回转窑筒体段节的更换研究

赵晗雪

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳 110000）

在生产过程中，经常会接到回转窑的转窑筒体的备件订单，这就是为了提高转炉的产量而进行的转炉改造，并且需要针对轮带﹑垫片﹑筒体严重锈蚀﹑筒体裂纹等问题进行一定的更换。但是也常常会碰到，由于业主的方案并非最优，所以必须对所定的备件进行相应的调整。为了更好的指导机筒的订制和替换，针对不同的机筒更换目标和要求，提出了在更换过程中遇到的问题和相应的解决办法。在回转窑的筒体更换中，按其更换的目的，大体可分成两种：一种是为提高产量而进行的筒体改造，一种是替换锈蚀﹑损坏的筒体。这两种类型的管件更换，必须综合考虑各方面的影响因素，才能更好地满足零件的要求。

1 回转窑筒体段节的更换要点

1.1 备件准备

首先要对备件进行装配，以检验零件的形状公差与设计要求是否一致，不符合的部位要进行校正，并作好记录。完成后，在垂直的接口处打上对接的标志。将备品圆筒运送到工地后，要将斜面和周围的漆面和周围的污垢全部清除，并将其打磨成金属光泽。备品圆筒上的槽口是用机械加工的，通常我们都是不对称的x形。由于圆筒更换时要考虑到焊接部位，避免以往出现的环形缝线，同时也便于进行现场作业。

1.2 划线

首先要按照规定的方向确定刻痕的位置，测量该窑筒的变形（径向）和变形的部位，并且作好记录最后在圆筒上作上记号。划线是在窑筒的外壁上进行的，其具体的操作是：首先用划针抵住窑筒的外侧，然后转动窑身，划出切割线；再将窑身转动3圈～4圈，以测定切割中心线的精确度；如果确定切口中心线是正确的，然后画斜口线，在已画好的直线上打样，冲孔的距离通常为30mm左右。划痕误差需要控制在5mm左右。

1.3 切割

切割通常采用的是常规的氧—乙炔人工气割，该方法设备简单，操作简单，但是劳动强度大，而且切削的质量难以保证，特别是在切削坡口时会容易出现超差现象。还可采用半自动气割机进行氧一乙炔的自动切断，在切断之前，按照测量到的内筒（外圈）内径制造气割机的导轨，可以分成4到8个部分。然后，按照切割中心线﹑坡口切割线，利用半自动气割机割口的长度，确定钢轨安装位置，把钢轨焊接在窑筒上。在安装好气割机后，要将气流线调节至与切割线相匹配。通过检测，可以点燃来调节火候最后进行切割。在切割过程中要特别注意回转配合，保证气割机在可自由走动的范围内。在下坡或上坡的时候，操作者要协助，避免滑倒或上坡。采用半自动气割机加工的切口，具有平整的表面，便于加工，节省工时。对于切割面的质量有着一定的要求，具体为：表面粗糙度小于0.16mm，不平度在0.75 mm左右，不直度小于2mm。

1.4 筒体备件的更换

筒体备件的更换通常有三个要点：①焊接同一部位的修补次数不得多于2次；②圆筒小节的最小长度不得少于1m，而在相同的跨径中，其长度不能超过1.5m的分段不得超过1节；③在不均匀的厚钢板对接时，如果两片板的厚度差异大于或等于3 mm，则根据L≥5（S1-S2）的规定，厚板的外壁要加工为过渡的锥形表面（参见图1)，S1是厚钢板的厚度，S2是薄钢板的厚度，而L是厚钢板的削薄宽度。

图1 不等厚钢板过渡圆锥面削薄示意图

在第一条和第二条中，考虑到钢板的排列，通常要与原来的焊缝间隔200mm～300mm的长度进行切割，以避免受焊接的影响。而且回转窑的管板宽度通常设定在2m以上，1.8m以下的宽度很少见，所以第一条比较少见，如果遇特殊情况需要特殊处理；针对第三条来说，为减少因板料厚度不均匀而产生的应力集中，必须对圆筒进行切削，然而，只有在新的零件上才能进行减薄加工，而原来的回转窑的圆筒很难对其进行薄化加工，所以在零件的设计中必须兼顾。

1.5 对接找正

备件纵向焊缝与圆筒纵向焊接的位置不应该相对地对接，严禁出现交叉焊接的情况。

备件圆筒和回转窑筒准备就绪后，就可以开始吊装和调整。在300摄氏度左右载荷转动时，必须保证圆筒的平直不会产生调动的情况，同时确保圆筒对接板厚差在1 mm内（局部纵焊缝附近不得大于2 mm）。窑体的直线度的控制与调节，详细见图2。

