橡胶复合材料、橡胶高锰合金钢复合衬板及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于磨机技术领域，尤其涉及一种橡胶复合材料、橡胶高锰合金钢复合衬板及其制备工艺。


背景技术：

2.球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。球磨机中研磨体一般为钢制圆球，并按不同直径和一定比例装入筒中，研磨体也可用钢段。根据研磨物料的粒度加以选择，物料由球磨机进料端空心轴装入筒体内，当球磨机筒体转动时候，研磨体由于惯性和离心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒体衬板上被筒体带走，当被带到一定的高度时候，由于其本身的重力作用而被抛落，下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎。选矿、建材等行业内干法磨机内衬，大多使用的是全高锰合金的钢衬板，但其重量重、能源损耗大；安装更换时人工成本高；运行时噪音大，对环境影响大。
3.目前，在采用磨机生产水泥时，筒体内温度超过120℃时，水泥溶剂降解，一些企业是在筒体外淋水强降温，但效率不好且浪费水和电，还容易带来安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种橡胶复合材料、橡胶高锰合金钢复合衬板及其制备工艺。
5.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
6.一种橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：丁苯胶100份、石墨粉18-25份、滑石粉30-40份、陶土20-28份、沥青9-12份、防老剂1.5-2.2份、促进剂0.5-1份、活性剂3-10份、硫化剂30-38份。
7.优选的，所述橡胶复合材料包括以下重量份的原料：丁苯胶100份、石墨粉20份、滑石粉35份、陶土25份、沥青10份、防老剂2份、促进剂0.8份、活性剂8份、硫化剂35份。
8.优选的，所述丁苯胶为丁苯胶1502；
9.所述石墨粉的d97粒径为6.5-7μm；
10.所述沥青为煤沥青，所述煤沥青的软化点为75-95℃；
11.所述防老剂为防老剂rd；
12.所述促进剂为促进剂d；
13.所述活性剂为氧化钙、氧化镁中的一种或两种的组合；
14.所述硫化剂为硫磺。
15.上述橡胶复合材料的制备方法包括以下步骤：按配方比称取橡胶复合材料的各原料；然后将各原料置于混炼机中混炼，薄通下片，得未硫化橡胶料，然后进行硫化处理，得到橡胶复合材料。
16.作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种橡胶高锰合金钢复合衬板，包括橡胶板，所述橡胶板包括橡胶底板和一体成型于所述橡胶底板外侧面的橡胶外板，所述橡胶
外板的外侧面呈波纹状；所述橡胶板中设有高锰合金钢骨架，所述高锰合金钢骨架包括多块镶嵌于所述橡胶外板内的高锰合金钢波纹单板，所述橡胶板与高锰合金钢骨架硫化为一体结构。
17.所述橡胶板所用材料为上述橡胶复合材料。本发明中所用高锰合金钢主要为国外进口的高锰合金钢。
18.优选的，所述橡胶外板上波纹的延伸方向与橡胶板的宽度方向平行，多块高锰合金钢波纹单板沿橡胶板长度方向间隔排布，多块所述高锰合金钢波纹单板两侧分别焊接固定有一块长钢板，相邻两块所述高锰合金钢波纹单板之间均填充有橡胶波纹单板，所述橡胶外板包括多块所述橡胶波纹单板。
19.优选的，所述高锰合金钢波纹单板外包覆有橡胶层。
20.优选的，所述高锰合金钢波纹单板接近橡胶底板的一侧呈向外凸起的弧形，远离橡胶底板的一侧呈与橡胶外板外侧面相匹配的波纹状，所述高锰合金钢波纹单板的波峰和波谷呈弧形。
21.优选的，所述高锰合金钢骨架中间沿长度方向贯穿固定有多个螺孔，多个所述螺孔两侧共同焊接固定有合金钢紧固条，所述合金钢紧固条与多块所述高锰合金钢波纹单板焊接固定；
22.每一所述螺孔对应的所述橡胶高锰合金钢复合衬板上设置有用于将橡胶高锰合金钢复合衬板安装于磨机筒体内壁的安装孔。
23.作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种高锰合金钢复合衬板的制备工艺，包括以下步骤：
24.1)按配方比称取橡胶复合材料的各原料；然后将各原料置于混炼机中混炼，然后出片，得未硫化橡胶料；
25.2)制备高锰合金钢骨架；
