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耐磨材料范文1

關(guān)鍵詞：泥沙； 彎管；磨損；fluent；耐磨材料；數(shù)值模擬

1 引 言

我國(guó)幅員遼闊，擁有眾多江河湖庫(kù)，其河道和港口碼頭的淤積非常嚴(yán)重，因此對(duì)于清淤疏浚工程船的需求量極高。同時(shí)，隨著海運(yùn)和內(nèi)河水運(yùn)的發(fā)展，船舶的噸位和數(shù)量越來(lái)越大，使其相應(yīng)的碼頭、航道都要進(jìn)行與之相對(duì)應(yīng)的升級(jí)，以滿足通航的需求，因此要對(duì)疏浚船的要求越來(lái)越高，以便更高效的快捷的完成相應(yīng)的疏浚工程。

隨著國(guó)內(nèi)疏浚行業(yè)的快速發(fā)展，挖泥船疏浚管路的耐磨性能日益受到關(guān)注，而與之配套的耐磨材料如HARDOX 400、JFE-EH400、堆焊鋼管（如信鉻鋼）、雙套管、鑄造合金管等均已逐步在挖泥船疏浚管路上推廣與應(yīng)用。為進(jìn)一步提高疏浚管路的耐磨性能，增加耐磨材料的有效利用率，現(xiàn)對(duì)挖泥船艏吹管系的部分管路建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用 fluent軟件模擬仿真分析，揭示疏浚管路的磨損規(guī)律。

目前，在對(duì)彎管的磨損研究上，國(guó)外有Arvind Kumar等人[1]利用Fluent軟件模擬體積濃度為16.28%的石英砂在一個(gè)90度的彎管，以不同的速度沖擊的磨損變形，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了比較，得出CFD模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)吻合；Dr. Ehab Elsaadawy等人[2]利用Fluent DPM模型研究了運(yùn)輸天然氣管道在不同的彎道處、不同速度下的磨損侵蝕率，得出了一些較為經(jīng)典的結(jié)論。國(guó)內(nèi)的張慧君等人[3] 利用Fluent 軟件對(duì)90 °彎管分別取3 種不同管徑、8 種彎徑比，進(jìn)行了液固兩相流流場(chǎng)的數(shù)值模擬，得到湍流狀態(tài)下管內(nèi)流體的速度分布，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)將磨損模型嵌入到Fluent 軟件中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)彎管部位的磨損預(yù)測(cè)；宗營(yíng)營(yíng)等人[4] 利用Fluent軟件對(duì)煤風(fēng)管道內(nèi)氣-固兩相流進(jìn)行模擬仿真，觀察固體顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)管道內(nèi)沖蝕磨損進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)燃燒器設(shè)計(jì)的不合理因素，對(duì)煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)改進(jìn)和相關(guān)參數(shù)優(yōu)化有一定指導(dǎo)意義。

2 泥沙兩相流理論模型

對(duì)于泥沙流，采用Ansys12.0中Fluent模塊內(nèi)新增模型 Eulerian + Dense Discrete Phase Model（DDPM）對(duì)高濃度泥沙兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬，該模型兼顧了Eulerian Model 對(duì)兩相流模擬的優(yōu)點(diǎn)并克服了傳統(tǒng)DPM模型只能對(duì)低體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行模擬的弊端，能很好的模擬相間的相互作用，同時(shí)也能模擬顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于泥沙在實(shí)際運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)40%，并且泥沙的存在對(duì)液相的流動(dòng)存在一定的影響，尤其是在彎管處的影響更為顯著，所以采用Eulerian + DDPM模型對(duì)泥沙兩相流動(dòng)研究較傳統(tǒng)單獨(dú)采用Eulerian雙流體模型研究更具有優(yōu)越性。

2.1 流體連續(xù)相控制方程

2.3 磨損方程

3.2 網(wǎng)格劃分

用ICEM CFD軟件對(duì)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，創(chuàng)建有限元模型，為提高邊界層的計(jì)算精度，在靠近泥管壁附近區(qū)域，沿半徑方向采用漸進(jìn)距離網(wǎng)格進(jìn)行離散，其模型網(wǎng)格單元總數(shù)量：239768。其交接處結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與截面網(wǎng)格形式如圖2所示。

3.3 邊界條件和初始條件

使用fluent軟件內(nèi)的Eulerian與DDPM模型，湍流計(jì)算采用k-εRNG模型；入口處采用速度邊界條件，因大出口有閥門(mén)控制處于關(guān)閉狀態(tài)，故設(shè)為無(wú)滑移固壁條件；小出口設(shè)置為自由出流（outflow），壁面采用無(wú)滑移固壁條件，并使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法確定固壁附近的流動(dòng)。

3.4 數(shù)值模擬結(jié)果

3.4.1 速度分布

分析圖3可知，液相與粒子固相的速度分布很相似，僅是在速度出口處有明顯不同。

兩者速度均在管道彎壁內(nèi)側(cè)出現(xiàn)明顯增大，相接處達(dá)到最大。

從圖4a可以看出：在入口直管段壁面附近，粒子速度分布相對(duì)均勻，流經(jīng)彎管時(shí)，由于流向發(fā)生改變，粒子速度分布發(fā)生很大變化。圖4a、圖4b、圖4d均顯示在內(nèi)拱壁面，粒子速度在彎管起始位置先增加而后又明顯降低；在外拱壁面，粒子速度在彎管起始位置先降低而后又增加。這是因?yàn)榱Ｗ恿鹘?jīng)彎管時(shí)，在內(nèi)拱壁彎管處，流體運(yùn)動(dòng)方向背離壁面，動(dòng)能損失較少，且受重力和離心力所用，此處粒子數(shù)量少，壓力也小，從而引起液相和粒子速度都明顯增大，而后隨著離心力的減弱，粒子速度隨之降低；在外拱壁彎管處，流體沖擊角度很大，動(dòng)能損失嚴(yán)重，速度大大降低，其粒子速度也減小。

從圖4c分析知：在岔口處，流域增大，受分岔管壁長(zhǎng)時(shí)間泥沙的堆積影響，減緩了粒子運(yùn)動(dòng)速度。從圖4d知，由于開(kāi)口直徑的減少，在同等壓強(qiáng)下，必然會(huì)使粒子速度增加。

3.4.2 沖擊磨損分析

由圖5為粒子磨損速率云圖的對(duì)比，相對(duì)于粒子對(duì)管道的磨損，管道中的液相對(duì)管道的磨損非常小，可以忽略。故粒子是造成磨損的主要原因，所以可僅對(duì)粒子進(jìn)行相關(guān)的分析。由公式（6） 可以看出磨損主要受粒子數(shù)量、粒子速度和沖擊角度等影響。

由圖5b分析知：因采用的是面源噴射模型，在其入口處容易造成粒子對(duì)管壁固體顆粒對(duì)彎管部磨損較為嚴(yán)重。在入口直管段，流體端動(dòng)程度較小，粒子分布均勻，使其造成的沖擊磨損緩慢變小。因此處彎管是沿空間斜向上方向延伸，粒子進(jìn)入到彎管之后，在內(nèi)拱壁，速度增大，但磨損降低。其原因一是由于受慣性力作用，彎管內(nèi)拱壁粒子較少；二是大多數(shù)粒子的沖擊角度較低，接近內(nèi)壁切線 ，對(duì)壁面造成不了沖擊，所以磨損較小。而在外拱壁，雖然粒子速度有降低，但粒子累計(jì)沖擊數(shù)量較大，接觸面積廣，沖擊角度較大，磨損明顯增大；同時(shí)彎管背向延伸，使其磨損區(qū)域擴(kuò)大。

