Allineamento del forno rotante: una guida completa sul campo per la misurazione del forno caldo, la regolazione del perno e l'ispezione dei componenti critici

Un forno rotante che funziona in modo disallineato non semplicemente funziona in modo inefficiente: si sta autodistruggendo. Ogni rivoluzione di un forno disallineato impone carichi di flessione sul guscio che non erano mai stati previsti nella progettazione, accelera l'usura asimmetrica del pneumatico e dell'anello di guida, sovraccarica i singoli cuscinetti del perno e determina schemi di contatto anomali dei denti nella circonferenza dentata. Il danno si accumula silenziosamente, invisibile agli operatori, finché uno pneumatico non si rompe, un cuscinetto Babbitt si surriscalda o un dente di un ingranaggio si frattura e un cementificio o un impianto di lavorazione dei minerali perde settimane di produzione.

Il corretto allineamento del forno non è un compito di messa in servizio eseguito una volta e poi dimenticato. Si tratta di una disciplina di manutenzione continua che deve essere eseguita con precisione, su un forno funzionante alla temperatura di esercizio, da ingegneri che comprendono sia la metodologia di misurazione che le conseguenze meccaniche di ogni regolazione.

Questa guida consolida le pratiche collaudate sul campo utilizzate dagli ingegneri dell'affidabilità nelle principali attività cementizie e minerarie in tutto il mondo, coprendo la misurazione dell'allineamento del forno caldo, le procedure di regolazione dei rulli perni, l'analisi dell'ovalità del guscio e le ispezioni dei componenti critici che devono accompagnare ogni campagna di allineamento.

Perché l'allineamento del forno 'a freddo' non è sufficiente

Il concetto più importante nell'allineamento del forno rotante è che un forno deve essere allineato nella sua condizione operativa: caldo, rotante e sotto carico. Le misure di allineamento a freddo, effettuate durante un fermo forno a forno fermo e a temperatura ambiente, sono utili per le verifiche iniziali dell'installazione ma sono fondamentalmente insufficienti per la gestione dell'allineamento in itinere.

Ecco perché:

La dilatazione termica cambia tutto. Un forno rotativo per cemento che funziona a una temperatura di processo di 1.450°C ha una temperatura superficiale del mantello di 250–400°C. A queste temperature, il guscio di acciaio si espande in modo significativo, sia radialmente (aumento del diametro del guscio) che assialmente (estensione della lunghezza del guscio). Il guscio del forno di un forno da cemento di 5 metri di diametro e lungo 80 metri può espandersi assialmente di 80–120 mm da freddo a caldo. I pilastri di supporto, essendo a temperatura ambiente, non si espandono alla stessa velocità. Il risultato è che la relazione geometrica tra l'asse del guscio e le superfici del rullo oscillante cambia sostanzialmente tra condizioni fredde e calde.

L'abbassamento del guscio cambia sotto carico. Il guscio di un forno caricato si piega tra le stazioni di supporto sotto il peso della carica e del guscio stesso. Questo abbassamento è assente in un forno freddo e vuoto. Le misurazioni a freddo mostrano quindi una geometria dell'asse del guscio diversa rispetto alla condizione operativa.

La migrazione dei pneumatici è un fenomeno dinamico. Il design del pneumatico flottante utilizzato sulla maggior parte dei forni consente al pneumatico di migrare assialmente rispetto al guscio durante il funzionamento. La velocità e la direzione della migrazione dipendono dall'angolo di inclinazione del rullo oscillante e dalla temperatura operativa, nessuno dei quali può essere valutato su un forno freddo e stazionario.

Il consenso del settore è chiaro: la misurazione dell’allineamento del forno a caldo, eseguita con il forno che ruota a velocità e temperatura operative normali, è l’unico metodo che fornisce dati utilizzabili per le correzioni di allineamento.

I quattro pilastri dell'allineamento dei forni rotanti

Una valutazione completa dell’allineamento del forno affronta quattro elementi interdipendenti. Correggerne uno senza valutare gli altri è un errore comune che porta a ripetere i fallimenti.

Pilastro 1: Allineamento dell'asse del guscio (rilievo della linea centrale)

L'asse del mantello, ovvero la linea centrale teorica del forno rotante, dovrebbe idealmente essere una linea retta che passa attraverso tutte le stazioni di supporto. In pratica, non è mai perfettamente rettilineo e l’obiettivo è mantenere le deviazioni entro limiti accettabili.

