淺析干燥窯內筒體檢修工藝優化

郭泰山

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

淺析干燥窯內筒體檢修工藝優化

郭泰山

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

干燥窯是精礦預干燥工藝中至關重要的設備，內筒體作為干燥窯最主要的部件，它的性能直接決定了整個工藝流程正常運行與否和參數指標的好壞。此前內筒體存在容易開裂，揚料板時常脫落，內筒體粘礦嚴重等一系列問題，不僅造成了車間檢修成本增加，崗位操作人員勞動強度增大，還給生產安排帶來極大不便。文內系統分析了引起這一系列問題的因素，重點介紹了解決以上瓶頸問題的工藝優化。

干燥窯；內筒體；工藝流程；焊接；不銹鋼；優化

1 引言

備料車間干燥窯是車間主工藝生產線上最重要的設備之一，其工作原理是利用熱風爐燃煤燃燒產生的高溫煙氣，以順流方式通過干燥窯時，高溫煙氣與銅精礦進行充分的熱交換，在窯體不斷轉動和揚料板不斷翻炒下，銅精礦從窯頭向窯尾運行，帶有水分和粉塵的煙氣，通過電收塵收塵和脫硫處理，硫和粉塵濃度達標后，進入煙囪排入大氣中，從而實行精礦脫水。為了提高熱效率，同時又要保護外筒體不被銅精礦腐蝕，于1987年年修，由原來的鏈條揚料精礦干燥方式改為內襯加揚料板結構方式干燥，內襯材質為1Cr18Ni9Ti［1］。

2 生產中的現狀及原因分析

近年來，伴隨著企業的發展需要，生產量的不斷加大，原料成分變得更為復雜，各種濕法冶金渣［2］配比也不斷增加，隨之而來銅精礦對干燥窯內筒體的腐蝕也日顯突出，內筒體使用壽命變得越來越短，一個新內筒體使用壽命由原來的最長4年降低到往往不到3年便出現大面積的維修，已經成為車間生產的“瓶頸”。具體表現為：內筒體開裂，揚料板經常脫焊、脫落，內筒體粘礦嚴重等諸多問題。根據車間技術人員的統計，2009年12月-2011年11月共計12個月，1#干燥窯裂紋焊接共計525條，約540m；揚料板脫焊割除58塊，補充69塊，每月要從寶貴的生產時間中，安排1次檢修，檢修時間最長的竟達20多個小時。不僅造成了車間檢修成本增加，崗位操作人員勞動強度增大（每次檢修要清理筒體精礦），還給生產安排帶來極大不便。要解決以上問題，必須對干燥窯內筒體檢修工藝進行優化，使之適應生產的要求。經過分析，造成這一系列問題的原因主要有以下幾點：

（1）原料成分復雜，各礦種中腐蝕元素（Cl-）含量較高［3］，精礦在筒體不斷翻炒過程中，對干燥窯內筒體、揚料板等造成腐蝕。導致內筒體、揚料板使用壽命變短。

（2）干燥窯內筒體經2個長周期運行，鐵（Fe）元素下降較嚴重，硅（Si）元素含量明顯增加，而隨著硅元素的增加，降低了內筒體的焊接性能［4］。在檢修焊接過程中容易泛渣，影響焊縫質量。

（3）在升降溫過程中，急冷急熱使內筒體熱脹冷縮，易導致焊縫薄弱段首先開始裂開。同時，內筒體、揚料板經長期運行后，內部韌性下降，變得脆硬，易斷裂, 特別是揚料板經長周期運行后，不斷的磨損、腐蝕，鋼板厚度由原來的10mm腐蝕及磨損為3～4mm。圖1為備料干燥窯揚料板劣化情況圖。

表1 內筒體新舊材料元素化驗分析表 %

圖1 揚料板劣化情況圖

3 工藝優化技術方案

3.1 改進內筒體的材料選型

通過多次拉伸和剪切試驗，綜合高溫和腐蝕的因素，窯頭高溫區前4.5m內筒體使用10mm耐高溫不銹鋼310S制作，后非高溫區15.5m內筒體使用10mm耐腐蝕不銹鋼316L制作。

3.2 改進內筒體的制作工藝

（1）內筒體制作加工時，因鋼板頭部300mm比較平直，拼裝容易翹起，不易對接。為此，把板頭300mm處切除，留做加工揚料板，來保證筒體對接焊縫減小，保證圓弧度，減少焊接工作量，提高焊接效率。

（2）根據內、外筒體之間的定位螺栓位置進行拼裝，盡量使拼接焊縫與螺栓孔位置及振打孔位置錯開，同時使用雙千斤頂，成“十字”結構，使內外筒體盡量貼實，接縫高低差不超過3mm。

