回轉(zhuǎn)窯筒體段節(jié)的更換研究

趙晗雪

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110000）

在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會接到回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)窯筒體的備件訂單，這就是為了提高轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量而進(jìn)行的轉(zhuǎn)爐改造，并且需要針對輪帶﹑墊片﹑筒體嚴(yán)重銹蝕﹑筒體裂紋等問題進(jìn)行一定的更換。但是也常常會碰到，由于業(yè)主的方案并非最優(yōu)，所以必須對所定的備件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。為了更好的指導(dǎo)機筒的訂制和替換，針對不同的機筒更換目標(biāo)和要求，提出了在更換過程中遇到的問題和相應(yīng)的解決辦法。在回轉(zhuǎn)窯的筒體更換中，按其更換的目的，大體可分成兩種：一種是為提高產(chǎn)量而進(jìn)行的筒體改造，一種是替換銹蝕﹑損壞的筒體。這兩種類型的管件更換，必須綜合考慮各方面的影響因素，才能更好地滿足零件的要求。

1 回轉(zhuǎn)窯筒體段節(jié)的更換要點

1.1 備件準(zhǔn)備

首先要對備件進(jìn)行裝配，以檢驗零件的形狀公差與設(shè)計要求是否一致，不符合的部位要進(jìn)行校正，并作好記錄。完成后，在垂直的接口處打上對接的標(biāo)志。將備品圓筒運送到工地后，要將斜面和周圍的漆面和周圍的污垢全部清除，并將其打磨成金屬光澤。備品圓筒上的槽口是用機械加工的，通常我們都是不對稱的x形。由于圓筒更換時要考慮到焊接部位，避免以往出現(xiàn)的環(huán)形縫線，同時也便于進(jìn)行現(xiàn)場作業(yè)。

1.2 劃線

首先要按照規(guī)定的方向確定刻痕的位置，測量該窯筒的變形（徑向）和變形的部位，并且作好記錄最后在圓筒上作上記號。劃線是在窯筒的外壁上進(jìn)行的，其具體的操作是：首先用劃針抵住窯筒的外側(cè)，然后轉(zhuǎn)動窯身，劃出切割線；再將窯身轉(zhuǎn)動3圈～4圈，以測定切割中心線的精確度；如果確定切口中心線是正確的，然后畫斜口線，在已畫好的直線上打樣，沖孔的距離通常為30mm左右。劃痕誤差需要控制在5mm左右。

1.3 切割

切割通常采用的是常規(guī)的氧—乙炔人工氣割，該方法設(shè)備簡單，操作簡單，但是勞動強度大，而且切削的質(zhì)量難以保證，特別是在切削坡口時會容易出現(xiàn)超差現(xiàn)象。還可采用半自動氣割機進(jìn)行氧一乙炔的自動切斷，在切斷之前，按照測量到的內(nèi)筒（外圈）內(nèi)徑制造氣割機的導(dǎo)軌，可以分成4到8個部分。然后，按照切割中心線﹑坡口切割線，利用半自動氣割機割口的長度，確定鋼軌安裝位置，把鋼軌焊接在窯筒上。在安裝好氣割機后，要將氣流線調(diào)節(jié)至與切割線相匹配。通過檢測，可以點燃來調(diào)節(jié)火候最后進(jìn)行切割。在切割過程中要特別注意回轉(zhuǎn)配合，保證氣割機在可自由走動的范圍內(nèi)。在下坡或上坡的時候，操作者要協(xié)助，避免滑倒或上坡。采用半自動氣割機加工的切口，具有平整的表面，便于加工，節(jié)省工時。對于切割面的質(zhì)量有著一定的要求，具體為：表面粗糙度小于0.16mm，不平度在0.75 mm左右，不直度小于2mm。

1.4 筒體備件的更換

筒體備件的更換通常有三個要點：①焊接同一部位的修補次數(shù)不得多于2次；②圓筒小節(jié)的最小長度不得少于1m，而在相同的跨徑中，其長度不能超過1.5m的分段不得超過1節(jié)；③在不均勻的厚鋼板對接時，如果兩片板的厚度差異大于或等于3 mm，則根據(jù)L≥5（S1-S2）的規(guī)定，厚板的外壁要加工為過渡的錐形表面（參見圖1)，S1是厚鋼板的厚度，S2是薄鋼板的厚度，而L是厚鋼板的削薄寬度。

