當代的工業(yè)生產需要進行連續(xù)無故障地操作運行，這對于企業(yè)降低經營費用、減少維修需求、合理配置勞動定員來說十分重要。在嚴酷的國際競爭環(huán)境下，工業(yè)企業(yè)的運作，不再是一個簡單的是與非的決策，取而代之的是，要在一個可以做出多種決定的范圍內選擇最佳的決策。這一點原則上適用于所有的行業(yè)，但對于基礎工業(yè)，尤其是水泥工業(yè)，特別適用。水泥廠的輸送系統(tǒng)和儲存設施每天都需要處置大量的磨蝕性散裝物料，各類輸送設備和其他設備的部件，除非在設計和防護上有足夠的考慮，否則它們只能在短期內正常工作。除了優(yōu)化總平面布局、減少輸送距離外，不同部件的材質選擇也顯得特別重要。
1.經受時間考驗的耐磨防護材料
在20世紀中葉，水泥廠的建設者們和經營者們選用了傳統(tǒng)的金屬材料，甚至考慮使用特殊的合金材料來制造設備，但在工業(yè)實踐中，它們始終未能達到理想的使用壽命。隨后，人們開發(fā)了耐磨材料襯砌來解決生產中的磨損問題。此后，這種趨勢一直在延續(xù)。至今，科研人員已經研發(fā)出各種各樣的陶瓷耐磨材料、金屬耐磨材料以及橡膠和樹脂等高分子耐磨材料。
所有這些材料都具有各自不同的特性，例如不同的硬度、耐磨性、持續(xù)工作溫度、摩擦系數及不可忽視的材料成本等。因此，根據具體的設備工作參數選擇正確的材料是十分重要的。設備工作參數包括物料粒度大小和形狀、石英含量、輸送速度、工作壓力和溫度、可能達到的溫度峰值、化學邊界條件，等等。就以上這么多的影響因素而言，要想從數學上計算磨蝕率是不現實的。從不斷變化的操作運行條件來看，這種計算也是不可能的。因此，只能依靠水泥廠多年積累下來的在設計、運行、材料使用等方面的實踐經驗。
在特定條件下能夠順利使用多年的典型耐磨材料有：
?。?）Abresist 玄武巖耐磨澆鑄料是一種由熔融的玄武巖組成的耐磨礦物材料，它適用于由摩擦產生的磨損情況。它可用于高達350℃的環(huán)境條件，現已成功應用于管道、料倉、旋風筒和選粉機的耐磨內襯中。
（2）Kalcor 鋯剛玉是一種由氧化鋁和氧化鋯混合熔融組成的澆鑄材料，它可以用于存在高磨蝕應力或高溫的環(huán)境。
?。?）Kalocer 高鋁陶瓷是一種由90%～93%的Al2O3組成的燒結陶瓷材料。這種材料可以被壓制成平片狀，具有極高的耐磨性能，它的應用使內襯產品可以做得很薄。另外，在管道中還可以使用氧化鋁圓筒狀內襯及片狀或很小的馬賽克內襯，這些方法也可以綜合應用于大型部件的內襯。
2.靈活、新的解決方案
K a l c r e t 是一種典型的新型硬質合成材料。從一般意義上說，它是一種水泥膠結的耐磨材料，其骨料由多種高硬度、強耐磨的無機物集料組成。由于其不同組分的顆粒結構能很好地組合在一起，因此這種材料具有致密的整體密度，從而使水泥中的微孔被超細的硅質顆?！⒚准壣踔良{米級的硅質顆粒所填充。該產品的結構組成取決于埋入水泥基質中的硬骨料組分。
耐磨材料的主要特性表現為其承受磨損應力的材料硬度，此類應力可以用標準化的試驗方法來模擬。舉例說，使用美國ASTMC 704標準沖刷試驗的方法，其試驗結果對于摩擦性磨損以及超硬陶瓷材料的實際使用結果具有很好的符合性。在ASTMC704標準沖刷試驗中，磨料流以設定的參數沖刷試件，試件的磨損量可以被測定。其他的試驗方法可以用于別的材料，例如金屬。這些方法包括B rinell 試驗法，Vick rs 試驗法，以及Rockwell 試驗法等。
