CN110512164A - 提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法、及矿物精粉蒸汽干燥机 - Google Patents

提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法、及矿物精粉蒸汽干燥机 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法、及矿物精粉蒸汽干燥机。该方法包括以下步骤：对导热盘管的外表面进行表面预处理；在导热盘管的外表面镀抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。经过本发明的处理方式，能够明显提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管抵抗磨擦磨蚀的能力，提高导热盘管的表面性能，在矿物精粉烘干脱水处理工艺过程中实现导热盘管工件使用寿命的有效延长。

Description

提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方 法、及矿物精粉蒸汽干燥机
技术领域
本发明涉及金属防腐技术领域，具体而言，涉及一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法、及矿物精粉蒸汽干燥机。
背景技术
在矿物冶炼工业领域，工件表面防腐一直是该领域研究探讨的课题，尤其，一些重要和关键工艺过程中金属工件的防腐应用。这些工件的使用时间长短决定了冶炼工艺生产效率的提高和成本的优化控制。表面的防腐性能改善可以提高工件的抗腐蚀性达到延长其使用时间，表面抵抗磨擦磨蚀保护膜，是针对金属表面进行改性处理加工，是在其表面制成一层保护膜，借以隔开金属工件材料与矿物精粉及其中有害腐蚀介质等的直接接触，从而缓解、减缓、阻断可能产生的磨擦磨蚀、化学侵蚀等各种腐蚀。这种表面保护膜的材料成份可分为非金属材质保护膜和金属材质保护膜。目前，从理论与实践，单纯的金属防腐保护膜或单纯的非金属防腐保护膜，都无法更进一步有效实现抵抗磨擦磨蚀，尤其是类似矿粉精粉干燥机系统解决与矿粉物料接触产生的磨擦磨蚀腐蚀，因此，设计一种新的保护膜成份是实现并取得突破的关键。
目前针对矿物精粉蒸汽干燥机系统(尤其是导热盘管)抵抗磨擦磨蚀抗化学腐蚀的方式主要注重于工件材料类型本身的选择上，倾向特种高端不锈钢材质，这确实具有一定的抵抗化学腐蚀作用，但在抵抗磨擦磨蚀的改善方面并不理想。且目前没有任何在矿物精粉蒸汽干燥机系统的导热盘管表面设置抗磨镀层进行表面改性的应用实例。因此，有必要提供一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的工艺，以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法、及矿物精粉蒸汽干燥机，以解决现有技术中的矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管外表面易被磨擦磨蚀的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法，其包括以下步骤：对导热盘管的外表面进行表面预处理；在导热盘管的外表面镀抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、 9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。
进一步地，抗磨保护层的厚度为0.2～0.5mm。
进一步地，采用等离子喷涂镀膜法或超音速喷涂镀膜法在导热盘管的外表面镀抗磨保护层。
进一步地，表面预处理过程依次包括以下步骤：将导热盘管的外表面进行加工平整以去除坑凹；用喷砂进行表面粗糙化处理；清洗表面油污和灰尘。
进一步地，表面粗糙化处理步骤后，导热盘管的外表面粗糙度为Ra 0.2～0.4。
进一步地，矿物精粉为铜精矿精粉、铅矿精粉、锡矿精粉、锌矿精粉。
进一步地，当矿物精粉为铜精矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85～86.5份的碳化钨、9.5～10.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.2份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为铅矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～12.5份的钴、 3.5～4.5份的铬、0.0～0.3份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为锡矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、10～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25 份的碳化钛及0.0～0.3份的碳化钽；当矿物精粉为锌矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.25份的碳化钽。
进一步地，导热盘管的材料为304不锈钢、304L不锈钢、310S不锈钢、316不锈钢、316L 不锈钢或2752特种不锈钢。
进一步地，在导热盘管的外表面镀抗磨保护层的步骤之前，方法还包括在导热盘管的外表面设置过渡层的步骤，且过渡层的材料包括镍和铬，二者之间的重量比为(7:3)～(9:1)；优选地，采用等离子体喷涂镀膜方法设置过渡层。
