Φ4.2 m×11.5 m水泥磨筒體修復(fù)

  嘉善天凝南方水泥有限公司100萬(wàn)t水泥粉磨線采用Φ4.2 m×11.5 m磨機(jī)+HFCG150/100輥壓機(jī)+V2500氣流分級(jí)機(jī)組成聯(lián)合擠壓粉磨系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)量約145 t/h（P·O42.5水泥，比表面積≥330 m2/kg），2005年投產(chǎn)，2016年磨機(jī)筒體因進(jìn)料滑環(huán)裂紋過(guò)大、筒體襯板連接孔多處氣割損壞等無(wú)法正常使用，筒體運(yùn)來(lái)我公司進(jìn)行修復(fù)。

  1 筒體修復(fù)前狀況及問(wèn)題分析

  Φ4.2 m×11.5 m水泥磨為國(guó)內(nèi)某公司制造，磨機(jī)采用邊緣傳動(dòng)，雙滑履支撐結(jié)構(gòu)，磨機(jī)回轉(zhuǎn)部分分兩倉(cāng)，一倉(cāng)采用階梯襯板，二倉(cāng)采用分級(jí)襯板。運(yùn)來(lái)我公司筒體現(xiàn)場(chǎng)情況：進(jìn)料滑環(huán)裂紋長(zhǎng)630 mm，見(jiàn)圖1（a）；進(jìn)料端滑環(huán)與腹板“T”型焊縫裂紋長(zhǎng)960 mm，見(jiàn)圖1（b）；進(jìn)、出料滑環(huán)密封面磨損嚴(yán)重；筒體有20多處襯板孔氣割損壞，最大一處162 mm×185 mm，見(jiàn)圖1（c）。

  1.1 裂紋產(chǎn)生原因

  任何機(jī)件斷裂的原因無(wú)外乎制造質(zhì)量問(wèn)題、材料的選擇問(wèn)題、使用中的維護(hù)保養(yǎng)問(wèn)題以及結(jié)構(gòu)是否合理的問(wèn)題等[1]。Φ4.2 m×11.5 m筒體進(jìn)料滑環(huán)裂紋的產(chǎn)生導(dǎo)致滑環(huán)失圓，與滑履托瓦接觸不良，磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)，托瓦易磨損，潤(rùn)滑油從裂紋滲漏出去，產(chǎn)生污染，滑履油耗增大，影響磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

  圖1 筒體損壞情況

  1.1.1 從材料分析

  在筒體裂紋滑環(huán)上取樣塊，經(jīng)光譜儀實(shí)測(cè)原滑環(huán)鋼板化學(xué)成分與現(xiàn)行滑環(huán)選用材料規(guī)范對(duì)比見(jiàn)表1。

  由表1可見(jiàn)，原筒體滑環(huán)選材為Q245R，與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求化學(xué)成分相符，但鋼板厚度≥30 mm時(shí)，應(yīng)沿下料周邊探傷檢驗(yàn)，符合GB/T 11345—2013中Ⅱ。B級(jí)規(guī)定[2]，根據(jù)筒體滑環(huán)裂紋位置為非滑環(huán)對(duì)接縱焊縫接合處，滑環(huán)產(chǎn)生裂紋主要原因是原滑環(huán)用鋼材有缺陷，沒(méi)有探傷到位，磨機(jī)前端采用階梯襯板，研磨體的規(guī)格大，后部采用分級(jí)襯板且研磨體的規(guī)格小，前部比后部的研磨體沖擊力要大得多，且磨機(jī)投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，造成裂紋從缺陷處延伸擴(kuò)大。

  1.1.2 從制造質(zhì)量分析

  進(jìn)料滑環(huán)、出料滑環(huán)為焊接結(jié)構(gòu)，由滑環(huán)和腹板焊接而成，材質(zhì)為Q245R，典型的“T”型接頭，滑環(huán)是板厚為100 mm鋼板卷制成的筒體段節(jié)，而腹板是δ=80 mm的圓環(huán)板。鋼板厚度大，焊接拘束力大，焊接應(yīng)力也隨之增大，焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋；焊縫又深又窄，焊接操作困難，易產(chǎn)生未焊透、未熔合及夾渣等焊接缺陷。從原筒體觀察，中間筒節(jié)各環(huán)焊縫為埋弧焊焊縫，而兩端滑環(huán)與腹板“T”型接頭外表焊縫為二氧化碳保護(hù)焊焊縫，存在圓周焊縫不連續(xù)圓滑，分析原筒體焊接工藝不嚴(yán)格，“T”型接頭焊縫有未焊透、未熔合缺陷，加上一倉(cāng)研磨體沖擊力大是造成進(jìn)料端滑環(huán)與腹板焊縫產(chǎn)生裂紋的原因。

