崔龍菊

新型雙旋流燃燒器制造的質(zhì)量控制

Quality Controlling of New Type of Two Swirl Burner

崔龍菊

1 前言

為了適應(yīng)水泥熟料生產(chǎn)煤質(zhì)波動(dòng)較大的情況，我公司在研制開發(fā)各類型煤粉燃燒器的基礎(chǔ)上又開發(fā)出雙旋流燃燒器，現(xiàn)已經(jīng)投入使用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的信息，該燃燒器火焰形狀良好，對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性好，綜合性能穩(wěn)定，其優(yōu)越性逐步顯現(xiàn)。

新型燃燒器是綜合多學(xué)科理論進(jìn)一步研究的成果，有了科學(xué)先進(jìn)的設(shè)計(jì)，還必須要有能實(shí)現(xiàn)其科學(xué)先進(jìn)性能的產(chǎn)品制造手段。對(duì)制造而言，合理的制造工藝、先進(jìn)的制造設(shè)備、熟練掌握技能的操作人員及嚴(yán)格的質(zhì)量控制是獲得優(yōu)良產(chǎn)品的堅(jiān)實(shí)保證。筆者經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出新型燃燒器制造過程中關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)及其控制措施，供同行參考。

2 頭部組件的加工

頭部組件是燃燒器的核心部件，保證每一零件的加工精度尤為重要，加工時(shí)必須注意下面幾點(diǎn)：

（1）刀具的選擇。頭部組件的材質(zhì)均為耐熱鋼。除頭部大外筒與中部大外筒為法蘭螺栓連接外，其余零件均采用螺紋連接結(jié)構(gòu)。由于耐熱鋼含鉻鎳較高，韌性較大，加工性能較差，尤其是螺紋的加工更為困難。合理選擇刀具材質(zhì)非常重要，經(jīng)過不斷的實(shí)踐和驗(yàn)證，加工外螺紋時(shí)，選用硬質(zhì)合金YW的材料會(huì)好一些。加工內(nèi)螺紋時(shí)，在保證強(qiáng)度的情況下，首選硬質(zhì)合金YW，如果精度要求高，再用高速鋼精加工。如果是零星、單件加工用高速鋼加切削液即可。

（2）加工尺寸的把握。頭部各零件上支撐筋板加工時(shí)按尺寸公差的上限加工，使其相互配合的零件為過渡配合，這樣能有效地防止運(yùn)輸過程中的震動(dòng)使其環(huán)狀尺寸的均勻性發(fā)生改變。

（3）旋流器螺旋精度嚴(yán)格控制。頭部旋流器是核心部件中的關(guān)鍵零件，其旋向和螺旋角必須經(jīng)過嚴(yán)格準(zhǔn)確的計(jì)算，加工時(shí)用多組不同的掛輪組合來保證其精確性；齒數(shù)的均勻分布通過分度頭來實(shí)現(xiàn)。要求操作者必須精心操作。

（4）梯形槽的加工。通過精確計(jì)算梯形槽的寬度與銑刀至工作臺(tái)相對(duì)位置關(guān)系，確定工作臺(tái)偏移量來實(shí)現(xiàn)梯形槽的加工。

（5）頭部旋流器右旋問題的解決。旋向?yàn)橛倚念^部旋流器加工難度最大，其原因是加工螺旋槽的過程中，當(dāng)?shù)毒呒磳⒚撾x工件時(shí)，由于力矩不平衡，工件震動(dòng)過大，此時(shí)容易造成刀具斷裂、工件損壞及機(jī)床的破壞。經(jīng)過不斷摸索，認(rèn)真分析刀具和工件的受力情況，在工件上增加工裝，延長(zhǎng)每一個(gè)螺旋槽加工長(zhǎng)度，在逐個(gè)螺旋槽的加工過程中使刀具不脫離工件時(shí)就終止加工，之后轉(zhuǎn)入下一個(gè)螺旋槽的加工工序，循環(huán)往復(fù)至加工完成。實(shí)踐證明，這個(gè)方法解決了震動(dòng)過大的問題，保證了頭部旋流器的加工精度，避免了刀具的損壞，有效地保護(hù)了機(jī)床。

