回转窑筒体径向变形原因及控制措施
1．筒体产生径向变形的原因
筒体是回转窑的主体，是最重要最基本的组成部分。在筒体中，生料转化为熟料是在高温下进行的，为保护筒体不被烧毁，在其内表面镶砌了耐火砖。生产实践指出；回转窑运转率的高低，主要决定于耐火砖的寿命。窑内物料温度最高可达１４５０℃，燃烧气体的温度就更高了。如果没有耐火砖的保护，由钢板制成的筒体就会被烧毁。因此，保护耐火砖的经久耐用就成了关键。据国外报导，对直径４米的窑，耐火砖寿命为一年半，而直径６米的窑，其寿命只有半年。可见，随着窑的大型化，窑衬问题会更加突出。耐火砖的使用寿命长短，取决于两个方面：一是取决于耐火砖及其镶砌质量、原料性能及挂好、保护好窑皮。这些属于耐火材料和生产管理上研究的问题，在此不作分析；二是与筒体机械结构有关，现仅就这
１－未变形的筒体；２－变形量；３－变形后的筒体；Ａ、Ｂ－托轮所在处
方面进行讨论。
回转窑的筒体靠几个轮带支承在托轮上。由于筒体在自重、耐火砖、物料等重量作用下，两个轮带之间的筒体上会产生轴向弯曲变形和横截面上的径向变形。过去，人们注意力集中在对筒体的强度和轴向弯曲变形上。近二、三十年来，采用筒体径向变形仪，对筒体进行了大量的实际测定及理论上的探讨，认为筒体除了应具备足够的强度和轴向刚度外，更重要的是应该具有足够的径向刚度。如图４－１所示，是用筒体径向变形仪，在临近轮带处的筒体上，测得的筒体径向变形的示意图。筒体上每一点的曲率半径，在一次回转中，总是在变化着，它的轨迹近似于一个平放着的椭圆。从变形图中得知：１．横截面上曲率半径的变化，说明了有环向弯曲应力的存在，我们曾在某窑轮带下的筒体上，测得环向弯曲应力比轴向弯曲应力数值大；２．筒体径向变形具有正负不断变化和多次反复的特征，一次回转中就有六次交变。对于属于脆性材料的耐火砖而言，承受交变应力是容易损坏和脱落的。这种变形主要是由于轮带处存在着巨大的支反力所引起的，因此最大的筒体变形总是发生在轮带附近，并向轮带两侧伸展并递减，在两个轮带中间部分，变形较小。
由筒体径向变形沿着回转窑轴线的分布规律得知：首先要控制轮带处筒体的最大变形，以减少其向跨间传递的数值；其次，如何减少跨间筒体变形。根据理论分析和实际测定可知：轮带处筒体变形，除了支反力以外，主要取决于轮带刚度、轮带与筒体的间隙以及筒体的刚度（主要是轮带附近的筒体刚度）。在这三个因素中，间隙影响很大。
2.筒体径向变形的控制措施
在筒体结构设计中，应采取下述措施来减少筒体径向变形：
(1)增强筒体的刚度
适当加厚筒体钢板。生产实践和理论分析表明，一般回转窑在轴向弯曲强度上有较大的安全度，但径向刚度往往不足，径向变形较大。因此，国外回转窑的筒体钢板曾普遍加厚，尤其是增加轮带下和轮带附近的筒体钢板厚度。在掉砖的主要部位之一，烧成带筒体也有加厚的必要。然而，窑筒体的重量（不包括轮带和齿圈）占窑总重量的４５－５５％。如(３.５×１４５米的窑，筒体壁厚增大１毫米，钢板重量增加约１２.５吨，因此选定厚度要慎重。单纯以增加筒体厚度来增加筒体的径向刚度，其效果不显著，应与其它措施配合使用。
(2)轮带与筒体的间隙大小应合适。我们从以下三方面来讨论；
a在设计时，应使轮带与筒体的间隙尽可能小。对于广泛采用的活套轮带，其间隙要适当。理想状态下，应该是当窑运转时，轮带恰好箍住筒体垫板，既无过盈又无缝隙。这样就使在轮带下的筒体变形与轮带变形一样，既起到加强筒体径向刚度的作用，又不致产生巨大的“缩颈温度应力”。但为了避免由于筒体和轮带的温度变动时，而产生过大的温度应力，宜采用热态下有２～３毫米的间隙。同时，在窑安装时，此间隙应大于轮带、筒体、垫板制造中，所产生的它们直径尺寸的椭圆度、圆锥度等公差的总和。由理论分析和实测表明，这个间隙大小对筒体的径向变形影响很大。如果设计得当，是个既省钱又有力的措施，应予以极大的重视。
b在运转中，应保持轮带和筒体垫板的合适间隙。虽在设计中，确定了合适的轮带和筒体垫板的间隙。但在长时期的运转中，此间隙由于磨损而变大。导致筒体径向变形很快增大。为此采取以下措施：把垫板做成可以更换的结构，可定期更换垫板，以保持合适的间隙；采用耐磨材料的垫板，以延长垫板的使用寿命；在轮带内表面和限位挡圈侧面进行润滑，以减少磨损。由于此处温度可达２００～３００℃，则应采用含石墨或ＭＯＳ2的润滑脂。
c在点火时，控制轮带和筒体垫板间隙的变化。对大直径的窑，要严格遵守点火程序，以控制耐火砖表面温升的速度。如果耐火砖升温过快，则筒体温升也快，而轮带温升较慢，有可能使间隙为零并进而过盈，造成过大的“缩颈温度应力”；反之，如间隙较大，使筒体径向变形过大，易造成掉砖。国外已研制一种连续监视此间隙的专用测量仪器。
３．加强轮带刚度。间隙小是个前提，如果间隙为零，则轮带下筒体径向变形取决于轮带刚度。所以，在设计中，对轮带刚度提出一定的要求。
影响筒体直而圆的因素，除合理设计外，还有制造、运输、安装和使用四个环节需要考虑。为使几十个段节拼焊后，筒体能保持直而圆。在制造时，对每小节筒体的加工要求是；筒体椭圆度不大于（０．００１５～０．００２）Ｄ（Ｄ——筒体内径）；两端面对筒体中心线的端面跳动不大于１毫米；接口的圆周长公差不大于（０．００１～０．００１５）Ｄ等。为防止卧置的筒体段节在存放期间或运输过程中产生变形，为此在筒体内加支撑架以增加筒体刚度。在安装时，用经纬仪法、激光法等测定筒体中心线。筒体焊后，应符合《水泥机械设备安装工程施工及验收暂行技术规程》（建规７－９２）中的安装技术要求。使用时，首先调整托轮，使在同一挡的两个托轮至筒体轴线距离相等，否则筒体会产生横向弯曲。其次；由于基础不均匀下沉，支承零件（轮带、托轮、筒体垫板、轴瓦）磨损量不同，以及更换托轮和轴瓦时，没有考虑新旧尺寸的差别等原因，而造成筒体中心线不直，因此要定期检查和调整。第三，在点火和停窑时，必须按规定转窑，以保证筒体均匀受热或冷却。否则，点火和停窑时，由于筒体上下温差过大，再加之物料和筒体自重作用，使筒体弯曲。第四，经常检查筒体是否过热。一经发现“红窑”，应立即停窑检修，并不得采用热补的办法。所谓热补，即是在耐火砖局部脱落时，让脱落耐火砖那个部位处于下方，使炽热熔融的物料填入。停窑二十～三十分钟后，物料得到静止和冷却形成充填物，起到耐火砖的作用。若采用热补，会使筒体造成局部的鼓起或弯曲。
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