  1.2 滑環(huán)密封面磨損

  Φ4.2 m×11.5 m水泥磨是通過(guò)磨機(jī)筒體兩端滑環(huán)支承在滑履軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)，滑履罩作為滑履軸承主要零件，滑履罩上密封膠條與滑環(huán)密封面良好接觸，防止灰塵進(jìn)入其中將潤(rùn)滑油弄臟。觀察修復(fù)的筒體兩端滑環(huán)支承面外側(cè)油槽，有粉塵油污附著，且油槽外側(cè)密封面磨損嚴(yán)重，說(shuō)明該磨機(jī)滑履罩密封效果不好，可能是磨機(jī)投產(chǎn)較早，原密封結(jié)構(gòu)沒(méi)有現(xiàn)在技術(shù)成熟，或者是磨機(jī)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，密封膠條磨損，密封膠條沒(méi)有及時(shí)調(diào)整或更換，而密封膠條磨損，極易造成滑履軸承潤(rùn)滑油的滲漏，影響水泥磨系統(tǒng)正常運(yùn)行。

  1.3 筒體襯板連接孔破壞

  襯板作為易損件，使用一段時(shí)間需更換，襯板拆除前要先拆缷其連接螺栓，對(duì)拆缷困難的螺栓可以切割掉筒體外側(cè)連接的螺母，旋轉(zhuǎn)磨機(jī)使要拆缷螺栓處于磨機(jī)底部，然后用千斤頂從下方將螺栓向上頂出。對(duì)于整倉(cāng)襯板更換可以從磨門處開(kāi)始，對(duì)于遠(yuǎn)離磨門難缷的襯板可采取先切除其中一塊，而用戶對(duì)難缷的螺栓與襯板采用氣割擴(kuò)大磨機(jī)筒體襯板連接孔，整個(gè)筒體有20多處，有的在原孔上擴(kuò)大，有的沿孔軸向或環(huán)向擴(kuò)大，圖1（c）為筒體上最大一處，筒體氣割162 mm×185 mm不規(guī)則孔，氣割后舊襯板得以拆卸，但新襯板安裝固定和筒體與襯板連接螺栓密封困難，易從損壞孔漏灰污染環(huán)境，且會(huì)引起筒體中段裂紋，對(duì)筒體強(qiáng)度和剛度有影響，因此應(yīng)進(jìn)一步提高磨機(jī)操作維修技能。

  2 筒體修復(fù)

  通過(guò)對(duì)筒體損壞的原因進(jìn)行分析，根據(jù)筒體修復(fù)要求：進(jìn)、出料滑環(huán)切割換新，筒體襯板孔修補(bǔ)等，制定修復(fù)工藝方案，在修復(fù)過(guò)程中對(duì)進(jìn)、出料滑環(huán)材料選用以及筒體氣割、焊接、熱處理、機(jī)加工等關(guān)鍵工序嚴(yán)格控制，保證筒體修復(fù)質(zhì)量。

  2.1 原筒體處理

  2.1.1 測(cè)量繪圖和標(biāo)記

  方法1：根據(jù)筒體實(shí)物，清除筒體上污物，用卷尺、π尺、游標(biāo)尺，測(cè)厚儀等測(cè)量工具，對(duì)筒體進(jìn)行測(cè)量，繪制修復(fù)筒體零部件圖，見(jiàn)圖2。

  圖2 Φ4.2 m×11.5 m磨筒體結(jié)構(gòu)

  確定修復(fù)筒體進(jìn)、出料滑環(huán)的切割位置，新滑環(huán)與筒體中間段連接焊縫位置兼顧避開(kāi)老焊縫和與筒體相近一圈襯板孔距離≥75 mm。

  方法2：筒體修復(fù)前分別在筒體進(jìn)、出料滑環(huán)內(nèi)側(cè)劃出一段平行于滑環(huán)臺(tái)階端面的細(xì)實(shí)線，在線上打洋沖眼，線與滑環(huán)臺(tái)階端面距離取相同整數(shù)值并標(biāo)記，因筒體中間段長(zhǎng)度在修復(fù)前后可認(rèn)為保持不變，只要控制新?lián)Q滑環(huán)臺(tái)階端面與原筒體所劃線距離數(shù)值相同，即能保證修復(fù)后筒體兩滑環(huán)間中心距，其誤差<2 mm。

