Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор)
Приведен анализ причин выхода из строя бандажей вращающихся печей в процессе эксплуатации. Рассмотрены существующие методы ремонта сквозных трещин в бандажах без их демонтажа с корпуса печи. Дан сравнительный анализ эффективности выполнения ремонтных работ с применением электродуговой и электрошлако...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101920 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) / С.М. Козулин, И.И. Лычко, М.Г. Козулин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 10 (654). — С. 40-47. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859588935078903808 |
|---|---|
| author | Козулин, С.М. Лычко, И.И. Козулин, М.Г. |
| author_facet | Козулин, С.М. Лычко, И.И. Козулин, М.Г. |
| citation_txt | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) / С.М. Козулин, И.И. Лычко, М.Г. Козулин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 10 (654). — С. 40-47. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Приведен анализ причин выхода из строя бандажей вращающихся печей в процессе эксплуатации. Рассмотрены существующие методы ремонта сквозных трещин в бандажах без их демонтажа с корпуса печи. Дан сравнительный анализ эффективности выполнения ремонтных работ с применением электродуговой и электрошлаковой сварки.
The causes for failure of the bands of rotary furnaces in operation are analyzed. The existing methods of repair of the through-thickness cracks in the bands without their dismantling from the furnace body are considered. Comparative analysis of the effectiveness of repair operations with application of arc and electroslag welding is given.
|
| first_indexed | 2025-11-27T12:41:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.791:669.94.041
МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БАНДАЖЕЙ
ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧЕЙ (Обзор)
С. М. КОЗУЛИН, инж., И. И. ЛЫЧКО, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
М. Г. КОЗУЛИН, канд. техн. наук (Тольяттинский гос. ун-т, Россия)
Приведен анализ причин выхода из строя бандажей вращающихся печей в процессе эксплуатации. Рассмотрены
существующие методы ремонта сквозных трещин в бандажах без их демонтажа с корпуса печи. Дан сравнительный
анализ эффективности выполнения ремонтных работ с применением электродуговой и электрошлаковой сварки.
К л ю ч е в ы е с л о в а : вращающиеся печи, бандажи, тре-
щины, методы ремонта, монтажные условия, сварка элект-
родуговая, автоматическая, электрошлаковая, многослой-
ная электрошлаковая сварка
Основными элементами технологических линий по
производству цемента, обжига сырьевых материа-
лов в металлургической, химической промышлен-
ности и других являются такие металлоемкие круп-
ногабаритные агрегаты, как вращающиеся печи
диаметром 3,6… 7 м и длиной 75…230 м (рис. 1)
[1]. В печах, эксплуатируемых в непрерывном ре-
жиме, для получения цементного клинкера, из-
вести, гипса, глинозема, металлургических ока-
тышей и др., проводят высокотемпературную
обработку сырья. В зависимости от типоразмера
номинальная часовая производительность, напри-
мер, цементных печей составляет 22…125 т клин-
кера. Поэтому аварийная остановка цементной печи
диаметром 5 185 м (только от недовыпуска про-
дукции) приводит к убыткам предприятия, дости-
гающим 75 т клинкера за каждый час простоя.
Корпус вращающейся печи [1] представляет со-
бой относительно тонкостенную (S = 16…30 мм)
цилиндрическую оболочку с утолщенными под-
бандажными обечайками (S = 40…100 мм), наг-
руженную по длине усилиями от собственного
веса, веса футеровки и веса перерабатываемого
материала, и в то же время нагруженную сосре-
доточенными силами, действующими на площад-
ках контакта между корпусом и бандажами. Сос-
редоточенные силы вызывают наибольшие напря-
жения в корпусе и узлах печи в районе опор. В
зависимости от длины печи на ее корпусе уста-
новлено от четырех до девяти опорных бандажей.
В печах диаметром 5 и более метров (в местах
установки бандажей) на корпус передается опорная
реакция, достигающая 4000 кН и более [2].
Наиболее тяжелонагруженными и аварийно-
опасными деталями вращающихся печей являют-
ся опорные бандажи сплошного прямоугольного
сечения, надеваемые на корпус печи с опреде-
ленным радиальным зазором, а также бандажи
сплошного фигурного сечения, ввариваемые в
корпус печи [3].
Для печей диаметром более 4,5 м широко ис-
пользуются негабаритные бандажи, изготовлен-
ные из двух окончательно обработанных литых
половин с применением электрошлаковой сварки
(ЭШС) на месте монтажа печей [4]. Большинство
бандажей изготавливают из среднеуглеродистых
сталей 35Л, 30ГСЛ и 34Л-ЭШ. Размеры попереч-
ных сечений сварнолитых бандажей составляют
(355…500) (900…1350) мм.
