EAF gépészeti berendezések mélyreható elemzése: héj, tető, billenőszerkezet és salakfelhő-eltávolítás
Az elektromos ívkemencék technológiájáról szóló beszélgetések többsége az elektromos rendszerekre és a folyamatirányításra összpontosít. A mechanikus oldal – héj, tető, elektródaoszlop, billenőrendszer, salakleválasztó és lecsapolónyílás – ugyanolyan kritikus fontosságú, és az itt meghozott tervezési döntések meghatározzák, hogyan fog viselkedni a kemence a következő 15-20 évben. Szeretnék minden főbb mechanikai elemet áttekinteni, beleértve azokat a tervezési döntéseket is, amelyek a MONTE INTELLIGENCE EAF telepítéseiben bizonyították hatékonyságukat három kontinensen.
Kemencehéj-kialakítás
A kemence héja a teljes EAF szerkezeti gerince. Egy 100 tonnás EAF héj üresen 180-250 tonnát nyom, 35-50 tonna tűzálló bélést tartalmaz, és 100 tonna acél olvadt fürdőt hordoz 1600 Celsius-fokon. A héjnak 50 Celsius-fok (üres, tűzálló bevonattal) és 1600 Celsius-fok (üzem közben) közötti hőciklusokat kell elviselnie maradó alakváltozás nélkül.
A modern EAF héjak hegesztett szénacélból készülnek, jellemzően ASTM A36 vagy A516 70-es minőségű, vastagságuk a felső kúpnál 40 mm-től a salakvonalnál 60-80 mm-ig terjed. Az alsó kúp és a tűztér vastag merevítéssel van megerősítve. A héj egy dönthető forgócsapon nyugszik, amely a dönthető műveletek során az összes függőleges és vízszintes terhelést az alapozásra továbbítja.
A MONTE INTELLIGENCE héjakat végeselemes analízissel tervezik a hőfeszültség és a szerkezeti alakváltozás figyelembevételével. A lehajlási határérték teljes üzemi terhelés mellett 5 mm a salakvonalnál. Az ennél nagyobb lehajlású héj idő előtt megrepeszti a tűzálló bélést. Láttunk már olyan 30 éves héjakat üzemben, amelyek még mindig megfelelnek ennek a kritériumnak, mivel az iparági átlagnál szigorúbb tűréshatárokkal épültek.
Tetőkialakítás és emelőmechanizmus
Az EAF tető egy tűzálló kupola, amelyet acélgyűrű tart. A modern tetők 70-75 százalékban alumínium-oxid tűzálló téglákat használnak, magas alumínium-oxid tartalmú beégetett döngölőanyaggal az elektródanyílások körül. A tető hőmérséklete a forró felületen teljes teljesítményű üzem közben 1500-1700 Celsius-fok.
A tetőnek minden serlegtöltési ciklushoz fel kell emelkednie és félre kell hajtania. Három tetőemelő-kialakítás dominál: a konzolos lengőszerkezet (leggyakoribb kisebb kemencéknél), a párhuzamos emelés tolótetővel (közepes és nagy kemencéknél), valamint a portálemelés (nagyon nagy kemencéknél). Mindegyik kialakításnak kompromisszumai vannak a ciklusidő, a mechanikai bonyolultság és a karbantartási hozzáférés tekintetében.
A MONTE INTELLIGENCE jellemzően a konzolos lengőszerkezetet írja elő 80 tonnáig terjedő kemencékhez, és a párhuzamos emelésű tolótetőt 80 tonna felett. A konzolos kialakítás gyorsabb ciklusidőt biztosít (15-20 másodperces emelés a reteszelő nyitásig), de nagyobb függőleges szabad magasságot igényel a kemence felett. A tolótetős kialakítás kompaktabb és nehezebb tetőszakaszokat is elbír, de 5-10 másodperccel meghosszabbítja a ciklusidőt.
Elektródaoszlop és szorítórendszer
Az elektródaoszlopok tartják a grafitelektródákat és az elektródakarokat, és függőleges mozgással szabályozzák az ív hosszát. A szabályozási sebesség kritikus fontosságú: egy UHP kemencének percenként 5-10 m függőleges mozgásra van szüksége, hogy lépést tartson a hulladékomlások során bekövetkező gyors fürdővízszint-változásokkal.
Az árbochajtások a hidraulikus hengerektől a szervovezérlésű, golyóscsavaros váltakozó áramú motorokig fejlődtek. A szervorendszer gyorsabb reakcióidőt, jobb pozicionálási pontosságot és könnyebb integrációt biztosít a modellalapú ívszabályozóval. Az elektróda befogása jellemzően pneumatikus, rugós biztonsági szorítóval, amely lehetővé teszi az elektróda gyors elcsúszását vészhelyzet esetén.
