耐火材料会议纪要（轮带）

关于回转窑轮带部位耐火砖异常损坏

原因分析研讨会纪要

8月11日下午14:00时，在海螺设计院会议室召开了集团干法生产线回转窑轮带部位耐火砖异常损坏原因分析会，会议由股份公司吴总助主持，装备部李大明副部长、品质部、设计院、铜陵海螺、枞阳海螺、荻港海螺、白马山水泥厂及建安公司的有关领导和技术人员参加了会议。

会上，吴总指出集团2500t/d~10000t/d回转窑轮带部位存在着耐火砖使用寿命短的异常问题，新建回转窑总体状况正常，但运转3~4年后的生产线问题显得比较突出，例如：荻港海螺2#窑运转了16天就掉砖红窑，铜陵海螺、枞阳海螺等其它公司也存在着类似的情况，轮带部位的耐火砖寿命成为制约回转窑安全运转和运转率提高的重要因素，必须加以分析、研讨和解决。参会人员根据各自回转窑的实际状况，通过对窑内耐火砖使用情况的分析，找出了存在的共性问题，提出了改进意见和保证措施，现就本次会议的主要内容纪要如下：

一、回转窑轮带部位耐火砖的使用情况

通过对部分2500t/d~10000t/d回转窑（荻港、枞阳、铜陵、池州、宁国、怀宁、建德、分宜等17条窑）换砖记录的统计分析，自02年~05年，Ⅱ挡轮带的更换频次在逐年增加，平均每台窑分别为02年1次、03年1.5次、04年1.58次和05年2.24次，即随着回转窑运转年数的增加，轮带部位耐火砖的损坏次数在逐年增加，成为停窑检修的一个重要原因。例如：荻港海螺2#窑06年5月8日换砖，5月24日发现Ⅱ挡轮带部位掉砖红窑，运行周期仅16天；枞阳海螺2#窑在04年3月~8月期间三次在Ⅰ挡轮带附近掉砖红窑，最短运行周期仅2天；铜陵海螺1#窑06年5月20日换砖，6月20日发现Ⅱ挡轮带部位掉砖红窑，运行周期仅30天等等。总体来看，回转窑在

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运行3~4年后，其轮带部位的耐火砖使用寿命偏短，呈现异常损坏的总体规律。

二、异常现象的原因分析

通过对轮带部位耐火砖损坏情况的检查，我们发现在轮带部位的耐火砖还比较厚的情况下，就明显出现爆头、扭曲、挤碎等现象，大多数情况是造成掉砖红窑，属非正常损坏。（见附照片）

通过对耐火砖损坏机理的分析，会议认为主要有以下方面的原因: 1、轮带间隙、筒体的椭圆度和同轴度的影响：

运转3~4年后，部分公司疏于对轮带间隙、窑筒体同轴度及椭圆度的检测校正管理，轮带与垫铁间的间隙由于磨损变大，同时，窑筒体的椭圆度也变大，每转一周，轮带下的耐火砖所受到的应力也加大，对耐火砖造成严重的损害。例如：铜陵1#窑Ⅱ挡轮带部位掉砖红窑后进行检测，椭圆率最大达0.86%（正常允许0.475%）（推算出的椭圆度为41.28mm），轮带与垫铁间的间隙达34mm(推算出当前滑移量达到，后通过检修将间隙调整为16mm；枞阳2#窑轮带下反复掉砖红窑后检测，Ⅰ档轮带间隙为24mm，Ⅱ档为26.5mm，Ⅲ档为12mm，Ⅰ档、Ⅱ档间隙过大，通过更换垫铁后，原掉砖的Ⅰ档轮带下的耐火砖使用寿命达到了19个月以上，解决了反复掉砖的问题。荻港海螺2#窑在检修更换垫铁前，轮带最大间隙达28mm，也是掉砖红窑的一个主要原因。

2、轮带部位的运行环境差：

轮带部位的耐火砖受到机械应力最大，特别是Ⅱ挡轮带部位受力最大，无稳定的窑皮保护，化学侵蚀及热负荷最大，比其它部位处于更不利的环境，耐火砖更易于受损。

3、检修更换轮带垫铁或焊接挡砖圈操作不规范：

在更换轮带垫铁的操作过程中，由于未能认识到垫铁对耐火材料安全

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性的影响，检修时间安排不充分，实际操作时无时间更换轮带垫铁，往往采用隔花更换的方式或仅更换几块等等，对窑筒体的椭圆度及轮带下耐火砖的受力产生极为不利的影响。在挡砖圈的焊接操作中也存在着类似的问题，造成挡砖圈部位耐火砖的异常损坏。