圖1 不等厚鋼板過渡圓錐面削薄示意圖

在第一條和第二條中，考慮到鋼板的排列，通常要與原來的焊縫間隔200mm～300mm的長度進(jìn)行切割，以避免受焊接的影響。而且回轉(zhuǎn)窯的管板寬度通常設(shè)定在2m以上，1.8m以下的寬度很少見，所以第一條比較少見，如果遇特殊情況需要特殊處理；針對第三條來說，為減少因板料厚度不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，必須對圓筒進(jìn)行切削，然而，只有在新的零件上才能進(jìn)行減薄加工，而原來的回轉(zhuǎn)窯的圓筒很難對其進(jìn)行薄化加工，所以在零件的設(shè)計中必須兼顧。

1.5 對接找正

備件縱向焊縫與圓筒縱向焊接的位置不應(yīng)該相對地對接，嚴(yán)禁出現(xiàn)交叉焊接的情況。

備件圓筒和回轉(zhuǎn)窯筒準(zhǔn)備就緒后，就可以開始吊裝和調(diào)整。在300攝氏度左右載荷轉(zhuǎn)動時，必須保證圓筒的平直不會產(chǎn)生調(diào)動的情況，同時確保圓筒對接板厚差在1 mm內(nèi)（局部縱焊縫附近不得大于2 mm）。窯體的直線度的控制與調(diào)節(jié)，詳細(xì)見圖2。

秦鐵崖從左邊袖筒里拿出一樣物件，輕輕擺在喬十二郎面前。一見此物，喬十二郎那顆本來趨于安穩(wěn)的心，又忍不住劇烈跳蕩。那是一個糊著畫紙的紙筒，喬十二郎很清楚，那是一個煙花筒。陸府遭難之日，他和表姐羅香，就是憑著這件不起眼的小東西，阻滯了灰衣殺手的進(jìn)攻，贏得時間，從而成功逃脫。

圖2 軸向焊縫調(diào)整圖

在運行的過程中，每個道口的軸向調(diào)整控制通常不低于8個，在圓周上均勻分布。螺釘?shù)闹睆绞荕48，兩端有兩個螺帽，用于調(diào)整和定位。調(diào)節(jié)控制筒身厚度誤差控制的壓盤通常為12塊，可視圓度大小而定，螺紋通常選用細(xì)齒，便于調(diào)節(jié)。經(jīng)過檢驗，確定無誤后，在對接合部焊接一塊臨時接頭，將備件圓筒與窯體緊固在一塊，使其能夠自由旋轉(zhuǎn)。

1.6 焊接

在焊接之前，首先要根據(jù)測量結(jié)果判斷出是否有偏差，然后把最大的位置移到最上面，然后再利用自身的重量來進(jìn)行修正。由于場地條件的限制，通常采用手工焊接。

從外環(huán)縫開始，最佳的焊接部位為平面焊縫，焊接時要對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。第一層為打底焊，以確保熔融深度，是整個工作的基本要求。選擇標(biāo)mm電極，電流170A～200 A，電弧短，電極垂直，無搖擺。對焊接質(zhì)量的要求是：具有良好的焊接性能，并能與母材相結(jié)合，并確保焊縫的平直﹑成型和無缺陷。第一次焊接后，應(yīng)將藥皮完全除去，然后用角磨機對焊縫進(jìn)行拋光，以除去飛濺。從二次起用中5mm的電極，電流210A～240 A，電弧短時，在槽口橫斷面上作半月狀擺動，兩端略有停頓。焊接時應(yīng)保證焊縫平整﹑表面平滑﹑有細(xì)小的鱗片﹑寬度均勻﹑無夾渣﹑氣孔等缺陷。焊接面與母材相結(jié)合，過渡平穩(wěn)，降低了咬肉現(xiàn)象的發(fā)生，其深度為0.5mm，連續(xù)長度為100mm，兩側(cè)咬肉的總長度不能超過10%。焊接后，焊縫要呈中間凹進(jìn)的弧形，認(rèn)真地檢查焊接質(zhì)量，沒有缺陷，然后進(jìn)行最后一次焊接。此時采用高壓小電流﹑低速焊接工藝，可以獲得良好的焊接效果。罩面焊接時，焊縫表面要平整，寬度要均勻，不得有咬肉現(xiàn)象，要把起滅弧的弧坑補焊平整。所有的焊縫焊接完畢后，應(yīng)保證焊縫的高度不能比母材料的表面低。

在圓筒外側(cè)焊接完成后，在進(jìn)行內(nèi)部環(huán)縫之前，必須將所有的接頭和工具夾具除去，然后清除焊條的根部。通常先用碳弧氣刨進(jìn)行一次，然后再用角向磨光機仔細(xì)打磨，直到溝槽的深度﹑寬度大致相同﹑平滑﹑平滑，確定沒有問題后，再進(jìn)行焊接。焊接方式和要求與外焊一樣，但不能重復(fù)。