26.3)在所述高锰合金钢骨架的表面涂刷硫化粘合剂，干燥处理后置于硫化模具内，在高锰合金钢波纹单板之间以及高锰合金钢骨架背面填充未硫化橡胶料，然后进行硫化处理；再经过修边、质检得到橡胶高锰合金钢复合衬板。
27.优选的，所述步骤2)具体包括以下步骤：将高锰合金进行切割，得到多块待处理高锰合金波纹钢板，再于多块待处理高锰合金波纹钢板两侧焊接待处理长钢板，经过上述处理后，得到高锰合金钢板骨架初品；再将该高锰合金钢板骨架初品依次进行除焊渣、酸洗除锈、脱脂、磷化处理、干燥处理，得到高锰合金钢骨架；
28.所述步骤3)中，所述硫化粘合剂采用普力通热硫化胶粘剂，包括底漆和面漆，底漆为普力通815，面漆为普力通825。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
30.1、本发明采用滑石粉、陶土、沥青与石墨粉等材料对橡胶复合材料进行填充，其中石墨粉主要起到导热和耐磨作用，有效提升了橡胶复合材料的散热性以及耐磨性。本发明中的橡胶复合材料，能耐瞬间温度150℃、导热性好，硬度适中能起到一定的缓冲作用。将本发明橡胶复合材料作为衬板材料应用至磨机内时，能在短时间内将筒体内的温度(超过120℃的情况下)降低20℃左右，解决了水泥生产行业筒体内温度超过120℃的情况下水泥降解的根本问题，也就是说只要进料温度不超过100℃筒体内温度就不会超过120℃，解决了水
泥企业的一大难题。此外，本发明中的橡胶复合材料还具有耐热、减震、耐磨、强度高等特点。
31.2、传统的全高锰合金的钢衬板厚度较厚，本发明橡胶高锰合金钢复合衬板的厚度明显降低，因此增加磨机内的内部空间，增加容量，可相应增加钢球和碾磨材料，提高产能。
32.3、本发明橡胶高锰合金钢复合衬板相对于传统的全高锰合金的钢衬板，其质量轻，安装方便，并能有效节省用电，有利于减少生产成本。
33.4、传统的全高锰合金的钢衬板与钢球相撞后噪声大，使用本发明中的橡胶高锰合金钢复合衬板，由于设置有橡胶底板，可使噪声明显降低。
34.5、高锰合金钢衬板安装时衬板与筒体之间还需要加一块3mm厚的三合板，主要是防止衬板在长期使用时底部凸凹不平会给筒体留下印记，但有隔热副作用。本发明橡胶高锰合金钢复合衬板不需要该三合板，因此可减少材料。
35.6、本发明中，各高锰合金波纹钢板与橡胶复合层在高温环境下的粘合强度高，结构稳定性高，在高温环境下工作性能稳定。且可使橡胶高锰合金钢复合衬板在工作寿命年限内不会出现早期脱落。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是实施例4中橡胶高锰合金钢复合衬板的立体结构示意图；
38.图2是实施例4中橡胶高锰合金钢复合衬板的另一立体结构示意图；
39.图3是合金钢骨架的立体结构示意图；
40.图4是合金钢骨架的俯视图；
41.图5是合金钢骨架的仰视图；
42.图6是合金钢骨架的侧视图；
43.图7是合金钢波纹单板的前视图；
44.图8是实施例5中橡胶高锰合金钢复合衬板的俯视图。
45.图例说明：
46.1、橡胶板；11、橡胶底板；12、橡胶外板；121、橡胶波纹单板；2、高锰合金钢骨架；21、高锰合金钢波纹单板；22、长钢板；23、螺孔；24、合金钢紧固条；3、安装孔。
具体实施方式
47.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
48.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
49.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市
场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
50.下述实施例1-3中，所使用的石墨粉的性能如表1所示。
51.表1石墨粉性能参数
52.检验项目检测标准检测结果外观gb/t20020-20134.1灰黑色粉末固定碳/(％)gb/t3521-200879.76水分/(％)gb/t3521-20082.5d97/(μm)/6.89吸碘值/(g/kg)gb/t3780.1-201563dbp吸收值/(10-5
m3/kg)gb/t3780.2-201781氮吸附比表面积/(103m2/kg)gb/t10722-201473灰分％gb/t3780.10-201717.8145μm筛余物/％gb3778-20110
53.实施例1：
54.一种橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：丁苯胶1502100份、石墨粉20份、滑石粉35份、陶土25份、煤沥青10份、防老剂rd 2份、促进剂d 0.8份、活性剂8份、硫磺35份。