К настоящему времени накоплен большой
опыт изготовления сварнолитых бандажей в про-
изводственных и монтажных условиях из сталей
30Л, 35Л, 25ГСЛ и 30ГСЛ. Оптимальной является
технология сборки и сварки окончательно обра-
© С. М. Козулин, И. И. Лычко, М. Г. Козулин, 2007
Рис. 1. Вращающиеся обжиговые печи диаметром 5 185 м с
бандажами прямоугольного сечения, установленными на кор-
пусе печи с радиальным зазором (а), и вварными бандажами
фигурного сечения (б)
40 10/2007
ботанных половин бандажа в точный размер [5].
Оба стыка бандажа одновременно заваривают
ЭШС, после чего осуществляют местную терми-
ческую обработку сварных швов с помощью пе-
реносных электрических печей.
Полный средний срок службы бандажей дол-
жен составлять не менее 21 года при количестве
оборотов 0,6…2,0 об/мин и не менее 19 лет при
количестве оборотов 2,1…3,5 об/мин [2]. Однако
на практике не все бандажи вырабатывают нор-
мативный срок эксплуатации из-за разрушения по
поперечному сечению, чрезмерного износа и вык-
рашивания металла поверхности катания и др.
Многолетняя практика показала, что основной
причиной длительного простоя указанных техно-
логических линий является образование сквозных
поперечных трещин в бандажах вращающихся пе-
чей (рис. 2).
Учитывая, что в странах СНГ насчитывается
более 100 цементных заводов, на каждом из ко-
торых эксплуатируется две и более технологичес-
кие линии непрерывного цикла производства, на
вращающихся печах в постоянной работе нахо-
дится более 1200 сварнолитых бандажей. Соглас-
но анкетным данным бюро надежности ЗАО
«Волгоцеммаш», являющимся в течение сорока
лет головным предприятием по выпуску враща-
ющихся печей, в целом только по цементной от-
расли в результате появления трещин ежегодно
выходит из строя от трех до семи бандажей, при-
чем в 86 % случаев образуются сквозные тре-
щины [6].
Проведенный статистический анализ показал,
что большинство разрушений бандажей наблю-
далось на цементных заводах, оснащенных наи-
более крупными печами длиной 95 м и диаметром
6,4/7,0 м (около 70 %) для сухого способа про-
изводства цемента. Характерной особенностью
эксплуатации этих печей является ускоренный ра-
зогрев горячей зоны в пусковой период, что при-
водит к образованию большой разности темпе-
ратур нагрева подбандажной обечайки и бандажа.
При этом в начальный момент (6 ч) в результате
нагрева подбандажной обечайки (230 оС) и уве-
личения ее диаметра ликвидируется заданный ра-
диальный (тепловой) зазор (с 7,5 до 0 мм) между
бандажом и обечайкой (рис. 3). С этого момента
наступает состояние распора бандажа силами, соз-
даваемыми температурными напряжениями в
подбандажной обечайке и наличием собственных
напряжений в бандаже от перепада температур по
его толщине. Вторым фактором, влияющим на не-
сущую способность бандажей, являются поперечные
деформации изгиба от реакций роликоопор и условия
перераспределения механических нагрузок на опорах
печи в связи с искажением ее геометрической формы
в процессе работы (рис. 4).
Косвенную оценку деформаций изгиба банда-
жей осуществляют путем измерения поперечных
деформаций корпуса печи в районе установки
бандажей. Для этого на корпус печи устанавли-
вают механический портативный прибор (дефор-
мациограф Д9-А) с магнитным креплением [7],
содержащий самопишущее устройство, позволя-
ющее получать в масштабе 100:1 геометрически
Рис. 2. Типичное разрушение бандажа вращающейся печи в
результате образования сквозной поперечной трещины
Рис. 3. Схема расположения температурных датчиков (а) и
график нагрева (б) бандажа и подбандажной обечайки горя-
чего конца вращающейся печи диаметром 6,4/7 95 м в пус-
ковой период: 1 — бандаж; 2, 3 — соответственно
подбандажная обечайка и накладка; 4 — термометры; 5 —
ролик подбандажный
10/2007 41
подобные картины деформаций корпуса в про-
цессе вращения печи (рис. 5, а).
Деформации записывают в поперечных сече-
ниях корпуса, расположенных на расстоянии по-
ловины диаметра корпуса печи с обеих сторон
от среднего сечения бандажа [7]. В каждом по-
перечном сечении деформации записывают в трех
точках, расположенных равноудаленно на наруж-
ной окружности корпуса печи. При этом точки
замеров в различных поперечных сечениях рас-
полагают на одной и той же образующей корпуса
печи (см. рис. 5).
Измерения поперечных деформаций корпусов
печей диаметром 5 м и более показали, что на-
ибольшие перегрузки опор, превышающие сред-
ние значения более чем в 1,5 раза и приводящие
к значительным изгибным напряжениям в бан-
дажах, установленных на подбандажных обечай-
ках с радиальным зазором, возникают на вторых
опорах с холодного конца и предпоследних на
горячем конце [7].
