回轉(zhuǎn)窯托輪軸拉絲故障處理方法的改進(jìn)

張利民

（天津天鐵冶金集團(tuán)石灰石礦，河北涉縣 056404）

回轉(zhuǎn)窯托輪軸拉絲故障處理方法的改進(jìn)

張利民

（天津天鐵冶金集團(tuán)石灰石礦，河北涉縣 056404）

針對(duì)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的托輪軸拉絲現(xiàn)象，依據(jù)托輪軸機(jī)械工作原理，分析了托輪軸拉絲現(xiàn)象原因，結(jié)合實(shí)際工作，研究出一套新的檢修方案。該方案實(shí)施后提高了檢修質(zhì)量，簡(jiǎn)單實(shí)用，用時(shí)短、效率高，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

回轉(zhuǎn)窯；拉絲；托輪軸；故障；改進(jìn)

1 引言

天鐵集團(tuán)石灰石礦（以下簡(jiǎn)稱(chēng)石礦）回轉(zhuǎn)窯作業(yè)區(qū)現(xiàn)有兩條600t回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線(xiàn)，承擔(dān)著為天鐵集團(tuán)熱軋板公司提供優(yōu)質(zhì)冶金石灰的任務(wù)?；剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)線(xiàn)的核心是窯本體，回轉(zhuǎn)窯窯本體的性能和運(yùn)行情況直接影響著石灰石的質(zhì)量和成本。托輪是回轉(zhuǎn)窯窯本體主要部件之一，它承載整個(gè)回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)部分（包括窯體、襯磚、物料、滾圈、齒圈）的重量，并保證窯體、滾圈能在托輪上平穩(wěn)運(yùn)行，因此托輪性能好壞對(duì)生產(chǎn)至關(guān)重要?；剞D(zhuǎn)窯作業(yè)區(qū)兩條回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線(xiàn)分別于2007年、2008年投入使用，在生產(chǎn)過(guò)程中不同程度地出現(xiàn)過(guò)托輪軸拉絲故障。傳統(tǒng)的整體離位更換托輪總成法用時(shí)長(zhǎng)，給生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)較大影響，石礦回轉(zhuǎn)窯作業(yè)區(qū)對(duì)處理托輪軸拉絲故障的方法進(jìn)行了分析和探討，研究出局部檢修的方法，用時(shí)短，維修費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2 托輪結(jié)構(gòu)

石礦1#、2#回轉(zhuǎn)窯均采用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)形式的托輪見(jiàn)圖1。

圖1 托輪總成結(jié)構(gòu)圖

其潤(rùn)滑采用與托輪軸連接的油勺提油的潤(rùn)滑方式。托輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，托輪軸頸在摩擦力的作用下，沿軸瓦向左上方爬升，油勺將油從瓦底座底部將油提升到導(dǎo)流板，導(dǎo)流板均勻布油，潤(rùn)滑油就會(huì)流入軸瓦上方的瓦口。當(dāng)托輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)從瓦口帶向瓦下部的大口，油液受到擠壓作用產(chǎn)生動(dòng)壓力，出現(xiàn)楔效應(yīng)，由此油膜動(dòng)壓力將托輪軸向右上方托起，使托輪軸與軸瓦摩擦表面完全被油膜隔開(kāi)，托輪軸在一定的偏心距e的位置上穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，形成液體潤(rùn)滑，見(jiàn)圖2。

圖2 托輪軸潤(rùn)滑原理圖

3 托輪軸拉絲故障的原因分析

當(dāng)主控室計(jì)算機(jī)監(jiān)控顯示溫度迅速上升并伴隨嘯叫聲、托輪軸軸頸表面出現(xiàn)明顯溝槽并伴有絲狀金屬物出現(xiàn)，即可斷定為托輪軸拉絲故障。出現(xiàn)這類(lèi)故障的原因較多，不及時(shí)處理就會(huì)導(dǎo)致托輪整體報(bào)廢，突發(fā)性的停窯還會(huì)造成耐火材料報(bào)廢。經(jīng)過(guò)故障檢修及查閱相關(guān)資料，分析造成托輪軸拉絲故障的原因主要有以下幾點(diǎn)。

3.1 軸、瓦之間進(jìn)入硬質(zhì)異物

軸與瓦之間進(jìn)入硬質(zhì)異物會(huì)導(dǎo)致周向單線(xiàn)拉絲。如果觀察窗密封不嚴(yán)或檢修遺留物清除不徹底，異物進(jìn)入軸承間隙，均有可能導(dǎo)致托輪軸拉絲故障。由于瓦硬度較托輪軸頸低，當(dāng)硬質(zhì)異物隨潤(rùn)滑油進(jìn)入托輪軸軸頸與軸瓦之間時(shí)，硬質(zhì)異物就有可能嵌入瓦內(nèi)表面。此時(shí)異物與托輪軸軸頸是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，硬質(zhì)異物對(duì)旋轉(zhuǎn)的托輪軸軸頸部分不斷擠壓刮磨，在托輪軸頸表面沿圓周方向刮出一道溝槽，從而形成周向單線(xiàn)拉絲。