由圖5c分析知：對(duì)于形狀類似的第二彎壁，必然會(huì)產(chǎn)生類似的磨損效果；同時(shí)由于受到管路扭轉(zhuǎn)角度的影響，使其出口粒子在慣性力與離心力的作用下與直管壁產(chǎn)生角度沖擊。

由圖5d分析知：第三彎壁處同前面分析的彎壁表現(xiàn)出不同的磨損變化，因出口管路徑向縮小，壓強(qiáng)增大，速率增加，一方面必然會(huì)導(dǎo)致出口磨損加大，另一方面使其磨損在頸縮處大范圍出現(xiàn)。

對(duì)于岔口處彎壁來(lái)說(shuō)，由圖5a可以明顯看出，因其粒子在此堆積，內(nèi)壁處受來(lái)流的來(lái)回沖擊，磨損在岔口內(nèi)壁是最嚴(yán)重的，而岔口的背壁， 主要是此處流域變大，使其磨損處較內(nèi)壁較輕。

4 結(jié) 論

（1）利用Fluent 軟件，采用Eulerian + Dense Discrete Phase Model（DDPM）模塊和磨損模塊可實(shí)現(xiàn)泥沙液固兩相流在管道內(nèi)的流場(chǎng)模擬。同時(shí)，利用流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及磨損模型，可預(yù)測(cè)磨損區(qū)域及磨損速率進(jìn)而優(yōu)化耐磨管路的布置，提高耐磨材料利用率。

（2）通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，磨損嚴(yán)重區(qū)域?yàn)閺澒軈^(qū)的外拱壁處，說(shuō)明顆粒的存在對(duì)彎管壁面的剪切應(yīng)力分布影響最大，同時(shí)，該處受沖擊影響較深，受力也較大，處于危險(xiǎn)區(qū)域，此處耐磨性能要求高，需采用耐磨性能相對(duì)最高的耐磨材料，并進(jìn)行局部加厚處理，以提高管路的整體使用壽命，避免因局部磨穿而造成的整根泥管報(bào)廢。

（ 3 ） 利用本文方法可對(duì)疏浚管系進(jìn)行分析計(jì)算，以考慮、不同流體輸送條件如溫度、速度、固含量等因素的影響，得到適用于具體工況條件的合理的管路尺寸、耐磨材料選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] Arvind Kumar，D. R. Kaushal ，Umesh Kumar. 3D CFD Modeling and Experim-ental Validation for Slurry Flow through Pipe Bend [J]. Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis. 2008 7：105-110.

[2] Dr. Ehab Elsaadawy and Dr. Abdelmounam M. Sherik. Black Powder Erosion in Sales Gas Pipeline Bends[J]. Saudi Aramco Journal of Technology ，2010.

[3] 張慧君，付林，高炳軍. 油煤漿輸送管路彎管部位液固兩相流流場(chǎng)的數(shù)值模擬與磨損預(yù)測(cè)[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010.12， 36（6）： 66-71.

[4] 宗營(yíng)營(yíng)， 馬德毅， 宋丹路， 彭家強(qiáng). 基于Fluent的煤粉燃燒器風(fēng)管流場(chǎng)數(shù)值模擬與分析[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械， 2012， 3： 41-45.

耐磨材料范文2

【關(guān)鍵詞】 耐磨耐火材料 損壞原因 防范措施

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部耐磨耐火材料結(jié)構(gòu)，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中起到非常關(guān)鍵的作用。隨著循環(huán)流化床鍋爐的快速普及和大型化的發(fā)展需求，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料結(jié)構(gòu)使用的可靠性提出了更高的要求。目前投運(yùn)的循環(huán)流化床鍋爐，因耐磨耐火材料損壞原因而造成鍋爐的故障已經(jīng)嚴(yán)重地影響到了鍋爐的長(zhǎng)周期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此充分認(rèn)識(shí)循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料損壞機(jī)理，提高循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料的使用壽命，是目前設(shè)計(jì)單位、材料生產(chǎn)單位、施工單位及使用單位共同關(guān)心的問(wèn)題，也是今后循環(huán)流化床鍋爐大型化所要重點(diǎn)關(guān)注的課題。

1 耐磨耐火材料的使用部位

循環(huán)流化床鍋爐的磨損通常發(fā)生在固體物料濃度較高、流場(chǎng)復(fù)雜的湍流區(qū)、渦流區(qū)以及與煙氣運(yùn)動(dòng)方向垂直的受熱面等部位，因此通常在以下部位采用耐火耐磨材料：點(diǎn)火風(fēng)道；風(fēng)室；布風(fēng)板表面；燃燒室下部錐段；爐內(nèi)屏式受熱面底部；爐膛煙氣出口；分離器；回料裝置等部位。

2 耐火耐磨材料損壞機(jī)理分析

循環(huán)流化床鍋爐大多采用熱值低、含硫量較高的劣質(zhì)煤種，灰分濃度大、流速高，溫度變化頻繁，造成循環(huán)熱沖擊，此外爐內(nèi)有大量高速運(yùn)動(dòng)的高溫固體物料，需要用大量的耐火材料進(jìn)行保護(hù)鍋爐受熱面，防止受熱面磨損泄漏，因此耐火防磨材料都處在鍋爐運(yùn)行最惡劣的環(huán)境中。通常耐火材料的失效有以下三個(gè)方面的原因：耐火材料的剝落、耐火材料的沖刷磨損、耐火材料的化學(xué)侵蝕。

2.1 耐火耐磨材料的剝落

耐火耐磨材料的剝落一般分為兩種：熱剝落（熱震剝落）、結(jié)構(gòu)剝落。熱剝落是指由于熱沖擊或機(jī)械應(yīng)力引起的材料損失。熱沖擊是指骨料與結(jié)合料由于膨脹系數(shù)不同在溫度循環(huán)波動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力從而破壞耐火材料層，熱沖擊會(huì)導(dǎo)致耐火材料襯里的大裂縫和剝落，而溫度快速變化造成的熱沖擊（如啟停爐操作不當(dāng)）可使耐火材料內(nèi)的應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度而剝落；結(jié)構(gòu)剝落是指材料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，組成和內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即使在小的溫差應(yīng)力下就能使其表面的變質(zhì)層剝落。

2.2 耐火耐磨材料的磨損

耐火耐磨材料的磨損是爐內(nèi)的流體或固體顆粒以一定的速度和角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損。

2.3 耐火耐磨材料的化學(xué)侵蝕

原煤中有害雜質(zhì)，如硫、氮等在燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化合物等酸性氣體對(duì)耐火防磨材料產(chǎn)生化學(xué)侵蝕以及因堿金屬的滲透造成的耐火材料漸衰失效、滲碳造成的耐火材料變質(zhì)破壞、抓固釘失效造成的耐火材料層脫落等。

3 耐火耐磨材料運(yùn)行中暴露的主要問(wèn)題

（1）新?tīng)t使用不長(zhǎng)就出現(xiàn)嚴(yán)重磨損現(xiàn)象，壁面上出現(xiàn)凹坑，埋下事故隱患。循環(huán)流化床鍋爐由于結(jié)構(gòu)不同，其選用的耐火材料品種繁多，針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐不同部位工作環(huán)境不一致，需要選用不同的耐火耐磨材料。