Измерения прямолинейности корпуса печи вы-
явили значительные искривления ее продольной
оси, что повлекло за собой неравномерное рас-
пределение нагрузок по опорам [8]. Установлено,
что перегрузки опор, возникающие вследствие
местного искривления геометрической оси печи
в период ее работы, в 2…3 раза превышают рас-
четные нагрузки.
Очевидно, что при совпадении перегрузок
опор и превышении допустимых прогибов воз-
можно развитие трещин, которое в дальнейшем
может привести к полному разрушению бандажа.
Анализ разрушений бандажей показал, что наи-
более часто аварии происходят именно на вторых
с краю опорах, а также соседних с ними [7, 9].
Замеры (с участием одного из авторов настоящей
статьи) поперечных деформаций корпуса печи
диаметром 5 185 м в ПО «Новоросцемент», на
которой в горячей зоне установлены вварные бан-
дажи, изготовленные методом ЭШЛ, показали,
что деформации данного типа практически отсут-
ствуют, что объяснимо существенным увеличе-
нием жесткости корпуса в районе опор. Установка
вварных бандажей позволила значительно повы-
сить стойкость футеровки печи. Однако такая кон-
струкция бандажа создает сечение с большим мо-
ментом инерции, что неблагоприятно влияет на
работоспособность пролетных обечаек. Повышен-
ная жесткость корпуса печи в районе установки
вварных бандажей и погрешности установки ро-
ликоопор также часто приводят к перегрузкам
опор (наблюдаются отрывы поверхности катания
бандажей от роликоопор), а это к разрушению
вварных бандажей. При этом изначально трещины
зарождаются в обечайках, к которым приварен
бандаж, а затем поражают тело бандажа.
Рис. 4. Эпюра напряжений в наружных слоях бандажа враща-
ющейся печи от реакций роликоопор (без учета момента
вращения): 1 — бандаж; 2 — опорный ролик (Q = 7,2 МН;
R = 4,16 МН)
Рис. 5. Фрагмент проведения измерения деформаций (а) и
иллюстрация деформациограммы (б) фактического состояния
прогиба подбандажной обечайки вращающейся печи диамет-
ром 5,6/5,0 185 м: 1 — бандаж; 2 — подбандажная обечайка;
3 — деформациограф Д-9А; hmax — разность максимальных
прогибов; D0 и D90 — вертикальный и горизонтальный раз-
меры деформациограммы (масштаб записи 100:1), мм; ρ —
радиус нейтральной окружности, мм
42 10/2007
Таким образом, из всего многообразия факторов,
отрицательно влияющих на несущую способность
бандажей вращающихся печей, в качестве основных
можно выделить следующие (рис. 6):
неравномерные температурные нагрузки в ре-
зультате быстрого нагрева корпуса в пусковой пе-
риод вращающихся печей диаметром более 5 м
и ликвидации радиального (теплового) зазора
между бандажом и подбандажной обечайкой;
неравномерное распределение механических
нагрузок на опорах вращающихся печей диамет-
ром 5 м и более, вызывающих высокие изгибные
напряжения;
ослабление поперечного сечения бандажей в
результате наличия скрытых металлургических
дефектов в литье и дефектов сварных соединений
таких, как неоднородность механических свойств,
усадочные раковины, флокены, трубчатые поры,
непровары, трещины в сварном шве и др.
Влияние первого фактора уменьшают путем
совершенствования технологии эксплуатации об-
жиговых агрегатов, второго — изменением кон-
струкции опорного узла печи (например, с
помощью установки роликоопор на пневмопо-
душки конструкции ИЭС им. Е. О. Патона НАН
Украины) [9], третьего — путем улучшения ка-
чества литья заготовок, технологии их сварки,
термообработки и совершенствования методов
контроля качества при изготовлении бандажей.
Однако и в настоящее время вопрос проведе-
ния ремонтных работ вышедшего из строя обо-
рудования на месте его эксплуатации не теряет
своей актуальности.
Ремонт таких крупных деталей, как бандажи
вращающихся печей, практически невозможен без
применения сварки. Восстановительные работы с
использованием сварочных процессов всегда бы-
ли актуальными при ликвидации аварий в тех-
нологических линиях с непрерывным циклом про-
изводства. В практике известны и применяются
два варианта ликвидации последствий образова-
ния разрушений в бандажах:
замена разрушившегося бандажа новым [10];
ремонт трещины в бандаже непосредственно
на корпусе печи различными способами сварки
плавлением (таблица) [11].
Производство работ по первому варианту
включает разрезание корпуса печи, снятие бан-
дажа с подбандажной обечайкой, а в ряде случаев
— дополнительно снятие двух смежных обечаек,
установку новой подбандажной обечайки с новым
бандажом и приварку ее к корпусу печи [10]. Этим
мероприятиям предшествуют работы по удале-
нию огнеупорной футеровки печи и последующее
ее восстановление. В зависимости от готовности
и организации работ такой ремонт может длиться
от 12 до 60 сут и является наиболее трудоемким
и дорогостоящим (таблица, п.1).
