浅析干燥窑内筒体检修工艺优化

郭泰山

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

浅析干燥窑内筒体检修工艺优化

郭泰山

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

干燥窑是精矿预干燥工艺中至关重要的设备，内筒体作为干燥窑最主要的部件，它的性能直接决定了整个工艺流程正常运行与否和参数指标的好坏。此前内筒体存在容易开裂，扬料板时常脱落，内筒体粘矿严重等一系列问题，不仅造成了车间检修成本增加，岗位操作人员劳动强度增大，还给生产安排带来极大不便。文内系统分析了引起这一系列问题的因素，重点介绍了解决以上瓶颈问题的工艺优化。

干燥窑；内筒体；工艺流程；焊接；不锈钢；优化

1 引言

备料车间干燥窑是车间主工艺生产线上最重要的设备之一，其工作原理是利用热风炉燃煤燃烧产生的高温烟气，以顺流方式通过干燥窑时，高温烟气与铜精矿进行充分的热交换，在窑体不断转动和扬料板不断翻炒下，铜精矿从窑头向窑尾运行，带有水分和粉尘的烟气，通过电收尘收尘和脱硫处理，硫和粉尘浓度达标后，进入烟囱排入大气中，从而实行精矿脱水。为了提高热效率，同时又要保护外筒体不被铜精矿腐蚀，于1987年年修，由原来的链条扬料精矿干燥方式改为内衬加扬料板结构方式干燥，内衬材质为1Cr18Ni9Ti［1］。

2 生产中的现状及原因分析

近年来，伴随着企业的发展需要，生产量的不断加大，原料成分变得更为复杂，各种湿法冶金渣［2］配比也不断增加，随之而来铜精矿对干燥窑内筒体的腐蚀也日显突出，内筒体使用寿命变得越来越短，一个新内筒体使用寿命由原来的最长4年降低到往往不到3年便出现大面积的维修，已经成为车间生产的“瓶颈”。具体表现为：内筒体开裂，扬料板经常脱焊、脱落，内筒体粘矿严重等诸多问题。根据车间技术人员的统计，2009年12月-2011年11月共计12个月，1#干燥窑裂纹焊接共计525条，约540m；扬料板脱焊割除58块，补充69块，每月要从宝贵的生产时间中，安排1次检修，检修时间最长的竟达20多个小时。不仅造成了车间检修成本增加，岗位操作人员劳动强度增大（每次检修要清理筒体精矿），还给生产安排带来极大不便。要解决以上问题，必须对干燥窑内筒体检修工艺进行优化，使之适应生产的要求。经过分析，造成这一系列问题的原因主要有以下几点：

（1）原料成分复杂，各矿种中腐蚀元素（Cl-）含量较高［3］，精矿在筒体不断翻炒过程中，对干燥窑内筒体、扬料板等造成腐蚀。导致内筒体、扬料板使用寿命变短。

（2）干燥窑内筒体经2个长周期运行，铁（Fe）元素下降较严重，硅（Si）元素含量明显增加，而随着硅元素的增加，降低了内筒体的焊接性能［4］。在检修焊接过程中容易泛渣，影响焊缝质量。

（3）在升降温过程中，急冷急热使内筒体热胀冷缩，易导致焊缝薄弱段首先开始裂开。同时，内筒体、扬料板经长期运行后，内部韧性下降，变得脆硬，易断裂, 特别是扬料板经长周期运行后，不断的磨损、腐蚀，钢板厚度由原来的10mm腐蚀及磨损为3～4mm。图1为备料干燥窑扬料板劣化情况图。

表1 内筒体新旧材料元素化验分析表 %

图1 扬料板劣化情况图

3 工艺优化技术方案

3.1 改进内筒体的材料选型

通过多次拉伸和剪切试验，综合高温和腐蚀的因素，窑头高温区前4.5m内筒体使用10mm耐高温不锈钢310S制作，后非高温区15.5m内筒体使用10mm耐腐蚀不锈钢316L制作。

3.2 改进内筒体的制作工艺

（1）内筒体制作加工时，因钢板头部300mm比较平直，拼装容易翘起，不易对接。为此，把板头300mm处切除，留做加工扬料板，来保证筒体对接焊缝减小，保证圆弧度，减少焊接工作量，提高焊接效率。

（2）根据内、外筒体之间的定位螺栓位置进行拼装，尽量使拼接焊缝与螺栓孔位置及振打孔位置错开，同时使用双千斤顶，成“十字”结构，使内外筒体尽量贴实，接缝高低差不超过3mm。

