伯利休斯立磨油缸拉桿斷裂的原因及修復(fù)
1 引言河南省建設(shè)投資總公司控股投資建設(shè)的新鄉(xiāng)平原同力水泥有限責(zé)任公司，首條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線由天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，配套的原料立磨采用德國(guó)伯利休斯（Polysius）公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的RM57/28/555立磨。配料方案采用石灰石、砂巖、鐵礦石、高鋁土四組分配料。2005年4月安裝完畢進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試，調(diào)試期間先后出現(xiàn)了磨機(jī)振動(dòng)值過(guò)大、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量低等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的參數(shù)調(diào)整和技改完善，6月中旬實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。在后來(lái)的生產(chǎn)中磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。2007年10月31日電機(jī)側(cè)工作端油缸拉桿頂部和拉環(huán)過(guò)渡處發(fā)生斷裂。斷裂的拉桿見圖1，立磨加壓部分?jǐn)嗝鎴D見圖2。本文就拉桿斷裂的原因及修復(fù)方法做一介紹。
2 工藝設(shè)備選型及流程
2.1工藝設(shè)備選型見表1。
表1 工藝設(shè)備選型
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序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
規(guī)格型號(hào)及性能 |
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1 |
Polysius立磨 |
RM57/28/555型，生產(chǎn)能力400t/h，磨盤直徑5700mm，磨輥外徑2800mm，單個(gè)輥寬555mm，磨輥個(gè)數(shù)4個(gè)（兩組），入磨物料最大粒度95%<75mm，100%<110mm，入磨物料最大水分2.7%～4%。成品細(xì)度80μm篩篩余≤15%，出磨物料水分≤0.5%，出磨氣體量780000m3/h，出磨氣體溫度90℃，主電動(dòng)機(jī)4200kW，電壓10kV |
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2 |
選粉機(jī) |
轉(zhuǎn)子直徑5550mm，轉(zhuǎn)速13～76r/min，處理風(fēng)量930000m3/h，電動(dòng)機(jī)（變頻調(diào)速）功率340kW |
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3 |
循環(huán)風(fēng)機(jī) |
Y6－2×40－14№30F，風(fēng)量900000m3/h，全壓12000Pa，風(fēng)溫90℃，轉(zhuǎn)速960r/min，電機(jī)功率4000kW，電壓10kV |
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4 |
廢氣處理風(fēng)機(jī) |
Y4－2×60－14№30.5F，處理風(fēng)量850000m3/h，全壓3650Pa，風(fēng)溫130℃，轉(zhuǎn)速730r/min，電機(jī)功率1400kW，電壓10kV |
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5 |
回料提升機(jī) |
輸送能力450t/h（最大500t/h），電機(jī)功率132kW，電壓380V |
2.2工藝流程石灰石、砂巖、鐵礦石、高鋁土通過(guò)定量給料機(jī)、膠帶輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)下料器喂入伯利休斯立磨進(jìn)行烘干和粉磨。粉磨后的物料經(jīng)選粉機(jī)分離，粗顆粒重新入磨粉磨，合格的細(xì)粉隨氣流進(jìn)入細(xì)粉分離器進(jìn)行收集，再由空氣輸送斜槽、膠帶斗式提升機(jī)進(jìn)入生料均化庫(kù)。磨機(jī)吐出的大顆粒物料經(jīng)斗式提升機(jī)返回磨內(nèi)。出細(xì)粉分離器的廢氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)入窯尾袋收塵器，凈化后的廢氣通過(guò)廢氣處理風(fēng)機(jī)、煙囪進(jìn)入大氣。入磨膠帶輸送機(jī)、出磨溜子上安裝有除鐵器。
