Sistemul de colector excentric de fund (EBT) este standard la cuptoarele electrice cu arc încă de la sfârșitul anilor 1980, însă rămâne unul dintre cele mai frecvente puncte de defecțiune în operațiunile cu arc electric (EAF). O gaură de colector care nu se deschide la prima încercare costă între 3 și 8 minute per încălzire. Peste o lună de 600 de încălziri, aceasta înseamnă între 30 și 80 de ore de producție pierdută - echivalentul a 100 până la 250 de încălziri pe care nu le-ați realizat niciodată.
MONTE INTELLIGENCE a proiectat și furnizat sisteme EBT pentru cuptoare cu o capacitate cuprinsă între 15 și 120 de tone. Acest articol prezintă deciziile inginerești, practicile de operare și procedurile de întreținere care determină fiabilitatea EBT.
Conceptul EBT este simplu pe hârtie. În loc să se folosească o gaură de colector prin ușa zgurii, așa cum se întâmpla la cuptoarele mai vechi, cuptorul EBT are o gaură de colector în partea de jos, decalată față de linia centrală a cuptorului. Înclinarea cuptorului înainte aduce gaura de colector sub nivelul băii de oțel, iar oțelul curge afară prin gravitație. Înclinarea înapoi închide gaura de colector. Rezultatul este o colectorie fără zgură - zgura plutește deasupra oțelului și nu ajunge la gaura de colector decât la sfârșitul turnării și, chiar și atunci, operatorul se poate înclina înapoi pentru a opri curgerea înainte ca transportul zgurii să înceapă.
Realitatea este mai complexă. Sistemul EBT trebuie să manipuleze oțel topit la 1600-1650°C, să reziste presiunii hidraulice a unui cuptor plin (aproximativ 0,5 bar la orificiul de cotitură într-un cuptor plin de 100 de tone), să mențină un mecanism de deschidere fiabil și să etanșeze împotriva scurgerilor de gaz în timpul fazelor de topire și rafinare.
Diametrul orificiului de colector este prima decizie de proiectare. Acesta determină rata de colector și timpul de colector. Pentru un cuptor de 50 de tone, un diametru al orificiului de colector de 80-100 mm produce o rată de colector de 2 până la 3 tone pe minut și un timp total de colector de 15 până la 25 de minute. Diametrele mai mici cresc ruperea jetului și antrenarea aerului. Diametrele mai mari riscă turbulențe excesive în oală de turnare, ceea ce poate deteriora refractarul oalei de turnare și poate provoca pierderi excesive de temperatură.
Manșonul orificiului de colector este tubul refractar consumabil care formează canalul de colector propriu-zis. Opțiunile de materiale pentru manșoane includ magnezie-carbon (MgO-C), magnezie-crom (MgO-Cr2O3) și alumină-carbon (Al2O3-C). Manșoanele din MgO-C domină piața deoarece combină o bună rezistență la zgură cu o rezistență acceptabilă la șocuri termice. Durata de viață tipică a manșonului variază de la 80 la 150 de încălziri per manșon.
Uzura manșonului nu este uniformă. Cea mai mare uzură apare la fața fierbinte - capătul manșonului care intră în contact cu baia de oțel topit - deoarece această zonă este supusă celei mai ridicate temperaturi și celui mai mare atac chimic din partea zgurii. Rata de uzură la fața fierbinte poate fi de 2-3 ori mai mare decât rata de uzură la fața rece (capătul exterior). Din acest motiv, unii operatori utilizează un design al manșonului din două piese, unde secțiunea feței fierbinți poate fi înlocuită independent de restul manșonului, reducând costul total al materialelor refractare cu aproximativ 20%.
Nisipul de umplere este materialul care umple orificiul de filetare între ciclurile de filetare. Când cuptorul se înclină înainte pentru filetare, nisipul trebuie să curgă liber, permițând oțelului să urmeze cursul. Aici intervine conceptul de rată de deschidere liberă. O rată de deschidere liberă de 95% înseamnă că 95 din 100 de cicluri de filetare se deschid la prima încercare, fără a fi necesară injectarea cu oxigen.
