迴轉窯筒體徑向變形原因及控制措施

2021-08-16 03:31:53 字數 2859 閱讀 5963

1. 筒體產生徑向變形的原因

筒體是迴轉窯的主體,是最重要最基本的組成部分。在筒體中,生料轉化為熟料是在高溫下進行的,為保護筒體不被燒毀,在其內表面鑲砌了耐火磚。生產實踐指出;迴轉窯運轉率的高低,主要決定於耐火磚的壽命。

窯內物料溫度最高可達1450℃,燃燒氣體的溫度就更高了。如果沒有耐火磚的保護,由鋼板製成的筒體就會被燒毀。因此,保護耐火磚的經久耐用就成了關鍵。

據國外報導,對直徑4公尺的窯,耐火磚壽命為一年半,而直徑6公尺的窯,其壽命只有半年。可見,隨著窯的大型化,窯襯問題會更加突出。耐火磚的使用壽命長短,取決於兩個方面:

一是取決於耐火磚及其鑲砌質量、原料效能及掛好、保護好窯皮。這些屬於耐火材料和生產管理上研究的問題,在此不作分析;二是與筒體機械結構有關,現僅就這

1-未變形的筒體;2-變形量;3-變形後的筒體;a、b-託輪所在處

方面進行討論。

迴轉窯的筒體靠幾個輪帶支承在託輪上。由於筒體在自重、耐火磚、物料等重量作用下,兩個輪帶之間的筒體上會產生軸向彎曲變形和橫截面上的徑向變形。過去,人們注意力集中在對筒體的強度和軸向彎曲變形上。

近二、三十年來,採用筒體徑向變形儀,對筒體進行了大量的實際測定及理論上的**,認為筒體除了應具備足夠的強度和軸向剛度外,更重要的是應該具有足夠的徑向剛度。如圖4-1所示,是用筒體徑向變形儀,在臨近輪帶處的筒體上,測得的筒體徑向變形的示意圖。筒體上每一點的曲率半徑,在一次迴轉中,總是在變化著,它的軌跡近似於乙個平放著的橢圓。

從變形圖中得知:1.橫截面上曲率半徑的變化,說明了有環向彎曲應力的存在,我們曾在某窯輪帶下的筒體上,測得環向彎曲應力比軸向彎曲應力數值大;2.筒體徑向變形具有正負不斷變化和多次反覆的特徵,一次迴轉中就有六次交變。對於屬於脆性材料的耐火磚而言,承受交變應力是容易損壞和脫落的。

這種變形主要是由於輪帶處存在著巨大的支反力所引起的,因此最大的筒體變形總是發生在輪帶附近,並向輪帶兩側伸展並遞減,在兩個輪帶中間部分,變形較小。

由筒體徑向變形沿著迴轉窯軸線的分布規律得知:首先要控制輪帶處筒體的最大變形,以減少其向跨間傳遞的數值;其次,如何減少跨間筒體變形。根據理論分析和實際測定可知:

輪帶處筒體變形,除了支反力以外,主要取決於輪帶剛度、輪帶與筒體的間隙以及筒體的剛度(主要是輪帶附近的筒體剛度)。在這三個因素中,間隙影響很大。

2. 筒體徑向變形的控制措施

在筒體結構設計中,應採取下述措施來減少筒體徑向變形:

(1) 增強筒體的剛度

適當加厚筒體鋼板。生產實踐和理論分析表明,一般迴轉窯在軸向彎曲強度上有較大的安全度,但徑向剛度往往不足,徑向變形較大。因此,國外迴轉窯的筒體鋼板曾普遍加厚,尤其是增加輪帶下和輪帶附近的筒體鋼板厚度。

在掉磚的主要部位之一,燒成帶筒體也有加厚的必要。然而,窯筒體的重量(不包括輪帶和齒圈)佔窯總重量的45-55%。如3.