Известен также метод замены изношенных
бандажей, исключающий разрезание корпуса печи
[12]. На одном из цементных заводов США из-
ношенные бандажи вращающихся печей заменяли
новыми, выполненными из двух половин. Дефек-
тный бандаж разрезали в горизонтальной плос-
кости на две части и демонтировали половины.
На подбандажную обечайку надевали поочередно
две половины нового бандажа, которые временно
скрепляли фиксирующим кольцом. Затем обе по-
ловины бандажа скрепляли стяжными болтами.
После замены фиксирующего кольца стяжные
болты заменяли стальными стержнями, которые
приваривали изнутри и снаружи. Фиксирующие
кольца приваривали к подбандажным пластинам.
Вся операция замены изношенного бандажа новым
занимала двое суток. Такая технология ремонта
применима для печей малого диаметра, где исполь-
зуют бандажи несплошного сечения, однако на
практике ни в Украине, ни в СНГ применение бан-
дажей такой конструкции неизвестны.
В большинстве случаев ремонт трещин выпол-
няют по второму варианту, т. е. производят за-
варку трещин, не снимая бандаж с корпуса печи.
Для этого бандаж поворотом корпуса печи уста-
навливают аварийным местом строго в верхнее
положение. Для размещения сварочного обору-
дования на корпусе печи монтируют площадку
с деревянным настилом и брезентовым шатром,
изготавливают двухмаршевую лестницу.
Чаще всего трещины в бандаже исправляют
с помощью ручной электродуговой сварки пок-
рытыми электродами [13]. В таких случаях раз-
делку трещин производят газопламенной резкой
с приданием разделке V или X-образной формы
(таблица, п. 2, 3). Для обеспечения провара корня
шва применяют медные подкладные пластины
толщиной 8 мм. Сварку осуществляют известным
способом «горка» от середины стыка к торцам
бандажа. Формирование шва по торцам разделки
свободное. Сварку выполняют непрерывно и од-
новременно два сварщика с проковкой каждого
слоя шва. Для сварки применяют электроды марки
УОНИ-13/55 диаметром 5 мм. Общая длитель-
Рис. 6. Диаграмма результатов статистического анализа при-
чин разрушения бандажей вращающихся обжиговых печей:
1 — дефекты сварных швов (36 %); 2 — дефекты литья при
изготовлении бандажей (24 %); 3 — нарушения правил экс-
плуатации печей (40 %)
10/2007 43
ность ремонта сквозной трещины в бандаже вра-
щающейся печи диаметром 5 185 м с примене-
нием ручной сварки составляет 7…12 сут.
Известен опыт заварки трещин в бандажах с
применением механизированной дуговой сварки
порошковыми проволоками (табл. 2, п. 4, 5). В
этих случаях подварку корня шва производят руч-
ной электродуговой сваркой. При использовании
X-образной формы разделки кромок возникает не-
обходимость вырезки окна в подбандажной обе-
чайке, которую осуществляют после разборки фу-
теровки. Сварку выполняют так же, как и в пре-
дыдущем случае, два сварщика одновременно, но
в два этапа. Вначале заваривают наружную часть
разделки (со стороны поверхности катания бан-
дажа), затем корпус печи поворачивают на 180°
и производят заварку оставшейся части разделки
внутри корпуса печи через вырезанное окно.
Учитывая, что бандажи изготавливают из уг-
леродистых сталей, а также высокую жесткость
закрепления кромок, проведение ремонта требует
предварительного подогрева стыка перед сваркой
до температуры 150…200 °С с последующей мес-
тной термической обработкой (высокий отпуск
для снятия остаточных сварочных напряжений).
Известны способы ремонта трещин в бандажах
с применением автоматической сварки под флю-
сом [14]. Разделку кромок трапецеидальной фор-
мы производят газокислородной резкой (таблица,
п. 6–8). При этом размеры разделки выбирают в
зависимости от отклонения трещины от образу-
ющей поверхности катания бандажа, а также в
радиальной плоскости. Эти отклонения могут
достигать 150…300 мм. Кромки зачищают наж-
дачным камнем, затем приваривают выводные
планки. Корень шва заваривают ручной сваркой
на высоту 20 мм по медной подкладной пластине,
которую заводят в зазор между бандажом и кор-
пусом печи, либо вваривают стальную остающу-
юся пластину. Автоматическую сварку под флю-
сом выполняли одной дугой с возвратно-посту-
пательным движением аппаратами типа АВС, ТС-
Способы ремонта трещин в бандажах без их демонтажа с корпуса вращающихся печей
44 10/2007
17МУ или одновременно двумя дугами с по-
мощью аппарата А1412. В качестве сварочных
материалов используют сварочную проволоку Св-
08А и флюс АН-348А. Местную термообработку
заваренных швов проводят с помощью нестан-
дартных накидных электропечей или мощных га-
зовых горелок. Общее время восстановительных
работ составляет от 11 до 36 сут.
