體的多個(gè)圓柱形部件。以這種方式，芯體是不連續(xù)的，但是芯體包括多個(gè)間斷，在間斷處，一個(gè)芯體部件結(jié)束并且第二個(gè)芯體部件開始。單個(gè)芯體部件的端部可以互相接觸或者在它們之間可以具有材料。芯體的間斷點(diǎn)使芯體更耐破裂，但是芯體仍保留其耐磨提高的性能。芯體可以包括2-4個(gè)單個(gè)芯體部件。芯體的橫截面形狀可以是圓形、細(xì)長形、三角形、四邊形、平行四邊形、多邊形或不規(guī)則形。芯體的橫截面形狀和面積在整個(gè)芯體的長度上通常是恒定的。然而，在某些實(shí)施中，直徑和橫截面積從芯體的第一端朝向第二端減小是可能的，由此芯體具有截錐形狀。芯體是T形也是可能的。典型地，插入部件的長度為25-100毫米，典型地為30-80毫米，更典型地為30_60毫米，并且插入部件的總直徑在10-60毫米的范圍中。芯體的直徑典型地2-50毫米。主體也有可能包括多個(gè)平行芯體。一個(gè)單個(gè)主體可以包括例如2-6個(gè)、典型地2-4個(gè)平行芯體。 這些平行芯體可以具有在5-30毫米范圍中的直徑。當(dāng)插入部件具有多個(gè)平行芯體時(shí)，其機(jī)械可靠性得到改善，即使單個(gè)芯體比在僅包括單個(gè)芯體的插入部件中使用的芯體更薄。多個(gè)芯體提供的優(yōu)勢在于，即使一個(gè)芯體將被破壞或損壞，由于其他未斷裂的芯體，插入部件的強(qiáng)度仍然保持在可接受的水平處。具有多個(gè)芯體的插入部件例如可以用于磨輥邊緣的保護(hù)。插入部件的橫截面可以是圓形、細(xì)長形、三角形、四邊形、平行四邊形、多邊形或不規(guī)則形。可以控制待壓碎材料的流動，以使材料在磨輥的軸向方向上更均勻地分布。例如，細(xì)長插入部件可以與磨輥的中心線成角度關(guān)系放置，以使插入部件引導(dǎo)被研磨材料遠(yuǎn)離磨輥的中心部分朝向磨輥的兩端。還可行的是通過在在磨輥的不同位置處采用具有不同橫截面形狀的插入部件提高破碎結(jié)果。還可行的是，主體具有中空管、環(huán)面或環(huán)形的形狀。芯體可以布置在管、環(huán)面或環(huán)形壁中，或者芯體可以在主體的內(nèi)壁上形成芯體層。在研磨過程中，插入部件內(nèi)部的中空空間被填滿被研磨的材料，從而提供自生保護(hù)。在一個(gè)實(shí)施例中，插入部件具有多個(gè)芯體，每個(gè)芯體具有球體形狀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，插入部件還包括表面層或涂層，表面層或涂層包封主體的至少一部分。表面層或涂層可以是與主體不同的材料，或者可以已經(jīng)以為主體的外表面提供與主體的大多數(shù)材料不同的特性和/或性能的方式處理或加工主體的外表面。例如，主體的表面可以滲碳。表面層或涂層可以提高插入部件的耐磨性，或者其可以提高其到磨棍的結(jié)合。芯體部件包括相應(yīng)的表面層或涂層也是可行的，改善芯體或者其粘接到主體的機(jī)械性能。在表面層或涂層在芯體插入主體之前被布置在芯體的外表面上的情況下，表面層或涂層將變成在芯體和主體之間的中間層。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在主體和芯體之間布置一個(gè)或多個(gè)中間層。中間層的材料可以為在化學(xué)地不同于芯體和主體兩者的材料。中間層的材料也可以與芯體和/或主體材料化學(xué)性質(zhì)相似，但是在這種情況下，中間層的材料與芯體和/或主體物理性能不同?？梢栽诓迦胫虚g層并將中間層連接到主體之前以每次一層的方式將多個(gè)中間層布置在芯體的表面上。
芯體和主體可以以提供用于連接的足夠強(qiáng)度的任何合適的方法連接到對方。在主體和芯體兩者都是由復(fù)合金屬、陶瓷、金屬陶瓷制成的情況下，它們通常燒結(jié)在一起。在主體由工具鋼制成并且芯體由復(fù)合金屬、陶瓷、金屬陶瓷制成的情況下，它們使用粘結(jié)劑、壓力配合、干涉配合或釬焊連接在一起。合適的粘合劑是環(huán)氧基粘合劑，優(yōu)選地是雙組分的環(huán)氧粘合劑。在壓力配合中，芯體被壓入在主體中的凹槽，凹槽具有略小于芯體的直徑。為了使每個(gè)磨輥適應(yīng)不同類型的磨損，插入部件的沿著其所連接到的磨輥的圖案可以變化。磨輥可以具有0. 15米至5米的直徑，典型地是I. 0-2. 5米，并且在軸向上其長度可以達(dá)2. 0米。磨輥可以為精煉、鍛造、鑄造或熱均衡壓制鋼，并且磨輥可以通過熱成型例如環(huán)鍛)延伸。磨輥的材料的維氏硬度與主體維氏硬度值相同或更低。磨輥包括從輥邊緣朝向磨輥的中心延伸的輥端部，并且具有為磨輥的總長度的10-20%的長度。在這些輥端部之間定位的是磨輥的中心部分，該中心部分包括磨輥總長度的60-80 %。通常地，在磨輥的
