王愛民
(唐山三友化工股份有限公司,河北唐山 063305)
固定銨預(yù)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(duì)固定銨預(yù)灰桶存在的問題進(jìn)行了分析,并提出了具體解決措施,大膽探索和應(yīng)用了ZGMn13材質(zhì),保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)為耐磨材質(zhì)在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
預(yù)灰桶;研磨效應(yīng);ZGMn13;耐磨軸瓦;保護(hù)套
固定銨蒸餾工序是我公司新節(jié)能項(xiàng)目的重要組成部分,于2012年建成并投產(chǎn),任務(wù)是將重灰車間三效蒸發(fā)工序來的濃縮母液與石灰磨制灰粉在預(yù)灰桶內(nèi)混合反應(yīng),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(tǒng)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(fā)工序,從而實(shí)現(xiàn)熱量的綜合利用。預(yù)灰桶是本工序關(guān)鍵設(shè)備之一,其運(yùn)行狀況的好壞直接決定著本工序生產(chǎn)能否穩(wěn)定運(yùn)行。
我公司固定銨預(yù)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(zhuǎn)速為42 r/min,桶壁與進(jìn)灰絞龍通過法蘭連接,桶頂設(shè)有母液噴淋口4個(gè)和補(bǔ)充灰乳口1個(gè),預(yù)灰桶出氣設(shè)有噴淋口6個(gè),預(yù)灰桶上部為內(nèi)部襯鈦(見圖1)。
圖1 固定銨預(yù)灰桶結(jié)構(gòu)
攪拌裝置采用槳式偏心安裝結(jié)構(gòu),攪拌軸偏離預(yù)灰桶桶體中心線一定的距離,運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使得液流在各個(gè)部位點(diǎn)壓力分布不同,加強(qiáng)了液層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而增強(qiáng)了液層間的湍動(dòng),防止液體在攪拌器附近產(chǎn)生渦流回轉(zhuǎn)區(qū)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(shè)備在工作過程中產(chǎn)生振動(dòng)。
2.1 存在問題
自固定銨工序投入運(yùn)行以來,預(yù)灰桶就暴露出諸多問題,主要體現(xiàn)在:進(jìn)料絞龍軸易斷、底部軸承使用周期短,檢修困難、夾克聯(lián)軸器頻繁松動(dòng)等。雖經(jīng)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(zhǎng)使用周期1個(gè)月左右,導(dǎo)致生產(chǎn)被迫停車檢修,成為制約固定銨蒸餾系統(tǒng)平穩(wěn)生產(chǎn)的“瓶頸”。
2.2 原因分析
由于磨灰系統(tǒng)送來的干灰中攜帶大量泥沙,進(jìn)入預(yù)灰桶后隨液流流入桶底部定位軸與軸承間隙之中,當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸與軸承之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),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(dǎo)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(jìn)一步惡化磨損,引起攪拌長(zhǎng)軸軸定心不良,發(fā)生振擺,最終導(dǎo)致預(yù)灰桶攪拌零部件松動(dòng)甚至損壞,停產(chǎn)檢修。
3.1 材質(zhì)選擇
針對(duì)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(zhì),均未取得良好的效果。經(jīng)過反復(fù)推敲分析,借鑒石灰溜管內(nèi)襯耐磨鑄錳板的經(jīng)驗(yàn),決定采用ZMn13材質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。ZGMn13屬于高碳合金特殊性能鋼,鋼的常用牌號(hào)及化學(xué)成分機(jī)械性能如表1、2所示。
表1 高錳鋼牌號(hào)、化學(xué)成分(摘自GB/T 5680—1988)
注:ZGMn13系鑄造高錳鋼,“-”后阿拉伯?dāng)?shù)字表示品種代號(hào)。
表2 高錳鋼力學(xué)性能(摘自GB/T 5680—1988)
注:表中力學(xué)性能為水韌處理后試樣數(shù)據(jù)值。
ZGMn13鋼是應(yīng)用廣泛的典型耐磨鋼。通過價(jià)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(duì)鋼進(jìn)行水韌處理,即加熱到1 000~1 100 ℃適當(dāng)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(qiáng)度、塑性、韌性和無磁性[1]。ZGMn13-1鋼的主要特點(diǎn)是在使用中受到劇烈沖擊和強(qiáng)大壓力而變形時(shí),其表面層將迅速產(chǎn)生加工硬化并有馬氏體及ε相沿滑移面形成,從而產(chǎn)生高耐磨的表面層,而內(nèi)層仍保持優(yōu)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(shí)施方案
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪出圖,聯(lián)系相關(guān)生產(chǎn)廠家定制ZGMn13-1鋼耐磨軸瓦和保護(hù)套,保護(hù)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(nèi)。此外,ZGMn13鋼的導(dǎo)熱性很差,加熱需緩慢,以免產(chǎn)生裂紋。與耐磨軸瓦形成硬對(duì)硬的一對(duì)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(jìn)行加工,以保證加工精度。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),配合間隙進(jìn)入沙粒的軸瓦與保護(hù)套在沖擊擠壓力作用下,表面產(chǎn)生加工硬化效應(yīng),從而產(chǎn)生高耐磨表面層,進(jìn)而延長(zhǎng)耐磨軸瓦與保護(hù)套使用壽命。
此次改造于2014年10月實(shí)施,檢修周期由原來的不足一個(gè)月延長(zhǎng)到了三個(gè)月以上,已經(jīng)能滿足生產(chǎn)周期的需要。
ZGMn13鋼在固定銨預(yù)灰桶大膽應(yīng)用的成功,不但解決了制約生產(chǎn)穩(wěn)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(dòng)軸承快速磨損設(shè)備改造提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。
[1] 《鋼鐵熱處理》編寫組.鋼鐵熱處理原理及應(yīng)用[M].上海:上??萍汲霭嫔?2007
[2] 米德林.金屬力學(xué)性能[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005
TQ114.15
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1005-8370(2017)04-37-02
2017-05-15