由于水泥生產(chǎn)線上的許多設(shè)備和管道長期被物料或高濃度含塵氣體沖刷，如立磨選粉機(jī)出口、磨機(jī)出口風(fēng)管、選粉機(jī)、球磨機(jī)滑槽、下料斗、各種閥門內(nèi)腔、閘板、輸送管道等。nai磨陶瓷涂料在上述部位的國內(nèi)非金屬nai磨材料得到了國內(nèi)水泥企業(yè)、鋼廠和電廠的認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。鈦盾技術(shù)從立磨系統(tǒng)對襯體的要求出發(fā)，談材料的機(jī)理。
一、立磨磨削系統(tǒng)對襯體的要求。
在高速氣流的驅(qū)動下，立磨生產(chǎn)的粉末應(yīng)與襯體發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞和摩擦，以交換能量。襯體受到嚴(yán)重沖擊和沖刷，溫度升高，容易損壞。這要求襯體具有以下性能。
1、機(jī)械強(qiáng)度和韌性高。立磨、選粉機(jī)、管道輸送粉料時，速度為20mm／s左右，粉末對內(nèi)襯和管壁產(chǎn)生垂直方向的壓應(yīng)力和平行方向的剪切應(yīng)力，造成強(qiáng)烈的沖刷和磨損，不斷降低內(nèi)襯厚度，降低使用壽命。內(nèi)襯長期承受應(yīng)力，存在應(yīng)力疲勞的危險(xiǎn)，因此須具有良好的抗沖擊韌性，特別是剪切應(yīng)力，這是內(nèi)襯損壞的主要原因。因此，內(nèi)襯材料應(yīng)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。在水泥生產(chǎn)中，由于礦渣硬度值高，以下是對礦渣的研磨分析。
2、良好的nai磨性。由于高速氣流的驅(qū)動，粉末對襯里產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷，這必然會加速襯里的磨損。因此，襯里須具有良好的nai磨性，高強(qiáng)度不nai磨，但nai磨性須具有高強(qiáng)度。nai磨性不僅與材料的強(qiáng)度有關(guān)，而且與材料的性質(zhì)密切相關(guān)。礦渣的硬度約為莫氏6，水泥熟料的硬度約為莫氏4～5級，這就要求內(nèi)襯材料的硬度須在6級以上，否則就不可能nai磨。因此，內(nèi)襯材料應(yīng)在7級，內(nèi)襯材料應(yīng)在7級～選擇在9級范圍內(nèi)。通常，離子化合物和共價(jià)化合物的硬度很高，尤其是共價(jià)化合物。這是因?yàn)楣矁r(jià)鍵結(jié)合強(qiáng)，空間方向強(qiáng)，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成強(qiáng)結(jié)合。如碳化硅、碳化鈦、鉆石等，硬度高。氧化物通常是離子化合物，有些氧化物的強(qiáng)度介于離子鍵和共價(jià)鍵之間，強(qiáng)度不如共價(jià)鍵，硬度略低。因此，應(yīng)選擇氧化物、碳化物和硼化物，以達(dá)到更高的nai磨性。
3、良好的化學(xué)穩(wěn)定性。立磨和輸送管道應(yīng)與礦渣長期接觸，礦渣為CaO-A1：0，一Si0：化學(xué)成分一般為：Cao38％～46％，Si0：26％～42％，A12037％～O％，MgO4％～13％，F(xiàn)e2O3．2％～1％，MnO0．1％～1％，S1％～2％。主要礦相是C2S和ICAS。從化學(xué)成分和礦相可以看出，主要是堿性化合物，與生產(chǎn)方法有很大關(guān)系，而且經(jīng)常發(fā)生變化。這就要求襯里具有良好的耐堿性，不能與礦渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如果與礦渣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成變質(zhì)層，襯里材料的性能和nai磨性就會降低。同時，由于變質(zhì)層與原襯里膨脹系數(shù)的差異，溫度變化時會產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剝落，加劇襯里材料的磨損。因此，襯里材料須具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
二、超nai磨陶瓷涂料的理論依據(jù)。
影響無機(jī)材料強(qiáng)度的因素很多。材料強(qiáng)度的本質(zhì)是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的結(jié)合力。為了將無機(jī)材料的實(shí)際強(qiáng)度提高到理論強(qiáng)度，材料技術(shù)人員進(jìn)行了大量的長期研究，并進(jìn)行了無數(shù)的實(shí)驗(yàn)。從對材料變形和斷裂的分析可以看出，在晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下，控制材料強(qiáng)度的主要參數(shù)有三個，即彈性模量E、斷裂表面能量尺和裂紋尺寸C。E是一個非結(jié)構(gòu)敏感的參數(shù)，只與材料的性能有關(guān)；R與微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要與材料的晶體邊界能量、結(jié)合性和缺陷有關(guān)；裂紋尺寸C是控制強(qiáng)度的主要參數(shù)。因此，為了提高材料的強(qiáng)度和韌性，主要是掃除缺陷，改良界面，防止裂紋擴(kuò)大人力。
