耐磨陶瓷材料在溜槽襯板中的應用
摘要：針對溜槽襯板在日常應用中磨損嚴重問題，對鑄鐵、不銹鋼、聚乙烯分子和耐磨陶瓷四種常用襯板材料進行分析比較，指出用以上四種材料為原料的溜槽襯板在耐磨性能、抗沖擊性能和經(jīng)濟效益等諸多方面，以及對耐磨陶瓷襯板在安裝工藝的改進措施，來討論耐磨陶瓷襯板在鋼鐵企業(yè)廣泛推廣的必要性。
概述
燒結(jié)廠、焦化廠以鐵礦石、焦煤、焦炭為生產(chǎn)原料為下一道工序輸送原材料；采用的是24小時循環(huán)工作周期，其鐵礦石、焦煤、焦炭流量較大，輸料時間較長，容易造成輸出設備，尤其是溜槽磨損嚴重；經(jīng)常在生產(chǎn)期間出現(xiàn)被迫停車搶修現(xiàn)象，并且部分溜槽安裝位置在十幾米、幾十米高的半空中，拆除及更換起來比較麻煩；因此提高溜槽內(nèi)襯材質(zhì)的耐磨性和抗沖強度顯得尤為重要，安裝適應不同現(xiàn)場情況的內(nèi)襯材料可使輸送原材料的速度加快，經(jīng)久耐用，是實現(xiàn)了生產(chǎn)、內(nèi)挖潛力、節(jié)能增效的一個關鍵課題。
常見溜槽內(nèi)襯材料性能的對比
1、鑄鐵襯板
鑄鐵在工程中是比較常用的一種耐磨材料，鑄鐵按照含炭量分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵以及麻口鑄鐵三種類型。其作為襯板使用時的硬度在HB100、300之間，質(zhì)地堅硬，但是不能進行切削加工，以鑄鐵為原材料的襯板很脆，不能承受較重的沖擊載荷。
2、不銹鋼襯板
此種鋼襯板的材質(zhì)采用鉬鉻合金制作，硬度為鑄鐵襯板的2、3倍，使用壽命為鑄鐵襯板的12倍，在降低粉塵和回彈率、減少結(jié)合板損耗方面均取得明顯效果，但是其良好的耐磨性能是在強烈的沖擊載荷作用下使其表層不斷發(fā)生硬化而獲得的，如果不具備足夠大的抗沖擊負荷，工況又以靜摩擦為主，其特性就不能完全表現(xiàn)出來，進而其耐磨性能與一般中碳鋼相差無幾。并且不銹鋼襯板費用高，頻繁更換容易造成了較大的浪費，且又與溜槽母材材質(zhì)不相同，在焊接方面比較麻煩。
3、聚乙烯分子襯板
聚乙烯分子材料具有耐磨性好、摩擦系數(shù)低、滑動性能好、耐腐蝕、絕緣性能好、質(zhì)地較輕、容易加工以及具有良好的減震、消音等特點。在鋼鐵行業(yè)主要用于輸送磁鐵粉、煤炭設備上的襯板，還能防噪音，能起到環(huán)保作用，一般厚度為10～30mm。
4、陶瓷襯板
其實耐磨陶瓷材料在20世紀90年代初就己經(jīng)在歐美廣泛應用于襯板了，主要應用于火電、鋼鐵、冶煉、機械、煤炭、礦山、水泥、化工等行業(yè)的輸料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、排灰系統(tǒng)等易磨損的機械設備上，其主要是以一種三氧化鋁為主要原料，輔加其他配料，經(jīng)過高達1700℃高溫燒結(jié)而成，常用的耐磨陶瓷襯板主要有平面型陶瓷貼片、球面型陶瓷貼片、套壓式焊接陶瓷片、焊接式陶瓷磚以及異性陶瓷襯板。其性能參照：氧化鋁含量92％、密度3.6g/cm3、洛氏硬度85HRA、抗壓強度850MPa、斷裂韌性KIC4·8MPa·ml2、抗彎強度290MPa、導熱系數(shù)為20w/m·K、熱膨脹系數(shù)為7·2×10一6m/m·KO其特點主要為：有較好的耐磨損性、較高的抗沖擊載荷性、較高的耐高溫性（可以長期在0℃、250℃之間運行）、較好的抗弱堿和弱酸性能、有良好的防脫落性能、便于安裝和更換、超高的耐磨性減少了維護次數(shù)。
耐磨材料的選用方面
1、通常耐磨性能是選用溜槽襯板材料的主
要指數(shù)，從表1中不難看出在同等條件下聚乙烯分子材料摩擦系數(shù)較低，聚乙烯分子材料耐磨性能較好，而耐磨陶瓷材料的摩擦系數(shù)相比鑄鐵、不銹鋼材料也較低，其耐磨性能與聚乙烯分子材料相差無幾。并且在安陽鋼鐵股份有限公司鐵前系統(tǒng)僅兩年使用情況證明，其質(zhì)量磨損量僅為0·8mm，在質(zhì)量損失方面其他三種耐磨材料是無法比擬的。
表1磨損性能對比表
| 材料名稱 | 摩擦系數(shù)(u) | 質(zhì)量損失(g) |
