解析大中型鍋爐中速磨煤機(jī)輥套生產(chǎn)工藝

榮井濤 陳巖

摘要：在我國火力發(fā)電廠中，鍋爐制粉系統(tǒng)主要基于中速磨煤機(jī)得以實現(xiàn)。本文主要針對在我國大中型鍋爐中，中速磨煤機(jī)輥套的生產(chǎn)工藝展開研究，以供相關(guān)從業(yè)人員進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：中速磨煤機(jī);磨煤機(jī)輥套;離心復(fù)合工藝

引言：

中速磨煤機(jī)是火力發(fā)電廠鍋爐的重要使用設(shè)備。基于中速磨煤機(jī)，主要運用離心復(fù)合鑄造工藝完成輥套生產(chǎn)。通過精準(zhǔn)的工藝控制，有效促進(jìn)輥套使用壽命的增長，推動我國火力發(fā)電廠的長效發(fā)展。

1.鑄型轉(zhuǎn)數(shù)

離心復(fù)合鑄造表面呈現(xiàn)為拋物面，其具體形狀將會受到轉(zhuǎn)數(shù)大小限制。因此，要想得到鑄件內(nèi)部形狀的良好控制，就要設(shè)計出合理的鑄型轉(zhuǎn)數(shù)。在鑄型轉(zhuǎn)數(shù)的確定過程中，要確保其內(nèi)部結(jié)合層、內(nèi)層金屬在標(biāo)準(zhǔn)斜度范圍內(nèi)，具體可計算出內(nèi)外層金屬中的上壁與下壁厚度差值，并進(jìn)一步確定鑄型轉(zhuǎn)數(shù)。其中，鑄型轉(zhuǎn)數(shù)將會受其鑄件內(nèi)徑的影響，在內(nèi)徑較小的情況下，鑄型轉(zhuǎn)數(shù)相對較大。在采用離心復(fù)合方式進(jìn)行輥套鑄造中，要求內(nèi)層金屬成型與外層相比，轉(zhuǎn)數(shù)要有所超出。針對MPS型中速磨煤機(jī)輥套而言，其轉(zhuǎn)數(shù)控制范圍一般為80～200r/min左右。

2.輥套表面控制

在鑄造過程中，如果輥套出現(xiàn)缺陷，將會造成部位耐磨損程度下降，并出現(xiàn)不均勻磨損情況。因此，應(yīng)著重對輥套表面的鑄造質(zhì)量加以把控。輥套表面要求最終呈現(xiàn)平整狀態(tài)，避免缺陷出現(xiàn)。在表面鑄造中應(yīng)注意綜合考慮澆筑溫度、預(yù)熱溫度以及一些質(zhì)量限制條件等，基于離心澆注形式，相關(guān)人員應(yīng)明確鐵液的進(jìn)入方向，控制鑄型啟動時間，切實保障輥套表面質(zhì)量。

以MPS型中速磨煤機(jī)輥套為例，其離心復(fù)合鑄造中要求有砂襯附于金屬鑄型內(nèi)壁中，使冷卻速度得到一定程度上的緩解，設(shè)置砂襯前，應(yīng)先在其表面進(jìn)行醇基高溫涂料的噴涂。鐵液澆筑的控制，其溫度應(yīng)保持在1300℃，確保鑄件表面不會出現(xiàn)裂紋。內(nèi)表面覆蓋砂襯后，進(jìn)入到烘干爐中，烘干溫度為300～500℃，徹底烘干后進(jìn)行醇基高溫涂料的噴涂，最后點火干燥，將其處于良好的儲存下以備后續(xù)使用。

當(dāng)鐵液通過型壁進(jìn)入到鑄型的過程中，如果其注入呈現(xiàn)出垂直狀態(tài)，將會導(dǎo)致飛濺造成鐵痘情況。鐵痘產(chǎn)生后通常會在型壁之中附著，當(dāng)出現(xiàn)離心率作用時，鐵痘在局部形成金屬薄片，這時，鐵液在繼續(xù)澆注的過程中，將無法對其加以重熔，導(dǎo)致夾層缺陷。因此，在鐵液澆筑中，應(yīng)注意對其方向的選擇，可根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)，沿其切線方向進(jìn)行澆筑，這樣可使其在旋轉(zhuǎn)中穩(wěn)步成型，輥套表面較為平整。

3.雙金屬結(jié)合層控制

雙金屬結(jié)合層的質(zhì)量將直接影響最后制成的輥套是否合格。其質(zhì)量控制既要將兩種合金完全熔合，還要注意不可使兩者混合，同時，要注意將過渡層控制在適宜的范圍內(nèi)。因此，相關(guān)人員應(yīng)高度重視其工藝參數(shù)的把控。

密切關(guān)注鐵澆筑溫度，在溫度相對較高的情況下，要取其上限，當(dāng)溫度相對較低的情況下，則要取其下限。結(jié)合層質(zhì)量以及其具體的收縮應(yīng)力不僅會受到內(nèi)層灰鑄鐵的影響，在澆筑外層合金時，間隔時間也對其產(chǎn)生制約。通過控制合金澆筑時間，將其間隔時間設(shè)置在1.5小時左右，可有效實現(xiàn)輥套的生產(chǎn)。

