Por que as siderúrgicas usam revestimentos de cerâmica resistentes ao desgaste?

Durante o processo de produção, uma grande quantidade de equipamentos e tubulações é exposta a materiais de alta temperatura e alta dureza (como minério de ferro, escória de aço, carvão pulverizado e gases de fornos de alta temperatura) por longos períodos de tempo. O impacto, a erosão e a abrasão desses materiais podem danificar severamente os equipamentos, encurtando sua vida útil, exigindo reparos frequentes e interrompendo a produção. Revestimentos cerâmicos resistentes ao desgaste, com sua excelente resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas e estabilidade química, protegem efetivamente os equipamentos críticos das usinas siderúrgicas, tornando-se um material chave para reduzir os custos de produção e garantir a produção contínua.

Ponto Crítico das Usinas Siderúrgicas: Desgaste Proeminente dos Equipamentos
O desgaste nas usinas siderúrgicas surge principalmente de dois cenários, que determinam diretamente a demanda rígida por materiais resistentes ao desgaste:

Desgaste por impacto/erosão de materiais:No transporte de matérias-primas (como correias transportadoras e calhas), na britagem de minério e na tubulação de injeção de carvão em alto-forno, minério de alta dureza e carvão pulverizado impactam ou deslizam contra as paredes internas dos equipamentos em altas velocidades, causando o afinamento rápido do metal, corrosão por pites e até mesmo perfuração.

Desgaste por alta temperatura e corrosão química:Equipamentos de alta temperatura, como conversores de aço, panelas e altos-fornos, não apenas sofrem desgaste físico de escória e materiais de carga, mas também oxidação em alta temperatura e corrosão química de aço e escória fundidos. Materiais metálicos comuns (como aço carbono e aço inoxidável) experimentam uma queda acentuada na dureza em altas temperaturas, acelerando o desgaste em 5 a 10 vezes.

Sem revestimentos resistentes ao desgaste, a vida útil média dos equipamentos pode ser encurtada para 3 a 6 meses, exigindo paradas frequentes para substituição de componentes. Isso não apenas aumenta os custos de manutenção (mão de obra e peças de reposição), mas também interrompe o processo de produção contínua, resultando em perdas significativas de capacidade.

Cenários de Aplicação Chave para Revestimentos Cerâmicos Resistentes ao Desgaste em Usinas Siderúrgicas

Diferentes equipamentos exibem características de desgaste distintas, exigindo tipos específicos de revestimentos cerâmicos (como cerâmica de alta alumina, cerâmica de carboneto de silício e cerâmica composta). Os principais cenários de aplicação incluem:

Sistemas de transporte de matérias-primas:calhas de correias transportadoras, calhas e revestimentos de silos.

Ponto Crítico:O impacto e o desgaste por deslizamento de materiais a granel em queda, como minério e coque, podem facilmente levar a perfurações nas calhas.

Solução:Revestimentos cerâmicos de alta alumina de parede espessa (10-20 mm), fixados por soldagem ou colagem, resistem ao impacto e ao desgaste.

Sistema de injeção de carvão em alto-forno: tubos de injeção de carvão, distribuidores de carvão pulverizado

Ponto crítico:Carvão pulverizado de alta velocidade (taxa de fluxo de 20-30 m/s) causa erosão e desgaste, com o desgaste mais severo nos cotovelos dos tubos, levando à perfuração e vazamento.

Solução:Use tubos cerâmicos resistentes ao desgaste de parede fina (5-10 mm) com uma parede interna lisa para reduzir a resistência e cotovelos espessos, resultando em uma vida útil de 3 a 5 anos (em comparação com 3 a 6 meses para tubos de aço comuns).

Equipamentos de Aço: Chaminé do Conversor, Revestimento da Panela, Rolo de Lingotamento Contínuo

Ponto Crítico:A erosão por escória de alta temperatura (acima de 1500°C) e o ataque químico levam ao acúmulo de escória e ao desgaste rápido na chaminé, exigindo que o revestimento da panela seja resistente ao calor e ao desgaste.

Solução:O revestimento cerâmico de carboneto de silício resistente a altas temperaturas (1600°C) oferece forte resistência à erosão por escória, reduz a frequência de limpeza da escória da chaminé e prolonga a vida útil da panela.

Sistema de Remoção de Poeira/Manuseio de Escória: Tubos de Remoção de Poeira e Componentes da Bomba de Lama
Pontos Críticos:Gases de combustão carregados de poeira e de alta temperatura e lama (incluindo partículas de escória de aço) causam desgaste em tubos e bombas, levando a vazamentos.
Solução:Um revestimento composto cerâmico (cerâmica + substrato metálico) é usado, oferecendo resistência ao desgaste e ao impacto para evitar danos aos equipamentos causados por vazamento de lama.

Comparação com Materiais Tradicionais: Revestimentos Cerâmicos Resistentes ao Desgaste Oferecem Melhor Economia​
As usinas siderúrgicas costumavam usar amplamente materiais tradicionais resistentes ao desgaste, como aço manganês, pedra fundida e ligas resistentes ao desgaste. No entanto, existem lacunas significativas em economia e desempenho em comparação com os revestimentos cerâmicos resistentes ao desgaste:

A longo prazo, embora o custo inicial de compra de revestimentos cerâmicos resistentes ao desgaste seja maior do que o do aço manganês e do aço carbono, sua vida útil extremamente longa (3 a 10 vezes a dos materiais tradicionais) e os requisitos de manutenção extremamente baixos podem reduzir o custo geral em 40% a 60% em um ciclo de 10 anos, evitando também perdas de produção causadas por falhas de equipamentos (uma parada de produção de um dia para uma usina siderúrgica pode chegar a milhões de yuans).

As usinas siderúrgicas usam revestimentos cerâmicos resistentes ao desgaste, aproveitando sua alta resistência ao desgaste, resistência a altas temperaturas e propriedades de baixa manutenção para resolver os problemas de desgaste dos equipamentos principais. Em última análise, essa abordagem atinge os três objetivos principais de prolongar a vida útil dos equipamentos, reduzir os custos de manutenção e garantir a produção contínua. Com os avanços na tecnologia de fabricação de cerâmica (como cerâmicas de alumina de baixo custo e alta pureza e revestimentos compostos cerâmicos-metálicos), sua aplicação em usinas siderúrgicas continua a se expandir, tornando-os um material chave para reduzir custos e aumentar a eficiência na indústria siderúrgica moderna.