一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊制造技术

本发明专利技术涉及立式磨技术领域，提供一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，包括辊体、碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒、填充堆焊层、整体堆焊层，镶铸进辊体钢铁材料中的碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒分别与填充堆焊层结合组成复合耐磨层，与整体堆焊层一起在辊体表面依次排列，外表面沿辊体母线平齐。本发明专利技术根据磨辊的磨损曲线设计了辊体表面的复合耐磨层和整体堆焊层，各部分的硬度从大到小呈梯度分布并与磨损曲线相吻合，可使辊体表面的耐磨层几乎同时磨损完毕，整个耐磨层使用寿命相匹配，利于在线修复，提高了磨辊的使用寿命，是立磨磨辊方面的创新。

A Vertical Grinding Roller with Transverse Gradient Hardness of Surface

The invention relates to the technical field of vertical grinding, and provides a vertical grinding roller with transverse gradient hardness of surface, including roll body, tungsten carbide wear rod, titanium carbide wear rod, chromium carbide wear rod, filling surfacing layer, integral surfacing layer, tungsten carbide wear rod, titanium carbide wear rod, chromium carbide wear rod and filling surfacing layer. The wear-resistant layer is arranged on the surface of the roll body in sequence with the whole surfacing layer, and the outer surface is even along the bus bar of the roll body. According to the wear curve of the grinding roll, the composite wear-resistant layer and the overall surfacing layer on the surface of the roll body are designed. The hardness of each part is gradiently distributed from large to small and coincides with the wear curve. The wear-resistant layer on the surface of the roll body can be almost worn out at the same time. The service life of the whole wear-resistant layer matches well, which is conducive to on-line repair and improves the service life of the grinding roll. New.

