回轉(zhuǎn)窯筒體開(kāi)裂的影響因素探討及性能分析

李裕明

（興業(yè)葵陽(yáng)海螺水泥有限責(zé)任公司， 廣西 玉林 537800）

1 回轉(zhuǎn)窯易產(chǎn)生裂紋的部位及形式

目前，旋轉(zhuǎn)窯筒體殘存裂縫主要爆發(fā)在旋轉(zhuǎn)窯過(guò)渡區(qū)。一旦出現(xiàn)裂縫，特別是外形不守則的裂縫，很難修繕。如果處置不完全，很容易導(dǎo)致反復(fù)裂縫。整個(gè)裝置耗費(fèi)熱能大，時(shí)間段長(zhǎng)。由于長(zhǎng)期采用之后筒體變薄、風(fēng)速缺乏，產(chǎn)業(yè)之內(nèi)許多木材產(chǎn)業(yè)都爆發(fā)了沖擊深刻的筒體脫落裝置事故。因此窯殼燒損小，形變大，需單向替換。通常而言，常見(jiàn)的裂縫有兩種，即橫向裂縫和周向裂縫。橫向裂縫通常發(fā)生在下缸支架和擋塊與汽缸間的焊縫座，而周向裂縫主要發(fā)生在車輪兩邊過(guò)渡缸的焊縫座。

2 回轉(zhuǎn)窯筒體產(chǎn)生裂紋的原因分析

回轉(zhuǎn)窯是一種多支承、牽引、高速的熱力設(shè)備。應(yīng)力直觀，引發(fā)縫隙的原因很多，牽涉到設(shè)計(jì)師、生產(chǎn)、加裝、保障和監(jiān)管?，F(xiàn)在我們研究了縫隙的主要因素。

2.1 形成縱向裂紋的原因和性能分析

1.1 縱向裂紋形成的原因：

剩余的橫向裂縫爆發(fā)在下缸與墊板或擋塊的焊縫處，通常從外側(cè)、內(nèi)側(cè)和旋轉(zhuǎn)軸伸延產(chǎn)生橫向裂縫甚至裂紋。主要因素下述：

1.1.1、首先，在設(shè)計(jì)師中殼板的寬度應(yīng)盡可能薄?；剞D(zhuǎn)窯建議縱向剛性和橫向彈性。如果板的寬度充足，則可以確保其縱向剛性。因此，在軸重和分割輪支承反活性力造成的交變應(yīng)力和頻率形變的活性之下，外殼很容易使物料痙攣，在相對(duì)較難的焊熱影響區(qū)，即缸體與缸體或切割輪間產(chǎn)生裂縫。當(dāng)支架寬度過(guò)薄或支架過(guò)寬時(shí)，支架越闊，升力越大，形變分散越大，板外側(cè)產(chǎn)生量測(cè)裂縫。一旦少于風(fēng)速光速，就會(huì)發(fā)生裂縫。

1.1.2、在服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，一些廠商為了渴望收益，在講究的根基之上選取廠商商品。板厚負(fù)差大，力學(xué)性能基準(zhǔn)和危害成分濃度基準(zhǔn)難以確保，難以確保旋轉(zhuǎn)窯在嚴(yán)峻自然環(huán)境之下的行駛性能。一些混凝土產(chǎn)業(yè)為了減少成本，不惜犧牲裝置體積，選取不具有回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)能力的機(jī)器廠制造回轉(zhuǎn)窯。因此，難以確保焊縫和材質(zhì)的體積。裝置交付行駛之后，事故頻仍，傷亡極大。

