Perché le acciaierie usano rivestimenti in ceramica resistenti all'usura?

Durante il processo produttivo, una grande quantità di attrezzature e tubazioni sono esposte per lunghi periodi a materiali ad alta temperatura e ad alta durezza (come minerale di ferro, scorie di acciaio, carbone polverizzato e gas di fornace ad alta temperatura). L'impatto, l'erosione e l'abrasione di questi materiali possono danneggiare gravemente le attrezzature, riducendone la durata, richiedendo frequenti riparazioni e interrompendo la produzione. I rivestimenti ceramici resistenti all'usura, con la loro eccellente resistenza all'usura, resistenza alle alte temperature e stabilità chimica, proteggono efficacemente le attrezzature critiche delle acciaierie, diventando un materiale chiave per ridurre i costi di produzione e garantire la produzione continua.

Punto critico delle acciaierie: usura prominente delle attrezzature
L'usura nelle acciaierie deriva principalmente da due scenari, che determinano direttamente la domanda rigida di materiali resistenti all'usura:

Usura da impatto/erosione del materiale:Nel trasporto delle materie prime (come nastri trasportatori e scivoli), nella frantumazione del minerale e nelle tubazioni di iniezione del carbone negli altoforni, il minerale ad alta durezza e il carbone polverizzato impattano o scorrono contro le pareti interne delle attrezzature ad alta velocità, causando un rapido assottigliamento del metallo, vaiolatura e persino perforazione.

Usura ad alta temperatura e corrosione chimica:Le attrezzature ad alta temperatura, come i convertitori per la produzione di acciaio, le siviera e gli altoforni a getto caldo, non solo subiscono l'usura fisica da scorie e materiali di carica, ma anche l'ossidazione ad alta temperatura e la corrosione chimica da acciaio fuso e scorie. I materiali metallici ordinari (come l'acciaio al carbonio e l'acciaio inossidabile) subiscono un forte calo di durezza alle alte temperature, accelerando l'usura di 5-10 volte.

Senza rivestimenti resistenti all'usura, la durata media delle attrezzature potrebbe essere ridotta a 3-6 mesi, richiedendo frequenti fermi per la sostituzione dei componenti. Ciò non solo aumenta i costi di manutenzione (manodopera e pezzi di ricambio), ma interrompe anche il processo di produzione continua, con conseguenti significative perdite di capacità.

Scenari applicativi chiave per i rivestimenti ceramici resistenti all'usura nelle acciaierie

Diverse attrezzature presentano caratteristiche di usura distinte, che richiedono specifici tipi di rivestimenti ceramici (come ceramica ad alta allumina, ceramica al carburo di silicio e ceramica composita). Gli scenari applicativi principali includono:

Sistemi di trasporto delle materie prime:tramogge, scivoli e rivestimenti di silo per nastri trasportatori.

Punto critico:L'impatto e l'usura da scorrimento dei materiali sfusi in caduta, come minerale e coke, possono facilmente portare a perforazioni delle tramogge.

Soluzione:Rivestimenti ceramici ad alta allumina a parete spessa (10-20 mm), fissati mediante saldatura o incollaggio, resistono all'impatto e all'usura.

Sistema di iniezione del carbone negli altoforni: tubi di iniezione del carbone, distributori di carbone polverizzato

Punto critico:Il carbone polverizzato ad alta velocità (portata 20-30 m/s) causa erosione e usura, con l'usura più grave nei gomiti dei tubi, che porta all'usura e alle perdite.

Soluzione:Utilizzare tubi ceramici resistenti all'usura a parete sottile (5-10 mm) con una parete interna liscia per ridurre la resistenza e gomiti ispessiti, con una durata di servizio di 3-5 anni (rispetto ai 3-6 mesi dei normali tubi in acciaio).

Attrezzature per la produzione di acciaio: canna fumaria del convertitore, rivestimento della siviera, rullo di colata continua

Punto critico:L'erosione delle scorie ad alta temperatura (sopra i 1500°C) e l'attacco chimico portano all'accumulo di scorie e alla rapida usura nella canna fumaria, richiedendo che il rivestimento della siviera sia sia resistente al calore che all'usura.

Soluzione:Il rivestimento in ceramica al carburo di silicio resistente alle alte temperature (1600°C) offre una forte resistenza all'erosione delle scorie, riduce la frequenza di pulizia delle scorie della canna fumaria e prolunga la vita della siviera.

Sistema di rimozione polveri/gestione scorie di scarto: tubi di rimozione polveri e componenti della pompa per fanghi
Punti critici:I gas di scarico ad alta temperatura carichi di polvere e i fanghi (comprese le particelle di scorie di acciaio) causano usura e strappo su tubi e pompe, con conseguenti perdite.
Soluzione:Viene utilizzato un rivestimento composito ceramico (ceramica + substrato metallico), che offre resistenza all'usura e agli urti per prevenire danni alle attrezzature dovuti a perdite di fanghi.

Confronto con i materiali tradizionali: i rivestimenti ceramici resistenti all'usura offrono una migliore economia
Gli impianti siderurgici utilizzavano ampiamente materiali tradizionali resistenti all'usura come acciaio al manganese, pietra fusa e leghe resistenti all'usura. Tuttavia, ci sono lacune significative sia in termini di economia che di prestazioni rispetto ai rivestimenti ceramici resistenti all'usura:

A lungo termine, sebbene il costo di acquisto iniziale dei rivestimenti ceramici resistenti all'usura sia superiore a quello dell'acciaio al manganese e dell'acciaio al carbonio, la loro durata estremamente lunga (da 3 a 10 volte quella dei materiali tradizionali) e i requisiti di manutenzione estremamente bassi possono ridurre il costo complessivo del 40%-60% su un ciclo di 10 anni, evitando anche le perdite di produzione causate da guasti alle apparecchiature (una perdita di interruzione della produzione di un giorno per un'acciaieria può raggiungere milioni di yuan).

Le acciaierie utilizzano rivestimenti ceramici resistenti all'usura, sfruttando la loro elevata resistenza all'usura, resistenza alle alte temperature e proprietà di bassa manutenzione per affrontare i problemi di usura delle attrezzature principali. In definitiva, questo approccio raggiunge i tre obiettivi chiave di prolungare la durata delle attrezzature, ridurre i costi di manutenzione e garantire la produzione continua. Con i progressi nella tecnologia di produzione della ceramica (come le ceramiche all'allumina a basso costo e ad alta purezza e i rivestimenti compositi ceramica-metallo), la loro applicazione nelle acciaierie continua ad espandersi, rendendoli un materiale chiave per ridurre i costi e aumentare l'efficienza nell'industria siderurgica moderna.