（2）旋風(fēng)分離器頂部澆注料裂紋竄火，燒毀爪釘，造成澆注料大面積脫落，進(jìn)入到返料器，造成返料中止，鍋爐負(fù)荷降低而停爐。

（3）施工不良，收縮縫處理不好，造成護(hù)板燒紅損壞或澆注料脫落導(dǎo)致被迫停爐。

（4）燃燒室下部處于鍋爐密相區(qū)，爐膛中心氣流上升而四周因壁面摩擦和粘滯，使粉塵或顆粒失速下滑而對(duì)上澆注料造成磨損，甚至大面積脫落，造成鍋爐流化不好，容易引起結(jié)焦而停爐。脫落的澆注料卡到放渣管口，造成鍋爐無(wú)法排渣，料位增高，影響鍋爐負(fù)荷。

（5）循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)過(guò)快或檢修時(shí)強(qiáng)制降溫，造成耐火層內(nèi)溫度急劇變化，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，使耐火耐磨材料開(kāi)裂脫落。

（6）鍋爐進(jìn)煤口正處于鍋爐的密相區(qū)，工作條件極為惡劣，除受到原煤重力的作用外，還要受到風(fēng)、煙、渣、灰的沖刷，該處的澆注料在惡劣的工況條件下，最容易造成澆注料失效。

（7）鍋爐出口水平煙道受到煙氣流的長(zhǎng)期沖刷造成磨損或脫落，進(jìn)入到返料器造成返料故障，影響鍋爐運(yùn)行。

（8）屏式過(guò)熱器與爐膛結(jié)合面或屏式過(guò)熱器底部澆注料脫落，導(dǎo)致過(guò)熱器管磨損泄漏。

4 耐火耐磨材料損壞的原因分析

（1）耐磨材料的成分配比不符合要求。配比不合適會(huì)使耐磨材料的穩(wěn)定性較差，表面硬度減弱，粘結(jié)力降低，導(dǎo)致耐磨材料極易磨損和脫落。

（2）澆注料施工工藝不良。施工時(shí)預(yù)留的膨脹縫不符合要求或膨脹縫設(shè)計(jì)存在問(wèn)題等，因而在運(yùn)行中極易出現(xiàn)耐磨材料大片脫落。

（3）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理。如抓釘、拉磚鉤數(shù)量較少，施工澆注前沒(méi)有按要求對(duì)抓釘涂以瀝青，往往會(huì)造成耐磨料大面積脫落。

（4）沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行烘爐曲線，對(duì)烘爐過(guò)程缺乏有效監(jiān)督，使?jié)沧⒘蠌?qiáng)度達(dá)不到或者發(fā)生裂紋，造成運(yùn)行中竄火發(fā)生脫落。

（5）耐火層鋼制外殼上沒(méi)有割排氣口，烘爐、煮爐或啟動(dòng)時(shí)，蒸汽從內(nèi)層排除受阻，造成耐火材料脫落或裂縫。

（6）運(yùn)行操作不當(dāng)。在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)或停爐搶修時(shí)強(qiáng)制降溫，升溫冷卻時(shí)如果溫升較大，就會(huì)造成耐磨材料的受熱不均勻而產(chǎn)生裂紋甚至脫落。

（7）原煤中有害雜質(zhì)，如硫、氮等在燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化合物等酸性氣體對(duì)耐火防磨材料產(chǎn)生化學(xué)侵蝕以及因堿金屬的滲透，造成耐火耐磨材料的損壞。

（8）爐膛飛灰濃度越高，對(duì)鍋爐的磨損就越強(qiáng)烈，飛灰中多硬性物質(zhì)（殘?zhí)浚⒋执箢w粒的棱角會(huì)加速對(duì)耐火耐磨材料的磨損。

5 耐火耐磨材料損壞的防范措施

5.1 把好材料關(guān)

循環(huán)流化床鍋爐的耐火耐磨材料，并不是一般意義上的耐火材料，它有較高的特殊性能指標(biāo)要求。目前生產(chǎn)耐火材料的廠家很多，但真正具有獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力，具有規(guī)模生產(chǎn)能力，具有實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)設(shè)備和手段的廠家并不多，很多耐火材料不能滿足循環(huán)流化床鍋爐的耐火耐磨襯里的特殊需要。特別是在大型循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料材料的選擇上，一定要把好材料關(guān)，合格的材料是保證鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的基礎(chǔ)保證。

5.2 把好施工關(guān)

好的材料還需好的施工隊(duì)伍來(lái)完成施工。過(guò)去由于材料的生產(chǎn)廠家和施工單位脫節(jié)，工程中出現(xiàn)的問(wèn)題責(zé)任不清。原因是材料生產(chǎn)廠家不清楚鍋爐的結(jié)構(gòu)和特殊使用要求，施工單位不理解材料的實(shí)際使用條件和性能，另外，材料生產(chǎn)廠家為了技術(shù)保密的需要，在技術(shù)上有所保留，在工程中留下隱患。在施工隊(duì)伍選擇上，應(yīng)選擇有一定專業(yè)施工能力，具有循環(huán)流化床鍋爐專業(yè)的高級(jí)技術(shù)管理人員的企業(yè)。目前普遍大家形成一種共識(shí)，就是在循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨工程發(fā)包過(guò)程中，選擇即有材料生產(chǎn)能力又有現(xiàn)場(chǎng)施工能力和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的大型優(yōu)秀企業(yè)，是保證循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨工程質(zhì)量的前提條件

5.3 把好設(shè)計(jì)關(guān)

對(duì)于新建和擴(kuò)建企業(yè)，在設(shè)計(jì)初期，應(yīng)作好前期的圖紙會(huì)審工作。由于循環(huán)流化床鍋耐火耐磨襯里的特殊性和復(fù)雜性，在前期設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)和材料生產(chǎn)廠家取得聯(lián)系，根據(jù)廠家材料的使用性能，有針對(duì)性的進(jìn)行共同設(shè)計(jì)，避免在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的盲目修改。

5.4 把好運(yùn)行關(guān)

在新建和擴(kuò)建企業(yè)鍋爐機(jī)組的調(diào)試、試運(yùn)和投產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨襯里方面的技術(shù)培訓(xùn)工作，增強(qiáng)操作人員對(duì)流化床鍋耐火耐磨襯里的保護(hù)意識(shí)。防止鍋爐機(jī)組在調(diào)試、試運(yùn)和投產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨襯里造成損壞。應(yīng)增加必要的觀察和監(jiān)測(cè)手段，以防止超溫和火焰直接沖刷耐火耐磨襯里材料。

5.5 把好合作關(guān)

循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨襯里的總體質(zhì)量及使用期限，涉及到很多方面。因此，為了保證循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨襯里的長(zhǎng)周期安全使用，需要多方面的共同努力。在循環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨襯里工程施工和投運(yùn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)、材料、施工及運(yùn)行方面的積極主動(dòng)配合，是提高環(huán)流化床鍋爐耐火耐磨襯里結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的有利保證。

6 結(jié)語(yǔ)

