廣西鋼鐵燒結廠一次圓筒混合機在線修復

陶俊松，劉麗芳，舒良良，鐘毅

（廣西鋼鐵集團有限公司，廣西 防城港 538000）

1 概述

在燒結作業中，燒結原料需要經過混勻制粒后才能布料到燒結機上進行燒結。混勻制粒一般是通過一次圓筒混合機和二次圓筒混合機來完成，其中一次圓筒混合機的主要作用是對含鐵原料、燃料、返礦、生石灰、輕燒白云石等物料的混勻和濕潤。

廣西鋼鐵燒結廠采用的一次圓筒混合機結構如下圖1所示，一次圓筒混合機的運轉過程如下：電機和減速機通過驅動小齒輪帶動一次圓筒混合機筒體上的大齒輪轉動，從而帶動整個筒體轉動。一次圓筒混合機的頭部和尾部分別設有滾圈，滾圈的底部通過托輪支撐，一次圓筒混合機在正常運轉時，筒體的大部分重量都通過滾圈傳遞到托輪上。廣西鋼鐵燒結廠采用的一次圓筒混合機的規格為φ5000*24000mm的大型混合機，傳動形式為右式傳動，筒體傾角2.1°，轉速6.0r/min，正常生產能力在1070t/h，最大可達1350t/h，混合料堆比重1.8t/h。

圖1 廣西鋼鐵燒結廠一次圓筒混合機結構示意圖

2 一次圓筒混合機振動原因分析

廣西鋼鐵燒結廠的一次圓筒混合機在投入使用后不久，一次圓筒混合機托輪的輥面和滾圈分別出現了如圖2所示的剝落和點蝕，一次圓筒混合機在生產時筒體會產生振動，影響了燒結生產線的正常作業。現場通過對設備的具體情況和一次圓筒混合機的具體生產狀況進行分析后，總結出引起一次圓筒混合機筒體振動的原因主要有以下幾點。

圖2 a）托輪輥面剝落狀況，b）滾圈點蝕狀況

首先，由于廣西鋼鐵燒結廠是新建的燒結生產線，一次圓筒混合機在安裝完成時整個燒結生產線還沒建成，所以一次圓筒混合機在安裝完畢后長期處于靜止停放狀態。由于一次圓筒混合機筒體較長，整個筒體下撓較為嚴重，在出料端靠進料方向的托輪輥面與一次圓筒混合機筒體接觸一側表面會產生應力集中，應力會直接損壞托輪輥面和一次圓筒混合機的滾圈，導致運轉時托輪與滾圈接觸不均勻引起筒體振動[1]。一次圓筒混合機材料本身的原因也可能引起托輪和滾圈出現剝落和點蝕，最終導致一次混合機筒體出現振動。若一次圓筒混合機的托輪和滾圈在鍛造時熱處理不均勻有缺陷，在一次圓筒混合機作業時，托輪和滾圈就很容易損壞出現剝落和點蝕。現場對托輪輥面隨機取了若干點進行硬度檢測，檢測結果如表1所示，可以看出托輪輥面的硬度高于技術要求的HB190～210。設備的作業環境也是引起一次圓筒混合機出現振動的重要原因，一次圓筒混合機所在的一次混合室在作業時揚塵較多，生產過程中揚塵和雜物進入一次圓筒混合機的托輪和滾圈間會使托輪輥面和輥圈面形成壓痕，產生麻點[2]，導致一次圓筒混合機振動加劇。此外，生產過程中的不當操作也是引起一次圓筒混合機出現振動的原因，因為廣西鋼鐵燒結生產線為新建剛投入使用不久，因此整個燒結生產線還未完全調試好，一次圓筒混合機停機的頻率比較高，大多數情況下一次圓筒混合機還是帶料停機，因為筒體本身重量大而且還帶有物料所以停機時在托輪和滾圈接觸位置會產生很大的應力，這會導致托輪和滾圈局部疲勞產生剝落和點蝕，最終導致一次圓筒混合機筒體的振動加劇。

表1 一次圓筒混合機出料端南面托輪硬度（HB）

3 確定解決方案

3.1 第一次在線修復

由于廣西鋼鐵燒結廠為新建燒結產線，一次圓筒混合機剛投產不久，如果重新制作備件需要的周期較長，且現場一次圓筒混合機的托輪輥面的剝落有擴大的趨勢需要及時進行處理。為了不使燒結生產線停產，保證燒結作業的作業率，同時防止一次圓筒混合機的托輪輥面繼續剝落，現場決定采取在線修復一次圓筒混合機的托輪、滾圈的方案。第一次在線修復是在一次圓筒混合機帶料正常生產的情況下進行的，由于托輪是固定的，整個修復過程未出現太大問題；但是在處理一次圓筒混合機的滾圈時，因沒有考慮到筒體的形變產生的運轉的不穩定性，導致磨削后一次圓筒混合機的滾圈出現了波紋。因為第一次在線修復時一次圓筒混合機的滾圈磨削不均勻，所以在線修復后一次圓筒混合機的筒體出現了振動加劇的現象，嚴重影響了一次圓筒混合機的穩定運行，降低了一次圓筒混合機的使用壽命。

