劉超鋒 劉建秀 紀(jì)蓮清 皇甫為宗 王海泉 陳 虎

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院材化學(xué)院，河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州，450002;2.河南煤業(yè)化工集團(tuán)安化公司，河南安陽(yáng)，455133;3.晉城市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，山西晉城，048000;4.山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院菏澤分院，山東菏澤，274000)

鑄鐵烘缸端蓋的結(jié)構(gòu)及維護(hù)

劉超鋒1劉建秀1紀(jì)蓮清1皇甫為宗2王海泉3陳 虎4

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院材化學(xué)院，河南省表界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州，450002;2.河南煤業(yè)化工集團(tuán)安化公司，河南安陽(yáng)，455133;3.晉城市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，山西晉城，048000;4.山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院菏澤分院，山東菏澤，274000)

簡(jiǎn)介了鑄鐵烘缸端蓋的種類、工作時(shí)所受的載荷情況以及對(duì)烘缸端蓋材料、端蓋安裝和維護(hù)關(guān)注的意義。對(duì)鑄鐵烘缸端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素、端蓋的安裝和維護(hù)技術(shù)進(jìn)行了分析。

鑄鐵烘缸端蓋;結(jié)構(gòu);維護(hù)

鑄鐵烘缸是廣泛用于造紙機(jī)械上烘干紙張的重要部件。它主要由缸體、端蓋和轉(zhuǎn)軸三部分組成。其中，端蓋包括操作側(cè)端蓋、傳動(dòng)側(cè)端蓋。端蓋外壁不與濕紙幅直接接觸。操作側(cè)端蓋又名后端蓋，開有人孔并且配人孔蓋。傳動(dòng)側(cè)端蓋又名進(jìn)氣端蓋，或驅(qū)動(dòng)側(cè)端蓋。開有手孔的端蓋還有手孔蓋。對(duì)于受法規(guī)監(jiān)管的承壓元件，如果在設(shè)計(jì)、制造及使用過程中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，可能會(huì)造成烘缸端蓋斷裂甚至端蓋爆炸［1］事故。對(duì)鑄鐵烘缸端蓋的關(guān)注，作為烘缸研究和開發(fā)中的熱點(diǎn)之一，意義尤為重要。

端蓋的應(yīng)力分析中，需要考慮以下幾方面:受到烘缸內(nèi)部的蒸汽壓力，轉(zhuǎn)動(dòng)中自身產(chǎn)生的離心力，作用于端蓋外緣的、由缸體轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力組成的徑向載荷以及端蓋轉(zhuǎn)動(dòng)中傳遞功率而產(chǎn)生的扭矩等產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，快速升溫及冷卻會(huì)由于溫差急速變化而形成的熱應(yīng)力等［2］。端蓋的結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域?yàn)樽畋∪醐h(huán)節(jié)。危險(xiǎn)區(qū)主要分布在以下幾處:靠近烘缸軸頸的端蓋連接表面，端蓋筋板與輪轂過渡區(qū)域，端蓋與缸體聯(lián)接處的環(huán)帶，以及端蓋與人孔處的環(huán)帶。烘缸端蓋的強(qiáng)度和密封性對(duì)于烘缸的使用安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。除了合理選材外，端蓋的結(jié)構(gòu)確定時(shí)，使端蓋各部分圓弧平滑過渡，采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)以降低端蓋應(yīng)力;減輕端蓋質(zhì)量，對(duì)端蓋實(shí)施保溫，以提高工作效率。

