窑车结构选材关键因素及适用润滑剂

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：石墨和二硫化钼调制的润滑剂适用于车下温度较高、轴承游隙较大的窑车，钙基润滑剂和机械油适用于车下温度较低和用标准轴承的窑车。因此，衬面材料的选择及其结构便成了决定窑车性能的关键因素。这类结构蓄热大为减少。其特点是结构简单，施工方便，高温下不变形，但易损坏，不好修理，且所占位置较大。钢板结构砂封槽用角钢、钢板或铸铁板制成，其特点是不易损坏，所占位置小，但温度高了易变性。

（一）窑车和封闭结构及推进、转运设备

1.窑车

窑车既是运载制品的工具，又是窑道的重要组成部分，它的质量直接影响到隧道窑正常运行、产品质量的优劣及能耗的高低。窑车由铁件和耐火衬面两部分组成。

（1）铁件

窑车铁件包括车架和车轮。车架两侧装有裙板。

①车架

车架材料有铸铁和型钢两种。铸铁车架刚度大，热变形小，抗氧化，耐腐蚀，在较高的温度环境下经久耐用。但铸造工期长，要有较好的工艺条件才能保证质量。铸铁车架笨重，不适合现代宽体隧道窑使用，只在一些早期旧式隧道窑上使用。型钢车架用槽钢、角钢、工字钢等型钢铆接、焊接而成，它制造方便，车架轻便。但当车下温度较高时，长期使用易变形。现代隧道窑由于窑车衬面轻质化，窑具轻型化，车架荷重小，封闭性能好，都采用轻型型钢车架。

②车轮

旧式隧道窑窑车车轮直径较大（300mm～450mm），这是因为衬面质量大，大轮径可以使推动省力。现代隧道窑车轮直径较小（200mm～250mm），这不仅减轻了铁件质量，而且降低了窑车高度，便于装卸，也使窑体高度降低，节省了建窑材料。

③轴承及润滑

车轮轴承由于在较高温度下工作，为避免热膨胀而将轴承卡死，轴承游隙应适当加大一些。这种轴承一般需向轴承厂特殊订货。

轴承润滑剂的合理选用，对保证窑车正常运行也是一个重要条件。生产中常用的润滑剂有石墨调制的润滑剂或石墨粉、二硫化钼复合钙基润滑脂、钙基润滑脂、汽缸油或机械油等。石墨和二硫化钼调制的润滑剂适用于车下温度较高、轴承游隙较大的窑车，钙基润滑剂和机械油适用于车下温度较低和用标准轴承的窑车。为保证窑车运行灵活，除了正确选用润滑剂外，操作中更应尽可能采取有效措施来降低车下温度。

（2）衬面

窑车衬面是隧道窑的活动窑底，它既要在高温下承载制品，又要有良好的保温性能，使散热少，车下温度不过高，保证窑车正常运行，还要经受周期性的热冲击，需要热稳定性好，蓄热少。因此，衬面材料的选择及其结构便成了决定窑车性能的关键因素。窑车衬面主要有以下四种：

①重质衬面

旧式隧道窑的窑车衬面比较厚重，其平均密度可达1600kg/m3～2200kg/m3，厚300mm～500mm，质量比装载制品大得多。一般用高铝砖、黏土砖或耐火混凝土预制块砌筑而成。为制作方便，也有用耐火混凝土浇注的。如图5-2-18所示。

图5-2-18　重质衬面

重质窑车蓄热大，加热时，由于这些蓄热要从预热带下部吸取，使预热带上下温差增大；冷却时，散热慢，难以冷却，造成窑车下部制品冷却缓慢。这类窑车衬面已逐渐被淘汰。

②轻质承重型衬面

图5-2-19为轻质承重型窑车衬面。图（1）为轻质砖承重结构，与重质窑车结构差不多，仅材料不用重质砖而改用轻质砖，在短立柱下面用倒扣盆形重质耐火材料支撑荷重。这类结构虽然已将窑车蓄热减少，但蓄热仍较大。图（2）为在承重的砖垛或支柱之间填有体积密度小的耐火材料，如耐火纤维，膨胀蛭石散料等，质量比图（1）有所下降。

图5-2-19　轻质承重型衬面

③半承重型衬面

图5-2-20为半承重型结构窑车衬面，是用长立柱直接将荷重传至窑车金属底盘，用耐火纤维充填立柱周围及内空心部分，底部有一层轻质耐火混凝土。窑车四周用轻质砖作为围砖，其上放置短立柱承受部分荷重。这类结构蓄热大为减少。因为有围砖，所以窑车四周坚固不走形。也正因为有围砖，蓄热还不能进一步降低，而且围砖价格也较高。

