铠甲钉辊套及其制备方法

摘要

本发明提供了一种铠甲钉辊套及其制备方法，属于耐磨设备技术领域。铠甲钉辊套，包括耐磨辊套本体和呈阵列分布在耐磨辊套本体的工作面上的铠甲钉，铠甲钉内端铸造在耐磨辊套本体内，且外端露在耐磨辊套本体的工作面外部，铠甲钉为横截面呈正六边形或等边六边形的柱状或锥状结构，相邻的铠甲钉之间至少具有一组相互平行的侧面。铠甲钉辊套的制备方法用于制备上述的铠甲钉辊套。本发明可用于矿石、砂石、石灰石等物料的破磨，有利于降低设备的维护频次，保持生产的持续进行，且使用寿命比常规的镶钉辊套(或铸钉辊套)提高了两倍以上。

说明书

技术领域

本发明属于耐磨设备技术领域，更具体地说，是涉及一种铠甲钉辊套及其制备方法。

背景技术

耐磨辊套是辊压机、立式磨机等装置中的重要构件，这类装置常用于矿山、水泥、冶金等行业的破碎粉磨作业；为了便于加工、维护，辊子一般由辊套和芯轴构成，辊套套在芯轴外；以辊压机为例，典型的辊压机一般设置有两个平行的辊子，物料进入两个辊子之间的间隙后，就会在辊子的挤压作用下被粉碎；实际工程中，辊套需要承受的压力可能高达300MPa，而且作业过程中，辊套还可能与物料产生剧烈的摩擦，另外，投料过程中，辊套还会受到物料的冲击作用，导致辊套极易损坏、磨损；为了提高辊套的结构性能，现有技术一般在辊套表面设置圆柱形的柱钉来对辊套进行保护，以利用柱钉的耐磨性减缓辊套的磨损；但是还存在以下问题：一方面由于柱钉和辊套的材料不一致，长时间使用后柱钉容易产生松动，另一方面，柱钉在辊套上的面积比比较小，辊套磨损后柱钉露出，导致柱钉容易崩裂折断，使得辊套使用寿命比较低，设备需要频繁维护，对生产影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铠甲钉辊套及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种铠甲钉辊套，包括耐磨辊套本体和呈阵列分布在耐磨辊套本体的工作面上的铠甲钉，铠甲钉内端铸造在耐磨辊套本体内，且外端露在耐磨辊套本体的工作面外部，铠甲钉为横截面呈正六边形或等边六边形的柱状或锥状结构，相邻的铠甲钉之间至少具有一组相互平行的侧面。

在一种可能的实现方式中，耐磨辊套本体为胎形结构、锥形结构或筒形结构；耐磨辊套本体为分体结构，通过若干铸造成型的分块拼合成辊套结构；耐磨辊套本体包括嵌合体和多个预制块，多个预制块沿环形阵列设置在嵌合体上，预制块呈条状结构，且至少一端设有第一锚固爪，铠甲钉设在预制块的外侧面上，预制块的内侧面设有第二锚固爪；第二锚固爪沿预制块的长度方向设置，且横截面为葫芦形；嵌合体为离心浇筑形成的结构。

在一种可能的实现方式中，铠甲钉为横截面为正六边形或等边六边形的柱状结构，相邻的铠甲钉的外边缘之间的间距为5mm～12mm；铠甲钉为一体烧结、铸造或锻造的合金材料结构；铠甲钉的内接圆直径为25mm～33mm，长度为 25mm～60mm；铠甲钉伸出耐磨辊套本体外表面的长度为3mm～6mm。

在一种可能的实现方式中，耐磨辊套本体为离心浇筑形成的结构，耐磨辊套本体的外层深度大于40mm、硬度在HRC55～65，内层硬度在HB200～300；耐磨辊套本体外层材料包括按质量计的碳0.5～1.2％、锰0.6～1.6％、镍0.5～1.5％、铬3～15％和钼0.4～2.5％、其余为铁；耐磨辊套本体内层材料包括：按质量计的碳0.4～0.5％、锰0.6～1.0％、镍0.5～1.5％、铬0.2～0.5％和钼0.2～0.5％、其余为铁。

