淺談?wù)羝褵隣t返堿帶的模具設(shè)計

鄭賀伍

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

我公司用于純堿煅燒的設(shè)備分為外返堿蒸汽煅燒爐和自身返堿蒸汽煅燒爐兩種。其中自身返堿蒸汽煅燒爐利用爐體外壁上安裝的4條螺旋式矩形返堿帶將純堿的煅燒、返堿輸送作業(yè)集于一體，既簡化了復(fù)雜的返堿系統(tǒng)，又降低了生產(chǎn)能耗，且便于維護(hù)和檢修。近年來，隨著純堿產(chǎn)量的提高，該型煅燒爐長期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，造成返堿帶快速磨損，維護(hù)頻繁。近期，公司計劃對2＃重灰煅燒爐進(jìn)行設(shè)備大修，將返堿帶整體更換。由于日常檢修中返堿帶制作質(zhì)量較低，不僅在爐體上的安裝耗時長、精度低，而且易導(dǎo)致返堿過程中物料的阻滯，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，設(shè)計一種專用的模具來提高返堿帶的制作質(zhì)量，成為高效完成設(shè)備大修的可靠保障。

1 返堿帶特點

自身返堿蒸汽煅燒爐的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

圖1 自身返堿蒸汽煅燒爐結(jié)構(gòu)簡圖

爐體是用18mm厚的鋼板卷制焊接而成的圓形筒體，其外形尺寸為φ3 200×20 000mm，內(nèi)有4排通過管架支撐的不同管徑的加熱管，內(nèi)通蒸汽對濕重堿進(jìn)行高溫煅燒。利用安裝在爐體兩端的滾圈以1.7%的斜度置于水泥基礎(chǔ)上的四個托輪上，通過電機(jī)、減速機(jī)及爐體上的大尺圈來帶動爐體轉(zhuǎn)動。爐體外壁上安裝有板厚8mm的4條導(dǎo)程為4 800 mm的螺旋式矩形返堿帶，用以將工藝返堿由爐尾返堿口經(jīng)該返堿帶，隨爐體的轉(zhuǎn)動送至爐頭返堿進(jìn)口與濕重堿混合后，進(jìn)入爐體內(nèi)進(jìn)行煅燒作業(yè)。返堿帶斷面為矩形，旋轉(zhuǎn)方向為左旋。4條返堿帶總長246m，重量約8t，為分段制作后沿螺旋線軌跡安裝到爐體上。為確保物料在返堿帶內(nèi)順利完成輸送作業(yè)，不會因物料的阻滯造成生產(chǎn)的波動，返堿帶各段接口處應(yīng)平齊光滑，無凸起及凹陷。

2 返堿帶在日常維修中存在的問題

返堿帶結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示，分為左、右螺旋側(cè)板及頂板3部分，其斷面呈矩形，返堿帶高度為190 mm，頂板寬度為250mm，沿圓柱螺旋線軌跡安裝在爐體外壁上。

返堿帶在日常檢修中，大多視破損情況進(jìn)行部分更換，或僅對破損處進(jìn)行挖補(bǔ)或貼補(bǔ)處理。返堿帶的制作一般是在單片螺旋板下料后，利用橋式起重機(jī)或手拉葫蘆進(jìn)行拉伸成型，現(xiàn)場在爐體上分片組對，或采用劃線組對后分段在爐體上安裝。但無論采用哪種施工工藝，均造成了螺旋板的導(dǎo)程及升角尺寸誤差大、精度低，從而造成其在爐體上安裝時需要沿爐體進(jìn)行修磨，才能和螺旋線軌跡吻合，降低螺旋板與爐體間的縫隙。但是，由于返堿帶制作精度低，需要耗費大量的時間進(jìn)行修磨處理。且修磨后雖然能和螺旋線相吻合并降低了與爐體的縫隙，但大多存在接口處錯邊量大、相鄰螺旋板間有較大角度的凸起或凹陷及斷面扭斜等缺陷，物料在運(yùn)輸過程中會出現(xiàn)阻滯或局部堆積的現(xiàn)象，致使物料運(yùn)輸不暢或返堿量低，影響工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性。

