تراز لیزری کوره در حالت گرم و سرد

اندازه گیری دقیق و محموعه عملیات تراز لیزری کوره ها هم در حالت گرم و هم در حالت سرد بر روی کوره های کوچک و بزرگ در صنایع مختلف از جمله صنایع فولاد، شرکت های گنداله سازی ، صنایع تولید کنسانتره ، صنایع سیمان ، آهک و گچ ، مس ، آسفالت ، صنایع غذای ، قند ، گندم و برنج ، تخلیه و بارگیری کشتی ، معادن ، صنایع بازیافت زباله ، صنایع کاغذ سازی ،صنایع نفت و پتروشیمی ، نمک ، محصولات شیمیایی و . . .

تراز کردن کوره دوار: راهنمای کامل برای اندازه گیری تراز گرم کوره ، تنظیم رینگ و غلتک ها و اجزای حیاتی کوره و درایر ها

یک کوره دوار که به صورت تراز کار می کند به سادگی دچار آسیب های اساسی خواهد شد و خود را از بین می برد. هر چرخش در یک کوره ناهمتراز، بارهای خمشی را بر روی پوسته تحمیل می کند که هرگز در طراحی وجود نداشت و سایش نامتقارن غلتک ها و رینگ را تسریع می کند ، یاتاقان های بابیتی را بیش از حد بارگذاری می کند و الگوهای تماس غیرعادی دندانه ها در چرخ دنده را موجب می شود . این آسیب بی‌صدا رخ می دهد و به آرامی رشد می کن به نحوی که برای اپراتورها نامرئی می‌شود، تا زمانی که یک غلتک ترک بخورد، یاتاقان بابیت بیش از حد گرم شود، یا دندان چرخ دنده‌ای شکسته شود - و کارخانه سیمان یا کارخانه فرآوری مواد معدنی هفته‌ها از تولید خود را از دست بدهد. تراز مناسب کوره یک کار راه اندازی نیست که یک بار انجام شود و فراموش شود. این یک رشته تعمیر و نگهداری مداوم است که باید با دقت، روی یک کوره زنده که در دمای عملیاتی کار می کند، توسط مهندسانی که هم روش اندازه گیری و هم پیامدهای مکانیکی هر تنظیم را درک می کنند، اجرا شود. این راهنما شامل اندازه‌گیری ‌تراز کوره در حالت گرم ، روش‌های تنظیم غلتک، تجزیه و تحلیل بیضی شدن پوسته کوره ( دفرمگی و لنگ شل کوره )، و بازرسی‌های اجزای حیاتی کوره ها و درایر ها می باشد.

