回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶筒體耐火磚磚縫是產(chǎn)生裂紋的重要原因

　　昨日，網(wǎng)傳某大型水泥生產(chǎn)企業(yè)的一條水泥回轉(zhuǎn)窯，突發(fā)了回轉(zhuǎn)窯窯體開裂事件。其實(shí)水泥回轉(zhuǎn)窯窯體開裂在行業(yè)內(nèi)并不是什么稀罕事兒，但是，卻會(huì)導(dǎo)致企業(yè)因此而遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。下面，找耐火材料網(wǎng)就帶您分析回轉(zhuǎn)窯筒體為什么會(huì)開裂，其開裂的形式有哪些?

　　回轉(zhuǎn)窯裂紋的部位及形式較多，裂紋的部位多發(fā)生在輪帶、大齒圈兩側(cè)的焊縫處以及筒體其他焊縫的兩側(cè)，當(dāng)前裂紋多是發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶筒體上，一旦開裂，修復(fù)性較差，須更換筒體裂紋的形式歸納起來(lái)有3種，即縱向裂紋、環(huán)向裂紋以及不規(guī)則裂紋?？v向裂紋多發(fā)生在輪帶下筒體的墊板及擋塊和筒體的焊縫處;環(huán)向裂紋多發(fā)生在輪帶兩側(cè)的過(guò)渡筒體的焊縫處，以及回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶的筒體焊縫處，還有大齒圈下筒體與彈簧板的焊縫處;不規(guī)則裂紋多發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯的喂料、出料在筒體上的開口處。

　　回轉(zhuǎn)窯窯體開裂

　　1、縱向裂紋形成的原因

　　縱向裂紋多發(fā)生在輪帶下筒體與墊板或擋塊的焊縫處，一般由外及里、軸向延伸形成縱向裂紋，甚至開裂究其原因主要由四個(gè)方面造成，

　　首先是設(shè)計(jì)時(shí)筒體板材厚度選擇較薄，回轉(zhuǎn)窯要求橫剛縱柔，若板材厚度不足只能保證其橫向剛度，所以筒體在自重和扦輪支撐反力產(chǎn)生的交變應(yīng)力和脈沖應(yīng)力的作用下，易使材料產(chǎn)生疲勞，裂紋便會(huì)在該處比較薄弱的焊縫熱影響區(qū)形成，即在筒體與擋塊或墊板焊縫處形成，并在徑向上由外向內(nèi)發(fā)展、在軸向上左右延伸，形成縱向裂紋.在設(shè)計(jì)方面的另一個(gè)問題就是墊板或擋塊的厚度和寬度不當(dāng)，過(guò)寬或過(guò)厚，使得該處剛度過(guò)大，其他地方較小，運(yùn)轉(zhuǎn)中擋塊會(huì)阻礙筒體因自重產(chǎn)生的徑向自由彎曲變形，擋塊或墊板越厚、越寬，阻礙越大，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，一旦超過(guò)強(qiáng)度限，便會(huì)產(chǎn)生裂紋。

　　在制造方面，個(gè)別制造商為了追求利潤(rùn)，在選材上選擇小廠產(chǎn)品，板材厚度負(fù)差較大，機(jī)械性能指標(biāo)、危害元素含量指標(biāo)得不到保證，很難保證回轉(zhuǎn)窯在惡劣環(huán)境下的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。有的水泥企業(yè)為了降低建廠投資，不惜以犧牲設(shè)備質(zhì)量為代價(jià)，選用不完全具備生產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯能力的機(jī)械廠制造回轉(zhuǎn)窯，使得焊縫質(zhì)量、板材質(zhì)量沒有保證，導(dǎo)致設(shè)備投運(yùn)后，事故頻繁，損失巨大。

　　在安裝方面，往往只注意窯的冷態(tài)精度，而忽略了長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下的熱態(tài)精度，如生產(chǎn)中輪帶、筒體、托輪等各檔溫度不同，其中心高的升高量也不一致，造成回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各檔中心不在一條直線上，各檔輪帶的受力發(fā)生變化，中心高抬升較高的吃力就大;由于中心線發(fā)生了變化，輪帶在整個(gè)寬度上的受力便出現(xiàn)不均，一側(cè)受力大，另一側(cè)受力小，這些變化會(huì)引起局部受力超出設(shè)計(jì)范圍，甚至超過(guò)強(qiáng)度限，致使筒體在焊縫的熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋;另外安裝時(shí)，為了施工方便，在筒體上隨意焊接如起吊環(huán)等之類的物件，用過(guò)后也不按要求切除，不但損傷筒體強(qiáng)度，還會(huì)造成應(yīng)力集中，致使筒體產(chǎn)生裂紋。

