1 引言河南省建設(shè)投資總公司控股投資建設(shè)的新鄉(xiāng)平原同力水泥有限責(zé)任公司，首條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線由天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院設(shè)計，配套的原料立磨采用德國伯利休斯（Polysius）公司設(shè)計生產(chǎn)的RM57/28/555立磨。配料方案采用石灰石、砂巖、鐵礦石、高鋁土四組分配料。2005年4月安裝完畢進行生產(chǎn)調(diào)試，調(diào)試期間先后出現(xiàn)了磨機振動值過大、臺時產(chǎn)量低等問題。經(jīng)過一個月的參數(shù)調(diào)整和技改完善，6月中旬實現(xiàn)達標(biāo)達產(chǎn)，各項指標(biāo)達到或優(yōu)于設(shè)計要求。在后來的生產(chǎn)中磨機運行平穩(wěn)。2007年10月31日電機側(cè)工作端油缸拉桿頂部和拉環(huán)過渡處發(fā)生斷裂。斷裂的拉桿見圖1，立磨加壓部分斷面圖見圖2。本文就拉桿斷裂的原因及修復(fù)方法做一介紹。
2 工藝設(shè)備選型及流程
2.1工藝設(shè)備選型見表1。
表1 工藝設(shè)備選型
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序號 |
設(shè)備名稱 |
規(guī)格型號及性能 |
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1 |
Polysius立磨 |
RM57/28/555型，生產(chǎn)能力400t/h，磨盤直徑5700mm，磨輥外徑?2800mm，單個輥寬555mm，磨輥個數(shù)4個（兩組），入磨物料最大粒度95%<75mm，100%<110mm，入磨物料最大水分2.7%～4%。成品細度80μm篩篩余≤15%，出磨物料水分≤0.5%，出磨氣體量780000m3/h，出磨氣體溫度90℃，主電動機4200kW，電壓10kV |
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2 |
選粉機 |
轉(zhuǎn)子直徑?5550mm，轉(zhuǎn)速13～76r/min，處理風(fēng)量930000m3/h，電動機（變頻調(diào)速）功率340kW |
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3 |
循環(huán)風(fēng)機 |
Y6－2×40－14№30F，風(fēng)量900000m3/h，全壓12000Pa，風(fēng)溫90℃，轉(zhuǎn)速960r/min，電機功率4000kW，電壓10kV |
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4 |
廢氣處理風(fēng)機 |
Y4－2×60－14№30.5F，處理風(fēng)量850000m3/h，全壓3650Pa，風(fēng)溫130℃，轉(zhuǎn)速730r/min，電機功率1400kW，電壓10kV |
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5 |
回料提升機 |
輸送能力450t/h（最大500t/h），電機功率132kW，電壓380V |
2.2工藝流程石灰石、砂巖、鐵礦石、高鋁土通過定量給料機、膠帶輸送機、回轉(zhuǎn)下料器喂入伯利休斯立磨進行烘干和粉磨。粉磨后的物料經(jīng)選粉機分離，粗顆粒重新入磨粉磨，合格的細粉隨氣流進入細粉分離器進行收集，再由空氣輸送斜槽、膠帶斗式提升機進入生料均化庫。磨機吐出的大顆粒物料經(jīng)斗式提升機返回磨內(nèi)。出細粉分離器的廢氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機進入窯尾袋收塵器，凈化后的廢氣通過廢氣處理風(fēng)機、煙囪進入大氣。入磨膠帶輸送機、出磨溜子上安裝有除鐵器。
