NM360耐磨板在石灰窯星形出灰機的應用

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

在純堿生產(chǎn)中石灰窯是主要生產(chǎn)設備，將石灰石和焦炭在窯內(nèi)煅燒，產(chǎn)生合格的窯氣和生石灰。出灰密封設備經(jīng)過多年的發(fā)展，目前效果最好的主要有三種包括星形出灰機、段式出灰機和三道閘門，其中星形出灰機以其結構簡單、易于制造、體積小、成為我國大型混料式機械化豎窯使用最多的出料裝置。星形出灰機是保證豎爐橫截面均勻出料、調(diào)節(jié)焙燒帶形狀、穩(wěn)定窯內(nèi)氣流走向、破碎黏結物料、決定生產(chǎn)能力(產(chǎn)量)、影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵設備。出料的密封效果是保證實現(xiàn)良好的窯況以及環(huán)保節(jié)能效果的重要方面。

1 石灰窯星形出灰機結構

目前，我公司采用的石灰窯出料密封裝置是星形出灰機，它的主要作用包括卸料和鎖風。窯底的物料經(jīng)出料溜管進入星形出灰機，通過電機減速機帶動轉(zhuǎn)轂的轉(zhuǎn)動排出，轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)轂與機殼間緊密配合，實現(xiàn)石灰窯內(nèi)外的氣體密封。隨著現(xiàn)在環(huán)保壓力的加大，對出灰機的密封效果也提出了更高的要求。

1.擺線針輪減速機 2.浮動聯(lián)軸器 3.端蓋 4.機殼 5.軸 6.轉(zhuǎn)轂 7.NM360耐磨板圖1 星形出灰機結構示意圖

2 生產(chǎn)運行中存在的問題

星形出灰機能在不停風條件下連續(xù)卸出物料，密封是靠轉(zhuǎn)轂與機殼的緊密配合，但在長期運轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)轂葉片受物料磨損而導致密封性能變差，轉(zhuǎn)轂與殼體之間間隙增大，失去密封作用，致使出灰機的鎖風作用下降，甚至失效。由于出料裝置鎖風作用的下降使石灰窯內(nèi)外溢風量增加，導致操作環(huán)境中的粉塵污染，并且增加鼓風機的動力損耗。

一般情況下，星形出灰機使用壽命為4～5個月，隨著機殼與轉(zhuǎn)轂接觸面磨損情況加重而導致間隙不斷增大，當間隙值超過10 mm時就需要更換出灰機。我公司共有10臺混料式機械化豎式石灰窯，每臺豎式石灰窯需配備一臺星形出灰機，故需要10臺星形出灰機。假設星形出灰機4個月更換一次，那一年就需更換30臺。因為使用量大一次性報廢成本太高，所以就采用將星形出灰機轉(zhuǎn)轂表面和殼體內(nèi)側(cè)襯鋼板的結構改造措施。

轉(zhuǎn)轂表面和機殼內(nèi)側(cè)磨損的主要原因是殼體與轉(zhuǎn)轂摩擦副抗磨能力差，在設備運行過程中，無論間隙多大，都會有相應尺寸的石灰石顆粒進入到配合間隙中，造成轉(zhuǎn)轂及殼體表面磨損。所以需要提高殼體內(nèi)側(cè)、轉(zhuǎn)轂外表面所襯鋼板的耐磨性能，才能延長星形出灰機使用壽命。

3 耐磨鋼特性介紹

耐磨鋼板具有很高耐磨性能和較好沖擊性能好，能夠進行切割、彎曲、焊接等，可采取焊接、塞焊、螺栓連接等方式與其他結構進行連接，同時具有良好的機加工性能。耐磨鋼板由低碳鋼板和合金耐磨層兩部分組成，合金耐磨層一般為總厚度的1/3～1/2。工作時由基體提供抵抗外力的強度、韌性和塑性等綜合性能，由合金耐磨層提供滿足指定工況需求的耐磨性能。在維修現(xiàn)場過程中具有省時、方便等特點，耐磨鋼板廣泛應用于冶金、煤炭、水泥、電力、玻璃、礦山機械、建材機械、磚瓦等行業(yè)，也可應用在砂磨機筒體、葉片，各種貨場、碼頭機械結構部件，軸承結構件，鐵路車輪結構件，軋輥等,與其他材料相比，耐磨鋼板具有很高的性價比。

表1 舞鋼產(chǎn)NM360耐磨鋼板成分

通過對各種耐磨板焊接性能、機械加工性能、耐磨性能及合金元素綜合考慮，并對多種型號材料進行加工及焊接試驗，最終采用NM360耐磨板作為內(nèi)襯材料。N是耐(nai)M是磨(mo)兩個中文漢字的第一個拼音字母，360則代表這種鋼板的平均布氏硬度。(NM360化學成分見表1)。通過碳當量可以確定NM360耐磨板有良好的焊接性能，又有適中的機械性能，能夠滿足出灰機修復過程中必須進行的卷板、拼接、鉆孔、攻絲、車削等各種加工工藝。

