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摘要：悬浮焙烧炉在氧化铝生产中广泛使用，由于焙烧炉长期受到高温高速含氧化铝颗粒气流严重的冲刷和磨损，内壁极易被快速磨薄，尤其是旋风筒的中心管，内外壁均受到高温高速含氧化铝颗粒气流激烈冲刷，使用寿命通常不到一年，导致生产效率低，本文介绍了喷涂技术在氧化铝焙烧炉旋风筒和中心管中的应用及优点。
关键词：喷砂作业 喷涂作业 喷涂防磨层 焙烧炉旋风筒 焙烧炉中心管
1 喷涂技术及其应有价值
悬浮焙烧炉是将氢氧化铝焙烧成氧化铝的设备，炉内温度高，且氧化铝颗粒对炉子冲刷严重，炉体内大部分用耐火砖和浇筑料筑炉，但有些部位不宜筑炉，如CO1、CO2 、CO3、CO4、PO1、PO2的中心管，筑炉将使中心管直径缩小，导致通风流量减小，影响氧化铝生产；PO1、CO4的旋风筒内生产温度较低（150～300℃）且冲刷程度不高，一般喷涂处理后即可使用15年。通过喷涂使中心管和旋风筒的耐磨性增加，从而提高炉子的使用寿命。我们公司1998年从丹麦引进的1850t/d悬浮焙烧炉中心管由于未喷涂，中心管的使用寿命仅有10个月。2002年通过对1350t/d悬浮焙烧炉进行喷涂，使用寿命达到4年，每次停炉更换中心筒到恢复生产仅需5d。中心管受物流冲刷示意图1：
根据生产实际情况可知，喷涂CO1、CO2、CO3、CO4、PO1、PO2中心管和PO1、CO4旋风筒的费用S1=65.706万元，PO1、CO4旋风筒筑炉费用为S2=50.77万，一次更换CO1、CO2，CO3，CO4，PO1，PO2中心管所需费用S3=9. 5309万元。每吨氧化铝按1200元利润，1350t/d悬浮焙烧炉日产氧化铝1600吨，一次更换耽误成产所造成的损失S4=1600×5×1200=960万元。一个周期4年，若中心管没有喷涂，需进行4.8次更换中心管，而喷涂后只需一次更换。⊿S=S2＋（S3+S4）×4.8-（S1+S3+S4）=3669.28万，一个周期可节约3669.28万元，因此对炉子喷涂是非常有价值的。
2 喷涂技术分析
2.1 技术分析 制定工艺时应考虑以下几个方面：①基层及工作层材料的选择。一般应根据工件的材料、技术要求及工作条件等选择，薄涂层选用细粉，厚涂层选用粗粉。②考虑加工余量。喷涂的主要目的是补偿磨损尺寸，喷涂后机械的尺寸和形位必须加工达到精度要求，故应考虑喷涂后工件热态与冷态的尺寸差异。补偿层厚度以0.4～1mm为宜，局部厚度应≤3mm，加工余量一般可取0.４≤0.8mm。对于磨损量小的工件，只喷涂自粘结复合材料，其厚度应≤0.3mm。③通过涂层材料性能、厚度及粒度确定喷涂参数。如乙炔和氧气的压力、喷距、喷枪等。
现行设备由于冲刷磨损严重，使用寿命不到1年。易磨损部位的基本情况如下表1。
2.2 防磨涂层设计 针对1350焙烧炉旋风筒和中心管各自的材质和不同的工况参数，设计如下相应的防磨保护方案。
2.2.1 PO1、PO2、CO3、CO4的中心管和PO1、CO4的旋风筒部位 该部位材质为普通碳钢，工作温度在中温区（150～300℃，最高达350℃），工件表面经喷砂进行表面清理和糙化后，直接喷涂耐磨性能优异的HDS-88A管状包芯中温专用耐磨陶瓷合金丝材制作工作层，涂层表面用耐磨专用封孔剂进行封孔。其耐磨工作层的主要技术指标如表2。
2.2.2 CO1、CO2中心管部位 该部位材质为不锈钢，工作温度在高温区（350～800℃）。工作面喷金刚砂处理和糙化后，先喷一层厚50μm左右结合性能良好的HDS—NiAL作底层，再喷一层耐磨性能和抗高温氧化性能均优异的HDS—930作工作层，涂层表面用高温耐磨专用封孔剂进行封孔。其耐磨工作层的主要技术指标如表3。
3 超音速电弧喷涂的技术原理和技术特点
超音速电弧喷涂是我公司通过引进先进设备和技术最新开发的防腐耐磨涂层新技术。被美国、日本等发达国家列为二十一世纪的表面工程关键技术。该喷涂技术采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经拉伐尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化为均匀的细小粒子，喷向工件形成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达40MPa以上，涂层硬度可达HRC60以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂工件不变形，可获得高质量的涂层。