　　在生產(chǎn)維護(hù)方面更為突出，比如一旦窯瓦發(fā)熱，不分析原因，只管對(duì)發(fā)熱瓦進(jìn)行退瓦卸載，很少考慮退瓦卸載后，其均勻分布在輪帶上支撐反力會(huì)集中落在輪帶的一側(cè)，傳到筒體上就會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)載而引起裂紋有的企業(yè)治理瓦發(fā)熱，不看窯況、不分析大瓦發(fā)熱的原因，偏方偏治，只知卸載，結(jié)果是窯況一變，瓦又發(fā)熱，致使窯不能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，這就是有的窯能耗高、易產(chǎn)生裂紋的原因。還有些單位對(duì)輪帶間隙重視不夠，當(dāng)輪帶間隙過(guò)大時(shí)，若不及時(shí)調(diào)整墊板厚度，實(shí)際上就相對(duì)削弱了輪帶對(duì)筒體的加固加強(qiáng)作用，筒體與輪帶的接觸面積和接觸包角都相對(duì)減少，筒體橢圓度增大，局部應(yīng)力增大;再者就是若對(duì)筒體降溫方法不當(dāng)，即當(dāng)筒體溫度高時(shí)，不顧筒體溫度有多高、輪帶間隙有多大，即以強(qiáng)風(fēng)或噴水冷卻，使筒體溫度急劇下降，金屬母材內(nèi)外就會(huì)產(chǎn)生較大溫差，結(jié)果是筒體表層應(yīng)力成倍增長(zhǎng)，危害大。另外就是對(duì)裂紋的處置不當(dāng)，擋塊與筒體焊縫處出現(xiàn)裂紋后，為了方便，一般在窯的頂部焊接，以為這樣容易保證焊縫質(zhì)量，而不選擇在應(yīng)力為零的筒體上45°施焊，卻增加了一倍的焊接應(yīng)力，結(jié)果是裂了焊，焊了又開窯皮垮落后，由于筒體環(huán)向溫差較大，引起筒體彎曲，偏離中心線的繞曲運(yùn)行，使輪帶下筒體局部應(yīng)力劇增，在擋塊與筒體焊縫處產(chǎn)生裂紋。

　　2、環(huán)向裂紋形成的原因

　　2.1輪帶兩側(cè)筒體產(chǎn)生裂紋的原因

　　輪帶下筒體厚度多為中間段筒體厚度的兩倍以上，若輪帶下筒體與中間段之間的過(guò)渡筒體厚度選擇不當(dāng)，則托輪通過(guò)輪帶傳到筒體支撐反力使筒體的變形就平緩過(guò)渡到一般筒體上，那么應(yīng)力也很難擴(kuò)散，應(yīng)力集中在所難免，由于焊縫強(qiáng)度高于母材強(qiáng)度，裂紋便會(huì)在焊縫邊緣的熱影響區(qū)形成，并在交變應(yīng)力的作用下沿著壞向延伸;其二是厚板與薄板的過(guò)渡坡度不適，小于1:5,支撐反力使筒體的局部變形很難實(shí)現(xiàn)平緩過(guò)渡，然形成應(yīng)力集中;其三是焊縫質(zhì)顯的影響，有的企業(yè)誤以為筒體焊縫飽滿就是焊肉越多越好，焊得越高越結(jié)實(shí)，殊不知焊縫越高，剛度越大，對(duì)母材的影響也越大，應(yīng)力集中越嚴(yán)越容易形成裂紋，還有其他的焊縫缺陷如夾渣、微裂紋、未熔透、咬邊等，也是應(yīng)力集中的發(fā)源地，是產(chǎn)生裂紋的重要因素。

