생산 과정에서 대량의 장비와 파이프라인이 고온, 고경도 물질(예: 철광석, 슬래그, 미분탄, 고온로 가스)에 장기간 노출됩니다. 이러한 물질의 충격, 침식, 마모는 장비를 심각하게 손상시켜 수명을 단축시키고, 잦은 수리를 필요로 하며, 생산을 중단시킵니다. 내마모성 세라믹 라이닝은 뛰어난 내마모성, 내열성, 화학적 안정성을 갖추고 있어 주요 제철소 장비를 효과적으로 보호하며, 생산 비용 절감과 지속적인 생산 보장의 핵심 소재가 되고 있습니다.
제철소 핵심 문제점: 두드러지는 장비 마모
제철소의 마모는 주로 두 가지 시나리오에서 발생하며, 이는 내마모성 재료에 대한 강력한 수요를 직접적으로 결정합니다.
재료 충격/침식 마모:원자재 운송(예: 컨베이어 벨트 및 슈트), 광석 파쇄, 고로 석탄 분사 배관에서 고경도 광석 및 미분탄이 고속으로 장비 내벽에 충돌하거나 미끄러지면서 금속이 빠르게 얇아지고, 구멍이 생기며, 심지어 관통됩니다.
고온 마모 및 화학적 부식:제강 컨버터, 래들, 열풍로와 같은 고온 장비는 슬래그 및 장입 재료의 물리적 마모뿐만 아니라 용융 강철 및 슬래그의 고온 산화 및 화학적 부식도 겪습니다. 일반적인 금속 재료(예: 탄소강 및 스테인리스강)는 고온에서 경도가 급격히 감소하여 마모를 5~10배 가속화합니다.
내마모성 라이너가 없으면 평균 장비 수명이 3~6개월로 단축되어 부품 교체를 위해 잦은 가동 중단을 필요로 합니다. 이는 유지 보수 비용(인건비 및 예비 부품)을 증가시킬 뿐만 아니라 지속적인 생산 공정을 방해하여 상당한 생산량 손실을 초래합니다.
제철소 내마모성 세라믹 라이닝의 주요 적용 시나리오
장비마다 뚜렷한 마모 특성을 보이므로 특정 세라믹 라이닝 유형(예: 고알루미나 세라믹, 탄화규소 세라믹, 복합 세라믹)이 필요합니다. 핵심 적용 시나리오는 다음과 같습니다.
원자재 운송 시스템:벨트 컨베이어 호퍼, 슈트 및 사일로 라이닝.
문제점:광석 및 코크스와 같은 낙하하는 벌크 재료의 충격 및 미끄럼 마모로 인해 호퍼가 쉽게 관통될 수 있습니다.
솔루션:용접 또는 접착으로 고정된 두꺼운 벽(10-20mm) 고알루미나 세라믹 라이너는 충격을 견디고 마모에 저항합니다.
고로 석탄 분사 시스템: 석탄 분사 파이프, 미분탄 분배기
문제점:고속 미분탄(유속 20-30m/s)은 침식 및 마모를 유발하며, 파이프 엘보우에서 가장 심한 마모가 발생하여 마모 및 누출로 이어집니다.
솔루션:매끄러운 내벽을 가진 얇은 벽(5-10mm) 내마모성 세라믹 파이프를 사용하여 저항을 줄이고 두꺼운 엘보우를 사용하면 수명이 3-5년으로 늘어납니다(일반 강철 파이프의 경우 3-6개월).
제강 장비: 컨버터 연도, 래들 라이닝, 연속 주조 롤러
문제점:고온 슬래그(1500°C 이상) 침식 및 화학적 공격으로 인해 연도에 슬래그가 축적되고 급격한 마모가 발생하며, 래들 라이닝은 내열성과 내마모성을 모두 갖춰야 합니다.
솔루션:고온 내성 탄화규소 세라믹 라이닝(1600°C)은 슬래그 침식에 강한 저항력을 제공하고, 연도 슬래그 청소 빈도를 줄이며, 래들 수명을 연장합니다.
집진/폐슬래그 처리 시스템: 집진 파이프 및 슬러리 펌프 부품
문제점:먼지가 많은 고온 연도 가스 및 슬러리(강철 슬래그 입자 포함)는 파이프 및 펌프에 마모 및 파손을 유발하여 누출을 초래합니다.
솔루션:세라믹 복합 라이너(세라믹 + 금속 기판)를 사용하여 마모 및 충격 저항성을 모두 제공하여 슬러리 누출로 인한 장비 손상을 방지합니다.
기존 재료와의 비교: 내마모성 세라믹 라이너가 더 나은 경제성을 제공합니다
제철소는 한때 망간강, 주석, 내마모성 합금과 같은 기존의 내마모성 재료를 널리 사용했습니다. 그러나 내마모성 세라믹 라이너와 비교할 때 경제성과 성능 모두에서 상당한 격차가 있습니다.
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재료 유형 |
내마모성(상대 값) |
내열성 |
설치 및 유지 보수 비용 |
평균 수명 |
총 비용(10년 주기) |
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일반 탄소강 |
1(참조) |
불량(600°C에서 연화) |
낮음 |
3-6개월 |
매우 높음(잦은 교체) |
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망간강(Mn13) |
5-8 |
보통(800°C에서 연화) |
중간 |
1-2년 |
높음(정기적인 수리 용접 필요) |
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주석 |
10-15 |
양호 |
높음(높은 취성, 쉽게 균열) |
1.5-3년 |
상대적으로 높음(높은 설치 손실) |
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내마모성 세라믹 라이너 |
20-30 |
우수(1200-1600°C) |
낮음(설치 후 최소한의 유지 보수) |
2-5년 |
낮음(긴 수명 + 최소한의 유지 보수) |
장기적으로 볼 때, 내마모성 세라믹 라이너의 초기 구매 비용은 망간강 및 탄소강보다 높지만, 매우 긴 수명(기존 재료의 3-10배)과 매우 낮은 유지 보수 요구 사항으로 인해 10년 주기에 걸쳐 전체 비용을 40%-60% 절감할 수 있으며, 장비 고장으로 인한 생산 손실(제철소의 하루 생산 중단 손실은 수백만 위안에 달할 수 있음)도 방지할 수 있습니다.
제철소는 내마모성 세라믹 라이너를 사용하여 높은 내마모성, 내열성 및 낮은 유지 보수 특성을 활용하여 핵심 장비의 마모 문제를 해결합니다. 궁극적으로 이러한 접근 방식은 장비 수명 연장, 유지 보수 비용 절감, 지속적인 생산 보장이라는 세 가지 주요 목표를 달성합니다. 저비용, 고순도 알루미나 세라믹 및 세라믹-금속 복합 라이너와 같은 세라믹 제조 기술의 발전으로 제철소에서의 적용이 계속 확대되어 현대 제철 산업에서 비용 절감 및 효율성 향상을 위한 핵심 소재가 되고 있습니다.
