回轉窯筒體出現裂紋的原因及防范措施

2019-11-07 來自:唐山盾石機械制造有限責任公司 瀏覽次數:194

1 反轉窯易產生裂紋的部位及形式

反轉窯裂紋的部位及形式較多。裂紋的部位多發生在輪帶、大齒圈雙側的焊縫處以及筒體其余焊縫的雙側,當前裂紋至多是發生在反轉窯過渡帶筒體上,一旦開裂,修復性較差,必須改換筒體。裂紋的形式歸納起來有3種,即縱向裂紋、環向裂紋以及不準則裂紋。縱向裂紋多發生在輪帶下筒體的墊板及擋塊和筒體的焊縫處;環向裂紋多發生在輪帶雙側的過渡筒體的焊縫處,以及反轉窯過渡帶的筒體焊縫處,另有大齒圈下筒體與彈簧板的焊縫處;不準則裂紋多發生在反轉窯的喂料、出料在筒體上的啟齒處,目前該類窯型因已淘汰而未幾見,故在下文中不再贅述。



2 反轉窯筒體產生裂紋的原因說明


2.1 縱向裂紋造成的原因

縱向裂紋多發生在輪帶下筒體與墊板或擋塊的焊縫處,普通由外及里、軸向延伸造成縱向裂紋,乃至開裂。究其原因要緊由四個方面造成。

開始是設計時筒體板材厚度選定較薄,反轉窯請求橫剛縱柔,若板材厚度不足只能保證其橫向剛度,以是筒體在自重和托輪支撐反力產生的交變應力和脈沖應力的作用下,易使質料產生疲勞,裂紋便會在該處對照微弱的焊縫熱影響區造成,即在筒體與擋塊或墊板焊縫處造成,并在徑向上由外向內開展、在軸向上擺布延伸,造成縱向裂紋。在設計方面的另一個題目即是墊板或擋塊的厚度和寬度欠妥,過寬或過厚,使得該處剛度過大,其余處所較小,運轉中擋塊會阻礙筒體因自重產生的徑向解放彎曲變形,擋塊或墊板越厚、越寬,阻礙越大,應力密集越緊張,一旦跨越強度極限,便會產生裂紋。

在生產方面,個別生產商為了追求利潤,在選材上選定小廠產物,板材厚度負差較大,機器性能指標、風險元素含量指標得不到保證,很難保證反轉窯在陰毒情況下的運轉可靠性。有的水泥企業為了低落建廠投資,不吝以犧牲設備質量為價格,選用不完全具有生產反轉窯能力的機器廠生產反轉窯,使得焊縫質量、板材質量沒有保證,導致設備投運后,變亂頻繁,損失龐大。

在安置方面,往往只注意窯的冷態精度,而忽略了長期運轉下的熱態精度,如生產中輪帶、筒體、托輪等各檔溫度不同,其中心高的抬高量也不一致,造成反轉窯運轉時各檔中心不在一條直線上,各檔輪帶的受力發生變更,中心高抬升較高的費力就大;由于中心線發生了變更,輪帶在整個寬度上的受力便發現不均,一側受力大,另一側受力小,這些變更會引起部分受力超出設計局限,乃至跨越強度極限,以致筒體在焊縫的熱影響區產生裂紋;另外安置時,為了施工方便,在筒體上隨便焊接如起吊環等之類的物件,用過后也不按請求切除,不僅損傷筒體強度,還會造成應力密集,以致筒體產生裂紋。

在生產護衛方面更為突出,好比一旦窯瓦發熱,不說明原因,盡管對發熱瓦進行退瓦卸載,很少思量退瓦卸載后,其勻稱漫衍在輪帶上支撐反力會密集落在輪帶的一側,傳到筒體上就會產生部分過載而引起裂紋。有的企業管理瓦發熱,不看窯況、不說明大瓦發熱的原因,偏方偏治,只知卸載,結果是窯況一變,瓦又發熱,以致窯不行長期穩定運轉,這即是有的窯能耗高、易產生裂紋的原因。另有些單元對輪帶間隙重視不敷,當輪帶間隙過大時,若不及時調整墊板厚度,現實上就相對減弱了輪帶對筒體的加固增強作用,筒體與輪帶的打仗面積和打仗包角都相對削減,筒體橢圓度增大,部分應力增大;再者即是若對筒體降溫技巧欠妥,即當筒體溫度高時,不顧筒體溫度有多高、輪帶間隙有多大,即以強風或噴水冷卻,使筒體溫度急劇下降,金屬母材表里就會產生較大溫差,結果是筒體上層應力成倍增進,風險大。另外即是對裂紋的處分欠妥,擋塊與筒體焊縫處發現裂紋后,為了方便,普通在窯的頂部焊接,以為這樣容易保證焊縫質量,而不選定在應力為零的筒體上45°施焊,卻增加了一倍的焊接應力,結果是裂了焊,焊了又開。窯皮垮落后,由于筒體環向溫差較大,引起筒體彎曲,偏離中心線的繞曲運轉,使輪帶下筒體部分應力劇增,在擋塊與筒體焊縫處產生裂紋。