鍋爐的安全可靠運(yùn)行在很大程度上取決于耐火耐磨材料的穩(wěn)定性，因此必須高度重視，科學(xué)合理地根據(jù)部位選用耐火耐磨材料，嚴(yán)格施工工藝，保證安裝質(zhì)量，全程監(jiān)督烘爐，嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐運(yùn)行規(guī)程加強(qiáng)運(yùn)行管理工作，才能保證循環(huán)流化床鍋爐的長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行。

耐磨材料范文3

關(guān)鍵詞：陶瓷材料；耐磨性能；顯微結(jié)構(gòu)

1 引言

近年來(lái)，先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料由于具有耐高溫、抗氧化、優(yōu)良的耐磨性能、低的膨脹系數(shù)以及耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而受到各國(guó)科研工作者廣泛的關(guān)注，并且在一些工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)獲得了實(shí)際的應(yīng)用，如剛玉瓷、氮化硅、氮化硼等，由于其具有較高的硬度以及良好的耐磨性能而在工業(yè)化生產(chǎn)用作磨具[1，2]。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展、燒結(jié)方式的優(yōu)化、原料純度的提高，人們趨向于改善傳統(tǒng)陶瓷材料所固有的脆性的問(wèn)題，使得先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料能夠有更為廣闊的發(fā)展空間。

將陶瓷用作耐磨材料是最近幾十年才發(fā)展起來(lái)的，在20世紀(jì)八十年代，漸漸的出現(xiàn)一些如硼化物、碳化物以及氮化物之類的耐磨的陶瓷材料[3-6]，隨后各國(guó)都投入大量的資源開(kāi)始了研究，由于其發(fā)展較晚，所以對(duì)于陶瓷材料的耐磨損的機(jī)理也大多參照了金屬材料，許多的研究者對(duì)陶瓷材料的磨損建立了模型[7-13]，提出了不同的磨損機(jī)理，但總的來(lái)說(shuō)，影響陶瓷材料耐磨性能的因素主要有兩方面：其一，材料本身的組織結(jié)構(gòu)；其二，外部因素，諸如載荷、溫度以及氣氛等。本文主要從陶瓷材料本身出發(fā)，對(duì)陶瓷材料的耐磨機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)。

2 陶瓷材料耐磨性機(jī)理的研究

2.1力學(xué)性能對(duì)陶瓷材料耐磨性能的影響

在早期研究陶瓷材料的耐磨性能時(shí)，對(duì)比于金屬材料，人們認(rèn)為陶瓷材料的硬度跟磨損有很大的關(guān)系，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，陶瓷的硬度和磨損的關(guān)系并不是那么的明顯，例如氧化鋁陶瓷的硬度要高于TZP陶瓷[14，15]，但是耐磨性能并不一定高于TZP陶瓷，雖然硬度在一定的程度上能夠反映晶界的結(jié)合強(qiáng)度，但是磨損最終是由于材料脫離磨損表面而形成的，所以陶瓷材料的硬度不再作為衡量磨損的一個(gè)預(yù)見(jiàn)性的指標(biāo)。也有研究報(bào)道，陶瓷材料的脆性直接影響磨損率，并且構(gòu)建了陶瓷脆性斷裂的模型，并且推導(dǎo)出了一些公式，Evans等[7]認(rèn)為陶瓷的磨損率符合以下關(guān)系式V=α?■E/H■?L，式中：V-磨損體積；W-載荷；KIC-斷裂韌性；H-硬度；α-與材料有關(guān)的系數(shù)；E-彈性模量；L-滑行距離；從式中可以看出，隨著材料斷裂韌性的和硬度的提高，陶瓷的磨損率逐漸的降低，耐磨性越好。Fischer[16] 通過(guò)對(duì)氧化鋯陶瓷材料耐磨性的影響的研究發(fā)現(xiàn)，陶瓷的磨損率跟斷裂韌性呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系，他們的關(guān)系滿足Wr=c?K■■，式中：Wr-磨損體積；KIC-斷裂韌性；c-常數(shù)；這些研究表明陶瓷的斷裂韌性越好，其耐磨性能也就越好。Wang等[17]通過(guò)對(duì)磨損狀態(tài)的分析認(rèn)為存在以下的關(guān)系式：V=C?■?■，其中：V-磨損體積；C-經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；P-載荷；D-滑行距離；σmax-滑行引起的最大切向應(yīng)力；σD -陶瓷斷裂的臨界應(yīng)力；Hv-顯微硬度。這表明陶瓷的磨損還跟表面的應(yīng)力狀態(tài)密切相關(guān)，陶瓷斷裂的R界應(yīng)力越小，在相同的情況下，陶瓷的磨損變得更嚴(yán)重。

2.2陶瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)對(duì)耐磨性能的影響

陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)跟材料的宏觀性能有著極大的聯(lián)系，陶瓷材料的性能在很大程度上取決于其顯微組織，其顯微組織特征包括：晶相的種類，晶粒的大小、形態(tài)、取向和分布；位錯(cuò)、晶界的狀況，玻璃相的形態(tài)和分布；氣孔的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布；各種雜質(zhì)、缺陷、裂紋存在的開(kāi)式、大小、數(shù)量和分布；疇結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和分布等。陶瓷材料是晶粒和晶間組成的燒結(jié)體，耐磨性能跟材料的顯微結(jié)構(gòu)有著很大的聯(lián)系，晶粒的大小，晶界相的組成，晶界上的應(yīng)力的分布，氣孔等等一些因素均會(huì)影響到陶瓷材料的耐磨性能。

2.2.1晶粒的尺寸對(duì)陶瓷耐磨性能的影響

在金屬材料中，往往通過(guò)細(xì)化晶粒的強(qiáng)度從而來(lái)提高材料的力學(xué)性能，在工業(yè)化生產(chǎn)中，常常稱之為細(xì)晶強(qiáng)化，晶粒的粒徑越小，晶界的面積也就越大，晶界的分布也就會(huì)越曲折，這樣有效地增加了裂紋擴(kuò)展的路徑，有助于分散材料內(nèi)部的應(yīng)力集中，有利于提高陶瓷材料的性能。對(duì)氧化鋁、氧化鋯陶瓷的耐磨性能研究發(fā)現(xiàn)[21，22]，當(dāng)晶粒較小時(shí)，主要發(fā)生的是塑性變形和部分的穿晶斷裂，產(chǎn)生輕微的磨損，當(dāng)晶粒的尺寸較大的時(shí)候，材料的內(nèi)部發(fā)生的主要是沿晶斷裂，有大個(gè)的晶粒從材料的內(nèi)部整體的拔出，產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。