Quali sono le cause del disallineamento dell'asse del guscio:

• Sollecitazioni di flessione cicliche nel guscio ad ogni rivoluzione: la causa principale della rottura per fatica del guscio

• Distribuzione non uniforme del carico tra le stazioni di supporto: sovraccarico di alcuni cuscinetti articolati e carico insufficiente di altri

• Modelli di usura anomali del pneumatico e dell'anello di guida: un lato della superficie di contatto del pneumatico si usura più velocemente dell'altro

• Disallineamento della corona dentata: il piano dell'ingranaggio si inclina rispetto al pignone, causando un carico sui bordi dei denti dell'ingranaggio

Come viene misurato (caldo):

Lo standard moderno per la misurazione della linea centrale del forno caldo utilizza strumenti di rilevamento ottico (stazione totale o laser tracker) per misurare la posizione dei target di riferimento sul guscio del forno in più punti attorno a ciascuna stazione del pneumatico, mentre il forno ruota. Misurando l'eccentricità del guscio in ciascuna stazione, è possibile calcolare la posizione dell'asse reale e confrontarla con la linea retta ideale che attraversa tutte le stazioni.

I metodi tradizionali che utilizzano il filo armonico o le livelle ottiche sono stati ampiamente sostituiti da sistemi di misurazione basati su laser che forniscono una maggiore precisione e possono essere eseguiti in sicurezza dall'esterno della zona calda del forno.

Limiti accettabili:

La maggior parte delle specifiche OEM dei forni e delle pratiche industriali stabiliscono una deviazione massima consentita dell'asse del mantello dalla linea retta ideale a ±3–5 mm per metro di lunghezza del forno tra stazioni di supporto adiacenti. Le deviazioni che superano questo intervallo richiedono una correzione.

Pilastro 2: Condizioni di pneumatici e anelli di guida

Il pneumatico (anello di guida) è l'interfaccia tra il guscio rotante del forno e i rulli di supporto fissi. Le sue condizioni riflettono direttamente la storia dell'allineamento del forno e determinano la qualità del trasferimento del carico alla struttura di supporto.

Parametri chiave del pneumatico da misurare durante l'allineamento a caldo:

Migrazione del pneumatico (galleggiante assiale):

Il pneumatico dovrebbe spostarsi lentamente avanti e indietro entro limiti definiti, in genere ±25–50 mm dalla linea centrale della larghezza dell'anello di guida. Una migrazione eccessiva in una direzione indica un angolo di inclinazione del rullo oscillante errato. La migrazione zero (un pneumatico 'bloccato') è altrettanto problematica: indica che il pneumatico è vincolato, generando carichi di spinta assiali che danneggiano i rulli e i cuscinetti reggispinta.

Slittamento del pneumatico (slittamento rotazionale tra pneumatico e guscio):

Il design flottante del pneumatico consente intenzionalmente un piccolo slittamento rotazionale tra il pneumatico e il guscio del forno. Questo slittamento è necessario per evitare che il pneumatico imponga i propri vincoli di dilatazione termica alla calotta. La velocità di scorrimento corretta è in genere pari allo 0,5–1,5% della circonferenza del forno per giro. Uno slittamento eccessivo provoca una rapida usura dei tamponi di fissaggio del pneumatico e delle barre di riempimento del guscio; uno scivolamento insufficiente provoca lo sviluppo dell'ovalità della conchiglia.

Ovalizzazione del pneumatico:

Uno pneumatico perfettamente fabbricato è circolare. Durante il servizio, i cicli termici e il carico meccanico possono far sì che lo pneumatico diventi ovale. L'ovalità del pneumatico viene misurata confrontando i diametri massimo e minimo: l'ovalità accettabile è generalmente inferiore allo 0,1% del diametro nominale del pneumatico (ovvero, inferiore a 5 mm per uno pneumatico con diametro di 5.000 mm).

Condizioni della superficie del pneumatico:

La superficie di rotolamento del pneumatico deve essere liscia e priva di:

• Scheggiatura o vaiolatura (indica affaticamento da contatto dovuto a sovraccarico o punti duri)

• Poligonizzazione (punti piatti che si sviluppano a causa di vibrazioni o contatto errato dei rulli)

• Vaiolatura per corrosione (da condensa durante gli arresti a freddo)

• Fessure trasversali (indica fatica termica – una condizione grave che richiede una valutazione immediata)

Yile Machinery produce sostituti pneumatici in acciaio fuso e anelli di guida in acciaio ZG45 e ZG42CrMo, lavorati con precisione per garantire tolleranze di rotondità strette e completamente sottoposti a distensione per evitare fessurazioni durante il servizio.