ASTMC704標準沖刷試驗方法常用于各種不同類型的陶瓷材料。用此方法，Abresist 玄武巖耐磨澆鑄料及K a l c r e t 硬質合成材料的耐磨值達到了大約2c m2，這個試驗結果非常理想，可以確保這些材料在許多實踐應用中具有足夠的使用壽命，而且也清楚地說明它們比傳統(tǒng)的耐磨材料優(yōu)越。此外，現代的物料輸送系統(tǒng)經常在嚴酷的條件下運行（如很大的輸送量、很高的輸送速度等），這就要求設備內襯具有更好的耐久性，而其他比較典型的優(yōu)質材料包括Kalcor 鋯剛玉和Kalocer 高鋁陶瓷，它們的磨蝕率明顯很低，因此在沖刷試驗中表現出較好的耐磨值。這些材料甚至在設備處于最大產能時，也具有足夠長的使用壽命。
如果可以短期停機，對于維修者來說，必要的耐磨材養(yǎng)護時間是十分重要的。對于標準的Kalcret 材料，在規(guī)定的養(yǎng)護時間內，其抗壓強度的發(fā)展與時間成正比，其強度曲線在初期顯得比較陡，大約在6d 后達到最大值。實際上，在大約8h 后就可以達到其最終強度的75%，這意味著設備可以重新正常運行了（指維修后的重新啟動）。
硬質合成材料可以采用涂抹、澆鑄、噴涂或預制構件錨固的方法進行施工。其中，涂抹法是最常用的施工方法，它可以安全地將新材料覆蓋在老材料之上。噴涂法在大面積施工方面突顯出極大的優(yōu)越性，其施工速度可以超過5m2/h ，既省時又省錢。
對于短暫時間的停機，可以使用預制的Kalcret 材料構件。這對幾何形狀相對簡單的環(huán)境特別適用，如平面形或圓筒形。預制構件的優(yōu)越性在于它們在安裝前必須進行養(yǎng)護，而它們的養(yǎng)護簡單、快速又可靠。預制構件在安裝后可以立即投入使用，即便用在高溫設備中也是如此。像Kalcret 這類產品的預制構件也可以和帶有絕熱材料的背襯同時供貨，根據需要的絕熱要求，選擇相對較薄的襯墊可以達到滿意的絕熱效果。舉例說，30m m 厚的K a l c r e t 耐磨內襯的背面可以再加上一層30m m 厚的微孔絕熱層，其總厚度為60mm ；當內側溫度達到700℃時，鋼殼體外側的溫度則只有80℃。
3.金屬的耐磨保護
Kalmetall -W是一種在堅固的金屬基體上生成的多種表面硬化體系及表面硬質涂層。金屬基體是強度的承載體，它可以是標準鋼或特殊鋼，根據不同的用途而定。表面硬化層就是耐磨層，它是在碳化鉻基層上由C -Cr -Fe 系統(tǒng)組成。它可使金屬產品獲得很大的硬度，如使用某種特定的合金，其強度可高達820HV ，如果增加其他的合金元素，還可以改良其強度穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。在焊接系統(tǒng)的協(xié)助下，可以生產出標準的板材，其尺寸可達到2m ×4m ，可以使用等離子氣切割裝置切割出外形，隨后用卷板機來成型，然后制作內襯或完全自支撐的部件。在一些特殊的環(huán)境，有些管道或其他部件需要加內襯，典型的例子就是小口徑管道的內襯和磨輥、磨盤的表面硬化層，可以使用該產品。該產品可以延長新部件的使用壽命，或翻新原部件以適應設備的運行周期。
