回轉(zhuǎn)窯托輪的在線修復

徐文斌，都施金，沈銀鵬，劉西誠

1 引言

回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料生產(chǎn)線中的主要熱工主機設(shè)備之一，由窯筒體、輪帶及托輪等部件組成。其中，托輪承載著回轉(zhuǎn)窯的重量，通過與輪帶共同作用，徑向定位回轉(zhuǎn)窯筒體[1]，確保回轉(zhuǎn)窯安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，是回轉(zhuǎn)窯的重要組成部件。

回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶之間存在接觸磨損，當接觸磨損不太嚴重、較均勻時，不會影響回轉(zhuǎn)窯正常運行。但由于窯在運行過程中會發(fā)生軸向上下竄動和工況波動，以及托輪長時間處于高溫、雨水腐蝕等環(huán)境下，托輪的表面接觸磨損會不可避免地發(fā)展加重，出現(xiàn)不均勻磨損和表面缺陷[2]。當托輪表面的不均勻磨損和缺陷部位擴展到一定程度時，必須對托輪表面進行修復，否則會影響回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)運行。

回轉(zhuǎn)窯托輪單件重量較大、生產(chǎn)周期較長，維修和更換也比較困難，因托輪損壞造成停窯事故，給水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來了較大經(jīng)濟損失，所以在日常生產(chǎn)中，做好托輪的維護和保養(yǎng)顯得尤為重要。

2 運行現(xiàn)狀

在正常運行中，回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶都會存在表面接觸磨損，這些正常的表面接觸磨損并不影響回轉(zhuǎn)窯的運行。回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶的早期表面接觸磨損主要表現(xiàn)為，先出現(xiàn)點蝕，隨著伴有逐漸擴展而出現(xiàn)的部分裂紋及剝落，這些少量的點蝕、早期的裂紋和較小的不均勻磨損，對回轉(zhuǎn)窯的正常運行影響較小。但隨著回轉(zhuǎn)窯運行時間的積累，損壞面會逐漸發(fā)展，不均勻磨損累積到一定程度時，就會影響到回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)運行，這時就需要對托輪和輪帶表面采取必要的修復措施[3]。

國內(nèi)水泥廠過去主要采用停窯送加工廠的方式修復托輪及輪帶表面，即停窯后將損壞的托輪拆卸，送至加工中心加工修復，然后再重新安裝并調(diào)整好位置，從而恢復回轉(zhuǎn)窯的正常運轉(zhuǎn)。這種修復方式需要停窯，勢必會造成較多的產(chǎn)能損失及經(jīng)濟損失，同時拆卸、安裝托輪也會產(chǎn)生一定的費用，修復成本較高。因此，對于托輪和輪帶的表面修復，無論是從經(jīng)濟角度還是從修復便捷角度考慮，如果不停窯即能修復，將是一種性價比較高的修復方式。

不停窯在線修復方式，是在保持回轉(zhuǎn)窯正常運轉(zhuǎn)或降低部分轉(zhuǎn)速的條件下，通過工具和設(shè)備對托輪及輪帶的接觸表面進行切削打磨加工等，以恢復托輪和輪帶的圓柱度以及表面粗糙度。

當托輪和輪帶的表面磨損過于嚴重，在線加工難以修復時，仍需停窯更換托輪或輪帶。

我公司回轉(zhuǎn)窯自2020 年12 月檢修以來，一直處于長時間穩(wěn)定運行狀態(tài)，回轉(zhuǎn)窯的三檔兩側(cè)托輪均出現(xiàn)了不同程度的磨損。其中，A 側(cè)托輪窯尾端，表面磨損凹陷約3~5mm，整體圓柱度缺失，B側(cè)托輪前期堆焊部位處出現(xiàn)了裂紋及局部剝落現(xiàn)象。托輪表面磨損現(xiàn)場照片見圖1。這兩種磨損情況，一方面使托輪調(diào)整極為不便；另一方面，由于托輪的磨損，托輪整體受力不均勻，導致托輪和輪帶接觸面積較小，容易造成托輪損傷和回轉(zhuǎn)窯日常運行振動的增大。

圖1 托輪表面磨損現(xiàn)場照片

為保證回轉(zhuǎn)窯長時間安全穩(wěn)定運行，防止托輪進一步磨損，降低托輪疲勞損壞的風險，我公司決定在線不停窯對三檔兩側(cè)的托輪及輪帶進行車削打磨，以恢復托輪圓柱度和接觸面，保證托輪和輪帶外表面接觸均勻，使回轉(zhuǎn)窯筒體能夠按設(shè)計要求沿軸向正常地上下往復竄動，為日常運行中托輪的調(diào)整創(chuàng)造便利條件。

3 修復方案

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，擬定兩側(cè)托輪修復方案如下：

（1）對于A側(cè)托輪，打磨車削表面，恢復托輪圓柱度；

（2）對于B側(cè)托輪，整體車削打磨，對剝落處周邊毛刺部位進行打磨平整，并對輪帶表面進行打磨修復，后期停窯時再對托輪進行更換。托輪和輪帶表面修復質(zhì)量目標見表1。

表1 托輪和輪帶表面修復質(zhì)量目標

實施修復方案時，首先根據(jù)現(xiàn)場情況制作車削裝置。車削裝置主要由車削部分和固定底座組成，利用托輪底板鎖付固定車削設(shè)備底座，利用4%斜度規(guī)和框式水平儀工具找正，保證車削裝置斜度與窯體斜度相一致。托輪的車削加工選用硬質(zhì)合金刀具，依靠托輪的自轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，先進行緩慢試車，再粗車削，最后精車削，控制每次進刀量＜0.2mm[4]。托輪車削修復示意及實物展示如圖2所示。