　　2.2大齒圈彈簧板與筒體焊縫處產(chǎn)生裂紋的原因

　　大齒圈彈簧板與回轉(zhuǎn)窯筒體的焊縫處也易產(chǎn)生環(huán)向裂紋，主要原因有三個(gè)方面。，大齒圈所在筒體偏薄，而彈簧板偏厚，造成筒體剛度小，彈簧板剛度大，其結(jié)果是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中本該彈簧板通過(guò)變形吸收消化的應(yīng)力，反而讓筒體通過(guò)變形吸收了，如大小齒輪嚙合的徑向力、筒體及彈簧板溫度升高產(chǎn)生的壓應(yīng)力，久而久之，在焊縫的熱影響區(qū)就會(huì)產(chǎn)生裂紋;第二，大小齒輪安裝時(shí)頂隙過(guò)小，咬根頂齒，造成巨大的徑向力，通過(guò)大齒圈傳到筒體焊縫上，若超過(guò)了承受限，便會(huì)產(chǎn)生裂紋;第三，當(dāng)窯彎曲嚴(yán)重時(shí)，會(huì)破壞大小齒輪的接觸狀態(tài)，一側(cè)吃力，一側(cè)不吃力，會(huì)使得彈簧板的一側(cè)焊縫受到拉、壓應(yīng)力的雙重作用，危害很大;另外筒體彎曲、齒輪頂隙過(guò)小引起窯體振動(dòng)產(chǎn)生的附加載荷，也會(huì)促進(jìn)裂紋的產(chǎn)生。

　　2.3回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶筒體產(chǎn)生裂紋的原因

　　過(guò)渡帶筒體產(chǎn)生裂紋的主要原因是應(yīng)力與腐蝕。由于過(guò)渡帶筒體無(wú)致密窯皮的保護(hù)，該處耐火磚很難把炙熱的氣體、堿性物料與筒體完全隔離，生產(chǎn)中堿性氣體、堿性物料就會(huì)通過(guò)磚縫與金屬筒體接觸而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，腐蝕筒體、據(jù)相關(guān)資料介紹，預(yù)分解窯在該處的年腐蝕雖超過(guò)0.5mm以上，若停窯頻繁、配料不當(dāng)，年腐蝕里會(huì)成倍增加，用不了幾年，筒體的厚度減少量就會(huì)超過(guò)30%,所以個(gè)別窯僅運(yùn)行幾年就會(huì)因筒體變薄而出現(xiàn)裂紋裂紋的形式多為環(huán)向，但有時(shí)也因腐蝕麻坑的形式產(chǎn)生不規(guī)則裂紋。這是筒體應(yīng)力與腐蝕綜合作用的結(jié)果，須引起業(yè)內(nèi)人士的高度重視;其次是由于該處筒體溫度較高，也削弱了筒體強(qiáng)度，不規(guī)則的腐蝕麻坑及焊接缺陷也會(huì)產(chǎn)生壓力集中，也是該處產(chǎn)生裂紋的重要因素。

　　3、筒體溫度過(guò)高引起的筒體開裂

　　回轉(zhuǎn)窯作為熱工設(shè)備，內(nèi)部溫度可達(dá)1700℃，盡管筒體受耐火磚及窯皮的隔熱保護(hù)，傳到筒體表面的溫度也很高，燃燒帶筒體在無(wú)窯皮的情況下，即便是新磚，筒體溫度也可達(dá)到450℃左右，大地削弱了筒體強(qiáng)度，若窯在較高溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行難保筒體不產(chǎn)生裂紋，特別是在掉磚紅窯的情況下，局部筒體會(huì)失去抵抗外力的能力，此時(shí)若措施不當(dāng)(如在高溫區(qū)進(jìn)行強(qiáng)力通風(fēng)甚至灑水降溫)，筒體就會(huì)急劇收縮而產(chǎn)生裂紋，因?yàn)榻饘僭诟邷叵碌氖湛s量可達(dá)到膨脹量的2倍左右。有的企業(yè)在掉轉(zhuǎn)情況下，進(jìn)行熱態(tài)壓補(bǔ)，往往是補(bǔ)了又掉，掉了再樸，結(jié)果是窯皮沒補(bǔ)上，筒體反而受到傷害，時(shí)間長(zhǎng)了，變形嚴(yán)重甚至開裂，耐火磚也無(wú)法砌了，不得已更換筒體，還有一種情況，即焊縫一側(cè)溫度高，一側(cè)溫度低，兩側(cè)膨脹量互相限制，溫度應(yīng)力就產(chǎn)生了，一旦超出了強(qiáng)度限，裂紋隨之而生，并沿焊縫方向延伸。