ระบบเจาะรูเทโลหะด้านล่างแบบเยื้องศูนย์ (EBT) เป็นมาตรฐานในเตาหลอมไฟฟ้ามาตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 แต่ก็ยังคงเป็นหนึ่งในจุดที่เกิดปัญหาบ่อยที่สุดในการทำงานของเตาหลอมไฟฟ้า การเจาะรูเทโลหะที่ไม่เปิดในครั้งแรกจะทำให้เสียเวลา 3 ถึง 8 นาทีต่อการหลอมหนึ่งครั้ง ในหนึ่งเดือนที่มีการหลอม 600 ครั้ง นั่นหมายถึงการสูญเสียเวลาในการผลิต 30 ถึง 80 ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับการผลิตที่ไม่ได้ผล 100 ถึง 250 ครั้ง
MONTE INTELLIGENCE ได้ออกแบบและจัดหาระบบ EBT สำหรับเตาหลอมขนาดตั้งแต่ 15 ถึง 120 ตัน บทความนี้จะกล่าวถึงการตัดสินใจทางวิศวกรรม แนวทางการปฏิบัติงาน และขั้นตอนการบำรุงรักษาที่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของระบบ EBT
แนวคิดของเตาหลอม EBT นั้นเรียบง่ายบนกระดาษ แทนที่จะเจาะรูระบายตะกรันเหมือนเตาหลอมแบบเก่า เตาหลอม EBT จะมีรูระบายอยู่ที่ด้านล่าง โดยเยื้องจากเส้นศูนย์กลางของเตา การเอียงเตาไปข้างหน้าจะทำให้รูระบายอยู่ต่ำกว่าระดับเหล็กหลอม และเหล็กจะไหลออกมาด้วยแรงโน้มถ่วง การเอียงกลับจะปิดรูระบาย ผลลัพธ์ที่ได้คือการระบายเหล็กโดยปราศจากตะกรัน ตะกรันจะลอยอยู่บนผิวเหล็กและจะไม่ถึงรูระบายจนกว่าจะถึงช่วงสุดท้ายของการเทเหล็ก และแม้กระทั่งในเวลานั้น ผู้ปฏิบัติงานก็สามารถเอียงเตาไปด้านหลังเพื่อหยุดการไหลก่อนที่ตะกรันจะปนเปื้อนได้
ความเป็นจริงนั้นซับซ้อนกว่านั้น ระบบ EBT ต้องรับมือกับเหล็กหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 1600-1650°C ทนต่อแรงดันไฮดรอลิกของเตาหลอมที่เต็ม (ประมาณ 0.5 บาร์ที่รูระบายในเตาหลอมขนาด 100 ตันที่เต็ม) รักษาความสามารถในการเปิดปิดของกลไกได้อย่างน่าเชื่อถือ และปิดผนึกเพื่อป้องกันการรั่วไหลของก๊าซในระหว่างขั้นตอนการหลอมและการกลั่น
ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูระบายเหล็กหลอมเหลวเป็นสิ่งแรกที่ต้องพิจารณาในการออกแบบ เพราะเป็นตัวกำหนดอัตราการระบายเหล็กหลอมเหลวและระยะเวลาในการระบาย สำหรับเตาหลอมขนาด 50 ตัน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูระบายเหล็กหลอมเหลว 80-100 มม. จะทำให้อัตราการระบายเหล็กหลอมเหลวอยู่ที่ 2-3 ตันต่อนาที และใช้เวลาในการระบายทั้งหมด 15-25 นาที ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กเกินไปจะทำให้การแตกตัวของเจ็ทเหล็กและการดักอากาศเพิ่มขึ้น ในขณะที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่เกินไปอาจเสี่ยงต่อการเกิดความปั่นป่วนมากเกินไปในทัพเหล็ก ซึ่งอาจทำให้วัสดุทนไฟในทัพเหล็กเสียหายและทำให้สูญเสียอุณหภูมิมากเกินไป
