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精城耐磨陶瓷復合襯板在生料立磨磨輥軸保護罩上的成功應用

2016-12-22 精城特瓷

關鍵詞：耐磨陶瓷復合襯板，立磨磨輥軸保護罩

內容摘要：

精城牌耐磨陶瓷復合襯板是為解決立磨磨輥軸保護罩磨損嚴重而專門設計和研發的，完全解決了磨輥軸保護套易磨損的難題。耐磨陶瓷復合襯板在錐形環樣的鋼件外壁上襯耐磨陶瓷，既發揮了陶瓷的耐高溫性，耐磨性，又發揮了金屬材料高強度、高韌性和易成型的特點，精城獨特的燕尾導軌技術使陶瓷和金屬復合在一起，最終達到增加設備使用壽命的目的。

精城20多年來，以高品質的創新產品、合理的價格和完善的售后服務贏得了世界數千家客戶的認可和贊譽，作為耐磨陶瓷專業的制造商，我們愿意一直伴隨于您左右，做您信賴的設備防磨專家。

一、前言

改革開放30多年來，中國經濟一直保持高速增長，大量鐵路、公路等交通設施的建設，以及大規模的城市化進程，房地產行業的迅速發展，促進了我國水泥行業的長期繁榮。據統計，自1985年以來，我國的水泥產量就一直名列世界前列，是世界上水泥行業發展速度最快的國家之一。水泥行業作為基礎產業，在國民經濟建設當中起到舉足輕重的作用。

立磨是現代水泥生產線粉磨系統的核心設備，具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力強、系統流程簡單、產能大等優點。其中磨輥又是立磨至關重要的研磨部件，是其核心部分；而磨輥軸承又是磨輥的關鍵零件，是磨輥的心臟。因此，磨輥軸承的保護，會直接影響到立磨的運轉性能，影響磨輥軸承的使用壽命，甚至關系到整條水泥生產線的生產效率。

二、磨輥軸保護套的作用

在立磨中，磨輥是被動運動的，當物料進入磨盤上，在離心力的作用下進入到磨輥下方，因為磨盤會隨著減速機旋轉，所以磨盤帶動上面的物料旋轉，物料與磨輥之間摩擦，帶動磨輥旋轉，這就是磨輥的運動方式，是受迫運動。磨輥是一個多不見組合的結構，如果沒有磨輥套保護，它的磨損會造成機器運營成本的增加，一個磨輥的整體更換要比一個磨輥套的更換要貴重的多。但是磨輥的軸更是重中之重，所以磨輥軸的保護罩一定要起到長期保護軸的作用，雖然保護罩在機器工作中產生磨損，不作為破碎和研磨設備的主體，也不直接與物料接觸，但離風口環較近，溫度較高，物料沖刷撞擊較大，所以磨輥軸保護罩的作用非常重要。

磨輥軸式樣圖

三、立磨磨輥軸保護套項目的概況

湖北某水泥有限公司使用的Loesche56.4生料磨，根據我們在貴公司生產現場了解到生料磨磨輥保護罩的實際工況，磨輥軸保護罩受沖擊的顆粒大、溫度高、風速快、磨損嚴重，出磨風量一般在650000-750000立方米/每小時，磨內通風量>300 m3／min，磨機進口溫度最高207℃。以前貴公司磨輥軸保護罩使用的是8mm+6mm金屬復合耐磨鋼板，堆焊耐磨層，由于物料顆粒較大，還有鐵釘螺絲等金屬的沖刷，磨輥軸保護罩磨損非常嚴重，一般使用10個月即磨損失效。

四、耐磨陶瓷復合襯板的技術優勢

我們采用NMC-YW燕尾型耐磨陶瓷復合襯板（30mm厚，底部帶燕尾形槽）。陶瓷材質為氧化鋁剛玉陶瓷，其硬度僅次于金剛石。具體施工方案為：將燕尾形焊條按一定布局焊接在10mm厚鋼板上，再將燕尾形陶瓷穿進焊條,焊條與陶瓷及鋼板間用耐高溫無機粘膠填充。

針對保護罩結構和高溫及沖擊性強的工況，將采用耐磨性和韌性都強的耐磨陶瓷，然后陶瓷的固定方式采用先進的安裝方式，此安裝方式要求較高，裝配要求精度高，所以必須滿足以下兩個條件：

陶瓷質量好，采用干壓成型的鉻剛玉陶瓷，硬度高，韌性強，燒結時不變形；耐磨陶瓷含量為95%的氧化鋁剛玉陶瓷，100噸干壓成型，洛氏硬度達HRA85，僅次于金剛石；耐磨陶瓷以配料中Al2O3的含量來分類，Al2O3含量越高相應性能越好，其中Al2O3含量在85％以上的氧化鋁陶瓷廣泛用作耐磨材料，含量在95％的氧化鋁陶瓷（又稱95瓷）作為優質耐磨材料被美國等發達國家選用制作超耐磨陶瓷襯板。

燕尾條要好，燕尾條的材質要求有良好的熱穩定性，不容易變形，固定陶瓷時要容易穿進去，裝配精度要求高；固定方式采用機床燕尾導軌技術，將原先的點焊接技術改為燕尾條固定技術，增加固定面，燕尾條不會熱變形，沒有虛焊，裝配精度高，安裝完陶瓷后，表面無縫隙。