3.2 多線(xiàn)拉絲

多個(gè)單線(xiàn)拉絲無(wú)序累積導(dǎo)致托輪軸軸頸部分大面積受損，形成多線(xiàn)拉絲。造成多線(xiàn)拉絲的原因是多種多樣的，主要原因有以下兩方面。

（1）單線(xiàn)拉絲引起。如果周向單線(xiàn)拉絲沒(méi)有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，由于托輪軸的軸向運(yùn)動(dòng)、異物的游動(dòng)、刮屑的堆積堵塞潤(rùn)滑油通道，就會(huì)造成托輪軸頸表面大面積被刮傷，形成多線(xiàn)拉絲，瓦內(nèi)表面也會(huì)被刮傷。

（2）軸、瓦溫升。軸、瓦溫升主要是由于潤(rùn)滑故障引起的。當(dāng)潤(rùn)滑被破壞，造成軸、瓦溫升，軸、瓦溫升后往往會(huì)伴隨著油膜的破壞，軸、瓦產(chǎn)生干磨現(xiàn)象，由于瓦的硬度相對(duì)軸頸來(lái)說(shuō)要低，瓦內(nèi)表面層就會(huì)被刮傷，被刮磨下的金屬物由于冷作硬化作用，硬度提高，當(dāng)其中一部分被刮磨下的金屬物進(jìn)入瓦與軸之間的間隙，就會(huì)對(duì)托輪軸頸造成損害。還有一部分的金屬物會(huì)堆積在瓦口，阻擋潤(rùn)滑油的進(jìn)入，進(jìn)而加劇軸、瓦溫升，形成惡性循環(huán)，上述問(wèn)題未及時(shí)處理軸、瓦就會(huì)發(fā)展為多線(xiàn)拉絲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)軸瓦抱死的故障。以下情況也可能會(huì)造成軸、瓦溫升：

①托輪軸、瓦制造安裝重大缺陷。如托輪傾斜角過(guò)大，托輪中心線(xiàn)偏離窯體中心線(xiàn)，使托輪受力過(guò)大，局部超負(fù)荷，就會(huì)破壞油膜，導(dǎo)致軸、瓦溫升。

②托輪瓦接觸角大。接觸角太大，不利于形成油楔效應(yīng)，造成軸、瓦溫升。

③潤(rùn)滑油長(zhǎng)時(shí)間不換或保養(yǎng)不到位；潤(rùn)滑油變質(zhì)或變臟，潤(rùn)滑裝置失靈，從而導(dǎo)致軸、瓦溫升。

④冷卻故障。如果瓦底座內(nèi)冷卻水管不通或漏水，潤(rùn)滑油無(wú)法有效地冷卻，致使軸、瓦溫升。

4 拉絲故障處理方案

4.1 整體離位更換托輪總成法

原來(lái)由于實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)不足，當(dāng)托輪軸頸發(fā)生拉絲故障，只能采用整體離位更換托輪總成法。具體操作如下：

（1）窯體重達(dá)數(shù)百?lài)?，檢修作業(yè)時(shí)需使用400t千斤頂與50t吊車(chē)聯(lián)合作業(yè)，在盡量靠近窯體輪帶處將窯體頂起，做好防護(hù)措施后進(jìn)行拆卸托輪工作。

（2）將軸瓦底座上蓋卸開(kāi)，將托輪用吊車(chē)拆卸至地面，然后將軸瓦取出。檢查球面瓦，如有損壞，則進(jìn)行更換。

（3）放出瓦底座內(nèi)的舊油后，用面團(tuán)仔細(xì)清理瓦底座內(nèi)部臟油。

（4）將拆下的托輪軸進(jìn)行車(chē)削光整修復(fù)。托輪軸體積較大，精度要求高，需大型立式車(chē)床進(jìn)行加工。為了使車(chē)削后的托輪軸保持原有位置，應(yīng)在瓦殼底部加墊片，用以補(bǔ)償車(chē)削量。

（5）托輪軸修復(fù)加工完畢后，更換新瓦。瓦與軸進(jìn)行對(duì)合刮研作業(yè)，刮研的方式可以采用粗刮完成后，將托輪軸壓在瓦上轉(zhuǎn)動(dòng)研磨一下，再把瓦抽出來(lái)精刮。軸瓦每刮研一次就需要將托輪軸與軸瓦拆裝一次，這種刮研方式優(yōu)點(diǎn)是比較接近工作狀態(tài)，待軸瓦接觸點(diǎn)相鄰距離不超過(guò)50mm即可進(jìn)行復(fù)位作業(yè)。

整體離位更換托輪總成法的優(yōu)點(diǎn)是軸瓦人工刮研，軸頸部分重新加工恢復(fù)原有精度，檢修質(zhì)量容易控制。缺點(diǎn)是時(shí)間較長(zhǎng)，一般要10天才能完成，共需20人聯(lián)合作業(yè)，勞動(dòng)量大。每次發(fā)生故障時(shí)，托輪無(wú)法正常運(yùn)行，回轉(zhuǎn)窯需緊急停窯檢修。頻繁的停窯開(kāi)窯導(dǎo)致窯急冷急熱，耐火材料的物理性能遭到破壞，使用壽大大命縮減，同時(shí)停窯時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法保證熱軋正常的生產(chǎn)，嚴(yán)重影響到集團(tuán)公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃。

