非金屬耐磨材料在水泥工業(yè)粉磨設備中的應用

邵曉克

山東興和特種材料有限公司，山東 臨沂 276000

非金屬耐磨材料在水泥工業(yè)粉磨設備中的應用

邵曉克

山東興和特種材料有限公司，山東 臨沂 276000

設備的磨損和防磨是一個矛盾體，掌握常用耐磨材料的特點，再根據(jù)不同部位的磨損性質(zhì)和工作條件，有針對性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，才是設備防磨的科學方法。常用非金屬耐磨材料有SHC耐磨陶瓷、SHN納米陶瓷、SHA合金陶瓷、SHT鈦金陶瓷、SHH高溫陶瓷。在水泥工業(yè)粉磨系統(tǒng)中，立磨諸多部件 （內(nèi)錐體、靜態(tài)葉片、選粉機殼體、選粉機軸套、立磨筒體、磨輥密封環(huán)、磨輥軸套、刮料板、噴口環(huán)）、輥壓機側擋板、磨機出口管道彎頭及膨脹節(jié)以及粉磨系統(tǒng)之回轉卸料器、循環(huán)風機葉輪、風機殼體、三道鎖風閥閥板等科學地選用非金屬耐磨材料，能起到事半功倍的防磨損作用。

磨損 防磨 立磨 輥壓機 磨機

0 引言

據(jù)資料統(tǒng)計，全球能源的三分之一是最后表現(xiàn)為消耗或克服某種形式的摩擦上。腐蝕、磨損和斷裂是材料失效的三種主要形式，其中由于摩擦導致磨損失效約占設備損壞的70%以上，全世界每年因此損失都在上千億美元。改善潤滑、降低磨損可以帶來巨大的經(jīng)濟效益，據(jù)估計約占各國國民生產(chǎn)總值2%以上。在我國，這一比例高達4%。

不僅如此，磨損還帶來了其他問題。據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)企業(yè)因磨損而引起的停機時間占總停機時間的50%以上。設備磨損問題已經(jīng)成為工業(yè)企業(yè)能否高效運營的至關重要的因素。

通過系統(tǒng)的防磨改造，可以提高勞動生產(chǎn)率8%，減少能源消耗10%，降低防磨投入40%。在市場競爭不斷加劇的今天，企業(yè)的核心競爭力就體現(xiàn)在細微之處的革新，在設備防磨方面先人一步，就能確保處處領先。

而在水泥行業(yè)，每生產(chǎn)1 t水泥需要粉磨各種物料3 t以上，粉磨成本占生產(chǎn)總成本的35%左右，而粉磨系統(tǒng)的維修量約占全廠設備總維修量的60%，其鋼鐵消耗占工廠鋼鐵總消耗的55%以上。因此，如何選用合適的耐磨材料和抗磨方式，有效提高粉磨系統(tǒng)設備的抗磨損能力，從而提高設備的壽命和可靠性，就成為眾多設備和使用廠家共同關注的問題。本文就非金屬耐磨材料在水泥工業(yè)粉磨設備的應用情況進行闡述。

1 磨損與防磨

設備的磨損和防磨是一個矛盾體，掌握常用耐磨材料的特點，再根據(jù)不同部位的磨損性質(zhì)和工作條件，有針對性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，才是設備防磨的科學方法。

1.1 影響磨損的主要因素

1.1.1 磨料的性質(zhì)

磨料的硬度、顆粒大小、磨粒形狀對磨損都有較大影響。實驗表明，磨料硬度越高，磨損越嚴重；一般磨粒尺寸在20μm～200μm 時，材料磨損率隨磨損尺寸的增大而上升，但磨粒尺寸增加到某一臨界值時材料磨損率幾乎不變或變化很緩慢；多角狀磨粒比球狀圓滑磨粒在同樣條件下磨損量大4倍，相對來說，磨粒形狀對韌性材料影響較大，對脆性材料影響較小。

1.1.2 靶材的性質(zhì)

