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精城耐磨陶瓷复合衬板在生料立磨磨辊轴保护罩上的成功应用

2016-12-22 精城特瓷

关键词：耐磨陶瓷复合衬板，立磨磨辊轴保护罩

内容摘要：

精城牌耐磨陶瓷复合衬板是为解决立磨磨辊轴保护罩磨损严重而专门设计和研发的，完全解决了磨辊轴保护套易磨损的难题。耐磨陶瓷复合衬板在锥形环样的钢件外壁上衬耐磨陶瓷，既发挥了陶瓷的耐高温性，耐磨性，又发挥了金属材料高强度、高韧性和易成型的特点，精城独特的燕尾导轨技术使陶瓷和金属复合在一起，最终达到增加设备使用寿命的目的。

精城20多年来，以高品质的创新产品、合理的价格和完善的售后服务赢得了世界数千家客户的认可和赞誉，作为耐磨陶瓷专业的制造商，我们愿意一直伴随于您左右，做您信赖的设备防磨专家。

一、前言

改革开放30多年来，中国经济一直保持高速增长，大量铁路、公路等交通设施的建设，以及大规模的城市化进程，房地产行业的迅速发展，促进了我国水泥行业的长期繁荣。据统计，自1985年以来，我国的水泥产量就一直名列世界前列，是世界上水泥行业发展速度最快的国家之一。水泥行业作为基础产业，在国民经济建设当中起到举足轻重的作用。

立磨是现代水泥生产线粉磨系统的核心设备，具有能耗低、粉磨效率高、烘干能力强、系统流程简单、产能大等优点。其中磨辊又是立磨至关重要的研磨部件，是其核心部分；而磨辊轴承又是磨辊的关键零件，是磨辊的心脏。因此，磨辊轴承的保护，会直接影响到立磨的运转性能，影响磨辊轴承的使用寿命，甚至关系到整条水泥生产线的生产效率。

二、磨辊轴保护套的作用

在立磨中，磨辊是被动运动的，当物料进入磨盘上，在离心力的作用下进入到磨辊下方，因为磨盘会随着减速机旋转，所以磨盘带动上面的物料旋转，物料与磨辊之间摩擦，带动磨辊旋转，这就是磨辊的运动方式，是受迫运动。磨辊是一个多不见组合的结构，如果没有磨辊套保护，它的磨损会造成机器运营成本的增加，一个磨辊的整体更换要比一个磨辊套的更换要贵重的多。但是磨辊的轴更是重中之重，所以磨辊轴的保护罩一定要起到长期保护轴的作用，虽然保护罩在机器工作中产生磨损，不作为破碎和研磨设备的主体，也不直接与物料接触，但离风口环较近，温度较高，物料冲刷撞击较大，所以磨辊轴保护罩的作用非常重要。

磨辊轴式样图

三、立磨磨辊轴保护套项目的概况

湖北某水泥有限公司使用的Loesche56.4生料磨，根据我们在贵公司生产现场了解到生料磨磨辊保护罩的实际工况，磨辊轴保护罩受冲击的颗粒大、温度高、风速快、磨损严重，出磨风量一般在650000-750000立方米/每小时，磨内通风量>300 m3／min，磨机进口温度最高207℃。以前贵公司磨辊轴保护罩使用的是8mm+6mm金属复合耐磨钢板，堆焊耐磨层，由于物料颗粒较大，还有铁钉螺丝等金属的冲刷，磨辊轴保护罩磨损非常严重，一般使用10个月即磨损失效。

四、耐磨陶瓷复合衬板的技术优势

我们采用NMC-YW燕尾型耐磨陶瓷复合衬板（30mm厚，底部带燕尾形槽）。陶瓷材质为氧化铝刚玉陶瓷，其硬度仅次于金刚石。具体施工方案为：将燕尾形焊条按一定布局焊接在10mm厚钢板上，再将燕尾形陶瓷穿进焊条,焊条与陶瓷及钢板间用耐高温无机粘胶填充。

针对保护罩结构和高温及冲击性强的工况，将采用耐磨性和韧性都强的耐磨陶瓷，然后陶瓷的固定方式采用先进的安装方式，此安装方式要求较高，装配要求精度高，所以必须满足以下两个条件：

陶瓷质量好，采用干压成型的铬刚玉陶瓷，硬度高，韧性强，烧结时不变形；耐磨陶瓷含量为95%的氧化铝刚玉陶瓷，100吨干压成型，洛氏硬度达HRA85，仅次于金刚石；耐磨陶瓷以配料中Al2O3的含量来分类，Al2O3含量越高相应性能越好，其中Al2O3含量在85％以上的氧化铝陶瓷广泛用作耐磨材料，含量在95％的氧化铝陶瓷（又称95瓷）作为优质耐磨材料被美国等发达国家选用制作超耐磨陶瓷衬板。

燕尾条要好，燕尾条的材质要求有良好的热稳定性，不容易变形，固定陶瓷时要容易穿进去，装配精度要求高；固定方式采用机床燕尾导轨技术，将原先的点焊接技术改为燕尾条固定技术，增加固定面，燕尾条不会热变形，没有虚焊，装配精度高，安装完陶瓷后，表面无缝隙。

