Analiză detaliată a echipamentelor mecanice EAF: carcasă, acoperiș, înclinare și extracție a zgurii
Majoritatea conversațiilor despre tehnologia cuptoarelor cu arc electric se concentrează pe sistemele electrice și controlul proceselor. Partea mecanică - carcasa, acoperișul, catargul electrodului, sistemul de înclinare, skimmerul de zgură și gaura de colector - este la fel de critică, iar alegerile de proiectare făcute aici determină modul în care se va comporta cuptorul în următorii 15 până la 20 de ani. Vreau să trec în revistă fiecare element mecanic major, inclusiv deciziile de proiectare care și-au dovedit eficiența în instalațiile MONTE INTELLIGENCE EAF de pe trei continente.
Proiectarea carcasei cuptorului
Carcasa cuptorului este coloana vertebrală structurală a întregului EAF. O carcasă EAF de 100 de tone cântărește între 180 și 250 de tone goală, conține o căptușeală refractară de 35 până la 50 de tone și transportă o baie de oțel topit de 100 de tone la 1600 de grade Celsius. Carcasa trebuie să suporte cicluri termice între 50 de grade Celsius (goală, cu refractar dezbrăcat) și 1600 de grade Celsius (în timpul funcționării) fără deformare permanentă.
Carcasele moderne ale arderii cu arc electric (EAF) sunt din oțel carbon sudat, de obicei ASTM A36 sau A516 Gradul 70, cu grosimi cuprinse între 40 mm la conul superior și 60 până la 80 mm la linia de zgură. Conul inferior și focarul sunt ranforsate cu guseuri puternice. Carcasa se sprijină pe un inel de pivot înclinabil, care transferă toate încărcările verticale și orizontale către fundație în timpul operațiunilor de înclinare.
Carcasele MONTE INTELLIGENCE sunt proiectate cu analiză cu elemente finite pentru stres termic și deformare structurală. Limita de deformare este de 5 mm la linia de zgură sub sarcină maximă de funcționare. O carcasă care se deformează mai mult decât această limită va fisura prematur căptușeala refractară. Am văzut carcase în funcțiune de 30 de ani care încă îndeplinesc acest criteriu, deoarece au fost construite cu toleranțe mai stricte decât media industriei.
Designul acoperișului și mecanismul de ridicare
Acoperișul EAF este o cupolă refractară susținută de un inel de oțel. Acoperișurile moderne folosesc cărămizi refractare din alumină în proporție de 70 până la 75%, cu material de injecție cu conținut ridicat de alumină în jurul orificiilor electrozilor. Temperatura acoperișului pe fața fierbinte variază între 1500 și 1700 de grade Celsius în timpul funcționării la putere maximă.
Acoperișul trebuie să se ridice și să se balanseze lateral pentru fiecare ciclu de încărcare a cupei. Trei modele de sisteme de ridicare a acoperișului sunt dominante: modelul cu consolă oscilantă (cel mai frecvent la cuptoarele mai mici), modelul cu ridicare paralelă cu acoperiș glisant (cuptoare medii și mari) și modelul cu ridicare portală (cuptoare foarte mari). Fiecare model are compromisuri în ceea ce privește timpul de ciclu, complexitatea mecanică și accesul pentru întreținere.
MONTE INTELLIGENCE specifică de obicei designul cu consolă oscilantă pentru cuptoare de până la 80 de tone și acoperișul glisant cu ridicare paralelă pentru cuptoare de peste 80 de tone. Designul cu consolă este mai rapid în ceea ce privește timpul de ciclu (15 până la 20 de secunde de ridicare pentru blocare), dar necesită o distanță verticală mai mare deasupra cuptorului. Designul acoperișului glisant este mai compact și poate gestiona secțiuni mai grele ale acoperișului, dar adaugă 5 până la 10 secunde ciclului.
Catarg electrod și sistem de prindere
Catargele electrozilor susțin electrozii de grafit și brațele electrozilor și reglează lungimea arcului prin mișcare verticală. Viteza de reglare este critică: un cuptor UHP are nevoie de o deplasare verticală de 5 până la 10 m pe minut pentru a ține pasul cu schimbările rapide ale nivelului băii în timpul prăbușirilor de fier vechi.
Acționările cu catarg au evoluat de la cilindri hidraulici la motoare de curent alternativ servo-comandate cu șuruburi cu bile. Sistemul servo oferă un răspuns mai rapid, o precizie de poziționare mai bună și o integrare mai ușoară cu regulatorul de arc bazat pe model. Prinderea electrodului este de obicei pneumatică, cu o clemă de siguranță cu arc, permițând alunecarea rapidă a electrodului în caz de urgență.
