王建強(qiáng)，鈕海，陳浩

1 引言

隨著水泥行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展，?4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯在5 000t/d 水泥熟料生產(chǎn)線的應(yīng)用愈加廣泛?；剞D(zhuǎn)窯輪帶承載著窯筒體、耐火磚和物料的全部重量，并且使窯筒體在托輪上平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。?4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯采用浮動(dòng)式輪帶，輪帶和墊板之間留有一定間隙，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯處于冷態(tài)時(shí)，窯頭、窯中輪帶與墊板間隙為10mm，窯尾輪帶與墊板間隙為8mm。而回轉(zhuǎn)窯輪帶處筒體的受力較為復(fù)雜，回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)，輪帶按橢圓軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，加上高溫筒體蠕變、磨損等因素，加速了輪帶與墊板間隙的變化，間隙過(guò)大或過(guò)小，均不利于回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)行。本文簡(jiǎn)述了回轉(zhuǎn)窯輪帶與墊板間隙的測(cè)量計(jì)算方法，輪帶與墊板間隙大小對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的影響及如何調(diào)整優(yōu)化輪帶與墊板的間隙，使輪帶與墊板間隙保持在最佳范圍，保證回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運(yùn)行。

2 輪帶與墊板間隙測(cè)量計(jì)算方法

輪帶與墊板間隙的常用測(cè)量方法是在窯冷態(tài)工況下，從回轉(zhuǎn)窯頂部，用測(cè)量工具測(cè)量輪帶與墊板的間隙，然而，回轉(zhuǎn)窯筒體受重力影響，此種方法測(cè)得的間隙數(shù)據(jù)并非回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的實(shí)際數(shù)據(jù)。采用熱膨脹量計(jì)量方法和滑移量計(jì)量方法可較為準(zhǔn)確測(cè)量計(jì)算出回轉(zhuǎn)窯輪帶和墊板在熱態(tài)運(yùn)行工況下的間隙。

2.1 熱膨脹量計(jì)量方法

輪帶與墊板的間隙主要由熱膨脹量決定，筒體溫度越高，間隙越大?；剞D(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)（熱態(tài)）時(shí)，回轉(zhuǎn)窯窯頭和窯中的筒體溫度在250℃左右，經(jīng)冷卻水和風(fēng)機(jī)降溫，輪帶溫度維持在110℃左右，以中檔輪帶為例，通過(guò)熱膨脹公式可計(jì)算得出回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輪帶與墊板的間隙。

?4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯輪帶示意如圖1所示，輪帶內(nèi)徑為5 056mm，筒體墊板外徑為5 046mm。輪帶內(nèi)徑和筒體墊板外徑在正常生產(chǎn)時(shí)（熱態(tài)）的膨脹量計(jì)算公式如下：

圖1 ?4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯輪帶示意

式中：

△d——直徑熱膨脹量，mm

a——鋼材線膨脹系數(shù)，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定，碳鋼在20℃～300℃區(qū)間的線膨脹系數(shù)為0.000 012 1/℃～0.000 013 5/℃，本文取0.000 012 5/℃

d0——初始直徑，mm

t1——正常生產(chǎn)（熱態(tài)）時(shí)溫度，℃

t0——初始溫度，℃

（1）常溫（初始溫度）30℃，輪帶內(nèi)徑初始直徑5 056mm，在回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)（熱態(tài)）輪帶溫度為110℃時(shí)，輪帶內(nèi)徑膨脹量△d為：

（2）常溫（初始溫度）30℃，筒體墊板外徑初始直徑5 046mm，在回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)（熱態(tài)）筒體墊板溫度為250℃時(shí)，回轉(zhuǎn)窯筒體墊板外徑膨脹量△d為：

（3）回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)（熱態(tài)）時(shí)，輪帶和墊板間隙為（5 056+5.056）-（5 046+13.876 5）=1.179 5mm，輪帶和墊板的間隙隨著窯筒體溫度的變化而變化。

2.2 滑移量計(jì)量方法

回轉(zhuǎn)窯輪帶直徑大于筒體墊板直徑，回轉(zhuǎn)窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輪帶與墊板間存在一定的相對(duì)滾動(dòng)滑移，若滑移量過(guò)大，則會(huì)加快輪帶與墊板間的磨損，導(dǎo)致窯筒體橢圓度加大，影響窯的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

