一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法与流程

本发明属于磨浆机用磨片领域，具体涉及一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法。

背景技术：

造纸法烟草薄片（造纸法再造烟叶）是一种以烟梗、烟末等烟草物质为主体原料，借鉴造纸术原理，采用磨浆机磨解纤维在制成薄片的一种烟草制品，打浆过程是一个核心工艺过程。

磨浆机是造纸法烟草薄片生产中的重要没备，而磨片是磨浆机磨浆（打浆）时，对纤维原料直接进行多重作用的核心元件，磨片对影响打浆的质量具有关键作用。“三分造纸，七分打浆”，这一观点已经越来越多的为制浆造纸业内人士所共识，也成为卷烟纸和造纸法烟草薄片行业的普遍共识。

但是目前对于烟草薄片的适用磨片没有专门的研究，也未见专门的文献和报导。鉴于目前业界使用的是传统的磨片材质和齿型，难于适应烟草浆料的打浆机理。亟待研究、开发适合烟草薄片打浆的磨片，提高纤维的细纤维化，保持纤维的固有强度和湿重，主要目标是将纤维分丝帚化，得到适合的打浆度和较好匀度浆料。

纵观造纸法烟草薄片的打浆中，高浓、中浓和低浓磨浆机都有应用，磨片是磨浆机的核心部件，属于易损件，磨片使用效果取决于齿条的材质和形状，在具有良好耐磨性能和抗冲击韧性前提下，达到良好的打浆质量。到目前为止，实际应用的磨片通常采用抗磨铸铁或合金钢整体铸造成型，由于磨片采用一次铸造成型，材质具有致密性，表面光滑，缺少粗糙的颗粒和孔隙，缺乏对纤维的摩擦作用，难以促进纤维分丝帚化和比表面积的提高，为了更多的提高纤维比表面积的同时导致浆料滤水性能下降和纤维过度切断，使纤维平均长度和结合强度受到影响，从而会影响到造纸法烟草薄片的松厚度、吸收性和强度。

现有的磨片无法使烟梗颗粒得到充分磨解，导致基片孔洞过多。国内外业界目前应用的磨片材质表面光滑，主要靠磨片齿条边缘剪切纤维，摩擦作用力弱，难以在片基既定松厚度前提下获得较好的柔软度，也难以在较低打浆度前提下促进纤维比表面积和结合强度的提升。因此亟待开发适合烟草薄片原料特征和产品特性的粗粒合金磨片，突破制约烟草薄片生产的关键性技术瓶颈。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法，包括如下步骤：

（1）将金属颗粒和/或非金属颗粒加入黏结剂混匀制备齿条，黏结剂的质量为金属颗粒和非金属颗粒总质量的4~6%；

（2）将制备的齿条粘结于铸造型腔内；

（3）熔化基体金属液，在1300℃-1780℃下浇注到粘结有齿条的铸造型腔内；

（4）自然冷却至室温，清砂得到磨片铸件；

（5）将磨片铸件进行时效处理，具体过程为：在500~600℃电阻炉内保温3-5小时后，然后以25~40℃/h的速度随炉冷至150-200℃后出炉；

（6）经硬度、冲击韧性测试选择合格产品；

（7）再经机械加工、磨削、组装和动平衡校验即得到一种多元合金磨片，且所述多元合金磨片的齿条有表层的颗粒层以及表层的由颗粒层和基体金属液熔融渗透形成的渗透层组成。

较好地，所述步骤（1）中金属颗粒和非金属颗粒选自wc、tin、tac、alb2、c、sic、cr、ni、mo、co、w、re、sio2、al2o3、si3n4和na2b4o7•10h2o中的至少一种，颗粒的粒径为70~200目。较好地，所述步骤（1）中黏结剂为纸浆黑液。

较好地，所述步骤（1）中齿条的制备采用现有的模压制造工艺或者3d打印增材制造工艺。

较好地，所述步骤（3）中基体金属液为ht200金属液或zg310-570金属液。

较好地，所述步骤（5）中颗粒层的厚度为1~3mm。

所述纸浆黑液包括造纸厂的各种木材纸浆黑液和草本纸浆黑液。

一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法，以不同配比、不同粒度的金属颗粒和非金属颗粒加入适合的黏结剂制备齿条粘结于铸造型腔表面，再以金属液高温浇注，金属液高温作用使多元合金颗粒与基体金属熔融渗透，在磨齿表面制备形成具有较高抗冲击性能及高抗磨性能的硬质多元合金层，同时齿面具有一定粗粒与微孔隙，在打浆过程中有如下优点：

