φ3000×9000圆筒混合机筒体断裂分析与改造

张立冬

（山东莱钢股份有限公司炼铁厂，莱芜 271104）

φ3000×9000圆筒混合机筒体断裂分析与改造

张立冬

（山东莱钢股份有限公司炼铁厂，莱芜 271104）

圆筒混合机是烧结生产工艺中的重要设备，承担着对混合料进行润湿、混匀及制粒的重任。使混合料的水分、粒度、料温及混合料的成分均匀分布并制粒，是为烧结机提供适宜混合料的关键环节。本文主要论述了莱钢股份炼铁厂2台φ3000×9000圆筒混合机筒体断裂事故分析，在综合分析的基础上进行技术改造，延长了设备使用寿命，使经济效益显著增加。

烧结 圆筒混合机 筒体断裂 改造

引言

圆筒混合机是烧结工艺生产的一个主要设备和重要环节，其主要部分圆形筒体由钢板卷制焊接而成。随着全球市场经济的快速发展，在莱钢股份炼铁厂的烧结原料作业中，不论一次混合还是二次混合均选用圆筒混合机。经过长期的实践和改进，随着烧结机向大型化方向快速发展，与之相配套圆筒混合机的规格也相应增大，设备结构也有较大改变。新型圆筒混合机结构是由简体、滚圈、支承装置（包括托辊及轴承）、止推挡辊、传动装置、喂料与喷水装置、润滑装置和底座组成。设备工作时，能过运输机械（一般为皮带运输机）将各种原料组成的混合料投入混合机内。混合机筒体成倾斜安装，筒体回转时物料在摩擦力的作用下，随筒体回转方向向上运行，到一定高度时由于自重物料，又落下来，并沿筒体轴倾斜方向移动。物料的颗粒在上升抛落的每一循环中具有不同的运动轨迹。物料经过多次提升和抛落，在向排料端螺旋状前进的运动中，使物料中的各种成分及水分逐渐分布均匀。为增强混合效果，物料通过运输机被输送到二次混合机内，混合过程相同。由于它的自重大（一般为30t左右），体积也较大（一般规格为3000×12000mm左右），且在旋转状态下工作，承受交变载荷，因此对其结构强度，特别是焊接质量有着较高的要求。圆筒混合机承担着对混合料进行润湿、混匀及制粒的重任。使混合料的水分、粒度、料温及混合料的成分均匀分布并制粒，为烧结机提供适宜的混合料。

1 莱钢炼铁厂圆筒混合机现状

莱钢炼铁厂老区烧结2台φ3000×9000圆筒混合机自投入运行以来，筒体轻微断裂故障时常出现，故障发生期间也作过筒体结构改进，但一直未彻底解决问题。圆筒混合机由16套1400-20海绵橡胶实芯轮胎支撑，传动端8套负责传动和支撑，被动端8套，负责支撑。混合机筒内物料充填系数为10%，筒体倾角为3°。由于筒体加固设施位置和筒体轴向定位挡圈位置的不合理，造成筒体断裂故障不断发生，从以下几个方面进行分析，力求找到解决问题的办法。

2 混合机筒体工作原理及断裂现状分析

混合机筒体重量为27t，筒内充填物料为35t左右，筒体动态下的重量为60t左右，筒内物料以进料端为高点形成堆角，由于混合机的工艺特性，运行中，筒内物料随筒体转向沿筒壁带起70°～90°高度瞬间翻滚跌落下来，这个物料的瞬间翻滚跌落给筒体施加-20t左右的垂直向下的冲击力，使混合机形成周期性交变载荷，同时造成筒体运行中上下垂直跳动，造成筒体运行失稳。混合机筒内物料以进料端为高点形成堆角，物料翻滚跌落的冲击力多在前半部分，筒体上的轴向定位挡圈设置在筒体轴向的中心部位，物料翻滚冲击力施加给筒体直接作用橡胶轮胎上，由于橡胶轮胎具备自身弹性特性，在受到垂直冲击力时，筒体随轮胎弹性沉降量上下垂直跳动，一次冲击筒体会产生多次垂直位移不等的跳动。挡圈与挡轮接触夹角为7°，筒体倾角为3°，这个10°的垂直夹角阻止了筒体的垂直位移，形成了筒体垂直位移的刚性支点。物料翻滚跌落的冲击力与“L”形成乘积，向“S”点应力集中，周而复始，形成“S”点的材料屈服。

筒体挡圈设置在一组装配轮胎的夹缝里，轮胎与挡圈的距离太小，如图1所示，筒体受冲击力产生弹性变形，挡圈对筒体施加了一个不可变形的径向力，由于“L1”与“L2”离挡圈的距离各为50㎜左右。轮胎对筒体的支撑力与挡圈施加给筒体的径向力正负交错，在挡圈跟部“S”点集中，形成对“S”点的剪应力，这个剪应力使“S”点材料屈服，形成筒体断裂。

图1 挡圈与轮胎位置示意图

3 混合机筒体改造方案

将筒体挡圈与挡轮位置向出料端位移，使其远离物料高堆角重冲击力区域，解决冲击力对筒体结构的直接危害。

将挡圈与挡轮位置设置在两轮胎装配的连接处，如图2所示，增加“L1”“L2”的长度，用材料特有的弹性变形特性取消因距离小而形成的剪应力。

图2 筒体改造示意图

将筒体挡圈由梯形改为矩形，增加挡圈与挡轮的自由垂直滑移性能，用以克服刚性支点给筒体造成的“S”点应力集中，筒体失稳等问题。

4 结语

在市场经济竞争激烈的今天，只有持续走低成本路线，才能达到市场占有率第一的目标。因此，应充分利用现有的一切条件，对设备进行合理的技术改造，保证良好的运行效果，使其充分发挥应有作用。经过以上方案实施后，筒体使用寿命增长2～3年，提高设备运行的可靠性，节约了设备成本费用，提高了生产作业效率，创下可观的经济效益。

[1]武良能.低速回转圆筒主要参数的确定[J].重型机械，1983，（3）.

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[3]李柏松.圆筒混合机工艺性能的研究与结构优化[D].秦皇岛：燕山大学，2006.

[4]林其康.提高圆筒混合机衬板使用寿命的措施[J].重型机械，1981，（5）.

Analysis and Improvement of Phi 3000×9000 Cylinder Mixer Cylinder Fracture

ZHANG Lidong
(Shandong Laiwu ironmaking plant of Limited by Share Ltd，Laiwu 271104)

The cylinder mix machine is the important equipment in sintering production. It plays an important roles of mixed material wetting， mixed evenly and granulating the task. The mixture of water， particle size， material temperature and mixture of uniform composition distribution and granulation is whether or not suitable for sintering machine with the key link of the mixture. This paper focuses on the shares of the ironmaking plant of Laiwu Iron and Steel Group 2 Phi × 3000 9000 drum mixer cylinder body fracture accident analysis， on the basis of comprehensive analysis of technological transformation， prolong the service life of equipment， economic benefits is remarkable.

sintering, cylinder mixing machine, cylinder fracture, reconstruction