根据本发明的另一方面，还提供了一种矿物精粉蒸汽干燥机，其包括导热盘管，其中，导热盘管包括导热盘管本体和设置在导热盘管本体外表面的抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5 份的碳化钽。
进一步地，抗磨保护层的厚度为0.2～0.5mm。
进一步地，抗磨保护层是通过等离子喷涂镀膜法或超音速喷涂镀膜法镀于导热盘管本体的外表面。
进一步地，导热盘管本体的外表面的粗糙度为Ra 0.2～0.4。
进一步地，矿物精粉为铜精矿精粉、铅矿精粉、锡矿精粉、锌矿精粉；优选地，当矿物精粉为铜精矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85～86.5份的碳化钨、9.5～10.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.2份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为铅矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～12.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.3 份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为锡矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、10～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.3份的碳化钽；当矿物精粉为锌矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、 9.5～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.25份的碳化钽。
进一步地，导热盘管本体的材料为304不锈钢、304L不锈钢、310S不锈钢、316不锈钢、 316L不锈钢或2752特种不锈钢。
进一步地，导热盘管本体和抗磨保护层之间还设置有过渡层，且过渡层的材料为镍和铬，二者之间的重量比为(7:3)～(9:1)；优选地，过渡层由等离子体喷涂镀膜方法制成。
矿物精粉蒸汽干燥机的作用是为了对矿物精粉进行烘干脱水，其主要是利用导热盘管向矿物精粉传热以达到其烘干脱水的目的。在正常运行过程中，导热盘管会浸没在矿物精粉中不断翻滚，这就会造成矿物精粉对导热盘管的不断磨擦磨蚀，且矿物精粉中往往含有如硫化合物、碱性阳离子镁、钙及阴离子氯、氟易腐蚀成分。因工况原因，相比于化学腐蚀，矿物精粉的磨擦磨蚀对于矿物精粉蒸汽干燥机的导热盘管的损害更大。而本发明提供的改善方法主要是在对导热盘管的外表面进行表面预处理后，在其上镀了抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及 0～0.5份的碳化钽。经过本发明的处理方式，能够明显提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管抵抗磨擦磨蚀的能力，提高导热盘管的表面性能，在矿物精粉烘干脱水处理工艺过程中实现导热盘管工件使用寿命的有效延长。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的矿物精粉蒸汽干燥机中的导热盘管外表面易被磨擦磨蚀。
为了解决上述问题，本发明提供了一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法，该方法包括以下步骤：对导热盘管的外表面进行表面预处理；在导热盘管的外表面镀抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、 3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。
矿物精粉蒸汽干燥机的作用是为了对矿物精粉进行烘干脱水，其主要是利用导热盘管向矿物精粉传热以达到其烘干脱水的目的。在正常运行过程中，导热盘管会浸没在矿物精粉中不断翻滚，这就会造成矿物精粉对导热盘管的不断磨擦磨蚀，且矿物精粉中往往含有如硫化合物、碱性阳离子镁、钙及阴离子氯、氟易腐蚀成分。因工况原因，相比于化学腐蚀，矿物精粉的磨擦磨蚀对于矿物精粉蒸汽干燥机的导热盘管的损害更大。
需说明的是，在准备抗磨保护层的原料粉时(碳化钨、钴、铬、碳化钛、碳化钽陶瓷合金粉)时，不可避免地会引入一些杂质材料，比如铁、硅、锰、钼，优选地，铁、硅、锰、钼的份数各自分别控制在≤3份以内，其含量越小越好(注：因为杂质元素分布在各成分的制作加工工艺过程，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。这样能够尽量避免这些杂质材料的不良影响。
本发明提供的改善方法主要是在对导热盘管的外表面进行表面预处理后，在其上镀了抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。碳化钨具有相当高的硬度，且耐磨性强，同时脆性大，加入钴可以改善其脆性，加入铬可以使整个膜层的抗腐蚀性提高。碳化钛和碳化钽能够提高碳化钨的抗爆性。该抗磨保护层兼具高硬度、高抗磨擦磨蚀性能，且加工性好，与导热盘管本体的附着性好。总之，经过本发明的处理方式，能够明显提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管抵抗磨擦磨蚀的能力，提高导热盘管的表面性能，在矿物精粉烘干脱水处理工艺过程中实现导热盘管工件使用寿命的有效延长。