在一种可能的实现方式中，铠甲钉中部或尾部的侧面设有锚固槽；锚固槽至少设在铠甲钉的相对设置的一组侧面上。

在一种可能的实现方式中，铠甲钉尾端还设有尾孔和连通孔，尾孔沿铠甲钉的轴向设置，连通孔将尾孔的内部和锚固槽连通。

在一种可能的实现方式中，耐磨辊套本体为离心浇筑形成的双层结构，锚固槽位于耐磨辊套本体的内层和外层的交界处，尾孔位于耐磨辊套本体的内层；铠甲钉辊套还包括定位套，定位套上设有用于容纳铠甲钉端部的固定孔，固定孔与铠甲钉的端部通过涂抹高温固持剂实现过盈配合，铠甲钉位于定位套内侧的部位设有活动的定位凸起，定位凸起内圈卡在铠甲钉上且一侧用于抵在定位套内侧，以对定位套和铠甲钉之间进行限位，在定位套和铠甲钉稳固配合后，取出定位凸起。

在一种可能的实现方式中，定位套位于耐磨辊套本体边缘的铠甲钉之间的空隙中设有防漏料合金圆钉；尾孔的内部尺寸大于口部尺寸。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种铠甲钉辊套的制备方法，用于制备上述的铠甲钉辊套，包括以下步骤：

A、制备铠甲钉，将碳化钛和碳化钨的细粉与粘结剂混合后，在磨具中压制成合金钉坯，再经烧结成为铠甲钉；

B、制备定位套，将钢板裁切成需要的矩形或扇形，并冲压或裁割出固定孔，之后将铠甲钉固定在固定孔内，并将钢板卷曲成筒状；

C、离心浇筑，将固定铠甲钉后的定位套安装在离心铸造的金属型中，并对金属型进行预加热，之后将外层钢水在1520～1560℃的温度注入金属型内，以快速将铠甲钉包裹，当外层钢水处于半凝固状态时，注入温度1520～1540℃的部分内层钢水；当注入的内层钢水处于半凝固状态时，再次注入温度 1520～1540℃的剩余内层钢水。当内层凝固并温度在800℃左右，将工件从金属型内取出，转热处理炉进行细化晶粒退火；

D、细化晶粒退火，将离心铸造的工件装入热处理炉中，缓慢升温至 850～870℃，保温10～20小时，随炉降温至250℃，出炉空冷；

E、将退火后的工件进行粗加工，内孔、两端面留有5mm余量；

F、最终热处理，去掉固定套并将工件入热处理炉，缓慢升温至930～1030℃保温10～15小时，在风冷至50℃以下，之后再经220～480℃回火，随炉冷却至 150℃以下，出炉。

G、按图纸要求加工进行精加工。

在一种可能的实现方式中，在步骤A中，铠甲钉包括按质量计的碳化钛 50～60％和碳化钨3～10％，其余为粘结剂，或者包括质量计的碳化钨65～70％或碳化钛5～10％，其余为粘结剂；粘结剂为铁、镍、钼、钴、锰的混合物，配比为按质量计的：铁5～13％、镍2～12％、钴0～2％、钼0～3％、锰2～3％，其余为铁；外层钢水包括按质量计的碳0.5～1.2％、锰0.6～1.6％、镍0.5～1.5％、铬3～15％和钼0.4～2.5％、其余为铁；内层钢水包括按质量计的碳0.4～0.5％、锰0.6～1.0％、镍0.5～1.5％、铬0.2～0.5％和钼0.2～0.5％、其余为铁。

本发明提供的铠甲钉辊套的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过设置横截面呈正六边形或等边六边形的柱状或锥状结构的铠甲钉，并通过相邻的铠甲钉之间至少具有一组相互平行的侧面，使得铠甲钉有序排列成铠甲状结构，能够使得每个铠甲钉之间的间距都是相等的，使得铠甲钉与辊套工作面的面积比能够大于50％，相比于传统的圆铠甲钉大大增加，能够降低耐磨辊套本体的磨损，并使耐磨辊套本体的磨损更为均匀，降低铠甲钉松动的可能，提升辊套的使用寿命；同时正六边形或等边六边形的铠甲钉的角都是120°，且部分侧边可以不与物料垂直接触，使得铠甲钉边角被碰撞崩裂的可能性大大降低，也有利于提升辊套的使用寿命，降低设备的维护频次，有利于生产的持续进行。本发明可用于矿石、砂石、石灰石等物料的破磨，且使用寿命比常规的镶钉辊套(或铸钉辊套)提高了两倍以上。

本发明提供的铠甲钉辊套的制备方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明能够方便地实现铠甲钉辊套的制备，制备出来的铠甲钉辊套使用寿命更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种铠甲钉辊套(胎形)的侧视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一种铠甲钉辊套(胎形)的侧向剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一种铠甲钉辊套(胎形)的俯视向剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种铠甲钉辊套(锥形)的侧向剖视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第三种铠甲钉辊套(胎形)的预制块的侧向剖视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第三种铠甲钉辊套(胎形)的预制块的主视视结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第三种铠甲钉辊套(胎形)的预制块的中部横截面方向结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第四种铠甲钉辊套(胎形)的定位套部位的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第五种铠甲钉辊套的定位套展开结构示意图；

