回轉(zhuǎn)窯筒體墊板的優(yōu)化

白文生

回轉(zhuǎn)窯筒體墊板的優(yōu)化

白文生

Optimization of Rotary Kiln Shell Bearing Plate

回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，墊板與輪帶配合處經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)磨損、抱死、裂紋等一系列問題，本文通過對(duì)墊板設(shè)計(jì)、制造及使用等方面進(jìn)行優(yōu)化，減少了上述問題的發(fā)生。

墊板；間隙；設(shè)計(jì)；制造；潤(rùn)滑

窯筒體是回轉(zhuǎn)窯的軀干，系由鋼板卷制并焊接而成。沿窯筒體長(zhǎng)度方向上套有矩形輪帶，回轉(zhuǎn)窯筒體輪帶下采用浮動(dòng)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(duì)滑動(dòng)而磨損。同時(shí)，由于墊板與輪帶間間隙的存在有利于通風(fēng)，從而可降低輪帶內(nèi)外表面溫差。墊板是回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)中的一個(gè)重要零件，筒體載荷通過其傳遞到輪帶。如果墊板設(shè)計(jì)不合理，則容易造成輪帶、筒體產(chǎn)生裂紋、掉磚紅窯等事故，造成不必要的經(jīng)濟(jì)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(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，筒體的溫度較高，膨脹量較大；而輪帶內(nèi)部與外部溫差較大，平均溫度相對(duì)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(dāng)此間隙縮小到一定程度時(shí)會(huì)造成筒體與輪帶脹死而產(chǎn)生縮頸，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致輪帶與筒體產(chǎn)生裂紋。

（2）墊板與輪帶間隙過大

回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受設(shè)計(jì)制造、滑動(dòng)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(duì)滑移量較大，一圈最多可達(dá)50mm以上。在這種情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，筒體變形加大，耐火磚在交變應(yīng)力的影響下會(huì)發(fā)生脫落，造成紅窯事故。

（3）墊板使用壽命短

在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)墊板磨損較快的情況，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)墊板斷裂的事故，影響到設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 墊板的優(yōu)化

針對(duì)上述墊板現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的主要問題，筆者從墊板設(shè)計(jì)、制造及使用等方面提出幾點(diǎn)優(yōu)化建議。下面以?4.8m×72m回轉(zhuǎn)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(jī)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(duì)滑動(dòng)，磨損較快。建議墊板材料選用16Mn，以減少磨損，延長(zhǎng)使用壽命。

（2）墊板與輪帶間隙的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)中，墊板與輪帶間隙的計(jì)算公式為：

式中：

C——輪帶與墊板的間隙值，mm

D——輪帶內(nèi)徑，mm

α——熱膨脹系數(shù)，0.000 012mm/℃

△T——筒體與輪帶的溫度差值，℃

目前通常設(shè)計(jì)為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ檔輪帶與墊板間隙設(shè)計(jì)值分別為10mm、10mm、8mm，筒體墊板與輪帶溫差值按170℃、170℃、130℃考慮。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況來(lái)看，輪帶滑移量過小，特別容易出現(xiàn)輪帶與墊板抱死的情況，表明溫差值選取不合理，應(yīng)調(diào)整溫差值，將回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輪帶的正?；屏靠刂圃?0~30mm。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(shí)對(duì)應(yīng)的輪帶與墊板間隙值為12mm、12mm、10mm。

（3）墊板的弧長(zhǎng)及數(shù)量設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，并不是所有墊板都能與輪帶接觸。為了延長(zhǎng)墊板的使用壽命，應(yīng)合理設(shè)計(jì)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(yīng)力。墊板比率公式為：

式中：

i——所有墊板總弧長(zhǎng)占筒體周長(zhǎng)的比率，i= 60%~70%

N——墊板數(shù)量，個(gè)

S——墊板弧長(zhǎng)，mm

D——筒體外直徑，mm

墊板弧長(zhǎng)及數(shù)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比見表1。

表1 墊板弧長(zhǎng)及數(shù)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比表

（4）墊板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

結(jié)合墊板制造工藝及現(xiàn)場(chǎng)使用情況，對(duì)墊板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議為：

a為便于加工制造，槽寬A由原來(lái)的向心方式修改為豎直方式。

b加大B尺寸，以提高墊板強(qiáng)度，防止運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷裂。

c墊板外圓改為機(jī)械加工，以保證輪帶與墊板間隙的均勻。

墊板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后對(duì)比見圖1。

圖1 墊板結(jié)構(gòu)對(duì)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(shí)筒體本身圓度誤差的影響，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量間隙與設(shè)計(jì)要求相差較大，影響正常使用。建議墊板與筒體段節(jié)點(diǎn)焊后，對(duì)墊板進(jìn)行機(jī)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(nèi)徑加工的制約（以前加工完輪帶內(nèi)徑后才可配制墊板），節(jié)省了制造時(shí)間。

圖2 筒體墊板加工

TQ172.622.29

A

1001-6171（2017）02-0056-03

中材裝備集團(tuán)有限公司，天津300400；

2016-07-11；編輯：孫娟