耐磨襯板材料應(yīng)用研究

劉金華，張志輝，郝建偉，丁 寧，李帥武

（國家能源集團(tuán)煤焦化有限責(zé)任公司西來峰分公司，內(nèi)蒙古烏海 016000）

0 引言

在各類涉及塊狀、散裝物料運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)、儲(chǔ)存的廠礦中，料倉、漏斗、溜槽等裝置設(shè)施受物料磨損十分嚴(yán)重，若任由物料自然磨損，其基體將很快被磨蝕消耗殆盡，造成全線停產(chǎn)。即使安裝了襯板材料，延緩磨損速度，襯板的維護(hù)和更換仍是日常檢修的重要內(nèi)容，尤其是直接受物料沖擊部位磨損速度最為劇烈[1]。在廠礦建設(shè)前，設(shè)計(jì)部門就應(yīng)對(duì)耐磨襯板材料的選用進(jìn)行充分論證，在性能、成本、需求等各方面綜合權(quán)衡，確定合適的選型。

本文收集了各類襯板材料種類及數(shù)據(jù)，橫向列舉業(yè)內(nèi)常用的耐磨襯板及近年新興的襯板材料，貫穿載明影響襯板使用性能的主要指標(biāo)，通過對(duì)比分析，總結(jié)各自優(yōu)勢(shì)及缺陷，提供使用場(chǎng)景建議。模擬某一裝置中采用各種產(chǎn)本材料的初裝費(fèi)用成本及較長(zhǎng)使用周期內(nèi)的綜合使用成本，為業(yè)內(nèi)同仁在襯板材料選用提供借鑒。

1 耐磨襯板材料性能對(duì)比

1.1 常見耐磨襯板綜合性能

現(xiàn)在各行業(yè)應(yīng)用于散狀物料輸送系統(tǒng)的轉(zhuǎn)載點(diǎn)及料倉，主要以普通低碳鋼板或混凝土為基體，內(nèi)部安裝高鉻鑄鐵板、高錳鋼襯板、不銹鋼板、NM 系列耐磨鋼板、超高分子聚乙烯UHMWPE 襯板、氧化鋁陶瓷襯板、鑄石襯板、缸磚等耐磨材料，起到耐磨損、減少輸送阻力、便于檢修更換等作用。各類襯板的機(jī)械性能數(shù)據(jù)如圖1 所示。

圖1 耐磨襯板材料性能對(duì)比

1.2 各耐磨襯板主要性能指標(biāo)分析

在耐磨襯板的各項(xiàng)性能指標(biāo)中，硬度、耐磨性、摩擦系數(shù)、沖擊韌性、體積密度等項(xiàng)目較為重要，極大影響襯板產(chǎn)品在實(shí)際使用中的效果。然而各種耐磨材料的諸項(xiàng)性能指標(biāo)各有所長(zhǎng)，并不均衡，不存在滿足所有應(yīng)用要求的完美產(chǎn)品，在襯板的實(shí)際選用中需綜合分析，選取主要優(yōu)勢(shì)指標(biāo)，避免缺陷，改善短板，靈活運(yùn)用。

1.2.1 硬度

耐磨材料的硬度是各項(xiàng)性能指標(biāo)中最重要的，對(duì)襯板的耐磨損性能起到?jīng)Q定性作用；襯板硬度相較于輸送物料高出越多，則理論耐用性越高。在金屬材料中，低碳鋼的硬度較低，通常用作基層材料，在其表面必須增加硬度更高的襯板層保護(hù)，避免裝置本身的急劇磨損。在金屬材料中，傳統(tǒng)高鉻鑄鐵板和近年出現(xiàn)的NM 系列耐磨鋼材的硬度表現(xiàn)較好；在非金屬材料中，燒制產(chǎn)品的陶瓷類、鑄石類襯板均具有極高硬度，且相差不大；高分子聚乙烯材料硬度最低，極易產(chǎn)生劃痕。單從硬度指標(biāo)來看，氧化鋁陶瓷硬度是所有耐磨材料中最高的，是耐磨襯板的首選材料（圖2）。

