回轉(zhuǎn)窯過渡帶筒體耐火磚磚縫是產(chǎn)生裂紋的重要原因

　　昨日，網(wǎng)傳某大型水泥生產(chǎn)企業(yè)的一條水泥回轉(zhuǎn)窯，突發(fā)了回轉(zhuǎn)窯窯體開裂事件。其實水泥回轉(zhuǎn)窯窯體開裂在行業(yè)內(nèi)并不是什么稀罕事兒，但是，卻會導(dǎo)致企業(yè)因此而遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。下面，找耐火材料網(wǎng)就帶您分析回轉(zhuǎn)窯筒體為什么會開裂，其開裂的形式有哪些?

　　回轉(zhuǎn)窯裂紋的部位及形式較多，裂紋的部位多發(fā)生在輪帶、大齒圈兩側(cè)的焊縫處以及筒體其他焊縫的兩側(cè)，當(dāng)前裂紋多是發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯過渡帶筒體上，一旦開裂，修復(fù)性較差，須更換筒體裂紋的形式歸納起來有3種，即縱向裂紋、環(huán)向裂紋以及不規(guī)則裂紋。縱向裂紋多發(fā)生在輪帶下筒體的墊板及擋塊和筒體的焊縫處;環(huán)向裂紋多發(fā)生在輪帶兩側(cè)的過渡筒體的焊縫處，以及回轉(zhuǎn)窯過渡帶的筒體焊縫處，還有大齒圈下筒體與彈簧板的焊縫處;不規(guī)則裂紋多發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯的喂料、出料在筒體上的開口處。

　　回轉(zhuǎn)窯窯體開裂

　　1、縱向裂紋形成的原因

　　縱向裂紋多發(fā)生在輪帶下筒體與墊板或擋塊的焊縫處，一般由外及里、軸向延伸形成縱向裂紋，甚至開裂究其原因主要由四個方面造成，

　　首先是設(shè)計時筒體板材厚度選擇較薄，回轉(zhuǎn)窯要求橫剛縱柔，若板材厚度不足只能保證其橫向剛度，所以筒體在自重和扦輪支撐反力產(chǎn)生的交變應(yīng)力和脈沖應(yīng)力的作用下，易使材料產(chǎn)生疲勞，裂紋便會在該處比較薄弱的焊縫熱影響區(qū)形成，即在筒體與擋塊或墊板焊縫處形成，并在徑向上由外向內(nèi)發(fā)展、在軸向上左右延伸，形成縱向裂紋.在設(shè)計方面的另一個問題就是墊板或擋塊的厚度和寬度不當(dāng)，過寬或過厚，使得該處剛度過大，其他地方較小，運(yùn)轉(zhuǎn)中擋塊會阻礙筒體因自重產(chǎn)生的徑向自由彎曲變形，擋塊或墊板越厚、越寬，阻礙越大，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，一旦超過強(qiáng)度限，便會產(chǎn)生裂紋。

　　在制造方面，個別制造商為了追求利潤，在選材上選擇小廠產(chǎn)品，板材厚度負(fù)差較大，機(jī)械性能指標(biāo)、危害元素含量指標(biāo)得不到保證，很難保證回轉(zhuǎn)窯在惡劣環(huán)境下的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。有的水泥企業(yè)為了降低建廠投資，不惜以犧牲設(shè)備質(zhì)量為代價，選用不完全具備生產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯能力的機(jī)械廠制造回轉(zhuǎn)窯，使得焊縫質(zhì)量、板材質(zhì)量沒有保證，導(dǎo)致設(shè)備投運(yùn)后，事故頻繁，損失巨大。

　　在安裝方面，往往只注意窯的冷態(tài)精度，而忽略了長期運(yùn)轉(zhuǎn)下的熱態(tài)精度，如生產(chǎn)中輪帶、筒體、托輪等各檔溫度不同，其中心高的升高量也不一致，造成回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時各檔中心不在一條直線上，各檔輪帶的受力發(fā)生變化，中心高抬升較高的吃力就大;由于中心線發(fā)生了變化，輪帶在整個寬度上的受力便出現(xiàn)不均，一側(cè)受力大，另一側(cè)受力小，這些變化會引起局部受力超出設(shè)計范圍，甚至超過強(qiáng)度限，致使筒體在焊縫的熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋;另外安裝時，為了施工方便，在筒體上隨意焊接如起吊環(huán)等之類的物件，用過后也不按要求切除，不但損傷筒體強(qiáng)度，還會造成應(yīng)力集中，致使筒體產(chǎn)生裂紋。