4.2 局部修復(fù)法

針對(duì)整體離位更換托輪總成法存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)不斷探索，逐步改進(jìn)，形成了一種新的維修方案——局部修復(fù)法。此方法只需3人，工作量小，同時(shí)也不需使用大型千斤頂及吊車(chē)，鉗工利用常用工具即可完成作業(yè)。全部修復(fù)工作只需要一天就可完成，維修費(fèi)用較低。檢修步驟如下：

（1）首先將舊油放出。

（2）打開(kāi)軸承底座上蓋，用面團(tuán)仔細(xì)清理。

（3）用8寸細(xì)齒銼刀仔細(xì)銼削損傷部位，使溝槽上部盡量平緩，將溝槽寬度和深度微量加大。

（4）銼削完畢后用油石仔細(xì)打磨銼削過(guò)的部位，在此過(guò)程中需要轉(zhuǎn)窯將托輪軸受損位置調(diào)整到利于加工的位置，轉(zhuǎn)窯前應(yīng)該用不容易掉絮的布仔細(xì)擦拭，防止鐵屑、油石殘留物對(duì)軸、瓦的二次損害。在轉(zhuǎn)窯的同時(shí)，用中負(fù)荷齒輪油N460進(jìn)行澆淋，同時(shí)用壓縮空氣對(duì)軸受損部位進(jìn)行吹掃，注意應(yīng)將舊油及時(shí)排出。由于原有溝槽寬度和深度被微量加大，托輪軸旋轉(zhuǎn)3、4圈后異物在壓縮空氣和潤(rùn)滑油的沖刷作用下即隨油流出。這時(shí)油石已經(jīng)將銼削過(guò)的部位精細(xì)地打磨完畢，繼續(xù)用油和壓縮空氣進(jìn)行清洗，一直到流出的油完全清澈干凈。

（5）用2000目砂紙對(duì)托輪軸進(jìn)行進(jìn)一步光整加工。待手感光滑后，用拋光機(jī)進(jìn)行拋光加工。

（6）48 h以?xún)?nèi)低速運(yùn)轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯，使軸與瓦自行對(duì)研。

5 預(yù)防措施

托輪軸拉絲故障一旦發(fā)生，危害較大，不僅需要花費(fèi)人力、財(cái)力去檢修，更重要的是影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。所以，要注重預(yù)防工作，日常維護(hù)與檢修應(yīng)做到以下幾方面：定期校正窯筒體中心線(xiàn)，調(diào)整托輪；接觸角定為30°～40°，瓦口附近的接觸角比中部的接觸角多出約10°，接觸面與間隙面的分界線(xiàn)近似雙曲線(xiàn)，以利于瓦內(nèi)存油，形成良好的油膜；定期更換新油，搞好托輪密封，更換密封圈，緊固油勺；定期檢查冷卻水管道。

回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)中，平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備巡檢維護(hù)力度，采取相應(yīng)措施避免拉絲現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸、瓦出現(xiàn)溫升、嘯叫等現(xiàn)象后立即降低窯速，同時(shí)通知技術(shù)人員進(jìn)行處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際操作，和原有方法相比見(jiàn)表1。

表1 新舊檢修方法的比較

從表1中數(shù)據(jù)可以得知：采用局部修復(fù)方案，工作量小、維修費(fèi)用低，軸頸處理完以后表面粗糙度較高，瓦表面不需要進(jìn)行處理，回轉(zhuǎn)窯需48 h低速運(yùn)轉(zhuǎn)，以使軸與瓦自行對(duì)研。從停窯檢修到恢復(fù)正常生產(chǎn)僅需3天，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用?；剞D(zhuǎn)窯自采用局部修復(fù)法修復(fù)托輪軸后，強(qiáng)化日常維護(hù)措施，運(yùn)行至今未出現(xiàn)并發(fā)故障，大幅降低了維修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

[1] 回轉(zhuǎn)窯編寫(xiě)組.回轉(zhuǎn)窯[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1972.

[2] 孫恒.機(jī)械原理[M]．北京：高等教育出版社，1990.

[3] 石長(zhǎng)軍.水泥設(shè)備維修常見(jiàn)疑難問(wèn)題與對(duì)策[M]．北京：中國(guó)建材出版社，2000．

[4] 黃靖遠(yuǎn)，龔劍霞，賈延林．機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．

[5] 鄒永達(dá)，楊奎元，于仲仁，等．水泥生產(chǎn)線(xiàn)的窯磨安裝[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

[6] 周慧群．水泥煅燒技術(shù)及設(shè)備（回轉(zhuǎn)窯篇）[M]．武漢：武漢理工大學(xué)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

張利民（1981—），男，工程師，主要從事礦山機(jī)械技術(shù)管理工作。