Yingjie he 等[23]通過(guò)研究四方氧化鋯中晶粒尺寸對(duì)滑動(dòng)摩擦的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)晶粒的尺寸從1.5 μm減小到0.18 μm時(shí)，TZP陶瓷的耐磨性能提高了8倍。當(dāng)晶粒的尺寸小于0.7 μm時(shí)，耐磨性和晶粒尺寸符合Hall-petch-type關(guān)系，即W-1∝G-1/2，其中：W―磨損量；G―晶粒的尺寸，這時(shí)磨損主要產(chǎn)生的是塑性變形和微裂紋的擴(kuò)展，對(duì)于晶粒的尺寸超過(guò)0.9 μm時(shí)，隨著晶粒尺寸的增大，陶瓷的耐磨性能是逐漸降低的，此時(shí)的磨損機(jī)制主要是沿晶斷裂所造成的晶粒拔出，從而造成嚴(yán)重磨損。Lee等[18]研究Y-TZP陶瓷也發(fā)現(xiàn)，大晶粒的材料去除率高，減少晶粒的尺寸能夠提高陶瓷的耐磨性能。Wang等[24]研究也表明小晶粒的氧化鋁陶瓷比粗晶粒的氧化鋁陶瓷具有更高的抗磨損突變性能。Dogan等[25]指出：材料的缺陷隨著晶粒尺寸的增大而不斷的增大，大尺寸的缺陷造成在磨損的過(guò)程中材料的去除量增加，從而引發(fā)嚴(yán)重磨損，如圖所示，通過(guò)比較細(xì)晶材料和粗晶材料，細(xì)晶材料即便是發(fā)生多處的晶粒拔出的現(xiàn)象，在整體材料的去除量上也可能小于粗晶材料單個(gè)或者幾個(gè)晶粒的去除量，在整體上的表現(xiàn)就是粗晶材料的磨損率要高于細(xì)晶材料。

2.2.2 氣孔率對(duì)陶瓷耐磨性能的影響

陶瓷制品當(dāng)中，氣孔對(duì)陶瓷的性能有著很重要的影響，氣孔相當(dāng)于一種缺陷的存在，它會(huì)造成應(yīng)力的集中，加速裂紋的擴(kuò)展，降低晶粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，嚴(yán)重影響陶瓷制品的力學(xué)性能。Tucci等[26]指出在摩擦力的作用下，氣孔之間可能會(huì)彼此連接起來(lái)形成裂紋源，加速材料的磨損。Wotton[27]發(fā)現(xiàn)，氣孔的存在會(huì)極大的降低陶瓷制品的耐磨性能。M.C.gui[28]研究發(fā)現(xiàn)在不同的載荷的情況下，陶瓷的磨損率并不一樣，在低載荷時(shí)，氣孔不會(huì)造成裂紋的擴(kuò)展，而在高載荷的情況下，氣孔變得不穩(wěn)定，會(huì)在氣孔處形成裂紋，并且還會(huì)導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展，此時(shí)，制品會(huì)表現(xiàn)出極高的磨損率和較小的抗磨損突變性能，也有研究[29]表明在不同的載荷下，當(dāng)氣孔率增加時(shí)，容易造成晶間斷裂，引發(fā)磨粒磨損，加速磨損的過(guò)程，如圖2所示。

2.2.3 晶界相以及晶間雜質(zhì)的影響

陶瓷是由晶粒，晶界相和氣孔等組成，在燒結(jié)的過(guò)程中，加入到陶瓷當(dāng)中的一些添加劑和一些雜質(zhì)成分主要是以第二相或者玻璃相的形式存在于晶界上，他們的存在會(huì)對(duì)晶粒之間的結(jié)合強(qiáng)度造成一定的影響，在陶瓷摩擦磨損的過(guò)程中，裂紋很容易在晶界處產(chǎn)生，較低的晶界結(jié)合強(qiáng)度會(huì)造成在磨損過(guò)程中的沿晶斷裂，引起整片晶粒的拔出，造成嚴(yán)重磨損。

對(duì)氧化鋯的耐磨性能研究[30]中發(fā)現(xiàn)，在ZrO2陶瓷當(dāng)中添加適量的CaO、MgO和SiO2能夠提高陶瓷的耐磨性能，這是由于在晶界處生成了第二相，能夠降低晶粒間的微觀應(yīng)力，提高了晶界結(jié)合強(qiáng)度，降低了晶粒被整體拔出的幾率。對(duì)于氧化鋁陶瓷[31]來(lái)說(shuō)，由于晶粒在各向異性生長(zhǎng)時(shí)會(huì)在晶界處產(chǎn)生殘余的應(yīng)力，當(dāng)在其中加入稀土添加劑Sm2O3，有效的促進(jìn)了晶界上第二相六鋁酸鈣的形成，降低了晶界處玻璃相的含量，有效的緩解由于熱膨脹系數(shù)不同而造成的晶界處的應(yīng)力集中，增強(qiáng)了晶界結(jié)合強(qiáng)度，使得陶瓷的耐磨性能得到提高。L.esposito[32]研究了顯微結(jié)構(gòu)對(duì)氧化鋁陶瓷耐磨性能的影響發(fā)現(xiàn)，第二相的組成和玻璃相的組成決定材料的磨損特性，細(xì)晶的氧化鋁陶瓷制品的磨損率受玻璃相的影響比粗晶的大，也有研究表明，熱壓燒結(jié)的陶瓷的磨損率比無(wú)壓燒結(jié)的耐磨性能要好得多，這是因?yàn)椋谝环矫妫瑹釅簾Y(jié)有效地降低了陶瓷制品內(nèi)部的氣孔率，其次，熱壓燒結(jié)能夠降低晶粒之間的微觀應(yīng)力，有利于提高晶界結(jié)合強(qiáng)度，最終提高陶瓷的耐磨性能。多晶陶瓷的添加劑一般會(huì)以玻璃相的形式存在于陶瓷晶界上，在摩擦的過(guò)程，產(chǎn)生的高溫會(huì)降低玻璃的粘度，從而引發(fā)塑性變形，若鄰近的晶界的應(yīng)力不能相適應(yīng)則會(huì)引發(fā)晶界處的裂紋，引發(fā)嚴(yán)重磨損。

3 總結(jié)

由于陶瓷材料在工業(yè)領(lǐng)域表現(xiàn)出的卓越的性能，研究掌握影響陶瓷的耐磨性能的機(jī)理，使之更好的服務(wù)于現(xiàn)代化工業(yè)顯得尤為緊迫，各國(guó)的科研工作者已對(duì)此開(kāi)始了廣泛的研究工作，但是由于材料的磨損機(jī)理在不同的工作環(huán)境下是不一樣的，對(duì)不同耐磨材料磨損的機(jī)制，磨損的失效緣由進(jìn)行系統(tǒng)的分析，通過(guò)分析得出結(jié)論，然后構(gòu)建材料耐磨性和材料組織結(jié)構(gòu)性能之間的關(guān)系，深入剖析影響材料耐磨性能的機(jī)理，制備出性能優(yōu)良的耐磨陶瓷材料，可以大大的減少磨損，有利于提高機(jī)械設(shè)備和零件的使用安全年限，具有非常重要的理論意義和巨大的社會(huì)效益。

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耐磨材料范文4

現(xiàn)行生產(chǎn)工藝有幾大類：

1）將制備好的氧化物陶瓷顆粒與自熔性金屬合金粉末混合后（按一定比例）用油壓機(jī)或等靜壓壓制成工藝所需的形狀，用高于自熔性金屬合金熔點(diǎn)的溫度下，進(jìn)行燒結(jié)；

2）將制備好的氧化物陶瓷顆粒與自熔性金屬合金粉末混合燒結(jié)，是利用自熔性金屬合金與氧元素結(jié)合能力的差異，將金屬?gòu)钠溲趸镏兄脫Q出來(lái)，形成氧化物陶瓷／鐵基耐磨復(fù)合材料；

3）將自熔性金屬合金熔液熔滲到陶瓷預(yù)制體多孔之中。上述方法只能生產(chǎn)小型復(fù)合材料塊，無(wú)法將復(fù)合材料復(fù)合到需要耐磨的部位，運(yùn)用到礦山機(jī)械、粉碎設(shè)備上難度很大。此工藝經(jīng)濟(jì)性稍差。

