專利名稱：一種用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒及其制造工藝。
背景技術：
生物秸稈屬于可再生能源，作為燃料可實現CO2溫室氣體的零排放，但目前秸稈大多被直接荒燒，造成極大的環境污染和能源浪費，大力發展生物質成型燃料將能夠充分利用生物質秸稈，將其轉換成能夠運輸的可再生能源，不僅有利于環境保護，更能夠充分利用生物質資源。由于秸稈具有自由體積密度小，能源密度小等特點，通過生物質成型機在一定的溫度(110-16(TC)、壓力下(10-30MPa)，可將其壓縮成型。生物質成型機分為多種形式，液壓式生物質成型機是依靠液壓裝置驅動壓縮桿將物料壓入成型筒來實現生物質的壓縮成型的，壓縮過程中一方面由于外部加熱使秸稈纖維、木質素軟化，另一方面壓縮桿產生擠壓力把秸稈推入成型筒從而壓縮成型。生物質秸稈內有較高的Si以及Ca、K等堿金屬，秸稈收集過程中會夾帶許多泥沙 (含有SiO2等金屬氧化物)。在生物質成型過程中，由于成型筒處在較高溫度和壓力下工作，成型筒內壁與物料始終處于磨擦狀態，因此導致成型筒的磨損非常嚴重。當成型筒磨損到一定程度時，原料就無法完成成型。因此，成型筒的磨損決定了生物質成型機的使用壽命。目前，國外生物質成型燃料在生產SOO-IOOOt時就需要對成型筒進行修復，修復價為 4000歐元；國內則只能生產75-300t就需對成型筒進行修復，修復價為1-3萬元。由于成型筒處于高速運轉情況下成型時所受的摩擦力很大，而目前采用的成型筒的金屬材料無法滿足高摩擦力的環境，造成成型筒過快磨損；另一方面，目前成型筒的制造工藝造成成型筒處于高粉塵環境，造成成型筒的快速磨損。因此，研究新型耐磨材料和新型制造工藝以制造耐磨生物質成型筒成為急需解決的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒及其制造工藝，以提高成型筒的使用壽命。本發明采用的技術方案如下
一種用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒，所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分組成，成型管與套筒采用粘接配合，套筒與保型管采用過渡配合；所述成型管采用耐磨型非金屬材料制成。成型管優選采用氧化鋁陶瓷制成。套筒采用鑄鋼或碳鋼制成。保型管采用合金鋼制成。由于普通的生物質成型機的成型筒磨損嚴重，本發明利用耐磨型非金屬材料來制取生物質成型機上的成型管，摒棄了以前單純用金屬耐磨材料作為成型筒材料的做法。本發明將成型筒分為成型管、套筒和保型管三部分，這三部分采用不同材質進行制造。其中生物質成型過程中的主要磨損部位成型管采用非金屬的陶瓷耐磨材料，其主要材質為氧化鋁陶瓷；成型筒的套筒采用鑄鋼；保型管采用合金鋼。這樣在生物質成型機中， 利用陶瓷非金屬耐磨材料來承受主要的摩擦力，用金屬材料作為骨架，這樣既保證了成型筒具有優異的耐磨性，又保證了其強度和剛度，使成型筒在生物質成型時具有極高的耐磨性和良好的穩定性，使生物質成型筒的穩定工作時間由原來的不足100小時提高到500小時以上，使液壓式生物質成型機的穩定工作壽命有了質的飛躍。本發明還提供了一種用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其中， 成型管采用氧化鋁陶瓷等靜壓成型后燒結制成；套筒采用鑄鋼整體鑄造；保型管采用內孔滲碳工藝制造，之后進行高頻表面淬火處理使其硬度達到58-80HRC。所述的等靜壓成型、內孔滲碳工藝、高頻表面淬火處理都是常規成熟的方法。其中針對本發明中的成型管，制造時的燒結溫度為1650_1720°C，時間為50_70h。套筒在鑄造過程中保證套筒的內壁表面粗糙度不低于3. 2，具體可通過鏜床加工實現。保型管采用內孔滲碳工藝制造，將工件置入活性滲碳介質中，加熱到 600-1200°C，保溫20h以上，滲碳深度為0. 4-1. 0mm，然后進行高頻表面淬火處理使其硬度達到 58-80HRC。高頻表面淬火處理如下進行將工件放在用空心銅管繞成的感應器內，通入 200 300KHZ高頻交流電，將零件表面加熱至600 1200°C后，立即噴水或浸油淬火。采用內孔滲碳制造工藝時，先加熱到單相奧氏體區，保溫足夠時間后，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。高頻表面淬火處理時，通入高頻交流電后，在工件表面會形成同頻率的感應電流，而噴水冷卻或浸油淬火后，可使工件表面層淬硬，獲得要求的硬度。成型管與套筒采用耐高溫耐磨陶瓷膠粘接，此膠可直接購買市售產品。所述的氧化鋁陶瓷中氧化鋁含量不低于95%，氧化鐵含量不高于0. 1%。將本發明研制的耐磨性非金屬材料的成型筒在生物質成型機上進行試驗，采用花生殼、鋸末、稻殼、麥秸稈、水稻秸稈等生物質廢棄物進行壓縮成型試驗，實驗過程中的成型筒加熱溫度為140-160°C，成型壓力為15-20MPa，成型筒的使用壽命在500小時以上。本發明突破原有生物質成型機成型筒的設計思維模式，采用全新設計工藝和新型材料。本發明的應用，徹底解決了秸稈成型燃料設備的磨損問題，大大提高生物質成型筒的耐磨性，從而提高生物質成型機的使用壽命，為秸稈成型燃料設備的發展與推廣鋪平道路。
