Эксцентриковая система нижнего отвода расплава (EBT) является стандартной для электродуговых печей с конца 1980-х годов, однако она остается одним из наиболее распространенных источников поломок в работе электродуговых печей. Отверстие для отвода расплава, не открывшееся с первой попытки, отнимает от 3 до 8 минут на каждую плавку. За месяц, в течение которого производится 600 плавок, это означает потерю от 30 до 80 часов производства — эквивалент 100–250 плавок, которые вы так и не произвели.
Компания MONTE INTELLIGENCE разработала и поставила системы EBT для печей массой от 15 до 120 тонн. В данной статье рассматриваются инженерные решения, методы эксплуатации и процедуры технического обслуживания, определяющие надежность систем EBT.
Концепция EBT проста на бумаге. Вместо того чтобы выпускать шлак через дверцу, как это делалось в старых печах, в печи EBT имеется выпускное отверстие в нижней части, смещенное относительно центральной линии печи. Наклон печи вперед опускает выпускное отверстие ниже уровня стальной ванны, и сталь вытекает под действием силы тяжести. Наклон назад закрывает выпускное отверстие. В результате получается выпуск без шлака — шлак плавает на поверхности стали и не достигает выпускного отверстия до самого конца заливки, и даже тогда оператор может наклонить печь назад, чтобы остановить поток до того, как начнется вынос шлака.
В действительности все сложнее. Система EBT должна работать с расплавленной сталью при температуре 1600-1650°C, выдерживать гидравлическое давление полной печи (около 0,5 бар в выпускном отверстии в печи массой 100 тонн), обеспечивать надежный механизм открытия и герметизацию от утечки газа во время плавки и рафинирования.
Диаметр выпускного отверстия — это первое проектное решение. Он определяет скорость и время выпуска расплава. Для печи мощностью 50 тонн диаметр выпускного отверстия 80-100 мм обеспечивает скорость выпуска от 2 до 3 тонн в минуту и общее время выпуска от 15 до 25 минут. Меньшие диаметры увеличивают распад струи и попадание воздуха. Большие диаметры создают риск чрезмерной турбулентности в ковше, что может повредить огнеупорный материал ковша и привести к чрезмерным потерям температуры.
Втулка выпускного отверстия представляет собой расходуемую огнеупорную трубку, образующую собственно выпускной канал. В качестве материалов для втулок предлагаются магнезиально-углеродистые (MgO-C), магнезиально-хромовые (MgO-Cr2O3) и алюмоуглеродистые (Al2O3-C) втулки. Втулки из MgO-C доминируют на рынке, поскольку сочетают в себе хорошую шлакостойкость с приемлемой термостойкостью. Типичный срок службы втулки составляет от 80 до 150 плавок на одну втулку.
Износ втулки неравномерный. Наибольший износ происходит на горячей поверхности — конце втулки, контактирующем с расплавленной сталью, — поскольку эта область подвергается воздействию самой высокой температуры и наибольшему химическому воздействию шлака. Скорость износа на горячей поверхности может быть в 2-3 раза выше, чем скорость износа на холодной поверхности (наружном конце). По этой причине некоторые операторы используют двухкомпонентную конструкцию втулки, где горячая часть может быть заменена независимо от остальной части втулки, что снижает общие затраты на огнеупорные материалы примерно на 20%.
Заполнительный песок — это материал, который заполняет отверстие для выпуска расплава между плавками. Когда печь наклоняется вперед для выпуска расплава, песок должен свободно высыпаться, позволяя стали следовать за ним. Именно здесь вступает в действие понятие коэффициента свободного открытия. Коэффициент свободного открытия 95% означает, что 95 из 100 плавок открываются с первой попытки без необходимости прокалывания кислородом.
Скорость свободного раскрытия зависит от трех факторов: качества песка, способа заполнения и состояния выпускного отверстия. Качество песка начинается с его химического состава. Песок должен быть богат кремнеземом (минимум 97% SiO2) и содержать мало оксида железа (максимум 0,5% Fe2O3). Оксид железа способствует спеканию частиц песка при температурах сталеплавильного производства, что препятствует свободному течению. Необходимо контролировать гранулометрический состав: слишком мелкий песок слишком плотно уплотняется, слишком крупный позволяет стали проникать между частицами.
Процедура заполнения также имеет важное значение. Песок должен быть сухим — влага в песке создает риск взрыва пара и способствует спеканию. Песок следует засыпать в выпускное отверстие с высоты, достаточной для естественного уплотнения, обычно на 500-800 мм выше отверстия выпускного отверстия. Следует избегать уплотнения; уплотненный песок не течет свободно. Песок должен заполнять выпускное отверстие примерно на 50-100 мм выше горячей поверхности гильзы, чтобы предотвратить попадание стали в гильзу во время следующего нагрева.
Состояние выпускного отверстия влияет на свободное раскрытие, поскольку шероховатая или эродированная поверхность втулки обеспечивает точки механического закрепления песка. После каждых 20-30 плавок выпускное отверстие следует осматривать с помощью эндоскопа. Любая эрозия втулки, превышающая 20% от первоначального диаметра, любые трещины длиной более 50 мм или любое проникновение металла в стенку втулки являются основанием для замены втулки.
Прокалывание кислородом является резервным методом, когда выпускное отверстие не открывается свободно. Трубка с кислородным соплом диаметром 6-8 мм вставляется в выпускное отверстие снизу, и кислород подается под давлением 8-12 бар для прожигания любых препятствий. Прокалывание повреждает огнеупорный материал гильзы — каждое прокалывание сокращает срок службы гильзы примерно на 2-3 цикла плавки, — поэтому минимизация прокалываний является прямым экономическим стимулом для поддержания высокой скорости свободного открытия.
Затворная система — это механический клапан, предотвращающий попадание стали в выпускное отверстие во время плавки. На рынке конкурируют две конструкции: скользящий затвор и поворотный затвор. В скользящих затворах используется огнеупорная пластина, которая скользит горизонтально по отверстию выпускного отверстия. В поворотных затворах используется вращающийся цилиндр со сквозным отверстием. Скользящие затворы преобладают в больших печах (более 80 тонн), поскольку обеспечивают более надежное уплотнение. Поворотные затворы распространены в меньших печах, поскольку стоят примерно на 30% дешевле.
Техническое обслуживание затвора — это систематическая процедура. После каждой плавки необходимо визуально осматривать механизм затвора на предмет износа огнеупорного материала, образования металлических отложений и утечек в гидравлической системе. Ход гидравлического цилиндра следует проверять на соответствие проектным параметрам. Любое отклонение более чем на 5 мм от проектного хода указывает на износ механизма.
Приямок для выпуска расплавленной стали, где находится ковш во время выпуска, также требует внимания к проектированию. Брызги от струи расплава могут повредить окружающее оборудование и создать опасность для операторов. Приямок следует облицовать литым огнеупорным материалом, способным выдерживать периодический прямой контакт с расплавленной сталью. Дренаж должен отводить любую пролитую сталь от электрических кабелей и гидравлических линий.
Системы MONTE INTELLIGENCE EBT разработаны для обеспечения степени свободного открытия более 95% при надлежащей дисциплине эксплуатации. В стандартный комплект входят втулка для сливного отверстия из MgO-C или материала, указанного заказчиком, заполняющий песок с сертифицированным химическим составом и размером частиц, система затвора с гидравлическим приводом и полный контроль за монтажом.
Для получения информации о системах EBT или для обсуждения конфигурации вашей печи, свяжитесь с нами по адресу helenxu@cnlymonte.com.