輪帶與墊板在回轉(zhuǎn)窯熱態(tài)下的間隙可以通過(guò)測(cè)量輪帶與墊板的滑移量獲得。測(cè)量時(shí)，需降低回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速，回轉(zhuǎn)窯每運(yùn)轉(zhuǎn)一周，即在輪帶和墊板處的窯筒體下部接觸部位畫一條線；回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)若干圈后，所畫位置將會(huì)隨著輪帶和墊板處窯筒體的周長(zhǎng)變化而產(chǎn)生一定偏移，取回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)若干圈后，每圈偏移量的平均值，即為回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)一圈的偏移量。如圖2 所示，回轉(zhuǎn)窯偏移的這段距離，即為熱態(tài)下回轉(zhuǎn)窯輪帶和墊板的滑移量。

圖2 回轉(zhuǎn)窯輪帶與筒體墊板滑移量示意

滑移量Δ=輪帶內(nèi)圓周長(zhǎng)（D×π）-輪帶處墊板周長(zhǎng)（d×π），即：

式中：

Δ——滑移量，mm

D——輪帶內(nèi)圈直徑，mm

d——窯筒體墊板直徑，mm

π——圓周率

輪帶和墊板在回轉(zhuǎn)窯熱態(tài)下的間隙值S=D-d=Δ/π，通過(guò)滑移量計(jì)算得出的輪帶和墊板間隙值，不受窯筒體變形影響，且在熱態(tài)下測(cè)得更加準(zhǔn)確，更具有代表性。

3 輪帶與墊板間隙對(duì)回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的影響

3.1 間隙過(guò)小對(duì)回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的影響

當(dāng)回轉(zhuǎn)窯輪帶與墊板間隙過(guò)小時(shí)，輪帶緊箍在筒體上，使回轉(zhuǎn)窯受熱后膨脹不均勻，造成窯筒體在輪帶處的直徑小于其他部位，產(chǎn)生“縮頸”現(xiàn)象，窯筒體限制了窯內(nèi)耐火磚的熱膨脹，導(dǎo)致輪帶部位耐火磚出現(xiàn)碎磚、斷磚甚至脫落現(xiàn)象，嚴(yán)重影響窯的安全運(yùn)行。這種間隙過(guò)小的現(xiàn)象大多是由于墊板厚度不合適所致，需特別注意墊板厚度的調(diào)整。如在熱態(tài)時(shí)發(fā)現(xiàn)輪帶和墊板之間沒有滑移量，可再次測(cè)量并計(jì)算輪帶和墊板冷態(tài)時(shí)的實(shí)際間隙，如間隙值＞10mm，而窯內(nèi)輪帶處耐火磚沒有明顯的碎裂現(xiàn)象，則可暫不作處理。

3.2 間隙過(guò)大對(duì)回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的影響

當(dāng)回轉(zhuǎn)窯輪帶與墊板間隙過(guò)大時(shí)，受窯內(nèi)耐火磚、物料和窯筒體自身重量的影響，筒體的圓形截面會(huì)變成橢圓形。如圖3 所示，回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，處于A 處耐火磚受到擠壓，易碎裂或斷裂；當(dāng)耐火磚旋轉(zhuǎn)至C 位置時(shí)，易松動(dòng)脫落，窯內(nèi)耐火磚以此種狀態(tài)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，造成耐火磚松動(dòng)、碎裂、脫落，甚至紅窯停產(chǎn)。另外，回轉(zhuǎn)窯筒體金屬材料也會(huì)在這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生疲勞載荷，影響筒體的使用壽命。

圖3 回轉(zhuǎn)窯筒體橢圓示意

3.3 ?4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行時(shí)中檔輪帶間隙監(jiān)測(cè)

?4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯在伊拉克項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（熱態(tài)）中檔輪帶間隙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1。由表1可知，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)（熱態(tài)）時(shí)，輪帶轉(zhuǎn)一圈的滑移量≤45mm（輪帶間隙≤15mm）時(shí)，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火磚沒有出現(xiàn)碎裂、斷裂的現(xiàn)象，說(shuō)明回轉(zhuǎn)窯輪帶與墊板間隙在熱態(tài)時(shí)允許＜15mm，回轉(zhuǎn)窯輪帶與墊板間隙在熱態(tài)時(shí)，保持輪帶旋轉(zhuǎn)一圈滑移量為3～10mm（間隙1～3mm）是最佳狀態(tài)，當(dāng)輪帶旋轉(zhuǎn)一圈的滑移量達(dá)到40mm（輪帶間隙13mm）時(shí)，可以考慮調(diào)整或更換墊板。

