耐磨陶瓷涂料在水泥设备中的应用

中国新闻：核心提示：由于水泥生产线中有许多设备和管道已被材料或高浓度含尘气体长时间洗涤，例如立式磨机出口，磨机出口管道，粉体分离器，球磨机斜槽，下部料斗，各种阀门内腔，闸门和输送管道等，耐磨陶瓷涂层广泛用于以上部件。目前，国内非金属耐磨材料已被认可并应用于水泥企业，钢厂和发电厂。在这里，钛盾技术从衬里上的立式磨粉系统的要求出发，讨论了材料的机理。由于水泥生产线中有许多设备和管道已被材料或高浓度含尘气体长时间洗涤，例如立式磨机的出口，磨机的出口，分离机，球磨机的斜槽，料斗，各种阀门内室，闸门和输送管等，耐磨陶瓷涂层广泛用于以上部件。目前，国内非金属耐磨材料已被认可并应用于水泥企业，钢厂和发电厂。在这里，钛盾技术从衬里上的立式磨粉系统的要求出发，讨论了材料的机理。 1.衬砌上垂直磨削系统的要求。在高速气流的驱动下，立式磨粉机产生的粉末必须与衬板产生强烈的碰撞和摩擦，以交换能量。衬里受到严重冲击和侵蚀，温度升高，容易损坏。这要求衬里具有以下特性：1.1更高的机械强度和韧性。当粉末在立式磨机，粉末分离器和管道中输送时，速度约为20m / s。粉末在衬里和管壁上产生垂直压缩应力和平行剪切应力，从而引起强烈的腐蚀。衬里的腐蚀和侵蚀不断减小衬里的厚度并缩短使用寿命。衬里承受长时间的应力，存在应力疲劳的危险，因此衬里必须具有良好的冲击韧性，尤其是剪切应力，这是衬里损坏的主要原因。因此，衬里材料应具有较高的机械强度和韧性。在水泥生产中，由于矿渣硬度值最高，因此对磨碎的矿渣进行以下分析。 1.2良好的耐磨性。在高速气流的推动下，粉末会严重腐蚀衬里本体，不可避免地会加速衬里的磨损。因此，衬里必须具有良好的耐磨性，高强度可能不耐磨，但是耐磨性必须具有高强度。耐磨性不仅与材料的强度有关，而且与材料的性质密切相关。炉渣的硬度可能为Mohs 6级，水泥熟料的硬度为Mohs 4-5级，这要求衬里材料的硬度必须高于6级，否则就不可能磨损。因此，衬里材料应在7-9的范围内选择。通常，离子化合物和共价化合物具有高硬度，尤其是共价化合物。这是因为共价键牢固地结合且牢固，并且其空间具有强的方向性，从而形成空间网络结构并形成牢固的键。如碳化硅，碳化钛，金刚石等，具有很高的硬度。氧化物通常是离子化合物，某些氧化物的强度在离子键和共价键之间，强度不如共价键，硬度略低。因此，应在氧化物，碳化物和硼化物中选择衬里，以实现更高的耐磨性。 1.3良好的化学稳定性。立式磨粉机和输送管道必须长时间与炉渣接触。炉渣为CaO-Al 2 O 3 -SiO 0：化合物。化学成分一般为：CaO38％〜46％，Si0226％〜42％，Al2O37％〜O％，MgO4％〜13％，Fe2O 3.2％〜1％，MnO 0.1％〜1％，S1％〜2％。主要的矿物相是C2S和ICAS。从化学组成和矿物相可以看出，它主要是碱性化合物，与碱性物质有很大的关系。随生产方法而变化。这就要求衬里具有良好的耐碱性，并且不能与炉渣发生化学反应。如果与炉渣发生化学反应而形成变质层，则会降低炉衬材料的性能和耐磨性。同时，由于变质层和原始衬里之间的膨胀系数不同，当温度变化时会产生热应力，从而导致结构剥离并加剧衬里材料的磨损。因此，衬里材料必须具有良好的化学稳定性。 2.超级耐磨陶瓷涂层的理论基础。有许多因素会影响无机材料的强度。材料强度的本质是内部颗粒之间的结合力。为了将无机材料的实际强度提高到理论强度，材料科学技术人员进行了长期的研究，并进行了无数的实验。通过对材料的变形和断裂的分析，我们可以知道，当晶体结构稳定时，有三个主要参数控制材料的强度，即弹性模量E，断裂表面能级和裂纹尺寸C. E是非结构敏感参数，仅与材料性能有关，R与微观结构有关，主要与材料的晶界能，附着力和缺陷以及裂纹尺寸有关。