固定铵预灰桶底部轴承改造

2017-08-22王爱民

纯碱工业 2017年4期

关键词：高锰钢保护套轴瓦

王爱民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

固定铵预灰桶底部轴承改造

王爱民

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

针对固定铵预灰桶存在的问题进行了分析，并提出了具体解决措施，大胆探索和应用了ZGMn13材质，保证设备稳定运行，同时为耐磨材质在生产中的推广应用提供了宝贵的经验。

预灰桶；研磨效应；ZGMn13；耐磨轴瓦；保护套

固定铵蒸馏工序是我公司新节能项目的重要组成部分，于2012年建成并投产，任务是将重灰车间三效蒸发工序来的浓缩母液与石灰磨制灰粉在预灰桶内混合反应，分解浓缩母液中的固定铵，然后再送入固定铵蒸馏塔蒸出其中的氨送老系统吸收；另利用滤过送来的冷母液与蒸氨出气换热，升温后的热母液送三效蒸发工序，从而实现热量的综合利用。预灰桶是本工序关键设备之一，其运行状况的好坏直接决定着本工序生产能否稳定运行。

1 设备简介

我公司固定铵预灰桶直径为6.0 m，全高15 095 mm，全容积为294 m3，有效容积120 m3，转速为42 r/min，桶壁与进灰绞龙通过法兰连接，桶顶设有母液喷淋口4个和补充灰乳口1个，预灰桶出气设有喷淋口6个，预灰桶上部为内部衬钛(见图1)。

图1 固定铵预灰桶结构

搅拌装置采用桨式偏心安装结构，搅拌轴偏离预灰桶桶体中心线一定的距离，运转过程中使得液流在各个部位点压力分布不同，加强了液层之间的相对运动，从而增强了液层间的湍动，防止液体在搅拌器附近产生涡流回转区域，其搅拌效果与安装挡板近似，使得搅拌效果得到明显的改善。但偏心安装也容易引起设备在工作过程中产生振动。

2 存在问题及原因分析

2.1 存在问题

自固定铵工序投入运行以来，预灰桶就暴露出诸多问题，主要体现在：进料绞龙轴易断、底部轴承使用周期短，检修困难、夹克联轴器频繁松动等。虽经过多次改造，但底部轴承使用周期短的问题一直没有得到彻底解决，最长使用周期1个月左右，导致生产被迫停车检修，成为制约固定铵蒸馏系统平稳生产的“瓶颈”。

2.2 原因分析

由于磨灰系统送来的干灰中携带大量泥沙，进入预灰桶后随液流流入桶底部定位轴与轴承间隙之中，当设备运转时，轴与轴承之间发生相对转动，在挤压力作用下泥沙在配合面之间镶嵌到零件表面形成研磨切削，导致轴承、轴等零部件快速磨损，配合间隙加大，沙粒流入量随之增加，进一步恶化磨损，引起搅拌长轴轴定心不良，发生振摆，最终导致预灰桶搅拌零部件松动甚至损坏，停产检修。

3 解决措施

3.1 材质选择

针对上述问题，我们查阅了诸多资料，曾试用耐磨铸铁、40Cr等多种材质，均未取得良好的效果。经过反复推敲分析，借鉴石灰溜管内衬耐磨铸锰板的经验，决定采用ZMn13材质进行试验。ZGMn13属于高碳合金特殊性能钢，钢的常用牌号及化学成分机械性能如表1、2所示。

表1 高锰钢牌号、化学成分(摘自GB/T 5680—1988)

注：ZGMn13系铸造高锰钢，“-”后阿拉伯数字表示品种代号。

表2 高锰钢力学性能(摘自GB/T 5680—1988)

注：表中力学性能为水韧处理后试样数据值。

ZGMn13钢是应用广泛的典型耐磨钢。通过价格和加工性能等多方面考虑决定采ZGMn13-1钢。用为了改善组织以提高韧性，对钢进行水韧处理，即加热到1 000～1 100 ℃适当保温后水冷，消除沿晶界或滑移面析出的碳化物，获得均匀的、单一的奥氏体组织，使之具有高的抗拉强度、塑性、韧性和无磁性[1]。ZGMn13-1钢的主要特点是在使用中受到剧烈冲击和强大压力而变形时，其表面层将迅速产生加工硬化并有马氏体及ε相沿滑移面形成，从而产生高耐磨的表面层，而内层仍保持优良的韧性[2]，因此即使零件磨损到很薄，仍能承受较大的冲击载荷不致破裂,故可用于铸造各种耐冲击的耐磨件。

3.2 实施方案

现场测绘出图，联系相关生产厂家定制ZGMn13-1钢耐磨轴瓦和保护套，保护套采用过盈配合热装于定心轴上，为了不使碳在加热过程中析出，控制加热温度在100 ℃以内。此外，ZGMn13钢的导热性很差，加热需缓慢，以免产生裂纹。与耐磨轴瓦形成硬对硬的一对摩擦副，高锰钢由于加工硬化快，切削加工困难，采用精密铸造并水韧处理后磨削的工艺进行加工，以保证加工精度。设备运转时，配合间隙进入沙粒的轴瓦与保护套在冲击挤压力作用下，表面产生加工硬化效应，从而产生高耐磨表面层，进而延长耐磨轴瓦与保护套使用寿命。