十五冶对外工程有限公司 湖北武汉 430074
摘要：本文着重介绍了印尼纬达贝镍铁项目Ф4.8m×100m焙烧回转窑轴瓦研刮、窑体直线度控制、筒体组对、筒体吊装、筒体焊接等关键技术难点。
关键词：焙烧回转窑；轴瓦研刮；直线度控制；轮带套装；筒体吊装；筒体焊接
我司承建的印尼纬达贝镍铁厂工程位于北马鲁古省纬达贝工业园，一期共设计24条镍铁生产线。焙烧回转窑是镍铁冶炼焙烧工艺中关键设备，由筒体、支撑托轮装置、大齿圈传动装置、窑头窑尾密封装置、稀油润滑系统等组成，设备总重量约1400t。回转窑具有长、大、重、厚等特点，滑动轴承瓦面的研刮、窑体直线度的控制、轮带的套装、筒体组对、吊装、焊接为安装关键技术。
1 托轮滑动轴承瓦面研刮
单台焙烧回转窑有4组支撑装置，含8个托轮、16座滑动轴承。滑动轴承轴瓦直径Ф700mm，每座滑动轴承需研刮的接触面有四处：轴承底座瓦面、轴瓦瓦背、轴瓦瓦面、与托轮轴上止推环接触的轴瓦端面。
1.1 各处瓦面研刮精度要求
（1）轴瓦与轴颈的接触角度为30°～35°，接触点不应少于1-2点/cm2。
（2）瓦与轴径的侧间隙，每侧为0.001～0.0015D（D为轴径）。
（3）轴瓦背与球面瓦的接触点不应少于3点/2.5*2.5cm²。
（4）球面瓦与轴承座的接触点不应少于1-2点/2.5*2.5 cm²，球面瓦与轴承座配合刮研，径向接触角为60°～75°。
1.2 研刮工艺流程
瓦的研刮工艺流程如图1所示。
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图1 研刮工艺流程
1.3 研刮工艺
各刮研接触面的研刮工艺相类似，其中精度要求最高、研刮难度最大是轴瓦的研刮，其研刮的好坏直接影响到轴瓦的使用性能。以轴瓦为例说明研刮工艺如下：
1.3.1 轴瓦与托轮轴之间的间隙控制
轴瓦油槽楔形间隙、轴瓦与轴径的侧间隙应逐渐递减，油槽楔形圆滑过渡不得出现台阶和波浪现象。轴瓦侧间隙分4个阶段，第一至第四阶段分别为0.65mm、0.45mm、0.25mm、0.1mm。刮研时从第二阶段开始研磨至第四阶段。
1.3.2 检查轴瓦和托轮轴面的接触情况
采用研磨法，将托轮轴水平放置，在其上半部分涂抹一层薄而均匀的红丹粉，将轴瓦套压在托轮轴上，在两侧瓦口处沿轴和瓦接触的切线方向均匀用力推拉轴瓦5～10个来回。检查瓦面，若底部接触点沿母线全长方向上为均匀连续的狭长条带，则为合格。
1.3.3 刮瓦
如不合格，则在轴瓦的径向接触角不超过30o范围内进行刮削。刮一遍，研磨检查一遍，重复进行刮削和研磨。经刮研后合格的接触情况见图2所示。
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图2 刮研后良好接触情况
2 窑体安装直线度控制
2.1 测量仪器的选用
测量贯穿于回转窑安装的全过程，窑体直线度的控制最为关键，难度最大，直接影响到整个窑体运转的好坏。安装精度要求如表1所示。
表1 部件安装精度要求及检测仪器选用
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2.2 窑体直线度控制测量
采用激光穿孔法，对窑体组对、焊接过程进行测量控制。
2.2.1 窑体组对过程中直线度控制
组对时，先利用压块、拉杆螺栓等特制的专用工装，将窑体8节筒节连为一个整体。
初步利用塞尺和角尺控制接口处间隙、错边量和直线度，之后用激光经纬仪检测，进一步调整方向。
