回转窑托轮轴拉丝故障处理方法的改进

张利民

（天津天铁冶金集团石灰石矿，河北涉县 056404）

回转窑托轮轴拉丝故障处理方法的改进

张利民

（天津天铁冶金集团石灰石矿，河北涉县 056404）

针对回转窑生产过程中发生的托轮轴拉丝现象，依据托轮轴机械工作原理，分析了托轮轴拉丝现象原因，结合实际工作，研究出一套新的检修方案。该方案实施后提高了检修质量，简单实用，用时短、效率高，取得了较好的经济效益。

回转窑；拉丝；托轮轴；故障；改进

1 引言

天铁集团石灰石矿（以下简称石矿）回转窑作业区现有两条600t回转窑生产线，承担着为天铁集团热轧板公司提供优质冶金石灰的任务。回转窑生产线的核心是窑本体，回转窑窑本体的性能和运行情况直接影响着石灰石的质量和成本。托轮是回转窑窑本体主要部件之一，它承载整个回转窑回转部分（包括窑体、衬砖、物料、滚圈、齿圈）的重量，并保证窑体、滚圈能在托轮上平稳运行，因此托轮性能好坏对生产至关重要。回转窑作业区两条回转窑生产线分别于2007年、2008年投入使用，在生产过程中不同程度地出现过托轮轴拉丝故障。传统的整体离位更换托轮总成法用时长，给生产经营带来较大影响，石矿回转窑作业区对处理托轮轴拉丝故障的方法进行了分析和探讨，研究出局部检修的方法，用时短，维修费用低，经济效益显著。

2 托轮结构

石矿1#、2#回转窑均采用滑动轴承结构形式的托轮见图1。

图1 托轮总成结构图

其润滑采用与托轮轴连接的油勺提油的润滑方式。托轮轴转动时，托轮轴颈在摩擦力的作用下，沿轴瓦向左上方爬升，油勺将油从瓦底座底部将油提升到导流板，导流板均匀布油，润滑油就会流入轴瓦上方的瓦口。当托轮轴转动时，润滑油会从瓦口带向瓦下部的大口，油液受到挤压作用产生动压力，出现楔效应，由此油膜动压力将托轮轴向右上方托起，使托轮轴与轴瓦摩擦表面完全被油膜隔开，托轮轴在一定的偏心距e的位置上稳定运转，形成液体润滑，见图2。

图2 托轮轴润滑原理图

3 托轮轴拉丝故障的原因分析

当主控室计算机监控显示温度迅速上升并伴随啸叫声、托轮轴轴颈表面出现明显沟槽并伴有丝状金属物出现，即可断定为托轮轴拉丝故障。出现这类故障的原因较多，不及时处理就会导致托轮整体报废，突发性的停窑还会造成耐火材料报废。经过故障检修及查阅相关资料，分析造成托轮轴拉丝故障的原因主要有以下几点。

3.1 轴、瓦之间进入硬质异物

轴与瓦之间进入硬质异物会导致周向单线拉丝。如果观察窗密封不严或检修遗留物清除不彻底，异物进入轴承间隙，均有可能导致托轮轴拉丝故障。由于瓦硬度较托轮轴颈低，当硬质异物随润滑油进入托轮轴轴颈与轴瓦之间时，硬质异物就有可能嵌入瓦内表面。此时异物与托轮轴轴颈是相对运动的，硬质异物对旋转的托轮轴轴颈部分不断挤压刮磨，在托轮轴颈表面沿圆周方向刮出一道沟槽，从而形成周向单线拉丝。

3.2 多线拉丝

多个单线拉丝无序累积导致托轮轴轴颈部分大面积受损，形成多线拉丝。造成多线拉丝的原因是多种多样的，主要原因有以下两方面。

（1）单线拉丝引起。如果周向单线拉丝没有被及时发现和处理，由于托轮轴的轴向运动、异物的游动、刮屑的堆积堵塞润滑油通道，就会造成托轮轴颈表面大面积被刮伤，形成多线拉丝，瓦内表面也会被刮伤。

（2）轴、瓦温升。轴、瓦温升主要是由于润滑故障引起的。当润滑被破坏，造成轴、瓦温升，轴、瓦温升后往往会伴随着油膜的破坏，轴、瓦产生干磨现象，由于瓦的硬度相对轴颈来说要低，瓦内表面层就会被刮伤，被刮磨下的金属物由于冷作硬化作用，硬度提高，当其中一部分被刮磨下的金属物进入瓦与轴之间的间隙，就会对托轮轴颈造成损害。还有一部分的金属物会堆积在瓦口，阻挡润滑油的进入，进而加剧轴、瓦温升，形成恶性循环，上述问题未及时处理轴、瓦就会发展为多线拉丝，严重时会出现轴瓦抱死的故障。以下情况也可能会造成轴、瓦温升：