(1)齿条表面具有一定粗粒与微孔隙，在打浆过程中，增加齿条粗粒与微孔隙对纤维的摩擦力，促进纤维的分丝帚化和纤维间的结合力；

(2)齿条表面具有一定粗粒与微孔隙，在打浆过程中，除了具备传统磨片的齿条边缘作用力之外，齿条表面的作用力得到大幅度提高，从而节省打浆时间和电耗；

(3)齿条表面具有一定粗粒与微孔隙，增加打浆时絮聚纤维和烟梗颗粒的移动阻力，使磨解更充分，降低未经磨解的比例，提高原料的匀整性；

(3)齿条表面具有一定粗粒与微孔隙，高线速作用于纤维原料时，提高纤维比表面积更快，从而无需过多提高打浆度，改善纤维滤水性能，有助于提高烟草薄片的松厚度和吸收性。

本发明提供了一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法，可以以不同配比、不同粒度的金属颗粒和非金属颗粒加入适合的黏结剂制备齿条粘结于铸造型腔表面，再以金属液高温浇注，金属液高温作用使多元合金颗粒与基体金属熔融渗透，在磨齿表面制备形成具有较高抗冲击性能及高抗磨性能的硬质多元合金层，同时齿面具有一定粗粒与微孔隙，在打浆过程中，增加齿条粗粒与微孔隙对纤维的摩擦力，促进纤维的分丝帚化和纤维间的结合力。

该成型方法使得该使多元合金颗粒与基体金属熔融渗透，有利于在磨齿表面制备形成具有较高抗冲击性能及高抗磨性能的硬质多元合金层，使得该磨片齿条表面具有一定粗粒与微孔隙，由于该磨片齿条表面具有一定粗粒与微孔隙，在打浆过程中，增加齿条粗粒与微孔隙对纤维的摩擦力，促进纤维的分丝帚化和纤维间的结合力。

附图说明

图1是发明制得的磨片的结构示意图；

图2是图1中齿条的剖视图，其中，1.基体，2.沟槽，3.螺纹孔，4.齿条，41.颗粒层，42.渗透层。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1

一种表面带粗粒的多元合金磨片成型方法，如图1和图2所示，包括如下步骤：

1）按照配比称取下列各组份：c=2%，wc=15%，cr=30%，cu=2%，mn=1.2%，si=1%，mo=0.5%，b=5%，余量为fe，以上各组份均为质量百分比且各组份颗粒均为100目；

2）投入干净的不锈钢容器内，加入约占颗粒总重5%的纸浆黑液，搅拌15分钟以使各组份混合均匀；

3）采用现有的模压制造工艺，将混合材料制作成所需长度和形状的1-3mm厚度的齿条4，60℃干燥硬化2小时；

4）采用射芯机制作覆膜砂型，以覆膜砂型作为铸造型腔；

5）将步骤3）制成的齿条4粘结于覆膜砂型的型腔内，合箱等待浇铸；

6）在中频感应炉内熔化ht200金属液，出炉温度1460℃；

7）在1380-1440℃温度条件下，浇注入覆膜砂型的型腔内，金属液高温作用使齿条4的合金颗粒层41与基体1金属液（即ht200金属液）熔融渗透，形成渗透层42；

8）自然冷却至室温，清砂获得包含螺栓孔3、齿条4和沟槽2的磨片铸件；

9）将磨片铸件进行时效处理，消除磨片的内应力，具体过程为：将磨片铸件在500~600℃电阻炉内保温3-5小时后，然后以30℃/h的速度随炉冷至150-200℃后出炉；

10）经硬度、冲击韧性测试，选择，磨片齿面硬度达到＞hrc52和磨片背面硬度＜hrc30且冲击韧性≥4j/cm²为合格产品；

11）再经机械加工、磨削、组装和动平衡校验，即完成了磨片的制备过程。

实施例2

除了步骤（1）中使用140目金属和非金属颗粒外，其他步骤同实施例1相同。

实施例3

除了步骤（3）中采用现有的3d打印增材制造工艺，将混合材料制作成所需长度和形状的齿条4，其他步骤同实施例1。

实施例4

除了步骤（6）中在中频感应炉内熔化zg310-570金属液，出炉温度1560-1580℃；步骤（7）在1500-1520℃浇注入覆膜砂型型腔，其他步骤同实施例1。

应用实施例1至4所列方法生产的合金磨片在造纸法烟草薄片磨浆工序使用，使用寿命提高50%，磨浆均匀度提高30%，片基强度提高15%，纸机断纸次数减少30%以上。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。