筒体垫板在回转窑中的应用

唐威

摘 要：筒体垫板结构是否合理关系到回转窑整体运行的稳定与否，回转窑运行的稳定性以及连续性都会受到筒体垫板的影响，另外筒体垫板还会影响到设备的检修费用以及日常维护工作，一定程度上起到了决定作用。

关键词：通体垫板；回转窑；挡圈

1 前言

回转窑的筒体垫板位于松套轮带下，均匀分布在筒体段的表面，呈现出若干弧形截面的钢板，其作用是为了衬垫轮带，避免筒体的外表面同轮带面直接接触，这些筒体外的钢板就被称作筒体垫板。筒体垫板是否具有合理的结构是保证回转窑能否长期稳定的安全运行的关键，同时还具有决定维修、使用设备期限的重要作用。

2 作用

2.1 筒体以及轮带

回转窑在运行时，筒体温度相对较高。而轮带则会裸露于空气中，其外表面距离筒体距离较大，因而相对温度较低。若是轮带内表面无法及时的冷却，那么就会在内外表面产生相当的温度差，温度差会产生一定的应力，在该种应力的作用下就会使得轮带断裂。而在筒体外设置垫板后，轮带同筒体之间就会由于存在垫板而能够良好的进行通风散热，因而就不会在轮带内表面以及筒体的外表面形成过热的现象，从而有效的控制轮带内外的温度差，令其能够在规定的温度范围内，保证轮带能够安全稳定运行。

2.2 筒体的保护

而在回转窑中使用了浮动轮带结构，通常在筒体以及轮带圆周方向都会存在滑动。若是该处直接令轮带同筒体直接接触则必然会产生磨损，而添加了垫板之后则会降低磨损程度。设置了垫板之后的筒体外表面不会直接接触轮带，因此就不会因为相对摩擦而使得筒体受到磨损。此外，设置了垫板的筒体，其刚度也有一定的加强。

2.3 轮带安装相对方便

设置垫板的回转窑其本质上加大了支撑段的筒体直径，垫板长度一般设置为筒体长度的一半。一定程度也能够说是缩短了筒体的节段，因此轮带在进行套装时更为方便、容易，这一优势在更换轮带时较为突出。

2.4 利于粘挂窑皮

在回转窑的筒体中，会在内壁砌筑一层耐火砖，或者打上浇注料用以提高耐火度，保护筒体。在回转窑进行作业过程中，其窑衬的内表面会有窖皮产生，并附着在烧成带内表面。而对于窖皮的粘挂则要求平整、厚实、坚固、均匀，并且还应当牢牢粘固在耐火材料桑。因此回转窑进行操作的过程中需要把握窖皮的粘挂，窖皮对于整个生产过程具有重要意义。但是窖皮在过高的温度下不易粘挂，因此需要对筒体的温度予以控制，即公国垫板的设置，保证筒体中窖皮的粘挂。

3 计算、设计垫板

垫板的应用从上世纪初开始便有了一定的发展，其结构不断的被加以改进。目前回转窖中筒体垫板大多采用了浮板设计，基本上都采用浮放垫板。而垫板的设计需要以确切的数据作为基础，因此就涉及了垫板的计算。针对垫板的计算主要内容包括了周长、长度、宽度以及形状、块数，并需要对其同筒体之间的连接、支挡等做出正确的技术指标计算。

3.1 确定总周长

作用在回转窑筒体上的作用力作用在轮带上是通过垫板进行传递的，但是由于垫板的特殊结构使得垫板的受力并非是均匀的，往往在某一瞬间最下面的垫板受到作用力最大，两侧的则较小，位于上面的垫板在一般情况下几乎不受力。因此，应当保证垫板受到的最大作用力小于垫板所能承受的最大压力值，避免出现冷焊以及塑性形变现象。考虑到轮带以及筒体应当在结构上方便更换且具有足够空间进行冷却，垫板的总周长可以通过以下公式予以确定。

