陶瓷辊道窑附属设备：辊子、传动系统与调速电机

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）辊棒及传动系统辊道窑焙烧的制品是靠支撑在支座上不断旋转的辊棒承载运输的，辊棒又是通过传动系统来驱动的。辊棒质量的优劣，传动系统的平稳与否，对辊道窑的操作运行有至关重要的作用。辊子材料应有较高的耐火度和荷重软化温度；良好的热稳定性以及高温抗氧化性。调速电机由变频器控制转速，从而控制辊棒的转速。

（一）辊棒及传动系统

辊道窑焙烧的制品是靠支撑在支座上不断旋转的辊棒承载运输的，辊棒又是通过传动系统来驱动的。辊棒质量的优劣，传动系统的平稳与否，对辊道窑的操作运行有至关重要的作用。

1.辊棒

（1）辊棒的种类和特点

辊棒是辊道窑的关键部件。辊棒在窑内不断转动，承受高温和荷载的双重作用，辊棒材料的性能应满足如下要求：

①足够好的高温机械性能。辊子材料应该高温强度大，不易断裂；抗高温蠕变、高温疲劳性能好；有较大的刚度，承受荷载后不产生过大的弹性变形；硬度大，耐磨。

②优良的耐热性能。辊子材料应有较高的耐火度和荷重软化温度；良好的热稳定性以及高温抗氧化性。

③小而均匀的热膨胀系数。

④去污能力强。

辊棒有金属质和陶瓷质两类，金属质的辊棒有普通无缝钢管和耐热合金管两种。普通无缝钢管只能在450°以下的温度使用。耐热合金包括耐热钢和铬镍合金等，其使用温度根据其成分和质量不同而有所不同，一般只能在约1100℃以下使用。陶瓷质的辊棒有高铝质（一般Al2O3含量70%～85%）、刚玉质、碳化硅质等，它们的使用温度随成分、制作工艺及质量的不同相差比较大。高铝质辊棒根据其晶相组成不同，又可分为不同类别，一般只能1300℃以下使用，刚玉质辊棒使用温度可超过1300℃。碳化硅质辊棒使用温度一般可达1300℃～1350℃，甚至更高。

金属辊棒的最大优点就是热稳定性好，去污能力强，但它的高温机械性能差，强度较低，刚度小，蠕变大。陶瓷辊子硬度大，耐火度和荷重软化温度高，高温抗氧化性能好，但它比较脆，热稳定性较差。典型辊棒的材质和使用温度列于表5-1-1。

表5-1-1　常用辊子材质及最高使用温度

（2）辊棒的形状和尺寸要求

辊棒为空心管状，一般陶瓷辊棒管壁厚3～5mm，金属辊棒2mm左右。辊棒直径（外径）一般为25～55mm，当承受较大的制品载荷时，应考虑选择直径较大的辊棒。为保证辊面平整，运行平稳，辊棒应该有规整的形状，精确的外形尺寸，其尺寸公差控制范围为±0.5mm；直线度误差规定为辊棒长度的0.1%之内；圆度误差不大于0.3mm；辊棒两端同轴度不超过0.5mm/m；圆锥度公差小于1mm。

（3）陶瓷辊棒与金属接头的连接

陶瓷辊棒的自由端要用耐磨钢丝弹簧缠绕，以保护端部并增加摩擦因数，防止打滑。驱动端和金属接头固定连接，支撑在轴承座上，被动端则由托轮支撑。辊棒与金属接头的连接，既要牢固、可靠，又要在更换辊棒时方便、快捷，其连接形式有多种，如螺母式连接、夹环式连接、弹簧夹紧式连接和开口销孔连接等，其中使用最广泛的是弹簧夹紧式连接，图5-1-31为弹簧夹紧式接头示意图。

图5-1-31　弹簧夹紧式接头

1—辊棒；2—套环式接头；3—螺钉；4—弹簧片；5—螺钉；6—轴

图中，套环接头2与辊棒连接的一端相距180°分布两条纵向通槽，辊棒插入后拧紧螺钉3即可夹紧辊棒；弹簧片4一端固定在轴6上，另一端夹入套环接头中部的凹槽中，因此，通过套环接头2、螺钉3及弹簧片4就将辊棒1与轴6连接进来了。这种连接方式对更换辊棒非常方便，更换辊棒时只需将弹簧片拧起脱离凹槽便使辊棒连同套环接头与轴分离，并从窑的另一侧取走。

（4）辊棒的布置

相邻辊棒的中心距叫辊距。安排辊距时，一方面要保证辊棒之间有一定间隙，以便热气流通过，辊距过小会影响传热；另一方面辊距应保证在正常运行情况下有三根辊棒支撑制品或垫板，这样才能保证在辊棒折断、更换辊棒的情况下仍有两根辊棒支撑制品或垫板，仍能保持运行状态。所以辊距应根据制品或垫板的尺寸决定。

辊棒的安装都是把辊棒穿过窑墙，使两端露出窑外，自由端放在窑墙外侧的两个托轮上，使辊棒在受热和冷却时可以自由伸缩。

（5）陶瓷辊棒使用过程的注意事项(www.chuimin.cn)

①新购进辊棒两头内腔要填塞100mm长的陶瓷散棉，并且在辊棒一端做好标识，在窑内使用一次，标记一次，以便确定辊棒使用时间的长短；

②辊棒入窑前表面要涂上保护涂层，涂层长度一般比窑内有效宽度长100mm为妥，厚度在0.8～1.2mm，可分两次上涂层，上涂层后的辊棒应放置窑旁或窑顶烘烤，排除辊棒所吸附的水分；