4、耐火材料的砌筑管理

在耐火材料砌筑时，未能根据轮带部位的特殊条件采取特殊措施，在砌筑划线、砌筑方式和过程控制等方面均需改进。

5、耐火材料的运行管理

在耐火材料的日常管理中，仅重视砖火砖的厚度，而对轮带滑移量、筒体椭圆度、筒体同轴度等缺乏监控管理，对耐火材料的损坏根源缺乏分析，造成问题的反复出现。

三、改进措施和要求

1、解决好技术认识问题和砌筑方法问题：

在耐火材料技术管理中，对于轮带间隙、滑移量、筒体椭圆度、筒体同轴度等参数缺乏正确认识，工艺专业无要求，机械专业不重视，并且缺乏应有的监控机制，形成了管理上的真空，这是轮带部位耐火砖频繁受损的主要原因，因此，我们必须解决好认识上的问题。

在回转窑轮带等部位的砌筑方法上，未能根据该部位的特点选择合适的砌筑方法，在砌筑要求上未作更加严格的要求，这是砌筑方法上的问题。因此，要求建安公司针对轮带等特殊部位，继续采用湿砌法对由于筒体存在的缺陷进行调整和弥补，在砌筑上提出更加严格的要求。

2、建立科学的管理流程和技术标准：

为了解决好回转窑轮带等关键部位的耐火材料使用问题，必须建立科学的管理流程，形成对轮带间隙、滑移量、筒体椭圆度、筒体同轴度等技术规范。在实际生产中，由工艺专业提出具体的调整要求，机械专业给予实施，

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建安公司在施工中进行检查督促把关，形成一套完整的互相制衡的约束机制。

对于轮带间隙、滑移量、筒体椭圆度等参数可参考下列要求进行调整： （1） 回转窑筒体的最大椭圆率要求：

W≤D/10 % W--------窑筒椭圆率 D--------窑筒体内径，单位m

例如：Φ4.8m回转窑，窑筒的最大椭圆率≤4.8/10 %=0.48%

实际测量时,可参考下列公式计算： W=4/3×D2×σ×100%

σ-------为筒体测示仪测得的最大偏差值

窑筒椭圆度计算公式如下： WS=W×D×103 （mm）

例如：Φ4.8m回转窑，当最大椭圆率为0.48%时， 最大椭圆度WS=W×D×103 =0.48%×4.8×103=23.04mm （2） 轮带最大允许相对滑动的经验值：

△μ≤D/2 %×103

△μ--------窑轮带的相对滑移量，单位mm D---------窑筒体内径，单位m

例如：Φ4.8m回转窑，窑筒的最大滑移量≤4.8/2 %×103=24mm （3） 通过相对滑动和间隙对椭圆度的控制：

若是没有筒体测试装备，可以通过相对滑动和间隙对椭圆度进行控制，计算公式如下：

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S理论≤△μ/π S实际≤△μ/2.6

S理论--------------为轮带理论间隙 ，单位mm S实际--------------为轮带实际间隙 ，单位mm 例如：Φ4.8m回转窑，当△μ=24mm时, S理论≤△μ/π=24/3.14=7.64mm S实际≤△μ/2.6=24/2.6=9.23mm

轮带间隙S(mm)和椭圆率W之间的相关式如下: W=0.0396S+0.0865

例如：Φ4.8m回转窑，当S实际=9.23mm时, W=0.0396S实际+0.0865=0.0396×9.23+0.0965=0.46%

3、加强耐火材料的日常运行管理工作

各子公司在做好常规的耐火材料基础管理的同时，必须重视对轮带间隙、滑移量、筒体椭圆度、筒体同轴度等参数的关注和监测记录，及时按照管理流程和技术标准，向机械专业提出调整要求，并在耐火材料的检查、更换、验收等方面起到很好的促进作用。