靶材的硬度、韌性和彈性模量是決定此種材料是否耐磨的決定性因素，一般來講，靶材的硬度越高、韌性越好、彈性模量越大，材料的性能越好。但是靶材的硬度與韌性以及彈性模量是否適合某一工況，并不完全取決于材料本身，而很大程度上依賴外部環(huán)境的變化，這也是防磨的精髓和重點。

塑性材料和脆性材料沖蝕性能的明顯不同是由其不同的沖蝕機理決定的，對于金屬等韌性材料，微切削（見圖1左）是主要沖蝕機制；而對于陶瓷等脆性材料，裂紋（見圖1右）擴展和交叉產(chǎn)生脆性斷裂是主要沖蝕機制。

圖1 沖蝕機理

1.1.3 入射速度

實驗表明，速度對磨損的影響程度最大，磨損量與速度的三次方成正比。

1.1.4 入射角

入射角是指靶材表面和入射粒子運動軌跡之間的夾角，當入射角度很低時，入射粒子在垂直材料表面方向上的動能分量不足以造成材料的嚴重破壞時，脆性材料體現(xiàn)出高硬度的優(yōu)越性來，呈現(xiàn)出比韌性材料更低的沖蝕率。這也是為什么彎頭、三通、異徑管、分配器等管道比直管磨損更嚴重的原因，在用管道輸送物料的系統(tǒng)中，彎頭處的沖蝕磨損比直管部分的磨損大約嚴重50倍。

入射角的影響與靶材類型有關，塑性材料在20°～30°角沖擊時，破壞最大。而脆性材料在垂直沖擊時破壞最大。

1.2 設備防磨的主要措施

磨料的硬度、顆粒大小及幾何形狀都是由工藝決定，輕易無法改變，防磨的重點在于改變靶材的性質(zhì)以及創(chuàng)造良好的外部條件。

1.2.1 降低入射角

在條件允許的情況下，可增大彎頭曲率半徑，一般曲率半徑選擇管徑的5 倍最為適當。盡量避免使用蝦米彎頭，而改為更平滑的熱彎彎頭（見圖2），使管道內(nèi)氣流通暢。

1.2.2 降低物料流速

在保證管內(nèi)粉塵不沉降的前提下，盡量控制管內(nèi)風速。有很多時候過快的流速并不是工藝要求，而是設計不合理造成的，比如風壓偏大、管道口徑設計偏小或有堵料現(xiàn)象等。

1.2.3 選用合適的耐磨材料

設備防磨需要遵循的一般原則是 選用的耐磨材料硬度要遠遠高于磨料的硬度。除此之外，還要關注不同工況對材料的特殊要求，根據(jù)設備磨損的原理，將設備分為氣力輸送設備和物料輸送設備，氣力輸送設備的防磨以提升表面材料的硬度為主，對于以疲勞磨損為主的物料輸送系統(tǒng)，就不但要考慮材料的硬度，還要關注其韌性和彈性模量。

圖2 蝦米彎頭和更平滑的熱彎彎頭

抗磨損材料可分為三大類：金屬和金屬化合物，如具有特殊性質(zhì)的合金鋼；陶瓷及其復合材料；塑料或橡膠，特別是橡膠和聚氨酯化合物。當某種工況特別復雜，單一材料無法滿足要求時，可以把這三種材料相互結合起來使用，如鋼與橡膠、陶瓷與金屬和橡膠與陶瓷的復合材料。

2 常用非金屬耐磨材料

2.1 SHC耐磨陶瓷

SHC耐磨陶瓷主要成分是高純度氧化鋁，由于氧化鋁優(yōu)異的性能和良好的性價比，是目前應用最廣泛的陶瓷材料。它被用于要求高耐磨、良好的耐腐蝕性以及耐壓的地方。由于它的絕緣性能，也常常被用于電子產(chǎn)品。

2.2 SHN納米陶瓷

SHN納米陶瓷是一種由氧化鋁、碳氮化合物及稀土氧化物所組成的一種復合陶瓷，其獨特的納米結構使分子間的鍵能顯著增強，同時添加稀土氧化物，通過微晶理論、彌散強化理論和雙骨架結構來補強，使陶瓷材料在強度和韌性上得到極大提高。

