陶瓷耐磨性在水泥行业中起决定性作用

文章来源:建材互联网       发布时间:2019年09月12日

 近年来,随着我国基础设施的大量建设,水泥行业发展迅速,掀起了升级换代和技术创新的高潮。生产过程和管理模式也发生了质的变化。由于采用了原料预均化、原料均化、旋风预热和窑外分解等一系列新技术,新型干法已成为发展的主流。系统产率高,产品质量好,每吨水泥热耗低,生产效率高,能耗低,污染轻。

 

 技术创新和规模扩大一方面提高了生产率和工作条件,另一方面也使以前不是主要关注的设备磨损问题越来越突出。设备的磨损严重影响了水泥行业的正常生产,从而导致生产成本和维护成本的增加。因此,寻找一种经济可行的设备耐磨方法,大大延长耐磨零件的使用寿命,对于提高设备生产效率、降低生产成本、节约资源具有重要意义。

 

 本文论述了磨损机理,分析了水泥工业中设备磨损的特点,介绍了耐磨陶瓷这一成熟可靠的高科技产品在水泥设备耐磨中的应用。

 

 一、水泥行业设备磨损机理

 

 根据磨损的机理和形式,磨损可分为磨料磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损等类型。不同的磨损类型采用不同的耐磨措施和耐磨材料。深入细致的磨损失效分析是为了找出导致磨损的磨损机理,从而选择不同的耐磨材料和耐磨措施。

 

 以下主要讨论水泥行业设备磨损中常见的冲蚀磨损和疲劳磨损。

 

 Finnie等人的研究结果表明,材料在冲蚀磨损中的磨损率不仅与材料本身的特性有关,还与磨料的物理性能(主要是硬度和粒度)直接相关,其中颗粒的冲蚀角最为重要。当颗粒冲蚀角为0度时,是纯滑动射流,主要是磨料磨损,相当于松散颗粒在滑动摩擦的共同作用下引起的一种磨损。随着注射角度的增加,磨料磨损比例降低,表面疲劳磨损比例相应增加。当角度为90°时,表面疲劳磨损占主导地位。此时,材料的韧性非常重要,韧性好的材料磨损率低。例如,磨损角度为90度的橡胶是最好的耐磨材料,而磨损角度为0度的材料是最差的。

 

 泳池和芬尼等。对不同冲击角度下金属材料在气固两相流中的磨损率进行了实验研究,进一步证实了韧性材料的最大磨损角度为20 -30度,脆性材料的最大磨损角度为90度的结论(如图1所示)。


 图1是显示具有不同性能的陶瓷、金属和橡胶材料的冲蚀磨损和冲蚀角之间关系的曲线图。从图1中可以看出,当受到小角度侵蚀磨损时,陶瓷材料具有最小的磨损重量损失。

 

 大量新型干法生产线采用高度自动化的封闭式气力输送系统,冲蚀磨损是物料循环过程中的主要磨损。例如送粉管、风扇、旋风管、分级机等。

 

 然而,材料输送系统主要是疲劳磨损,如斜槽和料斗。

 

 二、设备防磨损的原则

 

 水泥工业中大多数设备基材由钢组成,钢磨损是设备磨损的外在表现。由于磨损问题一般只发生在零件的表面和部分部位,因此采取表面保护措施来控制和延缓表面损伤,成为解决磨损问题的有效方法。

 

 如上所述,磨损机制取决于颗粒碰撞的冲蚀角。当冲蚀角相对较小(一般认为小于25度)时,磨损形式主要是切削机构。此时,增加硬度是提高材料耐磨性的有效方法。当冲蚀角较大时,由于颗粒的冲击能量被材料的变形吸收,材料的韧性或变形能力对耐磨性起决定性作用。

 

 以冲蚀磨损为主要因素的设备表面处理,无疑是寻找更高硬度材料的最佳方法。在几十年的发展过程中,耐磨材料的研究和创新从未停止过。铸石、铸钢、合金钢、热喷涂、耐磨涂层、耐磨水泥等材料。其中,氧化铝陶瓷因其高耐磨性、高硬度、抗氧化性、耐腐蚀性和极高的耐高低温强度而成为应用最广泛的耐磨材料之一。

 

 在水泥厂的煤和灰中,几乎所有硬质矿物颗粒的硬度都会高于普通碳钢,但一般不会超过仅次于金刚石的耐磨陶瓷的硬度。

 

 对于主要基于疲劳磨损的物料输送系统,不仅要考虑材料的硬度,还要考虑其韧性。理论研究表明,在疲劳磨损中,硬度不再是耐磨性的标志,在这种情况下,材料的弹性模量成为影响材料耐磨性的主要因素。

 

 三、耐磨材料的选择原则

 

 根据水泥厂设备磨损的原理,设备分为气力输送设备和物料输送设备。气力输送设备的耐磨主要是提高表面材料的硬度,而物料输送系统的耐磨主要是提高耐磨材料的韧性,辅以硬度。

 

 材料的磨损特性不同于材料强度等机械性能,机械性能是与磨损工况密切相关的系统特性。事实上,设备是否耐磨不仅仅是设备本身的材料问题。它是环境参数(如冲击角、侵蚀速度、侵蚀时间和温度)、磨粒特性(如硬度、粒度和形状)和目标特性(如硬度、断裂韧性和微观结构等)共同作用的结果。)。因此,耐磨材料的选择必须结合其实际使用条件来考虑。

 

 设备的磨损和抗磨损是矛盾的。为了有效提高设备的综合抗磨能力,从而提高设备的整体使用寿命和可靠性,有必要掌握常用耐磨材料各自的特点,然后根据不同零件的磨损性能和工作条件选择合适的耐磨材料和抗磨方法。

 

 耐磨材料有很多种,各有优缺点,适合不同的范围和场合。本文主要研究耐磨陶瓷在水泥设备中的应用。


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