專利名稱：一種球磨機出料襯套的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種球磨機出料襯套，屬于機械領域。
背景技術：
球磨機是蛾口鐵礦鐵礦粉生產的主要設備，而出料襯套是保護磨機空心軸不被磨損的過流部件,球磨機主要包括進料部、筒體部、出料部,為了減少鐵礦粉對球磨機本體的磨損，在球磨機出料部安裝出料襯套來進行保護磨機空心軸。現有的出料襯套存在的缺陷:缺陷之一容易開裂，開裂后容易磨損中空軸:襯套材質與熱處理，蛾口鐵礦以前選用的是普通鑄鋼(材質:ZG35)出料襯套，其澆鑄完成后，需進行水韌處理，以得到較純奧氏體組織。如果出料襯套中碳含量偏高，出料襯套容易脆斷或開裂，如果出料襯套中碳含量偏低，出料襯套又不耐磨，普通鑄鋼的缺點之一就是6 s/ 6 b值很低，因此在使用中容易磨損和脆斷，是造成出料襯套早期失效的主要原因；缺陷之二容易吐球降低磨礦效率，如附圖，出料襯套內孔沒有設計反螺旋，磨機旋轉磨礦后，造成部分的鋼鐵球從出料襯套內孔隨礦漿流出，無法返回磨機再循環磨礦，其一是造成磨礦介質鋼鐵球浪費；其二鋼鐵球缺失，充填率不足，將嚴重影響磨機的磨礦作業率和效率；其三隨礦漿流出鋼鐵球將流入下道工序，加大分級機額外負荷，造成分級機大軸折斷。
發明內容為了克服上述不足，本實用新型提供一種球磨機出料襯套，提高了出料襯套的屈服極限，防止開裂，阻止了球磨機吐球。本實用新型采用的技術方案是:一種球磨機出料襯套，其特征在于:在襯套內徑方向設有I 4條反螺旋，螺旋截面形狀設計為梯形；襯套出口設有擋球篦；擋球篦外側設有出礦筒，出礦筒為 喇叭形，出礦筒上均勻設有孔，出礦筒內徑方向設有正螺旋，螺旋截面形狀為矩形。上述方案中，所述襯套的材質為含有金屬鉻Cr、鑰Mo元素的高錳鋼。上述方案中，所述襯套的化學成分設計為:C 0.9% 1.20%, Mn 8% 10%，Cr
1.50% 2.50%, Mo 0.2% 0.3%, Si0.8%, P 彡 0.07%, S 彡 0.04%,硬度應達到 HRC40 以上，沖擊韌性ak應達到120 J/cm2以上。出料襯套是球磨機磨損較快的過流部件，且現有出料襯套使用壽命比端蓋襯板第二周期短1500小時 2000小時，為了實現出料襯套與端蓋襯板第二周期同步更換，應適當增加出料襯套的厚度30 50mm，出料襯套厚度由原來80毫米增加到110 130毫米，適當延長水韌處理和時效處理時間，使奧氏體組織優化。這樣可以有效減少磨機停產次數。具體方法是:將出料襯套厚度增加30 50mm，將磨機端蓋襯板的厚度不變，可實現同步更換，減少磨機停機次數，提高磨機臺時處理量，提高磨機的利用系數，發揮磨機的潛能。為了實現均勻給礦，防止襯套開裂，設計在出料襯套鑄造中加入一定量的Cr、Mo元素，改善出料襯套機械和物理性能，提高出料襯套的硬度、韌性。另外設計在出料襯套內孔增加I 3條反螺旋防裂筋，反螺旋增加襯套強度、返回鋼鐵球、大塊礦石和防裂作用，利用襯套反螺旋，有效阻止球磨機吐球、吐礦，提高磨礦效率，防止分級機斷軸；應用空間分隔技術，設計反螺旋尺寸為梯形:上寬/下寬X高=(30 70)/ (60 80)X (60 120)，角度60° 70°的反螺旋(與磨機旋向相反)角度，螺旋頭數I 3條，可以保證隨礦漿旋轉流出的鋼鐵球、大塊礦石，再返回磨機再循環磨礦。同時在襯套出口增加擋球篦，以提高返球、大塊礦石和擋球效果，防止鋼鐵球和大塊礦石吐出。并在擋球篦外面增加出礦筒，細顆粒礦漿進入下一道工序，遺留粗顆粒礦石送到廢石斗，分離而不影響下一工序生產。本發明將出料襯套的材料改為含有金屬鉻Cr、鑰Mo元素的高錳鋼，能減慢出料襯套中碳化物析出的作用，保證其良好的韌性，同時可以提高出料襯套的屈服極限，改善其機械和物理性能，防止襯套開裂；同時設計反螺旋防裂筋，來防止出料襯套開裂，設計反螺旋出礦口、擋球篦等，來防止鋼鐵球和大塊礦石吐出。本方法是采用含有Cr、Mo金屬元素的高錳鋼材料ZGMn9Cr2Mo，通過消失模鑄造制成出料襯套ZGMn9Cr2Mo (化學成分設計:含C 0.9% 1.20%, Mn 8% 10%，Cr 1.50%