除此以外，还需要说明的是，利用本发明的方法，能够在满足现有蒸汽干燥机设备设计的结构，并适应现有的生产运行管理机制的基础上，完成对导热盘管工件表面的抵抗磨蚀腐蚀改性。且采用上述材料形成的抗磨保护层，除了能够承受矿物精粉剧烈或猛烈的外力撞击，其本身损耗少，不会对环境不利、不存在对蒸汽干燥机设备系统、工艺过程和矿物精粉产品的污染。且利用该抗磨保护层，对于导热盘管的本体材料的要求降低，不必要采用昂贵的特种材料，在节约成本方面也具有一定优势。
出于成本考虑，上述抗磨保护层的材料中可以不含碳化钛和碳化钽，将碳化钨、钴、铬的粉末原料按上述比例混合后镀膜即可形成性能较佳的抗磨保护层。当然，排除成本因素，为了进一步提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力，在一种优选的实施方式中，碳化钛的份数为大于0份，和/或碳化钽的份数为大于0份。更优选地，抗磨保护层的厚度为 0.2～0.5mm。在一种优选的实施方式中，采用等离子喷涂镀膜法、超音速喷涂镀膜法在导热盘管的外表面镀抗磨保护层。采用这些方法进行镀膜，保护层与导热盘管本体之间的附着力更好，且保护层膜层分布均匀致密，性能更佳。
为了进一步提高保护层与导热盘管之间的结合性能，在一种优选的实施方式中，上述表面预处理过程依次包括以下步骤：将导热盘管的外表面进行加工平整以去除坑凹；用喷砂进行表面粗糙化处理；清洗表面油污和灰尘。更优选地，表面粗糙化处理步骤后，导热盘管的外表面粗糙度为Ra 0.2～0.4。
上述方法适用的矿物精粉范围广，特别适用的对象包括但不限于矿物精粉为铜精矿精粉、铅矿精粉、锡矿精粉、锌矿精粉。在具体操作过程中，优选地，本发明根据工件被具体使用加热脱水处理的矿物精粉的成份、数量、工艺运行参数，进一步优化了保护层的成份和比例构成，在一种优选的实施方式中，当矿物精粉为铜精矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85～86.5份的碳化钨、9.5～10.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.2份的碳化钛及0.0～0.35 份的碳化钽；当矿物精粉为铅矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～12.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.3份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为锡矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、10～14份的钴、3.5～4.5 份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.3份的碳化钽；当矿物精粉为锌矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.25份的碳化钽。根据不同的矿物精粉类型，分别采用上述保护层材料和配比，从而有利于进一步提高各自烘干脱水过程中导热盘管的抗磨擦磨蚀性能，导热盘管的使用寿命更佳。排除成本因素，为了进一步提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力，抗磨保护层中的碳化钛和碳化钽不同时为0份。
优选地，当矿物精粉为铜精矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85.66份的碳化钨、10.11份的钴、4.04份的铬、0.07份的碳化钛和0.11份的碳化钽；或者，包括86.02份的碳化钨、10.05份的钴、3.86份的铬、0.06份的碳化钛；或者，包括85.87份的碳化钨、9.92 份的钴、4.13份的铬、0.08份的碳化钽。优选地，当矿物精粉为铅矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括83.52份的碳化钨、12.35份的钴、4.06份的铬、0.07份的碳化钛；或者，包括82.83份的碳化钨、12.45份的钴、4.43份的铬、0.28份的碳化钽。优选地，当矿物精粉为锡精矿粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85.4份的碳化钨、10.51份的钴、4.06份的铬、0.025份的碳化钛、0.04份的碳化钽粉；或者，包括85.13份的碳化钨、10.05份的钴、4.82 份的铬。
导热盘管的材料可以选用矿物精粉蒸汽干燥机导热盘管的常用材料，比如可以是304不锈钢、304L不锈钢、310S不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢或2752特种不锈钢。如前文所述，正是因为利用了上述抗磨保护层对导热盘管外表面进行改性，使得对于导热盘管的本体材料的要求降低，不必要采用昂贵的特种材料，在节约成本方面也具有一定优势。当然，也可以采用特种不锈钢，对此本发明没有特殊要求。且以上述几种材料作为导热盘管本体材料，在以上镀前述抗磨保护层，层间附着性能良好。
为了进一步提高抗磨保护层和导热盘管本体之间的结合性能，进一步提高其抗磨擦磨蚀能力，在一种优选的实施方式中，在导热盘管的外表面镀抗磨保护层的步骤之前，方法还包括在导热盘管的外表面设置过渡层的步骤，且过渡层的材料包括镍和铬，二者之间的重量比为(7:3)～(9:1)；优选地，采用等离子体喷涂镀膜方法设置所述过渡层。在实际制备过程中，可以准备符合比例的镍钴合金粉，然后利用等离子体喷涂镀膜方法在导热盘管的外表面进行镀膜，优选地，过渡层的厚度为0.015～0.025mm。