3 拉桿斷裂的原因拉桿斷裂之前液壓缸內(nèi)油壓（即輥壓）14.0MPa，出磨生料細度0.08mm篩篩余≤16%，出磨物料水分≤0.5%，0.02mm干篩篩余≤1.0%，磨機產(chǎn)量438t/h，與平常沒有差別。經(jīng)過分析，認為拉桿斷裂的原因有以下幾點：
3.1設(shè)備原因此處屬鍛造過渡帶，為金屬晶體最不致密處，過渡部分的應(yīng)力最集中。另外以前經(jīng)常利用停磨避電高峰的時間對此處多次進行堆焊。反復(fù)堆焊造成此處局部應(yīng)力集中并形成缺陷，是斷裂的主要原因。
3.2風(fēng)蝕磨內(nèi)熱風(fēng)攜帶著大量的顆粒物料長期沖刷、磨蝕拉桿，使斷裂處的拉桿變細變薄，鋼的強度下降。
3.3液壓缸內(nèi)氮氣壓力過低液壓缸內(nèi)氮氣囊中氮氣正常的壓力值是9.0～14.5MPa，由于氮氣壓力表泄漏，使拉桿斷裂之前的氮氣壓力降低到3.0～12.0MPa（波動很大），壓力過低，氮氣囊的緩沖作用減小。磨機運行過程中如遇到石灰石或砂巖粒度較大時，料層厚度波動較大，磨機振動值由正常值0.45～0.85mm/s增大到1.6mm/s左右，容易造成油缸拉桿劇烈地向下拉動形成拉傷。
3.4導(dǎo)向槽磨損過大
圖1 斷裂的拉桿（頂部）
導(dǎo)向槽磨損過大，逐漸失去定位作用，導(dǎo)致油缸拉桿在磨機運行過程中晃動量明顯變大。油缸拉桿不僅承受向下的拉力，又要承受橫向的剪切力，日積月累形成內(nèi)傷。
4 修復(fù)方案我們在生產(chǎn)部和供應(yīng)部的大力支持下，精心組織、日夜搶修，只用60h就完成了搶修任務(wù)。具體的修復(fù)方案如下：
4.1將待接斷面按圖3打坡口。
圖2 立磨加壓部分斷面示意圖圖
3 待焊接件打坡口示意圖
4.2根據(jù)待焊接件的材質(zhì)（80kg級高強度鋼），選用AWSA5.5E11018－M80kg級高強度鋼焊接焊條。
4.3焊接前，焊條應(yīng)在300℃下干燥2h。
4.4損壞的斷面應(yīng)在車床上打磨、點焊，然后進行修復(fù)焊接。
4.5焊接前，拉桿溫度應(yīng)加熱至400℃～440℃，在焊接過程中也應(yīng)保持此溫度。焊接過程必須連續(xù)不間斷。
4.6在焊縫處，多出兩道焊層以提高焊接表面質(zhì)量（提高強度）。
4.7為消除焊接件中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂，焊接完成后，拉桿需加熱至500℃保溫，然后緩慢冷卻。冷卻曲線見圖4。
4.8然后，在車床上將多出的兩道焊層去掉。
4.9需使用機械打磨拉桿，使之光滑。
4.10最后使用著色試驗檢查。
5 使用效果為確保焊接后拉桿的使用安全，我們加強了石灰石、砂巖等原料的破碎和預(yù)均化工作，減少了進磨物料粒度對油缸拉桿的不良影響；同時將磨機產(chǎn)量限定在385t/h，油缸壓力設(shè)定12.5MPa以下。截止到2007年12月11日24時，磨機已運行678h（粉磨生料261871t）。后來磨機產(chǎn)量增加到435t/h，油缸壓力設(shè)定在12.5MPa，磨機運行平穩(wěn)，生料質(zhì)量合格，使用效果良好，沒有再出現(xiàn)斷裂。
6 結(jié)論我公司此次伯利休斯立磨油缸拉桿斷裂的原因主要是設(shè)備原因，斷裂處局部應(yīng)力過于集中。另外風(fēng)蝕造成該處拉桿變細變薄、液壓缸氮氣壓力表泄漏使氮氣囊失去緩沖作用、導(dǎo)向槽磨損過大失去定位作用也是斷裂的原因。應(yīng)急修復(fù)后經(jīng)過一個多月的使用，沒有再出現(xiàn)斷裂，說明此修復(fù)方案是成功的。
【作者：高紅旗，江超，陳海濤】