1.1.3、在加裝領(lǐng)域，只注意窯的冷態(tài)精確度，而忽視了長(zhǎng)期行駛時(shí)的熱態(tài)精確度。如果制造之中車輪、汽缸有所不同，則中心站最高點(diǎn)的下降也有所不同。因此，回轉(zhuǎn)窯行駛時(shí)，各車輪中心站不在一條線段之上，各車輪輪箍的形變發(fā)生變化，中心站高度難以下降；由于中心線的變動(dòng)，輪箍整個(gè)長(zhǎng)度的形變不均勻。側(cè)應(yīng)力大，另側(cè)形變小。這些變動(dòng)會(huì)造成形變少于設(shè)計(jì)師區(qū)域，甚至少于風(fēng)速光速，造成焊縫熱影響區(qū)發(fā)生裂縫，另外，在加裝步驟之中，為了方便工程，將跳馬等粒子隨便焊在筒體之上，加裝之后不按建議分割采用時(shí)，不僅會(huì)損毀汽缸的風(fēng)速，還會(huì)引發(fā)形變分散，造成汽缸脫落。

1.1.4、保障和維修。比如，一旦窯磚變冷，如果不研究因素，只卸載熱磚。裝載之后，很容易考量承托反活性力均勻原產(chǎn)在車輪煞車之上，且承托反作雙手分散在車輪煞車側(cè)。當(dāng)它發(fā)送到汽缸時(shí)，會(huì)造成形變過(guò)載并引發(fā)裂縫。一些產(chǎn)業(yè)在琉璃瓦冷卻監(jiān)管之中，沒(méi)有考量窯況，也沒(méi)有對(duì)大瓦展開(kāi)研究，造成窯長(zhǎng)時(shí)間段不能穩(wěn)定行駛。這就是一些窯爐能耗低、易于脫落的因素。有的機(jī)構(gòu)對(duì)車輪空隙注重夠。如果車輪空隙過(guò)大，如果不立即變更墊板寬度，車輪對(duì)汽缸的修補(bǔ)活性會(huì)相對(duì)增強(qiáng)，汽缸與車輪的認(rèn)識(shí)總面積和接觸角會(huì)相對(duì)減小，汽缸的橢圓度會(huì)減小，形變減小。另外，如果汽缸加熱方法失當(dāng)，即汽缸濃度較高時(shí)，無(wú)論汽缸濃度和輪子與繩子間的空隙是多少，換言之，在烈風(fēng)或點(diǎn)火的情形之下，汽缸濃度都會(huì)急劇下降，汽缸與繩子間的氣溫也會(huì)變大兩邊母材非常小。因此，汽缸地表的形變會(huì)成倍減少，導(dǎo)致很小的損害。另外，為確保筒體體積，窯頂焊縫容易脫落，車輪下筒體形變急劇減小，擋塊與筒體間的焊縫發(fā)生裂縫。

2.2 環(huán)向裂紋形成的原因及性能分析

2.2.1、裂縫產(chǎn)生的因素是下環(huán)的寬度是筒體寬度的2倍超過(guò)。如果下缸與中缸間過(guò)渡缸的寬度選取失當(dāng)，惰輪的支承力通過(guò)車輪繩子傳送到汽缸之上，使汽缸的形變平穩(wěn)地傳送到正常缸之上，這使形變難以蔓延，形變分散不可避免。由于焊縫的風(fēng)速低于母材，因此會(huì)造成裂縫。

2.2、厚板與鉆孔間的過(guò)渡性坡道不應(yīng)大于 1:5。搖枕反力使筒體形變難以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡性，不可避免地造成形變分散；三是沖擊焊體積。一些產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)確地相信，焊縫越粗，焊縫豬肉越少，焊縫越高，焊縫越穩(wěn)固。但焊縫剛性越高，對(duì)母材的沖擊越大，形變分散越大，產(chǎn)生裂縫的困難度越小。焊縫之中還適用夾渣、微裂紋、未焊透、咬邊等缺失，這些缺失也是形變分散的成分和裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。