圓筒材質(zhì)Q235，焊接性好，在圓筒焊接完成后，立即投入生產(chǎn)，由于其工作溫度較高，所以可以實現(xiàn)整體退火。所以，在焊前不需要進(jìn)行預(yù)熱，也不需要在焊中和焊后進(jìn)行其它的處理。

2 案例分析

2.1 存在的問題

某公司水泥熟料3號生產(chǎn)線。4.0m×60m二擋輪帶相應(yīng)的回轉(zhuǎn)窯節(jié)段檢修前出現(xiàn)了以下幾個問題：

（1）二檔輪帶與墊板之間的空隙大，磨損嚴(yán)重，目測熱狀態(tài)下的空隙為13 mm；

（2）二擋輪帶對應(yīng)的圓筒節(jié)段產(chǎn)生了疲勞裂紋；

（3）二檔輪帶對應(yīng)的筒體節(jié)段的部分耐火磚存在扭曲和擠壓現(xiàn)象；

（4）二擋輪帶相應(yīng)的圓筒節(jié)段在短期內(nèi)多次出現(xiàn)多次落磚﹑紅窯。

2.2 原因分析

在圓筒和支撐裝置構(gòu)成的系統(tǒng)中，有兩種磨損會影響到各個部件的相對位置：車輪在車輪上滾動時，其工作表面會慢慢地被磨損（從現(xiàn)場觀測，輪胎的磨損非常小，可以繼續(xù)使用）；輪胎與滾筒之間，因徑向遞增而產(chǎn)生的磨損。通過現(xiàn)場觀測，發(fā)現(xiàn)滾筒在滾筒上滑動較大，且磨損較大，是造成滾筒變形的主要因素。隨著磨損程度的增加，二檔輪帶相應(yīng)的圓筒節(jié)段中心向下移動，在調(diào)節(jié)機構(gòu)不能適應(yīng)的情況下，圓筒節(jié)段的變形，使耐火材料扭曲﹑破碎﹑脫落，從而造成燒窯事故，長此以往，二檔輪帶相應(yīng)的圓筒節(jié)段會產(chǎn)生疲勞裂紋，甚至?xí)?dǎo)致圓筒斷裂。

2.3 處理措施

出現(xiàn)裂縫最直接的方法是采用開槽焊和補焊，因為3號窯二檔的輪帶相應(yīng)的圓筒已進(jìn)行了多次補焊。這一次，它的裂紋再次出現(xiàn)，想要修復(fù)是根本不可能的使其，這種情況下只能進(jìn)行重新焊接。

更換圓筒節(jié)段，要比更換托輪困難得多，必須切斷圓筒，不但維護(hù)成本高，還會影響生產(chǎn)。與旋轉(zhuǎn)窯的安裝相似，替換圓筒節(jié)段，它的特點是施工重量大，施工位置高，安裝精度高，單件吊裝重量大。由于長期提供高質(zhì)量的服務(wù)，公司將替換工作委托給我公司。鑒于施工現(xiàn)場和業(yè)主對施工進(jìn)度的需要，最終決定將轉(zhuǎn)爐中的耐火材料全部拆掉，并將其替換。具體工作包括前期準(zhǔn)備﹑舊筒體切割﹑新筒體的安裝﹑焊接等。

2.3.1 前期準(zhǔn)備工作

此次二擋輪帶圓筒的切割和拆卸，應(yīng)充分考慮到兩側(cè)窯筒和耐火磚的支持，并應(yīng)事先準(zhǔn)備好支架。（見圖3），經(jīng)計算得出支架的承載能力為500T的重量。在此基礎(chǔ)上，采用鋼結(jié)構(gòu)材料制造出兩個支架，并在支架上分別安裝兩臺500 T液壓千斤頂，將窯托置于千斤頂上，用于切割筒體，使其失去支撐。