Mecanism de înclinare
Mecanismul de înclinare este piesa mobilă care primește cea mai mare atenție în timpul întreținerii programate. Un cuptor se înclină cu 12 până la 15 grade înainte pentru evacuarea zgurii și cu 5 până la 8 grade înapoi pentru îndepărtarea zgurii. Înclinarea trebuie să fie lină, controlabilă și reversibilă în limita timpului ciclului.
Două sisteme de acționare a înclinării sunt comune: cilindrii hidraulici (modele mai vechi) și sistemul de acționare cu cremalieră și pinion acționat de motor de curent alternativ (modele mai noi). Sistemul de acționare cu cremalieră și pinion este mai fiabil în medii cu temperaturi ridicate și evită riscurile de scurgeri ale sistemelor hidraulice. MONTE INTELLIGENCE specifică acționări cu cremalieră și pinion pentru toate instalațiile noi de peste 60 de tone.
Mecanismul de înclinare se sprijină pe inelul pivotant, care este o piesă forjată grea din oțel montată pe platforma cuptorului. Lagărele pivotante sunt răcite cu apă la cuptoarele mai mari pentru a preveni supraîncălzirea cauzată de radiațiile de la carcasa cuptorului. Feedback-ul poziției de înclinare este furnizat de encodere absolute redundante, cu blocaje de siguranță pentru a opri înclinarea la punctele de referință ale robinetului și ale cuptoarelor.
Sistem cu gaură excentrică de scurgere inferioară (EBT)
Toate modelele moderne de EAF utilizează sisteme EBT deoarece toarnă 95% sau mai mult din oțel cu un transport minim de zgură. Gaura de colector EBT este poziționată în peretele lateral inferior, ușor decalată față de linia centrală a băii. Gaura de colector este umplută cu un material de compactare a nisipului între călduri și deschisă cu o lance de oxigen la robinet.
Compactarea cu nisip prin compresie EBT este automatizată la majoritatea căzilor de ardere cu arc electric moderne. O mașină de compactare cu nisip poziționează gaura de cofrare, compactează nisipul la o presiune de 4 până la 6 bari și modelează profilul găurii de cofrare. Ciclul de compactare durează între 60 și 90 de secunde. Durata de viață a găurii de cofrare depinde de chimia băii și de temperatura robinetului, dar durata de viață tipică a găurii de cofrare EBT este de 200 până la 400 de încălziri înainte de recondiționare.
Sistem de îndepărtare a zgurii
Zgura de desfundare îndepărtează stratul de zgură oxidată după golire pentru a curăța baia pentru următoarea încălzire și pentru a recupera zgura feroasă pentru reciclare. Zgura poate reprezenta 12 până la 18% din greutatea de golire, iar o operațiune bună de desfundare recuperează 80 până la 90% din aceasta sub formă de zgură vandabilă sau ca materie primă pentru sinterizare.
Două sisteme de separare a zgurii predomină: modelul cu ușă de zgură (o ușă articulată pe peretele lateral al cuptorului care se deschide pentru a turna zgura) și modelul cu vas de zgură (un vas mobil poziționat în afara cuptorului pentru a capta zgura pe măsură ce cuptorul se înclină înapoi). Modelul cu vas de zgură este mai eficient și este standard la majoritatea cuptorului cu arc electric (ECA) moderne de peste 60 de tone.
Panouri răcite cu apă și arzător/lance de oxigen
Panourile răcite cu apă acoperă 70 până la 90% din linia de zgură a unui cuptor cu arc electric modern, restul rămânând refractar. Debitul apei de răcire a panourilor este critic - debitul insuficient duce la arderea panourilor, iar debitul excesiv risipește energie.
Lancea de oxigen este de obicei un design supersonic răcit cu apă, cu o viteză de ieșire de 1,5 până la 3,0 Mach. Lancea injectează oxigen pentru decarburare, injecție de carbon pentru zgura spumoasă și injecție de var pentru condiționarea zgurii. Designurile moderne de EAF utilizează două sau trei lănci prin ușa zgurii sau prin peretele lateral, cu poziționare automată pentru a optimiza punctul de impact asupra băii.
Punând totul cap la cap
Proiectarea mecanică a unui cuptor cu arc electric (EAF) determină disponibilitatea, productivitatea și costul său de operare. Un EAF de 100 de tone, bine proiectat, poate produce între 8000 și 9000 de încălziri pe an între revizii majore. Un cuptor prost proiectat se va chinui să atingă 5000. Diferența nu constă în sistemele electrice sau în comenzi - acestea sunt mature și testate. Diferența constă în carcasă, înclinare, acoperiș și orificiul de evacuare.
MONTE INTELLIGENCE a petrecut 20 de ani rafinând aceste elemente mecanice. Vizitațiwww.cnlymonte.com/products-electric-arc-furnace.html pentru fotografii de instalare și o listă de referințe. Pentru o discuție confidențială despre următorul dumneavoastră proiect EAF, trimiteți un e-mail la adresa helenxu@cnlymonte.com cu subiectul Proiectare mecanică EAF.