2.2.3、大齒圈彈簧板與筒體焊縫處產(chǎn)生裂紋的原因

大齒圈彈簧板與旋轉(zhuǎn)窯筒體焊縫易于造成環(huán)向裂縫。主要有三個(gè)因素。首先，大齒圈所在地的汽缸過(guò)厚，彈簧板過(guò)厚，造成汽缸剛度小，彈簧板剛性大。因此，彈簧板吸取裝置行駛步驟之中形變排泄的形變，而汽缸通過(guò)形變吸取形變，如大齒輪與小齒輪嚙合造成的徑向力、缸溫升和彈簧板造成的傳輸形變，隨著時(shí)間段的流逝，處在實(shí)習(xí)狀況，其次是焊冷影響區(qū)。加裝尺寸車輪時(shí)，頂隙過(guò)大，頂齒咬邊，造成很小的徑向力，通過(guò)大齒圈與汽缸焊。如果少于負(fù)載光速，就會(huì)發(fā)生裂縫；三是窯體輕微彎曲時(shí)，尺寸車輪的認(rèn)識(shí)狀況就會(huì)毀壞，一邊軟，另一邊不硬，這會(huì)使彈簧板的焊縫受拉壓形變的雙重活性，導(dǎo)致很小的損害。此外，筒體傾斜引發(fā)的窯體振蕩引發(fā)的額外負(fù)載和車輪頂部空隙過(guò)大也會(huì)增進(jìn)裂縫的造成。

2.2.4、回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶筒體產(chǎn)生裂紋的原因

過(guò)渡區(qū)裂縫造成的主要因素是形變和生銹。由于過(guò)渡性帶筒體不受堅(jiān)硬窯皮的保障，耐火磚容易將筒體之中的低溫液體和酸性氣體全然隔絕。在制造步驟之中，酸性液體和酸性氣體通過(guò)磚縫與合金筒體認(rèn)識(shí)，引發(fā)筒體的物理化學(xué)反應(yīng)和生銹。據(jù)有關(guān)資料表明，雖然預(yù)分解窯年腐蝕量在0.5mm超過(guò)，但在年腐蝕率呈指標(biāo)下降的情形之下，如果窯輕微檢修，成份缺乏，幾年之后筒體寬度將增加30%超過(guò)。因此，在幾年的行駛之中，汽缸會(huì)因變薄而脫落。其余裂縫為環(huán)向裂縫，但有時(shí)不守則裂縫以生銹隕坑的方式發(fā)生。這是缸形變與生銹共同活性的結(jié)論，必須引發(fā)產(chǎn)業(yè)界的高度重視。其次，由于汽缸濃度較高，汽缸的風(fēng)速增強(qiáng)。橢圓形生銹隕坑和焊缺失也會(huì)造成沖擊分散，這也是造成裂縫的關(guān)鍵因素。

2.3 筒體溫度過(guò)高引起的筒體開(kāi)裂

回轉(zhuǎn)窯當(dāng)作一種熱工裝置，其內(nèi)部濃度可達(dá)1700℃。雖然空心由耐火磚和窯皮的保溫層保障，但傳送到空心地表的濃度也很高。沒(méi)窯皮，即使磚石是全新的，有燒帶的筒體濃度也能達(dá) 450℃左右，大大壓制了筒體的風(fēng)速。如果窯體在較高濃度下長(zhǎng)時(shí)間段運(yùn)行，很難確保筒體不造成裂縫，特別是在磚窯的情形之下，形變筒體將喪失反抗重力的技能。此時(shí)，如果實(shí)行不合適的舉措（如在低溫地區(qū)采光不斷甚至施肥），鋼瓶會(huì)急劇膨脹并造成裂縫，因?yàn)楹辖鹪诘蜏刂碌氖湛s量可達(dá)膨脹量的兩倍左右。在投胎、熱壓修繕的情形之下，一些產(chǎn)業(yè)往往會(huì)補(bǔ)跌再跌。結(jié)果是窯皮不補(bǔ)，筒體傷，時(shí)間段長(zhǎng)，形變輕度，甚至脫落，耐火磚難以創(chuàng)作，只好替換筒體。在這種情形之下，焊縫側(cè)濃度高，焊縫側(cè)濃度低，兩邊的收縮相互約束，一旦濃度形變少于，裂縫將沿焊縫路徑拓展。