3 燃燒器四個(gè)風(fēng)道環(huán)狀尺寸精度的保證

燃燒器風(fēng)道順序由外至內(nèi)分別為外風(fēng)道、軸流風(fēng)道、煤風(fēng)道、旋流風(fēng)道。通過外風(fēng)風(fēng)速、軸流風(fēng)速、旋流風(fēng)速三個(gè)主通道的合理匹配，可實(shí)現(xiàn)燃燒器頭部較大的負(fù)壓卷吸區(qū)，可有效卷吸高溫的二次風(fēng)，確保窯頭煤粉的穩(wěn)定著火燃燒。四個(gè)風(fēng)道的同軸度及環(huán)狀尺寸的均勻性直接影響燃燒器的火焰形狀和使用性能。制作時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：

（1）通風(fēng)管道處理要得當(dāng)。首先要對(duì)鋼管進(jìn)行校直處理；鋼管與法蘭焊接的部位焊前要加工成坡口，保證焊縫焊透及外觀質(zhì)量；關(guān)鍵部位的法蘭必須焊后加工，以保證法蘭與鋼管的垂直度；每一層鋼管的外表面都設(shè)計(jì)有若干組支撐板，焊接支撐板時(shí)保證與鋼管的中心線垂直，支撐板兩端的倒角必須打磨光滑，以便減小穿管時(shí)的阻力與變形。

（2）風(fēng)管的安裝與調(diào)整。將最外層鋼管固定于安裝支架上，之后由最外層開始向里逐層穿入不同直徑的鋼管。每層鋼管之間由法蘭連接，保證了形成風(fēng)道的每一層鋼管不能軸向竄動(dòng)；每一層鋼管的支撐板保證了形成風(fēng)道的每一層風(fēng)道環(huán)狀尺寸的均勻，否則由于鋼管的自重下沉?xí)斐森h(huán)狀尺寸不均勻，從而影響產(chǎn)品的使用性能。由于每一層鋼管整個(gè)長(zhǎng)度每一斷面上的圓度誤差都不相同，在穿管過程中要不斷地旋轉(zhuǎn)被穿入的鋼管，同時(shí)還要不斷地打磨被穿入鋼管上的部分支撐板的高度，以便鋼管穿入到位。當(dāng)每一層鋼管調(diào)整好相關(guān)尺寸及法蘭位置后，此時(shí)在每層管道內(nèi)再重新嵌入兩組支撐板，其配合為過渡配合，定位后焊于相關(guān)的部位，這樣使每一層鋼管都增加了兩組有效支撐板，從而保證了下一步組裝頭部組件時(shí)的精度。

4 頭部組件的安裝與調(diào)整

頭部組件的安裝精度是燃燒器性能保證的關(guān)鍵部位。頭部耐熱鋼零件和中部耐熱鋼零件采用螺紋連接，安裝頭部組件時(shí)一定要將有配合的兩件零件在平臺(tái)上垂直放置并擰緊作為一個(gè)整體，之后再與相應(yīng)的普通鋼管進(jìn)行組對(duì)，用工裝來調(diào)整各件的同軸度及四個(gè)風(fēng)道的環(huán)狀尺寸均勻。頭部組件與鋼管的焊接必須使用正確牌號(hào)的焊條，而且要有正確的步驟。我們是按如下要求進(jìn)行操作：

（1）相互焊接的零部件必須要加工坡口，坡口尺寸及焊接參數(shù)要符合表1要求。

（2）焊件待焊部位徹底清理干凈，不應(yīng)有油脂、污垢、氧化皮等雜質(zhì)。

（3）定位焊接用焊條與正式焊接時(shí)焊條牌號(hào)相同，定位焊接的電流要比正式組焊時(shí)大10%～15%，以保證焊透。

（4）定位焊后就可以整體施焊了。操作時(shí)，應(yīng)盡量采用對(duì)稱焊、分段焊、逆向分段焊等方法，以減小焊接應(yīng)力及減小焊接變形量，發(fā)生焊接變形進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，嚴(yán)禁用鐵錘矯正。

（5）焊接時(shí)，要求先打底焊，目的是將不規(guī)則的焊接部位填平，但打底焊縫根部必須完全焊透，以保證焊后質(zhì)量。由于頭部各件間隙過小，選擇V型或U型坡口，必須保證焊縫反面焊透。