В США для ремонта сквозной трещины, об-
наруженной в бандаже обжиговой печи на заводе
«Tilden Mining Co.» по производству железных
окатышей, использовали технологию и оборудо-
вание для сварки в узкий зазор [15] (таблица, п. 9).
Трещину вырезали двумя параллельными резами,
установив на корпусе печи станок, имеющий дис-
ковую пилу большого диаметра. Размеры прямо-
угольной разделки кромок следующие: ширина —
76,2 мм, длина — 1016 мм, глубина — 508 мм.
Посередине глубины разделки вварили стальную
пластину толщиной 12 мм. Автоматическую
сварку верхней части разделки осуществляли сва-
рочным трактором, снабженным головкой для вы-
полнения сварки в узкий зазор. Внутреннюю часть
разделки заварили одной проволокой марки Lin-
сoln L-61 диаметром 2,72 мм через окно, выре-
занное в корпусе печи. Всего потребовалось нало-
жить 900 слоев сварного шва. Перед началом сварки
осуществляли предварительный подогрев стыка до
температуры 150 °С, а после сварки произвели вы-
сокий отпуск при температуре 620 °С с выдержкой
в течение 10 ч. Машинное время заварки разделки
составило 14 сут, а общее время восстановительных
работ — 21 сут.
Приведенные технологические приемы исправ-
ления разрушившихся бандажей вращающихся пе-
чей имеют следующие существенные недостатки:
низкая производительность сварочных работ;
большие трудовые и материальные затраты;
сложность ведения процесса сварки;
не всегда обеспечивается стабильное качество
металла сварного соединения;
неудовлетворительные (особотяжелые) усло-
вия гигиены труда исполнителей.
Устранить перечисленные недостатки можно
прежде всего, используя для выполнения ремон-
тных работ ЭШС, которая нашла достаточно ши-
рокое распространение при исправлении трещин
в крупногабаритных толстостенных металлокон-
струкциях и деталях машин металлургического,
машиностроительного, горно-обогатительного,
кузнечно-прессового, прокатного и другого обо-
рудования [16,17]. Например, с применением
ЭШС плавящимся мундштуком был успешно про-
изведен ремонт таких уникальных изделий, как
цилиндр пресса усилием 9000 т и массой 28 т,
изготовленного из стали 35Л, валок листогибоч-
ной машины диаметром 750 мм и длиной
11500 мм, разрушившаяся боковина станины па-
кетир-пресса, коленчатый вал привода рабочей
клети стана ХПТ-4,5 и др. [17].
В приведенных примерах применяли канони-
ческую ЭШС плавящимся мундштуком с исполь-
зованием многоэлектродного специализированно-
го оборудования и мощных источников питания,
рассчитанных на работу на токах до 9000 А. При
этом проводили демонтаж агрегата и извлечение
разрушившейся детали для транспортирования ее
частей на производственный участок, имеющий
необходимое сварочное оборудование и сбороч-
но-сварочный стенд под ЭШС восстанавливаемых
элементов. Такой метод является очень эффек-
тивным при выполнении ремонтных работ, про-
водимых непосредственно на территории маши-
ностроительных заводов. Для ремонта бандажей
вращающихся печей на месте их эксплуатации,
т. е. в монтажных (практически полевых) усло-
виях, он оказался малопригодным.
Известны примеры ремонта сквозных трещин
в бандажах без их демонтажа с корпуса печи с
помощью ЭШС плавящимся мундштуком за один
проход [18] (таблица, п. 11). Для осуществления
такого метода ремонта потребовалось применение
трех аппаратов А-1304 с мощными трансформа-
торами, что в монтажных условиях вызывает серь-
езные затруднения в плане организации работ, не-
обходимости подведения сети электропитания
большой установленной мощности, а также по
технике выполнения ЭШС.
Основными причинами, сдерживающими при-
менение традиционной ЭШС при ремонте бандажей
на месте их эксплуатации без демонтажа последних
с корпуса вращающейся печи являются:
отсутствие специализированного малогабарит-
ного оборудования для ЭШС на предприятиях,
эксплуатирующих вращающиеся печи;
отсутствие мобильных бригад, имеющих опыт
эффективного проведения ремонтно-восстанови-
тельных работ и оснащенных необходимым сва-
рочным оборудованием;
большие затраты времени и средств на дос-
тавку крупногабаритного оборудования для ЭШС;
сложности размещения и монтажа многоэлек-
тродного оборудования на большой высоте (более
20 м);
трудности в обеспечении гарантированного
сплавления нижних кромок бандажа из-за конс-
труктивного наклона корпуса печи к горизонту
(4…5 %).
По нашему мнению, для проведения ремонт-
ных работ в таких условиях наиболее перспек-
тивны способы ЭШС, при которых свариваемый
металл по толщине соединяют не за один проход,
а путем выполнения нескольких вертикальных
слоев в определенной последовательности [19].