3 拉桿斷裂的原因拉桿斷裂之前液壓缸內(nèi)油壓（即輥壓）14.0MPa，出磨生料細(xì)度0.08mm篩篩余≤16%，出磨物料水分≤0.5%，0.02mm干篩篩余≤1.0%，磨機(jī)產(chǎn)量438t/h，與平常沒有差別。經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為拉桿斷裂的原因有以下幾點(diǎn)：
3.1設(shè)備原因此處屬鍛造過(guò)渡帶，為金屬晶體最不致密處，過(guò)渡部分的應(yīng)力最集中。另外以前經(jīng)常利用停磨避電高峰的時(shí)間對(duì)此處多次進(jìn)行堆焊。反復(fù)堆焊造成此處局部應(yīng)力集中并形成缺陷，是斷裂的主要原因。
3.2風(fēng)蝕磨內(nèi)熱風(fēng)攜帶著大量的顆粒物料長(zhǎng)期沖刷、磨蝕拉桿，使斷裂處的拉桿變細(xì)變薄，鋼的強(qiáng)度下降。
3.3液壓缸內(nèi)氮?dú)鈮毫^(guò)低液壓缸內(nèi)氮?dú)饽抑械獨(dú)庹５膲毫χ凳?.0～14.5MPa，由于氮?dú)鈮毫Ρ硇孤?，使拉桿斷裂之前的氮?dú)鈮毫档偷?.0～12.0MPa（波動(dòng)很大），壓力過(guò)低，氮?dú)饽业木彌_作用減小。磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中如遇到石灰石或砂巖粒度較大時(shí)，料層厚度波動(dòng)較大，磨機(jī)振動(dòng)值由正常值0.45～0.85mm/s增大到1.6mm/s左右，容易造成油缸拉桿劇烈地向下拉動(dòng)形成拉傷。
3.4導(dǎo)向槽磨損過(guò)大
圖1 斷裂的拉桿（頂部）
導(dǎo)向槽磨損過(guò)大，逐漸失去定位作用，導(dǎo)致油缸拉桿在磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中晃動(dòng)量明顯變大。油缸拉桿不僅承受向下的拉力，又要承受橫向的剪切力，日積月累形成內(nèi)傷。
4 修復(fù)方案我們?cè)谏a(chǎn)部和供應(yīng)部的大力支持下，精心組織、日夜搶修，只用60h就完成了搶修任務(wù)。具體的修復(fù)方案如下：
4.1將待接斷面按圖3打坡口。
圖2 立磨加壓部分?jǐn)嗝媸疽鈭D圖
3 待焊接件打坡口示意圖
4.2根據(jù)待焊接件的材質(zhì)（80kg級(jí)高強(qiáng)度鋼），選用AWSA5.5E11018－M80kg級(jí)高強(qiáng)度鋼焊接焊條。
4.3焊接前，焊條應(yīng)在300℃下干燥2h。
4.4損壞的斷面應(yīng)在車床上打磨、點(diǎn)焊，然后進(jìn)行修復(fù)焊接。
4.5焊接前，拉桿溫度應(yīng)加熱至400℃～440℃，在焊接過(guò)程中也應(yīng)保持此溫度。焊接過(guò)程必須連續(xù)不間斷。
4.6在焊縫處，多出兩道焊層以提高焊接表面質(zhì)量（提高強(qiáng)度）。
4.7為消除焊接件中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂，焊接完成后，拉桿需加熱至500℃保溫，然后緩慢冷卻。冷卻曲線見圖4。
4.8然后，在車床上將多出的兩道焊層去掉。
4.9需使用機(jī)械打磨拉桿，使之光滑。
4.10最后使用著色試驗(yàn)檢查。
5 使用效果為確保焊接后拉桿的使用安全，我們加強(qiáng)了石灰石、砂巖等原料的破碎和預(yù)均化工作，減少了進(jìn)磨物料粒度對(duì)油缸拉桿的不良影響；同時(shí)將磨機(jī)產(chǎn)量限定在385t/h，油缸壓力設(shè)定12.5MPa以下。截止到2007年12月11日24時(shí)，磨機(jī)已運(yùn)行678h（粉磨生料261871t）。后來(lái)磨機(jī)產(chǎn)量增加到435t/h，油缸壓力設(shè)定在12.5MPa，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，生料質(zhì)量合格，使用效果良好，沒有再出現(xiàn)斷裂。
6 結(jié)論我公司此次伯利休斯立磨油缸拉桿斷裂的原因主要是設(shè)備原因，斷裂處局部應(yīng)力過(guò)于集中。另外風(fēng)蝕造成該處拉桿變細(xì)變薄、液壓缸氮?dú)鈮毫Ρ硇孤┦沟獨(dú)饽沂ゾ彌_作用、導(dǎo)向槽磨損過(guò)大失去定位作用也是斷裂的原因。應(yīng)急修復(fù)后經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的使用，沒有再出現(xiàn)斷裂，說(shuō)明此修復(fù)方案是成功的。
來(lái)源：水泥技術(shù)
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