Rata de deschidere liberă depinde de trei factori: calitatea nisipului, procedura de umplere și starea găurii de colector. Calitatea nisipului începe cu chimia. Nisipul trebuie să aibă un conținut ridicat de silice (minim 97% SiO2) și un conținut scăzut de oxid de fier (maxim 0,5% Fe2O3). Oxidul de fier promovează sinterizarea particulelor de nisip la temperaturile de fabricare a oțelului, ceea ce împiedică curgerea liberă. Distribuția dimensiunii particulelor trebuie controlată: prea fin și nisipul se tasează prea strâns; prea grosier și permite penetrarea oțelului între particule.
Procedura de umplere este la fel de importantă. Nisipul trebuie să fie uscat - umiditatea din nisip creează un risc de explozie a aburului și promovează sinterizarea. Nisipul trebuie turnat în orificiul de colector de la o înălțime suficientă pentru a obține o compactare naturală, de obicei la 500-800 mm deasupra deschiderii orificiului de colector. Compactarea trebuie evitată; nisipul densificat nu curge liber. Nisipul trebuie să umple orificiul de colector până la aproximativ 50-100 mm deasupra feței fierbinți a manșonului pentru a preveni pătrunderea oțelului în manșon în timpul următoarei încălziri.
Starea găurii de etanșare afectează deschiderea liberă deoarece o suprafață rugoasă sau erodată a manșonului oferă puncte de ancorare mecanică pentru nisip. După fiecare 20-30 de încălziri, gaura de etanșare trebuie inspectată cu un boroscop. Orice eroziune a manșonului care depășește 20% din diametrul original, orice fisură mai lungă de 50 mm sau orice penetrare de metal în peretele manșonului justifică înlocuirea manșonului.
Lansarea cu oxigen este metoda de rezervă atunci când orificiul de robinet nu se deschide liber. O țeavă de lansare cu o duză de oxigen de 6-8 mm este introdusă în orificiul de robinet de jos, iar oxigenul este suflat la o presiune de 8-12 bari pentru a arde orice obstrucție. Lansarea deteriorează refractarul manșonului - fiecare eveniment de lansare reduce durata de viață a manșonului cu aproximativ 2-3 încălziri - astfel încât minimizarea evenimentelor de lansare este un stimulent economic direct pentru menținerea unor rate ridicate de deschidere liberă.
Sistemul cu poartă este supapa mecanică care împiedică oțelul să intre în orificiul de colector în timpul topirii. Două modele concurează pe piață: poarta glisantă și poarta rotativă. Porțile glisante utilizează o placă refractară care glisează orizontal pe deschiderea orificiului de colector. Porțile rotative utilizează un cilindru rotativ cu o gaură străpunsă. Porțile glisante domină în cuptoarele mai mari (peste 80 de tone) deoarece oferă o etanșare mai bună. Porțile rotative sunt comune în cuptoarele mai mici, deoarece costă cu aproximativ 30% mai puțin.
Întreținerea porților este o activitate sistematică. După fiecare încălzire, mecanismul porții trebuie inspectat vizual pentru uzură refractară, acumulări de metal și scurgeri din sistemul hidraulic. Cursa cilindrului hidraulic trebuie verificată în funcție de specificațiile de proiectare. Orice abatere mai mare de 5 mm față de cursa proiectată indică uzură a mecanismului de articulație.
Și groapa EBT, unde se află oala de turnare în timpul turnării, necesită atenție la proiectare. Stropii proveniți de la jetul de turnare pot deteriora echipamentele din jur și pot crea un pericol pentru siguranța operatorilor. Groapa trebuie căptușită cu material refractar turnabil, capabil să reziste contactului direct ocazional cu oțelul topit. Drenajul trebuie să direcționeze oțelul vărsat departe de cablurile electrice și conductele hidraulice.
Sistemele MONTE INTELLIGENCE EBT sunt proiectate pentru o rată de deschidere liberă de peste 95%, cu o disciplină de operare adecvată. Pachetul nostru standard include manșonul orificiului de robinet din MgO-C sau material specificat de client, nisip de umplere cu chimie și granulație certificate, sistem de poartă cu unitate hidraulică și supraveghere completă a instalării.
Pentru întrebări despre sistemele EBT sau pentru a discuta despre configurația specifică a cuptorului dumneavoastră, contactați helenxu@cnlymonte.com.
