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工艺装备
程维萍,等:回转窑筒体裂纹失效分析及对策
中图分类号:TQ172.6
文献标识码:B
文章编号:1007~-0389(2013)03-46-03
回转窑筒体裂纹失效分析及对策
程维萍,罔翠菊2,武远东
(1.山东铝业职业学院,山东淄博255065;2.中国铝业山东分公同万成公可,山东淄博255065
摘要:从窑简体直线性偏姜引起的裂纹,焊焊接裂鈫以及径向变形引起的疲劳裂纹三方面对回转窑筒体出现裂纹的原因
进行了分析讨论,在此基础上,提出了相应的政进措施
关键词:回转窑;筒体;裂纹;失效;直线偏差;径向形变
Analysis of crack in rotary kiln shell and the countermeasure
Cheng Weiping Yan Cuju Wu Yuandong(I Shandong Aluminium Vocational C leg, Shandong, ib, 25565
Abstract: The cause of crack in rotary kiln shell was analysed and discussed from three aspeets of linearity deviation of shell, welding
crack and fatigue crack by radial distortion. On that base, some improving measurements were put forward
.ey words: rotary kiln: shell: crack; invalidation: linearity deviation; radial distortion
窑筒体直线性偏差(筒体弯曲)引起的裂纹
2)式中:MM一固定端弯矩;Ks一接缝强度系数
人工焊Ks=0.9~0.95.自动焊Ks=0.95~1;Kr一温
多支点支承的回转窑在运转中,由于各支点的度系数,巾筒体表面温度而定,见表
水泥底座受力不均以及地耐力不一致,在运转一段
表1Q235A钢板表面温度系数r
时间后,各支点基础会下沉不均;又由于各挡轮带、温度パ≤15020250300350400425
托轮、轴承磨损不同,运转中托轮调整误差和检修以
1(0.920).830.750).70.630).57
及窑筒体在各支点处受热不相同等,也会破坏窑安
装几何中心线的直线性。这二个因素会造成各支承
(3)筒体直线性偏差点(即筒体弯山点)所受弯
点压力发生很大变化,并在窑体内产生附加应力
曲应力计算
(1)附加弯曲力矩附加计算
,其
。附加W
M_K△D
の曲十加 KSKTV12
中:M为沉陷引起的固定端弯矩,W为窑筒体的对某一具体的弯曲点而言,△,D,L是确定的:M
断面系数,M--6会,W_mDP(ム一沉陷引起沉陷引起的固定端矩不変,W简体的断面系数
恒定,M/W=C为常数,则:
相邻支点的高差,m;1.一相邻支点之间的跨距,m;
K△D
一密简体纵向线劇度,kNm,gーの:Dー密
当筒体某一位置弯曲应力。大于筒体钢材的のmx
筒体直径,:;E一弹性模量;6一筒体的厚度,m)。就会发牛筒体裂纹,引起简体失效。
则有
分析(3)式可知,筒体发生裂纹与筒体的接缝强
确加~M_-3ED_K△D
(K=3E)(1)
度系数压s有直接关系,因同等应力条件下焊鏠强
度比筒体母体低,故筒体裂纹多发生于焊缝处。因
由(1)式可见,加与窑筒体直径和沉陷的高差△此应提高焊缝的接缝强度,有条件要采用自动焊,焊
值乘积成止比。即筒体直径越大,支座沉陷的高差接修复时可焊加固筋,以增加焊接强度
越大,则の加就越大
筒体表面温度決定温度系数Kr,而Kァ大小
(2)回转窑筒体横截而的弯曲应力參曲计算,直接影啊a的大小,此同样材质的筒体其高温段
计算公式如下:
容易发生裂纹;窑点火时升温快,也是筒体高温原因
M
之一。因此,生产中要避免筒体出现局部高温。在
KSKTW
窑的操作中,必须有效控制喷煤部位;及时检查测量
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水沁?
2013年第3期
程维萍,等:回转窑筒休裂纹失效分析及对策
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窑内衬,进行按时修补或更换窑内衬,以保证耐火内発金属在脆性温度内朔性低是产生结品裂纹的主要
衬安全有效。
原因
筒体的直线偏差△过大,就易使回转窑筒体出
(2)力学因素的影响。金属强度主要取决于金
现裂纹。而影响△的因素众多,主要有筒体加工误属的品内强度rc和品间强度。,它们都随温度升高
差、安装误差;承托系统中托轮调整不当或托轮及轴而降低,且o。下降较快,即当温度达到1以上时,则
承出现不规则磨损;基础不均匀沉陷。此外,窑点火c>o(见图1),此时发生断製必然是品间断裂。
时偏烧或内衬局部脱落造成筒体局部高温,停窑时焊接时的晶问裂纹属于这种性质。焊接时,如果焊
不按规定时间间隔转窑,遇暴丽停窑造成局部急刚缝所承受的拉伸应力为r2,随温度变化始终低于r
冷却等,也会使△值増大。因此,首先应提高回转则不会产生裂纹。焊缝受的拉伸应力为o,在某
窑筒体的加工精度和安装质量,合理调整和维护回温度超过金属的品间强度の(即n1>o)时,就会产
转窑筒体的承托系统;其次应稳定优化操作,避免筒生裂纹。因此筒体焊接时,首先应选合适的焊条,以
体出现局部高温现象。若发现有局部变形,应及时控制焊缝中的有害杂质含量。即焊条的含碳要严格
挖补;发现筒体有弯曲现象,应及吋找正处理;若穹控制,重要部分采用碱性焊条,改善焊缝的一次结
山较大,也可采取弯山加热调直法调整筒体。
晶,细化晶粒。其次应按照焊接规范进行焊接操作,
例如山东分公司3熟料窑(中4.3mx90m)因I、即正确预热,多层焊接时严控各层焊量,在焊接头处
Ⅱ挡托轮底座基础沉降30mm,引起了一系列问题,应尽量避免应力集中,要避免出现错边、咬肉、未焊
如:使、Ⅷ之间筒体接近Ⅲ挡过渡筒体焊缝出现裂透等焊接质量缺陷状况。
纹,多次焊接和川固不能解决裂纹发展;窑头密封失
效;川挡托轮1/4周歇轮;窑身传动电机(由设计的
155kW史换为215kW)电流2.50~460A波动,为此,
通过系统测量确定彻底整改方案,对托轮底座拆除
二次灌浆层重新找正,通过我公司独创的割缝调直
方法进行全面的筒体调直。实施后容头密封良好;
各档托轮受力均匀;窑身传动电机电流(200+15)A,
从根本上解决了筒体裂纹和负荷増加的雄题。
图1金属强度与温度关系图
2焊鏠焊接裂纹
3径向变形引起的疲劳裂纹
焊接裂纹包括热裂纹、冷裂纹、再热热裂纹等。
回转窑筒体出滚圈支承并承受全部回转质量,
其中:焊接热裂纹沿焊缝中心纵向开製,是沿焊缝中理想状态下,筒体在滚阳内的状态见图2。图2中
树枝状品的交界处发生和发展的结品裂纹;焊接冷一滚圏内径,m;一筒体部分的外径,m;C-理论
裂纹多见于热影响区,特別是焊鏠的熔合线附近,焊间隙(C=4-,),以保证径向热膨胀时筒体不被“缩
趾和焊缝根部:再热热裂纹则出现在筒体的高温段颈”。回转窑运转时,存在着滚圏和筒体的相对运
焊接区,是焊后简体升温引起焊缝残余应力对焊缝动,其相对运动距离等于圆周差值,即

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