55.上述煤沥青的软化点为75-95℃，活性剂为氧化钙、氧化镁按质量比1：1组成。
56.制备方法包括以下步骤：
57.1)按配方比称取橡胶复合材料的各原料；然后将各原料置于混炼机中混炼，薄通下片，得未硫化橡胶料，门尼粘度ml(1 4)100℃为56；
58.取样检测硫化曲线：硫化条件为150℃；t10为6.6min，t90为26.5min；ts1为4.3min；
59.2)将未硫化橡胶料进行硫化处理，得到橡胶复合材料。
60.对实施例1中制备得到的橡胶复合材料的抗折强度、冲击强度、维卡丁耐热温度、邵尔d硬度进行检测，测试结果如表2所示。
61.表2实施例1中橡胶复合材料的性能检测数据
[0062] 抗折强度冲击强度维卡丁耐热温度邵尔d硬度橡胶复合材料87mpa2.3
×
105j/m2110℃86度
[0063]
实施例2：
[0064]
一种橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：丁苯胶1502100份、石墨粉18份、滑石粉40份、陶土26份、煤沥青9份、防老剂rd2份、促进剂d1份、活性剂10份、硫磺32份。
[0065]
上述煤沥青的软化点为75-95℃，活性剂为氧化钙、氧化镁按质量比1：1组成。
[0066]
制备方法包括以下步骤：
[0067]
1)按配方比称取橡胶复合材料的各原料；然后将各原料置于混炼机中混炼，薄通下片，得未硫化橡胶料，门尼粘度ml(1 4)100℃为56；
[0068]
取样检测硫化曲线：硫化条件为150℃；t10为5.5min，t90为26.3min；ts1为4.2min；
[0069]
2)将未硫化橡胶料进行硫化处理，得到橡胶复合材料。
[0070]
对实施例2中制备得到的橡胶复合材料的抗折强度、冲击强度、维卡丁耐热温度、
邵尔d硬度进行检测，测试结果如表3所示。
[0071]
表3实施例2中橡胶复合材料的性能检测数据
[0072] 抗折强度冲击强度维卡丁耐热温度邵尔d硬度橡胶复合材料85mpa2.2
×
105j/m2103℃82度
[0073]
实施例3：
[0074]
一种橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：丁苯胶1502100份、石墨粉25份、滑石粉30份、陶土28份、煤沥青11份、防老剂rd 2.2份、促进剂d 0.5份、活性剂6份、硫磺38份。
[0075]
上述煤沥青的软化点为75-95℃，活性剂为氧化钙、氧化镁按质量比1：1组成。
[0076]
制备方法包括以下步骤：
[0077]
1)按配方比称取橡胶复合材料的各原料；然后将各原料置于混炼机中混炼，薄通下片，得未硫化橡胶料；
[0078]
2)将未硫化橡胶料进行硫化处理，得到橡胶复合材料。
[0079]
实施例4：
[0080]
由图1-7所示，一种橡胶高锰合金钢复合衬板，包括橡胶板1，橡胶板1包括橡胶底板11和一体成型于橡胶底板11外侧面的橡胶外板12，橡胶外板12的外侧面呈波纹状；橡胶板1中设有高锰合金钢骨架2，高锰合金钢骨架2包括多块镶嵌于橡胶外板12内的高锰合金钢波纹单板21，橡胶板1与高锰合金钢骨架2硫化为一体结构。橡胶板1由实施例1中的橡胶复合材料制成。
[0081]
本发明采用橡胶结合合金钢骨架，不仅使衬板的散热性能好，且具有耐热、减震、耐磨、强度高等特点。同时橡胶合金钢复合衬板相对于传统的全高锰合金的钢衬板，其质量轻，安装方便，并能有效节省用电，有利于减少生产成本。同时由于设置有橡胶底板11，可使噪声明显降低，且安装于磨机筒体内时，不会给筒体留下印记。
[0082]
由于采用间隔排布的多块高锰合金钢波纹单板21，可节省合金钢的使用量，且由于高锰合金钢波纹单板21位于橡胶之间，在球磨过程中，在被撞击后，可形成一定的缓冲保护，高锰合金钢波纹单板21的使用寿命长。橡胶板1与高锰合金钢骨架2硫化成一体结构，粘合强度高，结构稳定性高，在高温环境下工作性能稳定，且可使橡胶合金钢复合衬板在工作寿命年限内不会出现早期脱落。
[0083]
本实施例中，橡胶外板12上波纹的延伸方向与橡胶板1的宽度方向平行，多块高锰合金钢波纹单板21沿橡胶板1长度方向间隔排布，多块高锰合金钢波纹单板21两侧分别焊接固定有一块长钢板22，相邻两块高锰合金钢波纹单板21之间均填充有橡胶波纹单板121，橡胶外板12包括多块橡胶波纹单板121。上述结构的高锰合金钢骨架2使用的钢材料少，整体结构稳定，受力均匀，可有效延长橡胶合金钢复合衬板的工作寿命。