　　在生產(chǎn)維護(hù)方面更為突出，比如一旦窯瓦發(fā)熱，不分析原因，只管對發(fā)熱瓦進(jìn)行退瓦卸載，很少考慮退瓦卸載后，其均勻分布在輪帶上支撐反力會集中落在輪帶的一側(cè)，傳到筒體上就會產(chǎn)生局部過載而引起裂紋有的企業(yè)治理瓦發(fā)熱，不看窯況、不分析大瓦發(fā)熱的原因，偏方偏治，只知卸載，結(jié)果是窯況一變，瓦又發(fā)熱，致使窯不能長期穩(wěn)定運(yùn)行，這就是有的窯能耗高、易產(chǎn)生裂紋的原因。還有些單位對輪帶間隙重視不夠，當(dāng)輪帶間隙過大時，若不及時調(diào)整墊板厚度，實際上就相對削弱了輪帶對筒體的加固加強(qiáng)作用，筒體與輪帶的接觸面積和接觸包角都相對減少，筒體橢圓度增大，局部應(yīng)力增大;再者就是若對筒體降溫方法不當(dāng)，即當(dāng)筒體溫度高時，不顧筒體溫度有多高、輪帶間隙有多大，即以強(qiáng)風(fēng)或噴水冷卻，使筒體溫度急劇下降，金屬母材內(nèi)外就會產(chǎn)生較大溫差，結(jié)果是筒體表層應(yīng)力成倍增長，危害大。另外就是對裂紋的處置不當(dāng)，擋塊與筒體焊縫處出現(xiàn)裂紋后，為了方便，一般在窯的頂部焊接，以為這樣容易保證焊縫質(zhì)量，而不選擇在應(yīng)力為零的筒體上45°施焊，卻增加了一倍的焊接應(yīng)力，結(jié)果是裂了焊，焊了又開窯皮垮落后，由于筒體環(huán)向溫差較大，引起筒體彎曲，偏離中心線的繞曲運(yùn)行，使輪帶下筒體局部應(yīng)力劇增，在擋塊與筒體焊縫處產(chǎn)生裂紋。

　　2、環(huán)向裂紋形成的原因

　　2.1輪帶兩側(cè)筒體產(chǎn)生裂紋的原因

　　輪帶下筒體厚度多為中間段筒體厚度的兩倍以上，若輪帶下筒體與中間段之間的過渡筒體厚度選擇不當(dāng)，則托輪通過輪帶傳到筒體支撐反力使筒體的變形就平緩過渡到一般筒體上，那么應(yīng)力也很難擴(kuò)散，應(yīng)力集中在所難免，由于焊縫強(qiáng)度高于母材強(qiáng)度，裂紋便會在焊縫邊緣的熱影響區(qū)形成，并在交變應(yīng)力的作用下沿著壞向延伸;其二是厚板與薄板的過渡坡度不適，小于1:5,支撐反力使筒體的局部變形很難實現(xiàn)平緩過渡，然形成應(yīng)力集中;其三是焊縫質(zhì)顯的影響，有的企業(yè)誤以為筒體焊縫飽滿就是焊肉越多越好，焊得越高越結(jié)實，殊不知焊縫越高，剛度越大，對母材的影響也越大，應(yīng)力集中越嚴(yán)越容易形成裂紋，還有其他的焊縫缺陷如夾渣、微裂紋、未熔透、咬邊等，也是應(yīng)力集中的發(fā)源地，是產(chǎn)生裂紋的重要因素。