1 烘缸端蓋材料

1.1 對(duì)端蓋材料的要求

同樣是帶加強(qiáng)筋的烘缸端蓋，由于鑄鐵件的特點(diǎn)，使帶加強(qiáng)筋的鑄鐵烘缸端蓋的加強(qiáng)筋寬度比鋼結(jié)構(gòu)端蓋的窄得多。烘缸缸蓋的結(jié)構(gòu)材料多采用鑄鐵。QB2551—2008造紙機(jī)械用鑄鐵烘缸技術(shù)條件［3］和QB/T 2556—2008造紙機(jī)械用鑄鐵烘缸設(shè)計(jì)規(guī)定［4］對(duì)鑄鐵端蓋材質(zhì)和熱處理的規(guī)定是:符合GB/T 9439、GB/T 1348;設(shè)計(jì)壓力≤0.3 MPa時(shí)，不低于HT200;0.3 MPa＜設(shè)計(jì)壓力≤0.5 MPa時(shí)，不低于HT250;0.5 MPa＜設(shè)計(jì)壓力≤0.8 MPa時(shí)，不低于HT300;0.8 MPa＜設(shè)計(jì)壓力≤1.1 MPa時(shí)，不低于QT500;人孔蓋材質(zhì)的機(jī)械性能應(yīng)不低于端蓋材質(zhì)的機(jī)械性能;端蓋材質(zhì)的機(jī)械性能應(yīng)不低于缸體材質(zhì)的機(jī)械性能;端蓋在鑄造后應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理;球墨鑄鐵端蓋可以進(jìn)行退火處理，以改善性能;直徑不小于2500 mm的端蓋難以進(jìn)行時(shí)效處理時(shí)，應(yīng)采取技術(shù)措施消除鑄造殘余應(yīng)力。烘缸端蓋所用材質(zhì)的機(jī)械性能見表1。

表1 烘缸端蓋材質(zhì)的機(jī)械性能

1.2 端蓋材料的鑄造要求

在設(shè)計(jì)壓力、溫度、車速較高、尺寸較大的端蓋時(shí)，為減輕烘缸質(zhì)量，可選用［5］HT300、QT500-7、QT600-3等材料。鑄造時(shí)，端蓋一般多采用分體鑄型。國(guó)外端蓋鑄型曲面部分也采用分體，甚至于軸心對(duì)稱分成8塊。端蓋澆鑄時(shí)準(zhǔn)確投料，最好使用對(duì)稱雙澆口澆鑄。澆鑄后，時(shí)效處理的方法是:在型腔內(nèi)至少保溫72 h以上，溫度降到300℃以下才可以出型腔，不可接觸濕地和水。

端蓋鑄件不得有裂紋、縮松、夾砂、渣眼之類的缺陷。鑄鐵端蓋的鑄造過程中，有害雜質(zhì)含量偏高會(huì)導(dǎo)致端蓋出現(xiàn)裂紋甚至導(dǎo)致烘缸報(bào)廢。山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院聊城分院對(duì)某紙廠一臺(tái)長(zhǎng)網(wǎng)八缸紙機(jī)2#烘缸 (Φ2500 mm×2150 mm，設(shè)計(jì)壓力0.3 MPa，烘缸上一根Φ500 mm的光壓輥，光壓輥和烘缸水平中心距396 mm，實(shí)際使用線壓30 kN/m)定檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)鑄件材料成分為 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)%):碳3.02%～3.34%，硅2.09% ～2.32%，錳0.54% ～0.68%，磷0.11%～0.19%，硫0.056%～0.06%的端蓋存在大量徑向裂紋，以操作側(cè)端蓋居多，裂紋寬1～2 mm，最長(zhǎng)從端蓋軸頸處裂至止口。原因是該端蓋材質(zhì)［6］成分中硫元素含量偏高，當(dāng)硫含量從0.020%增加到0.061%，導(dǎo)致端蓋在澆鑄-冷卻階段從其截面厚度變化處、鑄件拐角處及結(jié)構(gòu)不連續(xù)處等處開裂。此外，雖然該烘缸設(shè)計(jì)壓力0.3 MPa，但該紙廠為保證干燥部干燥速率，使得烘缸實(shí)際使用過程中的最高工作壓力達(dá)到了0.35 MPa，也是加速端蓋裂紋擴(kuò)展的原因。鑄鐵缸蓋鑄造過程中，需要采取有效措施以防止有害雜質(zhì)含量超標(biāo)。

2 烘缸端蓋的結(jié)構(gòu)

2.1 端蓋的基本結(jié)構(gòu)

烘缸缸體的結(jié)構(gòu)形式較固定。烘缸端蓋的形狀、結(jié)構(gòu)形式比較多樣化。端蓋曲面形狀極其復(fù)雜，是內(nèi)外變曲率、不等壁厚的扁殼。尤其是大烘缸，其端蓋為帶大法蘭和軸頸、厚度由內(nèi)圈向外圈逐漸減小的內(nèi)球體或其他曲面形狀結(jié)構(gòu)。有些烘缸缸體與其中一個(gè)端蓋鑄成一體。還有些直徑較小的烘缸缸體與兩端蓋鑄成一個(gè)整體。有些端蓋帶有鑄造的軸頸，有些則是壓配式軸頸。由于開孔和結(jié)構(gòu)不連續(xù)的原因，使得端蓋的厚度比缸體壁厚大1～3倍。QB/T 2556—2008中，有關(guān)端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸主要有:軸頸的計(jì)算截面外徑D(mm);烘缸傳動(dòng)側(cè)軸承中心至計(jì)算截面的距離L(mm);端蓋止口直徑D1(mm);端蓋螺栓中心圓直徑Db(mm);軸頸內(nèi)徑D(mm);端蓋與缸體連接螺栓的個(gè)數(shù)N;端蓋圓弧半徑R1，R2，R3，R4(mm);端蓋法蘭厚度Δfl(mm)。

