I. Tổng quan về con lăn chặn vành băng đa (Thrust Roller)

- Con lăn chặn vành băng đa là bộ phận phụ trợ quan trọng của lò quay. Nó được thiết kế để kiểm soát độ rung dọc trục của lò quay, để vành băng đa (Tyre) và con lăn đỡ vành băng đa (Support Rollers) có thể tiếp xúc đều trên toàn bộ chiều rộng. Đồng thời có thể đảm bảo độ thẳng hàng của đường tâm của thân lò, giúp cho các bánh răng lớn nhỏ ăn khớp tốt, giảm tiêu hao điện năng trong suốt quá trình hoạt động của lò quay.

- Chính vì con lăn chặn vành băng đa (trong bài viết này sẽ gọi tắt là con lăn) có tác dụng quan trọng nên khi nó gặp sự cố nghiêm trọng sẽ buộc phải dừng lò để xử lý sự cố sớm nhất có thể. Khi không có sẵn con lăn dự phòng và hạn chế về thời gian khắc phục sự cố thì việc hàn sửa chữa tại chỗ là phương án tối ưu.

- Vật liệu chế tạo con lăn thường là thép đúc cộng với điều kiện làm việc chịu tải trọng động theo chu kỳ cùng với nhiệt độ cao nên cũng yêu cầu khắt khe hơn với vật liệu hàn.

- Do sự quan trọng và điều kiện làm việc đặc biệt của lò quay, thông thường việc hàn sửa chửa các bộ phận như vành băng đa, con lăn đỡ và con lăn chặn thường được thực hiện bởi các đơn vị chuyên nghiệp, có kinh nghiệm và đầy đủ thiết bị.

II. Sự cố và giải pháp khắc phục

a) Sự cố: Sau một thời gian dài làm việc thép chế tạo con lăn bị rão, giảm cơ tính cộng thêm rung dọc trục dẫn tới hiện tượng bong tróc hoặc vỡ lớp kim loại nhỏ trên bề mặt. Khi chưa thể dừng lò để sửa chữa thì khuyết tật này sẽ dần dần phát triển và bóc ra những miếng kim loại lớn hơn (Hình 1) và rất nghiêm trọng (Hình 2).

Hình 1: Bắt đầu với những mảnh vỡ nhỏ

Hình 2: Bề mặt con lăn bị bong tróc và vỡ

b) Khắc phục sự cố

- Địa điểm: Tại nhà máy xi măng Đồng Lâm.

- Giải pháp: Hàn phục hồi kích thước có lượng dư gia công sau dó mài để lấy lại biên dạng làm việc.

- Đội ngũ thực hiện: Sự cố xảy ra vào đúng thời điểm dịch Covid đang bùng phát công với hạn chế về thời gian dừng lò nên gặp nhiều khó khăn để tìm đơn vị thi công ngoài. Chính vì vậy Xi măng Đồng Lâm đã quyết định chủ động thi công cùng với sự hỗ trợ tư vấn từ EVD: 

           + Giám sát và thi công tại hiện trường: Đội ngũ kỹ thuật của xưởng cơ khí – Xi măng Đồng Lâm

           + Viết quy trình, tư vấn và hỗ trợ từ xa (online): Đội ngũ kỹ thuật của EVD. 

III. Quy trình thực hiện:

1. Khảo sát đánh giá

- Bề mặt con lăn bị hư hại nghiêm trọng, vỡ ăn sâu vào vật liệu cơ bản. Cần loại bỏ hết kim loại mỏi và các vết nứt trước khi hàn

- Con lăn chế tạo từ thép đúc và làm việc trong điều kiện chịu tải động theo chu kỳ và nhiệt độ cao trong thời gian dài do vậy khi chọn vật liệu hàn ưu tiên chọn vật liệu có tính hàn tốt, khả năng chịu tải động và nhiệt độ cao.

=> Để tránh rủi ro trong vận hành sau khi hàn nên chọn que hàn ESAB OK NiCrFe-3.

- Con lăn chuyển động quay tròn và tiếp xúc với mặt bên của vành băng đa nên sau khi hàn cần gia công bề mặt sao cho đúng biên dạng, phẳng và sáng bóng.

