回转窑过渡带筒体耐火砖砖缝是产生裂纹的重要原因

　　昨日，网传某大型水泥生产企业的一条水泥回转窑，突发了回转窑窑体开裂事件。其实水泥回转窑窑体开裂在行业内并不是什么稀罕事儿，但是，却会导致企业因此而遭受巨大的经济损失。下面，找耐火材料网就带您分析回转窑筒体为什么会开裂，其开裂的形式有哪些?

　　回转窑裂纹的部位及形式较多，裂纹的部位多发生在轮带、大齿圈两侧的焊缝处以及筒体其他焊缝的两侧，当前裂纹多是发生在回转窑过渡带筒体上，一旦开裂，修复性较差，须更换筒体裂纹的形式归纳起来有3种，即纵向裂纹、环向裂纹以及不规则裂纹。纵向裂纹多发生在轮带下筒体的垫板及挡块和筒体的焊缝处;环向裂纹多发生在轮带两侧的过渡筒体的焊缝处，以及回转窑过渡带的筒体焊缝处，还有大齿圈下筒体与弹簧板的焊缝处;不规则裂纹多发生在回转窑的喂料、出料在筒体上的开口处。

　　回转窑窑体开裂

　　1、纵向裂纹形成的原因

　　纵向裂纹多发生在轮带下筒体与垫板或挡块的焊缝处，一般由外及里、轴向延伸形成纵向裂纹，甚至开裂究其原因主要由四个方面造成，

　　首先是设计时筒体板材厚度选择较薄，回转窑要求横刚纵柔，若板材厚度不足只能保证其横向刚度，所以筒体在自重和扦轮支撑反力产生的交变应力和脉冲应力的作用下，易使材料产生疲劳，裂纹便会在该处比较薄弱的焊缝热影响区形成，即在筒体与挡块或垫板焊缝处形成，并在径向上由外向内发展、在轴向上左右延伸，形成纵向裂纹.在设计方面的另一个问题就是垫板或挡块的厚度和宽度不当，过宽或过厚，使得该处刚度过大，其他地方较小，运转中挡块会阻碍筒体因自重产生的径向自由弯曲变形，挡块或垫板越厚、越宽，阻碍越大，应力集中越严重，一旦超过强度限，便会产生裂纹。

　　在制造方面，个别制造商为了追求利润，在选材上选择小厂产品，板材厚度负差较大，机械性能指标、危害元素含量指标得不到保证，很难保证回转窑在恶劣环境下的运转可靠性。有的水泥企业为了降低建厂投资，不惜以牺牲设备质量为代价，选用不完全具备生产回转窑能力的机械厂制造回转窑，使得焊缝质量、板材质量没有保证，导致设备投运后，事故频繁，损失巨大。

　　在安装方面，往往只注意窑的冷态精度，而忽略了长期运转下的热态精度，如生产中轮带、筒体、托轮等各档温度不同，其中心高的升高量也不一致，造成回转窑运转时各档中心不在一条直线上，各档轮带的受力发生变化，中心高抬升较高的吃力就大;由于中心线发生了变化，轮带在整个宽度上的受力便出现不均，一侧受力大，另一侧受力小，这些变化会引起局部受力超出设计范围，甚至超过强度限，致使筒体在焊缝的热影响区产生裂纹;另外安装时，为了施工方便，在筒体上随意焊接如起吊环等之类的物件，用过后也不按要求切除，不但损伤筒体强度，还会造成应力集中，致使筒体产生裂纹。

　　在生产维护方面更为突出，比如一旦窑瓦发热，不分析原因，只管对发热瓦进行退瓦卸载，很少考虑退瓦卸载后，其均匀分布在轮带上支撑反力会集中落在轮带的一侧，传到筒体上就会产生局部过载而引起裂纹有的企业治理瓦发热，不看窑况、不分析大瓦发热的原因，偏方偏治，只知卸载，结果是窑况一变，瓦又发热，致使窑不能长期稳定运行，这就是有的窑能耗高、易产生裂纹的原因。还有些单位对轮带间隙重视不够，当轮带间隙过大时，若不及时调整垫板厚度，实际上就相对削弱了轮带对筒体的加固加强作用，筒体与轮带的接触面积和接触包角都相对减少，筒体椭圆度增大，局部应力增大;再者就是若对筒体降温方法不当，即当筒体温度高时，不顾筒体温度有多高、轮带间隙有多大，即以强风或喷水冷却，使筒体温度急剧下降，金属母材内外就会产生较大温差，结果是筒体表层应力成倍增长，危害大。另外就是对裂纹的处置不当，挡块与筒体焊缝处出现裂纹后，为了方便，一般在窑的顶部焊接，以为这样容易保证焊缝质量，而不选择在应力为零的筒体上45°施焊，却增加了一倍的焊接应力，结果是裂了焊，焊了又开窑皮垮落后，由于筒体环向温差较大，引起筒体弯曲，偏离中心线的绕曲运行，使轮带下筒体局部应力剧增，在挡块与筒体焊缝处产生裂纹。