在实际的镀膜过程中，需要根据抗磨保护层的厚度要求，建议一次连续把保护膜制成，制膜工艺过程避免暂停或送料不稳。如果出现二次制程，工件本体自身可能存在温度差别，而导致两次抗磨保护层产生局部致密性微变，达不到预期的使用效果。
根据本发明的另一方面，还提供了一种矿物精粉蒸汽干燥机，包括导热盘管，其中导热盘管包括导热盘管本体和设置在导热盘管本体外表面的抗磨保护层，抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。本发明设置上述抗磨保护层能够明显提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管抵抗磨擦磨蚀的能力，提高导热盘管的表面性能，在矿物精粉烘干脱水处理工艺过程中实现导热盘管工件使用寿命的有效延长。
需说明的是，在准备抗磨保护层的原料粉时(碳化钨、钴、铬、碳化钛、碳化钽陶瓷合金粉)时，不可避免地会引入一些杂质材料，比如铁、硅、锰、钼，优选地，铁、硅、锰、钼的份数各自分别控制在≤3份以内，其含量越小越好(注：因为杂质元素分布在各成分的制作加工工艺过程，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。这样能够尽量避免这些杂质材料的不良影响。
在一种优选的实施方式中，抗磨保护层的材料按重量百分比计包括82～87份的碳化钨、 9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。出于成本考虑，上述抗磨保护层的材料中可以不含碳化钛和碳化钽，将碳化钨、钴、铬的粉末原料按上述比例混合后镀膜即可形成性能较佳的抗磨保护层。当然，排除成本因素，为了进一步提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力，在一种优选的实施方式中，碳化钛的份数为大于 0份，和/或碳化钽的份数为大于0份。更优选地，抗磨保护层的厚度为0.2～0.5mm。
在一种优选的实施方式中，抗磨保护层是通过超音速喷涂镀膜法镀制在导热盘管本体的外表面。
在一种优选的实施方式中，导热盘管本体的外表面的粗糙度为Ra 0.2～0.4。
在一种优选的实施方式中，矿物精粉为铜精矿精粉、铅矿精粉、锡矿精粉、锌矿精粉；
当矿物精粉为铜精矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量百分比计包括85～86.5份的碳化钨、9.5～10.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.2份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为铅矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量百分比计包括82～86份的碳化钨、9.5～12.5份的钴、 3.5～4.5份的铬、0.0～0.3份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；当矿物精粉为锡矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量百分比计包括82～86份的碳化钨、10.～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25 份的碳化钛及0.0～0.3份的碳化钽；当矿物精粉为锌矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量百分比计包括82～86份的碳化钨、9.5～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.25 份的碳化钽。排除成本因素，为了进一步提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力，抗磨保护层中的碳化钛和碳化钽不同时为0份。
优选地，当矿物精粉为铜精矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85.66份的碳化钨、10.11份的钴、4.04份的铬、0.07份的碳化钛和0.11份的碳化钽；或者，包括86.02份的碳化钨、10.05份的钴、3.86份的铬、0.06份的碳化钛；或者，包括85.87份的碳化钨、9.92 份的钴、4.13份的铬、0.08份的碳化钽。优选地，当矿物精粉为铅矿精粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括83.52份的碳化钨、12.35份的钴、4.06份的铬、0.07份的碳化钛；或者，包括82.83份的碳化钨、12.45份的钴、4.43份的铬、0.28份的碳化钽。优选地，当矿物精粉为锡精矿粉时，抗磨保护层的材料按重量份计包括85.4份的碳化钨、10.51份的钴、4.06份的铬、0.025份的碳化钛、0.04份的碳化钽粉；或者，包括85.13份的碳化钨、10.05份的钴、4.82 份的铬。
在一种优选的实施方式中，导热盘管本体的材料为304不锈钢、304L不锈钢、310S不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢或2752特种不锈钢。
