回轉(zhuǎn)窯托輪的在線修復(fù)

徐文斌，都施金，沈銀鵬，劉西誠(chéng)

1 引言

回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料生產(chǎn)線中的主要熱工主機(jī)設(shè)備之一，由窯筒體、輪帶及托輪等部件組成。其中，托輪承載著回轉(zhuǎn)窯的重量，通過與輪帶共同作用，徑向定位回轉(zhuǎn)窯筒體[1]，確保回轉(zhuǎn)窯安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，是回轉(zhuǎn)窯的重要組成部件。

回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶之間存在接觸磨損，當(dāng)接觸磨損不太嚴(yán)重、較均勻時(shí)，不會(huì)影響回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)行。但由于窯在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生軸向上下竄動(dòng)和工況波動(dòng)，以及托輪長(zhǎng)時(shí)間處于高溫、雨水腐蝕等環(huán)境下，托輪的表面接觸磨損會(huì)不可避免地發(fā)展加重，出現(xiàn)不均勻磨損和表面缺陷[2]。當(dāng)托輪表面的不均勻磨損和缺陷部位擴(kuò)展到一定程度時(shí)，必須對(duì)托輪表面進(jìn)行修復(fù)，否則會(huì)影響回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

回轉(zhuǎn)窯托輪單件重量較大、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，維修和更換也比較困難，因托輪損壞造成停窯事故，給水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來了較大經(jīng)濟(jì)損失，所以在日常生產(chǎn)中，做好托輪的維護(hù)和保養(yǎng)顯得尤為重要。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀

在正常運(yùn)行中，回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶都會(huì)存在表面接觸磨損，這些正常的表面接觸磨損并不影響回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行?；剞D(zhuǎn)窯托輪和輪帶的早期表面接觸磨損主要表現(xiàn)為，先出現(xiàn)點(diǎn)蝕，隨著伴有逐漸擴(kuò)展而出現(xiàn)的部分裂紋及剝落，這些少量的點(diǎn)蝕、早期的裂紋和較小的不均勻磨損，對(duì)回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)行影響較小。但隨著回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)間的積累，損壞面會(huì)逐漸發(fā)展，不均勻磨損累積到一定程度時(shí)，就會(huì)影響到回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)運(yùn)行，這時(shí)就需要對(duì)托輪和輪帶表面采取必要的修復(fù)措施[3]。

國(guó)內(nèi)水泥廠過去主要采用停窯送加工廠的方式修復(fù)托輪及輪帶表面，即停窯后將損壞的托輪拆卸，送至加工中心加工修復(fù)，然后再重新安裝并調(diào)整好位置，從而恢復(fù)回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種修復(fù)方式需要停窯，勢(shì)必會(huì)造成較多的產(chǎn)能損失及經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)拆卸、安裝托輪也會(huì)產(chǎn)生一定的費(fèi)用，修復(fù)成本較高。因此，對(duì)于托輪和輪帶的表面修復(fù)，無論是從經(jīng)濟(jì)角度還是從修復(fù)便捷角度考慮，如果不停窯即能修復(fù)，將是一種性價(jià)比較高的修復(fù)方式。

不停窯在線修復(fù)方式，是在保持回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)或降低部分轉(zhuǎn)速的條件下，通過工具和設(shè)備對(duì)托輪及輪帶的接觸表面進(jìn)行切削打磨加工等，以恢復(fù)托輪和輪帶的圓柱度以及表面粗糙度。

當(dāng)托輪和輪帶的表面磨損過于嚴(yán)重，在線加工難以修復(fù)時(shí)，仍需停窯更換托輪或輪帶。

我公司回轉(zhuǎn)窯自2020 年12 月檢修以來，一直處于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，回轉(zhuǎn)窯的三檔兩側(cè)托輪均出現(xiàn)了不同程度的磨損。其中，A 側(cè)托輪窯尾端，表面磨損凹陷約3~5mm，整體圓柱度缺失，B側(cè)托輪前期堆焊部位處出現(xiàn)了裂紋及局部剝落現(xiàn)象。托輪表面磨損現(xiàn)場(chǎng)照片見圖1。這兩種磨損情況，一方面使托輪調(diào)整極為不便；另一方面，由于托輪的磨損，托輪整體受力不均勻，導(dǎo)致托輪和輪帶接觸面積較小，容易造成托輪損傷和回轉(zhuǎn)窯日常運(yùn)行振動(dòng)的增大。