2.2 環向裂紋造成的原因


2.2.1 輪帶雙側筒體產生裂紋的原因

輪帶下筒體厚度多為中間段筒體厚度的兩倍以上,若輪帶下筒體與中間段之間的過渡筒體厚度選定欠妥,則托輪通過輪帶傳到筒體支撐反力使筒體的變形就平緩過渡到普通筒體上,辣么應力也很難分散,應力密集在所難免,由于焊縫強度高于母材強度,裂紋便會在焊縫邊沿的熱影響區造成,并在交變應力的作用下沿著環向延伸;其二是厚板與薄板的過渡坡度不適,小于1∶5,支撐反力使筒體的部分變形很難實現平緩過渡,勢必造成應力密集;其三是焊縫質量的影響,有的企業誤以為筒體焊縫飽滿即是焊肉越多越好,焊得越高越結實,殊不知焊縫越高,剛度越大,對母材的影響也越大,應力密集越緊張,越容易造成裂紋,另有其余的焊縫缺點如夾渣、微裂紋、未熔透、咬邊等,也是應力密集的起源地,是產生裂紋的重要成分。


2.2.2 大齒圈彈簧板與筒體焊縫處產生裂紋的原因

大齒圈彈簧板與反轉窯筒體的焊縫處也易產生環向裂紋,要緊原因有三個方面。首先,大齒圈地點筒體偏薄,而彈簧板偏厚,造成筒體剛度小,彈簧板剛度大,其結果是設備運轉中本該彈簧板通過變形吸收消化的應力,反而讓筒體通過變形吸收了,如大小齒輪嚙合的徑向力、筒體及彈簧板溫度抬高產生的壓應力,日久天長,在焊縫的熱影響區就會產生裂紋;第二,大小齒輪安置時頂隙過小,咬根頂齒,造成龐大的徑向力,通過大齒圈傳到筒體焊縫上,若跨越了承受極限,便會產生裂紋;第三,當窯彎曲緊張時,會破壞大小齒輪的打仗狀況,一側費力,一側不費力,會使得彈簧板的一側焊縫受到拉、壓應力的雙重作用,風險很大;另外筒體彎曲、齒輪頂隙過小序起窯體振動產生的附加載荷,也會激動裂紋的產生。


2.2.3 反轉窯過渡帶筒體產生裂紋的原因

過渡帶筒體產生裂紋的要緊原因是應力與腐蝕。由于過渡帶筒體無致密窯皮的護衛,該處耐火磚很難把炙熱的氣體、堿性物料與筒體完全隔離,生產中堿性氣體、堿性物料就會通過磚縫與金屬筒體打仗而發生化學反饋,腐蝕筒體。據相關材料介紹,預剖釋窯在該處的年腐蝕量跨越0.5mm以上,若停窯頻繁、配料欠妥,年腐蝕量會成倍增加,用不了幾年,筒體的厚度削減量就會跨越30%,以是個別窯僅運轉幾年就會因筒體變薄而發現裂紋。裂紋的形式多為環向,但偶然也因腐蝕麻坑的形式產生不準則裂紋。這是筒體應力與腐蝕概括作用的結果,必須引起業內人士的高度重視;其次是由于該處筒體溫度較高,也減弱了筒體強度,不準則的腐蝕麻坑及焊接缺點也會產生壓力密集,也是該處產生裂紋的重要成分。