Pilastro 3: Geometria dei rulli articolati e condizioni dei cuscinetti

I rulli di articolazione sono gli elementi più attivamente regolabili nel sistema di supporto del forno. La loro posizione e l'angolo di inclinazione sono gli strumenti principali per correggere il disallineamento dell'asse del guscio e controllare la migrazione del pneumatico.

Parametri del rullo perno:

Angolo di inclinazione del rullo:

Ciascun rullo perno può essere inclinato (ruotato leggermente attorno ad un asse verticale) rispetto all'asse del forno. Questa inclinazione crea una componente di spinta assiale nella forza di contatto tra rullo e pneumatico, che spinge assialmente il forno in una direzione controllata. Le impostazioni corrette dell'angolo di inclinazione sono il metodo principale per controllare la migrazione del pneumatico e la posizione assiale del forno.

Gli angoli di inclinazione tipici sono molto piccoli – da 0,5° a 2° rispetto al parallelo – ma il loro effetto sul comportamento assiale del forno è significativo. Impostazioni errate dell'inclinazione sono una delle cause più comuni di migrazione eccessiva degli pneumatici, sovraccarico dei rulli di spinta e usura asimmetrica degli pneumatici.

Modello di contatto del rullo:

Il contatto tra il rullo articolato e il pneumatico deve essere uniforme su tutta la larghezza della superficie del rullo. Schemi di contatto errati indicano:

• Asse del rullo non parallelo all'asse del pneumatico (inclinazione del rullo nel piano verticale): provoca carico sui bordi e rapida usura su un'estremità del rullo

• Disallineamento dell'asse del guscio in quella stazione: fa sì che il pneumatico si avvicini al rullo in un angolo

• Danni alla superficie del pneumatico o del rullo: provocano un contatto localizzato ad alta pressione

Il modello di contatto viene valutato applicando uno strato sottile di composto per marcatura (blu tecnico o equivalente) alla superficie del rullo e osservando il modello di trasferimento sul pneumatico dopo un giro.

Condizioni della superficie del rullo:

Le superfici dei rulli articolati devono essere ispezionate per:

• Scheggiatura e vaiolatura (fatica da contatto)

• Banding (scanalature di usura circonferenziali dovute a contaminazione abrasiva)

• Cracking termico (da surriscaldamento dovuto a guasto del cuscinetto o perdita di lubrificazione)

• Poligonizzazione (corrispondenza al modello poligonale del pneumatico: indica che il pneumatico ha sviluppato un'ovalizzazione)

Condizioni del cuscinetto del perno:

I cuscinetti Babbitt (metallo bianco) che supportano gli alberi dei rulli articolati sono i componenti più sensibili alla manutenzione nel sistema di supporto del forno. La loro condizione deve essere valutata ad ogni campagna di allineamento.

Indicatori chiave dello stress dei cuscinetti:

• Temperatura elevata dei cuscinetti (> 65°C per cuscinetti Babbitt lubrificati a olio): indica un film d'olio inadeguato, contaminazione o sovraccarico

• Scolorimento dell'olio (scurimento, particelle metalliche): indica usura o contaminazione del Babbitt

• Vibrazioni anomale sull'alloggiamento del cuscinetto: indicano un disallineamento dell'albero o un danno Babbitt

• Ispezione visiva della superficie Babbitt (durante l'arresto programmato): rigature, sfregamenti o delaminazioni indicano problemi ai cuscinetti

Yile Machinery produce e ri-Babbits cuscinetti del perno del forno rotante con test di adesione a ultrasuoni al 100% per garantire un'adesione Babbitt priva di vuoti: la causa più comune di guasto prematuro dei cuscinetti.

Pilastro 4: Allineamento della corona dentata e del pignone

La corona dentata è il singolo componente più grande e costoso del sistema di azionamento del forno. Il suo allineamento con il pignone di trasmissione deve essere mantenuto entro tolleranze strette per prevenire l'usura prematura dei denti, fratture per fatica e guasti catastrofici alla trasmissione.