圖2 返堿帶結(jié)構(gòu)簡圖

3 返堿帶模具的設(shè)計

3.1 模具設(shè)計原理

針對上述日常檢修中存在的問題和缺陷，在新的返堿帶制作中，進(jìn)行了返堿帶專用模具的設(shè)計，來提高制作質(zhì)量和安裝效率。其設(shè)計原理是：依據(jù)返堿帶結(jié)構(gòu)簡圖可知，煅燒爐體及返堿帶實為同心圓結(jié)構(gòu)的內(nèi)外兩圓柱體，返堿帶的高度即為二者直徑之差的一半。據(jù)此可假想將外圓柱體依據(jù)導(dǎo)程及頂板的寬度，在其表面畫出兩條等距圓柱螺旋線，然后將兩螺旋線間的部分切割去除，剩余部分就可作為返堿帶的制作模具，將拉伸后的側(cè)板和卷制后的頂板置入其中，組焊成型，即可制作出合格的返堿帶。

3.2 模具結(jié)構(gòu)

返堿帶模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 返堿帶模具結(jié)構(gòu)簡圖

因爐體直徑達(dá)3 200mm，一個導(dǎo)程內(nèi)的模具外形尺寸較大，基于制造成本及使用的便利性，無需進(jìn)行整體制作，按1／6～1／8導(dǎo)程制作即可，本設(shè)計采用1／8導(dǎo)程。模具采用厚度為12mm的鋼板制作，結(jié)構(gòu)包括定位板、連接板、支撐板及底板等4部分。其中底板8的彎曲半徑為爐體半徑，其上為定位板二及定位板四，并通過連接板及支撐板來連接和固定定位板一和定位板三，各部分之間均采用焊接連接。該模具具有結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、重量輕及使用簡便和堅固耐用的特點，適合大批量連續(xù)生產(chǎn)。為了將置入模具內(nèi)的側(cè)板及頂板進(jìn)行點固焊，在定位板一及定位板三上各開了5個條形孔，便于焊條的運(yùn)動。同時，為提高返堿帶的組對效率，制作了可轉(zhuǎn)動壓板及防變形支撐桿等輔助工具，這里不做詳述。

4 模具試用效果

模具制作完成后，進(jìn)行了試用。將下料并成型的螺旋側(cè)板及頂板置入模具內(nèi)，并利用轉(zhuǎn)動壓板及支撐桿等工具對其進(jìn)行了定位和防變形措施后，對其進(jìn)行了點固焊接并脫模。同時，也和無模具組對作業(yè)的尺寸合格率、施工用時及人力資源耗用進(jìn)行了對比。對比結(jié)果見表1 。

表1 模具組對與無模具組對對照表

通過對比，利用模具進(jìn)行組對的返堿帶尺寸及形狀精度均比無模具組對的有力大幅度提高；在施工效率上，使用了模具的生產(chǎn)效率是無模具的2～3倍，大大提高了生產(chǎn)效率；在用工人數(shù)上使用模具生產(chǎn)比模具生產(chǎn)可節(jié)省用工1～2人。一臺煅燒爐的返堿帶按1／8導(dǎo)程預(yù)制時，需要分成192段制作。通過使用模具制作，可比無模具制作節(jié)省了大量的時間，且人力成本優(yōu)勢明顯。同時，由于制作精度的提高，返堿帶在爐體上的安裝既大大節(jié)省了時間，降低了施工者的勞動強(qiáng)度，又使其安裝質(zhì)量也有了大幅提升，可顯著減少物料的阻滯及堆積現(xiàn)象，為工藝生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保證。綜上所述，該模具的使用，可大大降低設(shè)備大修中的人力成本和施工工期，為縮短設(shè)備停車檢修時間，早日開車投料運(yùn)行，提高公司經(jīng)濟(jì)效益都有著極其顯著的作用。

［1］ 潘鴻恩，孫錫吾.純堿生產(chǎn)設(shè)備檢修與防腐［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991