工作時(shí)，端蓋表面承受較大的應(yīng)力，由于鑄鐵材料的特性，使端蓋表面的拉應(yīng)力可能達(dá)到應(yīng)力極限，容易出現(xiàn)破壞。對(duì)此，增設(shè)加強(qiáng)筋可以降低端蓋表面上的拉應(yīng)力。帶加強(qiáng)筋的端蓋呈曲面，其受力狀態(tài)比相同條件的平蓋好，可以按帶支撐結(jié)構(gòu)的平板蓋公式，確定帶加強(qiáng)筋的端蓋厚度。

鑄鐵烘缸端蓋可以是凹形結(jié)構(gòu)，也可以是凸形結(jié)構(gòu)。帶加強(qiáng)筋的凹形蓋內(nèi)側(cè)面徑向均布加強(qiáng)筋。凹形結(jié)構(gòu)的端蓋各圓弧曲率中心在端蓋的同一側(cè) (內(nèi)側(cè))。根據(jù)端蓋內(nèi)外壁面曲率半徑的大小和曲率中心位置的不同，凹形端蓋被劃分成A、B、C共3類［7］。A類:四段弧線都是內(nèi)凹，曲率中心在端蓋同一外側(cè)，且R1、R2曲率中心位于缸體的軸線上;B類:四段弧線都是內(nèi)凹，曲率中心在端蓋同一外側(cè)，且R1、R2曲率中心不在缸體的軸線上;C類:R1、R2曲率中心位于端蓋內(nèi)側(cè)，R3、R4曲率中心位于端蓋外側(cè)，且曲率中心不在缸體的軸線上。上述3類端蓋中，以A、B類最常見。A類端蓋軸頭部分厚度稍微減薄一些，有利于減輕烘缸質(zhì)量。B類端蓋法蘭內(nèi)凹增大，壁厚減薄獲得的優(yōu)化結(jié)構(gòu)烘缸更好。然而凸形端蓋與凹形端蓋相比，其最大應(yīng)力有較大幅度下降，烘缸質(zhì)量也因此減輕。日本關(guān)于端蓋厚度確定的規(guī)范規(guī)定為“一部分球面的凸面無(wú)支撐受壓鑄鐵封頭的最小壁厚，必須在把該封頭作為凹面受壓最小壁厚以上，且必須在封頭折邊內(nèi)徑的1/1000以上”是基于凸面封頭受外壓產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，而且發(fā)生在壓曲前會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，但因鑄鐵抗壓縮力和彎曲應(yīng)力的性能較高，使凸面受壓和凹面受壓兩種情況可取相同的壁厚。但為了防止發(fā)生壓曲，故又對(duì)厚徑比進(jìn)行了限制。凸蓋的設(shè)計(jì)要考慮尺寸、材質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、使用壓力、保溫、開人孔和跨度增大等因素。自行設(shè)計(jì)的凸蓋應(yīng)通過有限元法應(yīng)力分析或應(yīng)力測(cè)試后［8］才能應(yīng)用。

2.2 端蓋的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

大烘缸因使用端蓋質(zhì)量較大，往往需要大功率電機(jī)來(lái)牽引，對(duì)軸承壓應(yīng)力較大，導(dǎo)致軸承和端蓋軸頭的使用壽命降低。江蘇華東造紙機(jī)械有限公司公開了一種烘缸端蓋結(jié)構(gòu)［9］，使端蓋的內(nèi)曲線表面至少挖設(shè)有4個(gè)呈軸心對(duì)稱的扇形孔，相鄰的扇形孔之間形成加強(qiáng)筋。該結(jié)構(gòu)可減輕質(zhì)量、節(jié)省材料。