在一种优选的实施方式中，导热盘管本体和抗磨保护层之间还设置有过渡层，且过渡层的材料包括镍和铬，二者之间的重量比为(7:3)～(9:1)；优选地，采用等离子体喷涂镀膜方法设置所述过渡层。在实际制备过程中，可以准备符合比例的镍钴合金粉，然后利用等离子体喷涂镀膜方法在导热盘管的外表面进行镀膜，优选地，过渡层的厚度为0.015～0.025mm。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
该实施例用以提高铜精矿粉蒸汽干燥机导热盘管的抗磨擦磨蚀性能，因铜精矿粉进入闪束炉进行氧化还原冶炼之前必须完成脱除铜精矿中的水分小于1％，因此工业上采用蒸汽干燥机进行铜精矿粉的烘干脱水处理。
铜精矿主要是含水在8％左右，同时还有20～25％的硫化合物、少量的碱性阳离子镁、钙及阴离子氯、氟等。蒸汽干燥机的主要工件为具有弯型的加热盘管，其材质是2752特种不锈钢。干燥机每小时处理180吨至220吨的颗粒度维持在小于200目的粗粉，加热温度200℃，加热盘管浸没在铜精矿粉中，再随着蒸汽干燥机设备的转动把加热蒸汽的热量传导给铜精矿粉，从而使含有的水分挥发除去。因为温度低，氧化等化学腐蚀是次要的，加热盘管主要面对的是铜精矿粉的磨擦磨蚀。
该实施例是将导热盘管外表面制成抗磨保护层，目的是以表面保护膜先行被铜精矿粉磨蚀、延缓其对加热盘管本身的直接磨蚀，从而延长加热盘管的工作时间。抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份的85.66wt％，钴的比例为 10.11wt％之间，铬的比例为4.04％，掺杂碳化钛粉0.07wt％，碳化钽粉0.11wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％(注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)，抗磨保护层厚度0.35mm。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比例 8:2组成，厚度0.02mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
应用效果：某大型冶炼国企公司，使用表面镀制防腐耐磨保护膜的加热盘管后的蒸汽干燥机，在连续运行6个月13天后的测量确认，同比没有表面镀制保护膜的金属盘管裸管，镀制该膜的加热盘管表面只是该保护膜的被少许磨去，而金属裸管则是管径磨蚀减薄。该保护膜明显改进了加热盘管承受铜精矿粉对盘管的磨擦磨蚀，提高了蒸汽加热机导热盘管的使用性能和寿命。为顺利把蒸汽干燥机从连续2年运行过渡到连续3年的生产管理方式的变革奠定了扎实的基础。
本方案用于喷涂镀膜的组件包括喷枪、电源、送粉装置、冷却器、供气系统和控制柜，其中喷枪是等离子发生器，整个操作系统的电、气、粉、水等集中在喷枪内；电源提供喷枪直流电流，送粉装置是合金陶瓷粉按要求向喷枪输送粉末的装置；冷却器用于设备冷却，因电弧温度非常高，喷枪获得良好的冷却才可以稳定工作并延长喷嘴使用寿命；供气系统保证稳定连续的工作气和送粉气；控制柜对水、电、气、粉进行调节和控制。
镀膜过程中：
镀膜材料——合金粉或陶瓷粉与合金陶瓷粉需要预先混合均匀，这样可以避免偏析，而且致密和牢固。在实际操作过程中：把上述碳化钨、钴、铬、碳化钛、碳化钽材料粉按照相应的比例配好，在惰性气体保护下进行充分的混合，通过V形混料机经过1小时30分钟的连续操作，取得各组分相互浸润融合在一起的粉末，从而保证耐磨蚀抗化学腐蚀保护膜在其制作工艺不出现偏析现象。
实施例2
仍然是铜精矿主要是含水在6％左右，同时还有19～22％的硫化合物、少量的碱性阳离子镁、钙及阴离子氯、氟等。蒸汽干燥机的主要工件为具有弯型的加热盘管，其材质是316L不锈钢，干燥机每小时处理150吨至190吨的颗粒度维持在小于180目的粗粉，加热温度200℃，加热盘管浸没在铜精矿粉中把热量传导给铜精矿粉，从而使含有的水分被加热挥发除去。
因为温度偏低，氧化、氟族元素杂质等化学腐蚀是次要的，加热盘管主要面对的是铜精矿粉的磨擦磨蚀。该实施例是将导热盘管外表面镀制抗磨蚀保护膜层，目的是以表面保护膜先行被铜精矿粉磨蚀、代替铜精矿粉对加热盘管本身的直接磨蚀，从而起到延缓磨蚀目的，达到延长加热盘管的工作时间。抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份86.02wt％，钴的比例为10.05wt％，铬的比例为3.86wt％，掺杂碳化钛粉0.06％，掺杂碳化钽粉0wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％ (注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。抗磨保护层厚度0.35mm。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比为9:1组成，厚度0.018mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
应用效果：某大型冶炼国企公司，使用表面镀制防腐耐磨保护膜的加热盘管后的蒸汽干燥机，在连续运行4个月28天后的测量确认，同比没有表面镀制保护膜的金属盘管裸管，镀制该膜的加热盘管表面只是该耐磨蚀保护膜最外侧表面部分磨去，而金属裸管则是管径磨损减薄。该保护膜明显改进了加热盘管承受铜精矿粉对盘管的磨擦磨蚀，提高了蒸汽加热机导热盘管的耐磨蚀使用性能。
实施例3
仍然是铜精矿主要是含水在8％左右，同时还有20～22％的硫化合物、少量的碱性阳离子镁、钙及阴离子氯、氟等。蒸汽干燥机的主要工件为具有弯型的加热盘管，其材质是316L高品质不锈钢，干燥机每小时处理180吨至250吨的颗粒度维持在小于200目的粗粉，加热温度200℃，加热盘管浸没在铜精矿粉中把热量传导给含水份的铜精矿粉，使铜精矿粉被加热其含有的水分被加热挥发除去。
