1、磨机出现的问题及原因分析
我公司一分公司1#水泥磨规格Ф4m×13m,双仓管磨机,圈流生产。在生产中由于振动严重停机检修,发现出料端盖板在螺钉通过孔边缘处出现环向贯穿性裂纹(见图1),裂纹总长度约2.5m,已成圆周状,占整环的近1/3。
经综合分析后认为,部件在铸造过程中,内部存在铸造缺陷,磨机在运行中局部应力集中,产生疲劳裂纹;此磨系统因调峰启停频率较高,且残余应力及使用的交变载荷易导致母材疲劳而出现裂缝等问题。
图1端盖板裂纹
2、问题处理
2.1端盖板含筒体短节定制及更换施工
定制新的端盖板。根据球磨机筒体规格,出料端盖板外缘处与筒体为环向焊接,筒体出料端方向分别用60mm与46mm两种厚度的钢板焊接过渡。选取筒体短节规格Φ4.12m×1.18m,壁厚60mm,材质Q245R;端盖板Φ4.12m,厚度120mm,材质Q245R。
端盖板更换的整体施工,因球磨机置于厂房内,空间受限无法使用吊车,根据建筑物特点合理设置卷扬机进行大型吊装作业。前期先行对球磨机中空轴径向、轴向跳动等原始数据测量留底。因新短节接口附近自带米字撑装置,旧筒体预切口距离隔仓架较近,故接口附近不再单独架设防变形米字撑。
(1)筒体划制切割线。对球磨机筒体切割线划制必须依据备件实际相关尺寸,同时必须考虑预留坡口间隙与切除筒体宽度差异,从而准确确定切割线位置。首先划制切割线,在预切位置环向每间隔1m,依据上述方式计算准确距离,从端部法兰加工面测量取点,最终将各点相连得出切割线(因磨机运转存在轴向滑动,故切割线划制不建议采取辅传慢转转磨方式刻画),之后依据切割线陆续划制基准线、坡口线及切割机轨道线。
(2)筒体切割。球磨机预切口附近架设千斤顶磨装置并架设百分表,中空轴亦架设百分表,监控承压情况,顶起合理位置后设置保险架。确保短节吊装轴向空间足够,再使用火焰型管道切割机按照切割线进行筒体切割。拆下旧端盖板含筒体短节,之后使用基准线复核切口面,防止出现马蹄口现象。
(3)吊装新筒体(见图2)。新筒体初步就位后,内表面圆周均分8点成组焊接轴向调整丝杠及径向调整楔铁进行微调(见图3),控制内壁环向焊缝对口错边量≤1mm,对口间隙留置(2±1)mm,同步保证接口两侧筒体衬板螺栓孔轴线一致。
(4)磨体中空轴回落。新旧筒体接口调整完毕后,另可焊接连接板进行加固。操作顶磨装置,将磨体中空轴回落到球面瓦,回装轴瓦供油装置等,使用辅传圆周等分8点检测并控制两中空轴轴颈的相对径向圆跳动公差≤0.2mm(如检测过程中该值超出公差要求,可采取对应综合微调筒体接口处调整组件。
图2吊装新筒体
图3新旧筒体接口处调整组件
(5)新旧筒体接口焊接。焊接的操作关键是控制焊接热变形。使用二氧化碳气体保护焊,焊接过程中,保留中空轴径向、端面百分表,时时监测焊接过程中有无变形位移,根据百分表数值变化特点,灵活调整焊接位置及方式,整体原则应先行坡口外侧焊接,并采取对角分段分层逐步焊接方式,之后进行坡口内侧清根打磨焊接,最终焊接完毕实施超声波探伤检测,质量评定满足GB/T11345中Ⅱ.B级规定。
为了提高工件质量,降低焊缝脆性,使其具有一定的韧性,对筒体焊缝作低温退火热处理(见图4),消除钢件中残余应力。缓缓加热到500~650℃,经过一段时间的保温然后在空气中自然冷却,通过热处理后,大大提高了磨件的使用寿命,提高了生产效率。
图4焊缝热处理
焊缝冷却至常温后,对工件进行探伤,再次复测两中空轴轴颈的相对径向圆跳动公差等无误后,按照设计力矩要求重新复紧中空轴与端盖板连接固定螺栓,之后进行入料装置、筒体衬板及其他辅件回装,最后按照球磨机试运转要求,实施试车等验收。
2.2磨尾轴瓦温度高的问题及解决
在更换端盖板后,出现磨尾轴瓦温度高(超过65℃)跳停的现象,尤其是夏季气温高磨机连续运行时,当轴瓦温度设定为70℃时还有跳停发生,严重影响了磨机的生产。对此我们采取在中空轴内加装隔热套的办法来解决。
用厚度10mm、材质为Q235钢板,先卷制一只(分两半)隔热套筒体;再卷制60°圆锥法兰圈入料端,圆锥体的目的是减少阻力使物料通畅,两者之间焊接连接。在出料罩外侧相应位置临时割开一只圆孔(或半圆孔),孔径比隔热套稍大,以方便进入安装为宜。隔热套从该孔进入,焊接拼装整个隔热套,同时,在靠磨机端隔热套内壁长度400mm上加焊3~4条螺旋叶片。原螺旋筒叶片(长度只有螺旋筒长度的1/3)不必割除,可以作为隔热套的支撑部分。
一般来说,隔热间隙越大,保温效果越好,但对物料通过有影响,可以根据螺旋叶片高度(80~100mm)确定隔热套外径,取隔热间隙100mm,以方便安装为宜。并把原来的填充物硅钙板更换为石棉,使隔热效果更佳。另外,在原螺旋筒与隔热套间隙加装一根D