回转窑筒体断裂原因分析

回转窑筒体断裂原因分析

1 .回转窑筒体断裂事故统计

回转窑筒体是水泥生产过程的关键设备，回转窑长期在高温、重载及连续运转中，回转窑筒体极易出现断裂的情况。回转窑筒体发生断裂属于恶性重大责任事故，不仅给水泥生产企业造成巨大的经济损失，也暴露了企业日常设备维护的不足以及设备制造企业在质量控制环节上的重大失责。近年来，水泥厂出现窑筒体断裂的事故时有发生。公布的就有2008年1月20日上午，新疆某水泥厂4号窑断裂；2015年1月17日，山东某水泥厂窑筒体断裂；2015年11月21日，河南某水泥厂窑筒体断裂；2018年1月23日，山西某水泥厂窑筒体断裂；2018年12月17日，新疆和田某水泥厂窑筒体出现断裂；2019年2月25日，福建龙岩某水泥厂窑筒体出现断裂等等。据不完全统计，近十年来国内回转窑筒体断裂事故多达几十起之多，且多发生在冬季，部分筒体断裂的现场照片见图1。

2 .造成回转窑筒体断裂的因素

其一，一些行业专家认为，气温的变化只是压垮骆驼的最后一根稻草，根本原因是物料腐蚀导致筒体变薄和冷脆化。物料腐蚀形成的有害气体，会产生冷热脆性和热腐蚀，在有害成分集中区加快腐蚀速度，筒体厚度不断变薄，当筒体的厚度低于原始设计厚度的70%时，筒体的抗弯(抗折)强度、抗拉(抗张)强度、抗压强度、抗冲击强度出现直线下降，长期在重力的作用下，筒体就会产生裂纹，如不及时发现或维护不当，将可能导致事故发生。

其二，回转窑二档轮带靠窑尾部位的筒体处于过渡带，该部位砖面上没有窑皮或只有时塌时长的副窑皮，筒体温度相应也较高。同时该处筒体受到的扭转、弯曲和剪切等交变应力也最大，长期在高温状态下运行，是窑筒体的薄弱点。当筒体表面温度接近或超过400℃时筒体的金属组织结构开始变化，高于400℃时筒体的钢板强度和刚度会显著下降，此种情况如不及时处置，危险就会逐步靠近。

其三，筒体制造过程中的质量控制不达标，常常伴随着铸造缺陷和焊接应力的存在，这些因素为事故的发生埋下了伏笔。

其四，温度等环境因素，尤其是冬季，温度变化起伏大造成筒体出现断裂，筒体断裂北方比南方更多见就是这个原因。

此外，随着筒体弯曲变形超标和筒体材质老化，加上一些企业长期不检测筒体厚度，不检测筒体焊缝，不检测回转窑筒体直线度，回转窑的维护和管理上存在严重缺失等，都是回转窑筒体断裂的原因。

还有一些企业盲目追求高运转率和能耗比，与之相适应的维护和管理又没有及时跟上，凡此种种都为回转窑筒体断裂留下了隐患。

3  典型案例

2021年1月，因寒潮来袭，气温骤降20℃以上，宁夏某水泥厂Φ4m×60m回转窑筒体中挡轮带至窑头一夜之间多处断裂，为防止筒体垮塌，工厂临时搭建筒体支撑，给筒体“穿棉袄”保温，阻止了筒体裂纹的进一步发展和恶化。后来气温回升，工厂组织专业公司更换了20m筒体，重新找正筒体中心线，历时3个多月，直接间接经济损失达数百万元。导致此次事故的最直接的原因有两点：一是未能及时检测筒体厚度，该案断裂部位筒体最薄处只有12mm。实际经验表明，筒体厚度低于原始设计厚度的70%时必须及时更换筒体；二是未能对筒体实施保温处理。在高海拔或高寒地区的冬季，对回转窑筒体实施保温处理非常重要。