圖3 支撐架

2.3.2 切割回轉(zhuǎn)窯筒體節(jié)段

在裝置停止運轉(zhuǎn)后，對老圓筒進(jìn)行切割﹑拆卸，在切割前需要在圓筒上劃出基準(zhǔn)線，切割線，坡口線，共三條線。在切割點附近，固定一畫點，旋轉(zhuǎn)窯的圓周，以畫中的圓圈為參考線，將切割線反向推出。在切割線兩側(cè)的管口處，將耐火材料的一些耐火材料移出，并用“米字型”支撐將其緊固，以避免其變形。此次拆除更換窯管節(jié)段，全長2.8m，并將輪帶與管體分段同時拆下。首先，在支架上安裝500 T的千斤頂，將輪胎固定在吊車上，吊車達(dá)到一定的重量后，再進(jìn)行相應(yīng)的切割和拆卸，完成之后將舊的圓筒連同車輪一起吊下來。根據(jù)預(yù)先繪制的線條，將切口的另一頭的圓筒進(jìn)行拋光。

2.3.3 安裝新筒體節(jié)段

校驗新管節(jié)段的所有資料，并對管節(jié)節(jié)的橢圓進(jìn)行檢驗，其圓度偏差不得超過0.002 D，也就是8mm，用鋼盤尺對圓管端部的外周進(jìn)行測量，誤差不超過6mm。對圓筒的接合部進(jìn)行檢查，確保圓筒外圈的端部無毛刺和雜質(zhì)，如果出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象應(yīng)立即進(jìn)行處理。窯管接頭處有18根拉緊螺栓和18個調(diào)整塊，通過調(diào)整螺栓和調(diào)整塊，可以對接縫處的對接間隙和錯邊量進(jìn)行調(diào)整，以確保圓筒的無縫對接。

將舊的圓筒和輪帶全部拆下，將輪帶與舊筒從地上拆卸下來。新的圓筒部分在地面上進(jìn)行了舊輪帶的裝配，裝配完畢后檢查輪帶在更換圓筒部分的位置。新筒體節(jié)段的吊裝見圖4。

圖4 新筒體節(jié)段的吊裝

找到窯筒的中心，在每個支撐點找到圓心，用坐標(biāo)紙把每個支撐點的中心都開一個圓形的孔，這樣可以使激光經(jīng)緯儀對齊。找準(zhǔn)參考點，找準(zhǔn)圓筒，找出一檔和三檔帶的中心點，再用經(jīng)緯儀測量，在一檔與三檔中間點之間的一條直線上，找出新的圓筒節(jié)段的中心，并以此作為新的圓筒節(jié)段的參考點。規(guī)定直徑圓的跳動不得超過5mm，對新圓柱節(jié)段的中心與參考點進(jìn)行對比，如果超過允許值，用18根拉緊螺栓進(jìn)行調(diào)整。達(dá)到調(diào)節(jié)效果后，再擰緊全部螺帽，這個過程要慢，以確保圓筒節(jié)段的接縫間隙在1mm～3mm以內(nèi)，最大誤差不超過2mm。

2.3.4 焊接筒體

在對齊完畢后，對接頭進(jìn)行檢驗，然后進(jìn)行焊接，圓筒的焊接是回轉(zhuǎn)窯安裝中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的質(zhì)量將直接關(guān)系到窯爐的使用和使用壽命，因此，對焊接工作應(yīng)給予很大的關(guān)注，并要求通過相關(guān)考試并且取得資格證的焊工進(jìn)行。焊接時，應(yīng)采用轉(zhuǎn)爐進(jìn)行焊接，并應(yīng)對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行臨時固定；首先是點焊，然后是180°的對稱焊接，電焊的長度在150mm～200mm之內(nèi)；采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊條為E5016，需在250℃的烘箱中進(jìn)行烘焙，保證焊條的干燥；從外邊開始，按同樣的順序進(jìn)行環(huán)形焊縫，并均勻地進(jìn)行，每層之間的起滅弧點不能重疊，以確保焊縫的質(zhì)量。當(dāng)焊縫處的強度達(dá)到一定程度后，才能拆卸鎖緊螺栓和調(diào)整塊。當(dāng)所有的圓筒都焊好后，才能拆卸圓筒內(nèi)部的“米字型”撐。在完成了所有的管件接頭后，對管件的焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗，并對焊縫進(jìn)行檢測，外觀質(zhì)量不能有缺肉﹑咬邊﹑氣孔﹑裂紋等缺陷，每個焊縫都要進(jìn)行超聲波檢測，并且不能少于25%，所有焊縫交叉部位都要進(jìn)行檢測，確保100%合格。

3 結(jié)語

綜上所述，在不拆卸回轉(zhuǎn)窯的耐火材料的前提下，將其與輪帶一同拆卸﹑替換，是我公司的一項大膽創(chuàng)新。在公司的嚴(yán)密組織下，技術(shù)人員和施工人員的密切合作，在確保安全的情況下，確保了工程的進(jìn)度和質(zhì)量！