回转窑筒体裂纹产生原因分析与处理方法实例探讨.docx

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1、回转窑筒体裂纹产生原因分析与处理方法实例探讨我公司有两条5000t/d熟料生产线，回转窑规格为4.8m74m,斜度为4%。年6月两条窑筒体相继在39.6m处出现一条600mm和1300mm环向裂纹，公司组织技术人员对此进行分析并对处理方案进行论证，在热态下对筒体裂纹进行处理，缩短了停窑时间，节约了生产成本。笔者对窑筒体开裂原因及处理方法进行总结，以供同行参考。1窑筒体产生裂纹原因分析据了解，运行超过10年的回转窑，窑筒体在挡砖圈附近会出现不同程度的裂纹，处理方法也不相同。结合我公司现场裂纹位置来看，此位置也是处于窑第二个挡砖圈附近，分析认为：（1）挡砖圈焊接产生应力的影响。焊接挡砖圈时热输入较

2、大，此处金属厚度相差变大，在开停窑过程中，其升温或降温的速度不一致，其膨胀或收缩量也不一致，导致在该焊缝上应力集中。经过10余年的应力作用，同时在挡砖圈向窑头方向侧由于前砖向前移动，会产生环向缝隙，筒体在物料的长期冲刷下，逐渐磨损变薄（见图1）,筒体强度下降，造成裂纹的产生。现挡彼圈位置止裂孔 位置图1窑筒体裂纹内部照片（2）窑筒体材料一般选择Q235B或20g,由于材料中有害成分（如P、S）的存在,产生的冷热脆性和热腐蚀,在有害成分富集区筒体极易产生腐蚀凹坑（见图2）,筒体厚度损失较多，筒体强度下降，长期在弯矩的作用下，筒体产生裂纹。我公司回转窑已运行10余年，采用超声波测量窑筒体厚度，发现

3、筒体原始厚度为28mm,在裂纹处其壁厚仅为17.3mm,磨损量达38.21%,筒体强度大幅下降。裂纹位置匕融腐蚀筒体生的凹坑图2窑筒体热腐蚀情况综上所述，回转窑窑筒体在长期运行时，由于热应力、热腐蚀以及在害成分的侵蚀等原因，造成窑筒体厚度变薄，强度下降，在交变的载荷下，极易产生裂纹。2窑筒体裂纹的快速处理方法窑筒体出现裂纹后，很多水泥企业往往会采用直接停窑，将窑砖拆除后进行筒体焊补的方法，停窑时间长，给企业造成很大损失。针对这一问题，笔者总结出一套维修方法，可缩短停窑时间，不用拆除耐火砖，快速恢复生产。现总结如下。2.1 焊接前准备工作（1）专业焊工4人、直流焊机1台、C02气体保护焊机1台、

4、碳弧气刨1套、风铲1台、磨光机1台、压缩空气气源。（2）磁力钻1台，电源插座1套，安全行灯2套、安全带、碳棒若干、1.6mmYLl气保药芯焊丝20kg、CO2气体2瓶等。（3）根据裂纹长度下料制作“U”形加强拉筋34件,用Q235B30钢板割制，在立腿部位开坡口，见图3。（4）根据裂纹长度下料制作筒体加强板46件，长度为500mm,宽度为200mm,两端制成圆弧，另在加强板中心位置开一直径为6mm的孔，此孔为通气孔，排出焊接产生的气体以及今后运行过程中加强板与筒体微动产生的杂质等，用Q235B320钢板卷制，在与筒体贴合部位开焊接坡口，见图4。图3“U”形加强拉筋照片图4筒体加强板照片（5）在

5、窑筒体回转方向下行侧搭一脚手架，在与窑筒体中心线稍高位置搭一平台。（6）在脚手架平台窑筒体一侧设置隔热板，减少窑筒体辐射。2.2 窑筒体裂纹的处理将窑冷却约6h,窑筒体温度在200C左右时即可施工，将裂纹转至脚手架平台上方可操作位置（注意：在焊接过程中，为防止窑筒体产生较大的变形，筒体温度每降5C用辅传转窑一圈）。（1）由于筒体裂纹需要进行挖补，热输入较大，为了防止在处理筒体裂纹过程中裂纹继续扩大，在筒体裂纹两端距顶端10mm处用磁力钻打止裂孔，孔直径12mm,深度为筒体厚度，呈“品”形分布（见图5）,用圆钢封堵好。（2）在筒体裂纹两侧，跨裂纹焊接“U”形加强拉筋34件，“U”形加强拉筋裂纹两

