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外文翻譯
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名 黃 春 娟
班 級 B材機(jī)021
學(xué) 號 0210120111
指 導(dǎo) 教 師 劉 平 成
襯板使用壽命和窯橢圓度
Yoshiki Tuchiya, Eiichi Nakajima, Hiroya Takenounchi, and Toru Honda, MinoYogyo (Ceramic)Co., Ltd, 研究耐火材料壽命與窯體變形的相關(guān)關(guān)系。
摘要 ：橢圓度可能顯著地縮短耐火襯板的使用壽命。因此研究回轉(zhuǎn)窯筒體的橫截面變形，對許多窯橢圓度和襯板的磨損速度進(jìn)行測量研究。研究者發(fā)現(xiàn)了窯橢圓度與磨損速度之間的一種關(guān)系。然而，這種關(guān)系沒有在煅燒區(qū)域磚中觀察到。因?yàn)樵陟褵齾^(qū)域中襯板實(shí)際壽命有時(shí)比使用壽命短，緣由是使用壽命受襯板的熔化、腐蝕、結(jié)構(gòu)上的散裂等等影響。其中散裂是變熱期間熔化滲透和熱剝落引起的。
引言
在日本，回轉(zhuǎn)式水泥窯松動地支撐在3或4個(gè)托輪上。這些托輪是厚鋼環(huán)，窯筒體從它們內(nèi)徑里穿過。筒體通常是薄的并且在邊緣扭曲變形。在某種程度上因?yàn)楫?dāng)較低區(qū)域包圍在托輪之間，自身重量或橢圓度的存在使筒體不能支撐上面區(qū)域的下沉。在論文，毀壞區(qū)域內(nèi)水平直徑與垂直直徑之間不同點(diǎn)稱為筒體橢圓度。橢圓度是抗筒體內(nèi)部直徑的橢圓百分比。托輪的內(nèi)部直徑與筒體垂直直徑之間的不同點(diǎn)首先影響最好的間隔。從出料端可數(shù)出托輪的數(shù)目。
加襯在回轉(zhuǎn)式水泥窯內(nèi)的磚受到熱量、化學(xué)、機(jī)械應(yīng)力的共同作用影響而磨損。這些應(yīng)力是復(fù)雜的，在實(shí)際情況中區(qū)分磨損原因是相當(dāng)困難的。在這篇文章中，我們簡化原因，僅僅考慮橢圓度引起的機(jī)械應(yīng)力。有許多報(bào)告，其內(nèi)容為窯中大直徑筒體橢圓度縮短磚使用壽命，但是沒有報(bào)告是建立在橢圓度數(shù)據(jù)和磚磨損速度數(shù)據(jù)相互關(guān)系基礎(chǔ)上。作者收集了大量的關(guān)于測量橢圓度和磚磨損速度的數(shù)據(jù)，分析了這統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)它們之間的相互關(guān)系。
橢圓度測量
應(yīng)用橢圓度測驗(yàn)裝置方法
橢圓度測驗(yàn)裝置的測量原理和公式由Rosenblad發(fā)現(xiàn)。橢圓度測驗(yàn)裝置的外部結(jié)構(gòu)見圖1，測驗(yàn)裝置和它的測量方法如圖2所示。裝置包括一個(gè)軛，為兩端的兩副磁鐵裝備上的，扣住回轉(zhuǎn)窯垂直方向的中心軸。軛跨越一個(gè)循環(huán)部分，包含基本長度（1m）和高度。
因?yàn)橥ǔＭㄟ^增長到托輪的距離來減少筒體的變形損傷，所以應(yīng)在托輪的近距離區(qū)域進(jìn)行橢圓度測量。為了獲得關(guān)于變形損壞區(qū)域的精確結(jié)果，在每一個(gè)測量平面圖中測量三個(gè)點(diǎn)，三點(diǎn)位于窯筒體線偏移120°處（詳情見圖2）。
首先通過磁鐵把裝置安裝在作標(biāo)記的測量點(diǎn)（圖２中的點(diǎn)１），然后旋轉(zhuǎn)窯一周。在一次旋轉(zhuǎn)的過程中，回轉(zhuǎn)窯筒體會出現(xiàn)不同的彎曲度半徑。通過提升和降低彎曲度部分使這些彎曲度變化變得可見并可靠的在上面固定點(diǎn)。在軛的中間提供錄像機(jī)，在哪里測量期間觸針能一直接觸窯體。
觸針借助一只鉛筆把在高度部分變化轉(zhuǎn)化到一張圖形圓盤上。圖形圓盤系牢在錄像機(jī)轉(zhuǎn)軸上，通過振動體圓盤的寬度找到合適位置。窯回轉(zhuǎn)一周之后，如圖２一個(gè)封閉的線圖產(chǎn)生了，代表著損壞窯筒體的一個(gè)類似幾何學(xué)上的描繪。實(shí)際窯筒體的損壞是從記錄圖表上估算出來的。為了得到準(zhǔn)確的分析，一段關(guān)閉時(shí)間期間對于每個(gè)托輪測量的橢圓度取平均值。
橢圓度可通過下列公式⑴估算得到，公式由Rosenblad從橢圓度測驗(yàn)裝置的圖表中發(fā)現(xiàn)的。作為橢圓度百分比發(fā)現(xiàn)以下所有橢圓度數(shù)據(jù)。
橢圓度 =
式中：?。簷E圓度
：變形最大限度?。╩m）
?。洌焊G筒體外部直徑?。ǎ恚?