2.50%, Mo 0.2% 0.3%, Si0.8%, P彡0.07%, S彡0.04%。在受至Ij良好沖擊下，硬度可達到HRC40以上，有較好的耐磨性，有很好的沖擊韌性a kl20 J/cm2以上，而原來鑄鋼ZG35沖擊韌性為a k40J/cm2，韌性不足);對鑄造成型后出料襯套在安裝使用前還需要進行下述熱處理(組織性能設計):(I)根據出料襯套使用地點和磨損部位，將出料襯套的厚度增加30 50毫米，且在出料襯套內徑方向增加1-3條右螺旋(與磨機磨礦旋向相反)，螺旋截面形狀設計為梯形，尺寸為:上寬/下寬*高=(30 70)/ (60 80) X (60 120)，角度60° 70°的反螺旋角度，螺旋頭數I 3條，可以保證礦漿隨磨機旋轉流出，而鋼鐵球或大塊礦石隨反螺旋導向，再返回磨機再循環磨礦。另外內圈為梯形截面的反螺旋也有防裂作用，避免在生產過程中發生出料襯套開裂和吐球(吐大塊礦石)等事故。(2)在出料襯套出口設計擋球篦，用Φ16 Φ24圓鋼半徑方向輻射狀焊接制作，間距為20 30，外形尺寸外徑/內徑=(Φ850 Φ750)/ (Φ450 Φ350)，以提高返球和擋球效果，再次防止鋼鐵球或大塊礦石等吐出。(3)在擋球篦外面設計出礦絞籠，用厚度IOmm鋼板，卷制成喇叭形出礦筒，外形尺寸大徑X小徑X長度=(Φ850 Φ750)Χ (Φ450 Φ350)Χ (1200 1400)，并在喇叭形出礦筒上間距為(10 20)均勻布置16 X 10毫米長方形出礦孔，在喇叭形出礦筒內部，焊接正螺旋(與球磨機旋向相同)，且在出料筒內徑方向增加一條正螺旋，螺旋截面形狀設計為矩形，尺寸為:長X寬X厚=(220 180)Χ (60 100)Χ (8 12)，角度60° 70°的正螺旋角度，螺旋頭數I 2條，可以保證礦漿隨磨機旋轉從出礦孔流出，而遺留大塊礦石等隨正螺旋導向，使磨機排出廢渣和廢石沿著正螺旋排出，細顆粒礦漿進入下一道工序，使遺留粗顆粒礦石送到廢石斗，分離出而不影響下工序生產，提高磨礦效率。(4)熱處理工藝設計:a、將出料襯套入爐加熱到900°C 950°C，保溫0.3 0.5小時，然后按速度為100°C 120°C /小時降溫到500°C 530°C ;緩慢升溫(30°C 40°C /小時)與保溫I 2小時再升溫，其目的防止出料襯套產生裂紋；b、在500 V 530 V緩慢升溫(標準30 V 40°C /小時)到670 710°C，保溫1.5 2.0小時，然后按80°C 100°C /小時繼續升溫到1080°C 1100°C ;保溫的目的使出料襯套碳化物完全溶解于奧氏體中，以獲得較高的強度與韌性；C、在1080°C 1100°C保溫2.0 4.0小時，將出料襯套從爐中取出，放入水中進行水韌處理，水韌處理時間2.0 2.5小時。其目的是消除鑄態組織中的碳化物，得到單一的奧氏體組織，因為出料襯套中碳化物降低出料襯套的強度并使出料襯套發脆，容易使出料襯套產生鑄造裂紋；d、水韌處理的水溫控制在25°C 35°C;水韌處理出料襯套從爐中取出的入水時間控制在2.0 2.5分鐘；e、回火處理，將出料襯套從水中取出，放入回火爐中，按速度為30V 40°C /小時加熱到250°C 350°C，保溫5 7小時，然后以1.0 2.0min/mm速度冷卻；在回火過程中強度與硬度不斷下降，而塑性與韌性逐漸提高。 (6)出料襯套 ZGMn9Cr2Mo 化學成分設計:C 0.9% 1.20%, Mn 8% 10%，Cr1.50% 2.50%, Mo 0.2% 0.3%, Si0.8%, P 彡 0.07%, S 彡 0.04%。在受至Ij 良好沖擊下，硬度可達到HRC40以上，有較好的耐磨性，有很好的沖擊韌性，沖擊韌性指數a kl20 J/cm2以上。(7)在高錳鋼成分的出料襯套基礎上添加Cr、Mo元素使之所形成的加鉻出料襯套，在碳化物溶解完全的條件下，強度和韌性均優于以前出料襯套，尤其是屈服極限更為明顯，是防止出料襯套開裂的主要技術。(8)出料襯套鑄造后，必須經過一定時間的時效處理，消除鑄造的內應力，延長出料襯套的使用壽命。實踐證明，通過時效處理出料襯套能有效減少出料襯套的拱變和開裂。一般來說，正常時效處理時間為18 36月。(9)適當的回火溫度(250°C` 350°C)及保溫時間(保溫5 7小時)，可消除鑄造應力并獲得沉淀強化效果，防止鑄造裂紋發生。含有金屬Cr、Mo元素襯套在鑄造后，應通過一定時間的時效處理(18 36月)，經過低溫或常溫、長時間保溫或加熱消除鑄造應力，可逐步提高出料襯套的塑性與韌性，消除鑄造的內應力，延長其使用壽命，防止出料襯套開
ο本發明適合于對已有左旋磨機的出料襯套改造，對右旋磨機出料襯套也適合，但出料襯套螺旋方向相反。本發明克服了以前出料襯套機體強度低，吐球、易開裂和屈服變形等特點，因而具有更高的耐磨性，更高的抗裂強度，而且不吐球等。使用壽命可達16000小時 20000小時，或可連續使用23 25月，磨機處理量可達200萬噸 280萬噸，是普通出料襯套使用壽命的二倍多。而且不會發生吐球、拱變或開裂等。減少故障停機時間，提高磨機作業率。本實用新型提供的球磨機出料襯套，設計巧妙、結構簡單、易加工、互換性好，由于球磨機襯套內徑增加，并設計了反螺旋、擋球篦、出礦筒，有效防止了球磨機運轉中吐球和開裂；改進了襯套的材質，提高了襯套的強度與韌性，防止襯套開裂，使用壽命與原來相比提高了 4飛倍，負荷承載能力提高3倍。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0028]圖1為本實用新型的剖視圖。圖中I為襯套配合部,2為反螺旋,3為襯套,4為法蘭,5為擋球篤,6為法蘭,7為出礦筒，8為正螺旋。
具體實施方式
實施例:如圖1所示，一種球磨機出料襯套，其特征在于:襯套3的厚度增加30mm，由原來的80mm增加為現在的110mm，在襯套內徑方向設有三條反螺旋2，反螺旋2截面形狀設計為梯形；襯套3出口設有擋球篦5 ;法蘭4連接襯套3和擋球篦5，擋球篦5外側設有出礦筒7,出礦筒7通過法蘭6連接襯套3，出礦筒7為喇叭形，出礦筒7上均勻設有孔，出礦筒7內徑方向設有正螺旋8，正螺旋8截面形狀為矩形。具體的制作方法為:本方法是采用含有Cr、Mo金屬元素的高錳鋼材料ZGMn9Cr2Mo，通過消失模鑄造制成出料襯套ZGMn9Cr2Mo (化學成分設計:含C 0.9% 1.20%, Mn 8% 1 0%，Cr 1.50% 2.50%, Mo 0.2% 0.3%, Si0.8%, P 彡 0.07%, S 彡 0.04%。在受到良好沖擊下，硬度可達到HRC40以上，有較好的耐磨性，有很好的沖擊韌性akl20J/cm2以上，而鑄鋼ZG35沖擊韌性低于a k40J/cm2，韌性不足)；對鑄造成型后出料襯套在安裝使用前還需要進行下述熱處理(組織性能設計):(I)根據出料襯套使用地點和磨損部位，將出料襯套的厚度增加30 50毫米，且在出料襯套內徑方向增加多條右螺旋(與磨機磨礦旋向相反)，螺旋截面形狀設計為梯形，尺寸為:上寬/下寬*高=(30 70)/ (60 80) X (60 120)，角度60° 70°的反螺旋角度，螺旋頭數I 3條，可以保證礦漿隨磨機旋轉流出，而鋼鐵球、大塊礦石等隨反螺旋導向，再返回磨機再循環磨礦，與此往復。