靠模法現場車削煅燒爐滾圈技術初探

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

蒸汽加熱煅燒爐是純堿生產的心臟設備，滾圈則是煅燒爐的重要部件之一，其運行過程中的穩定可靠對煅燒爐平穩運行起著至關重要的作用。由于整個煅燒爐爐體加上爐內物料的重量通過前后兩個滾圈傳遞給4個托輪，因此滾圈承受很大的接觸應力，運轉過程中必然產生磨損。由于設計和使用上的原因，滾圈表面出現了長短不一的龜裂紋和許多深度不一的蜂窩狀孔洞，尤其是當滾圈表面出現較有規律的軸向凹凸溝槽時，滾圈外圓面徑向跳動嚴重超差，使爐體產生劇烈振動。此時，如果不及時消除振動，不但使托輪組使用壽命大為降低，而且使與爐體相關聯的爐頭爐尾密封等部件受到損壞，更為嚴重的是爐體不得不降速運轉，使生產低負荷運行，極大影響純堿產量，甚至造成停車。采用靠模法現場車削滾圈是我公司行之有效的一種修復方法。

1 靠模法現場車削原理

在車床上加工零件時，裝夾車刀的刀臺固定到拖板的滑動導軌上，滑動導軌與靜導軌用絲杠剛性連接，吃刀深度由絲杠的轉動量剛性控制。采用這種進刀車削方法我們稱為剛性車削。

煅燒爐體的運行是依靠開式齒輪傳動，在滾圈和托輪支承、約束下回轉的，一旦滾圈表面發生變形失效，筒體回轉中心將不同程度的改變。如果出現圓周方向的溝槽時，未出現溝槽的部分還是比較規矩的圓，筒體回轉時軸線還比較穩定。此時用剛性車削法，尚可車削滾圈。如果滾圈外圓出現沿軸向貫通的溝槽時(俗稱“棱子”)，滾圈表面實際形成了凹凸(波紋)相間的多面體。滾圈運轉時會出現下列情況：當兩個托輪同時接觸凸起部分，此時滾圈中心向上移動；當兩個托輪同時接觸凹陷部分時，滾圈中心向下移動；當一個托輪接觸滾圈的凹陷部分，另一個托輪接觸滾圈的凸起部分，此時滾圈中心左右移動。如果再用剛性車削法，在已加工表面仍會留下凹凸(波紋)痕跡，達不到車圓表面的目的。我們通過車削煅燒爐汽軸定位止口(內孔)時驗證了這一結果，因為采用剛性車削時通過測量內徑尺寸，出現了在同一截面未車到部分直徑尺寸小，車到的部分直徑反而大的現象。這樣車出來的孔不是圓的。

靠模法現場車削仿照車床上進行的仿形車削，仿形車削如圖1所示。

1.工件 2.靠模板 3.滾柱 4.連接板 5.刀具圖1 仿形車削

車削時，當床鞍作縱向進給運動，滾柱在靠模板的型槽內移動，通過連接板4帶動刀具5作橫向運動，刀具的縱向、橫向運動合成完成仿形車削加工。從而在零件上加工出與靠模板2相同的型面。

靠模法滾圈現場車削如圖2，車刀4和靠模2都安裝在與橫向拖板5成一體的刀臺3上，通過調整頂絲9推動滑塊8壓縮彈簧7，彈簧壓縮力推動橫向拖板5移動，從而帶動靠模與刀具與滾圈接觸進行切削，縱向拖板6進行進給運動。如果按照圖1仿形車削原理，加工精度主要取決于靠模精度，且滾柱直徑必須小于其中心軌跡線的曲率半徑。那么在現場車削滾圈時，在圖2中使用的靠模2相當于圖1中的滾柱3，滾圈自身則是是靠模板2，如果滾圈不圓，車削時將未加工表面的形狀“復印”到已加工表面，則不能將滾圈車圓。如何將滾圈車圓，還是取決于圖2中的靠模2，此時其作用正好與圖1中的滾柱3相反，靠模的弧長不但不能小還要盡量長，要與凹凸溝槽的間距要適應，靠模弧長應該大于3個凹凸溝槽的間距，以保證靠模始終靠在兩個以上凸臺上。因為對刀時，靠模始終靠著2個以上凸臺，凸臺經過車刀時能車到，而凹槽經過車刀時，其表面距離刀尖距離遠，這部分則不能被車到或因讓刀現象車去較少，經過連續車削后，則凸臺凹槽逐漸變得不明顯，滾圈逐漸車圓。

1.滾圈 2.靠模 3.刀臺 4.車刀 5.橫向拖板 6.縱向拖板 7.壓縮彈簧 8.滑塊 9.頂絲圖2 靠模法滾圈現場車削

2 車削過程中問題解決

在車削表面出現多棱體滾圈時，車削時出現棱子愈發明顯，振動加劇故障，車削無法進行下去，召集相關人員進行研究解決對策，多數人認為車削裝置剛度差造成顫刀，靠模布置有問題，托輪沒有更換新的。筆者通過對車削原理的分析，不同意上述觀點。認為，只要在車削時，橫向拖板移動靈活沒有研傷造成卡滯，就不會將滾圈車成多棱體，多棱體的出現是托輪與滾圈的接觸情況發生改變使振動加劇造成的。在采取大多數人的建議后，加固刀架更換托輪后繼續車削，車削幾刀后，棱子又比較明顯了，爐體振動加劇。在一籌莫展時，嘗試調整托輪，因安裝車削裝置一側無法調整托輪，只能在另一側進行調整，托輪經過調整，爐體振動馬上降了下來。困擾多年的問題解決終現曙光。

3 滾圈現場車削中調整托輪的作用

在許多文獻中提到調整托輪的目的有三：一是使爐體能夠按所要求的規律沿軸向正常地上下往復竄動，以保證托輪和輪帶外表面均勻磨損；二是使回轉爐體中心線保持直線性，以使托輪和滾圈受力均勻，不產生超載現象，降低功率消耗；三是使各檔托輪能夠均衡地承受爐體載荷，以保證不產生附加應力，減少或避免機件的過早損壞。

通過實踐我們發現，托輪調整與爐體振動存在關系。下面就在滾圈車削時通過調整托輪減小爐體振動的原因進行分析。托輪支承滾圈運行時，表面相互碾壓，其表面會產生彈性和塑性變形，盡管使表面出現各種缺陷，但在相互間接觸面跑和后達到較好的接觸，使運轉相對平穩，爐體振動小，但此時不一定是理想接觸，因為托輪與滾圈在軸向存在相互間凹凸部的結合可能限制爐體的軸向竄動，使擋輪或托輪的軸承承受較大的力。如果車削時，未更換托輪，在車削滾圈到一定程度改變了其表面形狀，使兩者間的接觸情況發生變化，一般當接觸面積變小時，爐體振動會加劇。如果換完托輪再進行車削，因為換完托輪后，先對托輪進行調整，使爐體與滾圈接觸良好，此時爐體振動較小，如果在滾圈車削時改變了與托輪的接觸面積，如果接觸面積增加，此時振動將減小。如果接觸面積減小，振動往往增大，此時就往往認為是車削裝置、靠模、車削技術等出現問題造成車削質量事故，而誤導大家往上述方面查找問題，即使采取了各種措施，也往往事倍功半。

4 結 語

利用靠模法進行滾圈現場車削在各行業應用多年，但對其原理和車削中出現各種問題解決的研究鮮有公開發表的成果，本文只是起到一個拋磚引玉的作用，希望能引起同行重視，將研究能深入下去。