图5-2-20　半承重型衬面

④不承重型衬面

图5-2-21为不承重型结构窑车，它全部采用长立柱传递荷重，窑车衬料全为不承重的耐火纤维，蓄热可减至很低。实践表明，采用耐火纤维折叠块，四角用烧结耐火纤维制品作为窑车衬料，即使没有围砖也没有问题，可以长期使用，而且维修也很容易。全耐火纤维衬料还不存在因热冲击而开裂的问题。

现代隧道窑采用半承重和不承重型窑车。不承重型窑车质量最轻，蓄热最少，是窑车发展的方向。

图5-2-21　不承重型衬面

2.曲封、砂封及车封

（1）曲封

为使窑车安全运行，窑车与窑墙之间应留有一定空隙。为防止漏风，窑墙和窑车之间采取曲折封闭的方式，即曲封。曲封可分为窑墙凹进和窑墙凸出两种。为提高曲封效果，还可做成双曲封。如图5-2-22所示。曲封部位窑车与窑墙的间隙不可过大或过小。过大，封闭效果差；过小，易产生卡车事故。一般为20mm～40mm。

图5-2-22　曲封的形式

（2）砂封

砂封是窑车裙板与砂封槽之间的封闭。砂封槽设在两侧窑墙下方，里面盛有粒径为1mm～3mm的砂子。窑车运行时，裙板插入砂封槽内的砂子中，隔断了窑车上下空间，使冷空气不漏入窑内，热空气不漏出窑外。如图5-2-23所示。

图5-2-23　砂封结构

1—砂封槽；2—裙板(www.chuimin.cn)

砂封槽有砖结构和钢板结构两种。砖结构砂封槽用L形耐火砖砌成。其特点是结构简单，施工方便，高温下不变形，但易损坏，不好修理，且所占位置较大。钢板结构砂封槽用角钢、钢板或铸铁板制成，其特点是不易损坏，所占位置小，但温度高了易变性。无论哪种结构的砂封槽，砂封槽一般宽100mm～120mm，高140mm～150mm。

砂封槽内的砂子会被裙板不断带出窑外，所以必须在两侧窑墙设加砂斗，定时补充砂子。加砂斗一般设1～2对，设于窑头和预热带末端。在冷却带末端设1对聚砂坑，用以收集裙板带出的砂子。

（3）车封

车封是指窑车与窑车之间的封闭，包括衬面之间的封闭和铁件之间的封闭。推车时只能使相邻窑车的铁件接触受力，衬面不可互相接触。窑车衬面之间的封闭如图5-2-24所示。铁件之间的封闭，是在车架的一端设一凹槽，内镶填石棉绳，另一端凸出一铁条，两窑车铁件相接触时，凸出的铁条压入凹槽内石棉绳中，使窑内外气体无法流进漏出。

图5-2-24　窑车衬面之间的封闭

3.推进、转运设备

（1）推车机

为使窑车在窑内移动，在隧道窑的进车端装有推车机，多为油压式，如图5-2-25所示。油泵的工作压力一般为1.5MPa～2.5MPa。在油压系统的管路中，设有过压保护装置，如溢流阀，压力继电器等。当窑内出现意外阻力，油压超过正常工作压力时，能自动卸荷回油或发出报警信号，起过载保护作用。

图5-2-25　油压式推车机

在推车机的推动下，窑车运动有间歇和连续两种方式。间歇推车即窑车运动时间小于静止时间，每次推车仅数分钟，以较大的速度推入窑内，其余时间均处于静止状态。一辆窑车可一次推入窑内，也可分几次推入窑内。连续推车则相反，窑车在窑内缓慢向前移动，仅当进车交替时才有几分钟的静止时间。推车速度慢，可用柱塞油泵；推车速度快，可用齿轮油泵或叶片油泵。

（2）托车

为将窑车从一条轨道上转入到另一条轨道上，在窑车轨道两端各设有一辆托车。托车轨道与窑车轨道垂直。托车上设有与窑车轨道等轨距、同标高的钢轨，其驱动方法有手动和电动两种。