烘缸操作側(cè)端蓋的外緣部位同徑均布安裝孔，引紙繩的開槽在烘缸缸面上，但正好在端蓋法蘭內(nèi)側(cè)不連續(xù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)，開槽后造成應(yīng)力加大，在生產(chǎn)實(shí)際中，多數(shù)烘缸事故都發(fā)生在該處。目前，為了解決傳統(tǒng)烘缸操作側(cè)端蓋結(jié)構(gòu)易發(fā)生故障的問題，在烘缸操作側(cè)端蓋的外圓周或外側(cè)邊緣處安裝一圓環(huán)形外伸體，該外伸體固裝在端蓋上，由于二者為相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，提高了烘缸的安全性，而且在圓環(huán)形外伸體與端蓋相接觸的表面還設(shè)置有保溫隔熱層，減少了熱量散失。由于外伸體為圓環(huán)形，使得端蓋的大部分外側(cè)表面與環(huán)境直接接觸，而端蓋為金屬材料制成，所以造成了能源的浪費(fèi)。焦作市崇義輕工機(jī)械有限公司開發(fā)的一種烘缸端蓋［10］其外緣部位同徑均布安裝孔，在端蓋法蘭部位外側(cè)同軸安裝有一沿其軸向延伸的圓環(huán)，以便解決熱應(yīng)力集中的問題，同時(shí)加工制造容易，使用壽命長(zhǎng)。

烘缸在工作過程中易產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致端蓋上設(shè)置的平衡圈容易松動(dòng)甚至脫落，所以現(xiàn)有的烘缸端蓋質(zhì)量大、動(dòng)平衡差、使用壽命短。福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司公開了一種造紙機(jī)械用烘缸端蓋的結(jié)構(gòu)，包括端蓋與平衡條［11］。其中，端蓋的外圓弧面上設(shè)有平衡槽，槽內(nèi)放置有與之相配合的平衡條，端蓋與缸體相配合的平面上設(shè)有若干個(gè)減重孔;由于平衡條被固設(shè)于端蓋的平衡槽內(nèi)，因此不會(huì)發(fā)生方向性的移動(dòng)，從而延長(zhǎng)端蓋的使用壽命;另在端蓋上設(shè)置的減重孔可減輕端蓋質(zhì)量、節(jié)省材料，降低制造成本。

幅寬在4000 mm以上的寬幅烘缸的端蓋在計(jì)入其自重、在惡劣排水條件下可能出現(xiàn)的半缸水重(冷凝水)及毛毯張力載荷的作用后，使端蓋小圓角過渡區(qū)域處于下部位置的彎曲應(yīng)力遠(yuǎn)高于上部應(yīng)力。因此，為了防止烘缸端蓋小圓角過渡附近發(fā)生斷裂，應(yīng)適當(dāng)［12］增加端蓋厚度，即增大與端蓋小圓角連接的軸頭部位直徑，端蓋外壁大曲率半徑和內(nèi)壁大曲率半徑適當(dāng)減小，還要修改內(nèi)外壁小曲率半徑及端蓋法蘭厚度，以保證端蓋的小圓角區(qū)域或錐頸過渡部位的抗彎剛度。該處受力的交變特性，還必須做疲勞分析，使烘缸端蓋最高交變應(yīng)力幅能保證控制在許用疲勞持久極限內(nèi)，確保烘缸的安全運(yùn)行。

烘缸端蓋用螺栓與缸體連為一體。端蓋與烘缸體連接處有止口對(duì)中。端蓋直徑與缸體直徑匹配。缸體與端蓋結(jié)合的法蘭處應(yīng)力較大，是設(shè)計(jì)控制因素之一。原因是在內(nèi)壓作用下，端蓋與缸體剛度差異較大，導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)變過大。端蓋與缸體連接處做成凸型以減緩該區(qū)域過大的剛度。在保證工藝參數(shù)的條件下，合理減少缸體與端蓋連接處螺栓孔中心線圓的直徑，以增加結(jié)構(gòu)不連續(xù)過渡范圍。端蓋最小厚度在端蓋的螺栓孔附近。端蓋各部分厚度應(yīng)不小于端蓋法蘭的厚度。烘缸端蓋法蘭處的最小厚度見表2［4］。