（1）找各筒节横端面的中心。在各筒节的低端、窑尾端筒节低端、以及4个轮带处筒节中部的米字形支撑架中央连接板上，通过16点找中法找出各筒节的横端面的中心，并刻画出十字交叉线作为坐标线，线长100mm，在坐标的中心开出Ф40的圆孔。
（2）筒体空中组对找正示意图，图3。
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图3 筒体用激光仪测量打点
（3）确定测量基准中心线。在离窑头一定距离的平台上架设激光经纬仪，使激光束能通过窑体的中心孔板。在第一档和第二挡轮带处筒节中部米字形支撑上贴100mm×100mm、精度1mm、以中心为原点标清晰坐标线的坐标纸，分别记为1#、2#坐标纸。将坐标纸上的坐标与筒体中心坐标线重合，展平坐标纸，用透明胶带将坐标纸贴牢。操作激光束对准1#坐标纸原点，然后掀开1#坐标纸，找对2#坐标纸的原点，如2#和1#坐标纸原点不在激光束中心上，则反复调整激光经纬仪，最终让激光束的中心与1#和2#坐标纸原点重合，此时通过1#和2#坐标纸原点的激光束即为窑体测量的基准中心线。
（4）检测各筒节中心偏离激光束的坐标值，确定各筒节的调整方向及调整量。从窑头至窑尾依次在各筒节的米字形支撑板上贴上坐标纸，逐一让激光束照射坐标纸，并记录下坐标纸原点偏离激光束中心的数值，全部检测完成后，对数据进行分析，确定各筒节的调整方向及调整量。如此调整一次，测量一次，直到各筒节的中心与激光束的中心的偏差值在允许范围内。
窑体组对测量结束后，各筒节利用骑马板将其连接成整体，为窑体对接焊缝焊接做好准备。
2.2.2 窑体对接自动焊过程中直线度控制
在自动焊接前，回转窑辅助传动系统已提前安装好，具备开车盘窑条件。此时，为了测量出对接焊缝处筒体的径跳值来控制焊接变形，第一阶段的测量方法已经不能完全满足要求。此阶段的测量方法步骤如下：
（1）在各对接焊缝处、以及窑头窑尾末端的圆周方向上统一划出明显的四等分线，并按窑体转动的反方向标出0o、90o、180o、270o值。开车盘窑将90o位置转到顶部。
（2）在窑体标注0o方向上，接近对接焊缝的措施钢架上焊接一水平角钢，角钢与窑体留出约100mm的距离。使角钢上表面对准窑体0o方向，在角钢上刻画出一条与窑体0o方向线平行的细线，用钢板尺分别量出各焊缝处角钢上的细线到窑体0o方向的最小距离值，并做好记录。
（3）开车盘窑，将窑体依次转动到90o、180o、270o、0o值与焊缝处角钢上表面平齐的位置，分别测出各焊缝处角钢上的细线到窑体在90o、180o、270o、0o值的最小距离值，核对前后两次窑体转到0o时的测量值，如果数值对应相吻合，则测量数据有效。否则，继续转动90o测量一次，再次核对，直到前后窑体转到同一角度值时测量的数据一致。
（4）对以上测量数据进行分析，确定各焊缝处窑体的最大径跳值及最大径跳值出现在窑体对应的角度值，以此作为反焊接变形的依据。
2.2.3 消除气温对测量精度的影响
无论哪一阶段的测量，都要考虑温度对窑体尺寸的影响。在回转窑安装过程中，温度的高低造成窑体部件整体或局部的热胀冷缩，直接影响窑体的安装精度。为了减少温度对安装尺寸的影响，一方面将实际测量数据统一换算修正到设计温度下的数值，另一方面，选择温度均衡后的阴天或夜间进行测量。
3 轮带的套装
3.1 轮带地面组装
轮带在地面组装主要是两组轮带分别与窑体②段、④段的组装。组装要在 V型托架上进行。
4 焙烧回转窑吊装
4.1 焙烧回转窑筒体组装形态。见下图4。