另外內圈截面為梯形反螺旋也有防裂作用，避免在生產過程中發生出料襯套開裂和吐球等事故。(2)在出料襯套出口設計擋球篦，用Φ 16 Φ24圓鋼半徑方向輻射狀焊接制作，間距為20 30，外形尺寸外徑/內徑=(Φ850 Φ750)/ (Φ450 Φ350)，以提高返球和擋球等效果，再次防止鋼鐵球等吐出。(3)在擋球篦外面設計出礦絞籠，用厚度IOmm鋼板，卷制成喇叭形出礦筒，外形尺寸大徑X小徑X長度=(Φ850 Φ750)Χ (Φ450 Φ350)Χ (1200 1400)，并在喇叭形出礦筒上間距為(10 20)均勻布置16 X 10毫米長方形出礦孔，在喇叭形出礦筒內部，焊接正螺旋(與球磨機旋向相同)，且在出料筒內徑方向增加一條正螺旋，螺旋截面形狀設計為距形，尺寸為:長X寬X厚=(220 180)Χ (60 100)Χ (8 12)，角度60。 70°的正螺旋角度，螺旋頭數I 2條，可以保證礦漿隨磨機旋轉從出礦孔流出，而大塊礦石等隨正螺旋導向，使磨機排出廢渣和廢石沿著正螺旋排出，細顆粒礦漿進入下一道工序，使粗顆粒礦石送到廢石斗，分離出而不影響下工序生產，提高磨礦效率。(4)熱處理工藝設計:a、將出料襯套入爐加熱到900°C 950°C，保溫0.3 0.5小時，然后按速度為100°C 120°C /小時降溫到500°C 530°C ;緩慢升溫(30°C 40°C /小時)與保溫I 2
小時再升溫，其目的防止出料襯套產生裂紋；b、在500°C 530 V緩慢升溫(標準30 V 40°C /小時)到670 710°C，保溫1.5 2.0小時，然后按80°C 100°C /小時繼續升溫到1080°C 1100°C ;保溫的目的使出料襯套碳化物完全溶解于奧氏體中，以獲得較高的強度與韌性；C、在1080°C 1100°C保溫2.0 4.0小時，將出料襯套從爐中取出，放入水中進行水韌處理，水韌處理時間2.0 2.5小時。其目的是消除鑄態組織中的碳化物，得到單一的奧氏體組織，因為出料襯套中碳化物降低出料襯套的強度并使出料襯套發脆，容易使出料襯套產生鑄造裂紋；d、水韌處理的水溫控制在25°C 35°C;水韌處理出料襯套從爐中取出的入水時間控制在2.0 2.5分鐘； e、回火處理，將出料襯套從水中取出，放入回火爐中，按速度為30V 40°C /小時加熱到250°C 350°C，保溫5 7小時，然后以1.0 2.0min/mm速度冷卻；在回火過程中強度與硬度不斷下降，而塑性與韌性逐漸提高。(6)出料襯套 ZGMn9Cr2Mo 化學成分設計:C 0.9% 1.20%, Mn 8% 10%，Cr
1.50% 2.50%, Mo 0.2% 0.3%, Si0.8%, P 彡 0.07%, S 彡 0.04%。在受至Ij 良好沖擊下，硬度可達到HRC40以上，有較好的耐磨性，有很好的沖擊韌性，沖擊韌性指數a kl20 J/cm2以上。(7)在高錳鋼成分的出料襯套基礎上添加Cr、Mo元素使之所形成的加鉻出料襯套，在碳化物溶解完全的條件下，強度和韌性均優于以前出料襯套，尤其是屈服極限更為明顯，是防止出料襯套開裂的主要技術。(8)出料襯套鑄造后，必須經過一定時間的時效處理，消除鑄造的內應力，延長出料襯套的使用壽命。實踐證明，通過 時效處理出料襯套能有效減少出料襯套的拱變和開裂。一般來說，正常時效處理時間為18 36月。(9)適當的回火溫度(250°C 350°C)及保溫時間(保溫5 7小時)，可消除鑄造應力并獲得沉淀強化效果，防止鑄造裂紋發生。含有金屬Cr、Mo元素襯套在鑄造后，應通過一定時間的時效處理(18 36月)，經過低溫或常溫、長時間保溫或加熱消除鑄造應力，可逐步提高出料襯套的塑性與韌性，消除鑄造的內應力，延長其使用壽命，防止出料襯套開
