王愛(ài)民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

固定銨預(yù)灰桶底部軸承改造

王愛(ài)民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

針對(duì)固定銨預(yù)灰桶存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了具體解決措施，大膽探索和應(yīng)用了ZGMn13材質(zhì)，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)為耐磨材質(zhì)在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

預(yù)灰桶；研磨效應(yīng)；ZGMn13；耐磨軸瓦；保護(hù)套

固定銨蒸餾工序是我公司新節(jié)能項(xiàng)目的重要組成部分，于2012年建成并投產(chǎn)，任務(wù)是將重灰車(chē)間三效蒸發(fā)工序來(lái)的濃縮母液與石灰磨制灰粉在預(yù)灰桶內(nèi)混合反應(yīng)，分解濃縮母液中的固定銨，然后再送入固定銨蒸餾塔蒸出其中的氨送老系統(tǒng)吸收；另利用濾過(guò)送來(lái)的冷母液與蒸氨出氣換熱，升溫后的熱母液送三效蒸發(fā)工序，從而實(shí)現(xiàn)熱量的綜合利用。預(yù)灰桶是本工序關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況的好壞直接決定著本工序生產(chǎn)能否穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

我公司固定銨預(yù)灰桶直徑為6.0 m，全高15 095 mm，全容積為294 m3，有效容積120 m3，轉(zhuǎn)速為42 r/min，桶壁與進(jìn)灰絞龍通過(guò)法蘭連接，桶頂設(shè)有母液噴淋口4個(gè)和補(bǔ)充灰乳口1個(gè)，預(yù)灰桶出氣設(shè)有噴淋口6個(gè)，預(yù)灰桶上部為內(nèi)部襯鈦(見(jiàn)圖1)。

圖1 固定銨預(yù)灰桶結(jié)構(gòu)

攪拌裝置采用槳式偏心安裝結(jié)構(gòu)，攪拌軸偏離預(yù)灰桶桶體中心線(xiàn)一定的距離，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中使得液流在各個(gè)部位點(diǎn)壓力分布不同，加強(qiáng)了液層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而增強(qiáng)了液層間的湍動(dòng)，防止液體在攪拌器附近產(chǎn)生渦流回轉(zhuǎn)區(qū)域，其攪拌效果與安裝擋板近似，使得攪拌效果得到明顯的改善。但偏心安裝也容易引起設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)。

2 存在問(wèn)題及原因分析

2.1 存在問(wèn)題

自固定銨工序投入運(yùn)行以來(lái)，預(yù)灰桶就暴露出諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在：進(jìn)料絞龍軸易斷、底部軸承使用周期短，檢修困難、夾克聯(lián)軸器頻繁松動(dòng)等。雖經(jīng)過(guò)多次改造，但底部軸承使用周期短的問(wèn)題一直沒(méi)有得到徹底解決，最長(zhǎng)使用周期1個(gè)月左右，導(dǎo)致生產(chǎn)被迫停車(chē)檢修，成為制約固定銨蒸餾系統(tǒng)平穩(wěn)生產(chǎn)的“瓶頸”。

2.2 原因分析

由于磨灰系統(tǒng)送來(lái)的干灰中攜帶大量泥沙，進(jìn)入預(yù)灰桶后隨液流流入桶底部定位軸與軸承間隙之中，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸與軸承之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在擠壓力作用下泥沙在配合面之間鑲嵌到零件表面形成研磨切削，導(dǎo)致軸承、軸等零部件快速磨損，配合間隙加大，沙粒流入量隨之增加，進(jìn)一步惡化磨損，引起攪拌長(zhǎng)軸軸定心不良，發(fā)生振擺，最終導(dǎo)致預(yù)灰桶攪拌零部件松動(dòng)甚至損壞，停產(chǎn)檢修。

3 解決措施

3.1 材質(zhì)選擇

針對(duì)上述問(wèn)題，我們查閱了諸多資料，曾試用耐磨鑄鐵、40Cr等多種材質(zhì)，均未取得良好的效果。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲分析，借鑒石灰溜管內(nèi)襯耐磨鑄錳板的經(jīng)驗(yàn)，決定采用ZMn13材質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。ZGMn13屬于高碳合金特殊性能鋼，鋼的常用牌號(hào)及化學(xué)成分機(jī)械性能如表1、2所示。

表1 高錳鋼牌號(hào)、化學(xué)成分(摘自GB/T 5680—1988)

注：ZGMn13系鑄造高錳鋼，“-”后阿拉伯?dāng)?shù)字表示品種代號(hào)。

表2 高錳鋼力學(xué)性能(摘自GB/T 5680—1988)

注：表中力學(xué)性能為水韌處理后試樣數(shù)據(jù)值。

ZGMn13鋼是應(yīng)用廣泛的典型耐磨鋼。通過(guò)價(jià)格和加工性能等多方面考慮決定采ZGMn13-1鋼。用為了改善組織以提高韌性，對(duì)鋼進(jìn)行水韌處理，即加熱到1 000～1 100 ℃適當(dāng)保溫后水冷，消除沿晶界或滑移面析出的碳化物，獲得均勻的、單一的奧氏體組織，使之具有高的抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性和無(wú)磁性[1]。ZGMn13-1鋼的主要特點(diǎn)是在使用中受到劇烈沖擊和強(qiáng)大壓力而變形時(shí)，其表面層將迅速產(chǎn)生加工硬化并有馬氏體及ε相沿滑移面形成，從而產(chǎn)生高耐磨的表面層，而內(nèi)層仍保持優(yōu)良的韌性[2]，因此即使零件磨損到很薄，仍能承受較大的沖擊載荷不致破裂,故可用于鑄造各種耐沖擊的耐磨件。

3.2 實(shí)施方案

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪出圖，聯(lián)系相關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)家定制ZGMn13-1鋼耐磨軸瓦和保護(hù)套，保護(hù)套采用過(guò)盈配合熱裝于定心軸上，為了不使碳在加熱過(guò)程中析出，控制加熱溫度在100 ℃以?xún)?nèi)。此外，ZGMn13鋼的導(dǎo)熱性很差，加熱需緩慢，以免產(chǎn)生裂紋。與耐磨軸瓦形成硬對(duì)硬的一對(duì)摩擦副，高錳鋼由于加工硬化快，切削加工困難，采用精密鑄造并水韌處理后磨削的工藝進(jìn)行加工，以保證加工精度。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，配合間隙進(jìn)入沙粒的軸瓦與保護(hù)套在沖擊擠壓力作用下，表面產(chǎn)生加工硬化效應(yīng)，從而產(chǎn)生高耐磨表面層，進(jìn)而延長(zhǎng)耐磨軸瓦與保護(hù)套使用壽命。

4 結(jié) 語(yǔ)

此次改造于2014年10月實(shí)施，檢修周期由原來(lái)的不足一個(gè)月延長(zhǎng)到了三個(gè)月以上，已經(jīng)能滿(mǎn)足生產(chǎn)周期的需要。

ZGMn13鋼在固定銨預(yù)灰桶大膽應(yīng)用的成功，不但解決了制約生產(chǎn)穩(wěn)定的瓶頸問(wèn)題，大大降低了檢修頻次和工作量，而且為其他滑動(dòng)軸承快速磨損設(shè)備改造提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

[1] 《鋼鐵熱處理》編寫(xiě)組.鋼鐵熱處理原理及應(yīng)用[M].上海:上?？萍汲霭嫔?2007

[2] 米德林.金屬力學(xué)性能[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005

TQ114.15

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