表1 ?4.8m×74m 回轉(zhuǎn)窯中檔輪帶運(yùn)行間隙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4 輪帶與墊板間隙的調(diào)整措施

4.1 加強(qiáng)輪帶與墊板間的潤(rùn)滑

回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，輪帶和墊板存在一定的滾動(dòng)滑移，如果潤(rùn)滑不當(dāng)，墊板和輪帶接觸面金屬會(huì)產(chǎn)生劇烈摩擦，使墊板和輪帶之間金屬發(fā)生粘連，破壞輪帶的光滑接觸面，繼而加劇輪帶和墊板的摩擦，加快輪帶和墊板的磨損；嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致輪帶滑動(dòng)困難，回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)抖動(dòng)，并發(fā)出刺耳的“嘎嘎”聲；輪帶和墊板間出現(xiàn)很多鐵屑，不僅會(huì)縮短輪帶和墊板的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致窯內(nèi)耐火磚松動(dòng)脫落，回轉(zhuǎn)窯紅窯停產(chǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)伊拉克SCP一線項(xiàng)目未采取潤(rùn)滑措施的回轉(zhuǎn)窯輪帶和墊板進(jìn)行跟蹤檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目回轉(zhuǎn)窯輪帶和墊板間隙值在3 年內(nèi)已由5mm 增加至15mm，不得不更換墊板，并采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。而其他4臺(tái)采取潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的回轉(zhuǎn)窯，運(yùn)行10年后，輪帶和墊板最大間隙仍＜9mm，可繼續(xù)使用?？梢?，輪帶墊板之間的潤(rùn)滑十分重要,輪帶與墊板間必須可靠潤(rùn)滑，才能保證輪帶和墊板間平穩(wěn)滑移，間隙值長(zhǎng)期保持在合理范圍。

目前，輪帶潤(rùn)滑普遍采取便攜式手動(dòng)加油泵，在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，使用便攜式手動(dòng)加油泵將潤(rùn)滑油加壓后噴射入輪帶和墊板之間，正常情況下每天加一次潤(rùn)滑油即可，可視輪帶與墊板間的潤(rùn)滑情況調(diào)整潤(rùn)滑油的加注頻次。

4.2 調(diào)整墊板厚度或更換新墊板

（1）在墊板與窯筒體之間墊薄鋼板

在沒有墊板備件的情況下，可在墊板和窯筒體間墊入一層薄鋼板。薄鋼板厚度計(jì)算方法為，由回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)（熱態(tài)）時(shí)的滑移量計(jì)算出輪帶與墊板之間的實(shí)際間隙，除以2，減去1.5mm，即可得到需要墊入薄鋼板的厚度，如，滑移量為45mm，則墊入薄鋼板的厚度為5.67mm。這種方法較為簡(jiǎn)便，但薄鋼板在整個(gè)回轉(zhuǎn)窯重量的反復(fù)碾壓下，易壓碎、脫落，所以此方法僅可作應(yīng)急使用，若要徹底解決間隙大的問題，最好還是更換新的墊板。

（2）更換新的墊板

輪帶磨損的同時(shí)，輪帶的內(nèi)徑也發(fā)生改變，因此，新墊板的厚度需在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)加厚。新墊板厚度計(jì)算方法為，在冷窯狀態(tài)下測(cè)量輪帶內(nèi)徑的尺寸，減去窯筒體鋼板外徑尺寸，再減去10mm間隙，可得到新墊板的厚度。更換新的墊板，可徹底解決輪帶和墊板間隙過(guò)大的問題，但需重新定制墊板，維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)且費(fèi)用較高。

5 結(jié)語(yǔ)

回轉(zhuǎn)窯輪帶與墊板間隙的大小直接影響回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，輪帶與墊板間隙過(guò)大，易造成耐火磚斷裂、脫落，縮短耐火磚使用壽命；間隙過(guò)小，易造成回轉(zhuǎn)窯受熱膨脹不均，產(chǎn)生“縮頸”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響窯的安全運(yùn)行。通過(guò)加強(qiáng)輪帶與墊板間的潤(rùn)滑維護(hù)，調(diào)整墊板厚度、更換墊板等，可有效延長(zhǎng)墊板使用壽命，降低停窯維修成本，進(jìn)一步提高回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率?！?/p>