Этими способами, несмотря на увеличение ма-
шинного времени сварки (по сравнению с тра-
10/2007 45
диционной ЭШС за один проход), легче обеспе-
чить гарантированное сплавление нижних кромок.
Появляется возможность повысить механические
свойства металла сварного соединения за счет эф-
фекта автотермообработки предыдущих слоев пос-
ледующими [19]. Кроме того, важным является и
то, что при многослойной электрошлаковой сварке
(МЭШС) можно использовать несложное мобиль-
ное малогабаритное оборудование и сварочные ис-
точники питания малой мощности, имеющиеся
практически на всех предприятиях, эксплуатиру-
ющих крупные машины и механизмы.
Известны примеры применения ЭШС в нес-
колько проходов при ремонте крупных изделий
в производственных условиях [20–24]. В Гер-
мании разработан способ «канальной» ЭШС [20],
при котором разделку трещины производили в
виде ряда прямоугольных отверстий размером
70 32 мм, образованных пазами на стыкуемых
кромках с перегородками из основного металла
между ними толщиной 10 мм. Сварку выполняли
плавящимся или неплавящимся трубчатым мун-
дштуком с применением электродной проволоки
диаметром 2,5 мм. Этим способом была заварена
сквозная трещина в бабе молота. Перед началом
сварки был осуществлен общий подогрев послед-
ней до температуры 400 °С, а затем выполнена
последовательная заварка 20 каналов электрош-
лаковым способом. Известен способ ЭШС [21],
при котором разделку трещины на всю глубину
производят путем сверления отверстий диаметром
40 мм, оставляя перемычки из основного металла
толщиной 10 мм. Известен также прием, когда
сварку каждого отверстия производят вращаю-
щимся трубчатым плавящимся мундштуком, по
которому эксцентрично его оси подают свароч-
ную проволоку [22]. Разработан способ МЭШС
по методу «колодцев» [23], при котором разделку
трещины осуществляют сверлением отверстий ди-
аметром 50…75 мм, оставляя перемычки толщи-
ной 20…25 мм, а заварку отверстий производят
трубчатым плавящимся мундштуком, через кото-
рый подают три электродные проволоки. С по-
мощью этого метода на Северском трубном заводе
была восстановлена станина прокатного стана, в
боковой стойке и основании которой образова-
лись две сквозные трещины.
Известен способ [24], при котором разделку
трещины производят сверлением отверстий диа-
метром 50 мм с шагом 0,8…0,9 диаметра, а сварку
выполняют удлиненным неплавящимся мундшту-
ком с подачей одной сварочной проволоки диа-
метром 5 мм. Этот метод был успешно исполь-
зован для ремонта несквозной трещины в бандаже
без его снятия с корпуса вращающейся печи [25]
(табл. 2, п. 10). Трещину разделали путем свер-
ления отверстий на всю глубину ее залегания с
шагом между осями отверстий 52…53 мм. Для
сверления использовали мощный радиально-свер-
лильный станок, который установили на корпусе
печи на специально приваренных тумбах. Стык
перед началом сварки нагрели газовыми горел-
ками до температуры 300…350 °С. Для удержа-
ния шлаковой ванны в каждое отверстие, смежное
свариваемому, устанавливали водоохлаждаемое
медное устройство. Производительность ремонта
в этом случае повысилась в 3 раза по сравнению
с ручной сваркой, показатели ударной вязкости
возросли в 2…3 раза за счет эффекта автотермо-
обработки предыдущих слоев последующими,
уменьшился объем наплавленного металла [26].
Однако приведенные способы МЭШС, отли-
чаясь значительными преимуществами перед
электродуговыми способами сварки, имеют оп-
ределенные недостатки, ограничивающие область
их применения в монтажных условиях.
Широкого распространения для ремонта сквоз-
ных трещин в бандажах вращающихся печей пе-
речисленные выше способы не получили по сле-
дующим причинам:
низкая стойкость слоев сварного шва к обра-
зованию кристаллизационных трещин, особенно
при заварке отверстий глубиной более 100 мм;
сложность разделки трещин механическим пу-
тем непосредственно на корпусе печи;
при значительном отклонении трещины от ра-
диального направления, в процессе ее разделки
путем сверления отверстий практически невоз-
можно охватить всю область залегания трещины;
трудность исправления сильно разветвленных
трещин, а также широкой сетки трещин.