圖2 托輪車削修復示意及實物展示

車削后，采用砂輪進行徑向磨削，拋光打磨去除托輪表面徑向凸起，改善托輪表面的粗糙度，徑向進給深度一般≯0.1mm。由于砂輪磨削加工量較小，材料加工的去除效率不高，適用于車削后的表面修整磨平及局部修復。托輪磨削修復示意及實物展示如圖3所示。

圖3 托輪磨削修復示意及實物展示圖

4 托輪的車削及磨削

（1）根據(jù)車削托輪軸中心線位置調(diào)整車削刀具。在車削的過程中，刀頭不可伸出太長，刀頭伸出過長在車削時易產(chǎn)生振動，還會影響車削精度和表面粗糙度。實際操作時，應根據(jù)車削托輪主軸中心線位置高低來調(diào)整車削刀具刀尖的高低，以保證車削能順利進行為準。此外，操作時還應確保車刀底面的平整性，在調(diào)整好刀尖位置后，固定好車刀刀柄，以免影響車削過程中刀具的剛性。

（2）根據(jù)托輪實際車削磨削加工量，調(diào)整托輪受力點。在車削過程中，托輪受力點會發(fā)生變化，受力狀況也會發(fā)生相應的變化，因此需要根據(jù)托輪實際車削磨削加工量做相應的調(diào)整，保證回轉(zhuǎn)窯的中心高度。此外，還需要密切關(guān)注切削過程中回轉(zhuǎn)窯的運行狀態(tài)，若窯體出現(xiàn)快速上竄或快速下滑等異常情況時，應立即停止車削作業(yè)，并調(diào)整托輪使回轉(zhuǎn)窯恢復到正常運行狀態(tài)。

（3）在車削磨削的過程中，要時刻關(guān)注各托輪油溫、瓦溫是否正常，若出現(xiàn)托輪油溫、瓦溫突然升高的情況，應第一時間停止車削作業(yè)，待分析查明溫度異常的原因后，再進行后續(xù)作業(yè)。三檔托輪瓦的編號如圖4所示。

圖4 三檔托輪瓦的編號

托輪在車削打磨的過程中，可能會出現(xiàn)托輪油溫、瓦溫暫時升高的情況。由于生產(chǎn)運行的需要，各托輪油溫、瓦溫在日常生產(chǎn)運行中都設(shè)有溫度過高強制保護連鎖裝置。在托輪打磨修復作業(yè)前，應先解除托輪溫度強制保護連鎖；打磨作業(yè)時，對各檔托輪瓦溫、油溫進行實時監(jiān)控，針對打磨作業(yè)引起的油溫、瓦溫變化及時進行微調(diào)，以避免不必要的損失。圖5 為打磨作業(yè)期間，三檔托輪油溫、瓦溫監(jiān)控曲線。從溫度監(jiān)控曲線中可以看出，在打磨作業(yè)時間段內(nèi)，托輪整體油溫、瓦溫波動不大，托輪油溫和瓦溫均呈逐漸上升的趨勢，最大溫差在2℃左右，這是由環(huán)境溫度逐漸上升所致。

圖5 三檔托輪油溫、瓦溫監(jiān)控曲線

（4）托輪在車削作業(yè)時，應保證回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速均勻，必要時可采取降速減產(chǎn)措施，以保證車削表面的光潔度。

（5）托輪在車削作業(yè)時，會產(chǎn)生較多的鐵屑，對這些車削產(chǎn)生的鐵屑需要及時清理，防止車削過程中產(chǎn)生的鐵屑進入托輪和輪帶接觸面之間，對托輪和輪帶造成二次損傷，降低表面加工質(zhì)量。

5 修復效果

對車削和磨削后托輪的質(zhì)量驗收，要以滿足回轉(zhuǎn)窯正常上下竄動為目標，且托輪和輪帶接觸均勻，磨擦正常。現(xiàn)場車削和磨削后托輪的情況及托輪與輪帶接觸面的情況如圖6所示。經(jīng)檢測，車削磨削后A 側(cè)托輪最大磨削量為3.0mm，B 側(cè)托輪最大磨削量為3.5mm，托輪圓柱度公差＜2mm，磨削后的托輪與輪帶接觸情況較磨削前明顯改善，托輪與輪帶接觸面積達75%以上；B側(cè)托輪前期堆焊剝落部位處，周邊表面已研磨平整，可暫時滿足回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)的基本條件，由于仍存在局部凹陷較深的情況，不宜再繼續(xù)車削修復，計劃停窯檢修時對托輪進行整體更換。

圖6 車削磨削后托輪表面的情況及托輪與輪帶接觸面的情況

6 結(jié)語

針對托輪長時間運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的圓柱度缺失和表面凹陷問題，采用了不停窯修復的方式，通過對回轉(zhuǎn)窯托輪的在線車削和磨削修復，使托輪和輪帶接觸表面的圓柱度和表面粗糙度得以修復，并使托輪和輪帶均勻接觸，正常摩擦。具體修復結(jié)果如下：

（1）降低了托輪與輪帶接觸表面的粗糙度，恢復了托輪磨損部位的圓柱度。

（2）托輪與輪帶間的接觸面積增加至75%以上，避免了托輪損傷的進一步擴大，保證了回轉(zhuǎn)窯軸向的正常上下竄動。

（3）改善了托輪和輪帶的接觸應力情況，對回轉(zhuǎn)窯的長時間穩(wěn)定運行具有重要意義。