圖2 耐磨材料硬度對(duì)比

1.2.2 相對(duì)耐磨性

材料的綜合耐磨性能除了硬度的直接影響外，還受耐腐蝕性、粒子排布特性、表層剝蝕特性、微觀斷裂特性等諸多因素制約。例如超高分子聚乙烯材料雖然硬度較低，但因其具有大分子鏈的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鏈間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在使用中耐磨表現(xiàn)較好。得益于氧化鋁陶瓷的穩(wěn)定、耐腐、致密特性，其耐磨性相對(duì)于其他材料高出幾十倍甚至上百倍，具有其他襯板材料無可比擬的耐磨性能。相較于已經(jīng)廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)鑄石板，經(jīng)特殊壓制成型的壓延微晶板具有更高的耐磨性能（圖3）。

圖3 耐磨材料相對(duì)耐磨性對(duì)比

1.2.3 機(jī)械強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度為材料抵抗外部施壓力的極限值，由于襯板材料主要承受物料沖擊力及摩擦力，所受物料的靜壓力相對(duì)于其抗壓強(qiáng)度微乎其微，該指標(biāo)對(duì)襯板性能影響不大。除用作基體的低碳鋼外，各種金屬材料襯板均具有較大的抗壓強(qiáng)度，尤其以NM系列耐磨鋼板更為優(yōu)異。在非金屬襯板材料中，增韌型氧化鋁陶瓷襯板的抗壓強(qiáng)度最高，高分子聚乙烯材料抗壓強(qiáng)度最低（圖4）。

圖4 耐磨材料抗壓強(qiáng)度對(duì)比

抗彎強(qiáng)度是指材料抵抗彎曲而不斷裂的能力，因金屬材料的抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)高于使用場(chǎng)景要求，該指標(biāo)主要用于考察脆性材料的強(qiáng)度，在襯板材料中主要針對(duì)氧化鋁陶瓷、鑄石板、缸磚等材料。但是襯板通常為緊貼基材安裝，不承受彎折力矩，該項(xiàng)指標(biāo)在實(shí)際運(yùn)用中指導(dǎo)意義較小（圖5）。

圖5 耐磨材料抗彎強(qiáng)度對(duì)比

1.2.4 韌性

斷裂韌性是指當(dāng)材料中有裂紋或類裂紋缺陷情形下發(fā)生以其為起點(diǎn)的快速不穩(wěn)定斷裂時(shí)，材料所顯示的阻抗值。材料的斷裂韌性數(shù)值越大，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)大所需的外部壓力越大，代表其韌性越高。從襯板的使用要求分析，金屬材料及高分子聚乙烯等塑性材料的斷裂韌性遠(yuǎn)高于應(yīng)用中所需強(qiáng)度，基本不影響其選用。相較于韌性材料，脆性材料的斷裂韌性較低，直接影響其韌性表現(xiàn)，質(zhì)脆易碎特性是其實(shí)際運(yùn)用的一大制約因素。在脆性材料中，僅有增韌型氧化鋁陶瓷材料的斷裂韌性較高（圖6）。

圖6 耐磨材料斷裂韌性對(duì)比

耐磨襯板的沖擊韌性反應(yīng)了其脆性高低，而襯板材料的脆性又是限制其應(yīng)用場(chǎng)景的重要因素。作為大分子復(fù)合材料的超高分子聚乙烯UHMW-PE 襯板的沖擊韌性指標(biāo)最高；各金屬材料除了鑄鐵襯板韌性較低外，普遍具有較高的韌性，且焊接性良好，適合多種安裝方式，其中高錳鋼板的耐沖擊性能最佳[2]。在各種燒制類襯板中，增韌型氧化鋁沖擊韌性較高；鑄石材料脆性最高，極易因碰撞和沖擊而破碎，其改進(jìn)型產(chǎn)品壓延微晶板的沖擊韌性有所提高（圖7）。

圖7 耐磨材料沖擊韌性對(duì)比

1.2.5 摩擦因數(shù)（與煤料）

耐磨襯板與輸送物料的摩擦因數(shù)越小，物料的運(yùn)輸阻力越小，越有利于物料的順暢排出，同時(shí)減輕了“粘料”“膨料”等困擾物料存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)運(yùn)的難題。以與粘結(jié)性較大的煤料之間的摩擦因數(shù)為例，在幾種襯板材料中，高分子聚乙烯襯板的摩擦最小，且最不易粘料；在金屬材料中，不銹鋼材料由于耐腐蝕，使用中表面越來越光滑，摩擦因數(shù)也較?。辉跓祁愐r板中，氧化鋁、壓延微晶板等材料存在較大優(yōu)勢(shì)（圖8）。