Сравнительный анализ эффективности спосо-
бов исправления сквозных трещин в бандажах
вращающихся печей (рис. 7) показал, что наи-
более перспективным технологическим процес-
сом для ремонта разрушившихся бандажей
непосредственно на месте их эксплуатации явля-
ется ЭШС. Однако ее применение сдерживается
Рис. 7. Зависимость производительности ремонта сквозных
трещин в бандажах вращающихся печей от применяемых
способов сварки: 1 — автоматическая сварка под флюсом в
узкий зазор; 2 — ручная сварка покрытыми электродами;
3 — механизированная сварка порошковой проволокой; 4 —
автоматическая сварка под флюсом; 5 — автоматическая
сварка под флюсом двумя дугами; 6 — МЭШС пробковыми
швами; 7 — ЭШС плавящимся мундштуком
46 10/2007
рядом приведенных выше причин. Для решения
указанной задачи необходима разработка способа
ремонта, свободного от указанных недостатков.
Выводы
1. Образованию сквозных трещин в бандажах вра-
щающихся печей способствуют высокие напря-
жения, вызванные деформациями изгиба, нерав-
номерные температурные нагрузки, нарушения
правил эксплуатации вращающихся печей, нали-
чие скрытых дефектов металлургического харак-
тера в основном металле, а также дефекты в свар-
ных соединениях.
2. Разрушившиеся бандажи вращающихся пе-
чей восстанавливают на месте их эксплуатации
различными способами сварки плавлением. Од-
нако способы ремонта сквозных трещин в бан-
дажах электродуговыми способами сварки, как
правило, малопроизводительны и не всегда обес-
печивают получение качественных сварных сое-
динений, а также требуемых условий гигиены тру-
да. Применение известных способов ЭШС для
этих целей более предпочтительно, однако огра-
ничено рядом технических и технологических
трудностей.
3. Проблема ремонта сквозных трещин в
бандажах вращающихся печей может быть решена
с помощью разработки комплекса технологических
приемов, включающих эффективный способ под-
готовки кромок, технику качественной заварки
трещин и др., обеспечивающих возможность исп-
равления трещин с большой степенью разветвления.
1. Боганов А. И. Вращающиеся печи цементной промыш-
ленности / Под ред. П. В. Левченко, К. А. Долганова. —
М.: Машиностроение, 1965. — 319 с.
2. ТУ 22-170–87. Бандажи вращающихся печей. — М.:
ЦНИИТЭстроймаш, 1987. — 27 с.
3. Наседкин И. В. Конструкции бандажей вращающихся
печей // Цемент. — 1980. — № 5. — С. 23.
4. Электрошлаковая сварка негабаритных бандажей це-
ментных печей из стали 35 Л / О. О. Розенберг, Л. Н. Ко-
ломиец, И. И. Сущук-Слюсаренко и др. // Внедрение но-
вых способов сварки в промышленность. — Киев:
Гостехиздат УССР, 1960. — С. 176–193.
5. Сущук-Слюсаренко И. И. Метод получения точных раз-
меров изделий при электрошлаковой сварке. — Киев:
УкрНИИНТИ, 1969. — 42 с.
6. Козулин М. Г., Сущук-Слюсаренко И. И., Козулин С. М.
Многослойная электрошлаковая сварка при ремонте тре-
щин крупногабаритных изделий // Материалы науч.
техн. конф. «Состояние и перспективы развития элект-
ротехнологии» (Вторые Бенардосовские чтения). —
Иваново, 1985. — С. 25–26.
7. Рояк Д. А., Михалев М. Ф., Мурзин А. Ф. Исследование
деформированного состояния корпусов вращающихся
печей // Тр. Гипроцемента. — 1969. — Вып. 34. —
С. 126–174.
8. Билецкий С. М. и др. Искривление оси корпуса вращаю-
щейся печи в процессе эксплуатации // Цемент. — 1973.
— № 3. — С. 14.
9. Опыт эксплуатации печи размером 5 185 м с опорами на
пневмоподушках / С. М. Билецкий, К. Ф. Матвиенко, В. А.
Чурюмов и др. // Там же. — 1976. — № 2. — С. 14–15.
10. Дроздов И. Е. Эксплуатация, ремонт и испытание обору-
дования предприятий строительных материалов, изде-
лий и конструкций. — М.: Высш. шк., 1979. — 224 с.
11. Козулин М. Г., Сущук-Слюсаренко И. И., Козулин С. М.
Технология ремонта трещин в бандажах вращающихся
печей // Сб. науч. тр. ВНИИЦЕММАШа. Исследование и
создание нового оборудования для производства цемен-
та. — Тольятти. — 1986. — Вып. XXIX. — С. 54–69.
12. Caldwell P. H. Replacing a worn kiln tire is a big job // Rock
Products. — 1976. — № 3. — P. 64–66.
13. Кукакин П. А. Заварка трещин на бандаже вращающейся
действующей печи размером 4,5 170 м // Свароч. пр-во.
— 1968. — № 12. — С. 33–34.
14. Талдыкин Ю. А., Порукевич В. М. Опыт заварки трещин
бандажей трубчатых вращающихся печей // Там же. —
1977. — № 10. — С. 40.