表1 頭部組件焊前坡口及焊接參數(shù)表*

表2 質(zhì)檢要求

（6）為了填滿坡口并保證焊接接頭質(zhì)量可采用多層焊或多層多道焊。

壁薄時(shí)可采用單層或多層焊，壁厚或坡口較寬時(shí)要采用多層多道焊。多層多道焊時(shí)第一道焊縫要窄，焊條不允許橫向移動(dòng)，各層焊縫接頭應(yīng)錯(cuò)開，層間焊渣、飛濺要及時(shí)清理。燃燒器頭部焊接位置分為平焊、立焊、仰焊。

（7）立焊位置施焊，焊縫處于垂直位置，由下向上進(jìn)行施焊，焊條的端部要向上挑動(dòng)，保證立焊縫質(zhì)量，立焊時(shí)電流要比平焊時(shí)小20%～30%。

（8）仰焊時(shí)，選用的焊條直徑要小一些，焊接時(shí)焊條不作橫向擺動(dòng)，以窄焊縫為宜。焊縫表面及熱影響區(qū)不允許有裂紋

（9）氣溫較低時(shí)，需對(duì)工件預(yù)熱后施焊，以防止產(chǎn)生裂紋。

（10）空氣濕度較大時(shí)需對(duì)焊條進(jìn)行烘干，焊條烘干溫度為2000～2500℃，時(shí)間30～60min。

（11）每道焊縫完成后立即用小銅錘或小木錘敲擊焊縫，減小焊接應(yīng)力。

5 易磨損件耐磨層控制

新型燃燒器的易磨損件，目前耐磨采用兩種工藝處理：噴涂耐磨層及堆焊耐磨層。耐磨層質(zhì)量的好壞，直接影響到燃燒器的使用壽命，制造過程中必須引起高度關(guān)注。

（1）當(dāng)采用噴涂耐磨層時(shí)，噴涂作業(yè)之前必須對(duì)工件進(jìn)行噴砂除銹及酸洗去除油污處理。否則涂層容易剝落，當(dāng)涂層某一部位出現(xiàn)剝落后，隨之在剝落點(diǎn)附近由于煤粉的沖刷會(huì)出現(xiàn)大面積的涂層剝落，涂層剝落后管道會(huì)很快磨穿，最終燃燒器將受到嚴(yán)重破壞而無法工作。因?yàn)閲娚俺P及酸洗去除油污處理，對(duì)涂層的質(zhì)量起到非常重要的保障作用。該過程屬于特殊過程，當(dāng)噴涂作業(yè)完成后無法對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，所以對(duì)該過程要進(jìn)行跟蹤檢查或抽查，而且要做到可追溯。除此之外涂層厚度、涂層硬度、涂層的結(jié)合強(qiáng)度必須滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）當(dāng)采用堆焊耐磨層時(shí)，堆焊后工件的尺寸公差及形位公差、耐磨層的宏觀硬度值、化學(xué)成分范圍都要嚴(yán)格檢查控制滿足設(shè)計(jì)要求。

6 新型燃燒器QCP方案

新型燃燒器關(guān)鍵零部件質(zhì)量控及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用工況、制造工藝、加工設(shè)備、檢驗(yàn)方法而制定的，具體要求見表2。

7 結(jié)語

以上所述，是新型燃燒器制造中質(zhì)量保證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和控制措施。只有對(duì)這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和控制措施嚴(yán)格把握，才能從根本上保證新型燃燒器的制造質(zhì)量。

除此之外，新型燃燒器使用壽命的保證，還與用戶的合理使用、正常維護(hù)密切相關(guān)。用戶對(duì)新型燃燒器的工作原理、操作說明必須要有足夠的了解，生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格按照說明書的要求調(diào)整各風(fēng)道的風(fēng)速和風(fēng)道壓力，燃燒器的調(diào)節(jié)是結(jié)合燒成系統(tǒng)總體情況進(jìn)行的一項(xiàng)綜合整體的調(diào)整，切莫無根據(jù)隨意調(diào)整。隨著新型燃燒器的不斷推廣使用，相信會(huì)得到越來越多用戶的認(rèn)可。