Parametri di allineamento dell'ingranaggio della circonferenza:

Eccentricità radiale:

La circonferenza dentata deve ruotare concentricamente all'asse del guscio del forno. L'eccentricità radiale (l'eccentricità del cerchio primitivo dell'ingranaggio rispetto all'asse di rotazione) fa sì che la distanza centrale tra ingranaggio e pignone vari ciclicamente ad ogni giro, caricando e scaricando alternativamente l'ingranamento dei denti. L'eccentricità radiale accettabile è in genere ≤ 1,5 mm di lettura dell'indicatore totale (TIR) ​​per ingranaggi circonferenziali di forni di grandi dimensioni.

Runout assiale (runout frontale):

La faccia dell'ingranaggio deve essere perpendicolare all'asse di rotazione. L'eccentricità assiale fa sì che l'ingranaggio oscilli assialmente mentre ruota, spingendo il pignone dentro e fuori dall'ingranamento corretto. L'eccentricità assiale accettabile è generalmente ≤ 1,0 mm TIR.

Gioco:

È essenziale il corretto gioco tra la corona dentata e il pignone. Un gioco insufficiente provoca interferenza tra i denti e surriscaldamento; un gioco eccessivo provoca un carico d'urto ad ogni innesto dei denti. Il gioco corretto per gli ingranaggi circonferenziali del forno a modulo grande è tipicamente 0,3–0,5 mm per 100 mm di modulo (ad esempio, per un ingranaggio Modulo 30: gioco 9–15 mm).

Schema di contatto dei denti:

Lo schema di contatto sulla faccia del dente dell'ingranaggio deve essere centrato e uniforme. Il carico sui bordi (contatto concentrato su un'estremità della faccia del dente) è la causa più comune di frattura per fatica del dente della circonferenza e deve essere corretto immediatamente.

Yile Machinery produce sostituti corone dentate segmentate per forni rotativi e mulini a sfere in acciaio legato ZG42CrMo, fusi con tecnologia di degasaggio sotto vuoto (VD) e lavorati di precisione secondo gli standard di precisione degli ingranaggi DIN.

Procedura dettagliata di allineamento del forno caldo

La seguente procedura rappresenta la migliore pratica attuale per una campagna completa di allineamento del forno caldo. Dovrebbe essere eseguita da ingegneri di allineamento qualificati con strumentazione adeguata.

Fase 1: preparazione pre-misurazione (24-48 ore prima della misurazione)

1.1 Stabilire le condizioni operative di base

Registrare e verificare che il forno funzioni alle normali condizioni di produzione:

• Velocità del forno: regime di funzionamento normale (non ridotto per manutenzione)

• Tasso di avanzamento: tasso di produzione normale

• Temperatura del guscio: stabilizzata al normale profilo operativo

• Tutti i sistemi ausiliari (lubrificazione, ventole di raffreddamento) funzionano normalmente

Non eseguire misurazioni dell'allineamento a caldo durante l'avvio, l'arresto o condizioni operative anomale: lo stato termico del forno non rappresenterà la reale condizione operativa.

1.2 Installare i target di misurazione

Attacca obiettivi di rilevamento riflettenti al guscio del forno in posizioni definite attorno a ciascuna stazione di pneumatico. I bersagli dovrebbero essere posizionati a intervalli angolari uguali (tipicamente 8-12 bersagli per stazione) e ad una distanza assiale costante dalla linea centrale del pneumatico.

1.3 Impostazione della strumentazione

Posizionare la stazione totale o il laser tracker in una posizione con una linea di vista libera verso tutte le stazioni di misurazione. Stabilire un sistema di coordinate di riferimento stabile legato alla struttura di fondazione del forno (non al forno stesso, che è in movimento).

1.4 Tasso di migrazione dei pneumatici da record

Prima di iniziare le misurazioni dell'asse del guscio, osservare e registrare la velocità di migrazione del pneumatico in ciascuna stazione. Segna un punto di riferimento sul pneumatico e sullo scafo e misura lo spostamento relativo dopo un numero definito di giri. Ciò stabilisce il tasso di migrazione di base prima che venga effettuata qualsiasi regolazione del rullo.

Fase 2: Misurazione dell'asse del guscio caldo

2.1 Misurare l'eccentricità del guscio in ciascuna stazione

Con il forno che ruota a velocità normale, registrare la posizione di ciascun bersaglio del guscio mentre passa attraverso l'arco di misurazione. Per ciascuna stazione, questo produce una serie di punti che definiscono il cerchio tracciato dalla superficie del guscio in quella posizione assiale.