中心部分中的待研磨材料的體積流量高于在輥端部中的待研磨材料的體積流量。磨輥的圓周速度在研磨過程中通常是I至2米/秒。磨輥用在包括兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)輥的高壓研磨單元中，這兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)輥在巨大水壓下粉碎它們之間的材料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，磨輥被耐磨表面層覆蓋，耐磨表面層通過熱均衡壓制、噴射成形、感應(yīng)淬火、混合鑄造或焊接產(chǎn)生。也可以通過例如滲碳、硝化或其組合對磨輥的表面進(jìn)行表面處理。通過在插入部件之間布置耐磨表面層在輥表面上，可以減少在磨削過程中可能形成的自生層下面的磨損的風(fēng)險(xiǎn)。表面層還防止輥表面在意外的插入部件故障的情況下出現(xiàn)災(zāi)難性磨損，并且還在磨削過程中沒有自生層形成的情況下保護(hù)該輥表面。例如，如果在研磨過程中一個(gè)或幾個(gè)插入部件被損壞和/或斷裂，耐磨層給予工藝操作者在磨輥表面被無可挽回地?fù)p壞之前更多的時(shí)間以注意插入部件故障并且對此反應(yīng)。磨輥包括至少一個(gè)，優(yōu)選地多個(gè)，用于插入部件的凹槽，插入部件包括芯體和圍繞芯體的主體?？梢允褂谜辰?、釬焊、收縮裝配、焊接、壓力配合、干涉配合或機(jī)械連接將插入部件連接到磨棍的凹槽?？梢杂糜谡辰拥恼澈蟿┦黔h(huán)氧粘合劑，特別地雙組分的環(huán)氧粘合劑。在許多實(shí)施例中，粘合劑粘接提供了將插入部件粘結(jié)到磨棍的快速、廉價(jià)和簡單的方法。對于清除插入部件和凹槽尺寸還具有較低要求。粘合劑粘還使得能夠更換損壞和/或磨損的插入部件。例如，可以使用對溫度敏感的粘結(jié)劑，由此在插入部件的位置處加熱輥導(dǎo)致粘合劑的分解，并且使人們有可能從凹槽中移除插入部件，并且用一個(gè)新的插入部件更換它。凹槽在磨輥中的深度通常使得插入部件延伸出輥表面的長度典型地為5-20毫米，更典型地為5-15毫米。當(dāng)粉碎材料能夠被堆放在插入部件之間時(shí)，這使得能夠由粉碎材料形成自身耐磨損保護(hù)。凹槽的深度還可能使得插入部件的端部與主輥表面在相同平面中。在磨輥上限定插入部件覆蓋區(qū)域是可能的。插入部件覆蓋區(qū)域在這些是指插入部件在磨輥的限定表面面積上的總和橫截面面積與磨輥的該限定表面面積的比例，以百分比設(shè)定。插入部件覆蓋面積至少20 %，典型地至少30 %，并且不超過100 %，并且典型地小于90%。插入部件覆蓋面積在輥表面上或沿輥表面可能會有所不同，并且其典型地被選擇為使得被研磨的材料的自生層形成在插入部件之間。插入部件覆蓋區(qū)域還可以被選擇為以便獲得輥表面的均勻磨損。典型地，插入部件在磨輥的中心部分中較高并且在輥的端部中較低。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供用于嚴(yán)重磨損操作磨輥的卡匣，包括根據(jù)上述特征的多個(gè)插入部件。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的片段，包括根據(jù)上述特征的多個(gè)插入部件或卡匣。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥，包括根據(jù)上述特征的多個(gè)插入部件、卡匣或片段。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供用于粉碎一堆材料的滾軋機(jī)，包括根據(jù)上述特征的至少一個(gè)磨輥。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供用于改善高壓磨輥的耐磨性的方法。以上已經(jīng)參照一些實(shí)施例，主要地描述本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易地理 解，不同于上文所披露的其他實(shí)施例同樣能夠落入本發(fā)明的如由附后權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明的插入部件、主體和芯體的大小和形狀在多個(gè)不同實(shí)施例中可以變化而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥(6)的細(xì)長插入部件(1)，包括 由具有第一硬度的第一材料形成的芯體(2)，所述芯體(2)在所述細(xì)長插入部件(I)的縱向方向上延伸，和 由具有第二硬度的第二材料形成的主體(3)，所述主體(3)包圍所述芯體(2)，其中第一硬度大于第二硬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述第一材料具有第一韌性，且第二材料具有第二韌性，并且其中第一韌性小于第二韌性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述第一材料是從包括金屬材料、陶瓷材料或金屬材料和陶瓷材料的組合的組中選擇的。