圖8 耐磨材料摩擦系數(shù)對(duì)比

1.2.6 耐高溫性

高溫環(huán)境對(duì)襯板的耐熱性提出了極高的要求，尤其是驟冷驟熱的溫度極端變化環(huán)境，極考驗(yàn)襯板材料的熱性能。金屬材料在250～400 ℃發(fā)生回火，各項(xiàng)性能急劇下降，迅速磨損、開裂，且因其膨脹系數(shù)較高，溫變使緊固螺栓變形、松動(dòng)，造成襯板脫落。高分子聚乙烯材料的熔點(diǎn)較低，只能在80～90 ℃以下溫度使用。氧化鋁陶瓷襯板、缸磚材料的耐高溫性能突出，且已在高爐、焦?fàn)t等相關(guān)高溫場(chǎng)所廣泛應(yīng)用。鑄石板、壓延微晶板本身的熔點(diǎn)較高，但因其存在熱脆性，溫度急劇變化下易炸裂，且采用的環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂等粘接劑耐熱性更低，進(jìn)一步限制了其使用溫度（圖9）。

圖9 耐磨材料耐高溫性對(duì)比

1.2.7 體積密度

襯板的體積密度十分考驗(yàn)設(shè)備設(shè)施的承載能力，尤其是自身體量較大的料倉、支撐薄弱的漏斗、移動(dòng)及振動(dòng)的設(shè)備，對(duì)于襯板重量更為敏感。自重過大的襯板材料會(huì)造成承重結(jié)構(gòu)部件負(fù)荷增大，影響基體穩(wěn)定性，引起金屬疲勞，嚴(yán)重時(shí)甚至造成整體坍塌、跌落。較重的材料重量，也需更為牢固的安裝，限制了襯板的安裝方式；同時(shí)在安裝及搬運(yùn)過程中勞動(dòng)強(qiáng)度提高，安全隱患加大。在各種耐磨材料體積密度對(duì)比中，相較于金屬材料襯板，非金屬材料具有極大的優(yōu)勢(shì)；在非金屬材料中，超高分子聚乙烯材料質(zhì)量最輕，具有最大的輕載優(yōu)勢(shì)，但即使密度最大的氧化鋁襯板，其重量也不到金屬材料的1/2，在實(shí)際使用中仍具有明顯重量?jī)?yōu)勢(shì)（圖10）。

圖10 耐磨材料體積密度對(duì)比

2 襯板材料綜合使用成本分析

2.1 耐磨襯板材料綜合使用成本

在實(shí)際選用耐磨襯板材料時(shí)，不應(yīng)只考慮一次性初始投入成本，在生產(chǎn)裝置全壽命周期內(nèi)，由于襯板磨損導(dǎo)致的頻繁更換造成材料費(fèi)用的成倍累積，加之因此產(chǎn)生的各項(xiàng)施工費(fèi)用、日常維護(hù)費(fèi)用、停機(jī)停產(chǎn)損失等相關(guān)費(fèi)用，會(huì)極大影響襯板的綜合使用成本。各種耐磨材料的綜合成本對(duì)比如圖11 所示。

圖11 反映了各種耐磨襯板材料的初始安裝成本以及在20年使用周期內(nèi)的各項(xiàng)相關(guān)成本。對(duì)比可知，在僅考慮初始安裝成本的情況下，在金屬類襯板材料中，不銹鋼的材料成本最高；而在所有襯板材料中，增韌型氧化鋁襯板的成本最高，是其他材料的數(shù)倍至幾十倍。著眼于實(shí)際生產(chǎn)情況，襯板材料伴隨生產(chǎn)線全生命周期，在較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生更換襯板材料成本、更換施工費(fèi)用、日常零星維護(hù)費(fèi)用等各項(xiàng)相關(guān)成本，在實(shí)際選用襯板材料時(shí)需綜合全面考慮。

圖11 耐磨材料綜合成本對(duì)比

2.2 耐磨襯板材料綜合使用成本分析

襯板初裝成本與綜合使用成本數(shù)據(jù)如圖12 所示，供各耐磨襯板初裝成本與綜合使用成本對(duì)比分析。

由圖12 可以直觀的表現(xiàn)出各襯板材料成本從初始安裝至較長(zhǎng)生命周期內(nèi)的變化特點(diǎn)，為襯板選用提供客觀且前瞻性的指導(dǎo)。由對(duì)比圖可得出以下主要結(jié)論：