2.2 Calcolare le posizioni degli assi del guscio

Dal cerchio misurato in ciascuna stazione, calcola la posizione centrale: questa è la posizione dell'asse del guscio in quella stazione. Confrontare le posizioni degli assi calcolate in tutte le stazioni con la linea retta ideale teorica (la linea centrale del progetto).

2.3 Identificare il modello di disallineamento

Tracciare le posizioni degli assi del guscio per identificare il modello di disallineamento:

• Abbassamento verticale semplice : l'asse del guscio si abbassa al di sotto della linea ideale nella stazione di metà campata: normale e prevista; valutare la magnitudo

• Offset laterale : asse del guscio spostato orizzontalmente in una o più stazioni: indica un errore di posizione del rullo

• Disallineamento angolare : asse del guscio inclinato in una stazione: indica altezze differenziali dei rulli o assestamenti irregolari della fondazione

• Modello complesso : combinazione di quanto sopra: richiede una sequenza di correzione sistematica 

Fase 3: Regolazione del rullo oscillante

Le regolazioni dei rulli sono lo strumento di correzione principale per il disallineamento dell'asse del guscio. Ciascuna regolazione influisce su più parametri contemporaneamente (posizione dell'asse del guscio, migrazione del pneumatico, distribuzione del carico sui cuscinetti e accoppiamento degli ingranaggi), quindi le regolazioni devono essere apportate in modo incrementale e i loro effetti monitorati prima di procedere.

3.1 Calcolare le regolazioni necessarie del rullo

In base ai dati di misurazione dell'asse del guscio, calcolare le modifiche richieste della posizione del rullo (laterale e verticale) in ciascuna stazione per portare l'asse del guscio entro limiti accettabili. Questo calcolo deve tenere conto dei vincoli cinematici del meccanismo di regolazione dei rulli in ciascuna stazione.

3.2 Regolare gli angoli di inclinazione dei rulli per il controllo assiale

Prima di regolare le posizioni dei rulli, correggere eventuali angoli di inclinazione gravemente errati. Le regolazioni dell'inclinazione influiscono immediatamente sulla migrazione del pneumatico e possono essere verificate osservando la variazione del tasso di migrazione entro poche ore dalla regolazione.

Procedura di regolazione dell'inclinazione:

• Identificare in quale direzione deve migrare il pneumatico (verso o lontano dal lato motore)

• Regolare simultaneamente entrambi i rulli sulla stazione, mantenendo angoli di inclinazione uguali e opposti per evitare di introdurre squilibri di forza laterale

• Apportare piccoli aggiustamenti (incrementi di 0,1–0,3°) e monitorare la risposta del tasso di migrazione prima di ulteriori aggiustamenti

3.3 Regolare la posizione laterale del rullo

Le regolazioni della posizione laterale del rullo (spostamento del rullo perpendicolare all'asse del forno) correggono l'offset dell'asse orizzontale del mantello. Le regolazioni vengono effettuate spostando gli alloggiamenti dei cuscinetti a rulli sulle rispettive piastre di montaggio utilizzando le viti di regolazione fornite.

3.4 Regolare la posizione verticale del rullo (se necessario)

Le regolazioni della posizione verticale del rullo (sollevamento o abbassamento del rullo) correggono l'offset dell'asse verticale del guscio. Queste regolazioni richiedono generalmente uno spessoramento sotto gli alloggiamenti dei cuscinetti a rulli e sono più complesse delle regolazioni laterali.

Importante: dopo qualsiasi regolazione della posizione dei rulli, far funzionare il forno per un minimo di 4–8 ore prima di effettuare nuove misurazioni. Lo stato termico del sistema necessita di tempo per riequilibrarsi dopo i cambiamenti meccanici.

Fase 4: Ispezione e regolazione della corona dentata e del pignone

4.1 Misurare l'eccentricità della corona dentata

Con il forno in rotazione, misurare l'eccentricità radiale e assiale della corona dentata utilizzando comparatori montati su un riferimento fisso. Registrare il runout in più punti attorno alla circonferenza per identificare i punti alti e bassi.

4.2 Ispezionare il modello di contatto dei denti

Applicare il composto marcante sui denti del pignone e osservare lo schema di trasferimento sui denti della corona dentata dopo diversi giri. Documentare la posizione e l'uniformità del modello di contatto.

4.3 Misurare e regolare il gioco

Misurare il gioco in più posizioni circonferenziali (minimo 4 posizioni, distanti 90°) per valutare la variazione dovuta all'eccentricità degli ingranaggi. Regolare la posizione del pignone per ottenere un gioco medio corretto mantenendo la variazione entro limiti accettabili.

