摘要：介绍了95%氧化铝耐磨陶瓷衬板的主要性能特点,同时还介绍了它在燃煤电厂、水泥厂等的输料系统、输煤系统、制粉系统和灰渣系统等系统中的应用。
前言
火力发电厂以及水泥行业特别是在制粉系统除尘排灰系统、输煤输料系统及水泥行业选料系统上,由于介质冲刷致使钢板磨损严重,影响电厂、水泥厂的正常生产,在多种材质使用后比较,氧化铝陶瓷耐磨系列产品为此行业材料。
耐磨陶瓷衬板的性能特点
耐磨陶瓷衬板是以三氧化二铝为主要原料,以稀有金属氧化物为熔剂,经1650℃高温烧成的特种刚玉陶瓷,经特制无机粘合剂组合粘贴而成的新产品,它具有以下4个主要性能和特点:
1、硬度大、强度高。经江苏省陶瓷耐火材料质量监督检测宜兴站测定,其洛氏硬度为80~90,因而一般的矿石、煤块、灰渣等都不是它的抗磨对手,抗压强度高,超过550MPa。
2、耐磨性能好,使用寿命长。经测定,其耐磨性相当于锰钢的180倍,高铬铸钢的118倍,广大用户的使用证明:耐磨陶瓷的运用大大延长了设备使用
寿命,减少了设备维修频次,节省了大量的人力、物力、财力。
3、易安装。这一新产品灵巧、轻便,能划割,能扭曲,能分解,可在各种形状的设备上安装。
4、使用范围广,适应性强。凡火力发电厂、钢铁厂、冶炼厂、矿山及水泥厂等企业的制粉、选煤、输料系统、排灰、除尘系统等一切磨损大的机械设备上,都可以根据不同的需求选择不同类型的产品。
陶瓷与钢材的耐磨性能对比
生产的耐磨陶瓷与锰钢、高铬铸铁在同等条件下的耐磨性检测数据见表1。
耐靡性 耐磨陶瓷/g 锰钢/g 高铬铸铁/g
P=76N,n=800r/min,t=30min 0.000 3 0.054 0 0.035 6
根据磨损重量计算,氧化铝陶瓷相当于锰钢180倍,高铬铸铁118倍。
产品主要技术指标见表2、表3。
表2耐磨陶瓷主要技术指标
技术指标 耐磨陶瓷
洛氏硬度/HRA 抗压强度/MPa
体积密度/(g/cm)
耐磨度 P=76N,n=800r/min,t=30min ≥ 80
≥ 550
≥ 3.5
≤ 0.000
表3无机粘合剂主要技术指标
技术指标 无色粘合剂
外观 灰白色膏状物
固化物耐酸性能 良好
耐温℃ ≤ 300
300℃高温剪切强度( 中碳钢- 陶瓷拉剪) ≥ 2.5
耐磨陶瓷的应用
1、在输料、输煤系统的应用
输煤、输料系统的设备磨损主要是以冲击力、摩擦力为主,磨损部位是分离器挡板、三通、落煤筒。这些部位易磨损,甚至磨通。电厂及水泥厂采用内衬锰钢板时,使用时间一般为6个月左右,而且容易粘煤、粘粉堵塞;使用分子聚乙烯板,虽然不易堵塞,但抗冲击性及耐磨性又不如锰钢板,特别是衬板及钢板接合处有煤粉及水泥颗粒挤入脱落。华能镇海电厂、铁岭电厂曾发生过聚乙烯板脱落,导致给煤机链条卡住,增加了检修工作的难度。同时给生产、经济效益带来严重影响。
输煤、输料系统采用陶瓷橡胶复合型衬板或陶瓷橡胶钢板复合型衬板,既耐磨,又有橡胶的缓冲力,不易脱落。在华能长兴电厂、镇海电厂、铁岭电厂使用后效果十分理想。
2、在制粉系统的应用
燃煤电厂制粉系统的磨损大都以煤粉碰撞,冲击磨损为主。高速煤粉气流对制粉设备的磨煤机出口、粗口、一次风管弯头等的磨损特别严重。
水泥厂选粉系统风管弯头也有同样现象。
电厂原来一般采用以下方法:
(1)应用耐磨胶泥。耐磨性、强度等较好,但缺点是施工难度大、费用高。
(2)应用铸石防磨。耐磨性比一般钢板高,但是质脆体重,安装易破损,对设备负荷太大,占用空间大,使管道流通截面变小,流速相应增加,加速了磨损。