ο襯套預熱均溫后就能進一步用升溫至淬火溫度1080 1100°C，其目的在于消除鑄態組織中的碳化物，得到單一的奧氏體組織，因為出料襯套中碳化物會降低出料襯套的強度并使出料襯套發脆，致使出料襯套容易開裂。后經適當的時間保溫后淬火。這樣不僅可以緩和出料襯套在加熱時導熱性差及熱膨脹系數大的影響，而且減輕了表層脫碳、脫錳與氧化的現象，提高了耐磨性，防止出料襯套開裂。在低溫升溫時，新析出的脆性相在680°C 710°C均溫1.5 2小時，即能大部分溶解或全部溶解。因此適當的保溫時間能達到表里厚薄均溫的效果。延長保溫時間能降低出料襯套脆性和開裂傾向，提高出料襯套塑性和屈服極限。將出料襯套與空心軸之間的縫隙用Φ16圓鋼塞牢、焊固，可防磨機運行中出料襯套串位，空心軸進礦，剪斷螺栓或損壞出料襯套等事故發生。太原鋼鐵集團有限公司蛾口鐵礦每年處理原礦870多萬噸，生產鐵礦粉222萬噸。現有 14 臺磨機分別是 7 臺 Φ3.2Χ4.5、2 臺 Φ3.2Χ3.5、1 臺 Φ5.0Χ6.4、2 臺 Φ 4.3X6.1、1臺# 3.6Χ4.0和1臺# 3.6X4.5。出料襯套應有相當的庫存量，可以解決出料襯套等突發性故障；使用完一套，馬上保險貯備第二套，保證出料襯套二次時效處理時間。采用ZGMn9Cr2Mo鑄造的太鋼蛾口鐵礦2 #磨機出料襯套，經過適當的淬火及時效處理后試用，經現場跟蹤統計，其耐磨性提高了 36.8%。加鉻出料襯套要達到所要求的機械性能，其組織中的碳化物固溶于奧氏體中。如殘留碳化物超標，其性能將急劇惡化，產品也無法使用。因此加鉻出料襯套的熱處理工藝要求更加嚴格，操作更加精細。在熱處理過程中要特別注意控制升溫速度，防止裂紋的產生，尤其是低溫的升溫速度應控制在30°C 40°C /小時，同時應在680 710°C范圍內保溫。安裝出料襯套時，不能用氧氣槍切割出料襯套；因為氧氣槍加熱切割出料襯套等于出料襯套水韌處理后再回火，在隨后的冷卻過程中，碳化物沿晶界析出，使晶界結晶粒度變粗，因此導致出料襯套呈現出較大的脆性。由于高錳鋼的導熱能力只有普通鋼的1/3，而膨脹系數比普通鋼大50%，在切割出料襯套外邊時，由于加熱速度太快，容易使出料襯套受熱區產生微裂紋，埋藏了出料襯套開裂的隱患。
權利要求1.一種球磨機出料襯套，其特征在于:在襯套內徑方向設有I 4條反螺旋，螺旋截面形狀設計為梯形；襯套出口設有擋球篦；擋球篦外側設有出礦筒，出礦筒為喇叭形，出礦筒上均勻設有孔，出礦筒內徑方向設有正螺旋，螺旋截面形狀為矩形。
2.根據權利要求1所述的球磨機出料襯套，其特征在于:所述襯套的硬度應達到HRC40以上，沖擊韌性ak應達到120 J/cm2以上。
專利摘要本實用新型公開一種球磨機出料襯套，其特征在于襯套的厚度增加30~50mm，在襯套內徑方向設有1～4條反螺旋，螺旋截面形狀設計為梯形；襯套出口設有擋球篦；擋球篦外側設有出礦筒，出礦筒為喇叭形，出礦筒上均勻設有孔，出礦筒內徑方向設有正螺旋，螺旋截面形狀為矩形。該裝置設計巧妙、結構簡單、易加工、互換性好，有效防止了磨機運轉中吐球；改進了襯套的材質，提高了襯套的強度與韌性，防止襯套開裂，使用壽命與原來相比提高了4~5倍，負荷承載能力提高3倍。
文檔編號B02C17/18GK203044095SQ2012206582
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者何鐵牛, 張文平 申請人:太原鋼鐵(集團)有限公司