耐磨陶瓷材料在溜槽衬板中的应用

　　摘要：针对溜槽衬板在日常应用中磨损严重问题，对铸铁、不锈钢、聚乙烯分子和耐磨陶瓷四种常用衬板材料进行分析比较，指出用以上四种材料为原料的溜槽衬板在耐磨性能、抗冲击性能和经济效益等诸多方面，以及对耐磨陶瓷衬板在安装工艺的改进措施，来讨论耐磨陶瓷衬板在钢铁企业广泛推广的必要性。
　　关键词：陶瓷材料；溜槽；衬板；耐磨性；抗冲击性能
　　中图分类号：TB31 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0046-03
　　1 概述
　　安阳钢铁股份有限公司烧结厂、焦化厂以铁矿石、焦煤、焦炭为生产原料为下一道工序输送原材料；采用的是24小时循环工作周期，其铁矿石、焦煤、焦炭流量较大，输料时间较长，容易造成输出设备，尤其是溜槽磨损严重；经常在生产期间出现被迫停车抢修现象，并且部分溜槽安装位置在十几米、几十米高的半空中，拆除及更换起来比较麻烦；因此提高溜槽内衬材质的耐磨性和抗冲强度显得尤为重要，安装适应不同现场情况的内衬材料可使输送原材料的速度加快，经久耐用，是实现了安全生产、内挖潜力、节能增效的一个关键课题。
　　2 常见溜槽内衬材料性能的对比
　　2.1 铸铁衬板
　　铸铁在工程中是比较常用的一种耐磨材料，铸铁按照含炭量分为灰口铸铁、白口铸铁以及麻口铸铁三种类型。其作为衬板使用时的硬度在HB100～300之间，质地坚硬，但是不能进行切削加工，以铸铁为原材料的衬板很脆，不能承受较重的冲击载荷。
　　2.2 不锈钢衬板
　　此种钢衬板的材质采用钼铬合金制作，硬度为铸铁衬板的2～3倍，使用寿命为铸铁衬板的12倍，在降低粉尘和回弹率、减少结合板损耗方面均取得明显效果，但是其良好的耐磨性能是在强烈的冲击载荷作用下使其表层不断发生硬化而获得的，如果不具备足够大的抗冲击负荷，工况又以静摩擦为主，其优越性就不能完全表现出来，进而其耐磨性能与一般中碳钢相差无几。并且不锈钢衬板费用高，频繁更换容易造成了较大的浪费，且又与溜槽母材材质不相同，在焊接方面比较
　　麻烦。
　　2.3 聚乙烯分子衬板
　　聚乙烯分子材料具有耐磨性好、摩擦系数低、滑动性能好、耐腐蚀、绝缘性能好、质地较轻、容易加工以及具有良好的减震、消音等特点。在钢铁行业主要用于输送磁铁粉、煤炭设备上的衬板，还能防噪音，能起到环保作用，一般厚度为10～30mm。
　　2.4 陶瓷衬板
　　其实耐磨陶瓷材料在20世纪90年代初就已经在欧美国家广泛应用于衬板了，主要应用于火电、钢铁、冶炼、机械、煤炭、矿山、水泥、化工等行业的输料系统、除尘系统、排灰系统等易磨损的机械设备上，其主要是以一种三氧化铝为主要原料，辅加其他配料，经过高达1700℃高温烧结而成，常用的耐磨陶瓷衬板主要有平面型陶瓷贴片、球面型陶瓷贴片、套压式焊接陶瓷片、焊接式陶瓷砖以及异性陶瓷衬板。其性能参照：氧化铝含量≥92%、密度≥3.6g/cm3、洛氏硬度≥85HRA、抗压强度≥850MPa、断裂韧性KIC≥4.8MPa·m1/2、抗弯强度≥290MPa、导热系数为20W/m·K、热膨胀系数为7.2×10-6m/m·K。其特点主要为：有较好的耐磨损性、较高的抗冲击载荷性、较高的耐高温性（可以长期在0℃～250℃之间运行）、较好的抗弱碱和弱酸性能、有良好的防脱落性能、便于安装和更换、超高的耐磨性减少了维护次数。
　　3 耐磨材料的选用方面
　　（1）通常耐磨性能是选用溜槽衬板材料的主要指数，从表1中不难看出在同等条件下聚乙烯分子材料摩擦系数较低，聚乙烯分子材料耐磨性能较好，而耐磨陶瓷材料的摩擦系数相比铸铁、不锈钢材料也较低，其耐磨性能与聚乙烯分子材料相差无几。并且在安阳钢铁股份有限公司铁前系统仅两年使用情况证明，其质量磨损量仅为0.8mm，在质量损失方面其他三种耐磨材料是无法比拟的。