當SHC耐磨陶瓷無法滿足機械性能要求時，這種材料會是完美的選擇，與SHA合金陶瓷相比，具有更優(yōu)的性能價格比。

SHN納米陶瓷通過以下途徑增加陶瓷韌性：

（1）在納米晶體結構下，鄰近的原子共享一個邊界，體積更小，密度更大，從而使它變得更加堅硬。

（2）盡可能降低陶瓷材料中缺陷尺寸，細化陶瓷組織的晶粒、降低氣孔的尺寸、減少有害雜質(zhì)。

（3）在原材料中添加稀有元素，主要是抑制其晶粒長大，易于在材料內(nèi)部形成了一種均勻致密的微晶結構，使材料抗彎強度提高，斷裂韌性增加。

（4）在陶瓷制備過程中添加SIC晶須，晶須在拔出和斷裂時，都要消耗一定的能量，從而使外加負荷的一部分或大部分能量被消耗掉，以減緩裂紋擴展，并使主裂紋在擴展過程中轉向、分叉，從而起到增韌作用。

2.3 SHA合金陶瓷

SHA合金陶瓷是目前市場上最堅韌的陶瓷材料之一，是硬度和韌性最佳平衡的完美結合體。

SHA合金陶瓷具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性及耐化學腐蝕性等優(yōu)良的物化性能。它的高沖擊性能、高抗彎強度和硬度使其成為工況惡劣高沖擊部位防磨的最佳材料。它的低導熱性使其是用于高壓機械零件熱絕緣的理想材料。由于它的熱膨脹系數(shù)接近鋼鐵，已經(jīng)成為現(xiàn)代設計中金屬機械配件的理想替代品。

SHA合金陶瓷采用機械合金化工藝合成，粉體內(nèi)添加的金屬陶瓷結合劑由高熔點高硬度的金屬氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物等，高熔點金屬或其合金，燒結助劑和少量的稀土氧化物組成。

SHA合金陶瓷已經(jīng)在陶瓷、耐火材料、機械、電子、光學、航空航天、生物、化學等各種領域獲得廣泛的應用。

2.4 SHT鈦金陶瓷

SHT鈦金陶瓷晶體結構與金剛石非常相似，化學鍵類型相同，晶格常數(shù)相近，因此具有與金剛石相近的硬度和強度，遠遠高于硬質(zhì)合金和陶瓷，是迄今為止僅次于金剛石的人工合成材料。

SHT鈦金陶瓷采用鈦作為結合劑，加入Y、Dy等的氧化物和氮化物以及Ce、Nd、Gd、Lu等稀土元素與硼化鋁和硼化鈦一起滲入到晶粒間，促使聚晶致密，提高材料的強度。

SHT鈦金陶瓷不但具有金剛石的許多優(yōu)良特性，而且有更高的熱穩(wěn)定性和對鐵族金屬及其合金的化學惰性。用于加工高硬度材料時具有比硬質(zhì)合金及陶瓷更高的耐磨性，能減少大型零件加工中的尺寸偏差或尺寸分散性?？商娲操|(zhì)合金刀具的新型材料，是硬質(zhì)合金刀具材料加工綜合效益的8～10倍。

SHT鈦金陶瓷作為超硬磨料在不同行業(yè)的加工領域獲得廣泛的應用，現(xiàn)在更是成為航空航天、汽車、微電子、真空設備、光電通信、貴金屬冶煉等工業(yè)不可或缺的重要材料。2.5 SHH高溫陶瓷

SHH高溫陶瓷以其抗氧化性強、耐磨性能好、硬度高、熱穩(wěn)定性好、高溫強度大、熱膨脹系數(shù)小、熱導率大以及抗熱震和耐化學腐蝕等優(yōu)良特性，在高溫、熱沖擊、腐蝕性等惡劣環(huán)境中顯示出其獨有的優(yōu)越性。