图10为本发明实施例提供的第六种铠甲钉辊套的侧向剖视结构示意图；

图11为本发明实施例提供的第七种铠甲钉辊套的铠甲钉的侧视结构示意图；

图12为本发明实施例提供的第七种铠甲钉辊套的铠甲钉的俯视结构示意图；

图13为本发明实施例提供的第八种铠甲钉辊套的铠甲钉的侧向剖视结构示意图。

其中，图中各附图标记如下：

10、铠甲钉；11、锚固槽；12、尾孔；13、连通孔；14、定位凸起；

20、定位套；21、固定孔；22、应力释放孔；

30、耐磨辊套本体；31、嵌合体；32、预制块；

33、第一锚固爪；34、第二锚固爪。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现对本发明提供的铠甲钉辊套及其制备方法进行说明。

请一并参阅图1、图2、图3、图4和图10，本发明第一实施方式提供的铠甲钉辊套，包括耐磨辊套本体30和呈阵列分布在耐磨辊套本体30的工作面上的铠甲钉10，铠甲钉10内端铸造在耐磨辊套本体30内，且外端露在耐磨辊套本体30的工作面外部，铠甲钉10为横截面呈正六边形或等边六边形的柱状或锥状结构，相邻的铠甲钉10之间至少具有一组相互平行的侧面。

耐磨辊套本体30上的铠甲钉10数量根据辊套的大小确定，小直径辊套(小于1200mm)，采用小截面的铠甲钉10，间距小一些；大直径辊套(大于等于 1200mm)采用大截面的铠甲钉10，间距要大，以避免锚固能力差使铠甲钉10 在使用松动。

本实施例提供的铠甲钉辊套，与现有技术相比，通过设置横截面呈正六边形或等边六边形的柱状或锥状结构的铠甲钉10，并通过相邻的铠甲钉10之间至少具有一组相互平行的侧面，使得铠甲钉10有序排列成铠甲状结构，能够使得每个铠甲钉10之间的间距都是相等的，使得铠甲钉10与辊套工作面的面积比能够大于50％，相比于传统的圆铠甲钉10大大增加，能够降低耐磨辊套本体 30的磨损，并使耐磨辊套本体30的磨损更为均匀，降低铠甲钉10松动的可能，提升辊套的使用寿命；同时正六边形或等边六边形的铠甲钉10的角都是120°，且部分侧边可以不与物料垂直接触，使得铠甲钉10边角被碰撞崩裂的可能性大大降低，也有利于提升辊套的使用寿命，降低设备的维护频次，有利于生产的持续进行。本发明可用于矿石、砂石、石灰石等物料的破磨，且使用寿命比常规的镶钉辊套或铸钉辊套提高了两倍以上。

请一并参阅图4至图7，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

耐磨辊套本体30为分体结构，通过若干铸造成型的分块拼合成辊套结构。

具体地，耐磨辊套本体30包括嵌合体31和多个预制块32，多个预制块32 沿环形阵列设置在嵌合体31上，预制块32呈条状结构，且至少一端设有第一锚固爪33，铠甲钉10设在预制块32的外侧面上，预制块32的内侧面设有第二锚固爪34；第二锚固爪34沿预制块32的长度方向设置，且横截面为葫芦形；嵌合体31为离心浇筑形成的结构。

请一并参阅图1、图2、图3、图4和图10，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

耐磨辊套本体30为胎形结构、锥形结构或筒形结构。

铠甲钉10为横截面为正六边形或等边六边形的柱状结构，相邻的铠甲钉 10的外边缘之间的间距为5mm～12mm；铠甲钉10为一体烧结、铸造或锻造的合金材料结构；铠甲钉10的内接圆直径为25mm～33mm，长度为25mm～45mm；铠甲钉10伸出耐磨辊套本体30外表面的长度为3mm～6mm。

耐磨辊套本体30为离心浇筑形成的结构，耐磨辊套本体30的外层深度大于40mm、硬度在HRC55～65，内层硬度在HB200～300；耐磨辊套本体30外层材料包括按质量计的碳0.5～1.2％、锰0.6～1.6％、镍0.5～1.5％、铬3～15％和钼 0.4～2.5％、其余为铁；耐磨辊套本体30内层材料包括：按质量计的碳0.4～0.5％、锰0.6～1.0％、镍0.5～1.5％、铬0.2～0.5％和钼0.2～0.5％、其余为铁。