3.3 焊材選型與焊接工藝改進

（1）窯頭高溫區前4.5m不銹鋼310S，與后非高溫區15.5m不銹鋼316L，對接時選用接近310S材料性質及技術參數的A412型號焊條。螺旋推料板、高溫區的揚料板焊接時選用A412型號不銹鋼焊條。316L材質內筒體和非高溫區揚料板焊接時選用A312型不銹鋼焊條。另外，焊條使用前，用高溫電烤箱烘烤至15～200℃，再用保溫桶保溫后，送入現場使用。

（2）筒體的拼裝進行單面打坡口，間隙控制2～3mm，坡口角度控制在35°左右。采用單面焊雙面成型［5］，選用CO2氣體保護焊和手工電弧焊［6］相結合。在焊條選用方面應選用奧氏體不銹鋼焊條，對承載沖擊荷載的異種鋼奧氏體接頭，要選用含鎳較高的焊條。所以焊條分別選用A412與A312不銹鋼焊條，焊接過程要求做到焊縫平整、均勻。

圖2 筒體拼裝角度平面圖

（3）內筒體焊接時，焊接順序為：先焊軸向縫，后焊徑向縫，需3道焊接成型。每焊完一道后，敲除焊渣見金黃色后，再焊另一道，層間溫度［7］應控制在60℃。螺旋推料板、揚料板焊接二道成型，一面焊接時另一面要求降溫（以布條擰干水貼在另一邊保持降溫狀態）。焊接前仔細清除焊接處油、污、銹、垢，焊接時采用小電流（140A）、高速度移動的方式焊接，焊縫寬度控制8～10mm，角度為60°。焊縫長度達1m以上時，應從中部向兩邊進行焊接，盡量減少焊接應力，對日后的影響。焊好后及時做固溶+時效熱處理［8］。

表2 內筒體焊接工藝參數

（4）內外筒體間墊板和振打墊板寬為150mm，共計10圈。焊接采用雙面品字型間隔焊接，焊縫間隔300mm，焊縫長度大于60mm。

4 改進效果

（1）干燥窯實施內筒體檢修工藝優化后，在近幾次年修后前兩年的生產運行中，均沒有出現內筒體開裂、揚料板脫焊、脫落等現象，各項劣化指標均優于原筒體（未出現金屬癩癍），由于后15m采用了316L材料，耐腐性較好，基本確保了年修后第3、第4年，2個月安排1次的檢修頻次。有效減少了車間檢修成本。按照檢修工藝優化前的維護費用推算，直接節約維修費用近15萬元。

表3 檢修工藝優化前后維護費對照表 萬元

（2）檢修頻率降低了，也直接減少了檢修前的工藝清理頻次，有效降低了崗位操作人員勞動強度。

5 結束語

干燥窯內筒體檢修工藝優化的應用效果，在生產上已經得到了驗證，解決了制約車間生產的“瓶頸”，保護了下游設備（脫落揚料板劃破皮帶），保證了生產的長期有效正常運行，降低了生產成本，提高了勞動生產力和工作效率，滿足了車間、工廠生產的發展需要。

［1］陳瑞. 1Cr18Ni9Ti不銹鋼晶間腐蝕試驗研究[J]. 河南冶金， 2006(4): 14-17.

［2］華建彬. 濕法冶金渣中元素硫的回收方法[J]. 科研, 2015, 1(12):00017.

［3］王磊. 氯離子對典型不銹鋼材料腐蝕的EIS分析[J]. 化工機械, 2014(1):51-55.

［4］劉偉. 冷軋奧氏體不銹鋼的應變硬化行為及焊接性能[J]. 鐵道學報, 2007(5):117-121.

［5］李萍萍. 淺談單面焊雙面成型焊接工藝[J]. 民營科技, 2014(7):19.

［6］李興會. 手工電弧焊焊接技巧與應用[J]. 黑龍江科技信息， 2016(1):17.

［7］陳新旭. 層間溫度對高強鋼焊縫熱影響區強度的影響[J]. 電焊機, 2014(5):186-189.

［8］杜娟. 高鉻碳化物不銹鋼固溶處理工藝研究[J]. 工程技術（引文版）, 2016(4):17-18, 92.

On the Maintenance Process Optimization for Inner Cylinder of the Rotary Dryer

GUO Tai-shan
（JCC Guixi Smeelter, Guixi 335424, Jiangxi, China）

The rotary dryer is a very important equipment in the concentrate pre-drying process. As a mainly part of the rotary dryer, actions of the inner cylinder directly decide the running of the whole drying system or not and the quality of the parameter index. During the running of rotary dryer, cracks occur in the inner cylinder easily, the lifting board falls off frequently, and the material is easy to stick inside the cylinder, those problems not only cause rising the cost of overhaul and the labor intensity, but also big challenges to the production organization. This article analyzes the factors which cause those problems above-stated and focus on solving them.

rotary dryer；inner cylinder；technical process；welding；stainless steel；optimization

TF351.4

B

1009-3842（2016）06-0090-03

2016-11-28

郭泰山（1984-），男，湖南益陽人，本科，主要從事銅精礦預干燥生產管理工作。E-mail: 307033304@qq.com