通過獨特工藝使陶瓷在液相燒結過程輔以高溫等靜壓后處理，促進致密而均勻的顯微結構的形成，表面氮化處理消除了開口氣孔，得到韌性很高的陶瓷材料。

它具有較低的熱膨脹系數(shù)和高導熱系數(shù)，使其制品在加熱及冷卻過程中受到的熱應力較小，這就是SHH高溫陶瓷抗熱震性特別好的原因。

3 非金屬耐磨材料在水泥工業(yè)粉磨設備中的典型應用

3.1 立磨系統(tǒng)防磨

作為重要的原料制備設備，立磨從一誕生起，就始終面對磨損的考驗。據(jù)統(tǒng)計，在立磨失效的零部件中約有80%以上屬于金屬磨損所造成的直接或間接后果。金屬磨損會造成設備運轉效率降低，工件更換維修頻繁、能耗增加等。

3.1.1 立磨內(nèi)錐體

噴口環(huán)吹來的高速氣流夾雜著硬質(zhì)顆粒在此匯集，沖刷內(nèi)錐體，很快就會被磨損（見圖3），需要頻繁修補。分析其磨損原因，這里既有粗顆粒物料滑動造成的磨粒磨損，也有由高濃度含塵氣體夾帶粗顆粒物料高速沖刷造成的沖擊磨損。

圖3 磨損嚴重的內(nèi)錐體

內(nèi)錐體一旦磨穿，會造成：

（1） 部分粗粉無法回到磨盤，在選粉區(qū)打轉，擾亂選粉區(qū)氣流，造成不必要的物料內(nèi)循環(huán)。

（2） 使選粉機內(nèi)錐體與噴口環(huán)之間風速過低，含塵氣體無法在此加速，一部分含塵氣體到達不了選粉區(qū)域，造成不必要的物料內(nèi)循環(huán)，導致磨機能耗增加，產(chǎn)量降低。

3.1.2 立磨靜態(tài)葉片

靜態(tài)葉片是高效選粉機（圖4）粗細分離的重要部件，當含塵氣體在通過時，轉子的轉動形成強制渦流，大顆粒因慣性較大保持原有運動方向而與導風葉片的背風面相撞失去動能落入內(nèi)錐體，較細粉則隨氣流進入選粉區(qū)域進行分選。

由于高速氣流長期沖刷，靜態(tài)葉片磨損嚴重，對于生料、煤粉等磨蝕性不強的物料，采用耐磨鋼板尚可勉強使用；對于水泥、礦渣等高磨蝕性物料，一般也僅能使用幾個月。

圖4 高效選粉機

靜態(tài)葉片一旦磨損失效，就會使不合格顆粒進入選粉區(qū)，造成粗細粉返混，帶來分割粒徑偏差，降低分級精度。

3.1.3 選粉機殼體

選粉機殼體受轉子旋轉攜帶的硬質(zhì)顆粒沖刷（圖5），顆粒硬度較高，沖刷角度不規(guī)則，且在高速運行中獲得強大動能，對殼體造成沖蝕磨損并伴隨較大的振動，形成不規(guī)則溝槽。

3.1.4 選粉機軸套

選粉機主軸軸套（圖6）內(nèi)充有潤滑油，對主軸軸承起潤滑作用，如果采用現(xiàn)場電焊焊補方法堵漏，不僅存在著火不安全因素，而且焊接過程中產(chǎn)生的焊渣一旦掉入潤滑油里，將造成軸承損壞。

采用耐磨材料可以有效防護軸套免受磨損，支撐桿可以采用工廠預制的防磨防護。

3.1.5 立磨筒體

立磨筒體所處理的物料是各種粒度、硬度不一的顆粒，這些物料在中速磨內(nèi)部運動，不停地對中速磨各部分機體產(chǎn)生摩擦、沖刷和撞擊，筒體磨損在所難免。立磨筒體磨損的原因比較復雜，這里面既有粗顆粒物料滑動造成的磨粒磨損，也有由高濃度含塵氣體高速沖刷造成的風蝕磨損，還有由粗顆粒物料甚至磨機破碎的研磨體等異物高速撞擊所造成的沖擊磨損。