因为温度偏低，氧化、氟族元素杂质等化学腐蚀是次要的，加热盘管主要面对的是铜精矿粉的磨擦磨蚀。该实施例是将导热盘管外表面镀制抗磨蚀保护膜层，目的是以表面保护膜先行被铜精矿粉磨蚀、代替铜精矿粉对加热盘管本身的直接磨蚀，从而起到延缓磨蚀目的，达到延长加热盘管的工作时间。抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份85.87wt％，钴的比例为9.92wt％，铬的比例为4.13wt％，掺杂碳化钛粉0.0wt％，掺杂碳化钽粉0.08wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于 3％(注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。抗磨保护层厚度略作调整，改变以往均匀镀膜厚度，采取根据加热盘管的弧形，从盘管两端的0.25mm厚度逐步向弧形中间加厚到0.4mm的镀膜厚度，形成均匀变化的一个厚度梯度。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比为8:2组成，厚度0.018mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
应用效果：在某大型冶炼国企公司的生产系统中连续运行3个月，同比没有表面镀制保护膜的金属盘管裸管，镀制该膜的加热盘管表面只是该耐磨蚀保护膜最外侧表面部分磨去，而金属裸管则是管径磨损减薄。
实施例4
当矿物精粉为铅矿精粉时，铅精矿含水在9.5％左右，同时还有15～20％的硫化物、少量的碱性阳离子镁等。蒸汽干燥机的主要工件为具有弯型的加热盘管，其材质是310S品质的不锈钢，干燥机每小时处理45吨至70吨的颗粒度维持在小于170目的粗粉，加热温度180℃，加热盘管浸没在铅精矿粉中把热量传导给铅精矿粉，从而使含有的水分被加热挥发除去。
因为温度偏低，氧化及杂质元素等化学腐蚀是次要的，加热盘管主要面对的是铅精矿粉的磨擦磨蚀。该实施例是将导热盘管外表面镀制抗磨蚀保护膜层，目的是以表面保护膜先行被铅精矿粉磨蚀、代替铅精矿粉对加热盘管本身的直接磨蚀，从而起到延缓磨蚀目的，达到延长加热盘管的工作时间。
因为铅精矿的含水略高，采用以下抗磨保护层组成：碳化钨占总成份83.52wt％，钴的比例为12.35wt％，铬的比例为4.06wt％，掺杂碳化钛粉0.07％，掺杂碳化钽粉0wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％(注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。抗磨保护层厚度0.35mm。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比为8.5:1.5组成，厚度0.018mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
某民营铅冶炼厂，原生产中间需因盘管损坏暂停运行，使用镀制耐磨蚀保护膜盘管后，减少了非计划性意外检修、抢修的工作。根据统计，干燥机在后期从过去的8次非计划抢修降到了2次抢修频次，维持了稳定生产。
实施例5
与实施例4不同之处在于抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份82.83wt％，钴的比例为12.45wt％，铬的比例为4.43wt％，掺杂碳化钛粉 0.0wt％，掺杂碳化钽粉0.28wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％ (注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。抗磨保护层厚度0.35mm。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比为8.5:1.5组成，厚度0.018mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
某铅冶炼厂，增加铬是因为考虑到水分略高一点可能导致化学腐蚀存在。使用镀制耐磨蚀保护膜盘管后，大大降低了蒸汽干燥机运行后期事故发生频率，比较好地实现了蒸汽干燥机平稳连续运行的目的。根据统计，使用镀制保护膜盘管的蒸汽干燥机，干燥机在后期从过去的7次降低到了1次停运抢修频次，保证了连续生产时间。
实施例6
与实施例4不同之处在于抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份82.5wt％，钴的比例为12.9wt％，铬的比例为4.2wt％，掺杂碳化钛粉0.0wt％，掺杂碳化钽粉0.28wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％(注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。
根据统计，使用镀制保护膜盘管的蒸汽干燥机，干燥机在后期从过去的7次降低到了3 次停运抢修频次，基本保证了连续生产时间。
实施例7
锡精矿主要是含水在9％左右，有害杂质元素含量低。蒸汽干燥机的主要工件为具有弯型的加热盘管，其材质是304L高端不锈钢，干燥机每小时处理100吨至140吨的颗粒度维持在不超过60％比例的精矿粉粒度要大于200目的粗粉，粒度比较而言粗一些。加热温度150℃，加热盘管浸没在锌精矿粉中把热量传导给锌精矿粉，从而使含有的水分被加热挥发除去。