2研究方向

氧化物陶瓷鐵合金復(fù)合材料性能優(yōu)良，但與大型結(jié)構(gòu)件復(fù)合復(fù)合困難，制備過(guò)程比較復(fù)雜。雖然，現(xiàn)有工藝解決了一些問(wèn)題，在制作單個(gè)氧化物陶瓷鐵合金復(fù)合材料上等研究取得了一定的進(jìn)展，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域但仍未開(kāi)發(fā)出適合實(shí)際的產(chǎn)品。因此，需要研究開(kāi)發(fā)出適合的新型制備工藝。我們主要研究方向是如何將復(fù)合材料復(fù)合到需要耐磨的部位，運(yùn)用到礦山機(jī)械、粉碎設(shè)備上，重點(diǎn)在能降低成本、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)進(jìn)行研究探討。

3實(shí)施方法

1）合金耐磨預(yù)制件制成工藝：將氧化物陶瓷顆粒與自熔性合金粉末按比例用機(jī)械進(jìn)行充分混合，依據(jù)用戶產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同設(shè)計(jì)不同的模具，在油壓機(jī)下將合金耐磨預(yù)制件壓制制成特定形狀，如柱狀、條狀、塊狀、蜂窩狀等；

2）冶金工藝：將耐磨預(yù)制件置于用泡沫、塑料等高分子有機(jī)材料制作的實(shí)體模具內(nèi)用真空冶金鑄造工藝進(jìn)行復(fù)合鑄造。利用金屬母液的溫度將合金耐磨預(yù)制件燒制成型并與合金耐磨預(yù)制件形成冶金結(jié)合面。該工藝設(shè)備投資小、工藝簡(jiǎn)單、金屬母體與耐磨預(yù)制件冶金結(jié)合面良好。

4工藝過(guò)程

1）將粒徑為8目的氧化物陶瓷顆粒10%、粒徑為30目的氧化物陶瓷顆粒39%、粒徑為60目的氧化鋯陶瓷顆粒48%與自熔性鐵基合金粉末7%，使用水溶性樹(shù)脂4%機(jī)械混合均勻得混合物，放入油壓機(jī)中用模具壓制成型然后放入80°C的烘箱中烘干得到耐磨預(yù)制件；

2）將耐磨預(yù)制件在800℃的箱式爐中進(jìn)行排膠；

3）將排膠后的耐磨預(yù)制件涂抹硬釬劑；

4）將涂抹硬釬劑的耐磨預(yù)制件置于用泡沫、塑料等高分子有機(jī)材料制作成為與要生產(chǎn)鑄造的零件結(jié)構(gòu)、尺寸完全一樣的實(shí)體模具內(nèi)；

5）實(shí)體模具經(jīng)過(guò)浸涂強(qiáng)化涂料并烘干后，裝入真空造型砂箱中排列好做好澆鑄口，然后用干石英砂埋好，經(jīng)三維振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)埋實(shí)；

耐磨材料范文5

關(guān)鍵詞: 橋式抓斗卸船機(jī)、 耐磨襯板 措施

前言

橋式抓斗卸船機(jī)漏斗耐磨襯板的出現(xiàn), 保護(hù)了漏斗壁的磨損,延長(zhǎng)了漏斗使用壽命。盡管現(xiàn)在也有一些廠家制造一些不使用耐磨襯板的特殊耐磨漏斗,但此漏斗不能適用于所有物料的裝卸, 一旦漏斗損壞, 漏斗不易更換和修復(fù)。了解耐磨襯板的種類和分類, 明白耐磨襯板磨損的機(jī)理,清楚影響耐磨襯板壽命的因素,是卸船機(jī)設(shè)計(jì)制造人員和卸船機(jī)使用單位的必備知識(shí)。

一、不同耐磨材料屬性的比較

磨損材料分為有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料和混合材料。有機(jī)材料的磨損依據(jù)自身較低的摩擦系數(shù), 在表面形成光滑的一層有機(jī)“膜 ”, 以達(dá)到自的目的。所以有機(jī)材料的硬度不是那么高,但是依據(jù)自己 “以柔克剛 ”的特性, 達(dá)到了耐磨損的效果, 但工作溫度不宜超過(guò) 100 ℃。而金屬材料的磨損是物質(zhì)之間的動(dòng)摩擦引起的, 損壞的是物質(zhì)間的分子鍵或原子鍵。卸船機(jī)漏斗結(jié)構(gòu)一般是方形的, 每個(gè)漏斗面與水平面都有夾角 ,以達(dá)到物料的順利下落, 其傾角 為:= + ( 5°~ 10°)

式中，為物料與漏斗壁的靜摩擦角。在水平或低角度摩擦?xí)r,陶瓷具有優(yōu)越的耐磨性;在直角或大角度沖擊時(shí), 有機(jī)材料表現(xiàn)突出,尤其在潮濕環(huán)境下更能體現(xiàn)其耐磨性;金屬材料也具有高強(qiáng)度、高硬度和耐磨性優(yōu)點(diǎn),但其質(zhì)量大,不同金屬材料也會(huì)因材料性質(zhì)不同, 耐磨性也有一定的差異。因有機(jī)材料具有良好的韌性, 如果物料從襯板接縫進(jìn)入襯板與斗壁之間, 并逐漸積累增多, 最后襯板很容易被物料“頂”成弧形, 出現(xiàn)凸起現(xiàn)象, 最終不僅造成襯板的損壞,同時(shí)漏斗壁也受到了一定程度的磨損。不銹鋼、合金鋼價(jià)格稍貴一些, 有機(jī)耐磨襯板價(jià)格最低,經(jīng)濟(jì)實(shí)用性最好。

二、 耐磨材料的磨損機(jī)理分析研究

磨損是產(chǎn)品失效的三種形式之一, 磨損是在機(jī)械方面式作用下造成物體表面材料逐漸損失和消耗。分析卸船機(jī)漏斗耐磨材料的磨損機(jī)理, 從內(nèi)、外兩個(gè)方面考慮。

1、外部環(huán)境條件的的作用

①物料載荷。物料載荷主要是抓斗抓取物料的重力載荷, 抓斗滿斗時(shí)物料最多,卸料時(shí)漏斗襯板面上所受的物料沖擊載荷和壓力也就越大,磨損也就越嚴(yán)重。

②物料硬度。物料硬度是漏斗襯板產(chǎn)生磨損的重要因素, 物料硬度越高相應(yīng)的與襯板產(chǎn)生的摩擦也就越強(qiáng)烈,對(duì)襯板的損壞也就越嚴(yán)重。

③抓斗距漏斗上口的垂直高度。落料時(shí)抓斗底面距漏斗上口面的距離越高, 相應(yīng)的物料具有的重力勢(shì)能也就越大, 對(duì)耐磨襯板產(chǎn)生的沖擊載荷也隨之增大,襯板的磨損也就越嚴(yán)重。

④振動(dòng)給料機(jī)出料的功率。物料落進(jìn)漏斗后, 如果漏斗下口的振動(dòng)給料機(jī)功率選擇過(guò)大或電動(dòng)推桿打開(kāi)卸料門(mén)過(guò)大,那么物料在漏斗內(nèi)不會(huì)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間停歇, 就急速的下落, 這樣物料對(duì)襯板的磨損也就加大。

