Κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας, ένα μεγάλο μέρος του εξοπλισμού και των αγωγών εκτίθεται σε υλικά υψηλής θερμοκρασίας και σκληρότητας (όπως μεταλλεύματα σιδήρου, σκουριά χάλυβα, κονιοποιημένο άνθρακα και αέρια φούρνων υψηλής θερμοκρασίας) για εκτεταμένες χρονικές περιόδους. Η πρόσκρουση, η διάβρωση και η τριβή αυτών των υλικών μπορούν να προκαλέσουν σοβαρές ζημιές στον εξοπλισμό, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής του, απαιτώντας συχνές επισκευές και διακόπτοντας την παραγωγή. Οι ανθεκτικές στην φθορά κεραμικές επενδύσεις, με την εξαιρετική αντοχή τους στην φθορά, την αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες και τη χημική τους σταθερότητα, προστατεύουν αποτελεσματικά τον κρίσιμο εξοπλισμό χαλυβουργείων, καθιστώντας τες ένα βασικό υλικό για τη μείωση του κόστους παραγωγής και τη διασφάλιση της συνεχούς παραγωγής.
Βασικό πρόβλημα χαλυβουργείου: Σημαντική φθορά εξοπλισμούΗ φθορά στα χαλυβουργεία προέρχεται κυρίως από δύο σενάρια, τα οποία καθορίζουν άμεσα την αυστηρή ζήτηση για υλικά ανθεκτικά στη φθορά:
Φθορά από πρόσκρουση/διάβρωση υλικού:Στη μεταφορά πρώτων υλών (όπως ταινιόδρομοι και ράμπες), στη σύνθλιψη μεταλλεύματος και στην έγχυση άνθρακα σε υψικαμίνους, μεταλλεύματα υψηλής σκληρότητας και κονιοποιημένος άνθρακας προσκρούουν ή γλιστρούν στα εσωτερικά τοιχώματα του εξοπλισμού με μεγάλες ταχύτητες, προκαλώντας ταχεία λέπτυνση του μετάλλου, διάβρωση και ακόμη και διάτρηση.
Φθορά σε υψηλή θερμοκρασία και χημική διάβρωση:Ο εξοπλισμός υψηλής θερμοκρασίας, όπως οι μετατροπείς χαλυβουργίας, οι χυτήρες και οι υψικαμίνους θερμού αέρα, όχι μόνο υφίσταται φυσική φθορά από σκουριά και υλικά φόρτισης, αλλά και από οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία και χημική διάβρωση από λιωμένο χάλυβα και σκουριά. Τα συνηθισμένα μεταλλικά υλικά (όπως ο ανθρακούχος χάλυβας και ο ανοξείδωτος χάλυβας) παρουσιάζουν απότομη πτώση της σκληρότητας σε υψηλές θερμοκρασίες, επιταχύνοντας τη φθορά κατά 5-10 φορές.
Χωρίς ανθεκτικές στη φθορά επενδύσεις, η μέση διάρκεια ζωής του εξοπλισμού θα μπορούσε να μειωθεί σε 3-6 μήνες, απαιτώντας συχνές διακοπές λειτουργίας για αντικατάσταση εξαρτημάτων. Αυτό όχι μόνο αυξάνει το κόστος συντήρησης (εργασία και ανταλλακτικά), αλλά διαταράσσει και τη συνεχή παραγωγική διαδικασία, με αποτέλεσμα σημαντικές απώλειες χωρητικότητας.
Βασικά σενάρια εφαρμογής για ανθεκτικές στη φθορά κεραμικές επενδύσεις σε χαλυβουργεία
Διαφορετικός εξοπλισμός παρουσιάζει διακριτικά χαρακτηριστικά φθοράς, απαιτώντας συγκεκριμένους τύπους κεραμικών επενδύσεων (όπως κεραμικό υψηλής αλουμίνας, κεραμικό καρβιδίου του πυριτίου και σύνθετο κεραμικό). Τα βασικά σενάρια εφαρμογής περιλαμβάνουν:
Συστήματα μεταφοράς πρώτων υλών:Χοάνες ταινιόδρομων, ράμπες και επενδύσεις σιλό.
Πρόβλημα:Η πρόσκρουση και η φθορά από την ολίσθηση των χύδην υλικών που πέφτουν, όπως μεταλλεύματα και οπτάνθρακας, μπορεί εύκολα να οδηγήσουν σε διάτρηση της χοάνης.
Λύση:Οι παχιές (10-20mm) επενδύσεις κεραμικού υψηλής αλουμίνας, στερεωμένες με συγκόλληση ή συγκόλληση, αντέχουν στην πρόσκρουση και αντιστέκονται στη φθορά.
Σύστημα έγχυσης άνθρακα υψικαμίνου: σωλήνες έγχυσης άνθρακα, διανομείς κονιοποιημένου άνθρακα
Πρόβλημα:Ο κονιοποιημένος άνθρακας υψηλής ταχύτητας (ρυθμός ροής 20-30 m/s) προκαλεί διάβρωση και φθορά, με τη σοβαρότερη φθορά στους αγκώνες των σωλήνων, οδηγώντας σε φθορά και διαρροή.
Λύση:Χρησιμοποιήστε λεπτότοιχους (5-10 mm) ανθεκτικούς στη φθορά κεραμικούς σωλήνες με λείο εσωτερικό τοίχωμα για να μειώσετε την αντίσταση και παχύτερους αγκώνες, με αποτέλεσμα διάρκεια ζωής 3-5 ετών (σε σύγκριση με 3-6 μήνες για τους συνηθισμένους χαλύβδινους σωλήνες).