CF=KCCS=KC？仔D mm （1）

式中：KC-垫板的总周长系数，一般KC=0.5～0.7；

CS-筒体的外圆周长，mm CS=？仔D；

D-筒体的外圆直径，mm；

？仔-周周率，？仔=3.142

3.2 宽度以及数量的确定

确定了垫板总周长后，垫板的宽度会直接影响到垫板的使用数量。若是垫板具有较大的宽度，那么就会由于焊缝开裂导致筒体裂缝，这是出现筒体焊接问题的主要原因。钢板的厚度会影响到其刚度，刚度越大就越容易受到外力作用。若是对焊缝处产生集中的应力以及疲劳影响，那么应当对其进行及时的处理保证变导致筒体裂纹以及焊缝连接开裂。

3.3 确定垫板长度

轮带长度受到了诸多因素的影响，其中最主要的为轮带宽度以及支挡结构。可以通过相关计算予以明确：

LF=KLBt mm （2）

上述公式中KL为长度系数，用以应用在垫板长度计算中，相对于可调垫板、普通垫板，其中KL范围在1.7至2.4；对于可调型的垫板，KL取值1至1.002，该种计算仅对轮带接触点予以计算；而KL在浮放垫板即垫板的接触段，取值应当保证在1.2至2.1之间。其中Bt为轮带宽度，单位为毫米。

若是材料条件优越，那么应当选择垫板长度较长的。但是长度上应当控制，避免加固成本的提高，着对于企业盈利以及加工也是一种影响。

3.4 确定垫板厚度

径向变形在筒体上是无法避免的，尤其是轮带同垫板的内部被磨损后，由于轮带间隙的增加，就会加大筒体的变形量。由于垫板厚度的增加，刚性的加大，垫板不会随着筒体的变形随意变形，从而加大了焊缝处的应力。因此对于筒体外壁设计的较厚而将垫板设计较薄是较为合理的。垫板的厚度可以通过以下方式进行确定：

？啄F=K？啄？啄t mm （3）

上述公式中Kδ是垫板厚度的常用系数。普通垫板Kδ取值区间在0.4到0.6，而在小型回转窑以及浮放垫板其取值为0.6，而对于可调垫板中的固定垫板，厚度系数为0.35至0.50；而可调垫板中的活动垫板，其Kδ的取值范围最小为0.26，最大值为0.35；δt表示筒体厚度，单位毫米。

3.5 形状以及贴合度

焊缝应力大小以及加工的难易程度、筒体损伤都会受到垫板形状的影响。为了方便加工且对焊缝处的应力予以减小，筒体的焊接件全都改为使用圆角，并在垫板的端头增加一个大坡角作，这对于垫板同筒体之间的贴合有一定的作用。

垫板与筒体的贴合度，主要靠垫板横截面圆度与筒体焊接时所采取的措施来保证。国内大部分控制间隙≤0.5mm，而国外多控制在≤0.25mm，只要采取恰当的措施是能够满足这种要求的。

图1 挡圈擋块与垫板

3.6 垫板与筒体的联接

垫板浮放在筒体上，没有焊缝的影响。这样，不存在焊缝开裂的问题，筒体也不会产生附加应力，可以避免断裂的发生。所用的定位块和夹块虽与筒体焊接，因为块度小，所有的尖角又都采用圆角，所以受筒体变形的影响很小，应力集中也很小。但必须注意：在设计浮放垫板时，必须考虑三维的限位问题，即环向、轴向和径向都必须有定位和限位措施。

3.7 轮带的止挡装置

回转窑在运转时需要上下往复移动，以保证轮带和托轮接触表面磨损均匀。另外，窑体因温度变化轴向长度也在随之变化。这些都会使轮带与筒体在轴向上有相对移动。为了使轮带在轴向上准确地与垫板接触，必须在垫板上设置轮带的止挡装置，推荐使用挡圈。考虑热胀的问题，挡圈不宜制成整体，而应分瓣。一般可分为4～6瓣较好，具体根据窑径的大小确定。

挡圈与挡圈的接头，靠轮带的里侧应加工出大坡角或大圆弧，见图1，以免划伤轮带侧面，减轻磨损。

4 结束语

回转窑的发展速度令筒体垫板必须随之发展，目前筒体上采用复方结构的垫板是最佳的。虽然回转窑的筒体垫板在结构上通过不断的更新换代取得了一定成就，但是还是存在一些问题有待改进。

参考文献

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[2]江旭昌.回转窑筒体垫板的设计[Z].天津市博纳建材高科技.

[3]回转窑编写.回转窑[M].北京：冶金工业出版社.