چرا تراز کردن کوره در حالت سرد کافی نیست؟

مهمترین مفهوم در تراز کوره دوار این است که یک کوره باید در شرایط عملیاتی خود (گرم)، در حالت دواران و تحت بار - تراز شود. اندازه‌گیری‌های ‌تراز سرد، که در طول خاموشی کوره بصورت ثابت و در دمای محیط انجام می‌شود، برای بررسی‌های اولیه نصب مفید هستند، اما اساساً برای مدیریت تراز مداوم کافی نیستند. در ادامه به دلیل این مسئله اشاره می گردد : انبساط حرارتی همه چیز را تغییر می دهد. یک کوره دوار سیمان که در دمای فرآیند 1450 درجه سانتیگراد کار می کند، دمای سطح پوسته 250 تا 400 درجه سانتیگراد دارد. در این دماها، پوسته فولادی به طور قابل توجهی منبسط می شود - هم به صورت شعاعی (افزایش قطر پوسته) و هم به صورت محوری (افزایش طول شل ). شل یک کوره سیمانی با قطر 5 متر و طول 80 متر می تواند به صورت محوری 80 تا 120 میلی متر از سرد به گرم منبسط شود. پایه های نگهدارنده که در دمای محیط قرار دارند، با سرعت یکسانی منبسط نمی شوند. نتیجه این است که رابطه هندسی بین محور پوسته و سطوح غلتک ها به طور قابل‌توجهی بین شرایط سرد و گرم تغییر می‌کند. افتادگی پوسته تحت بار تغییر می کند. یک پوسته کوره با افزایش دما و افزایش بار درون کوره ، بین ایستگاه ها ( سکوها ) تحت وزن خود و بار درون کوره خمیده می شود . این افتادگی در یک کوره سرد و خالی بسیار کم می باشد .در واقع فولاد در دمای سیصد الی چهار صد درجه سانتیگراد نیمی از قدرت خود را از دست می هد . بنابراین اندازه گیری های سرد هندسی کوره اعداد متفاوتی را نسبت به شرایط عملیاتی نشان می دهد. مهاجرت تایر ( tire migration) که به آن خزش یا کریپ هم گفته می شود یک پدیده پویا است. طراحی شناور رینگ مورد استفاده در اکثر کوره ها به رینگ این اجازه را می دهد تا در طول کار به صورت محوری نسبت به پوسته حرکت کند. میزان کریپ به جهت و زاویه انحراف غلتک و رینگ و دمای عملیاتی بستگی دارد - هیچ کدام از آنها را نمی توان در یک کوره سرد و ثابت ارزیابی کرد. بصورت کلی بین کارشناسان و متخصصین در رابطه با این مطلب اجماع وجود دارد که اندازه‌گیری تراز کوره در حالت گرم ، که با چرخش کوره با سرعت و دمای معمولی انجام می‌شود، تنها روشی است که داده‌های عملی را برای اصلاحات تراز ارائه می‌دهد.

چهار ستون تراز کوره دوار

یک ارزیابی کامل تراز کوره به چهار عنصر وابسته به یکدیگر می پردازد. تصحیح یکی بدون ارزیابی دیگری ، یک اشتباه رایج است که منجر به تکرار شکست می شود.

ستون 1: تراز محوری پوسته (بررسی خط مرکزی یا سنتر کوره )

محور دوران پوسته ( خط مرکزی نظری کوره دوار ) در حالت ایده آل باید یک خط مستقیم باشد که از مرکز تمامی رینگ ها در سکو ها می گذرد. در عمل این خط هرگز کاملاً مستقیم نیست و هدف این است که انحرافات را در محدوده قابل قبول نگه دارید. ناهماهنگی محور پوسته باعث می شود: • تنش‌های خمشی که در هر دور چرخش در پوسته کوره تکرار می شود - علت اصلی ترک خوردن و خستگی پوسته یا شل یا بدنه کوره می باشد . • توزیع بار نابرابر بین ایستگاه‌های ( سکو ها ) - بارگذاری بیش از حد برخی از یاتاقان‌های غلتک ها در حالی که برخی دیگر را کم بار می‌کند • الگوهای سایش غیرعادی غلتک و رینگ - یک طرف سطح تماس غلتک سریعتر از طرف دیگر سایش می شود. • ناهماهنگی چرخ دنده - صفحه دنده نسبت به پینیون کج می شود و باعث بارگذاری لبه دندانه های چرخ دنده می شود. تراز گرم چگونه اندازه گیری می شود (Hot kiln alignment): برای اندازه‌گیری خط مرکزی کوره در حالت گرم از ابزارهای استانداردها و تجهیزات مدرن همانند دوربین های توتال استیشن و تجهیزات لیزری برای اندازه‌گیری موقعیت تایر کوره در ایستگاه های مختلف استفاده می شود . این داده برداری های در حالی که کوره در حال چرخش اندازه گیری می شوند . با محاسبات دقیق بر روی این داده ها میزان خارج از مرکز بودن پوسته کوره در هر ایستگاه را بدست می آورند . به این ترتیب موقعیت محور واقعی را محاسبه کرد و با خط مستقیم ایده آل در تمام ایستگاه ها مقایسه می شود . روش‌های سنتی با استفاده از سیم پیانو یا سطوح نوری تا حد زیادی توسط سیستم‌های اندازه‌گیری مبتنی بر لیزر جایگزین شده‌اند که دقت بالاتری را ارائه می‌دهند محدودیت های قابل قبول: اکثر شرکت های معتبر در زمینه تراز لیزری کوره حداکثر انحراف مجاز محور پوسته از خط مستقیم را در محدوده مثبت و منفی 2 میلی متر برای تراز لیزری محوری کوره و مثبت و منفی شش میلیمتر برای شل پروفایل در طول کوره تعیین می کنند. انحرافات بیش از این محدوده نیاز به اصلاح دارند.