　　2、环向裂纹形成的原因

　　2.1轮带两侧筒体产生裂纹的原因

　　轮带下筒体厚度多为中间段筒体厚度的两倍以上，若轮带下筒体与中间段之间的过渡筒体厚度选择不当，则托轮通过轮带传到筒体支撑反力使筒体的变形就平缓过渡到一般筒体上，那么应力也很难扩散，应力集中在所难免，由于焊缝强度高于母材强度，裂纹便会在焊缝边缘的热影响区形成，并在交变应力的作用下沿着坏向延伸;其二是厚板与薄板的过渡坡度不适，小于1:5,支撑反力使筒体的局部变形很难实现平缓过渡，然形成应力集中;其三是焊缝质显的影响，有的企业误以为筒体焊缝饱满就是焊肉越多越好，焊得越高越结实，殊不知焊缝越高，刚度越大，对母材的影响也越大，应力集中越严越容易形成裂纹，还有其他的焊缝缺陷如夹渣、微裂纹、未熔透、咬边等，也是应力集中的发源地，是产生裂纹的重要因素。

　　2.2大齿圈弹簧板与筒体焊缝处产生裂纹的原因

　　大齿圈弹簧板与回转窑筒体的焊缝处也易产生环向裂纹，主要原因有三个方面。，大齿圈所在筒体偏薄，而弹簧板偏厚，造成筒体刚度小，弹簧板刚度大，其结果是设备运转中本该弹簧板通过变形吸收消化的应力，反而让筒体通过变形吸收了，如大小齿轮啮合的径向力、筒体及弹簧板温度升高产生的压应力，久而久之，在焊缝的热影响区就会产生裂纹;第二，大小齿轮安装时顶隙过小，咬根顶齿，造成巨大的径向力，通过大齿圈传到筒体焊缝上，若超过了承受限，便会产生裂纹;第三，当窑弯曲严重时，会破坏大小齿轮的接触状态，一侧吃力，一侧不吃力，会使得弹簧板的一侧焊缝受到拉、压应力的双重作用，危害很大;另外筒体弯曲、齿轮顶隙过小引起窑体振动产生的附加载荷，也会促进裂纹的产生。

　　2.3回转窑过渡带筒体产生裂纹的原因

　　过渡带筒体产生裂纹的主要原因是应力与腐蚀。由于过渡带筒体无致密窑皮的保护，该处耐火砖很难把炙热的气体、碱性物料与筒体完全隔离，生产中碱性气体、碱性物料就会通过砖缝与金属筒体接触而发生化学反应，腐蚀筒体、据相关资料介绍，预分解窑在该处的年腐蚀虽超过0.5mm以上，若停窑频繁、配料不当，年腐蚀里会成倍增加，用不了几年，筒体的厚度减少量就会超过30%,所以个别窑仅运行几年就会因筒体变薄而出现裂纹裂纹的形式多为环向，但有时也因腐蚀麻坑的形式产生不规则裂纹。这是筒体应力与腐蚀综合作用的结果，须引起业内人士的高度重视;其次是由于该处筒体温度较高，也削弱了筒体强度，不规则的腐蚀麻坑及焊接缺陷也会产生压力集中，也是该处产生裂纹的重要因素。

　　3、筒体温度过高引起的筒体开裂

　　回转窑作为热工设备，内部温度可达1700℃，尽管筒体受耐火砖及窑皮的隔热保护，传到筒体表面的温度也很高，燃烧带筒体在无窑皮的情况下，即便是新砖，筒体温度也可达到450℃左右，大地削弱了筒体强度，若窑在较高温度下长期运行难保筒体不产生裂纹，特别是在掉砖红窑的情况下，局部筒体会失去抵抗外力的能力，此时若措施不当(如在高温区进行强力通风甚至洒水降温)，筒体就会急剧收缩而产生裂纹，因为金属在高温下的收缩量可达到膨胀量的2倍左右。有的企业在掉转情况下，进行热态压补，往往是补了又掉，掉了再朴，结果是窑皮没补上，筒体反而受到伤害，时间长了，变形严重甚至开裂，耐火砖也无法砌了，不得已更换筒体，还有一种情况，即焊缝一侧温度高，一侧温度低，两侧膨胀量互相限制，温度应力就产生了，一旦超出了强度限，裂纹随之而生，并沿焊缝方向延伸。