[发明专利]用于高度耐磨应用的耐磨附件

说明书

相关专利

本申请要求2009年7月9日提交的美国临时专利申请No.61/224,426的优先权，该临时申请以引用方式完全并入本文中；以及要求2009年11月20日提交的美国临时专利申请No.61/263,286的优先权，该临时申请以引用方式完全并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及用于高度耐磨应用的耐磨组件，更特别地，涉及一种用于这种组件的可现场修理的耐磨附件。

背景技术

耐磨表面是许多应用的关键部件。例如，炼油厂的流化床催化裂化采用“催化剂提升管(catalyst risers)”、受到硬陶瓷催化剂严重内部磨损的容器。此外，造纸、金属生产和采矿都利用轧制过程将各种材料形成预定形状、类型或状态。这些过程要求轧辊(roller)具有耐磨表面。由于这种耐磨表面常用于高度耐磨应用中使用的耐磨堆焊(hardfacing)表面和瓷砖直到最终破裂，表面会快速损坏，造成故障，从而需要停止运行，如果可以修理的话，还需要对耐磨堆焊表面进行长时间的修理。

一般来说，可通过直接对容器内部或轧辊表面进行涂敷或表面处理，从而使耐磨表面具有所需特征。进行涂敷或表面处理的一般工艺包括焊接、电镀、或热喷熔(thermal spray & fusing)技术。每种技术都具有其自身的缺点。例如，热喷涂的涂层可能会在处理过程中发生剥落、破裂或分层，因为这些涂层仅以机械方式粘合在一起，强度不足以承受重型工艺，例如集料或重矿石操作。另外，对大型容器或轧辊进行电镀不切实际，费用昂贵，对环境也会造成污染。进一步，电镀容器和轧辊不易进行有效的现场修理。

尽管存在各自的缺陷，但焊接或热喷熔仍是表面处理的首选方法。用焊接或喷熔技术进行表面耐磨堆焊的一个难题在于形成这样的表面，即：硬度足以抵抗磨损，但又不至于使焊接件过脆而导致其在焊接之后因冷却而破裂或在使用轧辊时因负荷而破裂。由于可修性的难题，进行了折衷，以防止由于破裂和剥落而使耐磨性降低，造成严重故障。这种工业处理设备的使用者和制造商开发了许多不同解决方案来解决这些限制，但仍存在许多缺点。

例如，Kawatsu的第4,848,683号美国专利公开了一种具有两种挡块的轧辊，该两种挡块的耐磨性不同，并交替设置。如Kawatsu所述，轧辊的本体在使用时受到磨损。因此，轧辊表面的裂痕会在整个轧辊本体上扩散。即使这种裂痕不对轧辊本体造成完全破坏，轧辊本体也必须停止运行，如果可修理，必须对裂痕进行修理。

Buchholtz等人的第5,269,477号美国专利公开了一种具有由比轧辊表面硬的材料制成的嵌入式耐磨件的轧辊。与Kawatsu的发明一样，所述轧辊本体会产生裂痕，需要进行高成本、耗时间的修理。进一步，耐磨件中的一个裂痕会破坏该耐磨件，降低了轧辊的效能，使轧辊本体更易受到进一步损坏。

Patzelt等人的加拿大专利申请2,202,213公开了一种具有嵌入其中的剖面为销形的本体的轧辊。同上，轧辊本体会受到磨损。如Patzelt所述，修理轧辊本体需要拆卸轧辊，去掉部分轧辊材料，并重构轧辊表面。这种修理过程需要相当长的时间和费用。

Ramesohl的第6,523,767号美国专利公开了一种可在磨损时更换的轧辊嵌件。Ramesohl的一个实施例为，在嵌件之间设置额外的“薄片(lamellae)”，以保护轧辊本体。但是，这些薄片也会受到磨损，另外，还会减少耐磨材料的总表面积，从而降低轧辊的效能。同样，与Kawatsu的发明一样，耐磨件中的一个裂痕便会破坏该耐磨件，进一步降低了轧辊的效能，使轧辊本体更易受到损坏。

鉴于现有技术中存在的问题，需要一种能快速廉价地进行现场修理的耐磨组件。

发明内容

本发明提供了一种用于高度耐磨应用的改进的组件和嵌件。在一个实施例中，用于嵌入耐磨组件的耐磨附件包括底部和顶部。在该实施例中，所述底部用于可拆装地嵌入耐磨组件的凹部，包括耐磨材料的顶部的至少一个尺寸大于底部，使顶部覆盖凹部以外的耐磨组件的基底表面。在另一个实施例中，耐磨组件包括表面、基底和多个耐磨附件。在该实施例中，所述耐磨附件可拆装地连接至基底，每个附件包括内部和外部，其中，所述外部与至少一个其他耐磨附件的外部连接，使得多个连接的耐磨附件包括耐磨组件的表面的至少一部分。在又一个实施例中，耐磨嵌件包括多个层，每层从由耐磨堆焊材料、韧性材料、接合面构成的组中选出，其中，所述多个层包括至少两层耐磨堆焊材料。

附图说明

图1A-B为根据本发明例示性实施例的可更换耐磨附件100、102的示意图；