秦铁崖从左边袖筒里拿出一样物件，轻轻摆在乔十二郎面前。一见此物，乔十二郎那颗本来趋于安稳的心，又忍不住剧烈跳荡。那是一个糊着画纸的纸筒，乔十二郎很清楚，那是一个烟花筒。陆府遭难之日，他和表姐罗香，就是凭着这件不起眼的小东西，阻滞了灰衣杀手的进攻，赢得时间，从而成功逃脱。

图2 轴向焊缝调整图

在运行的过程中，每个道口的轴向调整控制通常不低于8个，在圆周上均匀分布。螺钉的直径是M48，两端有两个螺帽，用于调整和定位。调节控制筒身厚度误差控制的压盘通常为12块，可视圆度大小而定，螺纹通常选用细齿，便于调节。经过检验，确定无误后，在对接合部焊接一块临时接头，将备件圆筒与窑体紧固在一块，使其能够自由旋转。

1.6 焊接

在焊接之前，首先要根据测量结果判断出是否有偏差，然后把最大的位置移到最上面，然后再利用自身的重量来进行修正。由于场地条件的限制，通常采用手工焊接。

从外环缝开始，最佳的焊接部位为平面焊缝，焊接时要对焊接工艺参数进行严密监控。第一层为打底焊，以确保熔融深度，是整个工作的基本要求。选择标mm电极，电流170A～200 A，电弧短，电极垂直，无摇摆。对焊接质量的要求是：具有良好的焊接性能，并能与母材相结合，并确保焊缝的平直﹑成型和无缺陷。第一次焊接后，应将药皮完全除去，然后用角磨机对焊缝进行抛光，以除去飞溅。从二次起用中5mm的电极，电流210A～240 A，电弧短时，在槽口横断面上作半月状摆动，两端略有停顿。焊接时应保证焊缝平整﹑表面平滑﹑有细小的鳞片﹑宽度均匀﹑无夹渣﹑气孔等缺陷。焊接面与母材相结合，过渡平稳，降低了咬肉现象的发生，其深度为0.5mm，连续长度为100mm，两侧咬肉的总长度不能超过10%。焊接后，焊缝要呈中间凹进的弧形，认真地检查焊接质量，没有缺陷，然后进行最后一次焊接。此时采用高压小电流﹑低速焊接工艺，可以获得良好的焊接效果。罩面焊接时，焊缝表面要平整，宽度要均匀，不得有咬肉现象，要把起灭弧的弧坑补焊平整。所有的焊缝焊接完毕后，应保证焊缝的高度不能比母材料的表面低。

在圆筒外侧焊接完成后，在进行内部环缝之前，必须将所有的接头和工具夹具除去，然后清除焊条的根部。通常先用碳弧气刨进行一次，然后再用角向磨光机仔细打磨，直到沟槽的深度﹑宽度大致相同﹑平滑﹑平滑，确定没有问题后，再进行焊接。焊接方式和要求与外焊一样，但不能重复。

圆筒材质Q235，焊接性好，在圆筒焊接完成后，立即投入生产，由于其工作温度较高，所以可以实现整体退火。所以，在焊前不需要进行预热，也不需要在焊中和焊后进行其它的处理。

2 案例分析

2.1 存在的问题

某公司水泥熟料3号生产线。4.0m×60m二挡轮带相应的回转窑节段检修前出现了以下几个问题：

（1）二档轮带与垫板之间的空隙大，磨损严重，目测热状态下的空隙为13 mm；

（2）二挡轮带对应的圆筒节段产生了疲劳裂纹；

（3）二档轮带对应的筒体节段的部分耐火砖存在扭曲和挤压现象；

（4）二挡轮带相应的圆筒节段在短期内多次出现多次落砖﹑红窑。

2.2 原因分析

在圆筒和支撑装置构成的系统中，有两种磨损会影响到各个部件的相对位置：车轮在车轮上滚动时，其工作表面会慢慢地被磨损（从现场观测，轮胎的磨损非常小，可以继续使用）；轮胎与滚筒之间，因径向递增而产生的磨损。通过现场观测，发现滚筒在滚筒上滑动较大，且磨损较大，是造成滚筒变形的主要因素。随着磨损程度的增加，二档轮带相应的圆筒节段中心向下移动，在调节机构不能适应的情况下，圆筒节段的变形，使耐火材料扭曲﹑破碎﹑脱落，从而造成烧窑事故，长此以往，二档轮带相应的圆筒节段会产生疲劳裂纹，甚至会导致圆筒断裂。

2.3 处理措施

出现裂缝最直接的方法是采用开槽焊和补焊，因为3号窑二档的轮带相应的圆筒已进行了多次补焊。这一次，它的裂纹再次出现，想要修复是根本不可能的使其，这种情况下只能进行重新焊接。