烘缸端蓋密封有止口密封和端面法蘭式密封。止口密封時(shí)，缸體法蘭與端蓋法蘭之間沒有墊片，金屬間直接接觸。安裝時(shí)，在端蓋止口上纏繞幾圈棉紗線，以加強(qiáng)密封性能。缸體與端蓋止口采用有少量過盈量的過渡配合。此種密封形式起密封作用的止口處缸體會(huì)產(chǎn)生微小變形 (失圓)。為此，使缸體靠上偏差，而端蓋靠下偏差，以降低裝配難度。其結(jié)果會(huì)造成少數(shù)烘缸漏汽。端面法蘭式密封的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配容易。此密封形式中，止口處采用有較大間隙的過渡配合，在止口端面處用石棉橡膠墊片密封;使端蓋的端面為斜面，止口處還用有間隙的過渡配合，即端蓋采用帶翻邊結(jié)構(gòu)，有利于提高端蓋法蘭的剛性和強(qiáng)度。其中，斜度大小隨烘缸直徑、端蓋厚度及材質(zhì)不同而不同。某公司生產(chǎn)的Φ1800 mm烘缸［13］采用的法蘭外緣斜度0.2mm，密封效果很好。

表2 烘缸端蓋法蘭處的最小厚度 mm

烘缸端蓋應(yīng)力峰值約在端蓋半徑的1/2處。為降低該峰值，在缸體內(nèi)加空心桿。烘缸外徑大于3000 mm或者外徑大于2000 mm且設(shè)計(jì)壓力大于0.5 MPa時(shí)，端蓋采用對(duì)拉缸體與兩端端蓋連接的結(jié)構(gòu)。外缸體為大烘缸［14］缸體，內(nèi)缸體為比缸體直徑小些的圓柱體，即所謂雙層缸體結(jié)構(gòu)。其作用是將操作側(cè)端蓋與傳動(dòng)側(cè)端蓋對(duì)拉，以加強(qiáng)兩端蓋。兩端端蓋之間均勻地用多根拉桿拉緊。但拉桿與兩端端蓋間的連接容易出現(xiàn)松緊不一現(xiàn)象，且受熱后拉桿的伸長(zhǎng)不均一，導(dǎo)致局部應(yīng)力驟增的危險(xiǎn)。套筒拉桿結(jié)構(gòu)是比雙層缸體的內(nèi)缸體直徑小得多的套筒拉桿將兩端端蓋拉緊、加強(qiáng)，以降低端蓋的應(yīng)力和變形。天津天輕造紙機(jī)械有限公司公開了一種高速紙機(jī)生產(chǎn)需要的能夠承受高達(dá)1.8 MPa工作壓力的烘缸，由于操作側(cè)端蓋和傳動(dòng)側(cè)端蓋之間固定連接有防漲管［15］，可以提高兩側(cè)端蓋的承壓能力。

為了便于進(jìn)缸組裝套筒拉桿、水斗、排水管和進(jìn)行日常維修，操作側(cè)端蓋設(shè)有人孔。由于后端蓋(即帶人孔的端蓋)開人孔，使后端蓋與缸體連接處的應(yīng)力幅值高于進(jìn)氣端蓋與缸體連接處的應(yīng)力分布。尤其是人孔附近的螺栓受拉應(yīng)力過大時(shí)，螺孔處易出現(xiàn)裂紋，造成端蓋損壞。端蓋與人孔的連接處，尤其在端蓋內(nèi)側(cè)，應(yīng)力水平較高。除了在端蓋內(nèi)表面上的凸臺(tái)和加強(qiáng)筋外，端蓋的開孔部位和耳軸部位，還可以采取平滑過渡、增加局部壁厚或整體改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如采用凸緣 (或稱凸臺(tái))整體補(bǔ)強(qiáng)。ASME規(guī)范和JIS規(guī)范規(guī)定:補(bǔ)強(qiáng)的尺寸不得大于板面垂直厚度的2倍。而QB/T 2556—2008規(guī)定，補(bǔ)強(qiáng)質(zhì)量應(yīng)不小于削弱質(zhì)量。端蓋人孔采用橢圓形式，人孔短軸在端蓋徑線方向，并要求人孔盡可能遠(yuǎn)離端蓋法蘭止口。外徑小于1250 mm的烘缸，其一側(cè)必須開設(shè)手孔;外徑等于或大于1500 mm的烘缸必須開設(shè)人孔，人孔和手孔短軸宜布置在端蓋徑線方向;外徑大于3800 mm的烘缸可在其兩側(cè)端蓋上各開設(shè)一個(gè)人孔，兩人孔中心相隔180°。小直徑的烘缸無(wú)法安裝心軸，本來(lái)應(yīng)該使用凸形端蓋來(lái)降低應(yīng)力，若采用凹形端蓋，平直型人孔的最大主應(yīng)力［16］約為傾斜型人孔最大主應(yīng)力的1.5倍。尤其是小直徑寬幅鑄鐵缸，其平直型人孔壓條的定位槽開得過淺會(huì)導(dǎo)致烘缸端蓋人孔壓條槽處沿人孔邊緣向外呈放射狀開裂。當(dāng)然，傾斜型人孔的加工工藝較平直型人孔更復(fù)雜。