Kalmetall -C 是硬質澆鑄料，比如硬鎳澆鑄料或NiHard 。根據不同的合金組成和硬化工藝，它可以適應不同的耐磨或耐沖擊要求。它適用于平面形狀、筒狀及磨輥的形狀，此類產品的硬質澆鑄件可以用作內襯材料及自支撐構件。由于它是澆鑄產品，大批量生產會有很好的經濟效益。與Kalmetall -W 相類似，Kalmetall -C 的性能與合金的組成有關。Cr 對硬度十分重要，Mo 對淬透性十分重要，Ni 對韌性十分重要。硬質澆鑄件的一個典型的例子就是制作磨輥，它全是由硬鎳澆鑄件制作，其直徑可達3000m m ，寬度可達800m m 。
4.新型高耐磨陶瓷
當代最新開發(fā)的陶瓷產品之一就是Kalcor -S 鋯剛玉。傳統(tǒng)的Kalcor 產品是一種熔融澆鑄的制品，而新產品是用細粉料冷態(tài)成型，然后煅燒而成。由于在材料的組成中加入了微米級和納米級的添加劑，使得這種材料的性能具有更廣泛的適應性，特別是對材料的硬度、高溫穩(wěn)定性、耐溫度峰值的沖擊等性能的適應。此外，與Kalcor 相比，這種材料更易于成型。而成型過程中的耐磨性能損失極小，即使是薄壁結構的內襯構件，也不會有孔隙、氣泡出現；其表面光滑，尺寸誤差很小。
Kalsica 碳化硅陶瓷是眾所周知的材料，這類材料可應用于各個工業(yè)領域。多年以來，科研人員對這類材料進行了不斷的改進和探索，使其變得更加精致，具有更好的耐磨性和高溫穩(wěn)定性。當然，此類材料的價格相對昂貴，因此在基礎工業(yè)中的應用很有限。
5.緊固件系列
盡管有許多不同的材料具有可靠的耐磨性能可供選用，但是在實際應用中，由于緊固可靠性方面的問題，它們被逐一淘汰。因此，為了確保耐磨層工作的持久性，技術先進的緊固件系列的設計變得非常重要。
對于金屬材料，通?？梢杂寐菁y錨固、焊接或懸掛等方法緊固，但對陶瓷材料而言，緊固問題就變得復雜多了。采用環(huán)氧樹脂進行膠結或用砂漿凝結，僅適用于溫度不超過150℃的環(huán)境。對于更高的溫度，或者有振動、需要懸吊固定的情況，仍然需要使用機械緊固系統(tǒng)。典型的例子就是使用焊塊進行緊固，焊塊的一頭錨入陶瓷塊，另一頭焊接在基板上，這種固定方法為安裝工作提供了相當大的靈活性。
除了焊塊固定法之外，穿孔固定法也是可行的。這種方法既可以使用螺栓，也可以使用焊接銷釘。雖然穿孔緊固法簡便易行，但其靈活性較差，而且施工中必須要小心，如果緊固時施加了過大的力矩，陶瓷片就會碎裂。
6.耐磨層和隔熱層
熱絕緣材料被廣泛應用于工業(yè)上的高溫操作系統(tǒng)中，同時，在這些系統(tǒng)中還需要使用耐磨材料。對既要耐磨又要耐高溫的綜合需求，需要專業(yè)的知識和經驗。筆者以干燥機為例（它的工作溫度大約是800℃），來說明耐磨和耐高溫兩者相結合的設計情況，其中包括Kalcor 鋯剛玉、Kalcret 硬質合成材料、內側隔熱層、鋼板、V 外側隔熱層等耐磨耐高溫材料。
高耐磨的Kalcor 鋯剛玉片，以中心穿孔的機械方式固定在鋼質基材上。必須注意，鋯剛玉片之間不可以相互連在一起（以使它們在溫度變化時留有膨脹的余地），因為在處置高磨蝕性的物料時，這種連接方式具有明顯的風險。因此，在Kalcor 鋯剛玉襯片之下應有Kalcret硬質合成材料層，它可以有效地防護這些連接件。此外，還有一種方法就是使用小型的K a l o c e r 高鋁陶瓷片為連接件提供防護。
