技术 | Φ4.8m×72m回转窑窑头档筒体裂纹分析

一、概述

某水泥厂5000t/d水泥生产线2010年建成，其中Φ4.8m×72m回转窑为一装备工程股份有限公司的产品，该公司2013年进行回转窑检修时发现窑头档的轮带与垫板的间隙过大，于是自行在筒体垫板下添加了5mm的钢板。至2014年5月份发现垫板磨损严重，且轮带下筒体发现裂纹，裂纹长度约850mm，方向沿筒体轴向，且有延长的趋势。后经过现场对轮带与垫板进行测量，结合实际运行情况对筒体裂纹进行了事故分析，找出了筒体裂纹原因。

二、筒体垫板与轮带间隙测量

该窑头档筒体垫板为圆周24块均布，原垫板厚度40mm，见图1。

图1 筒体轮带及垫板尺寸

2.1 测量步骤

(1)缓慢转动筒体，利用记号笔在筒体垫板圆周四方上标上记号。

(2)转动筒体，依次将标有记号的垫板转到正上方，利用卡钳和游标卡尺测量轮带内径至筒体垫板外径间的间隙值，并记录，见图2。

图2 筒体垫板与轮带间隙测量示意图

(3)测量间隙的同时利用盒尺测量该位置的轮带厚度，注意轮带两侧的厚度有差异，两端面都要测量，并记录。

(4)测量多于标有记号数量的垫板的厚度，将原有厚度和磨损后剩余厚度全部测量，并记录。 2.2 整理数据

筒体轮带与垫板测量数据见表1。

表1 筒体轮带与垫板测量数据

三、测量数据分析

(1)按照以往经验，回转窑运行2年，轮带与垫板正上方的间隙值应在20mm左右，但该窑竟然高达49.2mm，远大于正常值。

(2)根据轮带实际测量厚度值，可以发现轮带存在磨损(轮带设计厚度为419～423mm)，轮带磨损量在5mm左右。

(3)垫板原有厚度为40mm，加上加垫厚度5mm，可知垫板的磨损量在5.5mm左右。筒体垫板磨损处出现台阶，可测得筒体垫板加垫前磨损2～3mm，回转窑开始运行时轮带的磨损量应小于垫板间隙变大量，可初步判断第一次加垫厚度稍大。另外实际运行的筒体温度要大于设计温度，也就是轮带与筒体的温度差要大于设计值，此时加垫的厚度应小于计算值。

(4)轮带与垫板正上方的间隙值，在没有磨损时理论值为15～16mm，简体变形示意图见图3，筒体正上方存在因筒体自重导致的变形，变形量约为直径的1‰。所以按照轮带及垫板的磨损情况，以及考虑筒体的正常变形，轮带与垫板正上方的间隙理论值应为38mm。

图3 筒体变形示意图

轮带与垫板正上方的间隙目前实测间隙值最大49.2mm，说明筒体上方变形过大，且筒体四方形量接近，没有发生缩颈现象；经询问现场人员，该处耐火砖曾发生过掉砖。综上可判断该处筒体刚度下降，导致轮带与筒体垫板间隙过大。因该处筒体掉砖、筒体外表颜色发暗，断定为筒体过烧导致。筒体过烧后简体刚度下降，简体正上方的变形量远远大于正常值(筒体直径的1‰)，该段简体在回转窑运行过程中长期处于反复变形的状态，致使钢板出现疲劳裂纹。

四、总结

经过上述分析，找出了筒体裂纹的根本原因，同时也为以后进行回转窑的日常维护提供了依据，回转窑更换垫板或者加垫时，要充分考虑回转窑筒体正常运行时的体表温度，以及与轮带的温度差，充分测量轮带与垫板的磨损量，计算得出的轮带厚度应根据实际情况再增加1～2 mm。另还有一个需要注意的方面，现场冷却风机应冷却筒体，不应冷却轮带，否则会增大轮带与筒体的温差，导致筒体受力增大。

作者：张 伟，赵慧艳

来源：《唐山冀东装备工程股份有限公司》

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