⑤漏斗面的傾斜角度。卸船機(jī)漏斗結(jié)構(gòu)大多是方形的, 每個(gè)面與水平面都有夾角 。如果 選擇不合理,物料就會(huì)對(duì)漏斗耐磨襯板產(chǎn)生很大的壓力,這樣物料對(duì)耐磨襯板產(chǎn)生很大的磨損。陶瓷耐磨襯板屬于脆性材料, 隨著角度的增大, 其磨損量也在增加,在接近 90°時(shí), 磨損量達(dá)到最大, 表明陶瓷材料不宜在大傾角沖擊摩擦的工況下使用;韌性材料在小傾角沖擊磨損工況下,磨損嚴(yán)重,但是達(dá)到一定角度后, 磨損達(dá)到極大值,然后磨損又逐漸減輕,可以看出, 韌性材料在傾角小的時(shí)候磨損大, 而在傾角較大時(shí), 可以充分體現(xiàn)韌性材料的耐磨性。

⑥物料的顆粒大小。在初期，隨著物料粒度的增加,對(duì)襯板的磨損成線性關(guān)系加劇,但物料粒度達(dá)到一定尺寸即臨界物料顆粒直徑后, 磨損曲線增長(zhǎng)變緩, 或者出現(xiàn)不再增長(zhǎng)的現(xiàn)象。物料顆粒尺寸也會(huì)在降落過(guò)程中發(fā)生變化, 棱角尖銳的顆粒, 對(duì)襯板磨損程度大,光滑狀的顆粒, 對(duì)襯板產(chǎn)生的磨損就相對(duì)較小。同時(shí)漏斗上口, 如果放置漏斗格柵, 那么就會(huì)對(duì)大顆粒物料進(jìn)行阻擋和分解, 減輕了襯板所受的沖擊力和壓力。

⑦物料濕度的影響。濕度分為物料濕度和外界附加濕度。外界濕度來(lái)源于外界自然雨水和噴淋灑水, 物料與襯板之間的濕度增加,摩擦系數(shù)也隨之增大,二者產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí), 產(chǎn)生的摩擦力也就增大,對(duì)襯板的磨損也就越嚴(yán)重。

⑧溫度的影響。溫度的影響也可以說(shuō)是季節(jié)變更的影響, 夏季平均溫度高, 物料分子與襯板分子活躍性強(qiáng), 分子互相進(jìn)入對(duì)方的趨勢(shì)也就越嚴(yán)重, 因而之間的摩擦系數(shù)也就增大, 摩擦力也隨之增大, 襯板受到的磨損也就越嚴(yán)重。

⑨襯板接縫的影響。如果每個(gè)襯板的面積比較小, 造成漏斗面上的襯板塊數(shù)增加,接縫也就增多,尤其是有機(jī)高分子量襯板,接縫增多,顆粒小的物料很容易通過(guò)接縫進(jìn)入襯板與漏斗壁之間,隨著物料的積累, 就會(huì)造成襯板螺栓磨損加重, 同時(shí)襯板會(huì)凸起變形,最終造成聯(lián)接螺栓斷裂,襯板掉落, 嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和安全, 所以要合理設(shè)計(jì)襯板接縫。

2、耐磨材料特性的作用

就漏斗襯板磨損機(jī)理, 漏斗襯板磨損主要是沖擊磨損和沖蝕磨損。磨損一般分為三個(gè)時(shí)期: 第一為初級(jí)磨損也是低磨損區(qū), 第二為穩(wěn)定磨損時(shí)期也稱過(guò)磨損區(qū); 第三為加劇磨損時(shí)期即高磨損區(qū)。第一、三磨損時(shí)期磨損程度較為嚴(yán)重,第二時(shí)期趨于穩(wěn)定。就襯板的硬度與磨損的關(guān)系,隨著耐磨襯板材料硬度的提高, 其相對(duì)耐磨性也呈線性關(guān)系提高,對(duì)于硬度較小的材料而言,當(dāng)物料的硬度大于耐磨材料硬度時(shí),隨著物料硬度的升高,耐磨材料磨損嚴(yán)重;當(dāng)物料硬度與材料硬度大致相等時(shí), 磨損嚴(yán)重性達(dá)到最大點(diǎn), 當(dāng)材料硬度超過(guò)物料硬度后,磨損就不再增加。所以這期間分磨損為三個(gè)時(shí)期即低磨損區(qū),過(guò)度磨損區(qū)和高磨損區(qū)。耐磨材料的硬度并非都是一樣的, 有的耐磨材料外層硬度達(dá)到了耐磨要求, 但是受到技術(shù)、設(shè)備等的影響, 其內(nèi)部硬度并不理想, 當(dāng)材料外層磨損掉后, 內(nèi)部硬度低的材料就很容消耗掉,最終導(dǎo)致整個(gè)襯板磨損殆盡。

三、安裝和維護(hù)耐磨襯板的注意事項(xiàng)

在漏斗上口四周第一塊板的上口以及橫向接縫處應(yīng)切成一斜切口即斜接縫, 以防止物料的滲入,不銹鋼襯板也應(yīng)選擇沉頭螺釘緊固, 襯板之間的接縫距離一般在 10 mm左右。檢查安裝襯板的平整性, 確保每一個(gè)面的襯板都處在一個(gè)平面中。要經(jīng)常檢查沉頭螺栓的緊固情況, 特別是漏斗外側(cè)安裝有振動(dòng)電機(jī)的情況下,避免襯板因螺栓松動(dòng)而掉落或損傷。如果有一塊襯板損壞或脫落, 要更換同型號(hào)的漏斗耐磨襯板,以免其他襯板因此發(fā)生加劇性磨損。

四、結(jié)語(yǔ)

橋式抓斗卸船機(jī)在港口碼頭的應(yīng)用越來(lái)越廣泛, 因其具有間歇式的作業(yè)屬性,所以漏斗是橋式抓斗卸船機(jī)卸料系統(tǒng)重要的結(jié)構(gòu)部件, 漏斗耐磨襯板的選擇和使用也隨之成為橋式抓斗卸船機(jī)卸料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。面對(duì)卸船機(jī)越來(lái)越高的生產(chǎn)效率, 漏斗耐磨襯板的磨損也越來(lái)越嚴(yán)重,所以認(rèn)清漏斗耐磨襯板磨損的機(jī)理, 了解影響漏斗耐磨襯板壽命的因素,科學(xué)合理的安裝、維護(hù)漏斗耐磨襯板,都顯得那樣的迫切和重要。

參考文獻(xiàn)

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耐磨材料范文6

Abstract: This paper introduces construction technology of cast wear-resistant concrete surface wholly forming and puts forward quality assurance measures. Inthe initial setting of the cast concrete surface evenly spreading twice a layer of wear-resistant materials, hardening agent, repeated by mechanical polishing trowel forming a ground form. It has advantages of the strength and high resistance to impact and durable, resistant to dust, carburizing, clean and so on.