3.3 焊材选型与焊接工艺改进

（1）窑头高温区前4.5m不锈钢310S，与后非高温区15.5m不锈钢316L，对接时选用接近310S材料性质及技术参数的A412型号焊条。螺旋推料板、高温区的扬料板焊接时选用A412型号不锈钢焊条。316L材质内筒体和非高温区扬料板焊接时选用A312型不锈钢焊条。另外，焊条使用前，用高温电烤箱烘烤至15～200℃，再用保温桶保温后，送入现场使用。

（2）筒体的拼装进行单面打坡口，间隙控制2～3mm，坡口角度控制在35°左右。采用单面焊双面成型［5］，选用CO2气体保护焊和手工电弧焊［6］相结合。在焊条选用方面应选用奥氏体不锈钢焊条，对承载冲击荷载的异种钢奥氏体接头，要选用含镍较高的焊条。所以焊条分别选用A412与A312不锈钢焊条，焊接过程要求做到焊缝平整、均匀。

图2 筒体拼装角度平面图

（3）内筒体焊接时，焊接顺序为：先焊轴向缝，后焊径向缝，需3道焊接成型。每焊完一道后，敲除焊渣见金黄色后，再焊另一道，层间温度［7］应控制在60℃。螺旋推料板、扬料板焊接二道成型，一面焊接时另一面要求降温（以布条拧干水贴在另一边保持降温状态）。焊接前仔细清除焊接处油、污、锈、垢，焊接时采用小电流（140A）、高速度移动的方式焊接，焊缝宽度控制8～10mm，角度为60°。焊缝长度达1m以上时，应从中部向两边进行焊接，尽量减少焊接应力，对日后的影响。焊好后及时做固溶+时效热处理［8］。

表2 内筒体焊接工艺参数

（4）内外筒体间垫板和振打垫板宽为150mm，共计10圈。焊接采用双面品字型间隔焊接，焊缝间隔300mm，焊缝长度大于60mm。

4 改进效果

（1）干燥窑实施内筒体检修工艺优化后，在近几次年修后前两年的生产运行中，均没有出现内筒体开裂、扬料板脱焊、脱落等现象，各项劣化指标均优于原筒体（未出现金属癞癍），由于后15m采用了316L材料，耐腐性较好，基本确保了年修后第3、第4年，2个月安排1次的检修频次。有效减少了车间检修成本。按照检修工艺优化前的维护费用推算，直接节约维修费用近15万元。

表3 检修工艺优化前后维护费对照表 万元

（2）检修频率降低了，也直接减少了检修前的工艺清理频次，有效降低了岗位操作人员劳动强度。

5 结束语

干燥窑内筒体检修工艺优化的应用效果，在生产上已经得到了验证，解决了制约车间生产的“瓶颈”，保护了下游设备（脱落扬料板划破皮带），保证了生产的长期有效正常运行，降低了生产成本，提高了劳动生产力和工作效率，满足了车间、工厂生产的发展需要。

［1］陈瑞. 1Cr18Ni9Ti不锈钢晶间腐蚀试验研究[J]. 河南冶金， 2006(4): 14-17.

［2］华建彬. 湿法冶金渣中元素硫的回收方法[J]. 科研, 2015, 1(12):00017.

［3］王磊. 氯离子对典型不锈钢材料腐蚀的EIS分析[J]. 化工机械, 2014(1):51-55.

［4］刘伟. 冷轧奥氏体不锈钢的应变硬化行为及焊接性能[J]. 铁道学报, 2007(5):117-121.

［5］李萍萍. 浅谈单面焊双面成型焊接工艺[J]. 民营科技, 2014(7):19.

［6］李兴会. 手工电弧焊焊接技巧与应用[J]. 黑龙江科技信息， 2016(1):17.

［7］陈新旭. 层间温度对高强钢焊缝热影响区强度的影响[J]. 电焊机, 2014(5):186-189.

［8］杜娟. 高铬碳化物不锈钢固溶处理工艺研究[J]. 工程技术（引文版）, 2016(4):17-18, 92.

On the Maintenance Process Optimization for Inner Cylinder of the Rotary Dryer

GUO Tai-shan
（JCC Guixi Smeelter, Guixi 335424, Jiangxi, China）

The rotary dryer is a very important equipment in the concentrate pre-drying process. As a mainly part of the rotary dryer, actions of the inner cylinder directly decide the running of the whole drying system or not and the quality of the parameter index. During the running of rotary dryer, cracks occur in the inner cylinder easily, the lifting board falls off frequently, and the material is easy to stick inside the cylinder, those problems not only cause rising the cost of overhaul and the labor intensity, but also big challenges to the production organization. This article analyzes the factors which cause those problems above-stated and focus on solving them.

rotary dryer；inner cylinder；technical process；welding；stainless steel；optimization

TF351.4

B

1009-3842（2016）06-0090-03

2016-11-28

郭泰山（1984-），男，湖南益阳人，本科，主要从事铜精矿预干燥生产管理工作。E-mail: 307033304@qq.com