興澄特鋼鏈篦機(jī)−回轉(zhuǎn)窯回?zé)犸L(fēng)機(jī)的改進(jìn)

    李佩泉¹  丁鐵華²  沈惠國(guó)¹

(1．江陰興澄特種鋼鐵有限公司  2．江蘇金通靈風(fēng)機(jī)股份有限公司)

摘要   江陰興澄特種鋼鐵有限公司120萬(wàn)t／a氧化球團(tuán)生產(chǎn)線投產(chǎn)后，由于回?zé)犸L(fēng)機(jī)輪磨損嚴(yán)重，壽命短，影響了生產(chǎn)線的作業(yè)率。為了解決這一問(wèn)題，該廠針對(duì)影響葉輪壽命的原因進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了葉輪結(jié)構(gòu)和葉片材質(zhì)，同時(shí)改造了煙氣除塵系統(tǒng)，使回?zé)犸L(fēng)機(jī)的葉輪壽命由原來(lái)的4個(gè)月延長(zhǎng)到1年。

關(guān)鍵詞  氧化球團(tuán)  回?zé)犸L(fēng)機(jī)  葉輪  使用壽命

l  前言

    隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，各企業(yè)相繼投產(chǎn)了多條鏈篦機(jī)一回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)生產(chǎn)線。在其生產(chǎn)過(guò)程中，回?zé)犸L(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重、壽命短的問(wèn)題比較普遍，已成為制約球團(tuán)產(chǎn)量及生產(chǎn)效率提高的關(guān)鍵因素。江陰興澄特種鋼鐵有限公司120萬(wàn)t／a鏈篦機(jī)−回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)生產(chǎn)線，是由中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司總包，建設(shè)周期12個(gè)月，于2006年投產(chǎn)。投產(chǎn)后出現(xiàn)的主要問(wèn)題是回?zé)犸L(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重，壽命短。當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中，球團(tuán)回?zé)犸L(fēng)機(jī)的正常使用壽命約6個(gè)月，而興澄特鋼公司球團(tuán)回?zé)犸L(fēng)機(jī)的使用壽命只有4個(gè)月。為此，每年要多花費(fèi)約50萬(wàn)元采購(gòu)價(jià)格昂貴的葉輪備件，每次更換葉輪還要耽誤2天的正常生產(chǎn)時(shí)間，且檢修難度大，這是擺在球團(tuán)廠面前的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題。

    為了降低故障，提高回?zé)犸L(fēng)機(jī)葉輪的使用壽命，從而提高球團(tuán)系統(tǒng)作業(yè)率，2007年6月我廠成立了攻關(guān)小組，在與風(fēng)機(jī)廠家充分溝通的基礎(chǔ)上，找出了影響回?zé)犸L(fēng)機(jī)葉輪使用壽命的主要原因，并采取恰當(dāng)措施予以改進(jìn)，使葉輪壽命延長(zhǎng)到1年，取得了良好的效果。

2葉輪使用壽命短的原因

2．1風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)不合理

    生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，球團(tuán)回?zé)犸L(fēng)機(jī)葉輪葉片工作面出口靠近中盤處磨損特別嚴(yán)重。究其原因，①在葉輪人口處存在氣體分離并形成漩渦(見(jiàn)圖1)，這種漩渦除構(gòu)成渦損外，還使得葉輪流道有效氣流截面積大大減小，導(dǎo)致人口流速劇增；②含塵氣流從葉輪入口進(jìn)入后，通過(guò)葉輪的加速而在出口處產(chǎn)生更高的流速，因入口氣流流動(dòng)方向的影響，部分氣流與中盤成一定角度，對(duì)其產(chǎn)生沖擊；③因葉輪葉道內(nèi)客觀存在的附面層分離現(xiàn)象及二次渦流現(xiàn)象，它們的共同作用使得葉片工作面接觸大量的具有較大動(dòng)能的氣流，而非工作面的附面層變厚并形成氣流分離，從而只接觸到很少的具有較大動(dòng)能的氣流。綜合上述三個(gè)方面的原因，含塵氣流主要沖刷在葉片工作面靠近中盤區(qū)域，從而造成此處磨損特別嚴(yán)重。

2．2葉片材質(zhì)的耐磨性差

    我廠回?zé)犸L(fēng)機(jī)葉片上堆焊的耐磨鋼層在高溫狀態(tài)下，其表面硬度下降很快，金屬分子活性加強(qiáng)，耐磨性能急劇下降。從微觀上分析，普通耐磨鋼板的主要耐磨組織(一次碳化物Cr7C3)微觀顆粒較粗，顆粒大小不均、排列雜亂(如圖2所示)，這在很大程度上影響了其耐磨性能。

2．3煙氣溫度高、含塵大

    鏈篦機(jī)一回轉(zhuǎn)窯排出的煙氣溫度為：300～600℃，一般在400℃左右；煙塵濃度高(13g／m³)、塵粒粗(−200目占80％)、密度大、磨琢性強(qiáng)。我廠球團(tuán)煙氣除塵采用多管除塵器，因多管的除塵單元設(shè)計(jì)不合理，粉塵出導(dǎo)向器后不能形成高速旋轉(zhuǎn)，除塵效果差；另一方面由于所用精礦粒度粗，在球團(tuán)預(yù)熱和焙燒過(guò)程中產(chǎn)生較多的粉塵。因此，大量高溫高速粉塵顆粒通過(guò)球團(tuán)回?zé)犸L(fēng)機(jī)，使風(fēng)機(jī)葉片受到不斷沖刷，加速了葉輪的磨損。

