أثناء عملية الإنتاج، تتعرض كمية كبيرة من المعدات والأنابيب لمواد ذات درجة حرارة عالية وصلابة عالية (مثل خام الحديد، خبث الصلب، الفحم المسحوق، وغازات الفرن ذات درجة الحرارة العالية) لفترات طويلة من الزمن. يمكن أن يؤدي تأثير هذه المواد وتآكلها وتآكلها إلى إتلاف المعدات بشدة، وتقصير عمرها الافتراضي، وتطلب إصلاحات متكررة، وتعطيل الإنتاج. تعمل البطانات الخزفية المقاومة للتآكل، بفضل مقاومتها الممتازة للتآكل، ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية، وثباتها الكيميائي، على حماية معدات مصانع الصلب الحيوية بشكل فعال، لتصبح مادة رئيسية لتقليل تكاليف الإنتاج وضمان الإنتاج المستمر.
نقطة الألم الأساسية في مصنع الصلب: تآكل المعدات البارز
ينشأ التآكل في مصانع الصلب في المقام الأول من سيناريوهين، يحددان بشكل مباشر الطلب الصارم على المواد المقاومة للتآكل:
تآكل التأثير/التآكل الناتج عن المواد:في نقل المواد الخام (مثل أحزمة النقل والمزالق)، وسحق الخام، وأنابيب حقن الفحم في الفرن العالي، يصطدم الخام عالي الصلابة والفحم المسحوق أو ينزلقان على الجدران الداخلية للمعدات بسرعات عالية، مما يتسبب في ترقق المعدن بسرعة، والتنقر، وحتى الثقب.
التآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية والتآكل الكيميائي:لا تعاني المعدات ذات درجة الحرارة العالية، مثل محولات صناعة الصلب، والمغارف، والأفران ذات الهواء الساخن، من التآكل المادي الناتج عن الخبث والمواد المشحونة فحسب، بل تعاني أيضًا من الأكسدة ذات درجة الحرارة العالية والتآكل الكيميائي من الفولاذ المصهور والخبث. تشهد المواد المعدنية العادية (مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ) انخفاضًا حادًا في الصلابة في درجات الحرارة المرتفعة، مما يؤدي إلى تسريع التآكل بمقدار 5-10 مرات.
بدون بطانات مقاومة للتآكل، يمكن تقصير متوسط العمر الافتراضي للمعدات إلى 3-6 أشهر، مما يتطلب فترات توقف متكررة لاستبدال المكونات. هذا لا يزيد فقط من تكاليف الصيانة (العمالة وقطع الغيار) ولكنه يعطل أيضًا عملية الإنتاج المستمر، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة في القدرة.
سيناريوهات التطبيق الرئيسية للبطانات الخزفية المقاومة للتآكل في مصانع الصلب
تُظهر المعدات المختلفة خصائص تآكل مميزة، مما يتطلب أنواعًا معينة من البطانات الخزفية (مثل السيراميك عالي الألومينا، وسيراميك كربيد السيليكون، والسيراميك المركب). تشمل سيناريوهات التطبيق الأساسية:
أنظمة نقل المواد الخام:مخازن أحزمة النقل، والمزالق، وبطانات الصوامع.
نقطة الألم:يمكن أن يؤدي تأثير وانزلاق المواد السائبة المتساقطة مثل الخام والكوك بسهولة إلى ثقوب في القادوس.
الحل:بطانات سيراميك عالية الألومينا ذات الجدران السميكة (10-20 مم)، مثبتة باللحام أو الترابط، تتحمل التأثير وتقاوم التآكل.
نظام حقن الفحم في الفرن العالي: أنابيب حقن الفحم، وموزعات الفحم المسحوق
نقطة الألم:يتسبب الفحم المسحوق عالي السرعة (معدل التدفق 20-30 م/ث) في التآكل والتآكل، مع أشد تآكل عند أكواع الأنابيب، مما يؤدي إلى التآكل والتسرب.
الحل:استخدام أنابيب سيراميك مقاومة للتآكل ذات جدران رقيقة (5-10 مم) بجدار داخلي أملس لتقليل المقاومة وأكواع سميكة، مما يؤدي إلى عمر خدمة يبلغ 3-5 سنوات (مقارنة بـ 3-6 أشهر للأنابيب الفولاذية العادية).