4.4 Se necessario, regolare la posizione del pignone

Se la configurazione di contatto dei denti o le misurazioni del gioco indicano un disallineamento, regolare la posizione dell'alloggiamento del cuscinetto del pignone (laterale e/o assiale) per correggerlo. Le regolazioni del pignone devono essere sempre effettuate dopo aver completato le correzioni dell'asse del guscio: la correzione preventiva dell'asse del guscio può risolvere il disallineamento apparente dell'ingranaggio senza richiedere la regolazione del pignone.

Fase 5: verifica e documentazione post-aggiustamento

5.1 Ripetere la misurazione dell'asse del guscio

Dopo che tutte le regolazioni sono state completate e il forno si è stabilizzato termicamente, ripetere la misurazione dell'intero asse del guscio per verificare che le correzioni abbiano raggiunto l'allineamento target.

5.2 Monitorare le temperature dei cuscinetti

Registrare le temperature dei cuscinetti in tutte le stazioni per un minimo di 24 ore dopo il completamento della regolazione. Le temperature dovrebbero stabilizzarsi ai normali livelli operativi. L'aumento della temperatura dopo la regolazione indica che un cuscinetto è sovraccarico e richiede un'indagine immediata.

5.3 Documentare tutte le misurazioni e le regolazioni

Un rapporto di allineamento completo dovrebbe includere:

• Misurazioni dell'asse del guscio pre-regolazione (con grafici)

• Tassi di migrazione dei pneumatici (prima e dopo)

• Registrazioni della regolazione dei rulli (angoli di inclinazione, posizioni laterali e verticali)

• Misurazioni dell'eccentricità della circonferenza

• Fotografie del modello di contatto dei denti

• Misurazioni del gioco

• Misurazioni dell'asse del guscio post-regolazione

• Andamento della temperatura dei cuscinetti

Questa documentazione è essenziale per l'analisi dell'andamento nelle future campagne di allineamento e per identificare il progressivo deterioramento dei componenti.

Ovalizzazione del guscio: il meccanismo del danno nascosto

L’ovalità del guscio è una delle condizioni più dannose nel funzionamento del forno rotante – e una delle meno comprese dai team di manutenzione dell’impianto. Merita un'attenzione specifica in qualsiasi guida di allineamento.

Cos'è l'ovalizzazione della conchiglia?

Il guscio di un forno rotante, supportato in stazioni distinte, si flette leggermente sotto la gravità mentre ruota. Ad ogni stazione di supporto, il guscio viene spinto verso l'alto dal pneumatico e dai rulli; tra le stazioni, si piega sotto il proprio peso e sotto il peso della carica. Mentre il guscio ruota, ciascuna sezione trasversale subisce alternativamente la forza di supporto (nella parte inferiore) e l'abbassamento della campata libera (nella parte superiore). Questa deformazione ciclica fa sì che la sezione trasversale della conchiglia diventi leggermente ovale: questa è l'ovalità della conchiglia.

Perché l'ovalizzazione della conchiglia è pericolosa

Danno refrattario: Il rivestimento refrattario all'interno del forno è rigido e non può deformarsi con il guscio. Quando il guscio si ovalizza, il materiale refrattario sperimenta compressione e tensione cicliche: si rompe, si allenta e alla fine cade. Il cedimento del refrattario è la conseguenza più comune dell'eccessiva ovalizzazione del guscio e la sostituzione del refrattario è una delle attività di manutenzione del forno più costose e dispendiose in termini di tempo.

Rottura per fatica del guscio: lo stress di flessione ciclico associato all'ovalità affatica l'acciaio del guscio. Nel corso del tempo, si sviluppano cricche da fatica nella piastra del guscio, in particolare in corrispondenza delle saldature e delle discontinuità geometriche.

Usura di pneumatici e rulli: un guscio ovale fa oscillare radialmente lo pneumatico mentre ruota, generando carichi di impatto sui rulli del perno e accelerando l'usura sia sulle superfici dello pneumatico che dei rulli.

Misurazione dell'ovalizzazione della conchiglia

L'ovalità del guscio viene misurata posizionando un comparatore o un sensore di spostamento laser in una posizione fissa adiacente alla superficie del guscio e registrando lo spostamento radiale mentre il guscio completa un giro. La differenza tra le letture massima e minima è l'ovalità totale.