五、耐磨陶瓷复合衬板的产品特点

1. 硬度高，耐磨性能优异

陶瓷采用95%AL2O3添加多种耐磨材料的独特配方，100吨干压成型，具有密度大、韧性高、耐磨损等特点。经中科院上海硅酸盐研究所检测，我公司生产的耐磨陶瓷的耐磨性相当于锰钢的266倍，高铬铸铁的171.5倍。

2. 抗冲击性能优异

我公司生产的耐磨陶瓷在配方中引入了与Al2O3晶格很相近的Cr2O3和TiO2，同时添加了从日本东芝公司引进的ZnO晶须，在烧结过程中与Al2O3形成固熔体，起到细化晶粒，促进烧结和提高断裂韧性的作用，断裂韧性达到KIC≥4.97Mpa.m1/2。

3. 衬板表面光滑，不堵料沾料

独特的陶瓷配方使我们的产品具有良好的表面光洁度和润滑性能，吸水率低，确保设备运行中不粘料、堵料。

4. 安装牢固

我公司采取可靠的方式以确保运行中不脱落：

钢件外壁焊接燕尾型30mm厚耐磨陶瓷。陶瓷与钢铁粘贴牢固，在陶瓷衬板与钢铁的粘接中，我们采用进口专用金属粘合剂。该产品具有粘接力强、耐热性能好，耐酸碱、耐腐蚀、耐老化等特点。

5. 综合性能对比

1）高耐磨，与合金、铸石、涂料等内衬相比，可延长使用寿命3-10倍以上

2）密度小、厚度薄，大大减轻管线重量

3）施工维护方便，使用寿命长，大大降低检修维护成本

4）采用耐高温无机粘胶，粘接力强，耐高温性好。

6. 使用寿命

保证使用寿命在2年以上。

六、耐磨陶瓷复合衬板的材质及技术指标

1. 陶瓷性能指标

2. 耐磨陶瓷专用无机粘合剂主要技术指标

GWJ系列耐高温无机粘合剂是我公司专利产品。该粘合剂用于钢铁与陶瓷粘接，强度高和韧性好，可在室温下固化，具有优异的耐热性和耐老化性。主要用于在气力输送设备中粘贴耐磨陶瓷片，其优点是施工方便、灵活。根据十多年来运行情况表明，该技术成熟可靠，可在-50℃~350℃运行温度下长期运行，不老化、不脱落，可满足大部分防磨工程需要。

耐磨陶瓷专用无机粘合剂主要技术指标

七、耐磨陶瓷复合衬板普遍关心的几个问题

(一) 如何解决重磨损问题

精城的耐磨陶瓷作为耐磨的工业材料之一,采用了荣获国家科技进步三等奖的科研成果，耐磨性能优异。其核心是控制三个主要因素：原料的选择、粉料的制备和烧结；

原材料选用的是高纯度相位的阿尔法氧化铝和晶体生长抑制剂；

粉料采用先进的粉体制备工艺，确保制成的造粒粉体分布均匀且具良好的流动性；

严格的烧结工艺和精确的温度控制。该技术可以有效抑制晶体的生长，减少内部孔隙的产生，从而形成非常致密的烧结物。

(二) 如何解决高温下陶瓷脱落问题

实际上，决定耐磨陶瓷的使用效果，主要是确保陶瓷不脱落。水泥厂部分设备温度较高，大部分防磨厂家采用传统的环氧树脂类的有机粘胶。这类粘胶主要是有机成分，不耐高温，且易老化。满足不了长期运行的要求，即使采用燕尾槽装卡或螺柱焊装卡，一旦长期在超高温情况下运行，粘胶极易老化变脆粉碎。

我们采用粘合剂是GWJ系列耐高温无机粘合剂。该产品是我公司与清华大学精细陶瓷国家重点实验室联合研制的高科技产品。该种粘合剂对钢和陶瓷都具有优良的粘接性，工艺性和触变性；可在室温下固化；具有相当高的强度和韧性；具有较高的耐热性和耐老化性。该种方法成熟可靠，在-50℃~350℃运行温度下，衬板长期运行不老化、不脱落。

对于高温环境下的运行工况，我们一般采用螺钉焊接的方式，但是这种方式在长期经受块状物料冲击的运行工况下，容易从焊接孔处开裂。为解决这个问题，我们设计了燕尾形耐磨陶瓷，将陶瓷的固定方式设计在陶瓷底部，这样大大加强了耐磨陶瓷的耐磨和抗冲击性能，也避免了螺孔磨损导致陶瓷脱落的现象。

(三) 如何解决在开机或停机过程中骤热骤冷对陶瓷的影响

机组开机或停机时，会遇到骤热骤冷的情况，陶瓷与钢铁的热膨胀系数不一致，再加上有机粘胶较脆，很容易造成整块陶瓷剥落。我公司针对此问题，特别改进了无机粘合剂，使其热膨胀系数介于钢铁和陶瓷之间（9×10-6m/ m.K），同时粘接剂的微纤维结构，可以很好地调节由于陶瓷与钢铁热膨胀不一致所带来的对陶瓷的挤压，保障陶瓷在各种恶劣的环境中长期运行不脱落。