معدات صناعة الصلب: مدخنة المحول، بطانة المغرفة، بكرة الصب المستمر
نقطة الألم:يؤدي تآكل الخبث ذو درجة الحرارة العالية (أكثر من 1500 درجة مئوية) والهجوم الكيميائي إلى تراكم الخبث والتآكل السريع في المدخنة، مما يتطلب أن تكون بطانة المغرفة مقاومة للحرارة والتآكل.
الحل:توفر البطانة الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون المقاومة لدرجات الحرارة العالية (1600 درجة مئوية) مقاومة قوية لتآكل الخبث، وتقلل من تكرار تنظيف خبث المدخنة، وتطيل عمر المغرفة.
نظام إزالة الغبار/معالجة خبث النفايات: أنابيب إزالة الغبار ومكونات مضخة الملاط
نقاط الألم:يتسبب الغاز المتصاعد المحمل بالغبار ودرجة الحرارة العالية والملاط (بما في ذلك جزيئات خبث الصلب) في التآكل والتمزق في الأنابيب والمضخات، مما يؤدي إلى التسرب.
الحل:يتم استخدام بطانة مركبة من السيراميك (سيراميك + ركيزة معدنية)، مما يوفر مقاومة للتآكل والتأثير لمنع تلف المعدات من تسرب الملاط.
المقارنة مع المواد التقليدية: توفر البطانات الخزفية المقاومة للتآكل اقتصادًا أفضل
اعتادت مصانع الصلب على استخدام مواد تقليدية مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المنغنيز، والحجر المصبوب، وسبائك مقاومة للتآكل. ومع ذلك، هناك فجوات كبيرة في كل من الاقتصاد والأداء عند مقارنتها بالبطانات الخزفية المقاومة للتآكل:
|
نوع المادة |
مقاومة التآكل (القيمة النسبية) |
مقاومة درجات الحرارة العالية |
تكلفة التركيب والصيانة |
متوسط العمر الافتراضي |
التكلفة الإجمالية (دورة 10 سنوات) |
|
الفولاذ الكربوني العادي |
1 (مرجع) |
ضعيف (يلين عند 600 درجة مئوية) |
منخفض |
3-6 أشهر |
مرتفع للغاية (استبدال متكرر) |
|
فولاذ المنغنيز (Mn13) |
5-8 |
معتدل (يلين عند 800 درجة مئوية) |
متوسط |
1-2 سنة |
مرتفع (يتطلب لحام إصلاح منتظم) |
|
الحجر المصبوب |
10-15 |
جيد |
مرتفع (هشاشة عالية، سهل التشقق) |
1.5-3 سنوات |
مرتفع نسبيًا (فقدان تركيب عالي) |
|
البطانة الخزفية المقاومة للتآكل |
20-30 |
ممتاز (1200-1600 درجة مئوية) |
منخفض (أقل صيانة بعد التركيب) |
2-5 سنوات |
منخفض (عمر خدمة طويل + الحد الأدنى من الصيانة) |
على المدى الطويل، على الرغم من أن تكلفة الشراء الأولية للبطانات الخزفية المقاومة للتآكل أعلى من تكلفة الفولاذ المنغنيز والفولاذ الكربوني، إلا أن عمرها الافتراضي الطويل للغاية (3-10 أضعاف عمر المواد التقليدية) ومتطلبات الصيانة المنخفضة للغاية يمكن أن تقلل التكلفة الإجمالية بنسبة 40٪ -60٪ على مدار دورة مدتها 10 سنوات، مع تجنب أيضًا خسائر الإنتاج الناجمة عن تعطل المعدات (يمكن أن تصل خسارة توقف الإنتاج ليوم واحد لمصنع الصلب إلى ملايين اليوانات).
تستخدم مصانع الصلب بطانات خزفية مقاومة للتآكل، مستفيدة من مقاومتها العالية للتآكل، ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية، وخصائصها منخفضة الصيانة لمعالجة مشكلات تآكل المعدات الأساسية. في النهاية، يحقق هذا النهج الأهداف الرئيسية الثلاثة المتمثلة في إطالة عمر المعدات، وتقليل تكاليف الصيانة، وضمان الإنتاج المستمر. مع التقدم في تكنولوجيا تصنيع السيراميك (مثل سيراميك الألومينا منخفض التكلفة وعالي النقاء والبطانات المركبة من السيراميك والمعادن)، يستمر تطبيقها في مصانع الصلب في التوسع، مما يجعلها مادة رئيسية لتقليل التكاليف وزيادة الكفاءة في صناعة الصلب الحديثة.