2.3 筒體溫度過高引起的筒體開裂

反轉窯作為熱工設備,里面溫度可達1700℃,盡管筒體受耐火磚及窯皮的隔熱護衛,傳到筒體表面的溫度也很高,煅燒帶筒體在無窯皮的情況下,即使是新磚,筒體溫度也可到達450℃擺布,極地面減弱了筒體強度,若窯在較高溫度下長期運轉難保筒體不產生裂紋,分外是在掉磚紅窯的情況下,部分筒體味落空反抗外力的能力,此時若措施欠妥(如在高溫區進行強力通風乃至灑水降溫),筒體就會急劇壓縮而產生裂紋,因為金屬在高溫下的壓縮量可到達伸展量的2倍擺布。有的企業在掉轉情況下,進行熱態壓補,往往是補了又掉,掉了再補,結果是窯皮沒補上,筒體反而受到傷害,光陰長了,變形緊張乃至開裂,耐火磚也無法砌了,不得已改換筒體。另有一種情況,即焊縫一側溫度高,一側溫度低,雙側伸展量相互限制,溫度應力就產生了,一旦超出了強度極限,裂紋隨之而生,并沿焊縫方向延伸。



3 反轉窯裂紋的防備措施


3.1 縱向裂紋的防備措施

如前所述,反轉窯筒體縱向裂紋產生的要緊原因為筒體剛度不足、溫度應力較大以及附加應力等成分造成,以是在反轉窯的設計生產過程中,應適當加大筒體厚度。據相關材料介紹,輪帶下筒體厚度應不低于筒體公稱直徑的1.5%,浮動墊板的擋塊厚度不宜大于筒體厚度的50%,擋塊寬度不宜大于200mm,以低落因支撐反力引起筒體變形不勻稱產生的附加應力和溫度應力;墊板面積不宜低于輪帶內控表面積的60%,擋塊與筒體焊縫高度應控制在擋塊厚度的60%擺布,且不得存在咬邊等缺點,幸免部分應力密集而破壞筒體;在安置過程中,不僅要思量冷態精度,更要思量運轉時的熱態精度,預測各檔輪帶的運轉溫度,計較出各檔中心熱態時的抬高量,并進行安置調整,使反轉窯在長期的運轉中,各檔受力大小靠近設計程度,幸免因某檔中心抬高而受力過大產生裂紋;在生產護衛中,護衛好窯皮及耐火磚,防止筒體因環向、軸向溫差大,造成筒體彎曲、造成部分筒體伸展壓縮受限而產生附加應力;在反轉窯故障時,如瓦發熱,切不可不論原因,盡管卸載,造成筒體偏離中心線,也不行在紅窯或筒溫過高時對筒體進行急劇降溫。


3.2 環向裂紋的防備措施

為了防止環向裂紋,在設計生產時要充分思量該處筒體厚度,過渡節筒體厚度應靠近于輪帶下筒體厚度與中間節筒體厚度的平均值,以利于變形平緩,使得應力易于分散,削減應力密集;關于大齒圈下筒體與彈簧板焊縫處的裂紋防備,環節是要保證筒體剛度大于彈簧板剛度,大齒圈下筒體厚度應不低于筒體公稱直徑的1%,彈簧板的厚度宜取筒體厚度的60%擺布,這樣有益于通過彈簧板的變形消化外力,緩解外力對焊縫的傷害;在生產護衛中也要盡量保證筒溫縱向、環向溫差小于50℃,減小附加彎曲應力及溫差應力;同時也不行為了檢修或其余方便,在筒體上隨便施焊,若必須施焊時,要采納措施,并在過后按規范切除并打磨干凈。


3.3 反轉窯過渡帶裂紋的防備

過渡帶的筒體開裂,要緊原因是筒體受到窯內堿性氣體、堿性物料的腐蝕后,筒體變薄所致。以是開始要思量堿性物料與金屬筒體的隔離,以削減腐蝕,其措施有幾個方面。一是可在筒體內表面粉刷高溫防腐涂料;二是通過濕砌耐火磚包漿,消除磚縫,把堿性物料與金屬筒體隔離開來,杜絕或緩解應力與化學腐蝕,延長筒體壽命。也可通過提高筒體厚度延長筒體壽命(如把筒體厚度提高到筒體公稱直徑的0.7%)。


3.4 筒體裂紋的其余防備措施

如護衛窯皮、護衛耐火磚,防止筒溫不均或過高,保證筒體質料機器性能,保證運轉狀況下的筒體直線度,減小附加載荷;正常控制窯體上下竄的速率,嚴禁加速頂窯;防止大小齒輪咬根,增加徑向頂力等等。若窯筒體已發現裂紋,應及時打止裂孔,并進行有效焊接,制止裂紋延伸;同時施焊位置應選定在該處程度中心線上45°,因為此處橫向應力為零;對于過渡帶的筒體裂紋,經檢驗若筒體已遭到腐蝕,且腐蝕量已到達30%擺布,要做改換筒體籌辦,否則會引起大的變亂。

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