请一并参阅图11至图13，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

铠甲钉10中部或尾部的侧面设有锚固槽11，铠甲钉10的尾部为铠甲钉10 埋设在辊套中的一端；锚固槽11至少设在铠甲钉10的相对设置的一组侧面上。设置锚固槽11能够增加铠甲钉10与耐磨辊套本体30的接触面积，增强锚固性。

请参阅图13，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

铠甲钉10尾端还设有尾孔12和连通孔13，尾孔12沿铠甲钉10的轴向设置，连通孔13将尾孔12的内部和锚固槽11连通。尾孔12和连通孔13配合，能使钢水充分填满尾孔12和连通孔13配合，同时提升锚固性能。

由于钢水进入尾孔12内部后热量会部分被铠甲钉10吸收，导致边界融化的效果降低，因此尾孔12的内部尺寸大于口部尺寸，能够使尾孔12的薄厚更为，同时结合强度更高。

耐磨辊套本体30为离心浇筑形成的双层结构，锚固槽11位于耐磨辊套本体30的内层和外层的交界处，尾孔12位于耐磨辊套本体30的内层；铠甲钉辊套还包括定位套20，定位套20上设有用于容纳铠甲钉10端部的固定孔21，固定孔21与铠甲钉10的端部通过涂抹高温固持剂实现过盈配合，铠甲钉10位于定位套20内侧的部位设有活动的定位凸起14，定位凸起14内圈卡在铠甲钉10 上且一侧用于抵在定位套20内侧，以对定位套20和铠甲钉10之间进行限位，在定位套20和铠甲钉10稳固配合后，取出定位凸起14。

请参阅图9，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

定位套20位于耐磨辊套本体30边缘的铠甲钉10之间的空隙中设有防漏料合金圆钉，定位套20上设有与防漏料合金圆钉对应的应力释放孔22，防漏料合金圆钉插设在应力释放孔22上，应力释放孔22用以在离心铸造过程中释放应力，避免固定板本体20边缘由于面积不均而产生应力集中，进而发生变形。

进一步地，本发明第二实施方式提供的铠甲钉辊套的制备方法，用于制备上述的铠甲钉辊套，包括以下步骤：

A、制备铠甲钉10，将碳化钛和碳化钨的细粉与粘结剂混合后，在磨具中压制成合金钉坯，再经烧结成为铠甲钉10；

B、制备定位套20，将钢板裁切成需要的矩形或扇形，并冲压或裁割出固定孔21，之后将铠甲钉10固定在固定孔21内，并将钢板卷曲成筒状；

C、离心浇筑，将固定铠甲钉10后的定位套安装在离心铸造的金属型中，并对金属型进行预加热，之后将外层钢水在1520～1560℃的温度注入金属型内，以快速将铠甲钉10包裹，当外层钢水处于半凝固状态时，注入温度1520～1540℃的部分内层钢水；当注入的内层钢水处于半凝固状态时，再次注入温度 1520～1540℃的剩余内层钢水。当内层凝固并温度在800℃左右，将工件从金属型内取出，转热处理炉进行细化晶粒退火；

D、细化晶粒退火，将离心铸造的工件装入热处理炉中，缓慢升温至 850～870℃，保温10～20小时，随炉降温至250℃，出炉空冷；

E、将退火后的工件进行粗加工，内孔、两端面留有5mm余量；

F、最终热处理，去掉固定套20并将工件入热处理炉，缓慢升温至 930～1030℃保温10～15小时，在风冷至50℃以下，之后再经220～480℃回火，随炉冷却至150℃以下，出炉。

G、按图纸要求加工进行精加工。

其中，在步骤A中，铠甲钉10包括按质量计的碳化钛50～60％和碳化钨 3～10％，其余为粘结剂，或者包括质量计的碳化钨65～70％或碳化钛5～10％，其余为粘结剂；粘结剂为铁、镍、钼、钴、锰的混合物，配比为按质量计的：铁5～13％、镍2～12％、钴0～2％、钼0～3％、锰2～3％，其余为铁；外层钢水包括按质量计的碳0.5～1.2％、锰0.6～1.6％、镍0.5～1.5％、铬3～15％和钼0.4～2.5％、其余为铁；内层钢水包括按质量计的碳0.4～0.5％、锰0.6～1.0％、镍0.5～1.5％、铬0.2～0.5％和钼0.2～0.5％、其余为铁。

本实施例提供的铠甲钉辊套的制备方法，与现有技术相比，能够方便地实现铠甲钉辊套的制备，制备出来的铠甲钉辊套使用寿命更高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。