1 引言河南省建設投資總公司控股投資建設的新鄉平原同力水泥有限責任公司，首條5000t/d水泥熟料生產線由天津水泥工業設計研究院設計，配套的原料立磨采用德國伯利休斯（Polysius）公司設計生產的RM57/28/555立磨。配料方案采用石灰石、砂巖、鐵礦石、高鋁土四組分配料。2005年4月安裝完畢進行生產調試，調試期間先后出現了磨機振動值過大、臺時產量低等問題。經過一個月的參數調整和技改完善，6月中旬實現達標達產，各項指標達到或優于設計要求。在后來的生產中磨機運行平穩。2007年10月31日電機側工作端油缸拉桿頂部和拉環過渡處發生斷裂。斷裂的拉桿見圖1，立磨加壓部分斷面圖見圖2。本文就拉桿斷裂的原因及修復方法做一介紹。
2 工藝設備選型及流程
2.1工藝設備選型見表1。
表1 工藝設備選型
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序號 |
設備名稱 |
規格型號及性能 |
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1 |
Polysius立磨 |
RM57/28/555型，生產能力400t/h，磨盤直徑5700mm，磨輥外徑?2800mm，單個輥寬555mm，磨輥個數4個（兩組），入磨物料最大粒度95%<75mm，100%<110mm，入磨物料最大水分2.7%～4%。成品細度80μm篩篩余≤15%，出磨物料水分≤0.5%，出磨氣體量780000m3/h，出磨氣體溫度90℃，主電動機4200kW，電壓10kV |
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2 |
選粉機 |
轉子直徑?5550mm，轉速13～76r/min，處理風量930000m3/h，電動機（變頻調速）功率340kW |
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3 |
循環風機 |
Y6－2×40－14№30F，風量900000m3/h，全壓12000Pa，風溫90℃，轉速960r/min，電機功率4000kW，電壓10kV |
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4 |
廢氣處理風機 |
Y4－2×60－14№30.5F，處理風量850000m3/h，全壓3650Pa，風溫130℃，轉速730r/min，電機功率1400kW，電壓10kV |
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5 |
回料提升機 |
輸送能力450t/h（最大500t/h），電機功率132kW，電壓380V |
2.2工藝流程石灰石、砂巖、鐵礦石、高鋁土通過定量給料機、膠帶輸送機、回轉下料器喂入伯利休斯立磨進行烘干和粉磨。粉磨后的物料經選粉機分離，粗顆粒重新入磨粉磨，合格的細粉隨氣流進入細粉分離器進行收集，再由空氣輸送斜槽、膠帶斗式提升機進入生料均化庫。磨機吐出的大顆粒物料經斗式提升機返回磨內。出細粉分離器的廢氣經循環風機進入窯尾袋收塵器，凈化后的廢氣通過廢氣處理風機、煙囪進入大氣。入磨膠帶輸送機、出磨溜子上安裝有除鐵器。
3 拉桿斷裂的原因拉桿斷裂之前液壓缸內油壓（即輥壓）14.0MPa，出磨生料細度0.08mm篩篩余≤16%，出磨物料水分≤0.5%，0.02mm干篩篩余≤1.0%，磨機產量438t/h，與平常沒有差別。經過分析，認為拉桿斷裂的原因有以下幾點：
3.1設備原因此處屬鍛造過渡帶，為金屬晶體最不致密處，過渡部分的應力最集中。另外以前經常利用停磨避電高峰的時間對此處多次進行堆焊。反復堆焊造成此處局部應力集中并形成缺陷，是斷裂的主要原因。
3.2風蝕磨內熱風攜帶著大量的顆粒物料長期沖刷、磨蝕拉桿，使斷裂處的拉桿變細變薄，鋼的強度下降。
3.3液壓缸內氮氣壓力過低液壓缸內氮氣囊中氮氣正常的壓力值是9.0～14.5MPa，由于氮氣壓力表泄漏，使拉桿斷裂之前的氮氣壓力降低到3.0～12.0MPa（波動很大），壓力過低，氮氣囊的緩沖作用減小。磨機運行過程中如遇到石灰石或砂巖粒度較大時，料層厚度波動較大，磨機振動值由正常值0.45～0.85mm/s增大到1.6mm/s左右，容易造成油缸拉桿劇烈地向下拉動形成拉傷。
3.4導向槽磨損過大
圖1 斷裂的拉桿（頂部）
導向槽磨損過大，逐漸失去定位作用，導致油缸拉桿在磨機運行過程中晃動量明顯變大。油缸拉桿不僅承受向下的拉力，又要承受橫向的剪切力，日積月累形成內傷。
4 修復方案我們在生產部和供應部的大力支持下，精心組織、日夜搶修，只用60h就完成了搶修任務。具體的修復方案如下：
4.1將待接斷面按圖3打坡口。
圖2 立磨加壓部分斷面示意圖圖
3 待焊接件打坡口示意圖
4.2根據待焊接件的材質（80kg級高強度鋼），選用AWSA5.5E11018－M80kg級高強度鋼焊接焊條。
4.3焊接前，焊條應在300℃下干燥2h。
4.4損壞的斷面應在車床上打磨、點焊，然后進行修復焊接。
4.5焊接前，拉桿溫度應加熱至400℃～440℃，在焊接過程中也應保持此溫度。焊接過程必須連續不間斷。
4.6在焊縫處，多出兩道焊層以提高焊接表面質量（提高強度）。
4.7為消除焊接件中的內應力，防止變形和開裂，焊接完成后，拉桿需加熱至500℃保溫，然后緩慢冷卻。冷卻曲線見圖4。
4.8然后，在車床上將多出的兩道焊層去掉。
4.9需使用機械打磨拉桿，使之光滑。
4.10最后使用著色試驗檢查。
5 使用效果為確保焊接后拉桿的使用安全，我們加強了石灰石、砂巖等原料的破碎和預均化工作，減少了進磨物料粒度對油缸拉桿的不良影響；同時將磨機產量限定在385t/h，油缸壓力設定12.5MPa以下。截止到2007年12月11日24時，磨機已運行678h（粉磨生料261871t）。后來磨機產量增加到435t/h，油缸壓力設定在12.5MPa，磨機運行平穩，生料質量合格，使用效果良好，沒有再出現斷裂。
6 結論我公司此次伯利休斯立磨油缸拉桿斷裂的原因主要是設備原因，斷裂處局部應力過于集中。另外風蝕造成該處拉桿變細變薄、液壓缸氮氣壓力表泄漏使氮氣囊失去緩沖作用、導向槽磨損過大失去定位作用也是斷裂的原因。應急修復后經過一個多月的使用，沒有再出現斷裂，說明此修復方案是成功的。
【作者：高紅旗，江超，陳海濤】