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廣泛推廣的必要性。

 

概述

燒結廠、焦化廠以鐵礦石、焦煤、焦炭為生產原料為下一道工序輸送原材料；采用的是24小時循環工作周期，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；經常在生產期間出現被迫停車搶修現象，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；因此提高溜槽內襯材質的耐磨性和抗沖強度顯得尤為重要，安裝適應不同現場情況的內襯材料可使輸送原材料的速度加快，經久耐用，是實現了生產、內挖潛力、節能增效的一個關鍵課題。

常見溜槽內襯材料性能的對比

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、摩擦系數低、滑動性能好、耐腐蝕、絕緣性能好、質地較輕、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、化工等行業的輸料系統、除塵系統、排灰系統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，經過高達1700℃高溫燒結而成，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、導熱系數為20w/m·K、熱膨脹系數為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。

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，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僅兩年使用情況證明，其質量磨損量僅為0·8mm，在質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(u)	質量損失(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約20％費用，而比聚乙烯分子襯板節約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；根據我們近幾年來對燒結廠、煉鐵廠溜槽檢修施工中多次發現，經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。根據以上情況我們組織相關技術人員進行探討研究，并經過近幾次實驗，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，容易發生變質；按照質量比為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。我們在施工中發現如不采取加熱措施，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脫離現象發生，但是其加熱溫度也不宜超過50℃，否則會使膠劇烈反應出現氣泡現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。

經過用改進后的工藝安裝在溜槽中的耐磨陶瓷襯板，經過安鋼鐵前系統一段時間的使用情況以及近幾次檢修中，發現以往在溜槽內壁襯板出現大面積脫離現象有了較大改善，進而延長了溜槽實際使用壽命和降低了生產過程中的維修成本。

總結

綜上所述不難發現，在鋼鐵企業鐵前系統輸送系統中，選用合理的溜槽襯板材質和改善安裝工藝，不僅降低了溜槽磨損程度、延長了溜槽使用壽命、減少了因襯板材質原因檢修和搶修次數，更重要的是在這經濟危機、鋼鐵行業效益低迷時期不失為一個增加企業經濟效益、生產的合理途徑。