圖12 耐磨材料初裝成本與綜合成本對(duì)比

（1）襯板的初次安裝成本與長(zhǎng)期綜合使用成本之間差距極大，且在一定程度上呈反比例關(guān)系；大部分情況下，襯板的初裝成本越低，其在后續(xù)使用周期內(nèi)的更換及維護(hù)次數(shù)越多，累積的綜合成本就越高。

（2）襯板材料的磨損機(jī)理復(fù)雜，耐磨性不只與硬度差值有關(guān)，而是由多種作用復(fù)合產(chǎn)生，主要是物料的相對(duì)摩擦與沖擊勢(shì)能所造成的微觀切削和疲勞剝離[3]，以及腐蝕侵蝕、高溫剝蝕等。例如，高錳鋼依靠高韌性特征及表面淬硬層抵抗磨損，高鉻鑄鐵主要依靠高硬度的耐磨相抵抗磨損[4]，而高分子聚乙烯材料因其具有大分子鏈結(jié)構(gòu)和自潤(rùn)滑性獲得優(yōu)秀的耐磨性能[5]。

（3）若僅使用低碳鋼作為輸送基體，不使用襯板材料，其磨損速度極快，因此產(chǎn)生的綜合使用成本是其他襯板材料的幾十倍，這也反應(yīng)了在物料輸送轉(zhuǎn)運(yùn)過程中使用襯板材料的必要性。

（4）襯板材料成本特征受多種因素影響，具有較大差異性，如不銹鋼襯板在金屬材料襯板中性能優(yōu)異，但因其價(jià)格較高，導(dǎo)致綜合成本居高不下，且金屬材料受上游礦石、煤焦等原材料制約，價(jià)格波動(dòng)頻繁。鑄石板、缸磚等材料雖然價(jià)格低廉，但因其存在質(zhì)脆、易掉落、耐磨性較差等缺陷，其后續(xù)維護(hù)及更換頻繁，雖然綜合成本不高，但日常維護(hù)造成的生產(chǎn)線停機(jī)、人工損耗等隱性成本較高。

（5）在所有耐磨襯板材料中，增韌型氧化鋁襯板的初裝成本最高，使用普通缸磚的初裝成本最低。放眼較長(zhǎng)使用周期內(nèi)，鑄石板及其改進(jìn)型壓延微晶板的綜合使用成本最低。金屬材料襯板中的NM 系列耐磨鋼板、超高分子聚乙烯襯板也具有綜合成本優(yōu)勢(shì)，氧化鋁襯板以其耐磨損、免維護(hù)性也具有長(zhǎng)期使用優(yōu)勢(shì)。

（6）在實(shí)際選用時(shí)，可在高低落差較大、物料沖擊較強(qiáng)的場(chǎng)所使用金屬襯板；雖然高分子聚乙烯襯板具有極高的沖擊韌性，但因其硬度較低，易被粗糙物料砸傷及劃傷，不適合應(yīng)用于沖擊大、料流快的場(chǎng)所。在物料沖擊小、落差較低的場(chǎng)所可采用氧化鋁陶瓷襯板、高分子聚乙烯襯板、鑄石板等。

3 襯板選用建議指導(dǎo)

在實(shí)際的襯板選用過程中，設(shè)計(jì)方不僅要考慮襯板產(chǎn)品的初始購置成本，還應(yīng)站在企業(yè)全生命周期的角度，綜合考量后續(xù)的維修、維護(hù)所耗費(fèi)的原料成本、人工成本及停機(jī)維護(hù)產(chǎn)生的各種隱性成本。而對(duì)于某些存在高溫、腐蝕、沖擊性、連續(xù)生產(chǎn)等特性的場(chǎng)所，相對(duì)應(yīng)的物理化學(xué)特性及機(jī)械性能往往成為襯板選用的必要，甚至唯一要求。襯板材料因其性能各異、價(jià)格懸殊，不存在適用所有場(chǎng)合的完美產(chǎn)品，在實(shí)際選用中應(yīng)權(quán)衡利弊，揚(yáng)長(zhǎng)避短，做最優(yōu)選擇。

