Когда говорят о карбиде бора для футеровок, многие сразу представляют себе готовые плиты. Но главное — это именно сырьё для износостойких футеровочных плит из карбида бора, его чистота и гранулометрия. Мы в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив с 2015 года делаем упор на контроль сырья, потому что видели, как партии с отклонением в 2% по бору приводили к трещинам в плитах через полгода эксплуатации.
В начале 2010-х многие пробовали заменять карбид бора на оксид алюминия с добавками — выходило дешевле, но для абразивных сред с частицами крупнее 50 мкм это была катастрофа. Помню, на одном из цементных заводов под Красноярском футеровка из Al2O3 прослужила 3 месяца вместо заявленных 12. Разбирались — оказалось, микропористость не выдерживала ударной нагрузки.
Карбид бора, особенно марки 'Хуангэн', который мы производим, даёт твёрдость от 3500 HV. Но тут есть нюанс: если зерно крупнее 800 мкм, возникает риск выкрашивания при вибрационной нагрузке. Мы в 2017-м провели серию тестов с фракциями 200-400 мкм и 400-800 мкм — вторая показала себя лучше для ударных узлов мельниц.
Кстати, о марке 'Хуангэн' — её стабильность по содержанию бора (не менее 76,5%) мы добились за счёт многоступенчатой очистки шихты. Это не реклама, а необходимость: при содержании бора ниже 75% резко падает сопротивление абразивному износу.
Наша линия глубокой переработки на 2000 тонн в год изначально проектировалась под футеровочные плиты. Основная проблема — удаление свободного углерода после синтеза. Если его остаётся больше 0,3%, при спекании плит возникают газовые пузыри.
Был случай в 2019 году, когда пришлось забраковать 40 тонн порошка — визуально всё было идеально, но при пробном спекании в печи Nabertherm на 1800°C поверхность плиты покрылась кратерами. Причина — смена поставщика графитовых тиглей, который дал более пористый материал.
Сейчас мы используем двухстадийный отжиг в вакууме, но до сих пор подбираем режимы для разных фракций. Для 100-200 мкм, например, нужен нагрев не выше 600°C, иначе начинается спекание частиц.
Самое показательное испытание было на обогатительной фабрике в Казахстане — футеровки из нашего карбида бора проработали 28 месяцев в шаровой мельнице второй стадии. Для сравнения — предыдущие из карбида кремния меняли через 16 месяцев.
Но важно отметить: успех был не только за счёт сырья. Конструкторы учли рекомендации по толщине плит (мы советуем не менее 40 мм для мельниц диаметром свыше 3 метров) и способу крепления.
Кстати, о толщине — есть заблуждение, что можно делать тоньше, если увеличить плотность прессовки. На практике при плотности выше 2,7 г/см3 материал становится слишком хрупким для ударных нагрузок. Оптимально 2,5-2,65 г/см3 для большинства применений.
Когда рассматриваешь стоимость футеровок из карбида бора, кажется, что это дорого. Но если посчитать на цикл эксплуатации — часто выходит дешевле. На том же казахстанском предприятии экономия на простое оборудования окупила разницу в цене за 8 месяцев.
Наш опыт показывает: для предприятий с непрерывным циклом работы лучше сразу ставить футеровки из карбида бора, несмотря на высокие первоначальные затраты. Для сезонных производств иногда разумнее компромиссные варианты.
Сейчас мы работаем над модификациями состава — пробуем добавлять нитрид титана до 3% для особо агрессивных сред. Первые испытания в лаборатории показали увеличение износостойкости на 12-15%, но пока неясно, как это скажется на стоимости конечного продукта.
Сейчас основное направление — это создание гранулометрических составов, оптимальных для конкретных типов износа. Для абразивного износа лучше подходят фракции 400-800 мкм, для ударно-абразивного — 200-400 мкм с добавлением более мелкой фракции.
Мы в ООО Шимань Босэн Технолоджи Абразив постепенно увеличиваем мощность — при выходе на полную сможем предлагать более специализированные составы. Планируем к 2025 году запустить линию для порошков с регулируемой формой частиц.
Кстати, о форме частиц — угловатые зерна дают лучшее сцепление в матрице, но округлые меньше повреждаются при транспортировке. Идеального решения пока нет, приходится искать компромисс для каждого случая.
В целом, рынок сырьё для износостойких футеровочных плит из карбида бора будет расти — требования к ресурсу оборудования только увеличиваются. Главное не гнаться за дешёвыми решениями, а обеспечивать стабильность параметров, что мы и делаем на нашем производстве в Сычуани.