關(guān)鍵詞:耐磨砼地面;施工準(zhǔn)備;施工工藝;質(zhì)量保證

Key words: wear-resistant concrete ground;construction preparation;construction technology;quality assurance

中圖分類號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)10-0096-01

1工程概況

本工程位于邯市高開(kāi)區(qū),為西瓦科電器有限公司實(shí)驗(yàn)車間,建筑面積3030 m2,結(jié)構(gòu)形式為鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ),門(mén)式鋼架,保溫壓型鋼板屋面。

2地面工程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)選用綠色非金屬耐磨地面:做法為:150厚3:7灰土,200厚C25砼, 3厚金鋼砂耐磨面層,切縫間距6×6m。

3施工準(zhǔn)備

3.1 材料準(zhǔn)備該耐磨材料為非金屬地面硬化劑,是非金屬骨料(碳化硅)與標(biāo)準(zhǔn)水泥及其他滲合料組成,地面硬化劑用量:5kg/m2,材料進(jìn)場(chǎng)需有出廠合格證方可使用,妥善保管,防潮防水防破損。為了避免色差問(wèn)題,影響地面觀感效果,從原材料入手著力解決這一問(wèn)題,施工需要的材料:地面硬化劑、水泥、砂石等均采用同一廠家,同一批次,同一顏色產(chǎn)品,并對(duì)其質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。

3.2 機(jī)具準(zhǔn)備除常用的施工灰土、砼地面的機(jī)具外,還需準(zhǔn)備以下用具:①空吸水設(shè)備或橡皮管:用于除去砼泌水。②專用抹光:具有兩種功能:一是加圓盤(pán),類似于木抹子,主要去除浮漿,壓實(shí)抹平,保證混凝土表面平整、密實(shí)。二是卸下圓盤(pán)即為十字鋼片,可通過(guò)調(diào)整鋼片角度拋光密封地面面層。③滾筒:平整出漿工具。④平底膠鞋:混凝土初凝后使用。⑤防水紙質(zhì)鞋或防水紙袋:面層壓光使用。

3.3 人員配備施工灰土、澆筑地面混凝土常規(guī)配備的人員外,還需配備以下施工人員:混凝土整平3人,耐磨材料運(yùn)輸2人,耐磨材料撒布3人,抹光機(jī)施工3人,鏝刀修平3人。

3.4 施工準(zhǔn)備①施工前做先做好水、電管線的預(yù)埋。灰土墊層用壓路機(jī)碾壓密實(shí)。②按設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)置砼模板,用水準(zhǔn)儀隨時(shí)檢測(cè)模板標(biāo)高,對(duì)偏差處用楔性塊調(diào)整。③按設(shè)計(jì)或規(guī)范要求,設(shè)置分格縫。④混凝土標(biāo)號(hào)按設(shè)計(jì)要求,所用碎石最大粒徑≤30mm,控制水灰比小于0.55,坍落度75~100mm。

4施工工藝

4.1 工藝流程灰土夯實(shí)澆筑平整砼除去泌水提漿壓光第一次撒布耐磨材料抹平壓實(shí)第二次撒布耐磨材料 抹平壓實(shí)表面修飾養(yǎng)護(hù)

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 標(biāo)高控制:根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)線,用水平儀在施工區(qū)預(yù)定出灰土、砼的厚度,根據(jù)喜好設(shè)置好標(biāo)記,反復(fù)核對(duì),最大誤差控制在3mm以內(nèi)。

4.2.2 灰土施工前,土可用場(chǎng)地內(nèi)原土,過(guò)篩,但不得含有機(jī)雜物,含水量要符合規(guī)定,白灰要充分熟化過(guò)篩,不得含有生石灰塊,也不得含有過(guò)多水分。灰土攪拌要均勻,虛鋪厚度控制好,碾壓密實(shí)。

4.2.3 砼澆筑前,基層要灑水濕潤(rùn),混凝土宜選用商品混凝土現(xiàn)場(chǎng)泵送。為減少泌水,應(yīng)控制好水灰比和塌落度。混凝土的澆筑應(yīng)分段隔跨組織施工,一次澆筑至標(biāo)高,局部未達(dá)到標(biāo)高處利用混凝土料補(bǔ)齊并振搗,嚴(yán)禁使用砂漿修補(bǔ)。使用平板振動(dòng)器振搗密實(shí),并用滾筒多次滾壓。柱、邊角部位用木抹拍漿。混凝土刮平后水泥漿浮出表面至少3 mm厚。

4.2.4 砼澆筑完畢,采用橡皮管或真空設(shè)備泌水,重復(fù)兩次以上后開(kāi)始耐磨材料施工。耐磨材料施工前,中期作業(yè)階段施工人員應(yīng)穿平底膠鞋進(jìn)入,后期作業(yè)階段應(yīng)穿防水紙質(zhì)鞋進(jìn)入。

4.2.5 第一次撒布耐磨材料及壓實(shí)、抹平耐磨材料撒布的時(shí)機(jī)隨氣候、溫度、混凝土配合比等因素而變化。判別耐磨材料撒布時(shí)間的方法是腳踩上去,約下沉5mm時(shí),即可開(kāi)始第一次撒布施工。墻、柱、門(mén)和模板等邊線處水份消失較快,宜優(yōu)先撒布施工。第一次撒布量是全部用量的2/3,應(yīng)均勻落下,待表面變暗后用木抹子抹平或圓盤(pán)抹光機(jī)壓實(shí)抹平,切記抹光過(guò)度,確保所有的邊角都完全壓實(shí)。

4.2.6 第二次撒布耐磨材料及壓實(shí)、抹平緊接著進(jìn)行第二次耐磨材料的撒布,應(yīng)垂直于第一次方向。先用靠尺或刮桿檢查平整度,并調(diào)整第一次撒布不平處。第二次撒布量為全部用量的1/3,待表面變暗后用鋼抹子或圓盤(pán)抹光機(jī)壓實(shí),抹平,,重復(fù)抹光機(jī)作業(yè)至少兩次。抹光機(jī)作業(yè)時(shí)應(yīng)縱橫向交錯(cuò)進(jìn)行,均勻有序,防止材料聚集。邊角處用木抹子處理。

4.2.7 表面修飾及養(yǎng)護(hù)面層材料硬化至指壓稍有下陷時(shí),抹光機(jī)加刀片,(轉(zhuǎn)速及角度視硬化情況調(diào)整),進(jìn)行縱橫交錯(cuò)三次以上拋光處理,完成修飾工序。耐磨地坪施工完畢后緊接著噴灑養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)或覆蓋薄膜,養(yǎng)護(hù)一周。從混凝土整平到覆蓋養(yǎng)護(hù),所有操作過(guò)程保持在24小時(shí)內(nèi)完成。

4.2.8 耐磨硬化劑地面面層施工完成5~7天后宜馬上開(kāi)始切割縫,以防不規(guī)則龜裂。切割應(yīng)統(tǒng)一彈線,以確保切割縫整齊順直。切縫深度為地坪高度的1/3。

5質(zhì)量保證

5.1 備充足的專業(yè)施工設(shè)備及工具,保證面層收光工藝達(dá)到密實(shí)平整光潔,保證邊角、接合處及最后收光表面的光潔度。

5.2 組織高效、精干的施工管理班子,加強(qiáng)管理、保證施工質(zhì)量及進(jìn)度。

5.3 組織臨時(shí)堆放的材料做好防水防雨工作,該墊起的墊起,該覆蓋的覆蓋。

5.4 各道工序必須嚴(yán)格按施工規(guī)范要求去做。

5.5 做好成品保護(hù)工作。

5.6 耐磨地面的起用時(shí)間:完工后2~3天可開(kāi)放行走,7~10天輕型貨車可以行駛,28后可以正常使用。

參考文獻(xiàn):