3.1 襯板材料應(yīng)用

3.1.1 低碳鋼板

低碳鋼具有極高的斷裂韌性，但硬度和耐磨性均不足，不宜直接作為襯板材料與物料接觸摩擦。但是因其良好的韌性和焊接性，且價(jià)格低廉，可用于筒倉、漏斗、溜槽等各儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的基體材料。由于低碳鋼板不耐腐蝕，其表面應(yīng)做防腐刷漆處理；因其耐高溫性較差，不宜用于高溫場(chǎng)所。

3.1.2 高鉻鑄鐵板

高鉻鑄鐵板具有在金屬類襯板中較高的硬度、耐磨性、機(jī)械強(qiáng)度，是應(yīng)用最早的金屬襯板材料，廣泛運(yùn)用在各類廠礦的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。但因其斷裂韌性、沖擊韌性在金屬襯板當(dāng)中最低，并不適用于運(yùn)輸大塊礦石的沖擊性較強(qiáng)的場(chǎng)所；其耐腐蝕性較差，也不適用于腐蝕性物料輸送；由于焊接性能差，無法采用焊接方法安裝，只能使用螺栓孔位方式安裝；雖然高鉻鑄鐵板耐高溫性在金屬類襯板中最高，但仍然只適用于千度以下溫度的場(chǎng)所，其在球磨機(jī)、給料機(jī)等穩(wěn)定平緩運(yùn)行的設(shè)備內(nèi)使用有較大優(yōu)勢(shì)[6]。高鉻鑄鐵板經(jīng)過合適的熱處理工藝，可以明顯提高其硬度、抗沖擊韌性，獲得更好的使用性能[7]。

3.1.3 高錳鋼板

高錳鋼板指C 含量0.13%～0.7%，Mn 含量0.7%～1.6%的耐磨鋼板，較為常見的牌號(hào)有Mn13、16Mn、30Mn、65Mn 等，是較為常見的耐磨鋼板材料。錳鋼板經(jīng)淬火處理后提高了表面硬度，且隨著物料沖擊磨損其表面形成新的淬硬層，持續(xù)保持耐磨性。隨著錳鋼標(biāo)號(hào)的增大，碳含量提高，加工難度也增大，超過30Mn的鋼板難以熱切割加工，只能鑄造生產(chǎn)，焊接性能不良，限制了襯板的安裝方式。高錳鋼板的硬度及耐磨性適中，機(jī)械性能較強(qiáng)，但耐高溫性、耐腐蝕性不高，適合輸送物料硬度一般、沖擊性較大、非高溫、無腐蝕性的場(chǎng)景。

3.1.4 不銹鋼板

不銹鋼板除了本身材料硬度決定的耐磨損性能，還因?yàn)槠鋬?yōu)異的耐腐蝕性，形成致密光潔表層，進(jìn)一步提高了其耐磨性，其光潔性尤其適合粘結(jié)性較大的粉狀物料輸送。權(quán)衡防腐性能與價(jià)格差別，在工業(yè)上通常選擇SUS304 不銹鋼作為襯板材料，但相對(duì)較高的價(jià)格仍是限制其應(yīng)用的最大因素。不銹鋼襯板適用于輸送物料硬度不高、沖擊性較大、非高溫、物料具有腐蝕性及粘結(jié)性的場(chǎng)景。在結(jié)構(gòu)上通常為鋼制漏斗、溜槽裝置內(nèi)嵌套不銹鋼內(nèi)襯，連接方式采用塞焊、鉚焊、沉孔螺栓等方式，其中螺栓連接以磨損掉落形成孔洞，鉚焊施工繁瑣，塞焊方式兼顧牢固與便捷，且塞焊孔可起到襯板磨損程度的指示作用，較為適合。

3.1.5 NM 系列耐磨鋼板

最早自北歐進(jìn)口，后逐步研發(fā)并國產(chǎn)化的[8-10]以NM360、NM400、NM450、NM500、NM600 等為主要型號(hào)的NM 系列耐磨鋼板，其硬度及耐磨性在金屬材料中性能優(yōu)異，機(jī)械強(qiáng)度及韌性較強(qiáng)，耐高溫性能一般，適用于物料硬度高、具有沖擊性、非高溫、無腐蝕性的場(chǎng)景，且經(jīng)多年的大量實(shí)際使用驗(yàn)證，效果良好[11]。近年來，NM 系列耐磨鋼板在提高耐磨性能及經(jīng)濟(jì)性上取得了進(jìn)一步突破[12]，綜合考量性能及價(jià)格因素，NM 系列耐磨鋼板在金屬襯板材料中具有長(zhǎng)期價(jià)格優(yōu)勢(shì)，是金屬類襯板的首選材料。