  同樣在筒體內(nèi)筒壁，分別以滑環(huán)腹板相近的一圈環(huán)向襯板孔中選幾個(gè)孔，在同側(cè)孔壁邊劃一段細(xì)實(shí)線，并在線上打洋沖眼，測(cè)量標(biāo)注出線與進(jìn)、出料滑環(huán)腹板內(nèi)端面的距離，在修復(fù)過(guò)程中只要控制新滑環(huán)腹板內(nèi)端面與孔邊所劃線的距離數(shù)值相同，即能保證修復(fù)后筒體襯板孔與新滑環(huán)腹板面距離，其誤差<2 mm，從而保證該磨機(jī)兩端非標(biāo)襯板的正常安裝使用（此法可用于校對(duì)正常實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確）。

  2.1.2 進(jìn)、出料滑環(huán)氣割

  先將筒體水平放置在翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，氣割用的工作平臺(tái)吊至進(jìn)料滑環(huán)上方，工作平臺(tái)上放置氣割設(shè)備并校對(duì)固定氣割槍嘴位置，按照氣割工藝規(guī)范對(duì)筒體進(jìn)料滑環(huán)氣割，氣割速度由翻轉(zhuǎn)臺(tái)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制筒體轉(zhuǎn)速，每次氣割近四分之一筒圓時(shí)，留一小段暫不氣割，依次到最后時(shí)在平臺(tái)上將第1段和第4段割縫連通，并氣割一吊裝繩索孔（或在滑環(huán)上焊一吊耳），吊移氣割設(shè)備和工作平臺(tái)，安裝進(jìn)料滑環(huán)吊裝繩索，并由行車垂直適度預(yù)吊進(jìn)料滑環(huán)，氣割進(jìn)料滑環(huán)兩旁側(cè)預(yù)留段，最后氣割進(jìn)料滑環(huán)底部預(yù)留段，這樣安全并保證原筒體中段氣割處圓度形狀（進(jìn)料滑環(huán)重約15 t）。同法氣割筒體出料滑環(huán)。

  2.1.3 筒體中段噴砂處理

  將氣割后筒體中段進(jìn)行噴砂處理，清除筒體上污漬雜物。

  2.1.4 筒體襯板連接孔修補(bǔ)

  將噴砂處理好的筒體中段放置在水平翻轉(zhuǎn)臺(tái)上，依次對(duì)筒體上損壞的襯板連接孔進(jìn)行修補(bǔ)，小面積的擴(kuò)孔損壞直接焊補(bǔ)填平打磨，大面積的擴(kuò)孔損壞用鑲?cè)脘摪迮c筒體焊接連接，孔鉆削安排在筒體修復(fù)車削滑環(huán)工序后進(jìn)行。

  2.1.5 筒體中段兩端焊接坡口車削

  用兩組車削筒用支承架支撐氣割后的筒體內(nèi)圓兩端，支承架平行于筒體上齒輪安裝面，支承架軸心位置由支承架上周向分布的數(shù)組調(diào)節(jié)螺栓校正，然后在筒體車削落地車床上由兩頂尖夾緊進(jìn)行車削。為保證修復(fù)筒體焊接后兩滑環(huán)中心距，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算筒體加工預(yù)留焊接收縮余量[3]。

  經(jīng)驗(yàn)公式為：（1）

  式中：ΔB——對(duì)接接頭的橫向收縮量，mm；

  Aj——焊接的橫截面積，mm2；

  δ——板厚，mm。

  根據(jù)公式（1）得出筒體焊縫留出焊接收縮余量2.8 mm。

  2.2 進(jìn)、出料滑環(huán)制作

  2.2.1 鋼板檢測(cè)

  滑環(huán)選用Q245R-Z25，腹板選用Q245R，對(duì)鋼板進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)和下料周邊探傷，探傷符合GB/T 11345—2013中Ⅱ。B級(jí)規(guī)定[2] 。

  2.2.2 焊接坡口制作

  滑環(huán)對(duì)接縱焊縫以及腹板對(duì)接焊接坡口采用氣割加工并用砂輪打磨，腹板對(duì)接成圓后其周邊“T”型接頭坡口以及進(jìn)料滑環(huán)、出料滑環(huán)與筒體中段對(duì)接坡口由車床加工完成，滑環(huán)與筒體中段接頭坡口形式見(jiàn)圖3（a），腹板接頭坡口形式見(jiàn)圖3（b）。

  圖3 接頭坡口形式

  2.2.3 滑環(huán)與腹板連接

  先將氣割好坡口滑環(huán)鋼板卷制成圓，按要求對(duì)接滑環(huán)縱焊縫，然后在三輥卷板上進(jìn)行筒節(jié)圓度處理，用超過(guò)2 m的弧形樣板檢測(cè)滑環(huán)曲率。卷制好的滑環(huán)與已加工好的“T”型接頭坡口的腹板連接，在工裝上按照工藝規(guī)程用自動(dòng)埋弧焊完成“T”型接頭焊接。

  2.2.4 焊縫檢驗(yàn)