是控制强度的主要参数。因此，要提高材料的强度和韧性，应主要消除缺陷并改善界面，并防止裂纹扩展。 2.1选择高弹性模量的原材料，以提高材料的硬度和耐磨性。弹性模量E是重要的材料常数，是原子之间的结合强度的标志，并且实际上是原子之间的结合力曲线上的任意点处的曲线的斜率。共价键合和离子键合的晶体由于其较强的结合力而通常具有较高的弹性模量。分子键合力弱，因此弹性模量也小。弹性模量也与原子之间的距离有关。从上面可以知道，要获得高强度的耐磨材料，应选择离子和共价化合物，例如氧化物，氮化物，碳化物和硼化物和刚玉，板状刚玉，致密刚玉，碳化硅，碳化钛，硼钛。硼化锆常被用作磨料，并广泛用于磨料工业。 2.2应形成微晶的高密度微结构。为了消除缺陷并改善晶体的完整性，精细，致密，均匀和纯净是当前陶瓷发展的重要方向。近年来，出现了许多微晶，高密度，高纯度的陶瓷材料，例如热压氮化硅陶瓷。密度接近理论值，几乎没有孔，并且具有极高的机械强度和耐磨性，这是传统陶瓷无法比拟的。特别地，近年来出现的各种纤维和晶须具有完整的晶体结构，几乎没有缺陷，并且强度可以增加一个数量级。因此，在设计超强耐磨陶瓷涂层时，应充分考虑材料的结构，应尽可能控制孔的含量，应提高浇注密度，应使原料结晶发展。精制后，应形成微晶结构，并应提高晶体完整性。 2.3采用钢纤维加固和金属网加固的双重加固机制。为了提高材料的耐磨性和结构强度，极大地提高了超耐磨材料的使用寿命，增强了材料抵抗由炉渣的高速机械冲击所引起的擦洗和磨损的能力，并减少在长期应力条件下疲劳造成的损坏，应采取加强措施来改善材料的结构并优化其性能。纤维增强效果明显，操作简单，成本低廉。它已经被广泛使用在材料设计中。金属网的补强和增韧也广泛用于水泥工业。两种方法的结合将进一步提高材料的韧性。钢纤维增强的物理原理告诉我们，随着铆接纤维的加入，材料的韧性将显着提高，因为引入了塑性机制以改善耐磨材料的变形机理并有效地提高了材料的抵抗力压力和疲劳。剥落和掉落的碎片，从而提高了材料的韧性。 2.4使用细颗粒增强衬里的机械强度。当将高强度颗粒添加到陶瓷材料中时，该材料对应力引起的裂纹扩展的抵抗力将大大受到抑制。当裂纹在应力的作用下扩展时，遇到颗粒时，由于颗粒的极高强度和很小的膨胀系数而将裂纹固定。要继续扩展，必须需要更多的能量才能穿透粒子或裂纹变形。 ，增加界面面积，从而增加能量消耗并提高材料的强度和韧性。添加颗粒后，材料的弹性模量和剪切模量增加，材料的强度和耐磨性得到明显提高，可以增加耐磨材料的使用寿命，降低生产成本。 2.5化学强化材料的强度和韧性。为了在固化期间提高耐磨陶瓷涂层的强度并促进粘合剂的水合过程，必须将固化剂施加到材料的表面上。必须设计一种新的固化剂。固化剂是化学涂层。它使用离子交换使表面摩尔体积大于内部摩尔体积。由于内部材料的限制，由于大的表面体积膨胀，产生了双向状态。压应力，从而提高了材料的屈服强度和断裂韧性。通常，大离子用于替代小离子。由于这种替换受到扩散和带电离子的影响，因此压力层的厚度受到限制。化学强化是现代材料发展的重要方向。它具有很强的可操作性并且非常有效。 2.6内衬应选择优良的粘接剂以提高粘接性能。国外知名公司生产的陶瓷耐磨材料结合剂是水泥，具有很强的结合强度。该产品使用高级水泥和硅细粉。该产品具有很高的耐磨性，远高于传统的水泥粘结强度。它采用高强度混凝土的设计理念，并添加了超级增塑剂，从而大大改善了混凝土的流变性能，其水的添加量仅为5％。因此，根据中密度纤维板和高性能混凝土的设计思路，参照特殊的高强混凝土配方，在严格控制颗粒级配的同时，控制粉末的粒度组成和各种细粉的比例。 ，并添加了复合高效减水剂，以优化混凝土的流变性并改善粘结性能。此外，为了提高混凝土的强度和耐磨性，尽可能减少硬度小的水泥和粉末的用量，添加一些聚合物材料，并与交联剂混合以提高粘结强度数倍，耐磨性大大提高。为了优化陶瓷涂层的中温性能，以克服由于有机材料在中温阶段挥发和分解而导致的强度降低以及由于水泥脱水而导致的晶型转化所引起的强度衰减，可以使用一些纳米粉末。添加到陶瓷涂料中以利用其极高的表面优势可以通过水合形成胶凝来产生强度，提高中温强度以在各种温度下保持陶瓷涂料的性能和耐磨性，然后在高温度下使用强度碳化物和硼化物，寿命将大大提高。经过磨损测试，性能优于进口耐磨陶瓷涂层，磨损量远低于进口材料。 3.超强耐磨陶瓷涂层的测试结果。根据超耐磨材料的理论设计，可以选择致密的刚玉，碳化硅，碳化硼，艾肯硅粉，聚丙烯酸酯和复合减水剂，制备出两种基于刚玉和硅的超强耐磨陶瓷涂层。碳化物。测试。为了反映可比性，使用了一家国内公司的陶瓷耐磨涂层和国外某知名公司的陶瓷耐磨涂层作为对比样品，其表观孔隙率，体积密度，抗压强度，抗弯强度和产品的后燃烧线分别进行了测试。技术指标，例如变化率和磨损。常见磨损量的测量是使用美国耐磨性测试标准ASTMC704.-94进行的。由于测试条​​件的限制，未完全遵循标准，但进行了适当的更正。结果可以大致解释几种材料的耐磨性。在测试过程中，控制了细粉的添加量和水的添加量，并且测试过程完全相同。新工艺的两种耐磨陶瓷涂层比相同材料的耐磨陶瓷涂层具有明显的优势。它超过国外知名产品的物理标准，具有极好的耐磨性，可以完全替代进口的耐磨陶瓷涂料。它用于水泥行业的立式磨，辊压机，粉末分离器，粉末管道阀门和粉末输送管道。衬里的理想材料。超强耐磨陶瓷涂层的优异机械性能和耐磨指数使其也适用于发电厂循环流化床锅炉的衬里，可承受严酷的高温和高速热粉尘的冲刷和磨损。气流，有效地提高了炉衬使用寿命。 4.相关材料的硬度比较。为了便于解释超强耐磨陶瓷涂料的材料设计思想，列出了水泥相关材料的硬度指标，以阐明设计的理论基础，以便客户可以清楚地看到产品的优越性。并了解功能强大的新产品促进这种材料在生产中的应用，使其发挥应有的作用。硬度是材料的重要机械性能，但是在实际应用中，由于不同的测量方法，所测得的硬度代表不同的材料性能。陶瓷和矿物材料常用的划痕硬度称为莫氏硬度，仅表示硬度从小到大的顺序。通常，莫氏硬度分为10个等级。后来，由于出现了一些合成硬质材料，莫氏硬度被分为15个等级。硬度测试常用的静载荷压力法，有布氏硬度，维氏硬度和洛氏硬度。维氏硬度适合于对较硬材料（例如陶瓷）进行硬度测试。该方法是在具有菱形四边形圆锥体的样品块上施加静压力，并测量凹入的四边形的对角线长度，以通过计算获得材料的硬度指数。棱锥角为136°。施加的压力W为1至100 kgf。计算公式为：Hv = 1.84W / d。刚玉，碳化硅，碳化硼等可有效抵抗炉渣和水泥的磨损，而高分子聚合物和石英则不耐磨损，因此不适合用作立式磨机，辊压机，粉末分离器，粉末管道阀门和运输管道的衬里材料，铸钢可以用作耐磨衬里，但其耐磨效果值得商de。简而言之，超级耐磨陶瓷涂层的开发基于完整的理论基础。目前，国产耐磨陶瓷涂料已超过知名的物理标准国外产品，具有极好的耐磨性，可以完全替代进口的耐磨陶瓷涂料。它们是水泥行业中的立式磨机，辊压机，粉末分离器和粉末管道阀门。是衬砌粉末输送管道的理想材料。例如，北京钛科技发展有限公司生产的超耐磨陶瓷涂层的优异的机械性能和耐磨性指标可应用于水泥行业的余热发电系统和循环流化床锅炉承受高温和高转速的发电厂衬里热尘土飞扬的气流的侵蚀和磨损可以有效地改善设备的运行周期。