Le ceramiche resistenti all'usura-, con i loro vantaggi di elevata durezza, resistenza all'usura e resistenza alla corrosione, hanno casi di applicazione maturi e tipici in vari campi industriali come quello minerario, dell'energia elettrica, della metallurgia e dell'industria chimica. Non solo risolvono il problema della facile usura delle apparecchiature, ma riducono anche significativamente i costi operativi e di manutenzione delle imprese. Di seguito sono riportati casi specifici per settore:
1. Industria mineraria
Ristrutturazione degli scivoli di trasporto del minerale: Gli scivoli per il trasporto del minerale di una grande miniera a cielo aperto-erano originariamente realizzati in materiali metallici. A causa degli spigoli vivi e del forte impatto del minerale, dovevano essere sostituiti ogni 3 mesi. Dopo aver ricostruito gli scivoli con piastrelle grandi e spesse realizzate in allumina di elevata purezza, la loro durezza ultra-elevata ha resistito efficacemente all'impatto e all'usura da taglio del minerale, estendendo la durata di servizio a più di 1 anno. La frequenza della manutenzione delle attrezzature è stata notevolmente ridotta ed è stata garantita la produzione continua dell'estrazione del minerale.
Protezione delle attrezzature per il trasporto degli sterili: i residui delle miniere contengono particelle ad alta-durezza e sono corrosivi. Le pompe e le tubazioni tradizionali per i residui metallici sono estremamente soggette a danni e vi è il rischio di perdite di materiale che causano inquinamento ambientale. Una miniera ha selezionato la ceramica al carburo di silicio per realizzare pompe per sterili e tubazioni di trasporto. L'elevata resistenza all'usura e la stabilità chimica del carburo di silicio hanno consentito all'attrezzatura non solo di far fronte all'abrasione delle particelle, ma anche di resistere alla corrosione. Il ciclo di sostituzione delle tubazioni e dei corpi pompa è stato prolungato da 6 mesi a più di 3 anni ed è stata notevolmente migliorata anche l'efficienza di trasporto.
2. Industria dell'energia elettrica
Protezione dei sistemi di trasporto del carbone nelle centrali termoelettriche: Le condotte e gli scivoli di trasporto del carbone di una centrale termoelettrica sono stati perlustrati a lungo dai blocchi di carbone, presentando spesso problemi di usura e perdite e richiedendo una manutenzione di spegnimento 2-3 volte al mese. Successivamente, dopo aver installato rivestimenti in ceramica di allumina sulle pareti interne di questi componenti, il livello di usura durante il trasporto del flusso di carbone è stato notevolmente ridotto, i problemi di perdite di materiale e di blocco sono stati sostanzialmente eliminati e la frequenza di manutenzione delle apparecchiature è stata ridotta a una volta ogni trimestre. I costi operativi e di manutenzione della centrale elettrica sono stati ridotti del 40% e allo stesso tempo è stato garantito il funzionamento stabile del sistema di trasporto del carbone.
Rinnovamento-della resistenza all'usura alle alte temperature delle canne fumarie delle caldaie: le ceneri volanti ad alta-temperatura presenti nelle canne fumarie delle caldaie delle centrali elettriche hanno una portata elevata, causando una grave usura delle pareti interne delle canne fumarie, mentre l'ambiente ad alta-temperatura aggrava l'invecchiamento dei componenti metallici. Dopo aver ricostruito le pareti interne delle canne fumarie con rivestimenti in ceramica di allumina, i materiali ceramici mantengono prestazioni stabili in ambienti ad alta-temperatura, che non solo possono resistere all'abrasione delle ceneri volanti ma riducono anche la perdita di calore, estendendo la durata di servizio delle canne fumarie da 2 anni a più di 5 anni.
3. Industria metallurgica
Applicazione di rulli per ceramica in-laminatoi ad alta temperatura: Nello scenario della saldatura e laminazione di tubi in alluminio (800-1000 gradi, 500 MPa), i tradizionali rulli in acciaio al tungsteno sono soggetti a deformazione plastica ad alte temperature, con una deviazione del diametro di 0,3 mm dopo il funzionamento continuo, richiedendo frequenti sostituzioni e regolazioni. Dopo il passaggio ai rulli di lavoro in ceramica al nitruro di silicio, la deviazione del diametro era ancora inferiore a 5μm dopo 1200 ore di funzionamento continuo. Durante la laminazione di piastre ultrasottili in lega di titanio (0,1 mm di spessore), i rulli ceramici controllavano la tolleranza dello spessore della piastra entro ±0,5 μm, contribuendo direttamente ad aumentare il tasso di rendimento delle pale dei motori aeronautici al 99,9%.
