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回转窑筒体易产生裂纹的原因

发布时间:2022-10-27 浏览
    根据多年对设备的生产研制经验,总结出回转窑筒体易产生裂纹的主要的原因,回转窑裂纹的部位及形式较多。裂纹的部位多发生在轮带、大齿圈两侧的焊缝处以及筒体其他焊缝的两侧,当前裂纹最多是发生在回转窑过渡带筒体上,一旦开裂,修复性较差,必须更换筒体。裂纹的形式归纳起来有3种,即纵向裂纹、环向裂纹以及不规则裂纹。纵向裂纹多发生在轮带下筒体的垫板及挡块和筒体的焊缝处;环向裂纹多发生在轮带两侧的过渡筒体的焊缝处,以及回转窑过渡带的筒体焊缝处,还有大齿圈下筒体与弹簧板的焊缝处;不规则裂纹多发生在回转窑的喂料、出料在筒体上的开口处,目前该类窑型因已淘汰而不多见。
    纵向裂纹形成的原因:纵向裂纹多发生在轮带下筒体与垫板或挡块的焊缝处,一般由外及里、轴向延伸形成纵向裂纹,甚至开裂。究其原因主要由四个方面造成。
    首先是设计时筒体板材厚度选择较薄,回转窑要求横刚纵柔,若板材厚度不足只能保证其横向刚度,所以筒体在自重和托轮支撑反力产生的交变应力和脉冲应力的作用下,易使材料产生疲劳,裂纹便会在该处比较薄弱的焊缝热影响区形成,即在筒体与挡块或垫板焊缝处形成,并在径向上由外向内发展、在轴向上左右延伸,形成纵向裂纹。在设计方面的另一个问题就是垫板或挡块的厚度和宽度不当,过宽或过厚,使得该处刚度过大,其他地方较小,运转中挡块会阻碍筒体因自重产生的径向自由弯曲变形,挡块或垫板越厚、越宽,阻碍越大,应力集中越严重,一旦超过强度极限,便会产生裂纹。

    在制造方面,个别制造商为了追求利润,在选材上选择小厂产品,板材厚度负差较大,机械性能指标、危害元素含量指标得不到保证,很难保证回转窑在恶劣环境下的运转可靠性。有的水泥企业为了降低建厂投资,不惜以牺牲设备质量为代价,选用不完全具备生产回转窑能力的机械厂制造回转窑,使得焊缝质量、板材质量没有保证,导致设备投运后,事故频繁,损失巨大。

    在安装方面,往往只注意窑的冷态精度,而忽略了长期运转下的热态精度,如生产中轮带、筒体、托轮等各档温度不同,其中心高的升高量也不一致,造成回转窑运转时各档中心不在一条直线上,各档轮带的受力发生变化,中心高抬升较高的吃力就大;由于中心线发生了变化,轮带在整个宽度上的受力便出现不均,一侧受力大,另一侧受力小,这些变化会引起局部受力超出设计范围,甚至超过强度极限,致使筒体在焊缝的热影响区产生裂纹;另外安装时,为了施工方便,在筒体上随意焊接如起吊环等之类的物件,用过后也不按要求切除,不但损伤筒体强度,还会造成应力集中,致使筒体产生裂纹。
    在生产维护方面更为突出,比如一旦窑瓦发热,不分析原因,只管对发热瓦进行退瓦卸载,很少考虑退瓦卸载后,其均匀分布在轮带上支撑反力会集中落在轮带的一侧,传到筒体上就会产生局部过载而引起裂纹。有的企业治理瓦发热,不看窑况、不分析大瓦发热的原因,偏方偏治,只知卸载,结果是窑况一变,瓦又发热,致使窑不能长期稳定运行,这就是有的窑能耗高、易产生裂纹的原因。还有些单位对轮带间隙重视不够,当轮带间隙过大时,若不及时调整垫板厚度,实际上就相对削弱了轮带对筒体的加固加强作用,筒体与轮带的接触面积和接触包角都相对减少,筒体椭圆度增大,局部应力增大;再者就是若对筒体降温方法不当,即当筒体温度高时,不顾筒体温度有多高、轮带间隙有多大,即以强风或喷水冷却,使筒体温度急剧下降,金属母材内外就会产生较大温差,结果是筒体表层应力成倍增长,危害极大。另外就是对裂纹的处置不当,挡块与筒体焊缝处出现裂纹后,为了方便,一般在窑的顶部焊接,以为这样容易保证焊缝质量,而不选择在应力为零的筒体上45°施焊,却增加了一倍的焊接应力,结果是裂了焊,焊了又开。窑皮垮落后,由于筒体环向温差较大,引起筒体弯曲,偏离中心线的绕曲运行,使轮带下筒体局部应力剧增,在挡块与筒体焊缝处产生裂纹。
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