3  改進(jìn)措施

3．1改進(jìn)葉輪結(jié)構(gòu)

    此臺(tái)風(fēng)機(jī)為雙吸雙支撐結(jié)構(gòu)，氣流從兩側(cè)均對(duì)葉輪中盤尤其是出口處(此處氣流速度相對(duì)較快)形成強(qiáng)烈沖刷。為改善此處氣流狀況，將葉輪中盤改為鋸齒狀結(jié)構(gòu)，并將原先對(duì)稱布置的兩葉片改為一整體葉片，如圖3所示。此舉可產(chǎn)生以下幾種預(yù)期效果：①葉輪出口處葉片工作面區(qū)域無(wú)中盤，故兩側(cè)氣流在此處作用力相互抵消，從而避免了中盤的磨損；②由于采用鋸齒中盤結(jié)構(gòu)，葉輪出口處流道通流面積加大，降低了此處的氣流速度，從而減緩了葉輪的磨損速度；③由于采用鋸齒中盤結(jié)構(gòu)，葉輪重量下降，在主軸不變的情況下，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速提高，抗振性能提高。

3．2改進(jìn)材質(zhì)。提高葉輪的耐磨性

    1)選用NEMAMO公司的復(fù)合耐磨鋼板制

作風(fēng)機(jī)葉片，該復(fù)合耐磨鋼板的主要特性是耐葉片工作面高溫(可達(dá)600 ℃)和耐磨粒磨損。其耐磨層主要含C、Cr、Mo、Nb等元素，微觀結(jié)構(gòu)如圖4，主要為鉻的碳化物及復(fù)合碳化物，且微粒排列規(guī)則。耐磨層表面硬度達(dá)HRC59～64，復(fù)合耐磨鋼板具有極佳的耐磨品質(zhì)。

    2)采用先進(jìn)的加工工藝制作耐磨葉輪。首先，復(fù)合耐磨鋼板的下料采用數(shù)控等離子水下切割，將復(fù)合耐磨鋼板的熱變形及熱影響區(qū)控制在最小范圍內(nèi)；其次，考慮復(fù)合耐磨鋼板的耐磨層硬度極高，普通焊材與之焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的焊接裂紋，故采取合適的焊接工藝保證復(fù)合耐磨鋼板與葉輪的可靠連接，并在易磨損的焊縫上采用特定工藝覆蓋一層耐磨層予以保護(hù)；最后，葉輪焊接完成后，采用整體退火的方法消除焊接應(yīng)力，以保證葉輪的安全使用。

3．3提高除塵器效率

    采用雙旋流高效除塵器替代原多管除塵器。雙旋流高效除塵器的除塵效率≥90％，除塵器出口粉塵濃度≤1300 mg／Nm³，其旋風(fēng)子、導(dǎo)向器均采用耐高溫、耐磨損的高鉻合金精密鑄件，并含有鎳、鉬元素，能避免高溫下因急冷急熱引起的熱脆性。旋風(fēng)器組件采用組合裝配結(jié)構(gòu)，維護(hù)、檢修、更換都十分方便。

4  改造效果

上述改造于2007年年底完成，至今已運(yùn)行了18個(gè)月，其效果如下：

    1)風(fēng)機(jī)檢修周期明顯延長(zhǎng)，檢修時(shí)間縮短，檢修工作量減小，贏得了更多的生產(chǎn)時(shí)間，勞動(dòng)生產(chǎn)效率大大提高。改造前，每月都必須停機(jī)檢查風(fēng)機(jī)磨損狀況，并進(jìn)行修補(bǔ)、平衡等工作，須耽誤1～2天時(shí)間；每4個(gè)月須更換一次葉輪，耗時(shí)約2天。改造后，開(kāi)始第一個(gè)月檢修了一次，往后是每3個(gè)月檢修一次，每次時(shí)間不超過(guò)8小時(shí)，每次檢修也只需對(duì)葉輪磨損較厲害的部位進(jìn)行簡(jiǎn)單的堆焊處理。至今，第一個(gè)風(fēng)機(jī)葉輪已使用近1年，經(jīng)檢查還可繼續(xù)使用。

    2)風(fēng)機(jī)葉輪使用壽命明顯延長(zhǎng)，大大減少了葉輪的損耗量和備件數(shù)量，節(jié)約了大量的維修資金。改造前，每臺(tái)風(fēng)機(jī)平均每4個(gè)月更換一只葉輪，每年約需3只；改造后，每臺(tái)風(fēng)機(jī)平均每年只須更換一只葉輪，僅此一項(xiàng)便可節(jié)約資金150萬(wàn)元左右。

5存在的問(wèn)題及改進(jìn)方向

    1)除塵器的高溫耐磨除塵單元不能在高溫下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，磨損后會(huì)影響其除塵效率，使進(jìn)入回?zé)犸L(fēng)機(jī)的煙氣含塵濃度增大，導(dǎo)致葉輪磨損加劇，壽命縮短。因此能否研制出高溫耐磨除塵單元的材料或結(jié)構(gòu)成為鏈篦機(jī)一回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的一大課題。

    2)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道的布置不盡合理，其人口氣流未能達(dá)到理想的均勻狀況，且入口角度亦非最佳，從而引起葉輪的局部磨損。因此，在風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還有待改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]  商景泰．通風(fēng)機(jī)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)．機(jī)械工業(yè)出版社．