圖5 選粉機殼體受轉子旋轉攜帶的硬質(zhì)顆粒沖刷

圖6 選粉機主軸軸套

特別是磨盤以上2 m內(nèi)區(qū)域，不但沖刷嚴重，而且有大塊顆粒物料撞擊，采用傳統(tǒng)的防磨處理，均不能達到良好效果。可以在磨盤以上2 m內(nèi)區(qū)域裝貼焊接型耐磨陶瓷（見圖7）。該產(chǎn)品采用獨特工藝制成，具有高硬度、高韌性的特點，同時改變了傳統(tǒng)的粘貼安裝方式，采用粘膠、螺釘雙重固定，特別適合在溫度較高且有一定沖擊的部位使用。

圖7 磨盤以上2 m內(nèi)區(qū)域裝貼焊接型耐磨陶瓷

3.1.6 立磨磨輥密封環(huán)

立磨磨盤座與架體間有兩道密封裝置，如果這些地方密封損壞，漏風嚴重，將會影響噴口環(huán)的風速，造成吐渣加重。

立磨磨輥密封環(huán)采用熱硫化工藝將耐磨陶瓷按照一定的布局硫化在特種橡膠內(nèi)，見圖8。這種結構既發(fā)揮了氧化鋁陶瓷耐高溫磨損、耐腐蝕的優(yōu)點，又體現(xiàn)了橡膠材料高強度、高韌性和密封性好的特點，且一體化設計，便于更換和安裝。

3.1.7 立磨磨輥軸套

立磨軸承和骨架油封要達到正常使用壽命，必須做好磨輥的密封。一般輥套是由耐磨材料鑄造而成，輥套的耐磨性是決定輥套使用壽命的主要因素，但輥套屬脆性材料，硬度過高，會使輥套的抗震效能減低，使用時發(fā)生脆裂，嚴重時輥套在熱處理過程中就可能發(fā)生斷裂。

圖8 立磨磨輥密封環(huán)上的耐磨陶瓷

造成輥套磨損的主要因素有以下原因：

（1）大塊物料在磨輥與磨盤的擠壓下，部分物料濺出，直接沖擊輥套。應力集中處受到物料沖擊次數(shù)越多，則磨損越嚴重。

（2）碾過的物料越過磨盤邊緣的擋料環(huán)，被從噴口環(huán)噴出的熱風吹起，高速氣流夾雜著物料沖刷輥套。

解決輥套磨損問題，目前通常做法是在易磨損區(qū)域進行耐磨焊條堆焊處理。這種方法雖然不失為可行的方法，但表面堆焊對工件的熱輸入量高，勞動強度大，效率低。最重要的是與硬質(zhì)顆粒硬度相比，耐磨焊條的硬度偏低，不足以達到抗磨的目的，使用壽命往往不足半年，頻繁的更換與維修，維修人員深受其苦。

推薦采用陶瓷立磨磨輥軸套，主要材料選用SHN納米陶瓷材料，采用機械與粘膠雙重固定的辦法，可使陶瓷牢固地與鋼鐵結合。壽命比現(xiàn)有耐磨堆焊輥套至少延長10～15倍，而且可以提高立磨的可靠性，延長了立磨磨輥密封的工作壽命，降低了軸承損壞的概率。

3.1.8 立磨刮料板

目前刮料板一般使用堆焊耐磨板，由于物料顆粒大、硬度高、落差大，對刮板磨損沖擊嚴重，一般使用1～2個月即磨損失效。

針對刮板大顆粒磨損沖擊的運行工況，可采用燕尾結構將SHA合金陶瓷制成襯板，襯板采用包邊設計可以有效保護陶瓷，襯板易磨損底側和外側用U型陶瓷防護。

3.1.9 立磨噴口環(huán)

