高压研磨辊柱钉的制作方法

本公开总体上涉及用于高压研磨辊的柱钉领域。这种辊通常用于破碎石料和矿物。

背景技术：

高压研磨辊(hpgr)粉磨正成为石料和矿物粉碎的受欢迎方式。如图1所示，hpgr设备包括第一辊1和第二辊2，两辊之间留有间隙。在使用中，第一辊和第二辊相向转动。给料3可从料斗落下通过第一和第二辊1、2之间的间隙。

第一辊1可垂直于给料方向线性运动。该第一辊通常由弹簧或液压缸偏置到相对于第二辊的特定位置。

当给料通过第一辊和第二辊1、2之间的间隙时，给料3的颗粒受到挤压而破裂，所得材料4的颗粒尺寸大大减小。通过使用相向转动的辊1、2，颗粒尺寸减小成为连续操作，而非按批操作。

辊1、2可以具有平整表面，但在一些例子中(例如图2所示的例子)，辊具有布置在其表面上的多个柱钉5。柱钉的优点是增加给料接触处的压力并保护辊本身。柱钉通常由硬质材料(例如，烧结碳化钨)制成，并提供有效辊表面。

连续使用一段时期后，柱钉会出现磨损迹象。给料3通常通过辊中间处的间隙落下，如图3所示。这导致不均匀磨损，而且辊中间处的有效辊表面之间的间隙变得比朝向辊端部的间隙大。即使不使用柱钉，同样的情况也会出现(如图3所示，辊之间的间隙6在朝向中间位置更大)。这降低了辊的效率。在不使用柱钉的情况下，必须更换整个辊。在使用柱钉的情况下，要么必须更换柱钉，要么有选择地朝向辊端部打磨柱钉，以确保有效辊表面再次变得平整。无论哪种方式，这都是耗时且费用高的操作。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种不同于传统研磨辊的、在辊表面上使用柱钉的低成本高压研磨辊。

根据本发明的第一方面，提供了一种高压研磨辊柱钉，所述柱钉为具有中心纵轴的圆柱形，所述柱钉包括在单个平面界面处接合的第一体积部分和第二体积部分，所述界面垂直于所述中心纵轴延伸，所述第一部分包括第一材料，所述第二部分包括第二材料，所述第一材料的硬度不同于所述第二材料。

如果从性能以及相应地从所选材料属性的角度看柱钉整体，发明人已经认识到，因为整个柱钉不需要由同一材料制成，可以节省成本。更具体地说，辊表面下方的柱钉部分实际上所起的作用不同于辊表面上方的柱钉部分。辊表面上方的柱钉部分要求优良的耐磨性，因为它与待粉碎的石料和矿物接触。相比较而言，辊表面下方的柱钉部分要求优良的强度，以将柱钉的其余部分与辊有效地耦接，耐磨性不太重要。获得优良耐磨性的工艺一般成本较高，因此只有将它放在柱钉最必要之处才能实现成本的节约。

