回轉窯筒體墊板的優化

白文生

回轉窯筒體墊板的優化

白文生

Optimization of Rotary Kiln Shell Bearing Plate

回轉窯的運轉過程中，墊板與輪帶配合處經常會出現磨損、抱死、裂紋等一系列問題，本文通過對墊板設計、制造及使用等方面進行優化，減少了上述問題的發生。

墊板；間隙；設計；制造；潤滑

窯筒體是回轉窯的軀干，系由鋼板卷制并焊接而成。沿窯筒體長度方向上套有矩形輪帶，回轉窯筒體輪帶下采用浮動墊板，墊板可增加窯筒體剛度，避免窯筒體由于與輪帶有圓周方向的相對滑動而磨損。同時，由于墊板與輪帶間間隙的存在有利于通風，從而可降低輪帶內外表面溫差。墊板是回轉窯系統中的一個重要零件，筒體載荷通過其傳遞到輪帶。如果墊板設計不合理，則容易造成輪帶、筒體產生裂紋、掉磚紅窯等事故，造成不必要的經濟損失。

1 墊板使用中常見的問題

（1）墊板與輪帶間隙過小

回轉窯在運轉過程中，筒體的溫度較高，膨脹量較大；而輪帶內部與外部溫差較大，平均溫度相對較低，膨脹量較小，筒體與輪帶膨脹量的不同使得輪帶與墊板間隙變小。當此間隙縮小到一定程度時會造成筒體與輪帶脹死而產生縮頸，嚴重時會導致輪帶與筒體產生裂紋。

（2）墊板與輪帶間隙過大

回轉窯在運轉過程中，受設計制造、滑動磨損等原因影響，筒體與輪帶在受熱膨脹后仍然存在較大間隙，輪帶與筒體相對滑移量較大，一圈最多可達50mm以上。在這種情況下繼續運轉，筒體變形加大，耐火磚在交變應力的影響下會發生脫落，造成紅窯事故。

（3）墊板使用壽命短

在回轉窯運轉過程中，現場經常會出現墊板磨損較快的情況，有時甚至會出現墊板斷裂的事故，影響到設備的正常運轉。

2 墊板的優化

針對上述墊板現場使用中出現的主要問題，筆者從墊板設計、制造及使用等方面提出幾點優化建議。下面以?4.8m×72m回轉窯為例介紹如下：

（1）墊板材料的選取

墊板的常用材料為Q235C，其硬度及機械性能與輪帶相差較大，在使用過程中，墊板與輪帶之間存在著相對滑動，磨損較快。建議墊板材料選用16Mn，以減少磨損，延長使用壽命。

（2）墊板與輪帶間隙的設計

設計中，墊板與輪帶間隙的計算公式為：

式中：

C——輪帶與墊板的間隙值，mm

D——輪帶內徑，mm

α——熱膨脹系數，0.000 012mm/℃

△T——筒體與輪帶的溫度差值，℃

目前通常設計為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔輪帶與墊板間隙設計值分別為10mm、10mm、8mm，筒體墊板與輪帶溫差值按170℃、170℃、130℃考慮。結合現場實際運轉情況來看，輪帶滑移量過小，特別容易出現輪帶與墊板抱死的情況，表明溫差值選取不合理，應調整溫差值，將回轉窯運轉時輪帶的正常滑移量控制在10~30mm。建議Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔筒體墊板與輪帶溫差值分別按200℃、200℃、170℃選取，此時對應的輪帶與墊板間隙值為12mm、12mm、10mm。

（3）墊板的弧長及數量設計

回轉窯運轉過程中，并不是所有墊板都能與輪帶接觸。為了延長墊板的使用壽命，應合理設計墊板，盡量減少墊板與輪帶配合面的空隙部位，增大墊板與輪帶的接觸面積，從而減小墊板壓應力。墊板比率公式為：

式中：

i——所有墊板總弧長占筒體周長的比率，i= 60%~70%

N——墊板數量，個

S——墊板弧長，mm

D——筒體外直徑，mm

墊板弧長及數量優化設計前后對比見表1。

表1 墊板弧長及數量優化設計前后對比表

（4）墊板結構的設計

結合墊板制造工藝及現場使用情況，對墊板結構優化設計的建議為：

a為便于加工制造，槽寬A由原來的向心方式修改為豎直方式。

b加大B尺寸，以提高墊板強度，防止運行過程中出現斷裂。

c墊板外圓改為機械加工，以保證輪帶與墊板間隙的均勻。

墊板結構優化設計前后對比見圖1。

圖1 墊板結構對比

（5）墊板的制造

以前墊板表面不加工，直接卷制而成，受鋼板厚度誤差及制造時筒體本身圓度誤差的影響，現場實際測量間隙與設計要求相差較大，影響正常使用。建議墊板與筒體段節點焊后，對墊板進行機械加工（如圖2所示），這樣既能保證墊板與輪帶的安裝間隙，又不受輪帶內徑加工的制約（以前加工完輪帶內徑后才可配制墊板），節省了制造時間。

圖2 筒體墊板加工

TQ172.622.29

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2016-07-11；編輯：孫娟