4 超音速电弧喷涂的施工工艺及应用范围
施工工艺流程：表面预处理→喷砂作业→喷涂作业→预测厚度→封孔→自查，具体分述如下：①表面预处理：清理旋风除尘器内壁的浮尘、浮渣、铁锈等杂质。②喷砂作业：用喷砂机对工作面进行喷砂处理，使表面清结度达到Sa3级，粗糙度达到RZ50～90μm。③喷涂作业：对喷砂后的工作面进行喷涂作业，防磨部位用合金丝材作喷涂材料（若要制作底层，先喷打底丝材），对工作面喷涂多遍，保证厚度达到技术规定的要求，涂层表面要求平整、光洁、致密、不起尘和鼓泡，基材不变形，孔隙率低于0.9%。④预测厚度：用测厚仪对表面涂层进行测量，保证涂层厚度均匀，并达到规定要求。⑤封孔：采用高温耐磨专用封孔剂对涂层表面进行封孔，以防止空气中的氧气通过微小的涂层隙进入涂层内部。⑥自查：施工结束后进行自查，对不合格处进行修整。
超音速电弧喷涂的应用范围主要有：①在钢铁表面喷涂不锈钢，合金粉末，陶瓷等，起到耐磨、耐氧化、防腐效果。例如在化工反应釜内喷涂陶瓷、不锈钢，大桥钢，大桥的桥梁上喷涂不锈钢等。②在设备的易磨部位，喷涂合金粉末。陶瓷等，起到耐磨损作用。例如在发电机风叶表面、螺旋轴表面、汽车曲轴表面喷涂，起到耐磨损作用。③在非金属表面喷涂铜，起到装饰作用。
5 结语
喷涂技术主要特点是可在任何表面上进行喷涂。喷涂材料根据使用条件而变化，对于易磨损部件，当涂层磨损后，可以进行复喷，涂层的硬度可以达到77HRC，喷涂修复后设备寿命比未喷涂的寿命延长6-10倍。对于桥梁、反应釜、气柜等设备，除涂层起到防腐作用外，还有装饰作用。2002年，对我们公司公司1350t/d悬浮焙烧炉开始第一次尝试使用喷涂技术对炉子进行喷涂，相继老1850t/d悬浮焙烧炉，新1850t/d悬浮焙烧炉，新1350t/d悬浮焙烧炉均对炉子进行了喷涂，使用效果良好，对于结构复杂，空间狭小不宜筑炉，且温度较低，冲刷激烈的部位通过对其进行喷涂来提高使用寿命和经济价值是适用的。
参考文献：
[1]上海市科学技术编译馆.《塑料喷涂和涂覆》.1966.
[2]李诚铭.《新编喷涂设备生产设计与典型应用实例及国内外标准汇编实物全书》.北方工业出版社2006.
[3]王新洪，邹增大，曲仕尧.《表面熔融凝固强化技术—热喷涂于堆焊技术》.北京化学工业出版社，2005.
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关键词：喷砂作业 喷涂作业 喷涂防磨层 焙烧炉旋风筒 焙烧炉中心管
1 喷涂技术及其应有价值
悬浮焙烧炉是将氢氧化铝焙烧成氧化铝的设备，炉内温度高，且氧化铝颗粒对炉子冲刷严重，炉体内大部分用耐火砖和浇筑料筑炉，但有些部位不宜筑炉，如CO1、CO2 、CO3、CO4、PO1、PO2的中心管，筑炉将使中心管直径缩小，导致通风流量减小，影响氧化铝生产；PO1、CO4的旋风筒内生产温度较低（150～300℃）且冲刷程度不高，一般喷涂处理后即可使用15年。通过喷涂使中心管和旋风筒的耐磨性增加，从而提高炉子的使用寿命。我们公司1998年从丹麦引进的1850t/d悬浮焙烧炉中心管由于未喷涂，中心管的使用寿命仅有10个月。2002年通过对1350t/d悬浮焙烧炉进行喷涂，使用寿命达到4年，每次停炉更换中心筒到恢复生产仅需5d。中心管受物流冲刷示意图1：
根据生产实际情况可知，喷涂CO1、CO2、CO3、CO4、PO1、PO2中心管和PO1、CO4旋风筒的费用S1=65.706万元，PO1、CO4旋风筒筑炉费用为S2=50.77万，一次更换CO1、CO2，CO3，CO4，PO1，PO2中心管所需费用S3=9. 5309万元。每吨氧化铝按1200元利润，1350t/d悬浮焙烧炉日产氧化铝1600吨，一次更换耽误成产所造成的损失S4=1600×5×1200=960万元。一个周期4年，若中心管没有喷涂，需进行4.8次更换中心管，而喷涂后只需一次更换。⊿S=S2＋（S3+S4）×4.8-（S1+S3+S4）=3669.28万，一个周期可节约3669.28万元，因此对炉子喷涂是非常有价值的。
2 喷涂技术分析
2.1 技术分析 制定工艺时应考虑以下几个方面：①基层及工作层材料的选择。一般应根据工件的材料、技术要求及工作条件等选择，薄涂层选用细粉，厚涂层选用粗粉。②考虑加工余量。喷涂的主要目的是补偿磨损尺寸，喷涂后机械的尺寸和形位必须加工达到精度要求，故应考虑喷涂后工件热态与冷态的尺寸差异。补偿层厚度以0.4～1mm为宜，局部厚度应≤3mm，加工余量一般可取0.４≤0.8mm。对于磨损量小的工件，只喷涂自粘结复合材料，其厚度应≤0.3mm。③通过涂层材料性能、厚度及粒度确定喷涂参数。如乙炔和氧气的压力、喷距、喷枪等。