4.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述第二材料是從包括金屬材料、陶瓷材料或金屬材料和陶瓷材料的組合的組中選擇的。
5.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述第一材料具有從至少600HV至1200HV的硬度。
6.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述第二材料具有從至少400HV至1200HV的硬度。
7.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述插入部件(I)的橫截面是圓柱形的。
8.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述插入部件(I)具有銷的形狀。
9.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述芯體(2)是圓柱形的。
10.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中芯體(2)的幾何中心軸線與所述插入部件(I)的幾何中心軸線不對齊。
11.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述芯體(2)沿著所述插入部件(I)的整個(gè)長度在縱向方向上延伸。
12.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述芯體(2)從所述插入部件(I)的頂端并且沿著所述插入部件(I)的部分長度在縱向方向上延伸。
13.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的細(xì)長插入部件(I)，其中所述插入部件(I)的外表面⑷被成形。
14.一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的卡匣(5)，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的插入部件(I)。
15.一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的片段(8)，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的插入部件(I)或多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求14所述的卡匣(5)。
16.一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥(6)，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的插入部件(I)、多個(gè)根據(jù)要求14所述的卡匣(5)或多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求15所述的片段(8)。
17.一種用于粉碎一堆材料的滾軋機(jī)(11)，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求16所述的磨輥(6)。
18.一種用于提高高壓磨輥的耐磨性的方法，包括下述步驟 制造磨輥，布置至少一個(gè)凹槽到所述磨棍的圓周， 制造至少一個(gè)插入部件，以及 布置和連接所 述至少一個(gè)插入部件到所述至少一個(gè)凹槽，其中制造所述至少一個(gè)插入部件的步驟包括 布置由具有第一硬度的第一材料形成的芯體在由具有第二硬度的第二材料形成的主體中，所述芯體在所述至少一個(gè)插入部件的縱向方向上延伸，并且所述主體包圍所述芯體，其中第一硬度大于第二硬度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于嚴(yán)重磨損操作的磨輥的細(xì)長插入部件(1)。插入部件包括芯體(2)和主體(3)，芯體(2)由具有第一硬度的第一材料形成，所述芯體(2)在所述細(xì)長插入部件(1)的縱向方向上延伸，主體(3)由具有第二硬度的第二材料形成，所述主體(3)包圍所述芯體(2)。第一硬度大于第二硬度。本發(fā)明還涉及用于磨輥的卡匣和片段、磨輥和滾軋機(jī)。
文檔編號B02C4/30GK102770211SQ200980162999
公開日2012年11月7日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者拉斯·格倫瓦爾, 杰瑞·利馬臺寧, 派卡·西托寧, 米科·凱皮埃寧 申請人:美卓礦物(磨損保護(hù))公司