因为温度偏低，有害杂质等化学腐蚀是次要的，但是，锡精矿粉的颗粒略微粗一点，加热盘管主要面对的是锡精矿粉的磨擦磨蚀。该实施例是将导热盘管外表面镀制抗磨蚀保护膜层，目的是以表面保护膜先行被锡精矿粉磨蚀、代替锡精矿粉对加热盘管本身的直接磨蚀，从而起到延缓磨蚀目的，达到延长加热盘管的工作时间。
锡精矿的含水略高，采用以下抗磨保护层组成：抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份85.4wt％，钴的比例为10.51wt％，铬的比例为 4.06wt％，掺杂碳化钛粉0.025％，掺杂碳化钽粉0.04wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％(注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。抗磨保护层厚度0.35mm。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比为7:3组成，厚度 0.02mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
某国有锡业公司，调整铬的比例以及掺杂比例，一个是因为锡精矿粉颗粒粗，一个是水含量稍多一点，化学腐蚀发生的概率可能大一些，另外是保护膜材料的成本控制。因为锡精矿粉颗粒度粗，而且颗粒分布批次之间有一定差异，这样锡精矿粉的磨蚀腐蚀比较严重。使用镀制耐磨蚀保护膜盘管后，缓解了粗粉颗粒对加热盘管表面的磨蚀冲击，不仅提高了蒸汽干燥机连续运行时间，而且，大大降低了盘管被磨穿的事故故障率，据初步统计，故障停运检修率从之前的后期阶段11次降低到2次。节省了大量的人力物力，同时，无形中提高了连续生产的时间利用率。
实施例8
与实施例7不同之处在于抗磨保护层组成成份是碳化物粉与合金粉，其组成成份比例范围：碳化钨占总成份85.13wt％，钴的比例为10.05wt％，铬的比例为4.82wt％，掺杂碳化钛粉 0.0wt％，掺杂碳化钽粉0.0wt％，剩余为不可避免的铁、硅、锰、钼杂质，铬含量均小于3％ (注：因为杂质元素在各成分的制作加工工艺过程带入，其杂质含量视为某一种成分所占比例，不单独计算含量)。抗磨保护层厚度0.35mm。抗磨保护层和加热盘管本体之间预先镀了一层过渡层，其材料为镍和铬，二者按照重量比为8:2组成，厚度0.02mm。
制膜方法：抗磨保护层采用超音速喷涂镀膜，过渡层采用等离子体喷涂镀膜。
某国有锡业公司，使用镀制耐磨蚀保护膜盘管后，缓解了粗粉颗粒对加热盘管表面的磨蚀冲击，不仅提高了蒸汽干燥机连续运行时间，而且，大大降低了盘管被磨穿的事故故障率，据初步统计，故障停运检修率从之前的后期阶段11次降低到3次。节省了大量的人力物力，同时，无形中提高了连续生产的时间利用率。
对比例1
与实施例1不同之处在于，在其它成分不变的情形下，单独把钴含量降低至9wt％，这时制成的保护膜的韧性、稳定性会下降。在铜精矿粉这样一个处理量的要求下，这样组成的保护膜膜结构有不足，它是不能应对的。
对比例2
与实施例1不同之处在于，在其它成分不变的情形下，把碳化钨含量降低至83.8，把铬含量增加至5wt％，镀制的保护面膜自身出现偏析不匀，导致其成膜结构产生稳定和牢固度的缺陷，其所具有的耐磨蚀、抗化学腐蚀的性能会打折扣。
对比例3
与实施例1不同之处在于，在其它成分不变的情形下，单独把铬含量降低至3wt％，镀制的保护膜自身出现偏析不匀，导致其成膜结构产生稳定和牢固度的缺陷，其所具有的耐磨蚀、抗化学腐蚀的性能会打折扣。
对比例4
与实施例4不同之处在于，在其它成分不变的情形下，把碳化钨的比例增加至85.12，把钴的比例降低至9wt％，镀制的保护膜自身柔韧性不足，导致其成膜结构产生稳定和牢固度的缺陷，其所具有的耐磨蚀、抗化学腐蚀的性能会打折扣。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种提高矿物精粉蒸汽干燥机中导热盘管的抗磨擦磨蚀能力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对所述导热盘管的外表面进行表面预处理；
在所述导热盘管的外表面镀抗磨保护层，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗磨保护层的厚度为0.2～0.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用等离子喷涂镀膜法或超音速喷涂镀膜法在所述导热盘管的外表面镀所述抗磨保护层。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表面预处理过程依次包括以下步骤：
将所述导热盘管的外表面进行加工平整以去除坑凹；
用喷砂进行表面粗糙化处理；
清洗表面油污和灰尘。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述表面粗糙化处理步骤后，所述导热盘管的外表面粗糙度为Ra 0.2～0.4。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述矿物精粉为铜精矿精粉、铅矿精粉、锡矿精粉、锌矿精粉。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
当所述矿物精粉为所述铜精矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括85～86.5份的碳化钨、9.5～10.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.2份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；