15. A Narrow-groove process proves robust in a massive repair.
The narrow — groove submerged arc welding process is
used to repair a kiln tire / D. Dennis, P. Harwig, V. Fallara et
al. // Welding J. — 1999. — № 1. — P. 45–48.
16. Электрошлаковая сварка и наплавка / Под ред. Б. Е. Па-
тона. — М.: Машиностроение, 1980. — 511 с.
17. Электрошлаковая сварка и наплавка в ремонтных рабо-
тах / И. И. Сущук-Слюсаренко, И. И. Лычко, М. Г. Козу-
лин, В. М. Семенов. — Киев: Наук. думка, 1989. —
112 с.
18. Козулин М. Г. Технологии ремонта трещин в бандажах
вращающихся обжиговых печей // Сб. докл. Всерос. на-
уч.-техн. конф. — Пермь, 2004. — Т. 3. — С. 133–138.
19. Сущук-Слюсаренко И. И. Электрошлаковая сварка и нап-
лавка. — М.: ВИНИТИ, 1977. — 81 с. — (Итоги науки и
техники; Сер. сварка; Т. 9).
20. Pat.22086 DDR. Verfahren sum Verchweiβen von groβen
Querschnitten millels ElektroSchlacke-Schweiβung / W. An-
ders, Maushake W. — Veroеff. 06.10.61.
21. Irausch R., Huttenes K., Becken O. Instandsetzung eines
gebrochenen Hammerbaеren mit Hilfe des Kanalschweiβ−
verfahrens // Reinstahl-Technik. — 1969. — № 3. —
S. 124–133.
22. Brenner W. Fertigungstechnologie beim partiellen Elektro-
Schweiβverfahren // ZIS-Mitteilungen. — 1965. — № 4. —
S. 637–644.
23. Сущук-Слюсаренко И. И., Вергела А. Г., Шевченко Н. Т.
Электрошлаковая заварка трещин // Автомат. сварка. —
1969. — № 4. — С. 72–73.
24. А. с. 721288 СССР. Способ электрошлаковой сварки /
Д. И. Фильченков, М. Г. Козулин // Открытия. Изоб-
ретения. — 1980. — № 10.
25. Козулин М. Г., Фильченков Д. И. Восстановление банда-
жа вращающейся печи с применением электрошлаковой
сварки // Автомат. сварка. — 1977. — № 3. — С. 64–65.
26. Фильченков Д. И., Козулин М. Г., Сущук-Слюсаренко
И. И. Исправление дефектов отливок из стали 30ГСЛ
многослойной электрошлаковой сваркой // Свароч. пр-
во. — 1982. — № 9. — С. 19–20.
The causes for failure of the bands of rotary furnaces in operation are analyzed. The existing methods of repair of the
through-thickness cracks in the bands without their dismantling from the furnace body are considered. Comparative analysis
of the effectiveness of repair operations with application of arc and electroslag welding is given.
Поступила в редакцию 25.06.2007
10/2007 47
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101920 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T12:41:53Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Козулин, С.М. Лычко, И.И. Козулин, М.Г. 2016-06-09T09:39:27Z 2016-06-09T09:39:27Z 2007 Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) / С.М. Козулин, И.И. Лычко, М.Г. Козулин // Автоматическая сварка. — 2007. — № 10 (654). — С. 40-47. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101920 621.791:669.94.041 Приведен анализ причин выхода из строя бандажей вращающихся печей в процессе эксплуатации. Рассмотрены существующие методы ремонта сквозных трещин в бандажах без их демонтажа с корпуса печи. Дан сравнительный анализ эффективности выполнения ремонтных работ с применением электродуговой и электрошлаковой сварки. The causes for failure of the bands of rotary furnaces in operation are analyzed. The existing methods of repair of the through-thickness cracks in the bands without their dismantling from the furnace body are considered. Comparative analysis of the effectiveness of repair operations with application of arc and electroslag welding is given. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) Methods of restoration of bands of rotary furnaces (Review) Article published earlier |
| spellingShingle | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) Козулин, С.М. Лычко, И.И. Козулин, М.Г. Производственный раздел |
| title | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) |
| title_alt | Methods of restoration of bands of rotary furnaces (Review) |
| title_full | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) |
| title_fullStr | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) |
| title_full_unstemmed | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) |
| title_short | Методы восстановления бандажей вращающихся печей (Обзор) |
| title_sort | методы восстановления бандажей вращающихся печей (обзор) |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101920 |
| work_keys_str_mv | AT kozulinsm metodyvosstanovleniâbandažeivraŝaûŝihsâpečeiobzor AT lyčkoii metodyvosstanovleniâbandažeivraŝaûŝihsâpečeiobzor AT kozulinmg metodyvosstanovleniâbandažeivraŝaûŝihsâpečeiobzor AT kozulinsm methodsofrestorationofbandsofrotaryfurnacesreview AT lyčkoii methodsofrestorationofbandsofrotaryfurnacesreview AT kozulinmg methodsofrestorationofbandsofrotaryfurnacesreview |