窑轮带间隙对筒体及窑衬的影响

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1、窑轮带间隙对筒体及窑衬的影响1.绪言转窑是一个复杂的热工设备，在高温重负荷的运转中承受着机械力(包括重力)、热变形、化学侵蚀等各种因素的影响，再加上本身的倾斜和各处温度不均匀及膨胀量的不同，造成局部筒体横断面变形，尤其是轮带的内径与筒体垫板的间隙(简称轮带间隙)对筒体横断面变形的影响是很大的。回转窑轮带处筒体的受力是复杂的，轮带转动时按照椭圆轨迹而移动，加上高温下筒体蠕变、磨损等因素，加速了轮带与垫板之间隙的变化，致使内部窑衬之间受挤压与拉伸应力的破坏，造成耐火砖脱落，影响窑的安全运转。因此轮带间隙的合理控制是十分重要

2、的，如何保证筒体和轮带的强度和刚度，使窑筒体减少变形量，是设计时应重点考虑的技术措施。而轮带间隙在生产中受各种因素的影响是一个变量，这个变量大小对该处椭圆度或椭圆率的变化影响极大。轮带间隙越大，对窑衬机械应力也就越大，现在就我厂2000t/d水泥熟料的Φ4m×60m回转窑谈一谈窑的轮带间隙对安全运转的影响。2.轮带间隙对窑安全运转的影响轮带处筒体的椭圆率变化是实际存在的，回转窑轮带处间隙变化较大，造成筒体变形加大，就引起垫板与筒体焊缝应力增加而产生断裂，从而增加了窑衬的机械应力，缩短了耐火砖的寿命。同时还会使轮带与垫板

3、间的相对滑动增大，造成彼此磨擦加大，严重时垫板会断裂。由于回转窑在操作中温度不断变化，所以轮带间隙也在随之变化，故而保持合理的轮带间隙使窑筒体的椭圆度保持在标准范围内，是确保回转窑长期安全运转的重要措施之一。2.1轮带间隙对筒体椭圆度、椭圆率及窑衬稳定性的影响现以Φ4×60m二档处进行分析，计算出该档处筒体的相对椭圆度、椭圆率及对耐火砖造成的压应力，按下列公式计算：Ws=S－Sth1式中：Ws——筒体横断面相对椭圆度mmS——实际测量间隙mmSth——设计间隙mm将在检修前的1996年10月份二档处测量数据代入(1)式

4、：S=34mm(自动监测系统测定)Sth=12mm则Ws=22mm由此可计算出该处筒体对耐火材料造成的压应力：2式中：σD——压应力N/mm2WS——窑体椭圆度mmRO——窑体半径mmh——衬砖厚度mmED——压缩弹性模量KN/mm2由资料、测量可知：WS=22mmRO=2000mmh=200mmEO=25KN/mm2将以上数字代入(2)式：σD=20.6N/mm2椭圆率与椭圆度的关系是：WS=WO·D式中：WO——窑体椭圆率％D——窑体直径mm所以：WO=WS·D=22/4000=0.55％同理可以计算出检修后199

5、7年2月二档处：WO=0.3％WS=12mm2σD=11.3mm(注：我厂在1996年12月份对全线进行检修，调整了轮带间隙)表1窑二档检修前后轮带间隙及椭圆度、椭圆率、压应力比较项目检修前检修后设计间隙Sth=12mmSth=12mm测量数据S=34mmS=24mm22计算数据W=0.55％W=22mm=20.6N/mmW=0.3％W=12mm=11.3N/mm根据“技术管理规程”要求：窑体的相对椭圆率Wo为0.1D％(D单位为m)，即我厂新窑的窑体Wo应在0.4％，相应地可计算出对耐火砖造成的压应力不超过15N/m

6、m2，由以上计算可知：检修前二档处的相对椭圆率为0.55％超出了范围，而对耐火砖的压应力达到20.6N/mm2耐火砖的抗压强度为45N/mm2，可见耐火砖本身46％的强度用来抵抗由于椭圆率变化引起的压应力，也就是说由于椭圆率变化引起的压应力使耐火砖本身强度降低了46％而自身用于窑内衬料的强度已经不足；按计算同样可知，检修后二档处的椭圆率为0.3％，其造成的压力是11.3N/mm2，根据“窑衬的使用规程”对于碱性耐火材料的强度要求应把它的1/3(即为15N/mm2)强度用于抵抗压应力的影响，由此可计算出对我厂Φ4×60m

7、窑椭圆率应控制在0.4％之内，与“技术管理规程”吻合，检修前二档处间隙大是造成该处筒体椭圆率过大和窑内衬压应力大致使破坏耐火砖而脱落的主要原因，同时也造成垫板与筒体开焊。2.2窑筒体的应力分析由以上分析可知，造成椭圆率过大的重要因素是轮带间隙，较大的轮带间隙使轮带对筒体的加固作用减小，载荷分布不均匀，且产生较大的滑动摩擦使窑中心线位置发生变化。同样，由于间隙的变化使窑每转一周的范围内多次发生交变应力下筒体的曲率变形，同时窑筒体本身存在着以轮带为支点以筒体中心而形成的弯矩变形，运转中产行一种环向的交变应力。较大的间隙造成

8、筒体椭圆率的变化是影响窑衬寿命的重要因素，加之筒体蠕变带来的应力以及上述分析的各种应力相交，而造成的窑衬之间造成缝隙，破坏了窑衬的稳定性，而造成筒体局部过热而侵蚀筒体。由此可见，窑横断面变形越大，窑衬和窑皮中产生的应力就越大，窑衬材料的稳定性越差，寿命也就越短，影响窑安全可靠运转，经济效益越差。3.调整轮带间隙新产生的效果及效益在