φ3000×9000圓筒混合機(jī)筒體斷裂分析與改造

張立冬

（山東萊鋼股份有限公司煉鐵廠，萊蕪 271104）

φ3000×9000圓筒混合機(jī)筒體斷裂分析與改造

張立冬

（山東萊鋼股份有限公司煉鐵廠，萊蕪 271104）

圓筒混合機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)工藝中的重要設(shè)備，承擔(dān)著對(duì)混合料進(jìn)行潤(rùn)濕、混勻及制粒的重任。使混合料的水分、粒度、料溫及混合料的成分均勻分布并制粒，是為燒結(jié)機(jī)提供適宜混合料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文主要論述了萊鋼股份煉鐵廠2臺(tái)φ3000×9000圓筒混合機(jī)筒體斷裂事故分析，在綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，使經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。

燒結(jié) 圓筒混合機(jī) 筒體斷裂 改造

引言

圓筒混合機(jī)是燒結(jié)工藝生產(chǎn)的一個(gè)主要設(shè)備和重要環(huán)節(jié)，其主要部分圓形筒體由鋼板卷制焊接而成。隨著全球市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在萊鋼股份煉鐵廠的燒結(jié)原料作業(yè)中，不論一次混合還是二次混合均選用圓筒混合機(jī)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和改進(jìn)，隨著燒結(jié)機(jī)向大型化方向快速發(fā)展，與之相配套圓筒混合機(jī)的規(guī)格也相應(yīng)增大，設(shè)備結(jié)構(gòu)也有較大改變。新型圓筒混合機(jī)結(jié)構(gòu)是由簡(jiǎn)體、滾圈、支承裝置（包括托輥及軸承）、止推擋輥、傳動(dòng)裝置、喂料與噴水裝置、潤(rùn)滑裝置和底座組成。設(shè)備工作時(shí)，能過(guò)運(yùn)輸機(jī)械（一般為皮帶運(yùn)輸機(jī)）將各種原料組成的混合料投入混合機(jī)內(nèi)。混合機(jī)筒體成傾斜安裝，筒體回轉(zhuǎn)時(shí)物料在摩擦力的作用下，隨筒體回轉(zhuǎn)方向向上運(yùn)行，到一定高度時(shí)由于自重物料，又落下來(lái)，并沿筒體軸傾斜方向移動(dòng)。物料的顆粒在上升拋落的每一循環(huán)中具有不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。物料經(jīng)過(guò)多次提升和拋落，在向排料端螺旋狀前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)中，使物料中的各種成分及水分逐漸分布均勻。為增強(qiáng)混合效果，物料通過(guò)運(yùn)輸機(jī)被輸送到二次混合機(jī)內(nèi)，混合過(guò)程相同。由于它的自重大（一般為30t左右），體積也較大（一般規(guī)格為3000×12000mm左右），且在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作，承受交變載荷，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，特別是焊接質(zhì)量有著較高的要求。圓筒混合機(jī)承擔(dān)著對(duì)混合料進(jìn)行潤(rùn)濕、混勻及制粒的重任。使混合料的水分、粒度、料溫及混合料的成分均勻分布并制粒，為燒結(jié)機(jī)提供適宜的混合料。

1 萊鋼煉鐵廠圓筒混合機(jī)現(xiàn)狀

萊鋼煉鐵廠老區(qū)燒結(jié)2臺(tái)φ3000×9000圓筒混合機(jī)自投入運(yùn)行以來(lái)，筒體輕微斷裂故障時(shí)常出現(xiàn)，故障發(fā)生期間也作過(guò)筒體結(jié)構(gòu)改進(jìn)，但一直未徹底解決問(wèn)題。圓筒混合機(jī)由16套1400-20海綿橡膠實(shí)芯輪胎支撐，傳動(dòng)端8套負(fù)責(zé)傳動(dòng)和支撐，被動(dòng)端8套，負(fù)責(zé)支撐?；旌蠙C(jī)筒內(nèi)物料充填系數(shù)為10%，筒體傾角為3°。由于筒體加固設(shè)施位置和筒體軸向定位擋圈位置的不合理，造成筒體斷裂故障不斷發(fā)生，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析，力求找到解決問(wèn)題的辦法。