6、端各焊1件，其余均布（见图6）o（3） “U”形加强拉筋焊接完成后，对筒体裂纹用碳弧气刨进行刨削，刨削深度为筒体厚度减去34mm,刨槽呈“U”形（见图7）。图5止裂孔排布照片图6“U”形加强拉筋布置位置图7刨槽形状及深度特别注意：控制刨槽深度，不能将筒体刨穿，否则筒体内部灰尘漏出，在施焊时焊缝容易出现夹渣等焊接缺陷。（4）刨削完成后，用磨光机对刨槽进行打磨，去除杂质，清理焊道。（5）采用YLl气保药芯焊丝对裂纹进行焊接，自下而上，在筒体10点钟或2点钟方向进行施焊，在焊接过程中，每焊一层用风铲进行清渣及振捣，以消除焊接应力。焊缝高度要稍低于筒体，从坡口两边堆焊向中心合拢，保证加强板与筒体贝占合

7、紧密。（6）或以焊接完成后，用磨光机对焊缝及周边进行打磨、清理，保证筒体外表面平整。（7）筒体开裂部位筒体厚度已经减少超过母材厚度的38.21%,此处强度大幅度下降，为了增加筒体裂纹区域筒体强度，需对筒体进行加强。笔者采用加焊加强板处理，采用YLl气保药芯焊丝焊接筒体加强板。加强板分布按距裂纹顶端约50mm处布置，每块加强板间隔约100mm,如遇“U”形加强拉筋，同样与加强板间隔I（M）mm布置。加强板两端不用焊接，防止因热膨胀量不一，造成二次产生裂纹，只焊接与窑筒体母线方向两侧，加强板与筒体贴合紧密，焊接中用风铲进行清渣及振捣，消除应力（见图8和图9）。图8加强板焊接位置图9形加强拉筋与加强

8、板焊接关系（8）焊接完成后，对窑筒体整个圆周上进行检查，确认无裂纹后，恢复生产（见图10）o3建议（1）为了避免窑运行过程中对窑筒体的热腐蚀，可在更换耐火砖时在筒体上铺一层0.5mm厚度的不锈钢板，可大大延长筒体使用寿命。（2）在采用超声波测量筒体厚度时，发现筒体厚度缺失大于30%以上时，应重点关注，在停窑换砖时对筒体内部进行检查，发现问题及早处理。（3）在焊接挡砖圈时，尽量采用热输入少的方法施工，同时调整此处异形砖的方向及异形砖与挡砖圈的配合，减少环向缝隙的产生，避免引起筒体磨损。图10裂纹处理完成后照片（4）在焊加强板的时间，窑便可进行升温，升温时焊接位置温度基本在170左右，焊接完成便可

9、开窑生产，缩短了停窑时间。（5）窑筒体焊接应由具备锅炉焊接资质的专业焊工进行，可保证焊接质量,缩短焊接时间。（6）每天观测焊接部位，发现问题及时处理。（7）定期对窑筒体厚度进行监测，及早发现问题，避免恶性事故发生。（8）对窑中心线进行测量，及时修正，减少窑体弯曲应力。4结束语我公司窑筒体经上述方法处理后，已运行2年有余，裂纹无明显变化，同时可在大修换砖时对产生较深凹坑的位置进行堆焊，对筒体进行补强处理。此方法停窑时间短，不用更换耐火砖，节约生产成本，对水泥厂有借鉴作用。一起回转窑筒体开裂事故案例分析6月24日现场检查发现1#窑筒体30.4米处出现约0.95米长裂纹，停窑后对裂纹处打止裂孔,V形

10、坡口双面焊接处理，并委托专业厂家进行了检测合格。7月16日窑临停检修对焊缝检查发现原焊接处出现0.4米长裂纹，对窑筒体裂纹处打止裂孔与V形坡口双面焊接处理。8月5日发现又出现两条裂纹，长度分别为0.04米与0.07米。8月6日因下雨裂纹有扩展，安排停机处理，除裂纹处焊接外,在原裂纹处焊接三块B250*1200*42mm钢板加固。二、原因分析1、窑筒体材质存在蠕变疲劳，连续焊接材质变脆，窑筒体挡砖圈焊接处水较大，在高温环境下，尤其就是冷热交替极易导致筒体钢板材质疲劳，强度与刚度下降进而开裂，就是造成筒体在此开裂的主要原因。2、窑筒体30.4米处有挡砖圈，检查窑此处砖与砖之间出现约3mm缝隙，由于