  滑環(huán)柱面與腹板角焊縫探傷內(nèi)部符合GB/T 11345—2013中Ⅱ。B級(jí)規(guī)定，表面符合GB/T 9443—2007或GB/T 9444—2007中的Ⅱ級(jí)的規(guī)定[2]。

  2.2.5 焊后熱處理

  為了消除進(jìn)、出料滑環(huán)焊接后內(nèi)應(yīng)力，將其放置到大型退火爐中進(jìn)行整體退火。

  2.2.6 進(jìn)、出料滑環(huán)粗加工

  對(duì)進(jìn)、出料滑環(huán)進(jìn)行端面、外圓、臺(tái)階面、腹板的端面及“T”型接頭R角進(jìn)行加工，達(dá)到圖樣尺寸和形位公差要求；加工與筒體中段連接的焊接坡口，見(jiàn)圖3（a）；腹板內(nèi)孔車制成錐面，作為筒體車削工裝安裝基準(zhǔn)。

  2.2.7 腹板上孔加工

  按原筒體腹板實(shí)測(cè)各孔數(shù)據(jù)，在新制作的腹板上劃線并鉆孔。

  2.3 進(jìn)、出料滑環(huán)與筒體中段連接

  2.3.1 進(jìn)、出料滑環(huán)與筒體中段連接

  將已加工坡口的筒體中段與進(jìn)、出料滑環(huán)利用對(duì)接工裝進(jìn)行組對(duì)焊接，對(duì)接前將隔倉(cāng)支架與筒體用螺栓固定連接；出料篦板支架與出料滑環(huán)腹板用螺栓固定。組對(duì)時(shí)必須調(diào)整以保證筒體部件的圓柱直線度以及與原筒體上大齒輪連接法蘭的同軸度符合要求，組對(duì)的筒體部件環(huán)向焊縫采用埋弧焊進(jìn)行焊接。

  2.3.2 焊縫檢驗(yàn)

  滑環(huán)與筒體對(duì)接焊縫探傷內(nèi)部符合GB/T 11345—2013中Ⅱ。B級(jí)規(guī)定[2]。

  2.3.3 筒體去應(yīng)力處理

  將焊接后筒體放置于退火爐中，按退火工藝要求進(jìn)行退火，消除應(yīng)力。

  2.4 筒體車削加工

  1）筒體車床調(diào)整。采用經(jīng)緯儀對(duì)主軸頂尖和尾座頂尖進(jìn)行校準(zhǔn)，保證同軸度要求。調(diào)整主軸軸線與滑板中心線的平行度公差，保證平行度要求。

  2）安裝并調(diào)整車削筒體部件的專用工裝，保證工裝頂尖孔與主軸和尾座頂尖的接觸嚴(yán)密均勻，保證工裝錐面與筒體滑環(huán)腹板錐孔接觸嚴(yán)密均勻，工裝與筒體緊固連接，保證加工中安全。

  3）將安裝好加工工裝的筒體部件在筒體車床上裝夾，以筒體齒輪法蘭連接面為基準(zhǔn)找正、固牢。先對(duì)筒體齒輪法蘭連接面和外圓修正車削，然后按原筒體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（或上述方法2相關(guān)標(biāo)記與數(shù)據(jù)），采用雙刀架同時(shí)進(jìn)行筒體兩側(cè)滑環(huán)外圓、臺(tái)階端面、油槽以及腹板出料錐管連接止口等進(jìn)行加工，滑環(huán)外圓與臺(tái)階端面采用砂帶和油進(jìn)行拋光加工，保證表面粗糙度Ra=0.8 μm的要求。

  4）筒體加工完成后經(jīng)檢驗(yàn)部門進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)合格后，進(jìn)行下道工序的加工。

  2.5 筒體齒輪法蘭與大齒輪連接

  大齒輪套裝在筒體齒輪法蘭上，重新調(diào)整校正筒體的回轉(zhuǎn)中心與大齒輪的回轉(zhuǎn)中心同軸，使其在允差范圍內(nèi)，然后法蘭與大齒輪新配鉆鉸孔8-Φ64 mm均布，用鉸制孔螺栓連接，其余法蘭與大齒輪連接孔用M60螺栓連接。

  3 結(jié)束語(yǔ)

  通過(guò)對(duì)Φ4.2 m×11.5 m水泥磨筒體損壞原因的分析，在筒體修復(fù)過(guò)程中對(duì)影響筒體質(zhì)量的更換零部件的材質(zhì)以及筒體氣割、焊接、熱處理、機(jī)加工、檢驗(yàn)等關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證了修復(fù)筒體的安裝和使用，省去了筒體換新，降低了成本，得到用戶的好評(píng)，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。