一、前言
改革开放以来水泥工业蓬勃发展,从1984年到2005年21年来,以年增加20%的速度发展。2005年水泥产量达到13亿吨,产量居世界第一;出口水泥占世界36%,成为水泥出口大国。
水泥产量、质量的提高依靠着新技术、新设备、新材料的开发和研制,水泥工业的发展同时也促进了耐磨材料的发展繁荣,更要求耐磨材料需要不断的发展创新,不断提高产品质量,研制新材料,才能满足水泥工业飞速发展的新技术、新设备的需要。金属耐磨材料随着水泥工业及冶金、电力等工业的发展而繁荣,同时为适应发展,满足市场需要,在循环经济中与时俱进,更要以科学发展观不断提高生产水平和产品质量,不断创新开创美好的未来。
二、水泥工业促进金属耐磨材料繁荣
上世纪70年代以来,水泥工业大量发展新型干法窑,引进国外先进技术、先进设备,先后建立冀东、宁国、淮海、柳州等日产4000吨的大型水泥厂。先进技术的引进带来了国外的新设备、新材料:国外磨机衬板采用合金钢和高铬铸铁,磨球采用高铬铸球。在这期间国内科研单位、大专院校、耐磨材料生产厂家在原有理论和经验的基础上,分析研究国外的衬板、磨球使用情况,结合国内实际情况研制和生产出高铬铸铁系列铸球、衬板及各类合金钢衬板等,使耐磨材料发生巨大变化。
多少年来人们都以高锰钢为最好耐磨材料,经过磨损失效分析人们认识到高锰钢不是万能的耐磨材料,它只有在强烈冲击的情况下,产生加工硬化才耐磨。比照国外的材料,人们开始大量研制和生产各类高铬铸铁系列铸球、衬板和各类合金钢衬板等新型耐磨材料,迎来了耐磨材料的春天。到目前已形成耐磨材料的三大体系即:高锰钢系列(含超高锰钢、加铬钼合金高锰钢、中锰钢等);抗磨高铬铸铁系列(含铬13、铬15、铬20、铬24、铬28等);耐磨合金钢系列(含中碳多元合金钢、铬钼镍合金钢、中铬合金钢、硅锰钢等)。各类合金钢都可以通过调整化学成分采用水淬、油淬、喷雾淬、风淬等热处理方法达到人们需要的硬度和韧性的配合,得到理想的耐磨性及使用寿命。目前许多耐磨材料生产厂都可以根据市场需要生产上述系列耐磨材料,同时开发奥贝球铁、复合材料、各种表面工程耐磨材料等满足用户需要。
20多年来为满足水泥工业需要,结合国情许多单位研制出多项新型耐磨材料。宁国耐磨材料总厂最先研制并采用金属型生产的低铬铸球;合肥水泥研究设计院等单位研制的中碳多元合金钢已在国内广泛生产使用,其性能达到国际先进水平。
为了规范生产品种和质量,我国耐磨材料标准化工作也有很大发展。1980年以后发布实施了GB3180-82中锰抗磨球墨铸铁;JC/T533-2004建材工业用铬合金铸造磨球;GB/T5680-1998高锰钢铸件;GB/T17445-1998铸造磨球;建材系统制定JC/T691-1998高铬铸铁衬板技术条件;国家制定GB/T8263-1999抗磨白口铸铁件;建材系统制定JC/T880-2001水泥工业用耐热钢铸件等国家和行业标准,标准的贯彻使耐磨耐热产品质量整体水平得到提高。
在水泥工业及冶金、电力发展的不同阶段,耐磨耐热材料生产的发展既迅速又不平衡。上世纪80年代大、小水泥厂、冶金矿山蓬勃发展,促成许多中小耐磨材料厂应运而生,一片繁荣,仅安徽宁国地区就有104家钢球厂,目前全国有1000-1200个耐磨材料生产厂。耐磨材料成为朝阳工业,发展方兴未艾,但生产规模,产品质量差距很大,需要不断的整合、规范和创新。
三、水泥工业发展需要耐磨材料生产不断创新
随着水泥工业新型干法生产,设备大型化的发展,对耐磨材料提出了新的高要求。一般中小厂生产的磨球、衬板、锤头、冷却机蓖板等耐磨耐热产品,内在质量外观种类都存在一些问题,不能满足市场需要。设备大型化引进的新设备需要内在质量好、使用安全可靠,外观质量优良的高质量耐磨材料,同时要保证交货期。水泥生产中采用的立式磨、挤压磨等新型设备需要提供新型耐磨材料。这就促使耐磨材料生产厂引进新技术、添置新设备和完善检测手段,才能满足市场需要。