Protezione dei rivestimenti degli altiforni: i rivestimenti dell'altoforno di un impianto siderurgico vengono erosi e levigati per lungo tempo da ferro fuso e scorie ad alta temperatura. I materiali refrattari tradizionali richiedono una manutenzione importante una volta all'anno, influenzando l'avanzamento della produzione. Dopo aver utilizzato la ceramica di allumina come materiale di rivestimento dell'altoforno, il suo elevato punto di fusione e la sua stabilità alle-alte temperature possono resistere a lungo-termine di cottura ad alta-temperatura e allo stesso tempo resistere all'abrasione dei materiali nel forno. Non solo ha prolungato la durata del rivestimento del forno a più di 3 anni, ma ha anche ridotto la perdita di calore e migliorato l’efficienza di utilizzo dell’energia dell’altoforno.
4. Industria chimica
Potenziamento delle condotte di trasporto dell'acido cloridrico: Le tubazioni per il trasporto dell'acido cloridrico di un'impresa chimica erano originariamente realizzate con materiali metallici resistenti alla corrosione-. A causa della forte corrosione dell'acido cloridrico e dell'effetto dibrasivo durante il flusso, le tubazioni dovevano essere sostituite ogni 6 mesi e sussisteva il rischio di perdite. Dopo la sostituzione con tubazioni in ceramica al carburo di silicio, i materiali ceramici presentano una stabilità chimica estremamente elevata, in grado di resistere all'erosione a lungo-termine dell'acido cloridrico e allo sfregamento del materiale. Il ciclo di sostituzione della pipeline è stato esteso a più di 3 anni, riducendo notevolmente il rischio di interruzione della produzione causata da danni alla pipeline.
Protezione dei componenti di agitazione nei reattori: Nei reattori acido-base di un'impresa chimica, i componenti di agitazione devono resistere all'erosione di mezzi fortemente corrosivi e allo stress meccanico durante l'agitazione, mentre i tradizionali componenti metallici sono soggetti a corrosione e danni. Dopo aver sostituito i componenti di agitazione con materiali ceramici in zirconio, l'elevata tenacità alla frattura e la stabilità chimica della zirconia consentono loro di sopportare stabilmente sollecitazioni meccaniche in ambienti fortemente corrosivi. Il ciclo di sostituzione dei componenti è stato esteso da 3 mesi a 2 anni ed è stato inoltre evitato l'inquinamento del prodotto causato dalla corrosione dei metalli.
5. Industria del cemento e dei materiali da costruzione
Rinnovamento della resistenza all'usura dei sistemi di mulini verticali per cemento: Componenti come gli scivoli di alimentazione dei mulini verticali per farina cruda e le palette guida dei classificatori in un cementificio venivano continuamente strofinati da materiali come particelle di calcare e i componenti metallici originali subivano una grave usura dopo 4-6 mesi di utilizzo. Dopo aver incollato i rivestimenti ceramici di allumina su queste parti, la resistenza all'usura dei componenti è stata notevolmente migliorata e la durata è stata estesa a più di 2 anni; allo stesso tempo, dopo aver installato i rivestimenti in ceramica sulle giranti dei ventilatori, la stabilità operativa dei ventilatori è stata notevolmente migliorata e i costi di manutenzione sono stati ridotti del 50%.
Protezione delle condotte di trasporto del clinker: Il clinker di cemento ha temperatura e durezza elevate, quindi le tubazioni e i gomiti di trasporto si usurano estremamente rapidamente. Dopo aver sostituito le tradizionali tubazioni metalliche con tubazioni in composito ceramico di allumina, le tubazioni possono resistere all'abrasione del clinker ad alta-temperatura e il ciclo di sostituzione originale di circa 1 anno è stato esteso a 4 anni. Inoltre, è stato ridotto il rischio di perdite di clinker, garantendo il funzionamento continuo del processo di produzione del cemento.
