靠模法现场车削煅烧炉滚圈技术初探

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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

蒸汽加热煅烧炉是纯碱生产的心脏设备，滚圈则是煅烧炉的重要部件之一，其运行过程中的稳定可靠对煅烧炉平稳运行起着至关重要的作用。由于整个煅烧炉炉体加上炉内物料的重量通过前后两个滚圈传递给4个托轮，因此滚圈承受很大的接触应力，运转过程中必然产生磨损。由于设计和使用上的原因，滚圈表面出现了长短不一的龟裂纹和许多深度不一的蜂窝状孔洞，尤其是当滚圈表面出现较有规律的轴向凹凸沟槽时，滚圈外圆面径向跳动严重超差，使炉体产生剧烈振动。此时，如果不及时消除振动，不但使托轮组使用寿命大为降低，而且使与炉体相关联的炉头炉尾密封等部件受到损坏，更为严重的是炉体不得不降速运转，使生产低负荷运行，极大影响纯碱产量，甚至造成停车。采用靠模法现场车削滚圈是我公司行之有效的一种修复方法。

1 靠模法现场车削原理

在车床上加工零件时，装夹车刀的刀台固定到拖板的滑动导轨上，滑动导轨与静导轨用丝杠刚性连接，吃刀深度由丝杠的转动量刚性控制。采用这种进刀车削方法我们称为刚性车削。

煅烧炉体的运行是依靠开式齿轮传动，在滚圈和托轮支承、约束下回转的，一旦滚圈表面发生变形失效，筒体回转中心将不同程度的改变。如果出现圆周方向的沟槽时，未出现沟槽的部分还是比较规矩的圆，筒体回转时轴线还比较稳定。此时用刚性车削法，尚可车削滚圈。如果滚圈外圆出现沿轴向贯通的沟槽时(俗称“棱子”)，滚圈表面实际形成了凹凸(波纹)相间的多面体。滚圈运转时会出现下列情况：当两个托轮同时接触凸起部分，此时滚圈中心向上移动；当两个托轮同时接触凹陷部分时，滚圈中心向下移动；当一个托轮接触滚圈的凹陷部分，另一个托轮接触滚圈的凸起部分，此时滚圈中心左右移动。如果再用刚性车削法，在已加工表面仍会留下凹凸(波纹)痕迹，达不到车圆表面的目的。我们通过车削煅烧炉汽轴定位止口(内孔)时验证了这一结果，因为采用刚性车削时通过测量内径尺寸，出现了在同一截面未车到部分直径尺寸小，车到的部分直径反而大的现象。这样车出来的孔不是圆的。

靠模法现场车削仿照车床上进行的仿形车削，仿形车削如图1所示。

1.工件 2.靠模板 3.滚柱 4.连接板 5.刀具图1 仿形车削

车削时，当床鞍作纵向进给运动，滚柱在靠模板的型槽内移动，通过连接板4带动刀具5作横向运动，刀具的纵向、横向运动合成完成仿形车削加工。从而在零件上加工出与靠模板2相同的型面。

靠模法滚圈现场车削如图2，车刀4和靠模2都安装在与横向拖板5成一体的刀台3上，通过调整顶丝9推动滑块8压缩弹簧7，弹簧压缩力推动横向拖板5移动，从而带动靠模与刀具与滚圈接触进行切削，纵向拖板6进行进给运动。如果按照图1仿形车削原理，加工精度主要取决于靠模精度，且滚柱直径必须小于其中心轨迹线的曲率半径。那么在现场车削滚圈时，在图2中使用的靠模2相当于图1中的滚柱3，滚圈自身则是是靠模板2，如果滚圈不圆，车削时将未加工表面的形状“复印”到已加工表面，则不能将滚圈车圆。如何将滚圈车圆，还是取决于图2中的靠模2，此时其作用正好与图1中的滚柱3相反，靠模的弧长不但不能小还要尽量长，要与凹凸沟槽的间距要适应，靠模弧长应该大于3个凹凸沟槽的间距，以保证靠模始终靠在两个以上凸台上。因为对刀时，靠模始终靠着2个以上凸台，凸台经过车刀时能车到，而凹槽经过车刀时，其表面距离刀尖距离远，这部分则不能被车到或因让刀现象车去较少，经过连续车削后，则凸台凹槽逐渐变得不明显，滚圈逐渐车圆。

1.滚圈 2.靠模 3.刀台 4.车刀 5.横向拖板 6.纵向拖板 7.压缩弹簧 8.滑块 9.顶丝图2 靠模法滚圈现场车削

2 车削过程中问题解决

在车削表面出现多棱体滚圈时，车削时出现棱子愈发明显，振动加剧故障，车削无法进行下去，召集相关人员进行研究解决对策，多数人认为车削装置刚度差造成颤刀，靠模布置有问题，托轮没有更换新的。笔者通过对车削原理的分析，不同意上述观点。认为，只要在车削时，横向拖板移动灵活没有研伤造成卡滞，就不会将滚圈车成多棱体，多棱体的出现是托轮与滚圈的接触情况发生改变使振动加剧造成的。在采取大多数人的建议后，加固刀架更换托轮后继续车削，车削几刀后，棱子又比较明显了，炉体振动加剧。在一筹莫展时，尝试调整托轮，因安装车削装置一侧无法调整托轮，只能在另一侧进行调整，托轮经过调整，炉体振动马上降了下来。困扰多年的问题解决终现曙光。

3 滚圈现场车削中调整托轮的作用

在许多文献中提到调整托轮的目的有三：一是使炉体能够按所要求的规律沿轴向正常地上下往复窜动，以保证托轮和轮带外表面均匀磨损；二是使回转炉体中心线保持直线性，以使托轮和滚圈受力均匀，不产生超载现象，降低功率消耗；三是使各档托轮能够均衡地承受炉体载荷，以保证不产生附加应力，减少或避免机件的过早损坏。

通过实践我们发现，托轮调整与炉体振动存在关系。下面就在滚圈车削时通过调整托轮减小炉体振动的原因进行分析。托轮支承滚圈运行时，表面相互碾压，其表面会产生弹性和塑性变形，尽管使表面出现各种缺陷，但在相互间接触面跑和后达到较好的接触，使运转相对平稳，炉体振动小，但此时不一定是理想接触，因为托轮与滚圈在轴向存在相互间凹凸部的结合可能限制炉体的轴向窜动，使挡轮或托轮的轴承承受较大的力。如果车削时，未更换托轮，在车削滚圈到一定程度改变了其表面形状，使两者间的接触情况发生变化，一般当接触面积变小时，炉体振动会加剧。如果换完托轮再进行车削，因为换完托轮后，先对托轮进行调整，使炉体与滚圈接触良好，此时炉体振动较小，如果在滚圈车削时改变了与托轮的接触面积，如果接触面积增加，此时振动将减小。如果接触面积减小，振动往往增大，此时就往往认为是车削装置、靠模、车削技术等出现问题造成车削质量事故，而误导大家往上述方面查找问题，即使采取了各种措施，也往往事倍功半。

4 结 语

利用靠模法进行滚圈现场车削在各行业应用多年，但对其原理和车削中出现各种问题解决的研究鲜有公开发表的成果，本文只是起到一个抛砖引玉的作用，希望能引起同行重视，将研究能深入下去。