2. Chuẩn bị trước khi hàn:

Thiết bị:

• Máy hàn 1 chiều
• Máy thổi plasma (Nếu không có que thổi OK 21.03/OK GPC)
• Máy mài
• Máy rèn mối hàn (hoặc búa đầu tròn, hoặc các thiết bị thay thế)
• Phích sấy que hàn

Vật liệu hàn và kiểm tra:

• Que hàn OK NiCrFe-3 D3.0/D4.0mm
• Que thổi OK 21.03/OK GPC
• Bộ dung dịch kiểm tra thẩm thấu (Megacheck)

Sử dụng que thổi OK 21.03 hoặc thổi bằng plasma để loại bỏ lớp lim loại mỏi cùng với các vết nứt. Không sử dụng que thổi Cacbon để tránh tập trung Cacbon và đồng dư sau khi thổi dũi (Hình 3)

Hình 3: Thổi dũi loại bỏ kim loại mỏi và các vết nứt.

Sử dụng máy mài để chỉnh sửa lại bề mặt hàn và làm sạch bề mặt xung quanh khu vực hàn.

• Kiểm tra xem còn vết nứt tại vị trí hàn hay không (Đặc biệt là cách cạnh ngoài khu vực hàn.
• Nếu không phát hiện vết nứt thì làm sạch dung dịch thẩm thấu để chuẩn bị cho quá trình hàn tiếp theo (Hình 4).

Hình 4: Chuẩn bị bề mặt và kiểm tra thẩm thấu trước khi hàn.

3. Hàn phục hồi kích thước:

Do điều kiện thi công không thể tháo con lăn đưa về xưởng nên không thể hàn ở tư thế hàn bằng (PA hay 1G). Để quá trình hàn dễ dàng hơn thì phải hàn theo tư thế hàn ngang (PC hay 2G)

a) Hàn lót: Sử dụng que hàn OK NiCrFe-3 D3.2mm:

• Sử dụng kỹ thuật hàn phân đoạn nghịch với dòng hàn nhỏ để giảm năng lượng đường và ứng suất dư sau hàn (Hình 5).

Hình 5: Hàn lớp lót vói kỹ thuật phân đoạn

• Cần rèn đường hàn khi mối hàn còn nóng để khử bớt ứng suất dư. Hiệu quả tốt nhất là có thiết bị chuyên dụng (Hình 6).

Hình 6: Rèn đường hàn

• Tiếp tục hàn các đường cho đến khi hoàn thiện lớp lót đầu tiên

b) Hàn phủ (hàn điền đầy): Sử dụng que hàn có đường kính lớn hơn OK NiCrFe-3 D4.0mm:

• Sử dụng que hàn với đường kính lớn hơn sẽ tăng năng suất đắp, nhanh chóng điền đầy kim loại mối hàn (Hình 7)
• Sử dụng các kỹ thuật hàn và rèn đường hàn như khi hàn lớp lót.

Hình 7: Hàn phủ bằng que hàn OK NiCrFe-3 D4.0mm

c) Gia công chính xác biên dạng làm việc

• Mài sơ bộ và sử dụng que hàn OK NiCrFe-3 D3.2 để bù đủ kích thước gia công (Hình 8).
• Gia công chính xác biên dạng làm việc của con lăn (Hình 9-11).

Hình 8: Mài sơ bộ và hàn bổ sung

Hình 9: Gia công và hàn bổ sung, sửa chữa

Hình 10: Gia công chính xác biên dạng làm việc của con lăn

Hình 11: Hoàn thiện công đoạn hàn và gia công

d) Kiểm tra và nghiệm thu

• Kiểm tra lại lần cuối bằng phương pháp thẩm thấu để đảm bảo không xuất hiện vết nứt trên bề mặt làm việc (Hình 12). Nếu có cần hàn sửa chữa ngay.
• Sản phẩm hoàn thiện (Hình 13).

Hình 12: Kiểm tra vết nứt bằng phương pháp thẩm thấu.

Hình 13: Đạt yêu cầu kiểm tra thẩm thấu.

IV. Tổng kết và phản hồi.

Dưới sự chỉ đạo và theo dõi sát sao và thái độ làm việc nghiêm túc, quá trình xử lý sự cố đã diễn ra thuận lợi và hoàn thành đúng kế hoạch:

• Dừng lò và bắt đầu xử lý sự cố vào ngày 14/09/2021;
• Thời gian thi công: 3 ngày (Từ 14/09 – 17/9/2021);
• Chạy thử: 18/09/2021 (Hình 14).

Hình 14: Đạt yêu cầu kiểm tra thẩm thấu.

Sau khi chạy thử đạt yêu cầu, lò quay đã  hoạt động trở lại với kết quả tốt, con lăn hoạt động ổn định, độ rung giảm đáng kể (trước đó là 3.0mm/s và sau khi khi khắc phục độ rung chỉ còn 2.0mm/s).