[0084]
本实施例中，高锰合金钢波纹单板21接近橡胶底板11的一侧呈向外凸起的弧形，远离橡胶底板11的一侧呈与橡胶外板12外侧面相匹配的波纹状，高锰合金钢波纹单板21的波峰和波谷呈弧形。此结构的高锰合金钢波纹单板21可增强高锰合金钢骨架2以及橡胶合金钢复合衬板的整体稳定性，使用效果好。
[0085]
本实施例中，高锰合金钢骨架2中间沿长度方向贯穿固定有多个螺孔23，多个螺孔23两侧共同焊接固定有合金钢紧固条24，合金钢紧固条24与多块高锰合金钢波纹单板21焊接固定；每一螺孔23对应的橡胶高锰合金钢复合衬板上设置有用于将橡胶高锰合金钢复合
衬板安装于磨机筒体内壁的安装孔3。该安装孔3(螺孔23)的数目一般为两个，沿橡胶板1长度方向设置，且相互对称。
[0086]
本实施例中，高锰合金钢波纹单板21的厚度一般为4.5-6mm，前后相邻的两块高锰合金波纹钢板之间的间距为13-18mm；橡胶高锰合金钢复合衬板的总高度为35-55mm。
[0087]
上述高锰合金钢复合衬板的制备工艺，包括以下步骤：
[0088]
1)按配方比称取实施例1中橡胶复合材料的各原料；然后将各原料置于混炼机中混炼，薄通下片，得未硫化橡胶料；
[0089]
2)将高锰合金进行切割，得到多块待处理高锰合金波纹钢板，再于多块待处理高锰合金波纹钢板两侧焊接待处理长钢板，经过上述处理后，得到高锰合金钢板骨架初品；再将该高锰合金钢板骨架初品依次进行除焊渣、酸洗除锈、脱脂、磷化处理、干燥处理，得到高锰合金钢骨架2；
[0090]
3)在所述高锰合金钢骨架2的表面涂刷硫化粘合剂，硫化粘合剂包括底漆和面漆，底漆为普力通815，面漆为普力通825；干燥处理后置于硫化模具内，在高锰合金钢波纹单板21之间以及高锰合金钢骨架2背面填充未硫化橡胶料，然后进行硫化处理；再经过修边、质检得到橡胶高锰合金钢复合衬板。
[0091]
通过上述方法制备得到的橡胶高锰合金钢复合衬板，在150℃*168小时的热空气老化后仍能保持较高的粘合强度，并且还抗冲击。
[0092]
实施例5：
[0093]
由图3-8所示，一种橡胶高锰合金钢复合衬板，与实施例4不同的是，高锰合金钢波纹单板21外包覆有橡胶层。该橡胶层一般较薄，与橡胶波纹单板121一体成形，可对高锰合金钢波纹单板21形成初步保护。
[0094]
原铸钢衬板与本发明实施例4中橡胶高锰合金钢复合衬板的成本对比：
[0095]
1)原铸钢衬板的尺寸为：30.8cm*50cm*5.4cm(含波纹)，质量为50.4kg，水泥磨机规格型号中3.2m*13m内衬板每圈需要32块*26圈＝832块*50.4kg/块＝总重量42吨。
[0096]
2)一种具体尺寸的橡胶高锰合金钢复合衬板(实施例4)：30.8cm*49.5cm*3.9cm。
[0097]
其中，高锰合金钢波纹单板21(波纹钢板)24块，板与板之间间距16mm，高锰合金钢波纹单板21的厚度5mm，两端由4mm厚*6mm宽*485mm长钢板22连成整体，合金钢骨架2尺寸为306mm*485mm*25mm，螺孔23深39mm。背面螺孔23突出14mm，螺孔23两边合金钢紧固条24为普通钢板，合金钢紧固条24的尺寸为4mm厚*10mm宽*485mm。波纹顶点到底谷高19mm，波纹最低点到底端6mm，底端长296mm，钢板厚5mm。
[0098]
橡胶高锰合金钢复合衬板质量(含波纹)为9.53kg，水泥磨机规格型号中3.2m*13m内衬板每圈需要32块*26圈＝832块*9.53kg/块＝总重量7.93吨，减轻34.07吨重量。
[0099]
3)按每降低1吨重量节约1安培电流计算(电压380伏)：每小时节约15度电，全年按300天计算，共节约10.8万度电/台磨机。
[0100]
4)降低人工成本，之前每块50.4kg在筒体内安装要2人以上并要配备辅助设备，现在每块9.53kg1人就可以单独作业并且不需要任何辅助设备。
[0101]
5)之前钢球与高锰合金相撞噪声较大，改用橡胶底座后噪声明显降低。
[0102]
6)原衬板总厚度54mm，现橡胶高锰合金钢复合衬板厚39mm，内空增加15mm，容量增大，钢球和碾磨材料可相应增加，提高产能。
[0103]
7)原衬板安装时衬板与筒体之间还加了一块3mm厚的三合板，主要是防止衬板在长期使用时底部凸凹不平会给筒体留下印记，但有隔热副作用。橡胶高锰合金钢复合衬板不需要这块三合板。
[0104]
8)上述每块橡胶高锰合金钢复合衬板的生产成本可控制在七十元以内，而传统的铸钢衬板的价格在四百以上。本发明中的橡胶高锰合金钢复合衬板的生产成本显著降低。