Дълбоко проучване на механичното оборудване за електродъгови пещи: обвивка, покрив, наклон и отстраняване на шлака
Повечето разговори за технологията на електродъговите пещи се фокусират върху електрическите системи и управлението на процесите. Механичната страна - корпус, покрив, електродна мачта, система за накланяне, шлаков скимер и отвор за изпускане - е също толкова важна, а конструктивните решения, направени тук, определят как ще се държи пещта през следващите 15 до 20 години. Искам да разгледам всеки основен механичен елемент, включително конструктивните решения, които са се доказали в инсталациите на MONTE INTELLIGENCE EAF на три континента.
Проектиране на корпуса на пещта
Кожухът на пещта е структурният гръбнак на цялата електродвигателна пещ (EDF). 100-тонният корпус на EAF тежи от 180 до 250 тона празен, побира огнеупорна облицовка от 35 до 50 тона и носи разтопена вана от 100 тона стомана при 1600 градуса по Целзий. Корпусът трябва да издържа на термични цикли между 50 градуса по Целзий (празен, с огнеупорна облицовка) и 1600 градуса по Целзий (по време на работа) без трайна деформация.
Съвременните корпуси на електродвигателните печки са заварени от въглеродна стомана, обикновено ASTM A36 или A516 клас 70, с дебелини, вариращи от 40 мм при горния конус до 60 до 80 мм при линията на шлаката. Долният конус и огнището са подсилени с тежък клинообразен профил. Корпусът е разположен върху накланящ се въртящ се пръстен, който пренася всички вертикални и хоризонтални натоварвания към фундамента по време на операции по накланяне.
Обвивките на MONTE INTELLIGENCE са проектирани с анализ на крайни елементи за термично напрежение и структурно отклонение. Границата на отклонение е 5 мм на линията на шлаката при пълно работно натоварване. Обвивка, която се отклонява повече от това, ще напука огнеупорната облицовка преждевременно. Виждали сме 30-годишни обвивки в експлоатация, които все още отговарят на този критерий, защото са построени с по-малки допуски от средните за индустрията.
Дизайн на покрива и повдигащ механизъм
Покривът на електродъжевата печка (EAF) е огнеупорен купол, поддържан от стоманен пръстен. Съвременните покриви използват огнеупорни тухли от 70 до 75 процента алуминиев оксид, с високоалуминиев трамбовъчен материал около електродните отвори. Температурата на покрива на горещата повърхност е от 1500 до 1700 градуса по Целзий по време на работа на пълна мощност.
Покривът трябва да се повдига и завърта настрани за всеки цикъл на зареждане на кофата. Доминират три конструкции на повдигачи на покрива: конзолен повдигач (най-често срещан при по-малки пещи), паралелен повдигач с плъзгащ се покрив (средни и големи пещи) и портален повдигач (много големи пещи). Всяка конструкция има компромиси по отношение на времето за цикъл, механичната сложност и достъпа за поддръжка.
MONTE INTELLIGENCE обикновено определя конзолен дизайн с люлеене за пещи до 80 тона и паралелно повдигащ се плъзгащ се покрив над 80 тона. Конзолният дизайн е по-бърз по отношение на времето за цикъл (15 до 20 секунди повдигане до заключване в отворено положение), но изисква по-голям вертикален клирънс над пещта. Дизайнът с плъзгащ се покрив е по-компактен и се справя с по-тежки секции на покрива, но добавя 5 до 10 секунди към цикъла.
Електродна мачта и система за затягане
Електродните мачти държат графитните електроди и рамената на електродите и регулират дължината на дъгата чрез вертикално движение. Скоростта на регулиране е от решаващо значение: една UHP пещ се нуждае от вертикално движение от 5 до 10 м в минута, за да се справи с бързите промени в нивото на ваната по време на обрушаване на скрап.
Задвижванията на мачтите са еволюирали от хидравлични цилиндри до сервоуправляеми променливотокови двигатели със сачмени винтове. Серво системата осигурява по-бърза реакция, по-добра точност на позициониране и по-лесна интеграция с регулатора на дъгата, базиран на модел. Затягането на електрода обикновено е пневматично с пружинна предпазна скоба, което позволява бързо приплъзване на електрода в случай на авария.
Механизъм за накланяне
Механизмът за накланяне е движещата се част, на която се обръща най-голямо внимание по време на планирана поддръжка. Пещта се накланя на 12 до 15 градуса напред за изпускане на олово и на 5 до 8 градуса назад за отделяне на шлака. Накланянето трябва да е плавно, контролируемо и обратимо в рамките на бюджета за време на цикъла.