这期间国内一些耐磨材料生产厂分别从日、德、南斯拉夫、比利时等国引进多条机械化半自动化生产线。如原北京水泥机械厂引进南斯拉夫迪沙铸球生产线;马鞍山引进东洋铁球生产线;宁国耐磨材料厂、原陕西延河水泥机械厂引进日本新东公司VRH法生产衬板等铸件的生产线等等。与此同时国内许多生产厂,为了提高生产能力,提高产品质量都在引进或开发先进技术,采用先进生产设备,购置先进检测仪器使产品产量和质量上一新台阶。如宁国耐磨材料总厂自主研制六条金属型铸球生产线,有完善的理化检测手段具有年生产12亿吨优质铸球的能力;河南驻马店中集华骏铸造公司有多台中频电炉熔炼,采用油淬和水淬生产各类合金钢、高锰钢衬板锤头每年5千吨及1万吨球墨铸铁件;又投资2个亿购置5吨电弧炉,建立V法生产线生产大型锤头和衬板等耐磨铸件;具有直读光谱仪、万能试验机、金相显微镜等检测手段,确保优异的产品质量;河北中美豪特铸造公司建立2条金属型磨球机械化生产线,一条EPC消失模生产线,有直读光谱仪、动载磨损试验机、金相显微镜等检测手段,年初投产以来即以高质量耐磨铸球耐磨衬板投入市场。许多耐磨材料生产单位如江苏徐州宏达耐磨材料公司、中通公司、郑州鼎盛公司、马鞍山海峰耐磨公司等都大力开发新产品,购置先进设备和检测手段增加产品数量提高产品质量,满足市场需要。水泥工业及冶金、电力等工业的发展需要耐磨材料生产不断创新,耐磨生产单位不断自我完善,发展创新。
四、耐磨耐热材料生产面临的机遇与挑战
1. 耐磨耐热材料生产发展循环经济面临的问题
1)。耐磨耐热材料劳动生产率低,能源消耗大,污染严重;对资源超量消耗;有资料表明:生产1吨合格铸件排放500公斤粉尘,熔炼和浇注排放300公斤废渣,1000立方米废气,排出1-1.5吨废砂;
2)产品以低端、粗放为主,产品附加值低,增加值仅为10-15%;
3)产业分散零乱,缺乏自主创新,发明专利少,技术创造能力差,生产效率低;
4)能源、原材料浪费严重,环保意识差,循环经济概念薄弱。
5)水泥工业中大型设备一些耐磨铸件还需要进口,国产率低,质量差,只靠价格优势进入市场。
为了提高耐磨铸件的产量和质量,满足市场需要,必须逐步解决发展循环经济面临的问题和质量差等各种问题。
2.耐磨耐热材料生产发展的机遇
1)耐磨材料有广阔的国内市场。除水泥工业外,冶金、电力、煤炭、石化等行业每年需要消耗耐磨铸件220-250万吨,其中磨球130-140万吨,衬板、锤头等110-120万吨;
2)出口耐磨铸件形势旺盛。随着经济全球化的进展,发达国家制造工业向我国呈梯度转移,我国成为非创新类产品的制造业大国,耐磨铸件首当其中;目前出口耐磨铸件10万吨左右,将逐年增加;
3)随着经济的发展,工业生产中有磨损就需要耐磨材料,市场中有许多新的增长点,如水泥厂的立式磨;火电厂的MPS和RP中速磨,其磨盘、磨辊等需要大量高铬铸铁类耐磨材料;新开发的各类破碎机锤头、蓖板等需要使用寿命长的新型耐磨材料。
总之,随着国民经济的发展,水泥工业的繁荣,耐磨材料的生产发展也有着广阔的市场空间。
3.耐磨材料生产的发展趋势
绿色制造,循环经济是耐磨材料生产的发展方向。水泥、冶金、电力等工业的快速增长拉动耐磨材料发展,与高新技术结合,用新技术新设备武装耐磨材料工业,小型向大中型发展,成立协会从组织上整合,在技术、设备上不断创新,是耐磨材料发展的方向。
1)开发、研制高性能的耐磨材料;针对原材料涨价,面对市场需求不断研究开发新材料;
2)根据不同合金、不同铸件特点,不同生产环境,开发不同的型砂和芯砂,如高密度黏土砂、酯硬化水玻璃砂、树脂砂等;
3)合金熔炼采用先进的熔炼设备,中频感应炉、电弧炉、真空炉等,提高冶金质量,节约能耗;
4)采用先进的铸造工艺设备;采用EPC法,V法,VRH法生产磨机衬板及破碎机等铸件;
5)采用先进的热处理设备;如燃煤、燃油、电力的连续热处理炉,根据不同工况条件采用水、油、喷雾、淬火介质进行热处理,针对合金涨价为了提高耐磨材料性能,必须在热处理上下功夫;
6)采用先进的清理设备,确保完美的外观质量;
7)建立完善的质量保障体系;严格按照企业、行业、国家及国际标准生产;具有完善的理化检测手段;如光谱分析仪,等离子线切割机,冲击试验机,万能试验机,磨损试验机,超声波探伤,X射线探伤,先进的金相显微镜等仪器设备。
采用先进的生产设备,研制新型耐磨材料是今后的发展方向。
五.结语
耐磨材料生产充满着机遇和挑战。只有掌握先进生产技术,按照科学发展观,在循环经济中采用先进技术、先进设备、先进检测手段、先进管理、不断自我完善、不断创新,才能引领耐磨材料的未来,服务于水泥工业和冶金、电力等工业,创造新的繁荣与辉煌。