3.1.6 超高分子聚乙烯UHMW-PE

超高分子聚乙烯UHMW-PE 是指分子量在300 萬以上的聚乙烯高分子聚合物，得益于其穩(wěn)定的大分子鏈結(jié)構(gòu)，在硬度較低的前提下仍具有較高的耐磨性；同時(shí)具有自潤(rùn)滑性，與物料間摩擦因數(shù)極低，表面不易粘料；高分子材料易于加工，可制成各種不規(guī)則形狀襯板，韌性較高，可滿足各類復(fù)雜形狀場(chǎng)景應(yīng)用。但是高分子襯板硬度及機(jī)械強(qiáng)度低、不耐高溫等缺陷了限制了其部分應(yīng)用。綜上，超高分子聚乙烯襯板適用于物料硬度不高、無沖擊性、非高溫的場(chǎng)所，尤其是對(duì)具有粘結(jié)性、具有一定腐蝕性的物料輸送具有優(yōu)勢(shì)。高分子聚乙烯襯板易發(fā)生不均勻磨損，受沖擊部位急劇磨損形成孔洞，需提前檢查更換，否則極易磨損裝置基體，襯板脫落造成出料口堵塞。

3.1.7 氧化鋁陶瓷襯板

氧化鋁陶瓷，是指以氧化鋁（Al2O3）為主要成分的燒結(jié)陶瓷材料。氧化鋁陶瓷襯板具有高硬度、高耐磨性、相對(duì)密度小、耐高溫性等優(yōu)良機(jī)械性能以及超強(qiáng)耐腐蝕性的化學(xué)特性，同時(shí)具有機(jī)械脆性及熱脆性等不利特征，其磨損機(jī)理為脆性剝落和磨粒磨損[13]。氧化鋁陶瓷襯板在硬度、耐磨等方面是所有襯板材料中最優(yōu)的，但是價(jià)格相對(duì)較高，適用于物料硬度高、沖擊性不大、粘結(jié)性適中、高溫性的物料，尤其是對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)、缺少停機(jī)維護(hù)時(shí)間的企業(yè)，其使用周期長(zhǎng)、免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)尤其突出。

進(jìn)行氧化鋁陶瓷襯板設(shè)計(jì)及選用時(shí)，可以在充分利用氧化鋁陶瓷材料優(yōu)良性能的同時(shí)，采用材料增韌、保持襯板厚度、減小襯板相對(duì)尺寸、與金屬及橡膠等材料復(fù)合的型式，減少脆性缺陷的干擾。在相關(guān)行業(yè)中，增韌型全氧化鋁陶瓷襯板及金屬復(fù)合氧化鋁襯板、橡膠陶瓷復(fù)合襯板等已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，形成了較為成熟的系列產(chǎn)品，取得了良好效果。

3.1.8 鑄石板

鑄石板是以天然巖石及工業(yè)廢渣為原料燒結(jié)而成的傳統(tǒng)襯板材料，已在業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期使用，是現(xiàn)在廣大廠礦企業(yè)在物料筒倉、溜槽使用的主要襯板產(chǎn)品[14]，具有硬度高、耐磨性強(qiáng)、價(jià)格低廉、施工方便的特點(diǎn)。但是鑄石板材料韌性低，具有機(jī)械脆性、熱脆性，適用于硬度適中、無沖擊性、非高溫的散狀物料。鑄石板襯板在使用中易破損、掉落，需頻繁維護(hù)更換，適合生產(chǎn)任務(wù)不緊張、有較多檢修時(shí)間的廠礦。

3.1.9 壓延微晶板

壓延微晶板是鑄石板類襯板的改進(jìn)型產(chǎn)品，將礦物粉碎后經(jīng)壓延工藝成型燒結(jié)而成，提高了硬度、耐磨性，改善了脆性易碎裂的缺陷，可制作16 mm 以下的較薄板材且滿足使用要求，減輕設(shè)備負(fù)荷，延長(zhǎng)使用壽命，長(zhǎng)期使用下具有綜合成本優(yōu)勢(shì)。

3.1.10 缸磚

缸磚，也叫高鋁磚，是指含有氧化鋁成分，具有較高硬度和耐高溫性的硅質(zhì)燒制磚類，其硬度在燒結(jié)類襯板中并不突出，在實(shí)際應(yīng)用中主要是利用其耐高溫性，在高爐、焦?fàn)t等高溫場(chǎng)所廣泛運(yùn)用。