（附相关文章两篇）

海螺设计院 整理

2006年8月12日

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报：任 总 吴总助

窑外分解窑轮带与筒体间隙对运转率的影响 作者：- Φ3×48m窑外分解窑轮带与筒体间隙对运转率的影响 回转窑是水泥生产的关键设备,如何管理维护好回转窑、提高窑的运转率,是各大中型水泥厂普遍关心的问题。特别是窑外分解窑,人们更为关注。目前,我国已有大小不同的窑外分解窑近百套,其中只有冀东水泥厂回转窑运转率1992年能达到89%的较高水平,其它各厂大都达不到设计的运转率指标,尤其是采用以国产设备为主的新型干法水泥厂运转率均在70%左右,有的只到50%。为此,国内外一些专家都围绕着回转窑进行研究每个细节问题。本文谈的主要是轮带与筒体的间隙对回转窑运转率的影响。 回转窑在人们的想象中应该是一个斜放的平直正圆筒体。其实,它是热工设备,在高温和重负荷下工作,再加上本身的倾斜和各处的温度不均匀及热膨胀量的不同,它的变形是一个很复杂的过程。从某一截面上看,可以认为是一个椭圆形。它的变化具有正负不断和多次反复的特征,一转中就有六次。筒体内的耐火砖是靠拱的作用随筒体的转动而转动,它中性面的曲率是随着筒体的转动而做周期性的交替增减。它的变化幅度是随筒体横向变形的增大而加剧。筒体横截面的变形是与回转窑的三个支点有关,并通过轮带反映到筒体上。筒体与轮带的间隙大小直接影响着筒体 6

的变形量,大的间隙有大的变形量。然而,间隙过小筒体膨胀又会出现过盈,引起缩颈现象的发生,也会使筒体出现大的变形。不论是哪种变形,都会引起耐火砖的松动、排列扭曲和断裂,从而发生掉砖红窑事故。更严重时会导致筒体出现裂纹,甚至断裂,造成整个筒体的损坏。 根据以上的分析,为减少事故的发生,笔者认为,从设计上应重视轮带处筒体的刚度和轮带与筒体的间隙。在增加刚度方面,设计上都相应地采取了措施,如我厂Φ3×48m回转窑,轮带下的筒体厚度为40mm,比一般段厚的22mm多18mm。而冀东水泥厂Φ4.7×74m回转窑轮带下最厚的一挡筒体为95mm,比一般段的28mm厚67mm。这在国内外回转窑的设计上都普遍予以重视。然而,轮带与筒体的间隙在设计中采用的理论间隙计算公式为:

δ=D窑(t1-t)α-D轮(t2-t)α

式中:D窑——回转窑的外径,我厂700t/d窑外分解窑为3166mm; D轮——轮带的内径为3170mm; α——钢的线膨胀系数为0.000012; t1——轮带处筒体温度: tⅠ=200～300℃,

tⅡ=200～350℃,tⅢ=150～200℃; t2——轮带温度: t2Ⅰ=100～200℃,

t2Ⅱ=150～250℃,t2Ⅲ=80～150℃; t——环境温度,20℃。

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各挡轮带取平均温度计算省略。以实测工况温度计算间隙为第一挡5mm;第二挡6mm;第三挡4mm。

我厂的回转窑是上海新建机器厂制造,如果各挡的间隙按以上的数据选取比较理想,正常运转中轮带和筒体的间隙为零。实际制造的各挡的间隙完全相等,均为5mm。所以在运转中,第二挡实际间隙小于理论间隙,常出现吱吱的响声,原因是此处正处烧成高温未端,内部无窑皮保护,筒体温度较高,发生缩颈现象,使筒体内的耐火砖松动,还出现过几次掉砖红窑的事故。

第三挡的实际间隙比理论间隙大,常出现轮带和筒体滑动现象。随着滑动而产生相互摩擦,使磨损严重。继之间隙加大,如不加强管理与维护,就会出现大间隙引起大变形——大滑动——大磨损,直致更大磨损的恶性循环。不言而喻,掉砖红窑的事故将不断发生,直接影响着回转窑的运转率。

笔者认为应采取下列措施,可以提高窑外分解窑的运转率及延长回转窑筒体的寿命。

(1)在设计和制造方面,各挡的轮带和筒体间隙应区别对待,应根据正常生产时的实际工作温度,预留好冷态时的合理间隙。

(2)点火初期缓慢升温。降低轮带和筒体的相对温差,减少间隙。 (3)点火初期减少转窑的次数。因为冷态时每挡的间隙都很大,回转窑转动时滑动和磨损都比较严重,所以,应定时翻窑和慢速转动。尽量地减轻磨损。

(4)及时涂抹耐热润滑脂。当出现相对滑动时,托轮工应及时涂抹含

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石墨的耐热润滑脂,使接触面光滑,减少拉伤及磨损。

(5)严禁过载强烧。平时不要盲目追求高产量而长时间的过载生产,台时产量不应超过设计能力的10%。特别是烧成带窑皮不好时,更不能高产强烧。筒体温度不应超过350℃。