与陶瓷衬板相比,耐磨陶瓷具有耐磨不脱落、质轻、费用低、施工简单等优点。在制粉系统一般采用胶水和陶瓷衬板粘贴在处理好的钢板上的方法,固化24h即可使用;在辽阳水泥厂、杭州半山电厂、镇海电厂已得到了满意的使用效果。
3、在灰渣系统的应用采用水力除灰排渣系统的电厂,灰渣泵、灰渣沟、喷咀等出入口管段,是磨损严重处,长兴电厂、贵州电厂、徐州电厂等采用耐磨陶瓷后,使用时间长,耐磨性能好,解决了机修任务重、环境差等问题。
结论
1、95%氧化铝陶瓷在上世纪80年代前的应用主要是军工用产品,后逐步推广到民用。在电力、水泥等行业应用是引进西方产品,通过模仿、吸收而来的。近年来应用场合愈来愈广。
2、耐磨陶瓷可根据不同场合采用直粘型,陶瓷橡胶、陶瓷橡胶钢板复合型。陶瓷形状也可根据不同场合设计制造。
3、由于受粘结剂的影响,很多场合特别是300℃以上使用场合无法满足要求,如能在粘结剂上有突破,使用场合将有质的飞跃。希望能与有识之士多多合作。
目前常用的耐磨管材有
1、 内衬陶瓷管，可用于电厂除尘器的除尘管。
2、 内衬丁基橡胶或氯丁橡胶多用于脱硫、输浆管道。
3、 内衬碳化硅材料的玻璃钢管道。
4、 内衬聚四氟乙烯材料的管道。
耐磨弯头可以受到市场的青睐，不断替代一些传统的耐磨材料。
根本原因在于其优良的产品质量和与传统耐磨材料相比的诸多方面的优势，如铸石、铸钢、离心铸造陶瓷材料、龟甲网、橡胶衬里煤斗等。
(a)业绩比较
1、 铸石以前每个厂的弯头大部分都是用铸石弯头。
这种材料的特点是易碎、开裂，磨损面为背包状，壁厚25-
3、 mm，部分接近
4、 mm，内部磨损开裂一小段时间后，煤粉随间隙向外磨损，使用寿命只有一个大修周期。
而且里面经常有气孔，容易留下隐患。一旦磨损，就无法在现场修复。
2、 铸钢铸钢(包括合金钢)双金属耐磨管广泛应用于耐磨领域，其制造工艺相对简单。
但由于材料性能和工艺的限制，铸钢材料的表面硬度(60左右)远低于陶瓷(80以上)，耐磨性仅为陶瓷的十分之几(具体数据见中南大学粉末冶金研究所磨损试验报告和日本九州工业陶瓷研究所喷雾磨损试验结果)。铸钢材料制成的弯头在投入使用一年以上后可能会磨损。
此外，铸钢管厚、重、含碳量高、可焊性差，需要在现场对焊缝进行热处理，给现场安装和维护带来相当大的困难。
3、 离心浇注自蔓延复合陶瓷管该工艺采用自蔓延离心铸造的方法，主要利用物质本身的化学反应，通过放热燃烧产生高温，在燃烧波传播过程中合成新的物质。
与碳钢和锰钢管材相比，用这种方法形成的陶瓷复合管的耐磨性有一定的提高。
但由于反应温度低(平均温度不超过1200℃)，反应时间短，还原后的氧化铝仍停留在低温相β-Al2O3，无法转化为高温相α-Al2O3(转变温度超过1300℃)。两者都是氧化铝，但是高温相氧化铝和低温相氧化铝在强度、硬度和密度上有很大的差异。
由于反应时间短，低温氧化铝与铁水的离心分离不完全，导致陶瓷层不致密，颗粒松散，硬度低。
耐磨弯头内衬95陶瓷，氧化铝含量不低于95%，均为高温相α-Al2O3，烧结温度高达1670℃，保证了材料质量。从实际抗磨效果来看，耐磨弯头的耐用时间是复合陶瓷弯头的5倍以上。此外，离心铸造复合陶瓷管技术不适用于弯头和异径管。
在一般技术条件下，复合陶瓷管只能制成直管。制造弯头或异径管时，将直管分成几段进行焊接。成型后的弯头和异径管内壁不是流线型结构，阻碍物料运输，降低设备产量。
同时，这种工艺生产的陶瓷管有许多微裂纹，易碎易脆，易局部脱落失效，脱落后无法修复。此外，从整个锅炉吊架的承载能力来看，铸钢弯头和复合陶瓷弯头是按重量和厚度缠绕的，有些弯头磨损面的壁厚超过
4、 mm，从机组设计的角度来看，无疑增加了吊架的重量，缩短了其使用寿命。
