Setiap pengendali relau arka elektrik yang pernah mengalami kegagalan cincin bumbung tahu akan kosnya. Apabila cincin bumbung rosak, keseluruhan haba akan hilang. Bukan sahaja haba — jadual pengeluaran, pemukul hiliran, kilang penggelek. Semuanya berhenti.
Di MONTE INTELLIGENCE, kami telah membekalkan cincin bumbung EAF kepada kilang keluli di seluruh Asia, Timur Tengah dan Afrika. Melalui projek-projek tersebut, kami telah mempelajari apa yang berkesan dan apa yang gagal. Artikel ini berkongsi pengalaman lapangan tersebut.
Lingkaran bumbung EAF terletak di persimpangan tiga persekitaran yang ekstrem. Dari bawah, ia menghadapi sinaran langsung dari arka — suhu boleh melonjak melepasi 1700°C di tempat panas. Dari sisi, ia membawa beban mekanikal elektrod, yang setiap satu seberat beberapa tan dan bergetar semasa pencairan. Dari dalam, ia menyalurkan air penyejuk melalui laluan yang mesti kekal bebas kebocoran di bawah kitaran haba yang akan memecahkan keluli biasa.
Pemilihan bahan bermula dengan keluli asas. Kebanyakan cincin bumbung menggunakan keluli tahan karat AISI 304 atau 316 untuk panel yang disejukkan dengan air. Pilihan antara 304 dan 316 bergantung kepada satu soalan: berapa banyak klorida dalam air penyejuk anda. Jika anda menjalankan sistem gelung tertutup dengan air yang dirawat, 304 berfungsi dengan baik. Jika anda menggunakan penyejukan sekali lalu dari sungai atau perigi dengan kualiti air yang berubah-ubah, rintangan lubang klorida 316 — dengan kandungan molibdenum 2-3% — akan terbayar dengan sendirinya dalam tahun pertama. Kita telah melihat cincin bumbung 304 mengalami kebocoran lubang jarum dalam tempoh enam bulan dalam air penyejukan payau, manakala cincin 316 di loji yang sama bertahan selama tiga tahun.
Delta refraktori — bahagian segi tiga antara tiga port elektrod — adalah tempat kebanyakan kegagalan cincin bumbung bermula. Kawasan ini menyaksikan haba sinaran yang paling kuat dan kecerunan haba tertinggi antara keluli yang disejukkan dengan air dan permukaan refraktori. Pendekatan konvensional menggunakan bata alumina tinggi (85-90% Al2O3), yang memberikan jangka hayat yang baik di bawah keadaan operasi biasa. Walau bagaimanapun, apabila relau menjalankan amalan arka yang panjang atau apabila campuran skrap mengandungi peratusan DRI yang tinggi dengan sisa sanga berbuih yang berkaitan, refraktori delta mengalami kerosakan.
Untuk keadaan tersebut, kami mengesyorkan bata magnesia-karbon untuk kawasan delta. Bata MgO-C menggabungkan sifat refraktori magnesia yang tinggi (takat lebur 2800°C) dengan rintangan sanga karbon. Karbon juga menyediakan kekonduksian terma yang membantu menyebarkan beban haba dengan lebih sekata, mengurangkan suhu titik panas sebanyak 50-80°C berbanding alumina tinggi sahaja. Pertukarannya adalah kos — bata MgO-C berharga kira-kira 40% lebih mahal daripada alumina tinggi — tetapi jangka hayat kempen yang dilanjutkan biasanya memberikan pulangan 2:1 ke atas pelaburan tambahan tersebut.
Reka bentuk penyejukan air memisahkan cincin bumbung yang mencukupi daripada yang terbaik. Parameter utama ialah halaju air melalui laluan penyejukan. Di bawah 1.5 meter sesaat, anda berisiko mendidih nukleat di tempat panas, yang menghasilkan poket stim yang melindungi keluli daripada air penyejuk. Sebaik sahaja stim terbentuk, suhu keluli boleh melonjak sebanyak 200°C dalam beberapa saat, yang membawa kepada keretakan keletihan terma. Kami mereka bentuk untuk halaju air minimum 2.0 m/s di semua laluan cincin bumbung, dengan halaju yang lebih tinggi iaitu 2.5-3.0 m/s di kawasan port elektrod di mana fluks haba adalah tertinggi.
Pengagihan aliran sama pentingnya dengan jumlah aliran. Gelang bumbung dengan penyejukan yang tidak sekata menghasilkan kecerunan terma merentasi strukturnya. Kecerunan tersebut menghasilkan pengembangan terma berbeza, yang menghasilkan tekanan mekanikal pada sambungan kimpalan — betul-betul di tempat yang anda tidak mahu tekanan. Kami menggunakan pemodelan dinamik bendalir pengkomputeran (CFD) untuk mengesahkan bahawa setiap laluan air menerima aliran reka bentuknya sebelum gelang tersebut mula dihasilkan.