噴口環(huán)是由環(huán)繞磨盤的斜向菱形槽口組成的，入磨氣體在噴口環(huán)和導向錐作用下呈旋流風人磨，阻止物料通過噴口環(huán)下跌，符合粒度要求的物料由旋流風輸送到上部分離器。此處風速高達80～90 m/s，在含塵氣體沖刷下磨損非常嚴重。噴口環(huán)襯板磨損以及噴口環(huán)與磨盤之間的間隙增大，磨腔內(nèi)不能形成良好的旋向風，使風壓失衡或噴口環(huán)風速不夠，吹不起磨盤邊緣溢出的物料。

操作中為保證噴口環(huán)風速，必然調(diào)大風機前風閥開度，以增大風量。這將導致三個不好的結果，第一是選粉機風量超過額定風量，選粉機轉子轉速提高，回粉量增大，選粉效率降低；第二是由于風量加大，立磨及其選粉機內(nèi)部風速加快，設備磨損加??；第三是由于風量加大，風機電流增大，風機能耗增加，由于回粉量增大，立磨能耗增加，因此系統(tǒng)能耗增加。

采用專利技術生產(chǎn)的噴口環(huán)襯板具有耐磨損、抗沖刷、壽命長等優(yōu)點，使用壽命是普通耐磨板的20倍以上。噴口環(huán)的磨損見圖9。

圖9 噴口環(huán)的磨損

3.2 回轉卸料器

部分水泥廠家生料入磨（輥）定量給料的鎖風喂料裝置為回轉卸料器，其原理是當上部料倉的物料靠自重落下充填在葉片之間的空隙中，隨葉片的旋轉而在下部卸出。硬質(zhì)顆粒在葉片的帶動下不斷刮擦筒壁，致使筒壁磨損嚴重。可在回轉卸料器的殼體內(nèi)襯耐磨陶瓷，使用壽命可延長20倍以上。

3.3 循環(huán)風機葉輪

現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)粉體輸送基本都是靠封閉式管道輸送，風機作為動力源是必不可少的設備。但是風機葉輪作為易耗件普遍存在磨損嚴重的問題，如不及時進行檢修，極易導致軸瓦燒壞，甚至引發(fā)葉片斷裂及飛車等重大事故，嚴重影響系統(tǒng)安全與經(jīng)濟效益。

傳統(tǒng)的葉片表面防磨的工藝主要是耐磨堆焊，由于施工過程中，工作面瞬間高溫受熱，葉輪的熱應力和變形問題難以克服。

近年來，將硬度更高的耐磨陶瓷應用于風機葉輪上是個炙手可熱的課題。但是在高速運轉的風機葉輪上安裝耐磨陶瓷絕非簡單的工藝，這里不但要克服陶瓷在高速運轉所產(chǎn)生的離心力，還要克服溫度、濕度、腐蝕對陶瓷和粘膠的影響，另外還涉及空氣動力學、摩擦學理論?？梢哉f耐磨陶瓷應用于風機葉輪代表了耐磨陶瓷應用的尖端技術。

目前此項技術已獲得重大突破，被廣泛推廣應用。與傳統(tǒng)防磨方式相比，采用耐磨陶瓷對葉輪進行防磨有如下優(yōu)點：

（1）耐磨性能提高20倍。風機葉輪是典型的低沖射角磨損，此種工況陶瓷擁有最高的耐磨性，比耐磨堆焊耐磨20倍以上。

（2）保持葉輪原有結構。與表面堆焊及熱噴涂等熱態(tài)工藝會對葉輪造成熱應力和變形相比，耐磨陶瓷安裝屬于冷態(tài)防磨，幾乎不影響葉輪原有結構。

（3）減輕葉輪重量，使能耗更低。

陶瓷密度只相當于耐磨堆焊的1/3，與采用耐磨堆焊相比增重更小，降低設備負荷，延長軸承壽命。

（4）采用合理的結構可使陶瓷安裝牢固，運行安全可靠。

目前大多數(shù)采用陶瓷對葉輪進行防磨的工藝是粘貼方式，這種工藝主要采用有機或無機粘接劑將耐磨工程陶瓷塊粘接在葉輪的葉片及中(后)盤等易磨損的部位。由于粘接劑在高溫下粘接強度急劇下降，且葉輪轉速較高，線速度較大（通常大于120 m/s），故此類型陶瓷防磨葉輪僅能應用于低溫工作環(huán)境，并且其工作穩(wěn)定性較差，安全性也不太可靠。而且這種工藝無法對葉輪磨損最嚴重的葉片進風口及葉片根部進行有效防護，使用效果大打折扣。