Limiti di ovalità accettabili:

• Funzionamento normale: ≤ 0,3% del diametro del guscio (ad esempio, ≤ 15 mm per un guscio con diametro di 5.000 mm)

• Zona di attenzione: 0,3–0,5% del diametro del guscio: monitorare attentamente e indagare sulla causa

• Critico: > 0,5% del diametro del guscio: è necessaria un'indagine immediata; prendere in considerazione la riduzione del tasso di produzione

Cause dell'eccessiva ovalizzazione della conchiglia

1. Montaggio errato del pneumatico (gioco eccessivo del pneumatico): lo spazio tra il pneumatico e le barre di riempimento del guscio deve rientrare nelle specifiche di progettazione. Un gioco eccessivo consente al pneumatico di 'respirare' con l'ovalità del guscio invece di trattenerlo. Misurare la distanza del pneumatico in più punti attorno alla circonferenza.

2. Stazione di supporto sovraccarica: una stazione di supporto che trasporta una quota di peso del forno superiore a quella prevista imporrà una forza maggiore verso l'alto sul guscio, aumentando l'ovalità in quella stazione. Correggere regolando l'allineamento dell'asse del guscio per ridistribuire il carico.

3. Barre di riempimento del guscio usurate o danneggiate: Le barre di riempimento tra il pneumatico e il guscio trasferiscono la forza di supporto dal pneumatico al guscio. Le barre di riempimento usurate aumentano lo spazio effettivo dei pneumatici.

4. Deformazione della conchiglia dovuta a precedenti danni all'ovalità: una volta che la conchiglia è stata ovalizzata in modo significativo, può conservare un insieme permanente che rende difficile il ritorno a livelli di ovalità accettabili senza riparazione o sostituzione della conchiglia.

Programma di ispezione dei componenti critici

Il seguente programma di ispezione rappresenta la frequenza minima consigliata per le ispezioni dei componenti rotanti del forno. I forni con problemi di allineamento noti o componenti obsoleti dovrebbero essere ispezionati più frequentemente.

Quando sostituire o riparare: guida decisionale per i componenti chiave

Pneumatico del forno / Anello da equitazione

Sostituisci quando:

• La profondità di scheggiatura della superficie supera i 10 mm

• Cricche trasversali rilevate mediante CND

• L'ovalità supera lo 0,5% del diametro nominale dopo la lavorazione

• Spessore della parete ridotto al di sotto dell'85% dell'originale a causa dell'usura

Prendere in considerazione la lavorazione (ritornitura) quando:

• La rugosità superficiale o una lieve vaiolatura sono il problema principale

• Dopo la rimozione del materiale rimane uno spessore di parete sufficiente

• La rotondità può essere ripristinata entro le specifiche

Yile Machinery fornisce la sostituzione anelli di guida in acciaio fuso in ZG45 e ZG42CrMo , con documentazione dimensionale completa e certificazione NDT.

Cuscinetto perno (Babbitt)

Ri-Babbit quando:

• La superficie Babbitt presenta rigature, abrasioni o delaminazioni

• Il test del legame ad ultrasuoni rivela vuoti nel legame Babbitt-guscio

• La temperatura operativa dei cuscinetti è cronicamente elevata

• L'analisi dell'olio mostra un elevato contenuto di metalli

Sostituire l'alloggiamento del cuscinetto quando:

• L'alloggiamento è rotto o danneggiato strutturalmente

• Il foro dell'alloggiamento è usurato oltre i limiti di riparazione

Yile Machinery fornisce entrambi nuova produzione di cuscinetti perno e servizi di ri-Babbitting , con test di incollaggio a ultrasuoni al 100% su tutti i lavori Babbitt.

Circonferenza

Sostituisci quando:

• Spessore del dente usurato al 70% dell'originale (misurato sul cerchio primitivo)

• Crepe alla radice del dente rilevate dall'ispezione MT

• L'errore di beccheggio è aumentato oltre i limiti della classe di precisione DIN

• I difetti di fusione esposti all'usura hanno raggiunto dimensioni critiche

Invertire la marcia (girare sul lato non indossato) quando:

• Una faccia di un ingranaggio a doppia elica o reversibile è usurata ma l'altra faccia è riparabile

• Si tratta di una strategia di manutenzione pianificata che può raddoppiare la durata utile degli ingranaggi

Yile Machinery produce ingranaggi circonferenziali di ricambio segmentati in due, quattro o più segmenti per un'installazione sul campo semplificata senza smontaggio del forno.

