NM360耐磨板在石灰窑星形出灰机的应用

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

在纯碱生产中石灰窑是主要生产设备，将石灰石和焦炭在窑内煅烧，产生合格的窑气和生石灰。出灰密封设备经过多年的发展，目前效果最好的主要有三种包括星形出灰机、段式出灰机和三道闸门，其中星形出灰机以其结构简单、易于制造、体积小、成为我国大型混料式机械化竖窑使用最多的出料装置。星形出灰机是保证竖炉横截面均匀出料、调节焙烧带形状、稳定窑内气流走向、破碎黏结物料、决定生产能力(产量)、影响产品质量的关键设备。出料的密封效果是保证实现良好的窑况以及环保节能效果的重要方面。

1 石灰窑星形出灰机结构

目前，我公司采用的石灰窑出料密封装置是星形出灰机，它的主要作用包括卸料和锁风。窑底的物料经出料溜管进入星形出灰机，通过电机减速机带动转毂的转动排出，转毂转动时，转毂与机壳间紧密配合，实现石灰窑内外的气体密封。随着现在环保压力的加大，对出灰机的密封效果也提出了更高的要求。

1.摆线针轮减速机 2.浮动联轴器 3.端盖 4.机壳 5.轴 6.转毂 7.NM360耐磨板图1 星形出灰机结构示意图

2 生产运行中存在的问题

星形出灰机能在不停风条件下连续卸出物料，密封是靠转毂与机壳的紧密配合，但在长期运转中转毂叶片受物料磨损而导致密封性能变差，转毂与壳体之间间隙增大，失去密封作用，致使出灰机的锁风作用下降，甚至失效。由于出料装置锁风作用的下降使石灰窑内外溢风量增加，导致操作环境中的粉尘污染，并且增加鼓风机的动力损耗。

一般情况下，星形出灰机使用寿命为4～5个月，随着机壳与转毂接触面磨损情况加重而导致间隙不断增大，当间隙值超过10 mm时就需要更换出灰机。我公司共有10台混料式机械化竖式石灰窑，每台竖式石灰窑需配备一台星形出灰机，故需要10台星形出灰机。假设星形出灰机4个月更换一次，那一年就需更换30台。因为使用量大一次性报废成本太高，所以就采用将星形出灰机转毂表面和壳体内侧衬钢板的结构改造措施。

转毂表面和机壳内侧磨损的主要原因是壳体与转毂摩擦副抗磨能力差，在设备运行过程中，无论间隙多大，都会有相应尺寸的石灰石颗粒进入到配合间隙中，造成转毂及壳体表面磨损。所以需要提高壳体内侧、转毂外表面所衬钢板的耐磨性能，才能延长星形出灰机使用寿命。

3 耐磨钢特性介绍

耐磨钢板具有很高耐磨性能和较好冲击性能好，能够进行切割、弯曲、焊接等，可采取焊接、塞焊、螺栓连接等方式与其他结构进行连接，同时具有良好的机加工性能。耐磨钢板由低碳钢板和合金耐磨层两部分组成，合金耐磨层一般为总厚度的1/3～1/2。工作时由基体提供抵抗外力的强度、韧性和塑性等综合性能，由合金耐磨层提供满足指定工况需求的耐磨性能。在维修现场过程中具有省时、方便等特点，耐磨钢板广泛应用于冶金、煤炭、水泥、电力、玻璃、矿山机械、建材机械、砖瓦等行业，也可应用在砂磨机筒体、叶片，各种货场、码头机械结构部件，轴承结构件，铁路车轮结构件，轧辊等,与其他材料相比，耐磨钢板具有很高的性价比。

表1 舞钢产NM360耐磨钢板成分

通过对各种耐磨板焊接性能、机械加工性能、耐磨性能及合金元素综合考虑，并对多种型号材料进行加工及焊接试验，最终采用NM360耐磨板作为内衬材料。N是耐(nai)M是磨(mo)两个中文汉字的第一个拼音字母，360则代表这种钢板的平均布氏硬度。(NM360化学成分见表1)。通过碳当量可以确定NM360耐磨板有良好的焊接性能，又有适中的机械性能，能够满足出灰机修复过程中必须进行的卷板、拼接、钻孔、攻丝、车削等各种加工工艺。