Konfigurasi delta — yang bermaksud bagaimana port elektrod disusun di atas bumbung — mempengaruhi prestasi elektrik dan jangka hayat refraktori. Delta standard mempunyai tiga elektrod pada bucu segi tiga sama sisi. Diameter bulatan pic (PCD), iaitu diameter bulatan yang melalui tiga pusat elektrod, merupakan parameter reka bentuk yang kritikal. PCD yang terlalu kecil dan lengkok memanaskan dinding sisi secara berlebihan. PCD yang terlalu besar dan tompok sejuk antara elektrod menghasilkan jambatan skrap yang tidak cair.
Untuk EAF 50 tan yang biasa, PCD adalah antara 700 hingga 900 mm bergantung pada kuasa transformer. Kuasa yang lebih tinggi bermakna anda boleh menjalankan PCD yang lebih besar kerana arka yang lebih panjang memberikan lebih banyak liputan haba sinaran. Gelang bumbung mesti menampung PCD yang dipilih sambil mengekalkan ketebalan refraktori yang mencukupi antara port elektrod dan cangkerang luar. Kami biasanya menetapkan ketebalan refraktori minimum 150 mm antara mana-mana port elektrod dan diameter dalam gelang bumbung.
Pengedap port elektrod perlu diberi perhatian. Setiap jurang di sekitar port elektrod merupakan laluan untuk gas panas keluar dan udara masuk. Kemasukan udara amat bermasalah kerana ia membakar karbon daripada elektrod dan menambah nitrogen kepada keluli. Cincin bumbung yang direka bentuk dengan baik termasuk pengedap mekanikal — sama ada cincin grafit atau cincin keluli tahan karat bermuatan pegas — yang mengekalkan sentuhan dengan elektrod semasa ia bergerak ke atas dan ke bawah semasa pengawalaturan. Pengedap mesti membenarkan kira-kira 5 mm pelepasan jejari untuk pergerakan elektrod sambil mengekalkan kedap gas dalam lingkungan kebocoran 2-3%.
Pemasangan dan penjajaran adalah tempat amalan lapangan berbeza daripada teori kejuruteraan. Cincin bumbung yang direka bentuk dengan sempurna di atas kertas boleh gagal dalam beberapa minggu jika dipasang walaupun dengan salah jajaran 3 mm. Cincin mesti diletakkan dengan sempurna pada cangkerang relau. Sebarang kecondongan menghasilkan beban yang tidak sekata pada refraktori dan taburan aliran air yang tidak sekata. Kami sentiasa menghantar cincin bumbung kami dengan permukaan rujukan yang dimesin dan menyediakan pin penjajaran yang sepadan dengan bebibir cangkerang relau. Kru lapangan harus memeriksa kerataan dengan aras semangat ketepatan (ketepatan 0.02 mm/m) pada empat titik di sekitar cincin sebelum mengetatkan bolt pelekap.
Selang penyelenggaraan bergantung pada amalan operasi. Di bawah keadaan biasa — 20 pemanasan sehari, campuran skrap biasa — periksa delta refraktori selepas setiap 200 pemanasan. Cari kedalaman hakisan melebihi 50% daripada ketebalan refraktori asal, keretakan lebih lebar daripada 3 mm, dan kemerosotan pada tepi port elektrod. Panel yang disejukkan dengan air hendaklah diuji tekanan pada 1.5 kali tekanan operasi setiap 500 pemanasan. Mana-mana panel yang menunjukkan penurunan tekanan lebih daripada 5% dalam tempoh 15 minit hendaklah ditanggalkan dan dibaiki.
Cincin bumbung MONTE INTELLIGENCE direka bentuk untuk jangka hayat kempen minimum 2000 haba di bawah keadaan operasi biasa. Jangka hayat perkhidmatan sebenar di lapangan adalah antara 1800 hingga 3500 haba bergantung pada aplikasi. Perbezaan antara hujung rendah dan hujung tinggi bergantung kepada amalan operasi yang diterangkan di atas — kualiti air, pemilihan refraktori dan disiplin penjajaran.
Jika anda merancang penggantian cincin bumbung EAF atau projek relau baharu, hubungi pasukan kejuruteraan kami di helenxu@cnlymonte.com. Kami boleh menyediakan cadangan teknikal terperinci berdasarkan konfigurasi relau khusus anda, campuran skrap dan sasaran pengeluaran.