　　2.2大齒圈彈簧板與筒體焊縫處產(chǎn)生裂紋的原因

　　大齒圈彈簧板與回轉(zhuǎn)窯筒體的焊縫處也易產(chǎn)生環(huán)向裂紋，主要原因有三個方面。，大齒圈所在筒體偏薄，而彈簧板偏厚，造成筒體剛度小，彈簧板剛度大，其結(jié)果是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中本該彈簧板通過變形吸收消化的應(yīng)力，反而讓筒體通過變形吸收了，如大小齒輪嚙合的徑向力、筒體及彈簧板溫度升高產(chǎn)生的壓應(yīng)力，久而久之，在焊縫的熱影響區(qū)就會產(chǎn)生裂紋;第二，大小齒輪安裝時頂隙過小，咬根頂齒，造成巨大的徑向力，通過大齒圈傳到筒體焊縫上，若超過了承受限，便會產(chǎn)生裂紋;第三，當(dāng)窯彎曲嚴(yán)重時，會破壞大小齒輪的接觸狀態(tài)，一側(cè)吃力，一側(cè)不吃力，會使得彈簧板的一側(cè)焊縫受到拉、壓應(yīng)力的雙重作用，危害很大;另外筒體彎曲、齒輪頂隙過小引起窯體振動產(chǎn)生的附加載荷，也會促進(jìn)裂紋的產(chǎn)生。

　　2.3回轉(zhuǎn)窯過渡帶筒體產(chǎn)生裂紋的原因

　　過渡帶筒體產(chǎn)生裂紋的主要原因是應(yīng)力與腐蝕。由于過渡帶筒體無致密窯皮的保護(hù)，該處耐火磚很難把炙熱的氣體、堿性物料與筒體完全隔離，生產(chǎn)中堿性氣體、堿性物料就會通過磚縫與金屬筒體接觸而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕筒體、據(jù)相關(guān)資料介紹，預(yù)分解窯在該處的年腐蝕雖超過0.5mm以上，若停窯頻繁、配料不當(dāng)，年腐蝕里會成倍增加，用不了幾年，筒體的厚度減少量就會超過30%,所以個別窯僅運(yùn)行幾年就會因筒體變薄而出現(xiàn)裂紋裂紋的形式多為環(huán)向，但有時也因腐蝕麻坑的形式產(chǎn)生不規(guī)則裂紋。這是筒體應(yīng)力與腐蝕綜合作用的結(jié)果，須引起業(yè)內(nèi)人士的高度重視;其次是由于該處筒體溫度較高，也削弱了筒體強(qiáng)度，不規(guī)則的腐蝕麻坑及焊接缺陷也會產(chǎn)生壓力集中，也是該處產(chǎn)生裂紋的重要因素。

　　3、筒體溫度過高引起的筒體開裂

　　回轉(zhuǎn)窯作為熱工設(shè)備，內(nèi)部溫度可達(dá)1700℃，盡管筒體受耐火磚及窯皮的隔熱保護(hù)，傳到筒體表面的溫度也很高，燃燒帶筒體在無窯皮的情況下，即便是新磚，筒體溫度也可達(dá)到450℃左右，大地削弱了筒體強(qiáng)度，若窯在較高溫度下長期運(yùn)行難保筒體不產(chǎn)生裂紋，特別是在掉磚紅窯的情況下，局部筒體會失去抵抗外力的能力，此時若措施不當(dāng)(如在高溫區(qū)進(jìn)行強(qiáng)力通風(fēng)甚至灑水降溫)，筒體就會急劇收縮而產(chǎn)生裂紋，因為金屬在高溫下的收縮量可達(dá)到膨脹量的2倍左右。有的企業(yè)在掉轉(zhuǎn)情況下，進(jìn)行熱態(tài)壓補(bǔ)，往往是補(bǔ)了又掉，掉了再樸，結(jié)果是窯皮沒補(bǔ)上，筒體反而受到傷害，時間長了，變形嚴(yán)重甚至開裂，耐火磚也無法砌了，不得已更換筒體，還有一種情況，即焊縫一側(cè)溫度高，一側(cè)溫度低，兩側(cè)膨脹量互相限制，溫度應(yīng)力就產(chǎn)生了，一旦超出了強(qiáng)度限，裂紋隨之而生，并沿焊縫方向延伸。