ستون 2: وضعیت تایر یا رینگ کوره

تایر (رینگ کوره) رابط بین پوسته دوار کوره و غلتک های ثابت نگهدارنده است. وضعیت آن مستقیماً تاریخچه تراز کوره را منعکس می کند و کیفیت انتقال بار به سکو ها را تعیین می کند. پارامترهای کلیدی تایر برای اندازه گیری در هنگام تراز گرم: حرکت محوری رینگ (شناوری محوری): رینگ باید به آرامی بین استپر ها به جلو و عقب حرکت کند - معمولاً 2 الی 10 میلی متر از خط مرکزی عرض رینگ . مهاجرت بیش از حد در یک جهت نشان دهنده زاویه انحراف غلتکی نادرست است. مهاجرت صفر (رینگ 'قفل شده') به همان اندازه مشکل ساز است - نشان می دهد که زاویه غلتک ها رینگ را محدود کرده و بارهای محوری را ایجاد می کند که به غلتک ها و یاتاقان ها آسیب می رساند. لغزش تایر (لغزش چرخشی بین رینگ و پوسته) یا تایر مایگریشن یا کریپ : طراحی تایر شناور عمدا اجازه می دهد تا مقدار کمی لغزش چرخشی بین رینگ و پوسته کوره ایجاد شود. این لغزش برای جلوگیری از اعمال محدودیت های انبساط حرارتی بر روی شل کوره و تایر ضروری است. میزان لغزش صحیح معمولاً 0.05-0.15٪ از محیط کوره در هر دور است. لغزش بیش از حد باعث سایش سریع لبالشتک ها و استپر ها و بچه رینگ می شود. ( برای کوره ای با قطر 4 متر این عدد در محدوده 6 میلیمتر الی 18 میلیمتر می باشد ) لغزش ناکافی باعث ایجاد دفرمگی و ترک در پوسته کوره می شود. بیضی شدن رینگ : یک تایر که به تازگی تولید شده کاملاً دایره ای است. نصب و بهره برداری ، چرخه حرارتی و بارگذاری مکانیکی می تواند باعث بیضی شدن تایر شود. میزان بیضی شدن تایر با مقایسه حداکثر و حداقل قطر اندازه گیری می شود - بیضی قابل قبول معمولاً کمتر از 0.1٪ قطر اسمی رینگ است (یعنی کمتر از 5 میلی متر برای یک تایر با قطر 5000 میلی متر). وضعیت سطح غلتک و رینگ کوره : سطح غلتک و رینگ کوره و دایر باید صاف و عاری از موارد زیر باشد: • پوسته پوسته شدن یا سوراخ شدن (نشان دهنده خستگی تماس ناشی از اضافه بار یا سطح تماس کم می باشد) • چند ضلعی (نقاط مسطح ایجاد شده از لرزش یا تماس نادرست غلتکی) • حفره خوردگی (از تراکم در هنگام خاموش شدن سرد) • ترک های عرضی (نشان دهنده خستگی حرارتی است - یک وضعیت جدی که نیاز به ارزیابی فوری دارد) توصیه می شود غلتک‌های فولادی ریخته‌گری شده و رینگ ها از فولاد ZG45 و ZG42CrMo، با ماشینکاری دقیق ساخته شود تا گردی در حد استاندارد قرار گیرد و استحکام کافی را داشته باشد و کاملاً تنش زدایی گردد تا از ترک‌خوردگی در حین کار جلوگیری شود .