1、選擇彈性模量高的原材料，提高材料的硬度和nai磨性。彈性模量E是一個重要的材料常數(shù)，是原子之間結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志，實(shí)際上是原子之間結(jié)合力曲線上任何點(diǎn)的曲線斜率。由于結(jié)合力強(qiáng)，共價(jià)鍵和離子鍵結(jié)合的晶體通常具有較高的彈性模量。分子鍵結(jié)合力弱，彈性模量小。彈性模量也與原子之間的距離有關(guān)。從上面可以看出，要獲得高強(qiáng)度nai磨材料，應(yīng)選擇氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、剛玉、板狀剛玉、致密剛玉、碳化硅、碳化鈦、硼化鈦等離子和共價(jià)化合物。硼化鋯常用作磨料，廣泛應(yīng)用于磨具行業(yè)。
2、應(yīng)形成微晶體和高密度的微觀結(jié)構(gòu)。為了掃除缺陷，提高晶體的完整性，細(xì)、密、均勻、純是當(dāng)前陶瓷發(fā)展的重要方向，近年來出現(xiàn)了許多微晶體、高密度、高純陶瓷材料，如熱壓氮化硅陶瓷，密度接近理論值，幾乎無孔，機(jī)械強(qiáng)度和nai磨性高，是傳統(tǒng)陶瓷無法比擬的。特別是近年來，各種纖維和晶須結(jié)構(gòu)完整，幾乎無缺陷，強(qiáng)度可提高數(shù)量級。因此，在設(shè)計(jì)超nai磨陶瓷涂料時，應(yīng)充分考慮材料的結(jié)構(gòu)，盡量控制孔的含量，提高澆筑密度，細(xì)化原料的晶體發(fā)育，形成微晶體結(jié)構(gòu)，提高晶體的完整性。
3、采用鋼纖維增強(qiáng)和金屬網(wǎng)增強(qiáng)的雙重增強(qiáng)機(jī)制。為了提高材料的nai磨性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，大力提高nai磨材料的使用壽命，增強(qiáng)材料的高速機(jī)械沖擊，減少長期應(yīng)力條件下材料疲勞造成的破壞，應(yīng)采取增強(qiáng)措施，改良材料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其性能。纖維增強(qiáng)具有明顯、操作簡單、成本低的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于材料設(shè)計(jì)中。金屬網(wǎng)的增強(qiáng)和韌性也廣泛應(yīng)用于水泥行業(yè)。這兩種方法的結(jié)合將進(jìn)一步提高材料的韌性。鋼纖維增強(qiáng)的物理原理告訴我們，隨著鉚接纖維的增加，材料的韌性將顯著增加，因?yàn)橐肓怂苄詸C(jī)制，改善了nai磨材料的變形機(jī)制，提高了材料抗應(yīng)力疲勞引起的剝落和塊，從而提高了材料的韌性。
4、使用細(xì)顆粒來增強(qiáng)襯里的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)在陶瓷材料中添加高強(qiáng)度顆粒時，材料抵抗應(yīng)力引起的裂紋擴(kuò)張將得到明顯的抑制。當(dāng)裂紋在應(yīng)力作用下擴(kuò)展時，由于顆粒的高強(qiáng)度和小膨脹系數(shù)，裂紋被“釘子”刺穿。為了繼續(xù)擴(kuò)展，需要更多的能量來穿透顆?；蚱D(zhuǎn)裂紋，增加界面積，從而增加能量消耗，提高材料的強(qiáng)度和韌性。添加顆粒后，材料的彈性模量和剪切模量增加，材料的強(qiáng)度和nai磨性顯著提高，可以提高nai磨材料的使用壽命，降低生產(chǎn)成本。
5、化學(xué)強(qiáng)化材料的強(qiáng)度和韌性。為了提高nai磨陶瓷涂料維護(hù)期的強(qiáng)度，粘合劑的水化過程，需要在材料表面涂抹維護(hù)劑。須設(shè)計(jì)新的維護(hù)劑，是一種化學(xué)涂料，采用離子交換，使表面摩爾體積大于內(nèi)部材料，由于表面體積膨脹受內(nèi)部材料限制，產(chǎn)生兩向壓應(yīng)力，提高材料的屈服強(qiáng)度和斷裂韌性。通常用大離子代替小離子，由于擴(kuò)散和帶電離子的影響，壓力層厚度有限?；瘜W(xué)強(qiáng)化是現(xiàn)代材料發(fā)展的重要方向，可操作性強(qiáng)，非常you效。

6、襯里應(yīng)選擇優(yōu)良的結(jié)合劑來提高結(jié)合性能。國外公司生產(chǎn)的陶瓷nai磨材料結(jié)合劑為水泥，結(jié)合強(qiáng)度強(qiáng)。其產(chǎn)品采用gao標(biāo)準(zhǔn)水泥，加入硅粉，nai磨性高，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)水泥結(jié)合強(qiáng)度，采用高強(qiáng)度混凝土設(shè)計(jì)理念，加入超塑化劑，大大提高混凝土流變學(xué)特性，加水量僅為5％。因此，根據(jù)MDF和高性能混凝土的設(shè)計(jì)理念，參照特種高強(qiáng)度混凝土的配方，在嚴(yán)格控制顆粒級配的同時，控制粉末的粒度組成和各種微粉末的比例，混合復(fù)合減水劑，優(yōu)化混凝土的流變性，提高結(jié)合性能。為了提高混凝土的強(qiáng)度和耐磨性，盡量減少水泥和低硬度粉末的數(shù)量，加入一些聚合物材料，配合交聯(lián)劑，使結(jié)合強(qiáng)度增加數(shù)倍，顯著提高耐磨性。為了優(yōu)化陶瓷涂料的中溫性能，克服中溫階段有機(jī)材料揮發(fā)分解引起的強(qiáng)度降低和水泥脫水

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