[发明专利]一种用于生物质成型机的耐磨非金属成型筒及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生物质成型机的耐磨非金属成型筒及其制造工艺。

背景技术

生物秸秆属于可再生能源，作为燃料可实现C0₂温室气体的零排放，但目前秸秆大多被直接荒烧，造成极大的环境污染和能源浪费，大力发展生物质成型燃料将能够充分利用生物质秸秆，将其转换成能够运输的可再生能源，不仅有利于环境保护，更能够充分利用生物质资源。

由于秸秆具有自由体积密度小，能源密度小等特点，通过生物质成型机在一定的温度(110-160℃)、压力下（10-30MPa），可将其压缩成型。生物质成型机分为多种形式，液压式生物质成型机是依靠液压装置驱动压缩杆将物料压入成型筒来实现生物质的压缩成型的，压缩过程中一方面由于外部加热使秸秆纤维、木质素软化，另一方面压缩杆产生挤压力把秸秆推入成型筒从而压缩成型。

生物质秸秆内有较高的Si以及Ca、K等碱金属，秸秆收集过程中会夹带许多泥沙(含有Si0₂等金属氧化物)。在生物质成型过程中，由于成型筒处在较高温度和压力下工作，成型筒内壁与物料始终处于磨擦状态，因此导致成型筒的磨损非常严重。当成型筒磨损到一定程度时，原料就无法完成成型。因此，成型筒的磨损决定了生物质成型机的使用寿命。目前，国外生物质成型燃料在生产800-1000t时就需要对成型筒进行修复，修复价为4000欧元；国内则只能生产75-300t就需对成型筒进行修复，修复价为1-3万元。由于成型筒处于高速运转情况下成型时所受的摩擦力很大，而目前采用的成型筒的金属材料无法满足高摩擦力的环境，造成成型筒过快磨损；另一方面，目前成型筒的制造工艺造成成型筒处于高粉尘环境，造成成型筒的快速磨损。

因此，研究新型耐磨材料和新型制造工艺以制造耐磨生物质成型筒成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生物质成型机的耐磨非金属成型筒及其制造工艺，以提高成型筒的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于生物质成型机的耐磨非金属成型筒，所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分组成，成型管与套筒采用粘接配合，套筒与保型管采用过渡配合；所述成型管采用耐磨型非金属材料制成。

成型管优选采用氧化铝陶瓷制成。

套筒采用铸钢或碳钢制成。

保型管采用合金钢制成。

由于普通的生物质成型机的成型筒磨损严重，本发明利用耐磨型非金属材料来制取生物质成型机上的成型管，摒弃了以前单纯用金属耐磨材料作为成型筒材料的做法。

本发明将成型筒分为成型管、套筒和保型管三部分，这三部分采用不同材质进行制造。其中生物质成型过程中的主要磨损部位成型管采用非金属的陶瓷耐磨材料，其主要材质为氧化铝陶瓷；成型筒的套筒采用铸钢；保型管采用合金钢。这样在生物质成型机中，利用陶瓷非金属耐磨材料来承受主要的摩擦力，用金属材料作为骨架，这样既保证了成型筒具有优异的耐磨性，又保证了其强度和刚度，使成型筒在生物质成型时具有极高的耐磨性和良好的稳定性，使生物质成型筒的稳定工作时间由原来的不足100小时提高到500小时以上，使液压式生物质成型机的稳定工作寿命有了质的飞跃。

本发明还提供了一种用于生物质成型机的耐磨非金属成型筒的制造工艺，其中，成型管采用氧化铝陶瓷等静压成型后烧结制成；套筒采用铸钢整体铸造；保型管采用内孔渗碳工艺制造，之后进行高频表面淬火处理使其硬度达到58-80HRC。

所述的等静压成型、内孔渗碳工艺、高频表面淬火处理都是常规成熟的方法。

其中针对本发明中的成型管，制造时的烧结温度为1650-1720℃，时间为50-70h。

套筒在铸造过程中保证套筒的内壁表面粗糙度不低于3.2，具体可通过镗床加工实现。

保型管采用内孔渗碳工艺制造，将工件置入活性渗碳介质中, 加热到600-1200℃，保温20h以上，渗碳深度为0.4-1.0mm，然后进行高频表面淬火处理使其硬度达到58-80HRC。

高频表面淬火处理如下进行：将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入200～300KHZ高频交流电，将零件表面加热至600～1200℃后，立即喷水或浸油淬火。

采用内孔渗碳制造工艺时，先加热到单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分。高频表面淬火处理时，通入高频交流电后，在工件表面会形成同频率的感应电流，而喷水冷却或浸油淬火后，可使工件表面层淬硬，获得要求的硬度。