优选地，柱钉还包括研磨表面、配置为附接到高压研磨辊的附接端、以及将研磨表面连接至所述附接端的侧壁，其中所述第一部分包括所述研磨表面，所述第二部分包括所述附接端。

可选地，所述第一部分的硬度高于所述第二部分的硬度。

所述第一材料的维氏硬度可以在900和1400hv30之间，所述第二材料的维氏硬度可以在100和500hv30之间。

可选地，所述第一部分包括硬质合金材料，所述第二部分包括钢。

所述第一部分和所述第二部分可以分别以1∶1、2∶1、3∶1、4∶1或5∶1的体积比提供。

所述第一部分和所述第二部分可以钎焊在一起以形成所述界面。

所述附接端可以被配置成通过以下技术中的任何一种附接到所述辊：胶粘、钎焊、压力装配、收缩装配、螺纹连接和/或机械连接。

可选地，柱钉还包括设置在侧壁中的一个或多个周向延伸的凹部。

根据本发明的第二方面，提供了一种高压研磨辊，包括具有周向表面的圆柱形辊，以及附接到所述周向表面的根据本发明第一方面的多个高压研磨辊柱钉。

所述辊可以包括位于所述周向表面上第一位置处的第一多个高压研磨辊柱钉和位于所述周向表面上第二位置处的第二多个高压研磨辊柱钉，所述第一多个高压研磨辊柱钉中的每个柱钉具有以第一体积比设置的第一部分和第二部分，所述第二多个高压研磨辊柱钉中的每个柱钉具有以第二体积比设置的第一部分和第二部分，所述第一体积比和所述第二体积比基本上彼此不同。

所述辊可以包括位于所述周向表面上第三位置处的第三多个高压研磨辊柱钉，所述第三多个高压研磨辊柱钉的每个柱钉具有以第三体积比提供的第一部分和第二部分，所述第三体积比与第一和第二体积比基本上不同。

每个高压研磨辊柱钉可以通过以下任何一种技术附接到辊:胶粘、钎焊、压力装配、收缩装配、螺纹连接和/或机械连接。

根据本发明的第三方面，提供了一种制造根据本发明第二方面的高压研磨辊的方法，所述方法包括:

以预定体积比提供高压研磨辊柱钉的多个第一体积部分和多个第二体积部分，

将高压研磨辊柱钉的所述第一体积部分和所述第二体积部分接合在一起以形成界面，以及

将所述多个高压研磨辊柱钉附接到所述高压研磨辊的所述周向表面。

附图说明

下面仅以示例的方式参照附图详细描述本发明，其中：

图1示意性地示出了已知的高压研磨辊设备；

图2示出了包括柱钉的辊；

图3示意性地示出了使用后的一对辊的平面图；

图4是第一示例性高压研磨辊柱钉的侧视图；

图5是第二示例性高压研磨辊柱钉的侧视图；

图6是第三示例性高压研磨辊柱钉的侧视图；

图7是第四示例性高压研磨辊柱钉的侧视图；

图8是装配有示例性高压研磨辊柱钉的高压研磨辊的示意性横截面图；

图9是高压研磨辊的示意性横截面图，该高压研磨辊装配有包括周向延伸的凹部的示例性高压研磨辊柱钉；和

图10是显现磨损的图9的高压研磨辊的示意性横截面图。

在附图中，相似的附图标记表示相似的部件。

具体实施方式

参考图4，提供了高压研磨辊柱钉7。该高压研磨辊柱钉7呈细长型并具有中心纵轴。该高压研磨辊柱钉7包括在界面19处接合的第一体积部分17和第二体积部分18。该界面19是平面的并且垂直于该中心纵轴延伸。

该第一体积部分包括第一材料，该第二体积部分包括第二材料。优选地，该第一体积部分由第一(大块)材料组成，该第二体积部分由第二(大块)材料组成。该第一材料和该第二材料的耐磨性基本上彼此不同。以硬度作为耐磨性的间接衡量(或代用)。该第一材料的维氏硬度为900至1400hv30。该第二材料的维氏硬度为100至500hv30。

该第一部分的耐磨性高于该第二部分的耐磨性。优选地，该第一部分的材料是硬质合金，该第二部分的材料是钢。该第一部分优选为钴含量为8-20％的碳化钨级材料。该结构中的中等晶粒大小为2μm至5μm。该第二部分是标准工具或构造钢。

柱钉7大体上呈圆柱形，其轴向横截面通常为圆形。因此，每个第一体积部分17和第二体积部分18的轴向横截面也为圆形。柱钉7的长度一般可达70毫米。优选地，每个柱钉的长度在20至80毫米之间。更优选地，每个柱钉的长度在40至70毫米之间。

该第一部分17和第二部分18优选地采用以下任何一种或更多种技术在界面19处接合：钎焊(例如：银钎焊、铜钎焊、黄铜钎焊等)、胶粘(例如环氧树脂、双组分胶等)、摩擦焊、焊接、激光焊或螺纹连接。