11、热气流通过缝隙作用在窑筒体上，造成局部高温。3、窑二档窑墩存在5mm沉降，窑中心线不直，筒体30.4米处受急剧冷缩等交变载荷影响下产生应力裂纹。4、窑二档轮带滑移量过小，一档轮带表面不平整，筒体运行振动造成筒体局部受力较大，就是焊缝受力开裂的次要原因。三、防范措施1、加强对筒体焊缝的定期检查，便于设备故障检查处理。2、加强对窑主电机运行电流，筒体表面温度，托轮温度的监控,出现异常情况，都要认真检查二档轮带处两侧焊缝。3、联系相关部室与专业技术厂家技术支持，对窑中心线进行动态调整找正。4、制造分厂要加强窑振动的监管与处理，改善筒体受力，优化操作工艺，密切关注筒体表面温度，避免筒体受热不均匀产生弯

12、曲。计划检修时要检查大齿圈的齿顶隙与齿侧间隙并记录，因间隙超差出现振动时要利用检修进行调整并找正。5、制造分厂要每半年组织对窑筒体厚度进行检测并记录，同时定期组织对窑筒体可能存在的潜在裂纹进行检查并记录，每次计划检修焊丝要求对浮动垫板两侧及挡砖圈处进行检查，确认有无纵向裂纹。6、制造分厂要加强工艺管理，筒体温度不得超过380,发现异常要采取相应的措施进行控制，窑筒体达到400时，短时间得不到有效控制，需立即停窑处理，避免筒体高温所导致的筒体开裂。水泥回转窑筒体开裂的主要原因及解决措施水泥回转窑是水泥熟料生产线主要的热工设备，长期处于高温和物料负荷的作用，由于受到温度的不均匀性分布、基础沉降、各

13、零部件的不均匀磨损或更换、人为的不正确调整以及新窑安装时中心线不正等原因的影响，均会造成回转窑热态下中心线不直，如此会造成窑筒体受力不均以及回转窑长期运转下筒体疲劳状态导致筒体开裂现象，本文从窑中心线不正对窑筒体开裂的影响和预防措施进行剖析，希望对同行有一定的借鉴意义。水泥回转窑是水泥熟料干法生产线的主要设备，回转窑系统是由窑尾密封装置、液压挡轮装置、大齿圈装置、传动装置、窑筒体部分、支撑装置和窑头密封装置7部分组成，回转窑的窑体与水平呈一定的倾斜，整个窑体由托轮装置支撑,托轮装置承受整个回转部分的重量，并使回转窑筒体和轮带能在托轮上平稳转动。而窑筒体作为回转窑的主要结构，窑筒体开裂事故近些年

14、来越来越普遍，一旦发生窑筒体开裂必须立即停窑进行处理，少则几天，多则几十天，给企业造成巨大的经济损失。通过窑中心线检测，可以掌握回转窑中心线偏差数据、窑筒体变形及偏心状况、窑筒体椭圆度及筒体内是否有隐藏的曲柄等，通过在线托轮调整可以调直中心线，以及给出筒体更换和切割校正的建议,使各位置筒体受力恢复到设计状态。1回转窑中心线在线检测1.1 检测的作用回转窑中心线影响负荷在筒体上的分布，进而影响筒体上应力的分布；中心线不正会使各档支撑荷载分布不均，同档支撑各托轮之间荷载分布不均，导致同档托轮温差较大。此外，中心线不正会使轮带处筒体的交变应力和剪切力大大增加，严重时会导致耐火材料扭曲、脱落，长期运行

15、会导致筒体开裂。1.2 检测方法回转窑中心线检测的方法是引进波兰的一项技术，此检测方法全程都是在线检测，无须停窑检测，在线检测也是最能反映出回转窑在运转时的中心线状态，也是最真实最需要的数据，检测需要的主要工器具有全站仪、水准仪、自制的大尺组件和卷尺等。水平偏差测量：首先在回转窑的两侧建立两条几乎平行的基准线，通过全站仪和自制的大尺组件测量得出回转窑每档轮带下筒体中心分别到两侧基准线的距离，再通过计算可以得出每档轮带下筒体中心在水平面的位置，把一档和三档轮带下筒体中心连成一条直线，再和二档轮带下筒体中心进行对比就可以得出回转窑在水平面的中心线偏差了。垂直偏差测量：在回转窑每档窑墩上植入一根不锈钢钉，通过水准仪测量出三根不锈钢钉之间的标高，建立一条垂直的基准线，然后再通过水准仪和卷尺测量出每档轮带最低点到不锈钢钉的距离和每档轮带间隙，通过计算得出每档轮带下筒体中心在垂直面的位置，和上述一样把一档和三档轮带下筒体中心连成一条直线，再和二档轮带下筒体中心进行对比就可以得出回转窑在垂直面的中心线偏差。2回转窑筒体开裂的主要原因2.1 窑中心线不直和气体腐蚀上过渡带位置在二档高低端附近，此位置正是交变应力集中的地方（见图1）,经相关研究表明回转窑（4.35m67m）二档位置中心线每高出10mm,二档位置整体受力增加14%,一档和三档受力减少12%