圖1 托輪表面磨損現(xiàn)場(chǎng)照片

為保證回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)時(shí)間安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止托輪進(jìn)一步磨損，降低托輪疲勞損壞的風(fēng)險(xiǎn)，我公司決定在線不停窯對(duì)三檔兩側(cè)的托輪及輪帶進(jìn)行車削打磨，以恢復(fù)托輪圓柱度和接觸面，保證托輪和輪帶外表面接觸均勻，使回轉(zhuǎn)窯筒體能夠按設(shè)計(jì)要求沿軸向正常地上下往復(fù)竄動(dòng)，為日常運(yùn)行中托輪的調(diào)整創(chuàng)造便利條件。

3 修復(fù)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況，擬定兩側(cè)托輪修復(fù)方案如下：

（1）對(duì)于A側(cè)托輪，打磨車削表面，恢復(fù)托輪圓柱度；

（2）對(duì)于B側(cè)托輪，整體車削打磨，對(duì)剝落處周邊毛刺部位進(jìn)行打磨平整，并對(duì)輪帶表面進(jìn)行打磨修復(fù)，后期停窯時(shí)再對(duì)托輪進(jìn)行更換。托輪和輪帶表面修復(fù)質(zhì)量目標(biāo)見表1。

表1 托輪和輪帶表面修復(fù)質(zhì)量目標(biāo)

實(shí)施修復(fù)方案時(shí)，首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制作車削裝置。車削裝置主要由車削部分和固定底座組成，利用托輪底板鎖付固定車削設(shè)備底座，利用4%斜度規(guī)和框式水平儀工具找正，保證車削裝置斜度與窯體斜度相一致。托輪的車削加工選用硬質(zhì)合金刀具，依靠托輪的自轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，先進(jìn)行緩慢試車，再粗車削，最后精車削，控制每次進(jìn)刀量＜0.2mm[4]。托輪車削修復(fù)示意及實(shí)物展示如圖2所示。

圖2 托輪車削修復(fù)示意及實(shí)物展示

車削后，采用砂輪進(jìn)行徑向磨削，拋光打磨去除托輪表面徑向凸起，改善托輪表面的粗糙度，徑向進(jìn)給深度一般≯0.1mm。由于砂輪磨削加工量較小，材料加工的去除效率不高，適用于車削后的表面修整磨平及局部修復(fù)。托輪磨削修復(fù)示意及實(shí)物展示如圖3所示。

圖3 托輪磨削修復(fù)示意及實(shí)物展示圖

4 托輪的車削及磨削

（1）根據(jù)車削托輪軸中心線位置調(diào)整車削刀具。在車削的過程中，刀頭不可伸出太長(zhǎng)，刀頭伸出過長(zhǎng)在車削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，還會(huì)影響車削精度和表面粗糙度。實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)車削托輪主軸中心線位置高低來調(diào)整車削刀具刀尖的高低，以保證車削能順利進(jìn)行為準(zhǔn)。此外，操作時(shí)還應(yīng)確保車刀底面的平整性，在調(diào)整好刀尖位置后，固定好車刀刀柄，以免影響車削過程中刀具的剛性。

（2）根據(jù)托輪實(shí)際車削磨削加工量，調(diào)整托輪受力點(diǎn)。在車削過程中，托輪受力點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化，受力狀況也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此需要根據(jù)托輪實(shí)際車削磨削加工量做相應(yīng)的調(diào)整，保證回轉(zhuǎn)窯的中心高度。此外，還需要密切關(guān)注切削過程中回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行狀態(tài)，若窯體出現(xiàn)快速上竄或快速下滑等異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止車削作業(yè)，并調(diào)整托輪使回轉(zhuǎn)窯恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