Domande frequenti

D1: Con quale frequenza deve essere eseguita un'indagine completa sull'allineamento del forno caldo?

La frequenza minima consigliata è una volta all'anno per i forni in normale funzionamento. I forni con problemi di allineamento noti, componenti obsoleti o recenti riparazioni dell'involucro dovrebbero essere esaminati ogni 6 mesi. Inoltre, è sempre necessario eseguire un'ispezione completa dopo qualsiasi evento di manutenzione significativo: sostituzione della sezione del guscio, sostituzione dei pneumatici, sostituzione della circonferenza dentata o importanti lavori di fondazione.

Q2: Possiamo eseguire noi stessi l'allineamento del forno o abbiamo bisogno di uno specialista?

L’allineamento del forno a caldo richiede strumentazione specializzata (stazione totale o laser tracker), software per il calcolo degli assi e, soprattutto, esperienza nell’interpretazione dei risultati e nella sequenziazione delle regolazioni. Le conseguenze di una regolazione errata (cuscinetti sovraccarichi, maggiore ovalizzazione del guscio, danni agli ingranaggi) possono essere gravi. La maggior parte degli impianti di cemento e di estrazione mineraria si affidano a ditte specializzate nell'allineamento per il lavoro di misurazione e calcolo, con squadre di manutenzione dell'impianto che eseguono le regolazioni fisiche dei rulli sotto la direzione dello specialista.

D3: La nostra corona dentata mostra una forte usura su un lato della faccia del dente. Cosa indica questo?

Il contatto unilaterale dei denti (carico sul bordo) è quasi sempre causato dal disallineamento assiale tra la corona dentata e il pignone: l'ingranaggio ha un'eccentricità assiale eccessiva (oscillazione della faccia), l'asse del pignone non è parallelo all'asse dell'ingranaggio o entrambi. Questa è una condizione grave che, se non corretta, porterà alla frattura dei denti per affaticamento. È necessario eseguire immediatamente una misurazione dell'eccentricità dell'ingranaggio della corona e un controllo dell'allineamento del pignone.

D4: Uno dei nostri cuscinetti articolati funziona costantemente a 10–15°C più caldi degli altri. Cosa dobbiamo controllare?

Un cuscinetto che è più caldo dei suoi vicini trasporta più della sua quota di carico del forno, un indicatore diretto del disallineamento dell’asse del guscio in quella stazione. Il primo passo è eseguire un'indagine di allineamento a caldo per quantificare il disallineamento. Parallelamente, aumentare la frequenza delle ispezioni dei cuscinetti e delle analisi dell’olio presso la stazione interessata. Non aumentare semplicemente il flusso dell'acqua di raffreddamento come soluzione a lungo termine: questo tratta il sintomo senza affrontare la causa. [2]

Q5: Stiamo pianificando la sostituzione degli pneumatici. Quale lavoro di allineamento dovrebbe essere svolto contemporaneamente?

La sostituzione di uno pneumatico è un importante evento di manutenzione che offre l'opportunità di effettuare un lavoro di allineamento completo. Si consiglia: (1) un'indagine completa sull'allineamento a caldo prima dello spegnimento per documentare la condizione precedente alla sostituzione; (2) misurazione dell'ovalità della conchiglia nella stazione interessata; (3) ispezione della superficie del rullo perno e controllo dimensionale; (4) Ispezione dei cuscinetti Babbitt presso la stazione interessata; (5) sondaggio sull'allineamento a caldo post-installazione dopo che il forno è tornato alla normale temperatura operativa. Sostituire uno pneumatico senza correggere le condizioni di allineamento che hanno causato l'usura prematura non farà altro che ripetere il guasto.

Q6: Quali informazioni devo fornire per ottenere un preventivo per un anello di guida o un sottopancia sostitutivo?

Per un anello di guida : diametro esterno (OD), diametro interno (ID), larghezza della faccia, qualità del materiale (se noto) e marca/modello del forno. Per una corona dentata : diametro esterno, numero di denti, modulo, larghezza frontale, numero di segmenti, qualità del materiale e marca/modello del forno. Se sono disponibili disegni, fornirli. In caso contrario, possiamo lavorare partendo dalle dimensioni chiave e dalle specifiche dell'attrezzatura originale. Contatta il nostro team di ingegneri all'indirizzo jasmine@yileindustry.com — rispondiamo a tutte le domande tecniche entro 24 ore.

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