例如：設備內側的隔熱層緊固在耐磨內層之下，然后固定在鋼板殼體上，最后是設備外側的隔熱層。
對高溫設備的隔熱要求是基于以下原因：（1）需要保持生產工藝要求的高溫；（2）希望設備以節(jié)能的方式運行；（3）避免設備外表高溫帶來的危害。
雖然僅僅使用內隔熱層就可以獲得良好的隔熱效果，但是設備的鋼殼體的溫度可能會低于結露點，這就存在鋼殼體受腐蝕的風險。此外，內襯的膨脹量會比鋼殼體大一些，從而造成了內襯組件之間的附加膨脹應力。如果把內隔熱層移到殼體外面來，殼體溫度低于結露點的問題就可以解決，但殼體自身的溫度會變得很高，以至于必須使用昂貴的耐熱鋼才行。
將鋼殼體里外都加上隔熱層是一個聰明的解決辦法。這樣，鋼殼體的溫度就可以調節(jié)到人們所希望的水平，不但使其膨脹量幾乎等于內襯層的膨脹量，同時還消除了殼體溫度降到低于結露點的風險。內外隔熱層與耐磨層組合在一起的結構是一個非常好的解決方案，在實際應用中，每一塊Kalcor 鋯剛玉陶瓷片都是用一個柔性連接件與鋼殼體相連接的。
7.無故障地連續(xù)運行
水泥廠中的許多裝備都會受到磨蝕的侵害。受磨蝕之害的不僅有原料儲存系統(tǒng)和生料制備、煤粉制備系統(tǒng)及煤粉入窯通道，還有熟料、混合材和水泥的粉磨及輸送系統(tǒng)。
在使用了陶瓷、金屬、樹脂和橡膠等各類型的耐磨材料后，水泥廠設備的使用壽命延長了，無故障運行的目的達到了。在實踐中，各種耐磨材料的組合應用表現出了良好的性能，它們使整套設備中不同磨損強度的各個部位具有近似的使用壽命，因此在技術上和經濟上都非常合理。
水泥廠中經受磨蝕之害的典型例子是粉磨系統(tǒng)，它們需要可靠的耐磨防護；這不僅是指磨機本身，而且包括其上下游的設備。在一臺立磨里，磨盤、磨輥、磨輥叉臂架的防護裝置以及磨機內壁都需要進行耐磨防護。這些部件使用的耐磨材料包括Abresist 玄武巖耐磨澆鑄料、Kalocer 高鋁陶瓷、Kalmetall -W 硬質堆焊料或Kalmetall -C 硬質澆鑄料。
在多數情況下，磨輥和磨盤首先是用Kalmetall -C 硬質澆鑄料澆鑄而成，然后外覆Kalmetall -W 硬質堆焊料，以延長其使用壽命。這些部件在運行了一定的周期后，可以用另外的Kalmetall -W 硬質堆焊料進行翻新再造。
物料的選粉作業(yè)發(fā)生在磨機的下游，根據不同部位的不同磨蝕應力，可以分別選用Kalocer 高鋁陶瓷、Kalmetall -W 硬質堆焊料、Abresist玄武巖耐磨澆鑄料或kalcret 硬質合成材料來制作內襯。多年以來，Abresist玄武巖耐磨澆鑄料是標準的選粉機內襯材料，但近年來kalcret硬質合成材料卻逐步在耐磨內襯應用領域取得優(yōu)勢，它的優(yōu)點是沒有形狀復雜的內襯片需要在現場進行安裝。kalcret 硬質合成材料是袋裝供應、現場混料、噴涂法施工，因此能適應設備的各種幾何形狀。
另一個典型的耐磨材料應用實例就是管道系統(tǒng)。在水泥廠里，管道系統(tǒng)絕大部分是氣動系統(tǒng)，生料、熟料或煤粉的管道輸送需要長壽命的管道內襯，特別是對管道彎頭而言。很顯然，彎管現在也可以用KaIdetect~ 硬質合成材料來制作內襯。通常情況下，管道系統(tǒng)的內襯是預制后送到現場的。
8.技術上的新進展
