水泥窑炉用锚固件是支撑热工设备耐火浇注料内衬或者耐火预制块的骨架, 以增强耐火浇注料内衬抵抗静载荷、热应力、机械膨胀、机械振动。少数锚固件制造厂对锚固件所使用部位的工况缺乏研究, 对锚固件的质量、材质等多方面存在误解, 有的甚至单方面考虑制造成本, 偷工减料, 不顾用户的设备使用寿命和利益。本文结合实际生产, 从锚固件制造、检验过程、方法和容易产生的质量问题出发, 就水泥窑炉耐火浇注料锚固件制造质量的控制进行分析, 以资借鉴。
1、锚固件的材质与形状
锚固件所用材料, 按照外观分类, 有直条钢丝和银亮钢丝两种。在锚固件结构上, 目前还没有相应的国家标准, 一般依据现行的热轧耐热钢和不锈钢的材料标准 (应符合GB/T4240-2009不锈钢丝;其中, 化学成分按照GB/T1220-2007规定;规格尺寸按照GB/T342-1997冷拉圆钢丝、方钢丝尺寸、重量中表3的11级 (hll) 规定执行, 直条钢丝的尺寸、外形应符合GB/T342-1997要求;银亮钢丝的尺寸、外形应符合GB/T3207-2008要求;钢丝的圆度不得大于直径公差之半) , 结合设计图纸来制造和检查验收。没有标准格式和限定, 设计者在设计锚固件时一般根据用途和自己的设想来设计形状, 常见的有Y型和V型。
2、锚固件的质量问题
锚固件制造尺寸偏差
一般锚固件的生产都是大批量的生产方式, 但加工设备相对简陋, 管理者认识不到位, 导致产品精度低、直径小和厚度薄, 这种产品的机械性能相对低。订货时, 水泥企业通常只要求尺寸和重量。建议企业锚固件验收中参考圆钢的直径标准规定。
国家标准GB/T3207-2008规定的银亮圆钢的直径偏差锚固件制造厂进料时, 应严格控制材料的尺寸, 履行检验方法和程序。企业验收扁钢锚固件时, 应重点检查材料厚度和宽度的尺寸偏差情况。验收材料和成品时, 一般采用游标卡尺和钢直尺分别检查直径和长度等, 见图2。
锚固件的制造形状
窑衬施工中存在的问题之一就是锚固件的结构不过关。对锚固件几何角度和弧度要求宽松, 会方便制造生产, 但会对水泥生产线带来经济损失。热工设备浇注料和锚固件在工作时会在高温和常温变化中发生应力释放、膨胀和收缩等现象, 如果锚固件几何角度和弧度偏差大, 其应力释放、膨胀和收缩就会各自不同, 这种不同会引起耐火浇注料产生裂缝、松动而过早地脱落, 最终引起热工设备红壳现象。因此, 严格要求锚固件的制造形状, 是关系到耐火浇注料使用寿命的大事。
锚固件的材质
在锚固件的材质检测中, 我们通常会发现Ni和Cr的含量低, 同时还存在元素成分含量分布不均匀的情况, 这会影响材料的机械性能和耐热性能, 从而导致所固持浇注料使用寿命降低。锚固件材质的检测设备一般选用手持式或台式光谱分析仪, 检查范围和精度等级略有差别, 检查前, 必须采用校对试样来复核测试设备的精度, 核对准确性。
锚固件制造的焊接
影响窑衬施工质量的因素之一就是锚固件焊接不过关。锚固件结构简单, 生产中往往忽视焊接要求。忽视焊接要求实质就是忽视锚固件结构的作用, 会造成锚固件承载力量的功能低, 不能抵御重量和热负荷的变化。因此, 焊接锚固件时, 一方面焊材的选择要遵守材料的焊接原则, 另一方面要防止飞溅、焊渣、裂纹、咬边、药皮不清理等焊接中的不足。
锚固件的设计图纸和规格
锚固件的设计图纸和规格不统一, 制造厂会认为该产品随意性大, 于是在加工方法、材料的选择上也就随意, 尺寸精度也各不相同, 材料上有冷拉的, 也有热轧的, 有光亮圆钢的, 也有黑皮圆钢的。锚固件设计图纸多为自由公差, 由于自由公差的范围相对大, 制造厂理解上也是参差不齐, 制作出的锚固件的尺寸和形状会有差别。所以, 建议在设计锚固件时, 尺寸要求具有统一性和明确性, 不仅便于制造厂家有要求可以执行, 也便于质量检查人员有明确依据来检查每个部位的尺寸精度。自由公差可参照GB/T1804-1992《线性尺寸的未标注公差》的相关规定。
锚固件质量抽样检查方法
锚固件质量检查的抽样检查方法既要有效, 又要科学。对于某个品种数量巨大, 可以采取有意取样、随机取样、分层随机取样、一次取样、二次取样等方法进行抽样检验, 尽可能做到每种都检验到, 数量大的样品要多, 来增大对批次抽检的代表性。
锚固件的质量检查程序是:锚固件的材质→外观→直径或厚度尺寸、长度、角度、弧度等;锚固件的成分分析情况要求保留原始的光谱分析记录, 以便于在今后使用过程中的追溯可查;同时要求提供相应锚固件的原材料出厂证明和元素成分化验单等质量文件;对于锚固件的抽查测试和取样方法和要求, 应该尽量面面俱到, 也就是说, 每种材质必须有样, 批量大更必须有样, 同时还要适当增加取样的力度和范围。
3、锚固件的制造与采购
制造厂家存在的问题
从表4可知, 专业厂生产锚固件外观美观、焊接和形状规范;包装防护和分类保存的方法更为适合, 标识规范。所以, 对于整个设备的使用来说, 有些部位使用锚固件应做到一致性的要求, 使得受载的锚固件团结一致来抵抗受力和热负荷的冲击, 这样可以收到较好使用效果。如果锚固件在预热器顶部使用, 采用不同厚度或者直径尺寸的锚固件, 厚度尺寸小的锚固件在高温作用下率先产生热变形, 失去应有的作用, 附近锚固件必然受力较大, 甚至超负荷, 会造成连锁反应式的逐步损坏而脱落。
采购
水泥厂或总包商在采购锚固件的订货时, 应加入相关国家标准规定中可用于锚固件的规定和标准, 规定原材料的供货状态;规定锚固件的结构和材质, 可以适当合并和归类, 以减少品种;在图纸要求中明确相关的标准规定, 便于制造厂执行和遵守。
对制造厂家建议
重视锚固件的外观、形状, 规范角度和弧度;加强控制和管理锚固件材料的化学成分;完善工艺方法, 确保外观尺寸更加精确, 避免长短不一致、不对称等情况发生;改进锚固件的焊接, 防止焊渣、飞溅、缩裂缝、药皮不清等情况。
表4 三个锚固件制造厂生产质量情况对比
5、结束语
在水泥窑炉耐火浇注料工程中, 预埋耐火浇注料用锚固件的作用至关重要, 一旦锚固件失效, 将会造成耐火浇注料的剥落, 甚至是坍塌的重大事故, 对锚固件执行严格的、规范化的质量控制是确保工程质量的有效手段。
按照合同、图纸、标准要求进行锚固件质量的全面检查工作是整个工程质量控制中的重要环节, 同时我们也不能忽略对锚固件的设计材质选型、制造加工过程、工程施工过程中的质量核查和监控工作。
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