山東興和特種材料有限公司采用獨特結構（見圖10、11、12），利用機械原理將燕尾陶瓷鑲嵌進焊接在葉片上的鋼鐵燕尾條卡條上，同時配合耐高溫無機粘合劑粘貼，實現(xiàn)機械、粘膠雙重保護，即使陶瓷塊破裂，也不會脫落，增加了葉輪運轉的安全性、穩(wěn)定性。特制的流線形陶瓷部件，巧妙地利用葉輪旋轉時離心力的防止葉片入口處陶瓷元件的脫落，將沖蝕角的角度大大減少，以分散高速固粒的沖擊能量，從而顯著地提高了葉片入口端部的抗沖蝕磨損能力。

風機殼體的磨損原因很復雜，是空氣動力學磨料的沖蝕磨損、低應力擦傷型磨料磨損和腐蝕磨損聯(lián)合作用的結果。三種磨損形式中以空氣動力學磨料的沖蝕磨損為主，低應力擦傷型磨料磨損和腐蝕磨損為輔；同時低應力擦傷型磨料磨損和腐蝕磨損將加劇空氣動力學磨料的沖蝕磨損。

圖10 L型陶瓷有效保護葉片與輪盤接縫處

圖11 流線型設計的U型陶瓷保護磨損嚴重的葉片迎風面

圖12 陶瓷蓋帽保護輪轂上的螺釘免受物料磨損

3.4 風機殼體

而且風機殼體在運行中震動較大，采用傳統(tǒng)粘貼耐磨陶瓷片的方法不可行，很容易造成脫落。

推薦采用燕尾型耐磨陶瓷，該產(chǎn)品主要利用機械原理將燕尾陶瓷鑲嵌進焊接在葉片上的鋼鐵燕尾條卡條上，同時配合耐高溫無機粘合劑粘貼，實現(xiàn)機械、粘膠雙重保護，即使陶瓷塊破裂，也不會脫落，增加了運轉的安全性、穩(wěn)定性。由于卡條處于陶瓷塊的保護下，氣體介質(zhì)不會直接沖刷卡條，卡條不存在磨損問題。

3.5 三道鎖風閥閥板

立磨三道鎖風閥是用于給立磨喂入物料的裝置。第一道的作用是截斷物料，控制進料量和時間；第二道的作用是鎖風；第三道的作用是既鎖風又卸料，將物料喂入磨機。因為吞吐量大，閥板磨損非常嚴重，甚至一兩個月就要更換，一線人員工作量非常大。三道鎖風閥閥板的磨損會造成系統(tǒng)漏風，出磨溫度低，壓差過小。對系統(tǒng)的熱耗、電耗、產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)穩(wěn)定運行、生產(chǎn)環(huán)境等方面均會帶來負面影響。

可以采用SHA合金陶瓷，輔以合理的固定方式，制作的三道鎖風閥閥板具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性等特點。使用壽命可達3年以上，大大提高了設備運行效率。

3.6 輥壓機側擋板

輥壓機側擋板的作用是保證輥壓機的粉碎效果，不使喂料從擠實區(qū)沿軸向流出。側擋板的磨損（圖13）主要發(fā)生在兩處：一是緊靠在輥子側面，沿著端隙地方的邊緣磨損；另一個是在兩輥子的間隙處側擋板下端的磨損，由于這里承受的應力最高，磨損也最嚴重。