ستون 3: هندسه یاتاقان های بابیتی و یا بلبرینگی های غلتک

یاتاقان های لغزشی که از جنس بابیت یا برنز و . . .ساخته می شوند مهم ترین عناصر قابل تنظیم در سیستم پشتیبانی کوره هستند. موقعیت و زاویه انحراف آنها ابزار اصلی برای اصلاح ناهماهنگی محور بدنه کوره و کنترل نیروی محوری تایر به کوره می باشد . پارامترهای غلتک کوره : زاویه انحراف غلتک: هر غلتک را می توان نسبت به محور کوره کج کرد (کمی حول یک محور عمودی چرخاند). این انحراف جزئی می تواند رانش محوری در نیروی تماس بین غلتک و رینگ ایجاد می کند که کوره را به صورت محوری در یک جهت کنترل شده به حرکت در می آورد. تنظیمات زاویه ای غلتک و منحرف کزدن آن به میزان دقیق و صحیح ، روش اصلی برای کنترل نیروی محوری تایر و موقعیت محوری کوره می باشد . زوایای انحرافی معمولا بسیار کوچک هستند - 0.5 درجه تا 2 درجه از موازی - اما تأثیر آنها بر رفتار محوری کوره قابل توجه است. تنظیمات نادرست انحراف یکی از شایع ترین دلایل حرکت بیش از حد کوره می باشد ، نیروی محوری بیش از حد غلتک باعث رانش و سایش نامتقارن رینگ و خود غلتک می شود. الگوی تماس غلتک: تماس بین رینگ و غلتک باید در تمام عرض غلتک یکنواخت باشد. الگوهای تماس نادرست نشان می دهد: • محور غلتک موازی با محور رینگ نیست (چرخش غلتک در صفحه عمودی) - باعث بارگذاری روی لبه و سایش سریع در یک انتهای غلتک می شود. • ناهماهنگی محور کوره در آن ایستگاه - باعث می شود تایر با زاویه به غلتک نزدیک شود • آسیب به سطح تایر یا غلتک - باعث تماس موضعی با فشار بالا می شود الگوی تماس با اعمال یک لایه نازک از مارکر یا بلو پرینت (آبی مهندسی یا معادل آن) روی سطح غلتک و مشاهده الگوی انتقال روی تایر پس از یک چرخش ارزیابی می شود. وضعیت سطح غلتک: سطوح غلتک باید برای موارد زیر بازرسی شوند: • پوسته شدن و سوراخ شدن (خستگی تماسی) • نوارنوار شدن (شیارهای سایش محیطی ناشی از آلودگی مواد ساینده) • ترک حرارتی (در اثر گرمای بیش از حد به دلیل خرابی یاتاقان یا روانکاری ضعیف) • چند ضلعی (تطابق با الگوی چند ضلعی رینگ - نشان می دهد که غلتک بیضی شکل شده است) وضعیت یلتاقان های غلتک ها : یاتاقان‌های بابیتی (فلز سفید) که محورهای غلتک را پشتیبانی می‌کنند، حساس‌ترین اجزای سیستم پشتیبانی کوره هستند. وضعیت آنها باید در هر دوره بازرسی و تراز کوره ارزیابی شود. شاخص های کلیدی برای آسیب دیدگی یاتاقان غلتک ها : • افزایش دمای یاتاقان ( بیش از 65 درجه سانتیگراد برای یاتاقان های بابیتی ) - نشان دهنده ناکافی بودن لایه روغن، آلودگی یا بارگذاری بیش از حد است. • تغییر رنگ روغن ( تیره شدن، ذرات فلزی) - نشان دهنده سایش یا آلودگی بابیت است • لرزش غیرعادی در محفظه یاتاقان - نشان دهنده ناهماهنگی محور یا آسیب بابیت است • بازرسی بصری سطح بابیت (در طول خاموشی برنامه ریزی شده) – می تواند مشکلات یاتاقان را نمایان کند . با علامت گذاری، پاک کردن و تمیز کردن سطح بابیت یا لایه برداری می توان شرایط یاتاقان را بهبود داد . در بابیت ریزی مجدد یاتاقان‌های کوره دوار توصیه می شود با آزمایش باند اولتراسونیک برای چسبندگی 100% صورت پذیرد - شایع‌ترین علت خرابی زودرس بابیت یاتاقان ها عدم چسبندگی بابیت به پوسته در برخی قسمت ها می باشد .