①托轮轴、瓦制造安装重大缺陷。如托轮倾斜角过大，托轮中心线偏离窑体中心线，使托轮受力过大，局部超负荷，就会破坏油膜，导致轴、瓦温升。

②托轮瓦接触角大。接触角太大，不利于形成油楔效应，造成轴、瓦温升。

③润滑油长时间不换或保养不到位；润滑油变质或变脏，润滑装置失灵，从而导致轴、瓦温升。

④冷却故障。如果瓦底座内冷却水管不通或漏水，润滑油无法有效地冷却，致使轴、瓦温升。

4 拉丝故障处理方案

4.1 整体离位更换托轮总成法

原来由于实际维修经验不足，当托轮轴颈发生拉丝故障，只能采用整体离位更换托轮总成法。具体操作如下：

（1）窑体重达数百吨，检修作业时需使用400t千斤顶与50t吊车联合作业，在尽量靠近窑体轮带处将窑体顶起，做好防护措施后进行拆卸托轮工作。

（2）将轴瓦底座上盖卸开，将托轮用吊车拆卸至地面，然后将轴瓦取出。检查球面瓦，如有损坏，则进行更换。

（3）放出瓦底座内的旧油后，用面团仔细清理瓦底座内部脏油。

（4）将拆下的托轮轴进行车削光整修复。托轮轴体积较大，精度要求高，需大型立式车床进行加工。为了使车削后的托轮轴保持原有位置，应在瓦壳底部加垫片，用以补偿车削量。

（5）托轮轴修复加工完毕后，更换新瓦。瓦与轴进行对合刮研作业，刮研的方式可以采用粗刮完成后，将托轮轴压在瓦上转动研磨一下，再把瓦抽出来精刮。轴瓦每刮研一次就需要将托轮轴与轴瓦拆装一次，这种刮研方式优点是比较接近工作状态，待轴瓦接触点相邻距离不超过50mm即可进行复位作业。

整体离位更换托轮总成法的优点是轴瓦人工刮研，轴颈部分重新加工恢复原有精度，检修质量容易控制。缺点是时间较长，一般要10天才能完成，共需20人联合作业，劳动量大。每次发生故障时，托轮无法正常运行，回转窑需紧急停窑检修。频繁的停窑开窑导致窑急冷急热，耐火材料的物理性能遭到破坏，使用寿大大命缩减，同时停窑时间较长，无法保证热轧正常的生产，严重影响到集团公司的生产经营计划。

4.2 局部修复法

针对整体离位更换托轮总成法存在的问题，经过不断探索，逐步改进，形成了一种新的维修方案——局部修复法。此方法只需3人，工作量小，同时也不需使用大型千斤顶及吊车，钳工利用常用工具即可完成作业。全部修复工作只需要一天就可完成，维修费用较低。检修步骤如下：

（1）首先将旧油放出。

（2）打开轴承底座上盖，用面团仔细清理。

（3）用8寸细齿锉刀仔细锉削损伤部位，使沟槽上部尽量平缓，将沟槽宽度和深度微量加大。

（4）锉削完毕后用油石仔细打磨锉削过的部位，在此过程中需要转窑将托轮轴受损位置调整到利于加工的位置，转窑前应该用不容易掉絮的布仔细擦拭，防止铁屑、油石残留物对轴、瓦的二次损害。在转窑的同时，用中负荷齿轮油N460进行浇淋，同时用压缩空气对轴受损部位进行吹扫，注意应将旧油及时排出。由于原有沟槽宽度和深度被微量加大，托轮轴旋转3、4圈后异物在压缩空气和润滑油的冲刷作用下即随油流出。这时油石已经将锉削过的部位精细地打磨完毕，继续用油和压缩空气进行清洗，一直到流出的油完全清澈干净。

（5）用2000目砂纸对托轮轴进行进一步光整加工。待手感光滑后，用抛光机进行抛光加工。

（6）48 h以内低速运转回转窑，使轴与瓦自行对研。

5 预防措施

托轮轴拉丝故障一旦发生，危害较大，不仅需要花费人力、财力去检修，更重要的是影响生产的正常运行。所以，要注重预防工作，日常维护与检修应做到以下几方面：定期校正窑筒体中心线，调整托轮；接触角定为30°～40°，瓦口附近的接触角比中部的接触角多出约10°，接触面与间隙面的分界线近似双曲线，以利于瓦内存油，形成良好的油膜；定期更换新油，搞好托轮密封，更换密封圈，紧固油勺；定期检查冷却水管道。

回转窑生产中，平时应加强设备巡检维护力度，采取相应措施避免拉丝现象。当发现轴、瓦出现温升、啸叫等现象后立即降低窑速，同时通知技术人员进行处理。

6 结束语

通过实际操作，和原有方法相比见表1。

表1 新旧检修方法的比较

从表1中数据可以得知：采用局部修复方案，工作量小、维修费用低，轴颈处理完以后表面粗糙度较高，瓦表面不需要进行处理，回转窑需48 h低速运转，以使轴与瓦自行对研。从停窑检修到恢复正常生产仅需3天，比较经济实用。回转窑自采用局部修复法修复托轮轴后，强化日常维护措施，运行至今未出现并发故障，大幅降低了维修费用，经济效益明显。

[1] 回转窑编写组.回转窑[M]．北京：冶金工业出版社，1972.

[2] 孙恒.机械原理[M]．北京：高等教育出版社，1990.

[3] 石长军.水泥设备维修常见疑难问题与对策[M]．北京：中国建材出版社，2000．

[4] 黄靖远，龚剑霞，贾延林．机械设计学[M]．北京：机械工业出版社．

[5] 邹永达，杨奎元，于仲仁，等．水泥生产线的窑磨安装[M]．北京：机械工业出版社，2004．

[6] 周慧群．水泥煅烧技术及设备（回转窑篇）[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2006.

Improvement of Troubleshooting Approach for Rotary Kiln Riding Wheel Shaft Scratch

ZHANG Li-min

(Lime Stone Mines of Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

In order to solve the problem of riding wheel shaft scratch in the production of rotary kiln,analysis was made and a set of new maintenance plan drawn up in combination with actual work on basis of the mechanical working principle of riding wheel shaft.After the plan was executed,maintenance was simple and practical,short-time consumed and efficient with good quality.Good economic benefit was obtained.

rotary kiln;scratch;riding wheel shaft;failure;improvement

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.012

2014-01-07

2014-02-01

张利民（1981—），男，工程师，主要从事矿山机械技术管理工作。