固定銨預灰桶底部軸承改造

王愛民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

固定銨預灰桶底部軸承改造

王愛民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

針對固定銨預灰桶存在的問題進行了分析，并提出了具體解決措施，大膽探索和應用了ZGMn13材質，保證設備穩定運行，同時為耐磨材質在生產中的推廣應用提供了寶貴的經驗。

預灰桶；研磨效應；ZGMn13；耐磨軸瓦；保護套

固定銨蒸餾工序是我公司新節能項目的重要組成部分，于2012年建成并投產，任務是將重灰車間三效蒸發工序來的濃縮母液與石灰磨制灰粉在預灰桶內混合反應，分解濃縮母液中的固定銨，然后再送入固定銨蒸餾塔蒸出其中的氨送老系統吸收；另利用濾過送來的冷母液與蒸氨出氣換熱，升溫后的熱母液送三效蒸發工序，從而實現熱量的綜合利用。預灰桶是本工序關鍵設備之一，其運行狀況的好壞直接決定著本工序生產能否穩定運行。

1 設備簡介

我公司固定銨預灰桶直徑為6.0 m，全高15 095 mm，全容積為294 m3，有效容積120 m3，轉速為42 r/min，桶壁與進灰絞龍通過法蘭連接，桶頂設有母液噴淋口4個和補充灰乳口1個，預灰桶出氣設有噴淋口6個，預灰桶上部為內部襯鈦(見圖1)。

圖1 固定銨預灰桶結構

攪拌裝置采用槳式偏心安裝結構，攪拌軸偏離預灰桶桶體中心線一定的距離，運轉過程中使得液流在各個部位點壓力分布不同，加強了液層之間的相對運動，從而增強了液層間的湍動，防止液體在攪拌器附近產生渦流回轉區域，其攪拌效果與安裝擋板近似，使得攪拌效果得到明顯的改善。但偏心安裝也容易引起設備在工作過程中產生振動。

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題

自固定銨工序投入運行以來，預灰桶就暴露出諸多問題，主要體現在：進料絞龍軸易斷、底部軸承使用周期短，檢修困難、夾克聯軸器頻繁松動等。雖經過多次改造，但底部軸承使用周期短的問題一直沒有得到徹底解決，最長使用周期1個月左右，導致生產被迫停車檢修，成為制約固定銨蒸餾系統平穩生產的“瓶頸”。

2.2 原因分析

由于磨灰系統送來的干灰中攜帶大量泥沙，進入預灰桶后隨液流流入桶底部定位軸與軸承間隙之中，當設備運轉時，軸與軸承之間發生相對轉動，在擠壓力作用下泥沙在配合面之間鑲嵌到零件表面形成研磨切削，導致軸承、軸等零部件快速磨損，配合間隙加大，沙粒流入量隨之增加，進一步惡化磨損，引起攪拌長軸軸定心不良，發生振擺，最終導致預灰桶攪拌零部件松動甚至損壞，停產檢修。

3 解決措施

3.1 材質選擇

針對上述問題，我們查閱了諸多資料，曾試用耐磨鑄鐵、40Cr等多種材質，均未取得良好的效果。經過反復推敲分析，借鑒石灰溜管內襯耐磨鑄錳板的經驗，決定采用ZMn13材質進行試驗。ZGMn13屬于高碳合金特殊性能鋼，鋼的常用牌號及化學成分機械性能如表1、2所示。

表1 高錳鋼牌號、化學成分(摘自GB/T 5680—1988)

注：ZGMn13系鑄造高錳鋼，“-”后阿拉伯數字表示品種代號。

表2 高錳鋼力學性能(摘自GB/T 5680—1988)

注：表中力學性能為水韌處理后試樣數據值。

ZGMn13鋼是應用廣泛的典型耐磨鋼。通過價格和加工性能等多方面考慮決定采ZGMn13-1鋼。用為了改善組織以提高韌性，對鋼進行水韌處理，即加熱到1 000～1 100 ℃適當保溫后水冷，消除沿晶界或滑移面析出的碳化物，獲得均勻的、單一的奧氏體組織，使之具有高的抗拉強度、塑性、韌性和無磁性[1]。ZGMn13-1鋼的主要特點是在使用中受到劇烈沖擊和強大壓力而變形時，其表面層將迅速產生加工硬化并有馬氏體及ε相沿滑移面形成，從而產生高耐磨的表面層，而內層仍保持優良的韌性[2]，因此即使零件磨損到很薄，仍能承受較大的沖擊載荷不致破裂,故可用于鑄造各種耐沖擊的耐磨件。

3.2 實施方案

現場測繪出圖，聯系相關生產廠家定制ZGMn13-1鋼耐磨軸瓦和保護套，保護套采用過盈配合熱裝于定心軸上，為了不使碳在加熱過程中析出，控制加熱溫度在100 ℃以內。此外，ZGMn13鋼的導熱性很差，加熱需緩慢，以免產生裂紋。與耐磨軸瓦形成硬對硬的一對摩擦副，高錳鋼由于加工硬化快，切削加工困難，采用精密鑄造并水韌處理后磨削的工藝進行加工，以保證加工精度。設備運轉時，配合間隙進入沙粒的軸瓦與保護套在沖擊擠壓力作用下，表面產生加工硬化效應，從而產生高耐磨表面層，進而延長耐磨軸瓦與保護套使用壽命。

4 結 語

此次改造于2014年10月實施，檢修周期由原來的不足一個月延長到了三個月以上，已經能滿足生產周期的需要。

ZGMn13鋼在固定銨預灰桶大膽應用的成功，不但解決了制約生產穩定的瓶頸問題，大大降低了檢修頻次和工作量，而且為其他滑動軸承快速磨損設備改造提供了寶貴的借鑒經驗。

[1] 《鋼鐵熱處理》編寫組.鋼鐵熱處理原理及應用[M].上海:上海科技出版社,2007

[2] 米德林.金屬力學性能[M].北京:機械工業出版社，2005

TQ114.15

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1005-8370(2017)04-37-02

2017-05-15