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图4 焙烧回转窑筒体形态
焙烧回转窑筒体分8节，根据每段长度和重量回转窑拟在地面组装的构件有：1#轮带和⑧筒体、2#轮带和⑥筒体、3#轮带和④筒体、2个半圆大齿圈相关构件地面组装，4#轮带采用空中套轮带。组对部件按吊装顺序进行编号I〜XI，筒体7道接口全部高空组对。
4.2 吊车选用：
（1）④筒体和No3轮带最重，采用两台SCC2600型260t履带式起重机抬吊，两次起吊就位，一台履带吊选用吊臂长31.5m，回转半径10m，额定起重量116.1t，考虑不均衡载荷系数，每台吊车起重量（116.1-3（吊钩和钢丝绳重量））*0.80=90.48，另一台履带吊选用吊臂长31.5m，回转半径12m，额定起重量94.3t，考虑不均衡载荷系数，每台吊车起重量（94.3-3（吊钩和钢丝绳重量））*0.80=73.04t。两台履带吊起重量90.48+73.04>154.9t，满足要求。
（2）No4轮带采用空中套轮带，③筒体、②筒体采用两台SCC2600型260t履带式起重机配合空中对接，在轮带4托轮组底座上设置临时托座（临时托座设置在套轮带另一侧），筒体②重力落在临时托座上，两节筒体对接组件连接好后，两台SCC2600型260t履带式起重机松钩。一台260t履带式起重机空中套轮带。
窑体吊装顺序为：④筒体No3轮带→大齿圈→⑤筒体→⑥筒体No2轮带→⑦筒体→⑧Nol轮带→③筒体→②筒体→No4轮带→①筒体，各段吊装后将其落座在相应的托轮上。窑体分段不平衡点及窑头、窑尾均要设立强度足够的临时支承钢架，以便调整时能够灵活转动。
5 筒体焊接
窑体直径4.8m，长100m，分8段，现场组对焊接7道口。筒体材料为Q235B，焊接厚度δ=56mm、32mm。为了提高工作效率，保证焊接质量，采用埋弧自动焊。焊接程序为：筒体找正、传动设备安装完毕后，利用辅助电机转动窑体施焊，转速200mm~350mm/min，与埋弧自动焊焊接技术参数一致。
5.1 焊接速度控制
要实现空中埋弧自动焊接所需的速度，关键要解决盘窑这一难题。为了提高效率，降低成本，本工程自行设计了辅助电机加装变频器的方式进行盘窑，以便调整窑体转速适应埋弧自动焊机所需要的焊接速度。
5.2 焊接变形控制
5.2.1 消除各挡轮带与垫板之间的间隙
在冷态情况下，轮带与垫板之间的间隙不一致，两挡轮带与垫板之间的间隙分别为12mm、8mm，会造成各段筒体临时组对后在自由状态下不同心。可采用不同厚度的薄铁片将各挡间隙减小到0.5mm以内，以力求各段筒节同心。
5.2.2 采用焊接反变形法控制
在每条焊缝焊接前确定焊接起始点，使得焊接变形趋于改善筒体直线度的方向。焊接反变形法步骤如下：
（1）根据2.2.2测量方法测出的数据，通过作图法确定各筒节的中心在窑体回转基准中心坐标上的角度值。
（2）确定起焊点，外环缝自动焊接在筒体外顶部进行，待在上述计算得出的角度值减30o～40o方向上的点转至顶部时开始起焊；内环缝自动焊接在筒体内底部进行，则待在上述计算得出的角度值加140o～150o方向的点转至底部时开始起焊。焊接起始点示意图见图5所示。
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外环缝焊接起始点 内环缝焊接起始点
图5 焊接起始点示意图
6 结语
印尼纬达贝镍铁项目的两台焙烧回转窑安装后，经检测，各项安装精度都符合设计及规范要求，为今后同类回转窑的安装积累了经验。