?。焊G筒體內(nèi)部直徑 （ｍｍ）
運(yùn)用橢圓度測驗(yàn)裝置實(shí)際測量的數(shù)據(jù)
實(shí)際用圖表作的圖如圖３所示。兩個(gè)圖表是從一個(gè)窯上獲得的，左邊的是第一個(gè)托輪的圖表，橢圓度達(dá)0.41%，右邊的是第二個(gè)托輪的圖表，橢圓度達(dá)0.78%。托輪１表明端部間隙小和變形小。這個(gè)圖表示的是正常變形。托輪１的圖表輸入端說明由支撐滾筒導(dǎo)致微小變形，原因是轉(zhuǎn)塊沒有重新劃線。而輸出端說明變形較小，原因是測量之前這邊的磚是新安裝的。托輪１圖表說明橢圓度十分大，在端部矯直。在支撐滾筒上的變形也是相當(dāng)大的。筒體剛度減少，端部間隙超過極限。
橢圓度和磚磨損速度之間相互關(guān)系
圖４，５，６所示測量的橢圓度與磚塊磨損速度之間的相互關(guān)系，它們一起用最小二乘方法由線性回歸線估算得到。（對于窯托輪來說，４號托輪的數(shù)據(jù)是不能利用的）。
圖４發(fā)現(xiàn)在２，３，４號托輪上橢圓度與磚塊磨損速度之間的相互關(guān)系。磨損速度隨著橢圓度的增大而加快。在這個(gè)圖中，每個(gè)托輪和窯上安裝的磚塊材料和質(zhì)量有區(qū)別，但是相似的關(guān)系已觀測到。
圖５所示，在１號托輪上橢圓度不是跟磨損速度相互依存的。一般情況下，第１個(gè)托輪位于回轉(zhuǎn)式水泥窯的煅燒區(qū)域。位于煅燒區(qū)域的磚塊遭受到劇烈的熱應(yīng)力并快速腐蝕。通常磚塊是因?yàn)樗嗤繉邮艿綗釕?yīng)力的保護(hù)，但是在橢圓度的情況下涂層會變得不穩(wěn)固。當(dāng)涂層加速磚塊腐蝕的時(shí)候就會掉下來。而且，當(dāng)窯加熱和涂層掉下來的時(shí)候，煅燒區(qū)域的磚塊有時(shí)會變成碎片。在這基礎(chǔ)上，磚塊磨損速度顯著改變并發(fā)現(xiàn)沒有關(guān)系。
接近第１個(gè)托輪的最小磨損速度（在２m上下區(qū)域選擇磨損速度數(shù)據(jù)）從托輪中心分組，它們的橢圓度增加到圖４上，用于與圖６作比較。圖６證實(shí)橢圓度與磨損速度之間的關(guān)系比圖５更好。雖然選擇最小的磨損速度，但是在第１個(gè)托輪上的磨損速度在線性回歸線之上。這表示大的橢圓度加快了煅燒區(qū)域磚塊的磨損速度，如圖５所示。在橢圓度小于0.7%的情況下，磨損速度相互關(guān)聯(lián)程度越大。
討論
在托輪之間所測量得到的橢圓度數(shù)據(jù)是受限制的。當(dāng)橢圓度增大到托輪之間的中心區(qū)域的時(shí)候，不僅磚塊受到筒體的壓力而且鑲襯板的磚塊從筒體上滑落成線性。因此，在中心區(qū)域磚塊使用壽命更多地縮短。這需要更多橢圓度的測量數(shù)據(jù)和他們的關(guān)系研究，因?yàn)樵谥行膮^(qū)域的磚塊比在托輪部分的要寬，為了在窯運(yùn)作的時(shí)期內(nèi)得到令人滿意的橢圓度將被討論研究。如果窯要求６個(gè)月的連續(xù)操作，最大磨損速度應(yīng)在日本常用的內(nèi)襯厚度基礎(chǔ)上達(dá)21mm/1000h。因此，窯適合的橢圓度按照圖６應(yīng)小于0.7%，一年的工作時(shí)間，最大磨損速度變成13mm/1000h，用同樣的估算方法橢圓度應(yīng)小于0.5%.
結(jié)論
這篇報(bào)告發(fā)現(xiàn)托輪橢圓度和磚塊磨損速度之間的相互關(guān)系。在煅燒區(qū)域范圍之內(nèi)，因?yàn)榇蟮臋E圓度使涂料不穩(wěn)定，鑲襯板的磚塊在涂料掉的時(shí)候可能快速腐蝕，所以磚塊的磨損速度對橢圓度來說更加敏感。維持適當(dāng)?shù)臋E圓度條件在第１個(gè)托輪（煅燒）區(qū)域比其它托輪區(qū)域更加重要。一個(gè)適合的橢圓度限制了通過估算得到的窯工作的確切時(shí)間。作者證實(shí)了在適合范圍內(nèi)托輪的保養(yǎng)對磚塊的磨損速度有確切的影響。
橢圓度和磨損速度的深入研究仍然在進(jìn)行著，為的是增加對他們之間相互關(guān)系的理解。