|
鑄鐵襯板 不銹鋼襯板 聚乙烯分子襯板 耐磨陶瓷襯板 |
o ．313 o ．230 住201 o 、223 |
o ．0243 o ．0316 o ．0856（不耐高溫） o ．0008 |
測試條件：壓力P=800r/min,時間為T：30min
2、通過以上耐磨材料的性能對比可知，在抗沖擊性能方面不銹鋼和耐磨陶瓷襯板較好，而聚乙烯分子材料硬度較低，不能承受物料的沖擊，在鋼鐵行業(yè)主要輸送的是礦石和合金原料，且在運輸過程中有一定的落差，因此不適宜在鋼鐵企業(yè)中使用。
3、在價格方面從表2中可知耐磨陶瓷材料價格是四種材料中較高的，但是其耐磨效果較好，使用壽命高達10年以上，假如溜槽襯板面積為500m2，不銹鋼襯板三年更換一次為25萬元，十年花費75萬元；聚乙烯分子襯板每五年更換一次費用為45萬元，十年花費90萬元：而耐磨陶瓷襯板每十年更換一次費用60萬元；按十年一周期來比較：耐磨陶瓷襯板比不銹鋼襯板節(jié)約20％費用，而比聚乙烯分子襯板節(jié)約35％的費用。這還不包含更換期間的人工費、臺班費以及停車檢修損失等其他間接費用，三種襯板材料對比下來，哪種材料經(jīng)濟效益高一目了然。
耐磨陶瓷襯板安裝工藝
以往無論鑄鐵襯板、不銹鋼襯板以及聚乙烯分子襯板安裝時，在固定方面無外乎或用螺栓固定、或用焊接固定以及特殊配方粘接劑粘接其中一種方式；根據(jù)我們近幾年來對燒結(jié)廠、煉鐵廠溜槽檢修施工中多次發(fā)現(xiàn)，經(jīng)長時間沖擊后襯板容易遭到不同程度的脫離，嚴重時會造成溜槽接口的堵塞。根據(jù)以上情況我們組織相關技術(shù)人員進行探討研究，并經(jīng)過近幾次實驗，摸索出了一套安裝工藝供同仁們商榷。具體操作如下：
首先根據(jù)工件的工況條件和工件的形狀對耐磨陶瓷襯板進行預鋪設，并標記上順序號，根據(jù)序號位置進行打孔。
然后將待粘表面打磨除銹、除油污，若油污較多時應用99％丙酮進行清洗，若粘接面為非金屬應將表面打磨、粗化。特殊工件必須進行噴砂處理。
陶瓷膠的準備：陶瓷膠混合的原則少量多次，注意混合陶瓷膠不能長期在空氣中放置，容易發(fā)生變質(zhì)；按照質(zhì)量比為2：1的比例配置，并把膠攪拌均勻；特別注意若氣溫低于10℃時應采取加熱固化方式，并將待粘表面加熱到30℃左右，涂膠粘接，并加熱直到固化。我們在施工中發(fā)現(xiàn)如不采取加熱措施，特別是在氣溫低于0℃，膠容易上凍，表面看上去是己固化，但是并無粘貼強度，因此在使用中容易出現(xiàn)脫離現(xiàn)象發(fā)生，但是其加熱溫度也不宜超過50℃，否則會使膠劇烈反應出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象進而影響粘接強度。
涂抹待粘物表面，膠涂抹層應在Imm左右，不宜太厚，這樣能保證陶瓷襯板與母體之間填充飽滿；拐角等截面粘貼時，側(cè)墻襯板蓋住地面襯板不少于50％。
粘貼完畢后，應用橡皮錘逐一敲擊，并且確認無粘貼不是和空鼓現(xiàn)象存在，常溫固化8小時后，應用小錘輕敲擊復查，聽其是否有缺膠現(xiàn)象，若有可及時局部起出，重新粘接。若在雨季或濕度較大的環(huán)境中，粘接表面為金屬情況下，應在打磨后立即涂膠，防止生銹。
再把陶瓷襯板與母體用螺栓擰緊即可。
經(jīng)過用改進后的工藝安裝在溜槽中的耐磨陶瓷襯板，經(jīng)過安鋼鐵前系統(tǒng)一段時間的使用情況以及近幾次檢修中，發(fā)現(xiàn)以往在溜槽內(nèi)壁襯板出現(xiàn)大面積脫離現(xiàn)象有了較大改善，進而延長了溜槽實際使用壽命和降低了生產(chǎn)過程中的維修成本。
總結(jié)
綜上所述不難發(fā)現(xiàn)，在鋼鐵企業(yè)鐵前系統(tǒng)輸送系統(tǒng)中，選用合理的溜槽襯板材質(zhì)和改善安裝工藝，不僅降低了溜槽磨損程度、延長了溜槽使用壽命、減少了因襯板材質(zhì)原因檢修和搶修次數(shù)，更重要的是在這經(jīng)濟危機、鋼鐵行業(yè)效益低迷時期不失為一個增加企業(yè)經(jīng)濟效益、生產(chǎn)的合理途徑。