3.2 第二次在線修復

經過第一次在線修復后，一次圓筒混合機的筒體振動變的更加劇烈，并且持續的筒體振動已經導致鋼底座出現了裂紋，急需重新制定方案進行調整。在采取第二次在線修復前，現場首先對一次圓筒混合機出料端的鋼底座進行了振動跟蹤，從表2的檢測結果可以看出鋼底座振動較大，東南角、東北角、西北角和西南角四個不同方位的振動幅度幾乎都達到了200μm以上，結合上述檢測結果給出了如下調整方案。

表2 一次圓筒混合機筒體底座振動值檢測結果（μm）

3.2.1 托輪的調整

由于在對一次圓筒混合機進行第一次在線修復時將出料端的托輪進行了車削，導致一次圓筒混合機兩個托輪的直徑有了差別，北面托輪的直徑由φ1400mm車到φ1392mm，南面托輪的直徑由φ1400mm車到φ1380mm，一次圓筒混合機整個筒體的中心線與托輪中心線已不平行，需對托輪的安裝中心線及標高重新復核調整。經過測量計算，需將一次圓筒混合機北面的托輪往南移2mm，墊高3.5mm，南面的托輪往北移5mm，墊高8.6mm，保證一次圓筒混合機的筒體的中心線與托輪的中心線平行且滿足安裝時筒體2.1°的傾斜角。

3.2.2 大齒圈與小齒的檢查調整

一次圓筒混合機的托輪經過車削重新調整后，大小齒的嚙合數據需要重新測量復核，復測的數據如下：齒頂隙（東）12.45mm，齒頂隙（西）12.4mm，齒側隙（東）4.21mm，齒側隙（西）4.05mm，以上數據均在標準范圍之內。同時針對一次圓筒混合機筒體振動導致的大齒圈螺桿松動，預先使用扭力扳手將螺桿重新檢查打緊到安裝時扭力，同時檢查大齒圈的徑向跳動和端面跳動是否仍在允許范圍內。

3.2.3 滾圈的修復

一次圓筒混合機的托輪與筒體調整到安裝位后，對整個滾圈進行打表測量，找出高點、凸點做好標記，調整好進刀量和進給速度。由于之前采用帶料正常運轉的方式進行車削，導致滾圈不圓，本次利用停機的機會利用盤車電機慢轉進行銑削的方式，保證一次圓筒混合機整個筒體的跳動量最小，提高加工精度[3]。通過采取一系列的調整與修復措施，一次圓筒混合機滾圈的跳動誤差控制到1mm以內，鋼底座的振動幅度控制到了0.033mm以內。

3.2.4 經濟效益分析及效果評價

一次圓筒混合機的托輪、滾圈表面出現點蝕、剝落后進行了第一次在線修復，但是第一次采用車削、調整托輪后導致筒體振動加劇。第二次在線修復經過重新確定方案，調整托輪恢復到原始安裝狀態及微調大齒圈與小齒圈的嚙合，同時滾圈銑削打磨等，大大降低了一次圓筒混合機筒體的振動，保證了各項數據基本恢復到安裝初始狀態。利用盤車電機慢轉銑削打磨的方法投入成本低，可操作性強，取得的效果明顯，極大的延長了混合機的使用壽命，減少備件成本的投入。經過處理后，基本消除了設備隱患，減少了因此帶來的停機處理時間，大大提高了設備的作業率，為生產穩定順行提供有力保障。

4 結論

一次圓筒混合機的托輪和滾圈因剝落和點蝕等原因導致筒體出現振動時，可以在不停機的情況下對托輪和滾圈進行在線修復。在對一次圓筒混合機的托輪和滾圈進行在線修復時，一定要注意保持托輪和滾圈在穩定的狀態下進行修復，務必保證托輪和滾圈被打磨均勻。若一次圓筒混合機托輪和滾圈打磨不均勻不僅不會減緩筒體的振動，而且還會加劇筒體的振動。與傳統的停機檢修更換備件相比，在線修復方法的工作量更小，不需要拆除設備和更換配件，可以節省大量的人力物力。一次圓筒混合機在線修復的方法對燒結車間大型設備的檢修具有一定的參考價值。