聚酯TiO2球磨机研磨槽磨损原因分析及处理

2013-04-29袁宝

中国石油和化工标准与质量 2013年9期

袁宝

【摘要】球磨机在聚酯装置中被广泛用于消光剂的研磨设备。本文分析了聚酯TiO2球磨机研磨槽内壁陶瓷涂层快速磨损的原因，指出陶瓷涂层对聚酯球磨机球磨运行工况的不适用性，并提出了研磨槽内壁提升耐磨性能的相应处理措施。

【关键词】聚酯球磨机磨损镀铬陶瓷涂层

TiO2消光剂配制系统主要包括配制罐、配制槽、供料泵、球磨机等组成，其中球磨机是关键设备，直接决定TiO2消光剂的配制质量。系统主要功用是通过球磨机对TiO2粒子进行研磨，控制TiO2悬浮液悬浮颗粒的直径。公司使用的球磨机为德国产DraisPM50-TEX球磨机，研磨介质为钇稳定氧化锆珠，研磨槽基体材料为1Cr18Ni9Ti，内覆陶瓷耐磨涂层，外带冷却夹套，电机功率37KW，恒定转速1450rpm，研磨槽容积50L，结构示意见图1。

图1 聚酯球磨机研磨槽结构示意图

TiO2悬浮液（乙二醇、TiO2的混合物）在供料泵提供的压力差作用下，沿研磨槽进行轴向流动，在流动过程中，受搅拌器圆盘旋转产生的离心力作用而撞向槽内壁，在这同时，预先充填在研磨槽内的研磨介质钇稳定氧化锆珠也受到搅拌圆盘的作用，在离心力场中，氧化锆珠以极高的速度撞击和摩擦TiO2粒子，从而使TiO2粗大粒子变细变碎，达到研磨目的。TiO2悬浮液在压力差和搅拌器圆盘旋转的作用下，以近似螺旋状的轨迹连续流动，一边研磨，一边流动，最后经出口处的金属过滤筛板过滤后流出研磨槽，一次研磨工艺流程结束。

2 球磨机运行工况分析及研磨槽磨损情况

表1是前后使用的研磨介质玻璃珠和钇稳定氧化锆珠的物理指标对比表，列出了两种研磨介质的密度、堆积比重、研磨珠直径和莫氏硬度数据；表2是采用玻璃珠时使用的镀铬层和采用钇稳定氧化锆珠时使用的陶瓷涂层指标对比表，列出了涂层厚度、涂层硬度和表面粗糙度数据；表3是采用两种研磨介质及相应的研磨槽内壁涂层情况下的运行工况对比表，列出了研磨介质充填量、球磨机运行电流和温度及研磨槽内壁磨损等数据。

从表1 、表3中数据来看，氧化锆珠的硬度较大，与玻璃珠相比，莫氏硬度等级高出近1级，颗粒直径基本相当，研磨介质在研磨槽内的充填颗粒数氧化锆珠比玻璃珠少约25%，由此，在恒定的研磨转速、进料量下，单位时间内，氧化锆珠与研磨槽内壁的摩擦次数较少；从研磨槽外表温度数据方面，在相同冷却系统工作参数的情况下，使用氧化锆珠的研磨摩擦放热较少，这里的摩擦包括两个方面，一个是研磨介质与物料及之间的摩擦放热；一个是研磨介质、物料颗粒与研磨槽内壁的摩擦放热。从运行电流来看，总体的研磨载荷基本相当。

从表3可以看出，采用氧化锆珠作为研磨介质后，虽然研磨槽内壁采用了陶瓷涂层，但磨损及其快速，运行两个月进行检查，磨深达1.5mm，涂层已全部磨损，并且研磨槽基体材料不锈钢也已磨损1mm以上，未经表面处理的普通不锈钢，其在研磨工况下的耐磨性能是较差的。磨损后的研磨槽内壁形成与搅拌圆盘位置相对应的环形受损槽道，槽道外研磨槽内壁涂层磨损轻微。

3 研磨槽内壁涂层快速磨损的原因分析

磨损根据损坏原因可以分为粘附磨损、磨粒磨损和疲劳磨损三种类型，聚酯球磨机研磨槽磨损上述三种磨损情形均不同程度存在，既有真实接触面上塑性变形进而粘附、脱落、再粘附的磨损过程（粘附磨损），也

4 球磨机研磨槽内壁涂层修复

聚酯球磨机研磨介质使用玻璃珠时，研磨槽内壁处理采用的是镀铬层，镀层硬度HV730～740，从使用情况来看，能够满足工艺需求，研磨介质改用钇稳定氧化锆珠后，主要改变指标是硬度增加，因此研磨槽内壁磨损修复考虑仍采用镀铬处理方法，但适当增加镀铬层的硬度和厚度以提高镀层耐磨性。研磨槽内壁镀铬工艺路线如下：

补焊研磨槽内壁磨损环形槽道→研磨槽内壁粗车→研磨槽内壁喷涂、熔覆铁基合金→粗磨研磨槽内壁尺寸→研磨槽内壁镀铬→镀层泄氢热处理→精磨研磨槽内壁尺寸。

（1）详细测量已磨损的研磨槽内壁各部分直径，对磨损的环形槽道采用普通交流焊机人工进行补焊，补焊部分直径按Ф302mm控制。

（2）补焊研磨槽内壁后粗车内径至Ф303mm，预热研磨槽至180℃后采用等离子喷焊铁基合金（sus304材料），单次喷焊厚度0.3mm，多次反复喷焊，控制研磨槽内壁直径至Ф299.5mm。

（3）使用内圆磨床粗磨研磨槽内壁尺寸至Ф300.3mm，准备进行镀铬工序。4.1 镀铬

4.1.1 镀铬工艺流程

工件检查→脱脂→清洗→干燥→非镀部位绝缘→上挂具→脱脂→热水洗→冷水洗→弱侵蚀→清洗→镀件预热→镀铬→回收清洗→二道逆流清洗→中和→冷水洗→热水洗→下挂具→吹干→测量镀层厚度→镀层泄氢处理→检验。

4.1.2 镀铬工艺操作

（1）研磨槽内壁镀铬前，彻底去除油污，首先使用有机溶剂清洗，晾干后在使用金属清洗剂擦拭脱脂，并清洗干净。