5×145公尺的窯,筒體壁厚增大1公釐,鋼板重量增加約12.5噸,因此選定厚度要慎重。單純以增加筒體厚度來增加筒體的徑向剛度,其效果不顯著,應與其它措施配合使用。

(2) 輪帶與筒體的間隙大小應合適。我們從以下三方面來討論;

a在設計時,應使輪帶與筒體的間隙盡可能小。對於廣泛採用的活套輪帶,其間隙要適當。理想狀態下,應該是當窯運轉時,輪帶恰好箍住筒體墊板,既無過盈又無縫隙。

這樣就使在輪帶下的筒體變形與輪帶變形一樣,既起到加強筒體徑向剛度的作用,又不致產生巨大的「縮頸溫度應力」。但為了避免由於筒體和輪帶的溫度變動時,而產生過大的溫度應力,宜採用熱態下有2~3公釐的間隙。同時,在窯安裝時,此間隙應大於輪帶、筒體、墊板製造中,所產生的它們直徑尺寸的橢圓度、圓錐度等公差的總和。

由理論分析和實測表明,這個間隙大小對筒體的徑向變形影響很大。如果設計得當,是個既省錢又有力的措施,應予以極大的重視。

b在運轉中,應保持輪帶和筒體墊板的合適間隙。雖在設計中,確定了合適的輪帶和筒體墊板的間隙。但在長時期的運轉中,此間隙由於磨損而變大。

導致筒體徑向變形很快增大。為此採取以下措施:把墊板做成可以更換的結構,可定期更換墊板,以保持合適的間隙;採用耐磨材料的墊板,以延長墊板的使用壽命;在輪帶內表面和限位擋圈側面進行潤滑,以減少磨損。

由於此處溫度可達200~300℃,則應採用含石墨或mos2的潤滑脂。

c在點火時,控制輪帶和筒體墊板間隙的變化。對大直徑的窯,要嚴格遵守點火程式,以控制耐火磚表面溫公升的速度。如果耐火磚公升溫過快,則筒體溫公升也快,而輪帶溫公升較慢,有可能使間隙為零並進而過盈,造成過大的「縮頸溫度應力」;反之,如間隙較大,使筒體徑向變形過大,易造成掉磚。

國外已研製一種連續監視此間隙的專用測量儀器。

3.加強輪帶剛度。間隙小是個前提,如果間隙為零,則輪帶下筒體徑向變形取決於輪帶剛度。所以,在設計中,對輪帶剛度提出一定的要求。

影響筒體直而圓的因素,除合理設計外,還有製造、運輸、安裝和使用四個環節需要考慮。為使幾十個段節拼焊後,筒體能保持直而圓。在製造時,對每小節筒體的加工要求是;筒體橢圓度不大於筒體內徑);兩端面對筒體中心線的端麵跳動不大於1公釐;介面的圓周長公差不大於等。

為防止臥置的筒體段節在存放期間或運輸過程中產生變形,為此在筒體內加支撐架以增加筒體剛度。在安裝時,用經緯儀法、雷射法等測定筒體中心線。筒體焊後,應符合《水泥機械裝置安裝工程施工及驗收暫行技術規程》(建規7-92)中的安裝技術要求。

使用時,首先調整託輪,使在同一擋的兩個託輪至筒體軸線距離相等,否則筒體會產生橫向彎曲。其次;由於基礎不均勻下沉,支承零件(輪帶、託輪、筒體墊板、軸瓦)磨損量不同,以及更換託輪和軸瓦時,沒有考慮新舊尺寸的差別等原因,而造成筒體中心線不直,因此要定期檢查和調整。第三,在點火和停窯時,必須按規定轉窯,以保證筒體均勻受熱或冷卻。

否則,點火和停窯時,由於筒體上下溫差過大,再加之物料和筒體自重作用,使筒體彎曲。第四,經常檢查筒體是否過熱。一經發現「紅窯」,應立即停窯檢修,並不得採用熱補的辦法。

所謂熱補,即是在耐火磚區域性脫落時,讓脫落耐火磚那個部位處於下方,使熾熱熔融的物料填入。停窯二十~三十分鐘後,物料得到靜止和冷卻形成充填物,起到耐火磚的作用。若採用熱補,會使筒體造成區域性的鼓起或彎曲。

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