Промышленные керамические ролики

Если кто-то думает, что керамические ролики — это просто обожжённая глина, ему стоило бы посмотреть, как трескается партия из-за неправильного гранулометрического состава шихты. В ООО Цзиюань Саифу Промышленная Керамика мы через это прошли — когда в 2018-м пришлось списать 1200 роликов из-за спекания при температуре, которую ?технолог из института? назвал идеальной.

Сырьё и его подводные камни

Говорят, что оксид алюминия 99,5% — гарантия качества. Но на деле даже 0,3% примеси кремния могут привести к образованию стеклофазы при длительной эксплуатации в печах конвейерного типа. В Saferola мы перешли на сырьё с контролем каждой партии — не потому, что хотим дороже продавать, а потому что видели, как ролики диаметром 120 мм начинали ?плыть? после 2000 часов работы при 1100°C.

Особенно проблематично с тонкостенными роликами для текстильной промышленности. Там где китайские конкуренты экономят на шихте, мы добавляем циркониевую стабилизацию — не всегда рентабельно, но зато клиенты из Иваново второй год не меняют партию в чесальных машинах.

Кстати, о грануляции — если видите ролик с мелкими порами на торце, скорее всего прессовщик пожалел времени на виброуплотнение. Мы в таких случаях отправляем на перепрессовку, даже если по ТУ проходит.

Печной режим и дефекты

Наша туннельная печь длиной 42 метра — не роскошь, а необходимость. Потому что при обжиге промышленные керамические ролики диаметром более 200 мм требуют подъёма температуры не более 50°C/час в диапазоне 400-600°C. Ускоришь — получаешь трещины по концентрическим окружностям, которые иногда заметны только под ультрафиолетом.

Был случай с роликами для стекловаренной печи — заказчик требовал термостойкость 1300°C. Дали пробную партию с добавлением муллита, но не учли коэффициент теплового расширения — при циклическом нагреве появились микротрещины. Пришлось пересчитывать весь состав.

Сейчас для таких случаев держим экспериментальную камерную печь — теряем в производительности, зато не подводим клиентов. Как раз для промышленные керамические ролики стекольной промышленности разработали новую рецептуру — с пониженным содержанием свободного кремнезема.

Механическая обработка — где теряется точность

Шлифовка алмазными кругами — кажется простой операцией? Попробуйте добиться биения менее 0,05 мм на длине 800 мм. Мы шли к этому три года, перепробовав шесть типов связок для шлифовальных кругов.

Особенно сложно с коническими роликами для прокатных станов — там геометрия критична. Как-то отгрузили партию с отклонением конусности 0,1° — казалось бы, мелочь. Но на стане ?550? в Липецке это привело к вибрации, пришлось компенсировать настройками.

Сейчас для ответственных применений используем контроль на координатно-измерительной машине — дорого, но дешевле, чем возмещать ущерб от остановки производства.

Контроль качества — не для галочки

Ультразвуковой контроль внедрили после инцидента с роликами для сушильного конвейера пищевой промышленности. Внешне идеальные, но при нагрузке 180 кгс/см2 лопались — оказалось, микропоры сливались в магистральные трещины ещё при прессовании.

Сейчас каждый десятый ролик из партии проверяем на твердость по Виккерсу — должны быть в диапазоне HV. Если видим разброс более 50 единиц — вся партия в брак, даже если по остальным параметрам норма.

Для промышленные керамические ролики горнорудной промышленности дополнительно вводим контроль на абразивный износ — теряем 8-10% продукции, но зато знаем, что в дробилках КСД-2200 они отработают не менее 6000 часов.

Логистика и монтаж — неочевидные проблемы

Как-то отгрузили ролики в Казахстан — упаковали в пенопласт, как обычно. А там -35°C, при разгрузке три штуки треснули. Оказалось — конденсат в порах замерз. Теперь для северных регионов используем вакуумную сушку перед отгрузкой.

С монтажом тоже не всё просто — например, для роликов печей отжига нельзя использовать стальные опоры без термокомпенсаторов. Был случай на заводе в Тольятти — поставили прямо на металл, при первом же нагреве появились трещины от разницы ТКР.

Теперь в сопроводительной документации подробно расписываем условия монтажа — иногда клиенты возмущаются, мол, мы и так знаем. Но практика показывает, что лучше перестраховаться.

Перспективы и эксперименты

Сейчас пробуем нанопористые структуры для роликов высокотемпературных печей — теоретически должны снизить теплопроводность на 15-20%. Но пока стабильность оставляет желать лучшего — после 50 циклов нагрева прочность падает на 30%.

Ещё интересное направление — прозрачная керамика для роликов UV-сушки. Сделали пробную партию для лакокрасочного производства — пропускание ультрафиолета 80%, но стоимость в 4 раза выше обычных.

Возможно, стоит сосредоточиться на улучшении существующих составов — например, повысить стойкость к окислению в восстановительной атмосфере. Для металлургов это было бы ценнее всех нанотехнологий.

Вместо заключения

Когда видишь, как отработавшие 5 лет промышленные керамические ролики снимают с конвейера и ставят новые — понимаешь, что все эти годы возни с сырьём и печами были не зря. Хотя иногда кажется, что мы до сих пор только учимся эту керамику понимать.

Кстати, на saferola.ru сейчас выложили техотчёт по испытаниям новых составов — там как раз про температурные деформации есть интересные данные. Кто работал с керамикой — поймёт, о чём я.

Главное — не забывать, что даже самый совершенственный ролик в итоге работает в конкретных условиях. И иногда простая консультация с технологом на месте даёт больше, чем месяцы лабораторных испытаний.