③辊棒的更换：低温区辊棒损坏时，可直接用经过一定预热的新棒更换，若烧成带高温区辊棒损坏需更换时，则不可用新棒，否则由于辊棒急热而断棒，一般采取从烧成带前段或预热带后段抽出正在运转使用的热辊棒，更换高温区损坏的辊棒，再对新棒进行一定预热，顶替被抽出更换到高温区的辊棒。实际上，很多厂在辊棒使用一定时间后（如半个月到一个月）会集中更换高温区辊棒，此时，一般采用先降温至800℃快速更换经预热后的新棒，再升温回原温度曲线；

④辊棒无论装进或抽出窑炉都要尽可能快，抽出的陶瓷辊棒要采用正确的冷却方法，切忌直接放在地面上，一般采用机械旋转支架冷支辊棒，直至温度低于350℃才可能停止转动。也可用垂直悬挂冷却辊棒的方法，该方法省人、省力，效果也好；

⑤更换下来的粘脏辊棒经打磨后，还必须认真检查其直线度、直径度等以备再使用；

⑥选择合理的砖底涂料，防止砖坯粘辊。

（6）辊孔的密封

为了防止辊棒与孔砖间隙逸出热气体或吸入冷空气，必须进行辊孔的密封，一般孔砖的厚度比窑墙厚度小，使孔砖处留出一定厚度的窑墙空间，安装好辊棒后在此空间填塞耐火棉。既保证了辊棒的转动灵活，又起到了密封作用，还加强了此处的保温。经过一段时间的使用后，耐火棉可能粉化脱落，失去密封作用，应定期补塞耐火棉。

2.传动系统

（1）传动系统的种类

辊道窑的传动系统有链传动和齿轮传动两类，其中使用较多的是齿轮传动。齿轮传动又分直齿轮传动和斜齿轮传动两种形式，直齿轮传动是辊棒的驱动端和直齿轮连接，直齿轮设置成双排，每排齿轮中只有一半和辊棒连接，一半充当介齿轮，通过介齿轮使每根与齿轮相连接的辊棒转动方向一致。斜齿传动是辊棒的驱动端和斜齿蜗轮连接，通过一条很长的蜗杆同时驱动若干斜齿蜗轮带动辊棒转动。斜齿传动使用较广。

现代辊道窑斜齿轮传动系统一般由摆针电机、无级变速器、链轮、链条、斜齿蜗轮、蜗杆、传动轴、轴承座（常用三联体和五联体）、螺旋齿轮、被动支承等构成。调速电机由变频器控制转速，从而控制辊棒的转速。

（2）传动系统的布局方式

辊道窑传动系统的布局有整体传动、统一驱动的分段传动和分段驱动的分段传动三种方式。目前，分段驱动的分段传动方式使用较为广泛。该传动方式就是把辊道窑分成若干传动段，每一传动段分别由一台电机驱动，各段辊子的转动速度独立调节。有的辊道窑在烧成带利用公称直径相同、齿数不同的螺旋齿轮来改变相邻两辊棒的转速，以达到平稳传送制品、减少变形的目的，称为差速传动系统。

（二）风机

风机是窑炉常用的通风设备。陶瓷窑炉所用的风机多为离心式风机。按风机的用途可分为排烟风机、抽热风机、助燃风机、燃油雾化风机和冷却风机等；按气体的输送方向可分为鼓风机、抽风机；按风机的全风压大小可分为低压风机（全风压小于1000Pa）、中压风机（全风压1000Pa～3000Pa）、高压风机（全风压3000Pa～15000Pa）。所谓全风压，即气体经过风机以后静压头和动压头的增量；按输送气体的温度可分为普通离心风机（＜80℃）和锅炉引风机（＜200℃）。

离心风机的结构原理为：离心风机的机壳内装有叶轮，叶轮安装在直接由电动机或其他传动装置带动的传动轴上。叶轮内有一些弯曲的叶片，叶片之间形成了气体的通道。吸风口安装在靠近机壳中心处，出风口同机壳的周边相切。当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得离心力，并使气体从叶片之间的开口处甩出。被甩出的气体挤入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低，外界气体就能从风机的吸入口吸入叶轮中，如此源源不断地输送气体。离心风机的结构原理如图5-1-32所示。

图5-1-32　离心风机的结构原理示意图

图5-1-33　罗茨风机的结构原理示意图

1—叶轮；2—气体容积；3—机壳

如图5-1-33所示为罗茨风机结构原理示意图，在机壳内有两个形状相同的叶轮，安装在互相平行的两根轴上，两轴上装有完全相同且互相啮合的一对齿轮，一为主动轮，一为从动轮。在主动轮的带动下，两个叶轮同步反向旋转，使低压腔的容积逐渐增大，气体经进气口进入低压腔，并随着叶轮的旋转而进入高压腔。在高压腔内，由于容积的逐渐减小而压缩气体，使气体从排气口排出。

辊道窑除采用离心式风机外，还有轴流风机（扇）。普通离心式风机主要用于助燃、燃油雾化和冷却等；锅炉引风机主要用于排烟、抽热风；罗茨风机主要用于窑尾冷却，或用于油烧辊道窑的雾化风机，现较少采用；轴流风扇主要用于窑尾冷却。辊道窑常用风机主要有：（1）4—72型离心风机；（2）9—19型和9—26型高压风机；（3）L30×20WD—1型罗茨风机；（4）Y9—35和Y9—38型锅炉引风机；（5）T—35—11型轴流风扇等。

陶瓷辊道窑附属设备：辊子、传动系统与调速电机

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