Εξοπλισμός χαλυβουργίας: Καπνοδόχος μετατροπέα, επένδυση χυτήρα, κύλινδρος συνεχούς χύτευσης
Πρόβλημα:Η διάβρωση από σκουριά υψηλής θερμοκρασίας (πάνω από 1500°C) και η χημική επίθεση οδηγούν σε συσσώρευση σκουριάς και ταχεία φθορά στην καπνοδόχο, απαιτώντας η επένδυση του χυτήρα να είναι τόσο ανθεκτική στη θερμότητα όσο και ανθεκτική στη φθορά.
Λύση:Η ανθεκτική σε υψηλή θερμοκρασία κεραμική επένδυση καρβιδίου του πυριτίου (1600°C) προσφέρει ισχυρή αντοχή στη διάβρωση από σκουριά, μειώνει τη συχνότητα καθαρισμού της καπνοδόχου από σκουριά και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του χυτήρα.
Σύστημα αφαίρεσης σκόνης/διαχείρισης απορριμμάτων σκουριάς: Σωλήνες αφαίρεσης σκόνης και εξαρτήματα αντλίας πολτούΠροβλήματα:Τα φορτωμένα με σκόνη, αέρια καυσαέρια υψηλής θερμοκρασίας και ο πολτός (συμπεριλαμβανομένων σωματιδίων σκουριάς χάλυβα) προκαλούν φθορά και σχίσιμο στους σωλήνες και τις αντλίες, οδηγώντας σε διαρροή.Λύση:Χρησιμοποιείται μια κεραμική σύνθετη επένδυση (κεραμικό + μεταλλικό υπόστρωμα), προσφέροντας τόσο αντοχή στη φθορά όσο και στην πρόσκρουση για την αποφυγή ζημιάς στον εξοπλισμό από διαρροή πολτού.
Σύγκριση με παραδοσιακά υλικά: Οι ανθεκτικές στη φθορά κεραμικές επενδύσεις προσφέρουν καλύτερη οικονομίαΤα χαλυβουργεία χρησιμοποιούσαν κάποτε ευρέως παραδοσιακά υλικά ανθεκτικά στη φθορά, όπως χάλυβα μαγγανίου, χυτό λίθο και ανθεκτικά στη φθορά κράματα. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικά κενά τόσο στην οικονομία όσο και στην απόδοση σε σύγκριση με τις ανθεκτικές στη φθορά κεραμικές επενδύσεις:
Τύπος υλικού
Αντοχή στη φθορά (Σχετική τιμή)
Αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία
Κόστος εγκατάστασης & συντήρησης
Μέση διάρκεια ζωής
Συνολικό κόστος (10ετής κύκλος)
Συνηθισμένος ανθρακούχος χάλυβας
1 (Αναφορά)
Κακή (Μαλακώνει στους 600°C)
Χαμηλό
3-6 μήνες
Εξαιρετικά υψηλό (συχνή αντικατάσταση)
Χάλυβας μαγγανίου (Mn13)
5-8
Μέτρια (Μαλακώνει στους 800°C)
Μέτριο
1-2 χρόνια
Υψηλό (απαιτείται τακτική συγκόλληση επισκευής)
Χυτό λίθος
10-15
Καλό
Υψηλό (υψηλή ευθραυστότητα, εύκολο να σπάσει)
1,5-3 χρόνια
Σχετικά υψηλό (υψηλή απώλεια εγκατάστασης)
Ανθεκτική στη φθορά κεραμική επένδυση
20-30
Εξαιρετικό (1200-1600°C)
Χαμηλό (ελάχιστη συντήρηση μετά την εγκατάσταση)
2-5 χρόνια
Χαμηλό (μεγάλη διάρκεια ζωής + ελάχιστη συντήρηση)
Μακροπρόθεσμα, αν και το αρχικό κόστος αγοράς των ανθεκτικών στη φθορά κεραμικών επενδύσεων είναι υψηλότερο από αυτό του χάλυβα μαγγανίου και του ανθρακούχου χάλυβα, η εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής τους (3-10 φορές μεγαλύτερη από αυτή των παραδοσιακών υλικών) και οι εξαιρετικά χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης μπορούν να μειώσουν το συνολικό κόστος κατά 40%-60% σε έναν 10ετή κύκλο, αποφεύγοντας παράλληλα τις απώλειες παραγωγής που προκαλούνται από βλάβη του εξοπλισμού (μια ημερήσια διακοπή παραγωγής για ένα χαλυβουργείο μπορεί να φτάσει τα εκατομμύρια γουάν).
Τα χαλυβουργεία χρησιμοποιούν ανθεκτικές στη φθορά κεραμικές επενδύσεις, αξιοποιώντας την υψηλή αντοχή τους στη φθορά, την αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες και τις ιδιότητες χαμηλής συντήρησης για την αντιμετώπιση των προβλημάτων φθοράς του βασικού εξοπλισμού. Τελικά, αυτή η προσέγγιση επιτυγχάνει τους τρεις βασικούς στόχους της παράτασης της ζωής του εξοπλισμού, της μείωσης του κόστους συντήρησης και της διασφάλισης της συνεχούς παραγωγής. Με τις εξελίξεις στην τεχνολογία κατασκευής κεραμικών (όπως κεραμικά αλουμίνας χαμηλού κόστους, υψηλής καθαρότητας και κεραμικές-μεταλλικές σύνθετες επενδύσεις), η εφαρμογή τους στα χαλυβουργεία συνεχίζει να επεκτείνεται, καθιστώντας τες ένα βασικό υλικό για τη μείωση του κόστους και την αύξηση της αποδοτικότητας στη σύγχρονη χαλυβουργία.