ستون 4: تراز چرخ دنده و پینیون

چرخ دنده دور بدنه کوره ، بزرگترین و گرانترین تک جزء در سیستم محرک کوره است. برای جلوگیری از سایش زودرس دندانه ها، شکستگی ناشی از خستگی و خرابی فاجعه‌بار سیستم محرک کوره ، لازم است همراستایی آن با پینیون و سیستم درایو کوره بدقت چک شود . پارامترهای تراز دنده بزگ کوره : خارج از مرکز بودن شعاعی چرخدنده بزرگ کوره : چرخ دنده دور کوره باید به صورت متحدالمرکز با محور پوسته کوره بچرخد. انحراف شعاعی دنده کوره (خارج از مرکز بودن دایره گام چرخ دنده نسبت به محور چرخش) باعث می شود که فاصله بین چرخ دنده و پینیون در حالت چرخش تغییر کند – بار متغیر و متناوب روی دندانه ها . انحراف شعاعی قابل قبول معمولا کمتر از 1.5 میلی متر برای چرخ دنده های کوره های بزرگ است. ران‌آوت محوری چرخدنده (حرکت بشقابی چرخدنده ): صفحه دنده باید عمود بر محور چرخش باشد. ران آوت محوری باعث می‌شود که چرخ دنده هنگام چرخش به صورت محوری تکان بخورد و پینیون را به داخل و خارج هدایت کند. خروجی محوری قابل قبول معمولاً ≤ 1.0mm است. عکس العمل چرخدنده و پینیون : تماس صحیح بین چرخ دنده و پینیون ضروری است. تداخل بیش از حد ( فیلر روت کلیرنس کم ) باعث گرم شدن بیش از حد دندانه ها می شود. تماس کم دندانه ها ( فیلر روت کلیرنس زیاد ) باعث پس زدن بیش از حد و بارگذاری ضربه ای در هر درگیری دندانه ها می شود. میزان بک لش ( back lash ) برای چرخدنده های کوره های بزرگ معمولاً 0.3-0.5 میلی متر در هر 100 میلی متر مدول است (مثلاً برای چرخ دنده با مدول 30: 9 تا 15 میلی متر بکلش ). هر چند در کوره های قدیمی توصیه می شود اندازه گیری روت کلینس ( root clearance ) بین دنده و پینیون به عنوان مبنای اندازه گیری مورد استناد قرار گیرد . الگوی تماس با دندان: الگوی تماس در سطح دندانه چرخ دنده باید در مرکز و یکنواخت باشد. بارگذاری لبه (تماس یک طرفه دندانه ها ) شایع ترین علت شکستگی دندانه ها بر اثر خستگی می باشد و باید فورا اصلاح شود. برای ساخت چرخدنده های آسیاب ها و کوره ها توصیه شده از فولاد آلیاژی ZG42CrMo، ریخته‌گری‌شده با فناوری گاززدایی خلاء (VD) و ماشین‌کاری دقیق با استانداردهای دقت دنده DIN. استفاده شود .

نمونه کار ها

دوربین توتال استیشن خط تراز لیزری کناره

رینگ ثابت کوره های دو پایه

کوره دو پایه خاص طراحی سماگ در ایران

تراز لیزری کوره تصاویر و نمودارها

نرم افزار تراز لیزری کوره

برنامه محاسبه تراز لیزری کوره

محاسبه کامپیوتری تراز افق و قائم