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旋流器常用的耐磨材 料

文章出处:粉体网公众号网责任编辑:作者:茜茜人气:-发表时间:2020河北快三开奖结果-04-11 14:59:00【
   旋流设备按其应用的不同分为不用的类型 ,例如 ,水力旋流器、重介质旋流器等 ,但无论哪一种旋流设备 ,在进行旋流分离工作与物料接触的过程中都存在磨损问题。旋流器壁面磨损不但会缩短其整体使用寿命 ,而且由于关键部位尺寸的改变而降低了旋流器的分离效率 ,使操作性能恶化。研究磨损情况需要对其具体情况具体问题 ,例如物料硬度、形状、大小;磨损位置;旋流器内部流场等。
   目前旋流器内衬所常用的耐磨材 料可分为:金属和金属化合物、聚氨酯制品类和非金属耐磨材 料类。
1.金属和金属化合物耐磨材 料
   代表性材 料有高锰钢(ZGMn13)和高猛合金系列(ZGMn13Cr2MoRe)、抗磨系列(Cr15MoZCu)、耐磨合金钢系列(ZG40SiMnCrMo)等。高锰钢系列材 料硬度较低(HB170-230),在未硬化前耐磨性有限 ,如其表面充分硬化 ,则价格大幅提升;抗磨铬铸铁系列具有较好的抗耐磨性 ,但韧性较低 ,使用中如内部有铸造缺陷或出现开裂 ,磨损后由于其焊接性不好 ,难以维修。20世纪70年代前 ,由于选择受限 ,旋流器内衬材 料多选用抗磨铸铁类和耐磨合金类材 料或使用金属材 料整体铸造 ,但金属材 料的耐腐蚀性比非金属耐磨材 料差。
 
2.聚氨酯类耐磨材 料
   典型代表材 料为聚氨酯化合物 ,其硬度较低 ,但具有较好的韧性和耐腐蚀性。当承受垂直或大角度的冲击时 ,会表现出较好的耐磨性;在浸没状态下 ,其耐磨性是硬质合金钢的8倍。但对于硬颗粒物和颗粒尖锐的物料 ,其抗切削磨损的性能变差。
 
3.非金属耐磨材 料
   非金属耐磨材 料一般指陶瓷及其多相、多组分复合材 料系列。该类型材 料出现于20世纪90年代 ,其开发的系列产品种类较多 ,代表性的诱三氧化二铝(刚玉 ,Al2O3)及增韧三氧化二铝、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硅结合碳化硅(Si3N4+SiC)及其多相、多组分复合耐磨材 料等。该类型材 料的特点为密度、强度均较大 ,密度可达3.50~6.05g/cm3 ,抗弯强度可达285~1000MPa ,并具有优良的耐腐蚀性、耐磨性(耐磨性相当于锰钢的266倍 ,高铬铸铁的171倍)、韧性和抗振性 ,可有效防止冲击造成的破损和剥落。
 
3.1刚玉
   刚玉耐磨衬里是由氧化铝按一定的颗粒级配并添加多种添加剂 ,混合后在压力机或等静压情况下成型 ,经一定的烧结温度曲线高温烧成。刚玉耐磨衬里具有原材 料资源丰富 ,烧成制品硬度高、耐磨损以及化学稳定性好等特点 ,密度约3.7g/cm3 ,显微硬度可达1900HV ,抗弯强度大于285MPa。目前 ,大部分重介质旋流器均采用刚玉作为耐磨衬里 ,应用于内径小于1000mm的旋流器 ,可满足其使用寿命要求。虽然现阶段有研究表明 ,向氧化铝陶瓷内添加氧化锆、碳化硅、碳化钛和纤维等进行增韧处理 ,增韧后的氧化铝抗弯强度可达到641MPa ,但其性能指标尚不能满足大直径重介质旋流器的耐磨性要求。
 
3.2碳化硅
   碳化硅具有比氧化铝高的硬度、耐磨性的特点 ,并且碳化硅的烧制方法与氧化铝相似。因 碳化硅易被氧化生成SiO2 ,故必须在真空或在还原气氛下绕结。碳化硅的烧结温度一般在1800℃以上   ,成本高 ,限制了其在重介质旋流器上  的应用。目前 ,俄罗斯已用廉价原材 料制备高性能SiC耐磨材 料且已规模生产 ,其他国家还是空白。现阶段 ,国内外碳化硅陶瓷材 料所能达到的最优性能指标:弹性模量为450GPa(日本) ,抗弯强度为550GPa(日本) ,密度为3.15g/cm3(德国) ,热导率约为0.98W/(m·K)(日本) ,热膨胀因 数为4.02×10-6℃。目前 ,德国和乌克兰应用反应烧结制备碳化硅耐磨衬里已经应用在旋流器上   ,使用寿命可达7~8年。
   随着重介质旋流器大型化的发展 ,刚玉耐磨衬里已经不能满足使用寿命需要 ,虽然煤炭科学研究总院唐山研究院研制的碳化硅耐磨衬里在直径1500mm重介质旋流器上  应用 ,但因 碳化硅脆性大 ,使用寿命较短。如果碳化硅的韧性能够满足大型重介质旋流器耐磨性的要求 ,后续将会有广阔的应用市场;因 此 ,碳化硅增韧是后续研究开发的重点。