　　（2）通过以上耐磨材料的性能对比可知，在抗冲击性能方面不锈钢和耐磨陶瓷衬板较好，而聚乙烯分子材料硬度较低，不能承受物料的冲击，在钢铁行业主要输送的是矿石和合金原料，且在运输过程中有一定的落差，因此不适宜在钢铁企业中
　　使用。
　　（3）在价格方面从表2中可知耐磨陶瓷材料价格是四种材料中最高的，但是其耐磨效果最好，使用寿命高达10年以上，假如溜槽衬板面积为500m2，按照表2中所得出不锈钢衬板三年更换一次为25万元，十年花费75万元；聚乙烯分子衬板每五年更换一次费用为45万元，十年花费90万元；而耐磨陶瓷衬板每十年更换一次费用60万元；按十年一周期来比较：耐磨陶瓷衬板比不锈钢衬板节约20%费用，而比聚乙烯分子衬板节约35%的费用。这还不包含更换期间的人工费、台班费以及停车检修损失等其他间接费用，三种衬板材料对比下来，哪种材料经济效益高一目了然。
　　4 耐磨陶瓷衬板安装工艺
　　以往无论铸铁衬板、不锈钢衬板以及聚乙烯分子衬板安装时，在固定方面无外乎或用螺栓固定、或用焊接固定以及特殊配方粘接剂粘接其中一种方式；根据我们近几年来对烧结厂、炼铁厂溜槽检修施工中多次发现，经长时间冲击后衬板容易遭到不同程度的脱离，严重时会造成溜槽接口的堵塞。根据以上情况我们组织相关技术人员进行探讨研究，并经过近几次实验，摸索出了一套安装工艺供同仁们商榷。具体操作如下：
　　首先根据工件的工况条件和工件的形状对耐磨陶瓷衬板进行预铺设，并标记上顺序号，根据序号位置进行打孔。
　　然后将待粘表面打磨除锈、除油污，若油污较多时应用99%丙酮进行清洗，若粘接面为非金属应将表面打磨、粗化。特殊工件必须进行喷砂
　　处理。
　　陶瓷胶的准备：陶瓷胶混合的原则少量多次，注意混合陶瓷胶不能长期在空气中放置，容易发生变质；按照质量比为2：1的比例配置，并把胶搅拌均匀；特别注意若气温低于10℃时应采取加热固化方式，并将待粘表面加热至30℃左右，涂胶粘接，并加热直到固化。我们在施工中发现如不采取加热措施，特别是在气温低于0℃，胶容易上冻，表面看上去是已固化，但是并无粘贴强度，因此在使用中容易出现脱离现象发生，但是其加热温度也不宜超过50℃，否则会使胶剧烈反应出现气泡现象进而影响粘接强度。
　　涂抹待粘物表面，胶涂抹层应在1mm左右，不宜太厚，这样能保证陶瓷衬板与母体之间填充饱满；拐角等截面粘贴时，侧墙衬板盖住地面衬板不少于50%。
　　粘贴完毕后，应用橡皮锤逐一敲击，并且确认无粘贴不是和空鼓现象存在，常温固化8小时后，应用小锤轻敲击复查，听其是否有缺胶现象，若有可及时局部起出，重新粘接。若在雨季或湿度较大的环境中，粘接表面为金属情况下，应在打磨后立即涂胶，防止生锈。
　　最后再把陶瓷衬板与母体用特制螺栓拧紧
　　即可。
　　经过用改进后的工艺安装在溜槽中的耐磨陶瓷衬板，经过安钢铁前系统一段时间的使用情况以及近几次检修中，发现以往在溜槽内壁衬板出现大面积脱离现象有了极大改善，进而延长了溜槽实际使用寿命和降低了生产过程中的维修成本。
　　5 结语
　　综上所述不难发现，在钢铁企业铁前系统输送系统中，选用合理的溜槽衬板材质和改善安装工艺，不仅降低了溜槽磨损程度、延长了溜槽使用寿命、减少了因衬板材质原因检修和抢修次数，更重要的是在这经济危机、钢铁行业效益低迷时期不失为一个增加企业经济效益、安全生产的有效
　　途径。
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