（3）窑车自动运行系统

窑车自动运行系统包括：油压推车机、电动托车、链式进窑机、链式出窑机及步进回车机等。窑车自动运行系统操作程序如下：

窑头托车运行到回车道接车位置，定位并固定→托车上的链式输送机伸出，将载有待烧制品的窑车接入托车→窑头托车将所载窑车转运至窑前，托车上的链式输送机将所载窑车卸下到窑前等候区→设于窑前的链式进窑机将窑前等候区的窑车送入窑内→油压推车机推车前进→窑尾推车运行到接车位置，定位并固定→设于窑尾的链式出窑机将出窑窑车送到窑尾托车上→窑尾托车将出窑窑车转运至回车道处，托车上的链式输送机将窑车卸到回车道上→回车道上的步进回车机将窑车向窑头方向运送，在中途搭钩脱离，窑车停止前进，人工卸下产品后再装载待烧制品→装车完毕，搭钩抬起，窑车由步进回车机继续推往窑头。

上述自动操作程序连锁运行，即前一道工序与后一道工序的连接是按一定的逻辑程序进行，不会发生不协调事故。推车间隔时间是预先设置的，自动按时推车。

4.窑车轨道

窑车轨道分窑内轨道和窑外轨道两种，其中窑外轨道又有和两端托车轨道相连通的回车道和短程序车道及检修道。在窑车轨道中，以窑内轨道的要求最高。因为窑内轨道是定位和标高的基准，如铺设不符合要求，势必影响窑体的砌筑和投产后窑车的正常运行。且在窑炉工作时，窑内轨道检修很困难。

轨道接头有直接头和斜接头两种，如图5-2-26所示。直接头工艺简单，但窑车车轮经过接头时震动较大；斜接头将接头处切割成30°斜面相接，加工麻烦，但窑车经过接头时运行较平稳。采用斜接头时，轨道内侧的接头锐角应朝向出车方向。接头处应留有膨胀缝。

图5-2-26　窑车轨道的接头形式

（二）检查坑道与事故处理口

1.检查坑道

检查坑道如图5-2-27所示，主要用来从窑车下方检查窑车运行情况和处理事故。有了检查坑道，也便于对隧道窑进行热工测定。由于检查坑道在窑车下部造成了一个较大的通风空间，因此在一定程度上还能起降低窑车下部温度的作用。检查坑道一般宽0.7m左右，深1.8m左右，长度从预热带中部（或后部）一直延伸到冷却带前端或窑尾。地下水位较高的地方设置检查坑道时，要注意采取防水措施。

图5-2-27　检查坑道

2.事故处理口

事故处理口是为排除窑内料垛倒塌事故而设置的。发生倒塌事故时，打开事故处理口，扒出倒塌的窑具、制品，防止窑车卡死。事故处理口的位置一般设于冷却带前端。其高度稍低于窑墙，宽0.6m～0.7m。窑炉正常运行时，应把事故处理口严密封闭，以防热气外溢，浪费热量，恶化环境。

旧式隧道窑用匣钵承装制品，较易产生倒垛事故。又由于窑体蓄热大，无法快速冷窑，一般都设有事故处理口，大部分窑设有车下检查坑道；现代隧道窑用棚架承装制品，装车高度小，不少是单层码放，而且窑车上棚架稳固，极少发生倒垛事故。由于窑体蓄热小，即使窑体内发生卡车或其他事故，也可停窑，很快冷却下来再进行处理，对生产影响不大，因此一般不设检查坑道和事故处理口。

（三）车下冷却结构

设置车下冷却结构是为了冷却窑车金属部件（尤其是窑车轴承）和金属砂封槽、轨道，保证窑车正常运行。车下冷却有强制冷却和自然冷却两种方式。强制冷却还便于实现车上、车下压力平衡，以减少窑炉漏气。

1.车下强制冷却

车下强制冷却是用风机将冷风鼓入烧成带及冷却带窑车底部，热风从预热带车下抽出。送风和抽风形式有集中送入、集中抽出；分散送出、集中抽出；分散送入、分散抽出等。对于窑内温度不很高、压力不很大的窑，一般采用前两种形式。若欲建立窑车上、下压力平衡，一般采用第三种形式。

从车下抽出的热风可做窑头封闭气幕或助燃风，也可引入烟道和烟气一起排出。设置的送、抽风口上要装有风罩，送风口的方向要朝向预热带，抽风口的方向要朝向冷却带。在各送、抽风的支管道上设有调节闸板。

2.车下自然冷却

车下自然冷却一般是在高温段的窑车下窑体两侧墙开若干个通风口，引入冷风对车下冷却。设有检查坑道的窑，在烧成带两侧设有下坑的横通道，冷空气从横通道的下部进入车下，热空气从横通道的上部排出，对车下进行自然冷却。

窑车结构选材关键因素及适用润滑剂

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