【技术实现步骤摘要】
一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊
本专利技术涉及立磨
，特别是一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊。
技术介绍
立磨是水泥、矿山、电力、煤炭、化工等行业广泛应用的一种研磨设备，主要由磨辊、磨盘和其他部件组成，以滚压原理对物料进行研磨，工作时磨辊沿水平圆形轨迹在磨盘上运动，通过外部施加在磨辊上的垂直压力，使磨盘上物料受到挤压和剪切作用得以粉碎。磨辊作为立磨的关键部件，由于被碾磨料成分复杂，在长期的碾磨过程中容易对磨辊产生严重磨损，使磨辊与磨盘之间的间隙不断加大，设备运转效率下降，能耗提高。传统单一材料（如高铬铸铁、高锰钢）生产的磨辊，磨损速度快、消耗量大、脆性大、安全性差。目前立磨磨辊耐磨层的种类主要有堆焊、复合铸造耐磨合金、陶瓷/耐磨金属复合件等。堆焊的硬度一般为60-65HRC，耐磨性一般，使用寿命较低，且由于焊接裂纹的存在，工作面易出现剥落现象；复合铸造耐磨合金抗冲击能力较好，但由于受铸造工艺要求，制造成本高，耐磨性也难以有更大的提高；陶瓷/耐磨金属复合件耐磨性相对较好，能有效提高使用周期，但存在陶瓷件凸起后易崩断、在巨大压应力、切应力、离心力共同作用下，陶瓷件从耐磨金属中被挤出的危险。中国专利CN104741173B公开了一种复合材料磨辊的制造方法，该磨辊包括金属辊体和若干波浪形陶瓷增强体或由波浪形陶瓷增强体与金属基体复合而成的波浪形结构体，这些结构体一方面可以在磨辊产品工作面上持续不断的发挥有效支撑抗磨作用，另一方面，陶瓷颗粒镶嵌在金属辊体中，与金属辊体结合良好，不易剥落，实现了提高磨辊使用寿命的作用。但该专利存在如下问题：①波浪形陶瓷增强体需要设计成可确保在浇注瞬间增强体芯部的每个点到金属液间的绝对距离小于10mm的结构（见说明书第0016段），形状复杂，制备成本高；②对于大型磨辊而言，波浪形复合体按照辊面形状紧密排布在磨辊铸造型腔中，再浇铸金属辊体（见说明书第0014段），这样制备出的辊体表面的波浪形复合体会存在一定的间隙，该间隙由金属基体组成，生产过程中金属基体首先会磨损，波浪形复合体则很容易凸出辊面，存在复合体脆断的危险；③磨辊工作时，其磨损区域（磨损带）的分布是有区别的，有的地方磨损严重，有的地方则磨损较轻，这样造成整个磨辊的磨损状况不同，有的地方已不能工作，有的地方仍处于完好状态，整个耐磨层使用寿命不匹配，导致磨辊的使用寿命低；④由于波浪形复合体排列紧密，间隙较小，磨辊的耐磨层失效后，无法用堆焊的方法进行在线修复，大大降低了其使用寿命，性价比低。中国专利CN108202209A公开了一种高耐磨抗冲击辊皮衬板和挤压辊的制备方法，通过复合镶铸技术和堆焊方法，将合金钢、硬质合金和高耐磨堆焊材料三者复合，使产品具有良好的抗冲击和抗磨损能力，同时磨损表面能通过堆焊方式在线修复。但该专利存在如下问题：①利用复合镶铸技术，先将硬质合金棒镶铸进韧性和焊接性均较好的合金钢中（见说明书第0004段），在磨辊工作一段时间后，硬质合金棒中间的堆焊金属会磨损大部分，这样就存在着硬质合金棒被整条挤出的可能，这在立磨的工作状态下是非常危险的；②磨辊工作一段时间后，整个磨辊耐磨层的磨损状况不同，整个耐磨层使用寿命不匹配，在线修复时机不易掌握，修复次数则相应增多，提高了制造成本，降低了生产效率。目前业内技术人员尚未发现的一个重要问题是：磨辊工作时，辊面上的磨损区域（磨损带）分布是不均匀的，一般锥形辊的大端辊面受磨损严重，从大端到小端磨损程度依次减弱，当大端辊面受磨损失效后，辊面其他部位还能正常工作，这样会造成整个磨辊的耐磨层使用寿命不匹配，而失效的磨损面却粘连带动其余部分完好的耐磨层，使完好的耐磨层呈片状脱落或大面积迅速磨损严重，进而造成整个磨辊耐磨层失效，此时不得不停机维修或更换磨辊，降低了磨辊的整体使用寿命。这一问题在国内外的论文、论著、专利等科技文献中却未发现相关报道。立磨磨辊的磨损曲线是自磨辊大端向小端磨损破坏性依次降低，这样就要求磨辊的表面耐磨层的耐磨性依次降低，才能使磨辊的整个耐磨层使用寿命相匹配，达到几乎同时磨损完毕的状态，有利于在线修复，提高立磨磨辊的整体使用寿命，降低制造成本。如何解决这一问题是业内科技人员工作的当务之急。
技术实现思路
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本专利技术之目的就是提供一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，可有效解决立磨磨辊的整个耐磨层使用寿命不相匹配、不利于其在线修复的问题。本专利技术采用如下技术方案：一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，其特征在于，包括辊体、碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒、填充堆焊层、整体堆焊层，所述的碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒均镶铸进辊体中且露出一定高度呈蜂窝状，蜂窝状间隙内是填充堆焊层，所述碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒分别与填充堆焊层结合组成碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层，所述碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层、整体堆焊层在辊体表面从辊体的大端向小端依次排列，并沿辊体母线平齐。所述碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层、整体堆焊层在辊体表面上的母线长度比为1∶x∶y∶z，其中x、y、z的范围为0.5-3.0。所述的碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒的高度与整体堆焊层的厚度相同。所述的碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒的截面为圆台状或棱台状，其半径或外接圆半径较小的一端安置在辊体表面，半径或外接圆半径较大的一端安置在辊体内部，半径或外接圆半径较大的一端的半径为6-20mm，圆台的母线或棱台的侧棱与底面的夹角为59°-89°。所述的碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒可由与其硬度相当的其他硬质合金棒代替。所述的辊体采用钢铁材料制成。本专利技术具有以下有益效果：1）辊体芯部采用钢铁材料制成，具有较高的强度和韧性；表面是碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒分别与填充耐磨层组成的复合耐磨层以及整体堆焊层，耐磨性好。2）根据磨辊的磨损曲线设计了辊体表面的碳化钨（HV3000左右）复合耐磨层、碳化钛（HV2400左右）复合耐磨层、碳化铬（HV1800左右）复合耐磨层、整体堆焊层（HV900左右），各部分的硬度从大到小呈梯度分布并与磨辊的磨损曲线相吻合，可使辊体表面的耐磨层几乎同时磨损完毕，整个耐磨层使用寿命相匹配，利于在线修复，修复时机容易掌握。3）碳化钨耐磨棒、碳化钛耐磨棒、碳化铬耐磨棒的截面为圆台状或棱台状，且镶嵌进辊体时呈外小内大的结构，避免了在巨大压应力、切应力、离心力作用下从辊体金属中被挤出的危险。4）磨辊整个耐磨层磨损完毕后，可在线堆焊修复，产品利用率高，降低了制造成本，提高了生产效率。附图说明图1为本专利技术一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊剖视图；图2为本专利技术一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊a处放大图；图3为本专利技术一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊b处放大图。附图标记说明：1、辊体，2、碳化钨耐磨棒，3、碳化钛耐磨棒，4、碳化铬耐磨棒，5、填充堆焊层，6、整体堆焊层。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1至图3所示，一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，其特征在于，包括辊体1、碳化钨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，其特征在于，包括辊体（1）、碳化钨耐磨棒（2）、碳化钛耐磨棒（3）、碳化铬耐磨棒（4）、填充堆焊层（5）、整体堆焊层（6），所述的碳化钨耐磨棒（2）、碳化钛耐磨棒（3）、碳化铬耐磨棒（4）均镶铸进辊体（1）中且露出一定高度呈蜂窝状，蜂窝状间隙内是填充堆焊层（5），所述碳化钨耐磨棒（2）、碳化钛耐磨棒（3）、碳化铬耐磨棒（4）分别与填充堆焊层（5）结合组成碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层，所述碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层、整体堆焊层（6）在辊体（1）表面从辊体（1）的大端向小端依次排列，外表面沿辊体（1）母线平齐。

【技术特征摘要】
1.一种具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，其特征在于，包括辊体（1）、碳化钨耐磨棒（2）、碳化钛耐磨棒（3）、碳化铬耐磨棒（4）、填充堆焊层（5）、整体堆焊层（6），所述的碳化钨耐磨棒（2）、碳化钛耐磨棒（3）、碳化铬耐磨棒（4）均镶铸进辊体（1）中且露出一定高度呈蜂窝状，蜂窝状间隙内是填充堆焊层（5），所述碳化钨耐磨棒（2）、碳化钛耐磨棒（3）、碳化铬耐磨棒（4）分别与填充堆焊层（5）结合组成碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层，所述碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、碳化铬复合耐磨层、整体堆焊层（6）在辊体（1）表面从辊体（1）的大端向小端依次排列，外表面沿辊体（1）母线平齐。2.根据权利要求1所述的具有表面横向梯度硬度的立磨磨辊，其特征在于，所述碳化钨复合耐磨层、碳化钛复合耐磨层、...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏建军，黄智泉，张永生，尼军杰，张海燕，杨威，许健，王欣，李军伟，魏炜，
申请(专利权)人：郑州机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41