鈦鋁陶瓷復(fù)合材料在水泥窯的應(yīng)用
前言
目前水泥窯很多部位仍需要使用澆注料來(lái)適應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部位，其中水泥窯前窯口、三次風(fēng)閘板、三次風(fēng)彎管等部位，存在溫度波動(dòng)較大、熱應(yīng)力高，高溫飛砂磨損大等問(wèn)題。澆注料的使用壽命受施工過(guò)程、烘干烘烤質(zhì)量控制影響較大，一旦損壞嚴(yán)重就需要停窯檢修，嚴(yán)重影響水泥窯運(yùn)行效率。因此，開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽、高效、節(jié)能的耐火材料制品，解決水泥窯系統(tǒng)中關(guān)鍵部位使用壽命穩(wěn)定性，成為水泥行業(yè)迫切需要解決的共性難題。
一、鈦鋁陶瓷復(fù)合材料介紹
鄭州利孚新材料有限公司公司與法國(guó)TRB公司合作，針對(duì)水泥行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中遇到的，易磨損、侵蝕嚴(yán)重等難題，引進(jìn)法國(guó)先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)和全自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，研發(fā)出了鈦鋁陶瓷復(fù)合材料。
1.1 鈦鋁陶瓷復(fù)合材料的組成
該材料使用70%進(jìn)口陶瓷材料加30%鈦鋁合金纖維，使用定制攪拌機(jī)攪拌均勻，在恒溫恒濕條件下放置入專用模具中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，最后使用定制烘烤設(shè)備按標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線進(jìn)行烘烤，即可得到鈦鋁陶瓷復(fù)合材料成品。
該材料中鈦鋁合金纖維含量比普通鋼纖維澆注料高10倍以上，同時(shí)這種纖維比普通304耐熱鋼纖維使用溫度更高，韌性更強(qiáng)。通過(guò)與陶瓷材料的復(fù)合，賦予了該材料金屬般的超高強(qiáng)度及韌性，同時(shí)具有陶瓷材料在高溫環(huán)境中的高耐磨性及抗侵蝕性。
1.2 鈦鋁陶瓷復(fù)合材料性能指標(biāo)
根據(jù)GB/T5988-2004、GB/T2997-2000、GB/T5072.2-2004、YB/T370-1995分別測(cè)試試樣燒后的線變化率、耐壓強(qiáng)度、體積密度、氣孔率；經(jīng)檢測(cè)，LF-TCH(適合侵蝕嚴(yán)重部位)、LF-TCS(適合磨損嚴(yán)重部位)、各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到可用于實(shí)際水泥窯生產(chǎn)。檢測(cè)指標(biāo)如下表所示：
1.3 鈦鋁陶瓷復(fù)合材料性能優(yōu)勢(shì)
眾所周知水泥窯系統(tǒng)內(nèi)溫度波動(dòng)、堿、氯、硫等有害物質(zhì)侵蝕等多種原因，要求所使用耐火材料具有強(qiáng)度高、抗震性好、抗氧化、耐磨損、抗侵蝕等高溫性能。而鈦鋁陶瓷復(fù)合材料具有陶瓷材料的高耐磨、高抗侵蝕性能，又具有金屬材料的超強(qiáng)韌性及超高強(qiáng)度，用于高溫環(huán)境中，易磨損、侵蝕嚴(yán)重等部位，使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)澆注料。具體對(duì)比數(shù)據(jù)如下圖所示：
1.4 鈦鋁陶瓷復(fù)合材料應(yīng)用范圍
鈦鋁陶瓷復(fù)合材料為不定型材料，可以根據(jù)客戶使用部位不同單獨(dú)設(shè)計(jì)模具加工制作，大到水泥窯三次風(fēng)閘板單塊8噸重，小到窯尾煙室空氣炮嘴單塊30公斤重均可設(shè)計(jì)加工，普遍應(yīng)用于水泥窯各種使用壽命不穩(wěn)定、使用壽命短等影響系統(tǒng)正常運(yùn)行部位。
二、鈦鋁陶瓷在水泥窯的應(yīng)用案例
圖3、圖4為中材云孚水泥窯前窯口使用安裝現(xiàn)場(chǎng)
圖5、圖6為湖南海螺三次風(fēng)閘板使用安裝現(xiàn)場(chǎng)
三、結(jié)語(yǔ)
從2017年開(kāi)始，鄭州利孚新材料有限公司生產(chǎn)的鈦鋁陶瓷復(fù)合材料產(chǎn)品已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)數(shù)十家水泥企業(yè)，在前窯口、三次風(fēng)閘板、空氣炮、煙室月亮門(mén)等部位均取得了較好的使用效果。
圖7、圖8為桃江南方水泥使出具的應(yīng)用說(shuō)明節(jié)選，該客戶使用窯口預(yù)制件使用壽命累計(jì)38個(gè)月，拆除時(shí)預(yù)制件正常磨損，整體結(jié)構(gòu)完好，沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)、脫落現(xiàn)象。同時(shí)正在國(guó)內(nèi)多家海螺公司使用的三次風(fēng)閘板使用壽命遠(yuǎn)超以往產(chǎn)品，目前觀測(cè)閘板整體結(jié)構(gòu)仍完好，沒(méi)有異常剝落情況，預(yù)估使用壽命可達(dá)到以往產(chǎn)品3倍以上。
在新常態(tài)下，提質(zhì)增效降低成本是水泥行業(yè)的主要工作，同時(shí)也對(duì)耐火材料提出了更為苛刻的質(zhì)量要求，鄭州利孚將會(huì)為水泥行業(yè)提供更多解決方案。
編輯：李曉東
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