4 結構改造過程介紹

1)將星形出灰機各部件拆解后，因為轉(zhuǎn)轂表面磨損不均勻，首先將表面車削見光，并要保證表面與軸的同軸度,以保證最終表面耐磨板厚度均勻。在立式車床上裝夾轉(zhuǎn)轂止口部分，在軸上部用百分表找正,達到公差要求后開始車削。這樣經(jīng)過粗車、半精車、精車后達到加工精度要求。

2)將根據(jù)轉(zhuǎn)轂尺寸卷制好一定厚度的NM360耐磨板鋪在轉(zhuǎn)轂表面，并用千斤頂壓實，保證貼合緊密。在圖2中葉片位置鉆孔并用沉頭螺栓將襯板與轉(zhuǎn)轂之間連接牢固。按照第一次車削轉(zhuǎn)轂方法進行第二次車削使轉(zhuǎn)轂表面達到尺寸精度要求。同樣將殼體內(nèi)孔鏜床加工后，內(nèi)襯與轉(zhuǎn)轂外表面相同厚度的NM360耐磨板，在殼體均勻布置沉頭螺栓保證襯板與殼體貼合緊密。根據(jù)已經(jīng)加工完的轉(zhuǎn)轂尺寸，在保證殼體法蘭口與殼體內(nèi)表面垂直度前提下，預留一定間隙加工至尺寸精度要求。

3)因為NM360耐磨板是熱處理狀態(tài)下材料，整個檢修過程中要注意內(nèi)應力控制。盡量避免強力對口，防止以后加工中焊口因彈力裂開。

由于NM360耐磨板的碳當量較大,厚度較大,抗拉強度大,預熱有防止冷裂紋、降低冷卻速度、減小焊接應力的作用，故應在焊接前進行適當預熱,根據(jù)NM360耐磨板的力學性能進行預熱,在近焊接區(qū)采用局部預熱的方法,注意預熱溫度不能過高,否則將增加高溫停留時間,減緩冷卻速度,促使出現(xiàn)脆性裂紋。并且不能大面積加熱整形，控制焊接線能量，避免造成襯板硬度變化影響使用效果。無論是殼體還是轉(zhuǎn)轂，機加工時都是斷續(xù)車削，沖擊力較大，因此要盡量降低切削速度和進給量，同時加大刀尖強度，用韌性較好的刀具材料，防止切削過程中刀尖斷裂影響表面質(zhì)量。

4)為進一步改善使用性能，提高密封效果，增加圖2中轉(zhuǎn)轂的葉片厚度并將轉(zhuǎn)轂的長度加長，加寬了轉(zhuǎn)轂與機殼的接觸面積。進一步增加抗磨損能力。

5)當星形出灰機各部件都修復完成后進行裝配組裝，在組裝過程中，嚴格測量各部件尺寸，若不滿足裝配要求需及時調(diào)整部件尺寸，保證轉(zhuǎn)轂和機殼之間的配合間隙均勻，避免剮蹭。嚴格按照裝配要求對軸承、聯(lián)軸器、端蓋進行裝配組裝。應以裝配完成后能自由轉(zhuǎn)動且使用塞尺測量轉(zhuǎn)轂和機殼間間隙以達到裝配要求，為最終驗收標準。

圖2 轉(zhuǎn)轂結構示意圖

5 現(xiàn)場應用

因為NM360耐磨板是熱處理狀態(tài)交貨，在增強了耐磨性的同時，對工藝條件也提出了一定的要求。如果出灰溫度過高就會造成耐磨層組織再結晶，表面回火，使硬度不可逆轉(zhuǎn)的降低從而降低設備使用性能。這就要求使用過程中嚴格控制工藝參數(shù)，保證出灰溫度，如果發(fā)現(xiàn)出灰溫度過高，可暫停出灰加大風量，等待溫度降低后再作業(yè)。同時在設備連鎖設定時要讓出灰機停車時間比出灰轉(zhuǎn)盤滯后一段時間，既可以避免小灰倉冒灰增加窯底落灰，又可以避免高溫石灰在出灰機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)長時間停留造成內(nèi)襯層硬度降低。

6 結 語

通過結構改造，有效延長出灰機的使用壽命，減少環(huán)境污染,減低人工勞動成本，方便更換和檢修。在石灰窯安裝內(nèi)襯NM360耐磨板出灰機后，使用周期由原來4個月延長至12個月，大大降低了檢修工工作量，同時也相應的節(jié)省了檢修費用。其余出灰機也相繼參照此出灰機進行了改造，改造后效果明顯，同時也熟悉了NM360耐磨板這種新型材料性能及應用效果，逐步往其他設備上進行嘗試，為公司的增產(chǎn)增效做出貢獻。