3 烘缸端蓋的安裝和維修

3.1 端蓋的安裝

烘缸端蓋開放暴露表面，使周圍工作環(huán)境變得惡劣，導(dǎo)致熱能幅射散失的數(shù)量可達(dá)到其耗用總數(shù)量的5%～6%。端蓋上粘滿紙毛，會(huì)引起烘缸殼體火災(zāi)。影響烘缸端蓋散熱效率的主要參數(shù)是:烘缸直徑、送入烘缸的蒸汽壓力及其過熱度、烘缸端蓋表面的溫度、烘干部環(huán)境溫度和烘缸旋轉(zhuǎn)速度。烘缸的直徑增大，導(dǎo)致端蓋散熱量隨直徑呈拋物線關(guān)系急劇上升。端蓋不加保溫板的能耗［17］是加了保溫板端蓋能耗的19倍之多。價(jià)格較低的超細(xì)玻璃棉，QGC-800輕質(zhì)硅酸鹽隔熱保溫層，或者耐高溫的石棉板 (用高溫膠粘在端蓋上)，可以用于烘缸兩側(cè)的端蓋保溫。在保溫板的外表面加上一層對(duì)輻射有反射作用的鋁箔，可以進(jìn)一步減少端蓋上的熱損耗。美卓公司幫助Metsa公司Tento Zilina衛(wèi)生紙廠1#衛(wèi)生紙機(jī)的揚(yáng)克烘缸安裝的耐老化變形最少的金屬板材制造的端蓋護(hù)板［18］，可以降低蒸汽消耗量。此護(hù)蓋板安裝后的2個(gè)月內(nèi)，在端蓋上沒有發(fā)生任何火災(zāi)事故。此護(hù)板上有一個(gè)帶蓋的開孔，易于拆卸檢查。安裝工作僅需3天 (每天12 h工作，3名工作人員)即可完成。

凹形結(jié)構(gòu)的烘缸端蓋支承點(diǎn) (安裝軸承位置)比凸蓋短，凹面可放置平衡鐵、法蘭處便于安裝保溫板。凸蓋通常不放置保溫板 (用密閉氣罩使保溫板顯得多余)。凸蓋的平衡鐵一般預(yù)放于端蓋靠近烘缸體的內(nèi)側(cè)。動(dòng)平衡時(shí)，先對(duì)凸蓋作動(dòng)平衡，然后設(shè)置好平衡塊，待與烘缸裝配后一起再作動(dòng)平衡時(shí)，所加平衡塊就小多了，從而減輕烘缸的質(zhì)量。為克服冷凝水在烘缸內(nèi)形成水環(huán)影響固定虹吸管的排水效果，需要設(shè)置安裝擾流器，一般在操作側(cè)端蓋和傳動(dòng)側(cè)端蓋安裝之前進(jìn)行。

3.2 端蓋的維修

如果烘缸端蓋鑄造時(shí)留下的凹坑深度在壁厚允許的范圍內(nèi)，例如表面裂紋不深，則用打磨方法消除;如果裂紋范圍小，也可采用鉆孔辦法消除。端蓋中一些微孔可鉚補(bǔ)，透孔則應(yīng)用螺塞補(bǔ)孔鉚補(bǔ)。

烘缸端蓋軸頭內(nèi)孔嚴(yán)重磨損也需要及時(shí)處理。例如，黑龍江斯達(dá)造紙有限公司1#紙機(jī)經(jīng)過30多年的運(yùn)行，18#烘缸的操作側(cè)軸頭［19］由原軸外徑160 mm磨損到外徑130 mm。換一只新的烘缸端蓋需l天時(shí)間，故進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)。加工一件內(nèi)孔與研軸相符合、外徑160 mm的45#鋼件套，鑲到研后的軸上，用大錘打緊后，對(duì)其滿焊。鑲制套硬度HRC38—42，而烘缸軸材質(zhì)是HTl50。為此，把要焊接的部位加熱到400～600℃，用奧102合金焊條直流焊接，焊口為4 mm，焊后用角磨機(jī)將高點(diǎn)磨平;再將緊定套安在軸上，將軸承反向安裝到緊定套上，用圓螺母鎖緊;再加壓蓋。開機(jī)運(yùn)行使用幾年，該設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