Две често срещани системи за задвижване на накланянето са: хидравлични цилиндри (по-стари конструкции) и зъбно-ребърна система, задвижвана от променливотоков двигател (по-нови конструкции). Зъбно-ребърната система е по-надеждна във високотемпературни среди и избягва рисковете от течове в хидравличните системи. MONTE INTELLIGENCE определя зъбно-ребърни задвижвания на накланянето за всички нови инсталации над 60 тона.
Механизмът за накланяне се опира на цапфовия пръстен, който е тежка стоманена кована част, монтирана на платформата на пещта. Лагерите на цапфите се охлаждат с вода при по-големите пещи, за да се предотврати прегряване от излъчването от корпуса на пещта. Обратната връзка за позицията на накланяне се осигурява от резервни абсолютни енкодери с предпазни блокировки за спиране на накланянето при зададените точки за отвеждане на водата и обезмасляване.
Система с ексцентричен долен отвор (EBT)
Съвременните конструкции на електродъголови печки (EDF) използват системи EBT (електрообработваща фурна), защото те изливат 95% или повече от стоманата с минимално пренасяне на шлака. Отворът за изливане на EBT е разположен в долната странична стена, леко изместен от централната линия на ваната. Отворът се запълва с трамбовъчен материал между плавленията и се отваря с кислородна тръба при изливане.
Трамбовката с пясък EBT е автоматизирана в повечето съвременни електродъгови печки. Машина за трамбовка с пясък позиционира отвора за летката, уплътнява пясъка под налягане от 4 до 6 бара и оформя профила на отвора. Цикълът на трамбовка отнема от 60 до 90 секунди. Животът на отвора за летката зависи от химичния състав на ваната и температурата на водата, но типичният живот на отвора за летка EBT е от 200 до 400 нагрявания преди ремонт.
Система за отделяне на шлака
Отстраняването на шлаката премахва окисления слой шлака след изпускане, за да почисти ваната за следващата топлина и да възстанови желязосъдържащата шлака за рециклиране. Шлаката може да бъде от 12 до 18 процента от теглото на изпусканата шлака, а добрата операция по отделяне на шлаката възстановява 80 до 90 процента от нея като годна за продажба шлака или като суровина за синтероване.
Доминират две системи за събиране на шлака: конструкцията с врата за шлака (врата с панти на страничната стена на пещта, която се отваря за изливане на шлака) и конструкцията с шлаков съд (подвижен съд, разположен извън пещта, за да улови шлаката, когато пещта се накланя назад). Конструкцията с шлаков съд е по-ефективна и е стандартна за повечето съвременни електродъгови печки над 60 тона.
Водно охлаждани панели и горелка/кислородна тръба
Водноохлажданите панели покриват от 70 до 90 процента от шлаковата линия на съвременната електродъговидна печка, като останалата част остава огнеупорна. Потокът на вода за охлаждане на панелите е от решаващо значение - недостатъчният поток води до прегаряне на панелите, а прекомерният поток води до загуба на енергия.
Кислородната фурма обикновено е свръхзвукова, охлаждана с вода, със скорост на изход от 1,5 до 3,0 Маха. Фунията инжектира кислород за обезвъглеродяване, въглерод за пенеста шлака и вар за кондициониране на шлаката. Съвременните конструкции на електродъгови печки използват две или три фурми през вратата на шлаката или страничната стена, с автоматично позициониране за оптимизиране на точката на удар върху ваната.
Сглобяване
Механичният дизайн на една електродъжева пещ определя нейната наличност, производителност и експлоатационни разходи. Добре проектирана 100-тонна електродъжева пещ може да извърши от 8000 до 9000 плавления годишно между основни ремонти. Лошо проектирана пещ ще се затрудни да достигне 5000. Разликата не е в електрическите системи или контролните елементи - те са зрели и доказани. Разликата е в корпуса, наклона, покрива и отвора за летва.
MONTE INTELLIGENCE е прекарала 20 години в усъвършенстване на тези механични елементи. Посететеwww.cnlymonte.com/products-electric-arc-furnace.html за снимки от монтажа и списък с референции. За поверително обсъждане на следващия ви проект за електрообработваща печка (EAF), изпратете имейл на helenxu@cnlymonte.com с тема „Механичен дизайн на EAF“.
