王愛民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

固定銨預灰桶底部軸承改造

王愛民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

針對固定銨預灰桶存在的問題進行了分析，并提出了具體解決措施，大膽探索和應用了ZGMn13材質(zhì)，保證設備穩(wěn)定運行，同時為耐磨材質(zhì)在生產(chǎn)中的推廣應用提供了寶貴的經(jīng)驗。

預灰桶；研磨效應；ZGMn13；耐磨軸瓦；保護套

固定銨蒸餾工序是我公司新節(jié)能項目的重要組成部分，于2012年建成并投產(chǎn)，任務是將重灰車間三效蒸發(fā)工序來的濃縮母液與石灰磨制灰粉在預灰桶內(nèi)混合反應，分解濃縮母液中的固定銨，然后再送入固定銨蒸餾塔蒸出其中的氨送老系統(tǒng)吸收；另利用濾過送來的冷母液與蒸氨出氣換熱，升溫后的熱母液送三效蒸發(fā)工序，從而實現(xiàn)熱量的綜合利用。預灰桶是本工序關鍵設備之一，其運行狀況的好壞直接決定著本工序生產(chǎn)能否穩(wěn)定運行。

1 設備簡介

我公司固定銨預灰桶直徑為6.0 m，全高15 095 mm，全容積為294 m3，有效容積120 m3，轉(zhuǎn)速為42 r/min，桶壁與進灰絞龍通過法蘭連接，桶頂設有母液噴淋口4個和補充灰乳口1個，預灰桶出氣設有噴淋口6個，預灰桶上部為內(nèi)部襯鈦(見圖1)。

圖1 固定銨預灰桶結(jié)構

攪拌裝置采用槳式偏心安裝結(jié)構，攪拌軸偏離預灰桶桶體中心線一定的距離，運轉(zhuǎn)過程中使得液流在各個部位點壓力分布不同，加強了液層之間的相對運動，從而增強了液層間的湍動，防止液體在攪拌器附近產(chǎn)生渦流回轉(zhuǎn)區(qū)域，其攪拌效果與安裝擋板近似，使得攪拌效果得到明顯的改善。但偏心安裝也容易引起設備在工作過程中產(chǎn)生振動。

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題

自固定銨工序投入運行以來，預灰桶就暴露出諸多問題，主要體現(xiàn)在：進料絞龍軸易斷、底部軸承使用周期短，檢修困難、夾克聯(lián)軸器頻繁松動等。雖經(jīng)過多次改造，但底部軸承使用周期短的問題一直沒有得到徹底解決，最長使用周期1個月左右，導致生產(chǎn)被迫停車檢修，成為制約固定銨蒸餾系統(tǒng)平穩(wěn)生產(chǎn)的“瓶頸”。

2.2 原因分析

由于磨灰系統(tǒng)送來的干灰中攜帶大量泥沙，進入預灰桶后隨液流流入桶底部定位軸與軸承間隙之中，當設備運轉(zhuǎn)時，軸與軸承之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，在擠壓力作用下泥沙在配合面之間鑲嵌到零件表面形成研磨切削，導致軸承、軸等零部件快速磨損，配合間隙加大，沙粒流入量隨之增加，進一步惡化磨損，引起攪拌長軸軸定心不良，發(fā)生振擺，最終導致預灰桶攪拌零部件松動甚至損壞，停產(chǎn)檢修。

3 解決措施

3.1 材質(zhì)選擇

針對上述問題，我們查閱了諸多資料，曾試用耐磨鑄鐵、40Cr等多種材質(zhì)，均未取得良好的效果。經(jīng)過反復推敲分析，借鑒石灰溜管內(nèi)襯耐磨鑄錳板的經(jīng)驗，決定采用ZMn13材質(zhì)進行試驗。ZGMn13屬于高碳合金特殊性能鋼，鋼的常用牌號及化學成分機械性能如表1、2所示。

表1 高錳鋼牌號、化學成分(摘自GB/T 5680—1988)

注：ZGMn13系鑄造高錳鋼，“-”后阿拉伯數(shù)字表示品種代號。

表2 高錳鋼力學性能(摘自GB/T 5680—1988)

注：表中力學性能為水韌處理后試樣數(shù)據(jù)值。

ZGMn13鋼是應用廣泛的典型耐磨鋼。通過價格和加工性能等多方面考慮決定采ZGMn13-1鋼。用為了改善組織以提高韌性，對鋼進行水韌處理，即加熱到1 000～1 100 ℃適當保溫后水冷，消除沿晶界或滑移面析出的碳化物，獲得均勻的、單一的奧氏體組織，使之具有高的抗拉強度、塑性、韌性和無磁性[1]。ZGMn13-1鋼的主要特點是在使用中受到劇烈沖擊和強大壓力而變形時，其表面層將迅速產(chǎn)生加工硬化并有馬氏體及ε相沿滑移面形成，從而產(chǎn)生高耐磨的表面層，而內(nèi)層仍保持優(yōu)良的韌性[2]，因此即使零件磨損到很薄，仍能承受較大的沖擊載荷不致破裂,故可用于鑄造各種耐沖擊的耐磨件。

3.2 實施方案

現(xiàn)場測繪出圖，聯(lián)系相關生產(chǎn)廠家定制ZGMn13-1鋼耐磨軸瓦和保護套，保護套采用過盈配合熱裝于定心軸上，為了不使碳在加熱過程中析出，控制加熱溫度在100 ℃以內(nèi)。此外，ZGMn13鋼的導熱性很差，加熱需緩慢，以免產(chǎn)生裂紋。與耐磨軸瓦形成硬對硬的一對摩擦副，高錳鋼由于加工硬化快，切削加工困難，采用精密鑄造并水韌處理后磨削的工藝進行加工，以保證加工精度。設備運轉(zhuǎn)時，配合間隙進入沙粒的軸瓦與保護套在沖擊擠壓力作用下，表面產(chǎn)生加工硬化效應，從而產(chǎn)生高耐磨表面層，進而延長耐磨軸瓦與保護套使用壽命。

4 結(jié) 語

此次改造于2014年10月實施，檢修周期由原來的不足一個月延長到了三個月以上，已經(jīng)能滿足生產(chǎn)周期的需要。

ZGMn13鋼在固定銨預灰桶大膽應用的成功，不但解決了制約生產(chǎn)穩(wěn)定的瓶頸問題，大大降低了檢修頻次和工作量，而且為其他滑動軸承快速磨損設備改造提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。

[1] 《鋼鐵熱處理》編寫組.鋼鐵熱處理原理及應用[M].上海:上?？萍汲霭嫔?2007

[2] 米德林.金屬力學性能[M].北京:機械工業(yè)出版社，2005

TQ114.15

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