（3）在車削磨削的過程中，要時(shí)刻關(guān)注各托輪油溫、瓦溫是否正常，若出現(xiàn)托輪油溫、瓦溫突然升高的情況，應(yīng)第一時(shí)間停止車削作業(yè)，待分析查明溫度異常的原因后，再進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。三檔托輪瓦的編號(hào)如圖4所示。

圖4 三檔托輪瓦的編號(hào)

托輪在車削打磨的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)托輪油溫、瓦溫暫時(shí)升高的情況。由于生產(chǎn)運(yùn)行的需要，各托輪油溫、瓦溫在日常生產(chǎn)運(yùn)行中都設(shè)有溫度過高強(qiáng)制保護(hù)連鎖裝置。在托輪打磨修復(fù)作業(yè)前，應(yīng)先解除托輪溫度強(qiáng)制保護(hù)連鎖；打磨作業(yè)時(shí)，對(duì)各檔托輪瓦溫、油溫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，針對(duì)打磨作業(yè)引起的油溫、瓦溫變化及時(shí)進(jìn)行微調(diào)，以避免不必要的損失。圖5 為打磨作業(yè)期間，三檔托輪油溫、瓦溫監(jiān)控曲線。從溫度監(jiān)控曲線中可以看出，在打磨作業(yè)時(shí)間段內(nèi)，托輪整體油溫、瓦溫波動(dòng)不大，托輪油溫和瓦溫均呈逐漸上升的趨勢(shì)，最大溫差在2℃左右，這是由環(huán)境溫度逐漸上升所致。

圖5 三檔托輪油溫、瓦溫監(jiān)控曲線

（4）托輪在車削作業(yè)時(shí)，應(yīng)保證回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速均勻，必要時(shí)可采取降速減產(chǎn)措施，以保證車削表面的光潔度。

（5）托輪在車削作業(yè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較多的鐵屑，對(duì)這些車削產(chǎn)生的鐵屑需要及時(shí)清理，防止車削過程中產(chǎn)生的鐵屑進(jìn)入托輪和輪帶接觸面之間，對(duì)托輪和輪帶造成二次損傷，降低表面加工質(zhì)量。

5 修復(fù)效果

對(duì)車削和磨削后托輪的質(zhì)量驗(yàn)收，要以滿足回轉(zhuǎn)窯正常上下竄動(dòng)為目標(biāo)，且托輪和輪帶接觸均勻，磨擦正?！，F(xiàn)場(chǎng)車削和磨削后托輪的情況及托輪與輪帶接觸面的情況如圖6所示。經(jīng)檢測(cè)，車削磨削后A 側(cè)托輪最大磨削量為3.0mm，B 側(cè)托輪最大磨削量為3.5mm，托輪圓柱度公差＜2mm，磨削后的托輪與輪帶接觸情況較磨削前明顯改善，托輪與輪帶接觸面積達(dá)75%以上；B側(cè)托輪前期堆焊剝落部位處，周邊表面已研磨平整，可暫時(shí)滿足回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件，由于仍存在局部凹陷較深的情況，不宜再繼續(xù)車削修復(fù)，計(jì)劃停窯檢修時(shí)對(duì)托輪進(jìn)行整體更換。

圖6 車削磨削后托輪表面的情況及托輪與輪帶接觸面的情況

6 結(jié)語

針對(duì)托輪長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的圓柱度缺失和表面凹陷問題，采用了不停窯修復(fù)的方式，通過對(duì)回轉(zhuǎn)窯托輪的在線車削和磨削修復(fù)，使托輪和輪帶接觸表面的圓柱度和表面粗糙度得以修復(fù)，并使托輪和輪帶均勻接觸，正常摩擦。具體修復(fù)結(jié)果如下：

（1）降低了托輪與輪帶接觸表面的粗糙度，恢復(fù)了托輪磨損部位的圓柱度。

（2）托輪與輪帶間的接觸面積增加至75%以上，避免了托輪損傷的進(jìn)一步擴(kuò)大，保證了回轉(zhuǎn)窯軸向的正常上下竄動(dòng)。

（3）改善了托輪和輪帶的接觸應(yīng)力情況，對(duì)回轉(zhuǎn)窯的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。