2 混合機(jī)筒體工作原理及斷裂現(xiàn)狀分析

混合機(jī)筒體重量為27t，筒內(nèi)充填物料為35t左右，筒體動(dòng)態(tài)下的重量為60t左右，筒內(nèi)物料以進(jìn)料端為高點(diǎn)形成堆角，由于混合機(jī)的工藝特性，運(yùn)行中，筒內(nèi)物料隨筒體轉(zhuǎn)向沿筒壁帶起70°～90°高度瞬間翻滾跌落下來(lái)，這個(gè)物料的瞬間翻滾跌落給筒體施加-20t左右的垂直向下的沖擊力，使混合機(jī)形成周期性交變載荷，同時(shí)造成筒體運(yùn)行中上下垂直跳動(dòng)，造成筒體運(yùn)行失穩(wěn)?；旌蠙C(jī)筒內(nèi)物料以進(jìn)料端為高點(diǎn)形成堆角，物料翻滾跌落的沖擊力多在前半部分，筒體上的軸向定位擋圈設(shè)置在筒體軸向的中心部位，物料翻滾沖擊力施加給筒體直接作用橡膠輪胎上，由于橡膠輪胎具備自身彈性特性，在受到垂直沖擊力時(shí)，筒體隨輪胎彈性沉降量上下垂直跳動(dòng)，一次沖擊筒體會(huì)產(chǎn)生多次垂直位移不等的跳動(dòng)。擋圈與擋輪接觸夾角為7°，筒體傾角為3°，這個(gè)10°的垂直夾角阻止了筒體的垂直位移，形成了筒體垂直位移的剛性支點(diǎn)。物料翻滾跌落的沖擊力與“L”形成乘積，向“S”點(diǎn)應(yīng)力集中，周而復(fù)始，形成“S”點(diǎn)的材料屈服。

筒體擋圈設(shè)置在一組裝配輪胎的夾縫里，輪胎與擋圈的距離太小，如圖1所示，筒體受沖擊力產(chǎn)生彈性變形，擋圈對(duì)筒體施加了一個(gè)不可變形的徑向力，由于“L1”與“L2”離擋圈的距離各為50㎜左右。輪胎對(duì)筒體的支撐力與擋圈施加給筒體的徑向力正負(fù)交錯(cuò)，在擋圈跟部“S”點(diǎn)集中，形成對(duì)“S”點(diǎn)的剪應(yīng)力，這個(gè)剪應(yīng)力使“S”點(diǎn)材料屈服，形成筒體斷裂。

圖1 擋圈與輪胎位置示意圖

3 混合機(jī)筒體改造方案

將筒體擋圈與擋輪位置向出料端位移，使其遠(yuǎn)離物料高堆角重沖擊力區(qū)域，解決沖擊力對(duì)筒體結(jié)構(gòu)的直接危害。

將擋圈與擋輪位置設(shè)置在兩輪胎裝配的連接處，如圖2所示，增加“L1”“L2”的長(zhǎng)度，用材料特有的彈性變形特性取消因距離小而形成的剪應(yīng)力。

圖2 筒體改造示意圖

將筒體擋圈由梯形改為矩形，增加擋圈與擋輪的自由垂直滑移性能，用以克服剛性支點(diǎn)給筒體造成的“S”點(diǎn)應(yīng)力集中，筒體失穩(wěn)等問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，只有持續(xù)走低成本路線，才能達(dá)到市場(chǎng)占有率第一的目標(biāo)。因此，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的一切條件，對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的技術(shù)改造，保證良好的運(yùn)行效果，使其充分發(fā)揮應(yīng)有作用。經(jīng)過(guò)以上方案實(shí)施后，筒體使用壽命增長(zhǎng)2～3年，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，節(jié)約了設(shè)備成本費(fèi)用，提高了生產(chǎn)作業(yè)效率，創(chuàng)下可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]武良能.低速回轉(zhuǎn)圓筒主要參數(shù)的確定[J].重型機(jī)械，1983，（3）.

[2]宋執(zhí)武，白明華.圓筒混合機(jī)支座設(shè)計(jì)計(jì)算[J].重型機(jī)械，2000，（6）：37-40.

[3]李柏松.圓筒混合機(jī)工藝性能的研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2006.

[4]林其康.提高圓筒混合機(jī)襯板使用壽命的措施[J].重型機(jī)械，1981，（5）.

Analysis and Improvement of Phi 3000×9000 Cylinder Mixer Cylinder Fracture

ZHANG Lidong
(Shandong Laiwu ironmaking plant of Limited by Share Ltd，Laiwu 271104)

The cylinder mix machine is the important equipment in sintering production. It plays an important roles of mixed material wetting， mixed evenly and granulating the task. The mixture of water， particle size， material temperature and mixture of uniform composition distribution and granulation is whether or not suitable for sintering machine with the key link of the mixture. This paper focuses on the shares of the ironmaking plant of Laiwu Iron and Steel Group 2 Phi × 3000 9000 drum mixer cylinder body fracture accident analysis， on the basis of comprehensive analysis of technological transformation， prolong the service life of equipment， economic benefits is remarkable.

sintering, cylinder mixing machine, cylinder fracture, reconstruction