五、耐磨陶瓷復合襯板的產品特點

1. 硬度高，耐磨性能優異

陶瓷采用95%AL2O3添加多種耐磨材料的獨特配方，100噸干壓成型，具有密度大、韌性高、耐磨損等特點。經中科院上海硅酸鹽研究所檢測，我公司生產的耐磨陶瓷的耐磨性相當于錳鋼的266倍，高鉻鑄鐵的171.5倍。

2. 抗沖擊性能優異

我公司生產的耐磨陶瓷在配方中引入了與Al2O3晶格很相近的Cr2O3和TiO2，同時添加了從日本東芝公司引進的ZnO晶須，在燒結過程中與Al2O3形成固熔體，起到細化晶粒，促進燒結和提高斷裂韌性的作用，斷裂韌性達到KIC≥4.97Mpa.m1/2。

3. 襯板表面光滑，不堵料沾料

獨特的陶瓷配方使我們的產品具有良好的表面光潔度和潤滑性能，吸水率低，確保設備運行中不粘料、堵料。

4. 安裝牢固

我公司采取可靠的方式以確保運行中不脫落：

鋼件外壁焊接燕尾型30mm厚耐磨陶瓷。陶瓷與鋼鐵粘貼牢固，在陶瓷襯板與鋼鐵的粘接中，我們采用進口專用金屬粘合劑。該產品具有粘接力強、耐熱性能好，耐酸堿、耐腐蝕、耐老化等特點。

5. 綜合性能對比

1）高耐磨，與合金、鑄石、涂料等內襯相比，可延長使用壽命3-10倍以上

2）密度小、厚度薄，大大減輕管線重量

3）施工維護方便，使用壽命長，大大降低檢修維護成本

4）采用耐高溫無機粘膠，粘接力強，耐高溫性好。

6. 使用壽命

保證使用壽命在2年以上。

六、耐磨陶瓷復合襯板的材質及技術指標

1. 陶瓷性能指標

2. 耐磨陶瓷專用無機粘合劑主要技術指標

GWJ系列耐高溫無機粘合劑是我公司專利產品。該粘合劑用于鋼鐵與陶瓷粘接，強度高和韌性好，可在室溫下固化，具有優異的耐熱性和耐老化性。主要用于在氣力輸送設備中粘貼耐磨陶瓷片，其優點是施工方便、靈活。根據十多年來運行情況表明，該技術成熟可靠，可在-50℃~350℃運行溫度下長期運行，不老化、不脫落，可滿足大部分防磨工程需要。

耐磨陶瓷專用無機粘合劑主要技術指標

七、耐磨陶瓷復合襯板普遍關心的幾個問題

(一) 如何解決重磨損問題

精城的耐磨陶瓷作為耐磨的工業材料之一,采用了榮獲國家科技進步三等獎的科研成果，耐磨性能優異。其核心是控制三個主要因素：原料的選擇、粉料的制備和燒結；

原材料選用的是高純度相位的阿爾法氧化鋁和晶體生長抑制劑；

粉料采用先進的粉體制備工藝，確保制成的造粒粉體分布均勻且具良好的流動性；

嚴格的燒結工藝和精確的溫度控制。該技術可以有效抑制晶體的生長，減少內部孔隙的產生，從而形成非常致密的燒結物。

(二) 如何解決高溫下陶瓷脫落問題

實際上，決定耐磨陶瓷的使用效果，主要是確保陶瓷不脫落。水泥廠部分設備溫度較高，大部分防磨廠家采用傳統的環氧樹脂類的有機粘膠。這類粘膠主要是有機成分，不耐高溫，且易老化。滿足不了長期運行的要求，即使采用燕尾槽裝卡或螺柱焊裝卡，一旦長期在超高溫情況下運行，粘膠極易老化變脆粉碎。

我們采用粘合劑是GWJ系列耐高溫無機粘合劑。該產品是我公司與清華大學精細陶瓷國家重點實驗室聯合研制的高科技產品。該種粘合劑對鋼和陶瓷都具有優良的粘接性，工藝性和觸變性；可在室溫下固化；具有相當高的強度和韌性；具有較高的耐熱性和耐老化性。該種方法成熟可靠，在-50℃~350℃運行溫度下，襯板長期運行不老化、不脫落。

對于高溫環境下的運行工況，我們一般采用螺釘焊接的方式，但是這種方式在長期經受塊狀物料沖擊的運行工況下，容易從焊接孔處開裂。為解決這個問題，我們設計了燕尾形耐磨陶瓷，將陶瓷的固定方式設計在陶瓷底部，這樣大大加強了耐磨陶瓷的耐磨和抗沖擊性能，也避免了螺孔磨損導致陶瓷脫落的現象。

(三) 如何解決在開機或停機過程中驟熱驟冷對陶瓷的影響

機組開機或停機時，會遇到驟熱驟冷的情況，陶瓷與鋼鐵的熱膨脹系數不一致，再加上有機粘膠較脆，很容易造成整塊陶瓷剝落。我公司針對此問題，特別改進了無機粘合劑，使其熱膨脹系數介于鋼鐵和陶瓷之間（9×10-6m/ m.K），同時粘接劑的微纖維結構，可以很好地調節由于陶瓷與鋼鐵熱膨脹不一致所帶來的對陶瓷的擠壓，保障陶瓷在各種惡劣的環境中長期運行不脫落。