鈦鋁陶瓷復合材料在水泥窯的應用

前言

目前水泥窯很多部位仍需要使用澆注料來適應結構復雜的部位，其中水泥窯前窯口、三次風閘板、三次風彎管等部位，存在溫度波動較大、熱應力高，高溫飛砂磨損大等問題。澆注料的使用壽命受施工過程、烘干烘烤質量控制影響較大，一旦損壞嚴重就需要停窯檢修，嚴重影響水泥窯運行效率。因此，開發(fā)長壽、高效、節(jié)能的耐火材料制品，解決水泥窯系統(tǒng)中關鍵部位使用壽命穩(wěn)定性，成為水泥行業(yè)迫切需要解決的共性難題。

一、鈦鋁陶瓷復合材料介紹

鄭州利孚新材料有限公司公司與法國TRB公司合作，針對水泥行業(yè)生產過程中遇到的，易磨損、侵蝕嚴重等難題，引進法國先進復合材料制造技術和全自動生產設備，研發(fā)出了鈦鋁陶瓷復合材料。

1.1 鈦鋁陶瓷復合材料的組成

該材料使用70%進口陶瓷材料加30%鈦鋁合金纖維，使用定制攪拌機攪拌均勻，在恒溫恒濕條件下放置入專用模具中進行養(yǎng)護，最后使用定制烘烤設備按標準升溫曲線進行烘烤，即可得到鈦鋁陶瓷復合材料成品。

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，同時這種纖維比普通304耐熱鋼纖維使用溫度更高，韌性更強。通過與陶瓷材料的復合，賦予了該材料金屬般的超高強度及韌性，同時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 鈦鋁陶瓷復合材料性能指標

根據(jù)GB/T5988-2004、GB/T2997-2000、GB/T5072.2-2004、YB/T370-1995分別測試試樣燒后的線變化率、耐壓強度、體積密度、氣孔率；經檢測，LF-TCH(適合侵蝕嚴重部位)、LF-TCS(適合磨損嚴重部位)、各項性能指標都達到可用于實際水泥窯生產。檢測指標如下表所示：

1.3 鈦鋁陶瓷復合材料性能優(yōu)勢

眾所周知水泥窯系統(tǒng)內溫度波動、堿、氯、硫等有害物質侵蝕等多種原因，要求所使用耐火材料具有強度高、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韌性及超高強度，用于高溫環(huán)境中，易磨損、侵蝕嚴重等部位，使用壽命遠遠超過傳統(tǒng)澆注料。具體對比數(shù)據(jù)如下圖所示：

1.4 鈦鋁陶瓷復合材料應用范圍

鈦鋁陶瓷復合材料為不定型材料，可以根據(jù)客戶使用部位不同單獨設計模具加工制作，大到水泥窯三次風閘板單塊8噸重，小到窯尾煙室空氣炮嘴單塊30公斤重均可設計加工，普遍應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)正常運行部位。 

二、鈦鋁陶瓷在水泥窯的應用案例

圖3、圖4為中材云孚水泥窯前窯口使用安裝現(xiàn)場

圖5、圖6為湖南海螺三次風閘板使用安裝現(xiàn)場

三、結語

從2017年開始，鄭州利孚新材料有限公司生產的鈦鋁陶瓷復合材料產品已應用于國內數(shù)十家水泥企業(yè)，在前窯口、三次風閘板、空氣炮、煙室月亮門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用說明節(jié)選，該客戶使用窯口預制件使用壽命累計38個月，拆除時預制件正常磨損，整體結構完好，沒有出現(xiàn)松動、脫落現(xiàn)象。同時正在國內多家海螺公司使用的三次風閘板使用壽命遠超以往產品，目前觀測閘板整體結構仍完好，沒有異常剝落情況，預估使用壽命可達到以往產品3倍以上。

在新常態(tài)下，提質增效降低成本是水泥行業(yè)的主要工作，同時也對耐火材料提出了更為苛刻的質量要求，鄭州利孚將會為水泥行業(yè)提供更多解決方案。