端蓋與缸體接觸面的端蓋插口的軸頸臺(tái)肩處一旦發(fā)生嚴(yán)重的縫隙腐蝕聚積，會(huì)導(dǎo)致端蓋裂開。減小端蓋外徑、消除接觸面的內(nèi)應(yīng)力和控制好夾緊力能夠消除縫隙腐蝕，消除蒸汽泄漏現(xiàn)象。烘缸端蓋出現(xiàn)漏汽，以環(huán)氧樹脂［20］修補(bǔ)，只需停機(jī)3 h。其施工過程是首先打開人孔，冷卻后，操作人員進(jìn)入烘缸內(nèi)部，將浸有5#配方液的細(xì)麻線用鋼片塞在滲漏部位，再涂一層浸液，貼上玻璃布，關(guān)上人孔，可承受0.5 MPa的壓力。泉林紙業(yè)有限責(zé)任公司Φ2500 mm×2150 mm的新烘缸，上機(jī)不到1個(gè)月就在操作側(cè)端蓋法蘭密封處出現(xiàn)7處滲漏，長(zhǎng)度累計(jì)相當(dāng)于1/2烘缸法蘭周邊的長(zhǎng)度。若不封堵，時(shí)間長(zhǎng)了只能更換烘缸。泉林紙業(yè)公司用自制的與鑄鐵親和性很強(qiáng)、低黏度膠修補(bǔ)［21］，修補(bǔ)后的烘缸在室溫下放置0.5～1 h就可使用。

4 結(jié)語(yǔ)

在造紙廠，由于超壓運(yùn)行導(dǎo)致烘缸爆炸的事件屢見不鮮。端蓋也是烘缸的主要受壓元件。盡管可以通過定期檢驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)其鑄造缺陷和使用缺陷，但是杜絕隱患是端蓋設(shè)計(jì)者、制造者和使用者要考慮的問題。雖然行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也提出了推薦性的意見，對(duì)于高壓烘缸的端蓋需要進(jìn)行有限元分析和應(yīng)力測(cè)試才能制造和使用，但是烘缸端蓋的曲面形狀復(fù)雜，還要考慮維護(hù)用的人孔、相配合的缸體、密封結(jié)構(gòu)和保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)置。烘缸端蓋的設(shè)計(jì)、制造、維修和使用人員應(yīng)該深入研究，使其更安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

［1］ 王 軍．爆炸性安全環(huán)境評(píng)價(jià)與最新防爆技術(shù)及設(shè)備選用維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)務(wù)全書［M］．北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2003．

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Structure Selection and Maintenance of Cast Iron Dryer Cover

LIU Chao-feng1，*LIU Jian-xiu1JI Lian-qing1HUANGFU Wei-zong2WANG Hai-quan3CHEN Hu4
(1．Department of Process Equipment of Institute of Materials and Chemical Engineering of Zhengzhou University of Light Industry，He'nan Provincial Key Lab of Surface and Interface Science，Zhengzhou，He'nan Province，450002;2．Anyang Branch Corporation of He'nan Coal Chemical Industry Group，Anyang，He'nan Province，455133;3．Special Equipment Supervision，Inspection Institute of Jincheng，Jincheng，Shanxi Province，048000;4．Heze Branch Institute of Shandong Province Special Equipment Inspection，Heze，Shandong Province，274000)

The type of cast iron dryer cover，the working pressure on the cover，and the significance of concerning the cover material，structure selection and maintenance of the cover were simply introduced．The design requirements of cover structure of cast iron dryer，installation and maintenance of the cover were analyzed based on the regulation of cast iron dryer design．

cast iron dryer cover;structure;maintenance

TS734

B

0254-508X(2011)05-0053-05

劉超鋒先生，碩士，副教授;主要從事過程裝備及控制的研究工作。

(*E-mail:zhryng@yahoo．com．cn)

2011-01-01(修改稿)

(責(zé)任編輯:馬 忻)