3 預(yù)防回轉(zhuǎn)窯裂縫的措施

3.1 縱向裂紋的預(yù)防措施

因此，在回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)步驟中，筒體寬度應(yīng)適當(dāng)減少。氣缸墊的寬度應(yīng)不大于汽缸墊的公稱寬度的 1.5%，且不應(yīng)小于氣缸墊的寬度的50%，以增加搖枕反力引發(fā)的筒體不均勻形變所造成的附加應(yīng)力和濃度形變；墊板總面積不應(yīng)大于車輪內(nèi)控表總面積的60%，擋塊與筒體棟的焊縫高度應(yīng)掌控在擋塊寬度的60%左右，不準(zhǔn)有咬邊等缺失，以免形變集中損毀筒體；加裝步驟中，不僅要考量冷態(tài)精確度，要考量行駛時(shí)的熱態(tài)精確度。計(jì)算各齒帶的行駛濃度，測(cè)量各齒心熱態(tài)上升量，展開(kāi)加裝變更，使各齒在回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)期行駛中的形變靠近設(shè)計(jì)師水準(zhǔn)，防止因形變過(guò)大而造成裂縫由于車輪中心站下降；在制造和保障步驟中，窯皮和耐火磚應(yīng)準(zhǔn)備保障，避免空心因周向和旋轉(zhuǎn)軸氣溫大而彎曲，以及形變空心因巨大的收縮和膨脹而造成的額外形變；回轉(zhuǎn)窯窯爐失靈時(shí)，如果琉璃瓦發(fā)燒，無(wú)論什么因素都不容許卸筒，使筒體背離中心站路線，當(dāng)紅窯或筒體濃度過(guò)高時(shí)，不容許急劇加熱筒體。

3.2 環(huán)向裂紋的預(yù)防措施

過(guò)渡段的寬度應(yīng)靠近旋轉(zhuǎn)窯帶下筒體寬度和上方筒體寬度的平均數(shù)，使形變平緩大自然，形變不易蔓延，增加形變集中；防裂的關(guān)鍵性是確保汽缸的剛性小于彈簧板的剛性。大齒圈下缸的寬度不應(yīng)大于缸公稱半徑的 1%。彈簧板的寬度應(yīng)為汽缸寬度的60%左右。這樣有助于通過(guò)彈簧板的形變來(lái)排泄重力，緩解重力對(duì)焊縫的受損，在制造和修理步驟中，也要確保缸濃度的橫向和周向氣溫盡量大于50℃可減少額外彎曲應(yīng)力和氣溫形變，同時(shí)不容許為修理或其他方便而在筒體上焊。如需焊，應(yīng)采取措施，然后按標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)分割研磨。

3.3 回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶裂紋的預(yù)防

過(guò)渡區(qū)裂縫造成的主要因素是筒體在窯內(nèi)受堿性液體和酸性材料生銹后變薄。因此，應(yīng)首先考量隔絕酸性物料和合金筒體，以增加生銹。有幾種舉措。一是在筒體地表涂低溫防腐涂料；二是通過(guò)濕鋪耐火磚漿去除磚縫，使酸性物料與合金筒體隔絕，去除或緩解形變和物理生銹，縮短筒體使用壽命。通過(guò)減少筒體寬度（如將筒體寬度減少到筒體公稱半徑的 0.7%），也可縮短筒體的使用壽命。

3.4 筒體裂紋的其他預(yù)防措施

筒體裂縫的其它預(yù)防措施，如保障窯皮和耐火磚，避免筒體濃度不均勻或過(guò)高，確保筒體物料的力學(xué)性能，確保筒體在行駛狀況下的平直度，增加額外荷載，平穩(wěn)掌控筒體濃度等加速窯體兩邊上運(yùn)動(dòng)者，嚴(yán)禁窯頂加快，減少行人向頂力等，窯殼如有裂縫應(yīng)立即止裂，并展開(kāi)準(zhǔn)確焊，避免裂縫拓展；同時(shí)，焊方位應(yīng)在水準(zhǔn)中心線上直角，因?yàn)榇颂幍目v向形變?yōu)榱?；?duì)于過(guò)渡區(qū)的筒體裂縫，如果筒體已經(jīng)生銹，腐蝕量達(dá)30%左右，則應(yīng)替換筒體，否則會(huì)導(dǎo)致較大事故。