在一个实施例中，如图4所示，该第一部分17与该第二部分18的体积比约为1∶1。在另一实施例中，如图5所示，该第一部分与该第二部分的体积比约为2∶1。因此，每个第一和第二体积部分17、18呈圆柱形，且二者的长度不同。在另一实施例中，如图6所示，该第一部分17与该第二部分18的体积比约为3∶1。在又一实施例中，如图7所示，该第一部分17与该第二部分18的体积比约为4∶1。体积比受所用接合技术的强度影响。例如，利用牢固钎焊界面19，第二部分18可以制造得比其他情况更长，因为当柱钉7的界面19不再被直接支撑在辊12内时，第二部分18能够承受使用期间施加的力。本发明还设想了5∶1的体积比。

柱钉具有设置为与待研磨材料接触的研磨表面8。附接端9位于与研磨表面8相对的一端。研磨表面8和附接端9通过侧壁10连接。该第一部分17包括该研磨表面，该第二部分18包括该附接端9。

可选地，如图9和10所示，周向凹部11可以围绕侧壁10延伸。然而，该周向凹部11对本发明并非是必要的，因此可以省略。该凹部11使得该研磨表面8能够选择性地移除，从而在移除初始研磨表面时露出邻近凹部的新研磨表面。

现在转向图8，在使用中，柱钉7朝向附接端9附接至高压研磨辊12。柱钉7被接收并安置在辊12的表面中的凹处(pocket)内。这种附接可以采用任何合适的技术，例如胶粘、钎焊、收缩装配、压力装配等。多个柱钉附接至研磨辊12，使得每个柱钉7的研磨表面8处于期望的高度，并且多个研磨表面8形成有效辊表面，如图8所示。辊12的有效表面由虚线13表示。

优选地，位于研磨辊12的表面下方的柱钉7的比例至少为柱钉7总体积的80％。位于研磨辊12的表面下方的柱钉7的比例可以是柱钉7总体积的至少40％，优选至少50％，更优选至少60％，并且可选地高于70％。该比例受生成界面19所用技术的影响。

如上所述，在使用一段时期后，朝向研磨辊12中间的柱钉7受到的磨损可能大于朝向研磨辊端部的柱钉7，由此有效研磨表面不再平整(或不再具有期望的轮廓)。这在图9中示出。靠近辊12中心的柱钉14受到的磨损要大于辊12任一端部处的柱钉，因此有效表面越来越不平整，并且逐渐类似于图3所示的弯曲表面。除柱钉磨损外，通常由钢制成的辊12也会受到磨损，从而逐渐露出柱钉7的下部。因此，界面19优选地位于辊19的表面下方。

根据柱钉7沿辊12长度的位置来调整第一和第二体积部分17、18的比例是有益的。位于朝向辊14中心的柱钉7的第一部分17与第二部分18之间的比例可以大于位于朝向辊12端部的柱钉7。例如，朝向辊12中心的柱钉7可以包括体积比为3∶1的第一部分17和第二部分18，而朝向辊12端部的柱钉7可以以体积比1∶1呈现，因为它们受到的磨损更小。

注意，尽管有效辊表面16被示出为基本平整且平行于辊12的旋转轴线，但是也可以替代地实现成型的有效研磨表面。

已经参照实施例示出和描述了所附权利要求中阐述的本发明。然而，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

例如，可以使用其他类型的材料，例如硬化钢，而且柱钉可以具有不同于示例中所描述的圆柱形的形状。

本文所描述的高压研磨辊能够提供比先前可用的成本更低的高压研磨辊选项。

此外，每个复合柱钉在高压研磨辊的钢筒中具有更好的配合，因为跟具有更高耐磨性(从而更高硬度)的柱钉相比，柱钉与辊接触的部分的硬度更接近于钢的硬度。

柱钉中的材料组合也提供了磨损标记的视觉指示，起到保养控制功能，使得操作人员能够更好地确定何时需要修整辊表面。

最后，组合材料的柱钉还提供了更高的碳化钨利用率。