(6)当轮带与筒体间隙过大时,应及时的增加垫板,调整间隙。

Φ3m×48m 回转窑I档轮带位置的调整 刘明红 （华中水泥厂，湖南辰溪县419500）

按照回转窑的设计原则，窑在冷态时，任一轮带在托轮上接触宽度不少于７５％热态下，轮带的中心线应与托轮中心线重合。我厂φ3m×48m回转窑Ⅰ档(窑头档)轮带与托轮长期接触不良，冷态下，当Ⅱ档(传动装置及挡轮组在Ⅱ档)轮带已与下挡轮接触(即窑下窜到位)时，Ⅰ档轮带与托轮的接触宽度仅为67.5％(270)mm；热态时，接触宽度为78.8%％(315)mm。由于接触宽度不足致使托轮上的接触应力较大，再加上窑头密封效果较差扬尘大，Ⅰ档托轮磨损及压溃、剥落严重，造成了窑运转中的振动。对此，我厂于1999年4月份更换了Ⅰ档的两组托轮，并将轮带位置向窑头方向移动了100mm，现将轮带位置的调整情况作一介绍，供参考。

１ 轮带接触宽度不足原因分析

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(１)轮带与档圈相互摩擦并磨损，造成轮带向上移动。由于回转窑

有3.5%的斜度，在重力作用下，窑运转时将向下窜动，为了控制窑的正常上下窜动，生产上经常采用歪斜托轮的办法使托轮给轮带一个向上的推力。由于轮带与筒体垫板间有一定的间隙，在上推力的作用下，轮带与上档圈接触摩擦并相互磨损，造成轮带上移(见图１)。正常运行停窑时，经笔者测量，轮带与下档圈间隙δ＝30mm，即轮带的向上移动量为30mm。

(２)托轮向下移动。受反作用力的作用，托轮向下移动，托轮轴上

的止推环与轴瓦端面磨损，造成托轮进一步下移。1999年更换托轮时，测得Ⅰ档托轮轴轴瓦一端的磨损量为15mm，此值即为托轮向下的移动量。 (３)筒体的热膨胀量4L达不到设计值。按回转窑设计要求,Ⅰ档轮带的中心线与托轮中心线应偏离一个筒体的热膨胀量△L＝57.7mm,然而,窑筒体的实际热膨胀量却达不到此设计值。经实测△L≈45mm。测定步骤为：先测出窑筒体基本冷却时Ⅰ档轮带端面与托轮端面的距离，然后在窑正常运转时再测出该距离，两者的差值即为实际热膨胀量。两次测量时，Ⅱ档轮带与托轮的位置要一致，否则应考虑窑上下窜动的影响。 表１为某水泥设计院为我厂回转窑标定时测得的筒体表面温度情况。按表１计算，仍与设计值有出入。

(４)设备安装问题。轮带与托轮位置安装简图见图2。安装时,轮带与托轮上端面的理论计算距离ｘ＝△L－1/2(Bt-Br)(式中:△L为Ⅱ档到Ⅰ档的窑筒体热膨胀量；Bt为托轮宽度, Bt＝450mm；Br为轮带宽度，Br＝400mm，计算得x＝32.7mm。根据现场使用情况，考虑轮带的上移量、

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托轮的下移量、△L的实际值及窑的上下窜动量(2ｕ＝40mm，则x理论计算值为(32.7+30+12+57.7-45-20＝67.4mm。然而在窑正常运转的情况下，窑下窜到位(即Ⅱ档轮带与下档轮接触时测得的Ⅰ档托轮与轮带上端面的间距)时，实际测得x＝130mm。显然，窑安装时托轮与轮带的中心线偏离量远远超过了设计值从而使轮带与托轮接触宽度不足。 ２ 轮带的位置调整

综合上述分析,轮带与托轮接触不足,主要是设计、安装等原因造成的。根据实测值:x＝130mm,△L＝45mm,窑上下窜动量40mm,我们决定将轮带向下(即窑头方向)移动100mm。具体实施措施如下:

(１)将下档圈及卡板用氧乙炔焰割去，移动下档圈并清理磨平垫板

上的焊痕。

(２)用千斤顶将窑筒体向上顶，使轮带与托轮有一定间隙，同时用另一千斤顶将轮带稍向上顶，使轮带与垫板的间隙基本一致。 (３)将轮带向下顶或向下拉，到位后移动上档圈并重新焊接。 (４)将下档圈与轮带保持约3mm的间隙并重新焊接卡板。 ３ 使用效果

轮带位置经上述调整后，窑已运行１年多。运行实践表明，窑在热态及冷态时托轮与轮带的接触宽度基本达到设计要求，从而使两者接触合理，受力均匀。

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