圖1為成型筒的裝配圖，1為成型管，2為套筒，3為保型管。
具體實施例方式以下以具體實施例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不限于此 實施例1用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒，所述成型筒由成型管、保型管和套筒三部分組成，成型管采用氧化鋁陶瓷制成，其中氧化鋁含量為90 - 98%，氧化鐵含量不超過0. 1% ； 保型管采用30CrMo合金鋼制成；套筒則采用ZG310-570鑄鋼制成。制造時，成型管采用等靜壓成型，1700°C高溫燒結50h;非金屬成型筒套筒采用鑄鋼整體鑄造，在鑄造過程中通過鏜床加工保證成型套筒的內壁表面光潔度不低于3.2 ；保型管采用內孔滲碳的制造工藝進行制造將工件置入活性滲碳介質中，加熱到900°C，保溫20h，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳；滲碳后進行高頻表面淬火處理將工件放在用空心銅管繞成的感應器內，通入200KMz高頻交流電后， 在工件表面形成同頻率的感應電流，將零件表面加熱至800°C后，立即噴水冷卻，工件表面層硬度達到58HRC。生物質成型套筒中的保型管與套筒采用過渡配合，成型管與套筒采用耐高溫耐磨陶瓷膠(成都市托馬斯科技有限公司產，TH04055)粘接。
權利要求
1.一種用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒，所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分組成，成型管與套筒采用粘接配合，套筒與保型管采用過渡配合，其特征在于，所述成型管采用耐磨型非金屬材料制成。
2.如權利要求1所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒，其特征在于，成型管采用氧化鋁陶瓷制成。
3.如權利要求1所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒，其特征在于，套筒采用鑄鋼或碳鋼制成；保型管采用合金鋼制成。
4.如權利要求2所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒，其特征在于，套筒采用鑄鋼或碳鋼制成；保型管采用合金鋼制成。
5.權利要求4所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，成型管采用氧化鋁陶瓷等靜壓成型后燒結制成；套筒采用鑄鋼整體鑄造；保型管采用內孔滲碳工藝制造，之后進行高頻表面淬火處理使其硬度達到58-80HRC。
6.如權利要求5所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，成型管制造時的燒結溫度為1650-1720°C，燒結時間為50-70h。
7.如權利要求6所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，套筒在鑄造過程中保證套筒的內壁表面粗糙度不低于3. 2。
8.如權利要求6所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，保型管采用內孔滲碳工藝制造，將工件置入活性滲碳介質中，加熱到600-1200°C，保溫20h以上，滲碳深度為0. 4-1. 0mm，然后進行高頻表面淬火處理使其硬度達到58-80HRC。
9.如權利要求8所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，高頻表面淬火處理如下進行將工件放在用空心銅管繞成的感應器內，通入200 300KHZ高頻交流電，將零件表面加熱至600 1200°C后，立即噴水或浸油淬火。
10.如權利要求5所述的用于生物質成型機的耐磨非金屬成型筒的制造工藝，其特征在于，成型管與套筒采用耐高溫耐磨陶瓷膠粘接。
全文摘要
本發明涉及生物質成型機中一種耐磨非金屬成型筒的制造工藝和技術。所述成型筒由成型管、套筒和保型管三部分組成，成型管與套筒采用粘接配合，套筒與保型管采用過渡配合；所述成型管采用耐磨型非金屬材料制成。本發明將大大提高成型筒的使用壽命，降低生物質成型機的維修成本。
文檔編號C10L5/44GK102179954SQ20111007008
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月23日 優先權日2010年11月12日
發明者張百良, 徐桂轉, 李保謙, 楊世關, 王萬章, 趙興濤 申請人:河南農業大學