要確保外層表面凝固部分得以重熔，應(yīng)對熱量提出明確要求，在這其中，可通過對內(nèi)層灰鑄鐵在澆筑過程中的溫度提升進(jìn)行實現(xiàn)。基于輥套生產(chǎn)這一實際情況，具體溫度應(yīng)從原本的1280℃更改為至少1400℃[1]。為避免氧化情況出現(xiàn)，可在外層白口鐵澆注的基礎(chǔ)上，將保護(hù)溶劑以平均5mm的厚度覆蓋在其表面之中。

內(nèi)層灰鑄鐵在澆注過程中，內(nèi)層鐵液爬升應(yīng)保持其厚度的適宜性，避免在激冷作用下，導(dǎo)致熔合。因此，鑄型轉(zhuǎn)數(shù)的提高不可立即完成，應(yīng)保持鑄型轉(zhuǎn)數(shù)的持續(xù)時間，將其與外層澆筑鑄型相比較，要比靜止時間略短一些。這種做法的目的在于避免鐵液混合。當(dāng)內(nèi)層鐵液的澆筑時間在40秒以上時，應(yīng)提升鑄型轉(zhuǎn)數(shù)。

4.鑄造控制

合金白口材料在鑄鐵方面的導(dǎo)熱性能相對較差，巨大的線收縮量將會造成鑄造應(yīng)力較高。特別是雙金屬鑄造工藝。金屬型具有較強(qiáng)的激冷作用，在運用合金白口鑄鐵的同時，將其與普通灰鑄鐵相比較，兩者在線收縮量方面具有較大的相差量，因此產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力要更大一些，加劇了裂紋出現(xiàn)的可能性。

基于復(fù)合輥套展開分析，其裂紋的主要位置集中在大端尖角處，裂紋根源在白口鐵層中，具體在其上端的60mm位置處。與結(jié)合層的距離大約在20mm左右。裂紋的拓展方向大概在上端面的45°角[2]。裂紋產(chǎn)生通常會受到鑄造熱應(yīng)力的影響，在相變應(yīng)力較大的情況下，也會增加裂紋出現(xiàn)的概率。綜合考慮離心復(fù)合鑄造的各項條件，除灰鐵層造成的收縮障礙出現(xiàn)應(yīng)力之外，在縱向分析中，白口鑄鐵層主要呈現(xiàn)出上厚下薄的結(jié)構(gòu)，溫度提升自下部開始向上部傳遞。相比較冷卻速度，上表面最快，其次為下表面，因此，上端溫度處于最低，其次為下端。這時，熱應(yīng)力產(chǎn)生后必然主要集中在最高溫度區(qū)域。以徑向展開冷卻速度分析，外表面更快，其次為內(nèi)表面，在接近內(nèi)表面的位置處，凝固溫度為最高，應(yīng)力最大。通過整合縱向與徑向的信息，綜合得出的最大應(yīng)力點即為裂痕源的位置。

當(dāng)繼續(xù)冷卻時，熱應(yīng)力加大的同時，相變應(yīng)力也得以產(chǎn)生，與外表面溫度出現(xiàn)的拉應(yīng)力之間形成新的疊加，這時應(yīng)力總和已經(jīng)超出了極限強(qiáng)度，出現(xiàn)裂紋，并且在應(yīng)力的不斷作用下，裂紋源進(jìn)一步拓展，最終斷裂。

因此，有效防治裂紋可從以下幾方面入手。首先，通過有效的保溫措施，對上端冷卻溫度加以緩解，促進(jìn)溫度能得到較為均勻的分布。同時，要在內(nèi)層灰鑄鐵的澆注過程中將溫度加以提高，可使白口鐵在凝固收縮的狀態(tài)更具有塑性。退讓性良好。在開箱脫模的過程中，要注意進(jìn)行緩沖，使相變應(yīng)力得到有效降低。最后，應(yīng)高度重視具有時效性的低溫處理，盡可能對應(yīng)力加以消除。

結(jié)論：

要想使最終鑄造完成的中速磨煤機(jī)輥套呈現(xiàn)出完美的狀態(tài)，相關(guān)人員應(yīng)密切注意其質(zhì)量的管控，在有效的溫度調(diào)控和砂襯處理下，促進(jìn)其表面的平整度，高度重視雙金屬結(jié)合層的管控，通過對裂縫問題加以處理，全面提高輥套的生產(chǎn)工藝，促進(jìn)我國火力發(fā)電廠的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉文建，潘紹成，李文吉，易廣宙，莫春鴻.三種提高褐煤鍋爐中速磨煤機(jī)干燥出力方法的對比分析[J].發(fā)電設(shè)備，2020，34（03）：210-214.

[2]牛海峰.大中型鍋爐中速磨煤機(jī)輥套生產(chǎn)工藝的探討[J].黑龍江電力技術(shù)，2017（04）：213-217+224.

作者簡介：榮井濤（1981.11.08）男，漢族，吉林省德惠人，大學(xué)本科，高級工程師。

陳巖（1983.10-）男，漢族，吉林省長春市人，本科，高級工程師。