Billenő mechanizmus
A billenőmechanizmus a mozgó alkatrész, amelyre a tervezett karbantartás során a legtöbb figyelmet fordítanak. A kemence csapoláskor 12-15 fokkal előre, salakleválasztáskor pedig 5-8 fokkal hátra dől. A dőlésnek simának, szabályozhatónak és a ciklusidő-kereten belül megfordíthatónak kell lennie.
Kétféle billenőhajtású rendszer elterjedt: hidraulikus hengerek (régebbi konstrukciók) és váltakozó áramú motorral hajtott fogasléces hajtás (újabb konstrukciók). A fogasléces hajtás megbízhatóbb magas hőmérsékletű környezetben, és elkerüli a hidraulikus rendszerek szivárgási kockázatát. A MONTE INTELLIGENCE fogasléces billenőhajtásokat ír elő minden 60 tonna feletti új berendezéshez.
A billenőmechanizmus a forgócsapágy-gyűrűn nyugszik, amely egy nehéz acél kovácsoltvas, és a kemence platformjára van szerelve. A forgócsapágyak a nagyobb kemencéken vízhűtésesek, hogy megakadályozzák a kemenceburkolat sugárzása miatti túlmelegedést. A billentési pozíció visszajelzését redundáns abszolút jeladók biztosítják, biztonsági reteszekkel, amelyek a billentést a lefölözési és lefölözési alapértékeknél állítják le.
Excentrikus alsó csapolólyuk (EBT) rendszer
A modern EAF-tervek mindegyike EBT-rendszert használ, mivel az acél legalább 95 százalékát minimális salakhordással öntik ki. Az EBT csapolólyuk az alsó oldalfalban található, kissé eltolva a fürdő középvonalától. A csapolólyukat a melegítések között homokdöngölő anyaggal töltik meg, és a csapnál oxigénlándzsával nyitják meg.
Az EBT homokdöngölő rendszer a legtöbb modern EAF rendszeren automatizált. A homokdöngölő gép pozicionálja a csapolólyukat, 4-6 bar nyomáson tömöríti a homokot, és kialakítja a csapolólyuk profilját. A döngölési ciklus 60-90 másodpercig tart. A csapolólyuk élettartama a kád kémiájától és a csap hőmérsékletétől függ, de az EBT csapolólyukak tipikus élettartama 200-400 fűtés felújítás előtt.
Salakfelszedő rendszer
A salakleválasztás eltávolítja az oxidált salakréteget a csapolás után, hogy megtisztítsa a fürdőt a következő melegítéshez, és visszanyerje a vastartalmú salakot újrahasznosítás céljából. A salak a csapolás súlyának 12-18 százalékát teheti ki, és egy jó lefölözési művelet ennek 80-90 százalékát értékesíthető salakként vagy szinterezési alapanyagként visszanyeri.
Két salaklemosó rendszer dominál: a salakajtós kialakítás (a kemence oldalfalán található csuklós ajtó, amely kinyílik a salak öntéséhez) és a salakkádas kialakítás (egy mozgatható edény, amely a kemencén kívül helyezkedik el, hogy felfogja a salakot, amikor a kemence hátrabillen). A salakkádas kialakítás hatékonyabb, és a legtöbb modern, 60 tonna feletti EAF-nél alapfelszereltség.
Vízhűtéses panelek és égő/oxigénlándzsa
A modern EAF-ek salakvonalának 70-90 százalékát vízhűtéses panelek fedik le, a többi tűzálló marad. A panelek hűtővíz-áramlása kritikus fontosságú - az elégtelen áramlás a panel átégéséhez vezet, a túlzott áramlás pedig energiát pazarol.
Az oxigénlándzsa jellemzően egy szuperszonikus, vízhűtéses kialakítású, 1,5-3,0 Mach kilépési sebességgel. A lándzsa oxigént fecskendez be a dekarbonizációhoz, szénbefecskendezést a habos salakhoz, és mészbefecskendezést a salak kondicionálásához. A modern EAF-kialakítások két vagy három lándzsát használnak a salakajtón vagy az oldalfalon keresztül, automatikus pozicionálással a fürdő becsapódási pontjának optimalizálása érdekében.
Összerakás
Egy EAF mechanikai kialakítása határozza meg a rendelkezésre állását, a termelékenységét és az üzemeltetési költségeit. Egy jól megtervezett 100 tonnás EAF évente 8000-9000 fűtést képes elvégezni nagyobb felújítások között. Egy rosszul tervezett kemence nehezen éri el az 5000-et. A különbség nem az elektromos rendszerekben vagy a vezérlőkben rejlik - ezek kiforrott és bevált megoldások. A különbség a burkolatban, a dőlésszögben, a tetőben és a csapolónyílásban rejlik.
A MONTE INTELLIGENCE 20 évet töltött ezen mechanikus elemek finomításával. Látogasson el ide:www.cnlymonte.com/products-electric-arc-furnace.html Telepítési fotókért és referencialistáért. A következő EAF projektjével kapcsolatos bizalmas megbeszéléshez írjon e-mailt a helenxu@cnlymonte.com címre, a tárggyal: EAF mechanikai tervezés.
