摘要:
??? 陶瓷材料是耐火材料的一種，具有良好的高溫性和抗侵蝕性。這種材料的耐火度一般在1600℃以上，而荷重軟化溫度也在1400℃左右，因此以這樣的條件，即使使用在水泥窯預(yù)熱器內(nèi)800—1200℃溫度環(huán)境中，也是絕對沒有問題的。此外，陶瓷材料的耐磨性及抗氧化性也是耐熱鋼無法比擬的。
引言
進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國水泥工業(yè)迅猛發(fā)展，日產(chǎn)2500噸、5000噸甚至10000噸熟料的預(yù)分解生產(chǎn)線在全國各地拔地而起。然而這些生產(chǎn)線的預(yù)熱器旋風(fēng)筒內(nèi)筒至今仍采用耐熱鋼制造。一般來說，耐熱鋼在600—1000℃之間有較好的機(jī)械性能，但當(dāng)溫度大于1000℃時，其機(jī)械性能則大大降低。即使是王牌耐熱鋼Gr25Ni20，最高使用溫度可以達(dá)到1200℃，但在1000℃以上其機(jī)械性能也會大大降低。
眾所周知，水泥窯預(yù)熱器內(nèi)筒特別4級及5級內(nèi)筒，要長時間經(jīng)受800—1200℃高溫及高物料濃度氣流的沖刷，同時氣體中含有大量的K、Na、CL、S等有害成分，這對耐熱鋼的使用壽命和效果來講，是非常不利的。因此，水泥窯預(yù)熱器4級及5級內(nèi)筒用的耐熱鋼材料，常常會因材料耐不了高溫而發(fā)生變形，從而影響內(nèi)筒的通風(fēng)面積，使掛接處斷裂，掛板脫落或整個內(nèi)筒脫落，堵塞下料管，而被迫停窯。即使不發(fā)生上述現(xiàn)象，耐熱鋼材料也會因為在高溫下機(jī)械性能降低，逐漸變軟和受到Na腐蝕而很快破、磨損，其使壽命也只有一年左右。
1.陶瓷材料替代耐熱鋼
鑒于這種情況，如何尋找一種更好的材料來替代耐熱鋼，就成為我們這些為水泥工業(yè)服務(wù)的耐火材料企業(yè)一項義不容辭的工作。
陶瓷材料是耐火材料的一種，具有良好的高溫性和抗侵蝕性。這種材料的耐火度一般在1600℃以上，而荷重軟化溫度也在1400℃左右，因此以這樣的條件，即使使用在水泥窯預(yù)熱器內(nèi)800-1200℃溫度環(huán)境中，也是決對沒有問題的。此外，陶瓷材料的耐磨性及抗氧化性也是耐熱鋼無法比擬的。
另一方面，陶瓷內(nèi)筒的原材料資源豐富、價格低廉。同規(guī)格的預(yù)熱器陶瓷內(nèi)筒的造價相對要比同規(guī)格耐熱鋼內(nèi)筒低。我們知道，耐熱鋼中的Ni和Gr都是重要的戰(zhàn)略物資，我國是缺Ni的國家，每年都花大量的外匯從國外進(jìn)口Ni。但如果采用陶瓷內(nèi)筒替代耐熱鋼內(nèi)筒，每年可節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)耐熱鋼Gr25Ni2O。以日產(chǎn)2500噸水泥熟料生產(chǎn)線為例，一臺窯年產(chǎn)水泥100萬噸，我國水泥產(chǎn)量近14億噸全國就要有1400臺窯，每臺窯內(nèi)筒用耐熱鋼大約6噸，則全國每年就要消耗8400噸優(yōu)質(zhì)耐熱鋼Gr25Ni2O。而采用陶瓷內(nèi)筒替代耐熱鋼內(nèi)筒，不僅可以減少造價，節(jié)省稀缺資源，同時可以減少大量的溫室氣體排放，為企業(yè)和國家?guī)砭叽蠼?jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2000年，長興盛華耐火材料有限公司在有關(guān)科院所及專家的幫助和指導(dǎo)下，開始研制和開發(fā)陶瓷內(nèi)筒。經(jīng)過兩年多的反復(fù)試驗，終于在2001年研制出第一批陶瓷內(nèi)筒。
通過測試，發(fā)現(xiàn)陶瓷內(nèi)筒內(nèi)部有納米彌散相的存在，產(chǎn)生了優(yōu)異的強(qiáng)韌化效果，使其具有耐高溫、強(qiáng)度高、高溫時抗拉抗折性能好、耐冷熱急變性能好等特點(diǎn)，從而得到國家科技部及業(yè)內(nèi)專家的肯定，并獲得國家專利。
2. 應(yīng)用效果評價
目前，該陶瓷內(nèi)筒已經(jīng)通過徐州霸王山水泥廠、杭州水泥廠、邳州水泥廠等多家水泥廠試用，證明納米陶瓷內(nèi)筒具有耐高溫、耐磨、不氧化、不變形、耐冷熱、急變性能好的優(yōu)點(diǎn)。
杭州某水泥廠預(yù)熱器1#、2#、3#內(nèi)筒在使用一年后無任何變化，4# 5# 內(nèi)筒表面稍有磨損，仍可持續(xù)使用3-5年。實(shí)踐結(jié)果證明，該廠自使用陶瓷內(nèi)筒以來到2006年停窯檢查時，1# 2# 3# 4# 5#內(nèi)筒均完好無損，盡管由于該廠已停產(chǎn)，無法得到進(jìn)一步驗證，但從各項技術(shù)參數(shù)上表明，該陶瓷內(nèi)筒再持續(xù)使用數(shù)年，也沒有任何問題。
與此同時，為了使陶瓷內(nèi)筒適用于日產(chǎn)2500噸熟料及以上的大型水泥窯，長興盛華耐火材料有限公司又從提高耐冷熱急變性能、高溫抗拉強(qiáng)度及耐堿性等方面入手，不斷改變材料配方及掛接方式，研發(fā)能夠更好地適用于大型水泥窯旋風(fēng)筒的陶瓷內(nèi)筒。
目前納米陶瓷內(nèi)筒已在浙江裕廊、遼寧撫順、湖北京蘭、洛陽新黃河等眾多水泥廠推廣使用，都取得了良好的經(jīng)效益及社會效益。實(shí)踐證明，目前這項納米陶瓷內(nèi)筒的生產(chǎn)工藝及安裝工藝都己經(jīng)趨近成熟，大規(guī)模使用納米陶瓷內(nèi)筒的時代己經(jīng)到來。