3.2 襯板材料前瞻

3.2.1 襯板材料優(yōu)化

針對(duì)各種耐磨材料各自的缺陷，各科研機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家進(jìn)行了相應(yīng)的研究，在技術(shù)瓶頸上取得了一定突破，有些成果已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。

例如針對(duì)氧化鋁襯板的機(jī)械脆性，目前業(yè)內(nèi)主要通過顆粒彌散增韌、纖維和晶須增韌、氧化鋯相變?cè)鲰g、復(fù)合增韌、自增韌等很多方式來提高氧化鋁陶瓷韌性，其中添加氧化鋯增韌的方式應(yīng)用較為成熟和廣泛。通過增韌，可將氧化鋁陶瓷襯板的斷裂韌性由3 MPa·m1/2提高至5.5 MPa·m1/2以上，在實(shí)驗(yàn)條件下可達(dá)9.5 MPa·m1/2。還有方式通過將氧化鋁陶瓷與鋼材鑲嵌制成復(fù)合襯板[15]，應(yīng)用于高沖擊性場(chǎng)所，兼顧耐磨與抗沖擊性；與橡膠基板鑲嵌制成軟質(zhì)復(fù)合襯板[16]，粘貼于滾筒、漏斗等曲面及沖擊裝置上。

將金屬材料進(jìn)行復(fù)合，使用低碳鋼作為基層，通過在表面堆焊[17]、熔鑄高硬度金屬、金屬熔瓷復(fù)合、激光熔覆不銹鋼[18]的方式，在保證焊接性能、耐沖擊性能的前提下，獲得良好的表面硬度及耐磨損、耐腐蝕性能。

3.2.2 新型耐磨材料發(fā)掘

近年來，一些新型材料的問世及材料性能的改良，許多具有高硬度、耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高、耐沖擊、耐高溫、耐腐蝕等特征的材料，可以納入襯板材料的考量范圍，尤其是非金屬材料的拓展空間較大。

耐磨尼龍（PA），具有高韌性、耐磨性強(qiáng)、耐油、機(jī)械性能優(yōu)良等特點(diǎn)，可以應(yīng)用在沖擊性較小、硬度高、非高溫性物料輸送中。經(jīng)過改性處理后的尼龍材料，獲得更好的力學(xué)性能、耐熱性、耐磨性、穩(wěn)定性、耐腐蝕性、抗水解性、加工性能[19-21]，使其應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步增加。

賽鋼，即聚甲醛（POM），是一種高分子聚合物，具有高強(qiáng)度、耐磨損、耐腐蝕、自潤(rùn)滑等優(yōu)良的機(jī)械性能[22]。經(jīng)過增韌改良后的聚甲醛板材，其沖擊韌性、耐磨性大幅提高[23]，具有耐磨襯板材料所需的特征。

鐵氟龍，俗稱塑料王，即聚四氟乙烯（PTFE），是一種性能十分優(yōu)異的塑料材料，耐磨損、耐腐蝕，摩擦小，且能夠在240～260 ℃下連續(xù)工作。雖然其硬度較低，耐沖擊性差，但是耐高溫性在有機(jī)高分子材料中相對(duì)較高，且可以噴涂燒結(jié)加工，使其可以在沖擊性較小、相對(duì)溫度較高、形狀復(fù)雜的裝置中作為耐磨材料使用。經(jīng)過改性后的聚四氟乙烯可以明顯改善其抗磨損特性[24]，提高其力學(xué)性能[25]，獲得更為優(yōu)良的產(chǎn)品。

4 結(jié)論

目前沒有適用所有場(chǎng)景的耐磨襯板產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)物料硬度、塊度、沖擊性、粘結(jié)性、溫度、腐蝕性等不同理化特征，針對(duì)性的選用襯板材料。襯板材料的選用需綜合考量，在滿足使用要求的前提下，根據(jù)各廠礦的生產(chǎn)運(yùn)行情況，考慮襯板材料的初始安裝成本、日常維護(hù)費(fèi)用、后期更換費(fèi)用等綜合使用成本進(jìn)行合理選用。并在合理利用現(xiàn)有襯板產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，充分發(fā)掘新型襯板材料，實(shí)現(xiàn)設(shè)備更新產(chǎn)業(yè)升級(jí)。