更换圆筒节段，要比更换托轮困难得多，必须切断圆筒，不但维护成本高，还会影响生产。与旋转窑的安装相似，替换圆筒节段，它的特点是施工重量大，施工位置高，安装精度高，单件吊装重量大。由于长期提供高质量的服务，公司将替换工作委托给我公司。鉴于施工现场和业主对施工进度的需要，最终决定将转炉中的耐火材料全部拆掉，并将其替换。具体工作包括前期准备﹑旧筒体切割﹑新筒体的安装﹑焊接等。

2.3.1 前期准备工作

此次二挡轮带圆筒的切割和拆卸，应充分考虑到两侧窑筒和耐火砖的支持，并应事先准备好支架。（见图3），经计算得出支架的承载能力为500T的重量。在此基础上，采用钢结构材料制造出两个支架，并在支架上分别安装两台500 T液压千斤顶，将窑托置于千斤顶上，用于切割筒体，使其失去支撑。

图3 支撑架

2.3.2 切割回转窑筒体节段

在装置停止运转后，对老圆筒进行切割﹑拆卸，在切割前需要在圆筒上划出基准线，切割线，坡口线，共三条线。在切割点附近，固定一画点，旋转窑的圆周，以画中的圆圈为参考线，将切割线反向推出。在切割线两侧的管口处，将耐火材料的一些耐火材料移出，并用“米字型”支撑将其紧固，以避免其变形。此次拆除更换窑管节段，全长2.8m，并将轮带与管体分段同时拆下。首先，在支架上安装500 T的千斤顶，将轮胎固定在吊车上，吊车达到一定的重量后，再进行相应的切割和拆卸，完成之后将旧的圆筒连同车轮一起吊下来。根据预先绘制的线条，将切口的另一头的圆筒进行抛光。

2.3.3 安装新筒体节段

校验新管节段的所有资料，并对管节节的椭圆进行检验，其圆度偏差不得超过0.002 D，也就是8mm，用钢盘尺对圆管端部的外周进行测量，误差不超过6mm。对圆筒的接合部进行检查，确保圆筒外圈的端部无毛刺和杂质，如果出现凹凸现象应立即进行处理。窑管接头处有18根拉紧螺栓和18个调整块，通过调整螺栓和调整块，可以对接缝处的对接间隙和错边量进行调整，以确保圆筒的无缝对接。

将旧的圆筒和轮带全部拆下，将轮带与旧筒从地上拆卸下来。新的圆筒部分在地面上进行了旧轮带的装配，装配完毕后检查轮带在更换圆筒部分的位置。新筒体节段的吊装见图4。

图4 新筒体节段的吊装

找到窑筒的中心，在每个支撑点找到圆心，用坐标纸把每个支撑点的中心都开一个圆形的孔，这样可以使激光经纬仪对齐。找准参考点，找准圆筒，找出一档和三档带的中心点，再用经纬仪测量，在一档与三档中间点之间的一条直线上，找出新的圆筒节段的中心，并以此作为新的圆筒节段的参考点。规定直径圆的跳动不得超过5mm，对新圆柱节段的中心与参考点进行对比，如果超过允许值，用18根拉紧螺栓进行调整。达到调节效果后，再拧紧全部螺帽，这个过程要慢，以确保圆筒节段的接缝间隙在1mm～3mm以内，最大误差不超过2mm。

2.3.4 焊接筒体

在对齐完毕后，对接头进行检验，然后进行焊接，圆筒的焊接是回转窑安装中的一个关键环节，它的质量将直接关系到窑炉的使用和使用寿命，因此，对焊接工作应给予很大的关注，并要求通过相关考试并且取得资格证的焊工进行。焊接时，应采用转炉进行焊接，并应对转炉进行临时固定；首先是点焊，然后是180°的对称焊接，电焊的长度在150mm～200mm之内；采用二氧化碳气体保护焊，焊条为E5016，需在250℃的烘箱中进行烘焙，保证焊条的干燥；从外边开始，按同样的顺序进行环形焊缝，并均匀地进行，每层之间的起灭弧点不能重叠，以确保焊缝的质量。当焊缝处的强度达到一定程度后，才能拆卸锁紧螺栓和调整块。当所有的圆筒都焊好后，才能拆卸圆筒内部的“米字型”撑。在完成了所有的管件接头后，对管件的焊接质量进行检验，并对焊缝进行检测，外观质量不能有缺肉﹑咬边﹑气孔﹑裂纹等缺陷，每个焊缝都要进行超声波检测，并且不能少于25%，所有焊缝交叉部位都要进行检测，确保100%合格。

3 结语

综上所述，在不拆卸回转窑的耐火材料的前提下，将其与轮带一同拆卸﹑替换，是我公司的一项大胆创新。在公司的严密组织下，技术人员和施工人员的密切合作，在确保安全的情况下，确保了工程的进度和质量！