如今，耐磨材料的使用已成為眾所周知的標準化施工步驟，而且一般都能獲得良好的使用效果。今后，有關耐磨材料技術的新進展，必然會隨著耐磨保護系統(tǒng)在硬度、耐磨性和經濟性等方面的改善而不斷涌現。
不同材料的組合應用，可以形成有效的耐磨保護系統(tǒng)。而要實現這一點，一方面要靠各種耐磨材料的適用性，另一方面要靠多年積累的實踐經驗。典型的應用實例是管道系統(tǒng)，耐磨性較好的材料被用在彎管上，而直線段可以用一般性的材料。其他的例子還包括在大型的管道彎頭中，高耐磨的Kalcor 鋯剛玉被用于彎管的外徑一側，而較便宜的Abresist 玄武巖耐磨澆鑄料則被用于彎管的內徑一側；如果彎管會受到很大的沖刷荷載，則需在彎管的外徑一側使用Kalmetall -C 硬質澆鑄料，而在彎管的內徑一側可以使用較便宜的kalcret硬質合成材料。此外，攪拌機也經常使用組合材料來防磨損。其底部使用Kalocer 高鋁陶瓷材料，而安裝在卸料門附近用于密閉底部的導軌，則使用Kalmetall -W 硬質堆焊料來防磨損。
耐磨的橡膠軟管是一個新的應用實例，它靈活性強，幾乎適用于任何情況。它可以被用作膨脹節(jié)、減震器或變徑管，尤其是在空間有限的環(huán)境，更能突顯其優(yōu)點。當然，在氣力輸送有棱角的物料時橡膠軟管的期望壽命卻是很短的。在這種情況下，Keraflex 系統(tǒng)是一個很好的解決方案。其圓錐形的耐磨襯片可以相互搭接貼合，形成可彎曲的內襯。
另一種新型綜合防磨蝕產品是陶瓷橡膠合成材料，其商品名稱是Keraflex ，它在許多工業(yè)領域的應用與日俱增，其中也包括水泥行業(yè)。雖然陶瓷材料在防止摩擦性磨損方面表現優(yōu)秀，但在抗沖擊性磨損方面卻相當糟糕；而橡膠的性能卻恰恰相反，它綜合了兩種材料各自的優(yōu)點。陶瓷片被熱熔在橡膠中，其產品已經被成功應用，如皮帶機的卸載點，那里的Keraflex 陶瓷橡膠復合材料達到了令人滿意的使用壽命。該系列產品中也有使用較為便宜的Kalmetall -W 硬質堆焊材料的，其抗沖擊性磨損的性能可能更為可靠。在這些產品中，用Kalmetall -W 硬質堆焊材料制作的元件取代了陶瓷片。
KaIdetect 磨損探測裝置對預防因磨穿而造成的環(huán)境污染或氣動系統(tǒng)失效十分有用。該裝置有一個電氣系統(tǒng)，環(huán)繞著管道內襯有一組電流回路，在內襯被磨蝕、導線被磨斷時，回路中的電流就中斷了，由此可以給操作者發(fā)出警示信號，或直接切斷系統(tǒng)的電源。該產品常被用于有危險性的或有污染性的散裝物料輸送系統(tǒng)。
9.結束語
在當代，種類繁多的陶瓷和金屬耐磨材料，以及橡膠和樹脂等高分子耐磨材料都可以用來解決水泥廠設備的磨蝕問題。材料的正確選擇可以確保流程的無故障連續(xù)運行，同時在經濟上也是合理的。而有效保護流程裝置的前提，是耐磨材料能可靠地固緊在需要保護的表面上。
當代耐磨防護技術的進展體現在改善耐磨體系的實用性上。這不僅包括耐磨材料的靈活組合應用，同時也包括能夠防止摩擦磨損和沖擊磨損以及磨損監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)。在綜合應用信息及多年實踐經驗的基礎上，人們總能提出既經濟又合理的解決方案，使耐磨防護技術適用于任何工業(yè)性裝置，特別是水泥行業(yè)的生產設施。