4 结构改造过程介绍

1)将星形出灰机各部件拆解后，因为转毂表面磨损不均匀，首先将表面车削见光，并要保证表面与轴的同轴度,以保证最终表面耐磨板厚度均匀。在立式车床上装夹转毂止口部分，在轴上部用百分表找正,达到公差要求后开始车削。这样经过粗车、半精车、精车后达到加工精度要求。

2)将根据转毂尺寸卷制好一定厚度的NM360耐磨板铺在转毂表面，并用千斤顶压实，保证贴合紧密。在图2中叶片位置钻孔并用沉头螺栓将衬板与转毂之间连接牢固。按照第一次车削转毂方法进行第二次车削使转毂表面达到尺寸精度要求。同样将壳体内孔镗床加工后，内衬与转毂外表面相同厚度的NM360耐磨板，在壳体均匀布置沉头螺栓保证衬板与壳体贴合紧密。根据已经加工完的转毂尺寸，在保证壳体法兰口与壳体内表面垂直度前提下，预留一定间隙加工至尺寸精度要求。

3)因为NM360耐磨板是热处理状态下材料，整个检修过程中要注意内应力控制。尽量避免强力对口，防止以后加工中焊口因弹力裂开。

由于NM360耐磨板的碳当量较大,厚度较大,抗拉强度大,预热有防止冷裂纹、降低冷却速度、减小焊接应力的作用，故应在焊接前进行适当预热,根据NM360耐磨板的力学性能进行预热,在近焊接区采用局部预热的方法,注意预热温度不能过高,否则将增加高温停留时间,减缓冷却速度,促使出现脆性裂纹。并且不能大面积加热整形，控制焊接线能量，避免造成衬板硬度变化影响使用效果。无论是壳体还是转毂，机加工时都是断续车削，冲击力较大，因此要尽量降低切削速度和进给量，同时加大刀尖强度，用韧性较好的刀具材料，防止切削过程中刀尖断裂影响表面质量。

4)为进一步改善使用性能，提高密封效果，增加图2中转毂的叶片厚度并将转毂的长度加长，加宽了转毂与机壳的接触面积。进一步增加抗磨损能力。

5)当星形出灰机各部件都修复完成后进行装配组装，在组装过程中，严格测量各部件尺寸，若不满足装配要求需及时调整部件尺寸，保证转毂和机壳之间的配合间隙均匀，避免剐蹭。严格按照装配要求对轴承、联轴器、端盖进行装配组装。应以装配完成后能自由转动且使用塞尺测量转毂和机壳间间隙以达到装配要求，为最终验收标准。

图2 转毂结构示意图

5 现场应用

因为NM360耐磨板是热处理状态交货，在增强了耐磨性的同时，对工艺条件也提出了一定的要求。如果出灰温度过高就会造成耐磨层组织再结晶，表面回火，使硬度不可逆转的降低从而降低设备使用性能。这就要求使用过程中严格控制工艺参数，保证出灰温度，如果发现出灰温度过高，可暂停出灰加大风量，等待温度降低后再作业。同时在设备连锁设定时要让出灰机停车时间比出灰转盘滞后一段时间，既可以避免小灰仓冒灰增加窑底落灰，又可以避免高温石灰在出灰机转鼓内长时间停留造成内衬层硬度降低。

6 结 语

通过结构改造，有效延长出灰机的使用寿命，减少环境污染,减低人工劳动成本，方便更换和检修。在石灰窑安装内衬NM360耐磨板出灰机后，使用周期由原来4个月延长至12个月，大大降低了检修工工作量，同时也相应的节省了检修费用。其余出灰机也相继参照此出灰机进行了改造，改造后效果明显，同时也熟悉了NM360耐磨板这种新型材料性能及应用效果，逐步往其他设备上进行尝试，为公司的增产增效做出贡献。