当所述矿物精粉为所述铅矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～12.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.3份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；
当所述矿物精粉为所述锡矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、10～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.3份的碳化钽；
当所述矿物精粉为所述锌矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.25份的碳化钽。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述导热盘管的材料为304不锈钢、304L不锈钢、310S不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢或2752特种不锈钢。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述导热盘管的外表面镀所述抗磨保护层的步骤之前，所述方法还包括在导热盘管的外表面设置过渡层的步骤，且所述过渡层的材料包括镍和铬，二者之间的重量比为(7:3)～(9:1)；优选地，采用等离子体喷涂镀膜方法设置所述过渡层。
10.一种矿物精粉蒸汽干燥机，包括导热盘管，其特征在于，所述导热盘管包括导热盘管本体和设置在所述导热盘管本体外表面的抗磨保护层，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～87份的碳化钨、9.5～15份的钴、3.5～4.5份的铬、0～0.5份的碳化钛及0～0.5份的碳化钽。
11.根据权利要求10所述的矿物精粉蒸汽干燥机，其特征在于，所述抗磨保护层的厚度为0.2～0.5mm。
12.根据权利要求10或11所述的矿物精粉蒸汽干燥机，其特征在于，所述抗磨保护层是通过等离子喷涂镀膜法或超音速喷涂镀膜法镀于所述导热盘管本体的外表面。
13.根据权利要求10或11所述的矿物精粉蒸汽干燥机，其特征在于，所述导热盘管本体的外表面的粗糙度为Ra 0.2～0.4。
14.根据权利要求10或11所述的矿物精粉蒸汽干燥机，其特征在于，所述矿物精粉为铜精矿精粉、铅矿精粉、锡矿精粉、锌矿精粉；优选地，
当所述矿物精粉为所述铜精矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括85～86.5份的碳化钨、9.5～10.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.2份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；
当所述矿物精粉为所述铅矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～12.5份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.3份的碳化钛及0.0～0.35份的碳化钽；
当所述矿物精粉为所述锡矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、10～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.3份的碳化钽；
当所述矿物精粉为所述锌矿精粉时，所述抗磨保护层的材料按重量份计包括82～86份的碳化钨、9.5～14份的钴、3.5～4.5份的铬、0.0～0.25份的碳化钛及0.0～0.25份的碳化钽。
15.根据权利要求10或11所述的矿物精粉蒸汽干燥机，其特征在于，所述导热盘管本体的材料为304不锈钢、304L不锈钢、310S不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢或2752特种不锈钢。
16.根据权利要求17所述的矿物精粉蒸汽干燥机，其特征在于，所述导热盘管本体和所述抗磨保护层之间还设置有过渡层，且所述过渡层的材料为镍和铬，二者之间的重量比为(7:3)～(9:1)；优选地，所述过渡层由等离子体喷涂镀膜方法制成。
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CN203432271U (zh) * 2013-08-27 2014-02-12 中国十五冶金建设集团有限公司 铜冶炼蒸汽干燥机检修装置
CN105750032A (zh) * 2016-04-02 2016-07-13 山东天汇研磨耐磨技术开发有限公司 一种水泥球磨机用耐磨衬板及其制造方法
CN106893961A (zh) * 2017-01-05 2017-06-27 扬州大学 一种强化水轮机叶片表面的超音速火焰喷涂方法
CN110144544A (zh) * 2019-06-25 2019-08-20 广东省新材料研究所 表面摩擦力稳定生活用纸复卷辊的制备方法

Patent Citations (4)

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