现行设备由于冲刷磨损严重，使用寿命不到1年。易磨损部位的基本情况如下表1。
2.2 防磨涂层设计 针对1350焙烧炉旋风筒和中心管各自的材质和不同的工况参数，设计如下相应的防磨保护方案。
2.2.1 PO1、PO2、CO3、CO4的中心管和PO1、CO4的旋风筒部位 该部位材质为普通碳钢，工作温度在中温区（150～300℃，最高达350℃），工件表面经喷砂进行表面清理和糙化后，直接喷涂耐磨性能优异的HDS-88A管状包芯中温专用耐磨陶瓷合金丝材制作工作层，涂层表面用耐磨专用封孔剂进行封孔。其耐磨工作层的主要技术指标如表2。
2.2.2 CO1、CO2中心管部位 该部位材质为不锈钢，工作温度在高温区（350～800℃）。工作面喷金刚砂处理和糙化后，先喷一层厚50μm左右结合性能良好的HDS—NiAL作底层，再喷一层耐磨性能和抗高温氧化性能均优异的HDS—930作工作层，涂层表面用高温耐磨专用封孔剂进行封孔。其耐磨工作层的主要技术指标如表3。
3 超音速电弧喷涂的技术原理和技术特点
超音速电弧喷涂是我公司通过引进先进设备和技术最新开发的防腐耐磨涂层新技术。被美国、日本等发达国家列为二十一世纪的表面工程关键技术。该喷涂技术采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经拉伐尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化为均匀的细小粒子，喷向工件形成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达40MPa以上，涂层硬度可达HRC60以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂工件不变形，可获得高质量的涂层。
4 超音速电弧喷涂的施工工艺及应用范围
施工工艺流程：表面预处理→喷砂作业→喷涂作业→预测厚度→封孔→自查，具体分述如下：①表面预处理：清理旋风除尘器内壁的浮尘、浮渣、铁锈等杂质。②喷砂作业：用喷砂机对工作面进行喷砂处理，使表面清结度达到Sa3级，粗糙度达到RZ50～90μm。③喷涂作业：对喷砂后的工作面进行喷涂作业，防磨部位用合金丝材作喷涂材料（若要制作底层，先喷打底丝材），对工作面喷涂多遍，保证厚度达到技术规定的要求，涂层表面要求平整、光洁、致密、不起尘和鼓泡，基材不变形，孔隙率低于0.9%。④预测厚度：用测厚仪对表面涂层进行测量，保证涂层厚度均匀，并达到规定要求。⑤封孔：采用高温耐磨专用封孔剂对涂层表面进行封孔，以防止空气中的氧气通过微小的涂层隙进入涂层内部。⑥自查：施工结束后进行自查，对不合格处进行修整。
超音速电弧喷涂的应用范围主要有：①在钢铁表面喷涂不锈钢，合金粉末，陶瓷等，起到耐磨、耐氧化、防腐效果。例如在化工反应釜内喷涂陶瓷、不锈钢，大桥钢，大桥的桥梁上喷涂不锈钢等。②在设备的易磨部位，喷涂合金粉末。陶瓷等，起到耐磨损作用。例如在发电机风叶表面、螺旋轴表面、汽车曲轴表面喷涂，起到耐磨损作用。③在非金属表面喷涂铜，起到装饰作用。
5 结语
喷涂技术主要特点是可在任何表面上进行喷涂。喷涂材料根据使用条件而变化，对于易磨损部件，当涂层磨损后，可以进行复喷，涂层的硬度可以达到77HRC，喷涂修复后设备寿命比未喷涂的寿命延长6-10倍。对于桥梁、反应釜、气柜等设备，除涂层起到防腐作用外，还有装饰作用。2002年，对我们公司公司1350t/d悬浮焙烧炉开始第一次尝试使用喷涂技术对炉子进行喷涂，相继老1850t/d悬浮焙烧炉，新1850t/d悬浮焙烧炉，新1350t/d悬浮焙烧炉均对炉子进行了喷涂，使用效果良好，对于结构复杂，空间狭小不宜筑炉，且温度较低，冲刷激烈的部位通过对其进行喷涂来提高使用寿命和经济价值是适用的。
参考文献：
[1]上海市科学技术编译馆.《塑料喷涂和涂覆》.1966.
[2]李诚铭.《新编喷涂设备生产设计与典型应用实例及国内外标准汇编实物全书》.北方工业出版社2006.
[3]王新洪，邹增大，曲仕尧.《表面熔融凝固强化技术—热喷涂于堆焊技术》.北京化学工业出版社，2005.
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