圖13 側擋板的磨損

輥壓機側擋板雖然是個不起眼的零部件，但因為磨損特別嚴重，硬度較高的耐磨堆焊板也僅僅能使用一兩個月就要更換或修補，嚴重影響企業(yè)生產(chǎn)效率。當兩端側擋板磨損嚴重，工作間隙值變大時，邊緣漏料更將不可避免，在顯著減少擠壓后物料細粉含量的同時，部分粗顆粒物料還將進入后續(xù)動態(tài)或靜態(tài)分級設備，對分級機內(nèi)部造成較大磨損。

可將耐磨陶瓷材料安裝在鋼板上，整體提供，安裝方便快捷，使用壽命可達2年以上。

3.7 旋風收塵器

旋風收塵器是利用高速旋轉的含塵氣流中的離心力將粉塵從空氣中分離出來的干法收塵設備。旋風收塵器的外殼經(jīng)常被磨損漏風，造成除塵效率下降，產(chǎn)量降低。風粉從進風口進入旋風筒，物料在重力和旋風筒的雙重作用下，改變流向，在筒內(nèi)形成螺旋風向。高速氣流夾雜著物料對筒壁進行磨蝕。實踐證明，采用耐磨陶瓷對旋風除塵器筒體進行防磨是非常有效的。3.8 磨機出口管道彎頭及膨脹節(jié)

物料在管道內(nèi)變徑部分及彎頭等處流動時，由于流點在急變處其速度（大小及方向）發(fā)生變化，存在著加速度所產(chǎn)生的慣性力；同時流線不能按壁面形狀平行流動而是產(chǎn)生局部渦流區(qū)，這樣不僅使流體消耗其機械能量而且加重了流體對管道內(nèi)壁的磨擦，從而縮短了管道的使用壽命。管道總磨損量決定于管內(nèi)風速(顆粒沖擊速度也是由管內(nèi)風速決定) 、入射角、粉塵質(zhì)量濃度以及粉塵和管壁的摩擦系數(shù)。管內(nèi)風速決定了粉塵顆粒的運動和沖擊速度。實驗表明：速度對磨損的影響程度最大，磨損量與速度的三次方成正比。塑性材料的壁面，當入射角為0°時，磨損率幾乎為0，因此直管部位的磨損通常很小。當入射角增加到20～25°時，磨損率達到最大值，再增加到90°時，磨損率又下降。

磨損會造成系統(tǒng)漏風, 影響塵源控制效果, 破壞除塵系統(tǒng)功能, 甚至造成系統(tǒng)癱瘓；對于高架除塵管道, 磨損會使管道的強度和剛度急劇下降, 帶來不安全隱患。因此管道的磨損不容忽視。

一般可通過以下方法減輕磨損：

（1）在保證管內(nèi)粉塵不沉降的前提下，盡量控制管內(nèi)風速。

（2）合理設計吸塵罩結構和抽風位置，控制罩口風速，盡量避免過多粗顆粒進入系統(tǒng)管道。

（3）有條件時，可增大彎頭的曲率半徑。

（4）更換耐磨陶瓷管道或在管道內(nèi)襯貼耐磨陶瓷。

4 結束語

耐磨陶瓷的生產(chǎn)、施工以及針對實際工況提出解決方案是一個系統(tǒng)工程，需要對磨損件的失效分析、對磨損機理的認識以及正確的思路和豐富的材料學知識，不同廠家采取的工藝和方法不同，同樣的產(chǎn)品就不能有同樣的效果。

另外，選擇一家質(zhì)量和信譽優(yōu)的企業(yè)作為合作伙伴至關重要，不但產(chǎn)品品質(zhì)和服務得到保證，更重要的是這些企業(yè)在長期的防磨實踐中積累了豐富的經(jīng)驗，可以提供更加專業(yè)、可靠的防磨方案，避免再走彎路。經(jīng)驗不足，不妥之處，敬請海涵，希望本文對水泥工業(yè)粉磨系統(tǒng)的設備防磨產(chǎn)品選型能有所幫助。

2015-03-20）

TQ 72.622.22:TU278

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