ท่อระบายตะกรันเป็นท่อทนไฟที่ใช้แล้วหมดไป ซึ่งเป็นส่วนที่สร้างช่องทางระบายตะกรัน วัสดุที่ใช้ทำท่อระบายตะกรันมีให้เลือกหลายชนิด ได้แก่ แมกนีเซีย-คาร์บอน (MgO-C), แมกนีเซีย-โครม (MgO-Cr2O3) และอะลูมินา-คาร์บอน (Al2O3-C) ท่อระบายตะกรันที่ทำจาก MgO-C เป็นที่นิยมในตลาดเนื่องจากมีคุณสมบัติทนทานต่อตะกรันได้ดีและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดี อายุการใช้งานโดยทั่วไปของท่อระบายตะกรันต่อท่ออยู่ที่ 80 ถึง 150 ครั้งในการหลอมเหล็ก
การสึกหรอของปลอกหุ้มไม่สม่ำเสมอ การสึกหรอสูงสุดเกิดขึ้นที่ด้านร้อน ซึ่งเป็นปลายปลอกหุ้มที่สัมผัสกับเหล็กหลอมเหลว เนื่องจากบริเวณนี้มีอุณหภูมิสูงสุดและถูกกัดกร่อนทางเคมีจากตะกรันมากที่สุด อัตราการสึกหรอที่ด้านร้อนอาจสูงกว่าอัตราการสึกหรอที่ด้านเย็น (ปลายด้านนอก) ถึง 2-3 เท่า ด้วยเหตุนี้ ผู้ประกอบการบางรายจึงใช้ปลอกหุ้มแบบสองชิ้น โดยที่ส่วนด้านร้อนสามารถเปลี่ยนได้โดยอิสระจากส่วนที่เหลือของปลอกหุ้ม ซึ่งช่วยลดต้นทุนวัสดุทนไฟโดยรวมลงประมาณ 20%
ทรายที่ใช้เติมรูระบายเหล็กคือวัสดุที่ใช้เติมระหว่างการหลอมเหล็กแต่ละครั้ง เมื่อเตาหลอมเอียงไปข้างหน้าเพื่อระบายเหล็ก ทรายจะต้องไหลออกมาอย่างอิสระเพื่อให้เหล็กไหลตามออกมาได้ นี่คือที่มาของแนวคิดเรื่องอัตราการเปิดอย่างอิสระ อัตราการเปิดอย่างอิสระ 95% หมายความว่า 95 ใน 100 ครั้งของการหลอมเหล็กจะเปิดได้ในครั้งแรกโดยไม่ต้องใช้การเติมออกซิเจน
อัตราการเปิดปากท่อขึ้นอยู่กับสามปัจจัย ได้แก่ คุณภาพของทราย ขั้นตอนการเติม และสภาพของรูระบายทราย คุณภาพของทรายเริ่มต้นจากองค์ประกอบทางเคมี ทรายต้องมีซิลิกาในปริมาณสูง (อย่างน้อย 97% SiO2) และมีเหล็กออกไซด์ในปริมาณต่ำ (สูงสุด 0.5% Fe2O3) เหล็กออกไซด์จะส่งเสริมการหลอมรวมของอนุภาคทรายที่อุณหภูมิการผลิตเหล็ก ซึ่งจะขัดขวางการไหลอย่างอิสระ การกระจายขนาดของอนุภาคควรได้รับการควบคุม หากละเอียดเกินไป ทรายจะอัดแน่นเกินไป หากหยาบเกินไปจะทำให้เหล็กแทรกซึมระหว่างอนุภาคได้
ขั้นตอนการเติมทรายก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ทรายต้องแห้งสนิท ความชื้นในทรายจะทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการระเบิดจากไอน้ำและส่งเสริมการเกิดการหลอมละลาย ควรเททรายลงในรูระบายจากความสูงที่เพียงพอเพื่อให้เกิดการอัดแน่นตามธรรมชาติ โดยทั่วไปอยู่ที่ 500-800 มม. เหนือปากรูระบาย ควรหลีกเลี่ยงการอัดแน่น เพราะทรายที่อัดแน่นจะไม่ไหลได้อย่างอิสระ ควรเติมทรายลงในรูระบายให้สูงกว่าหน้าสัมผัสร้อนของปลอกประมาณ 50-100 มม. เพื่อป้องกันไม่ให้เหล็กเข้าไปในปลอกระหว่างการหลอมครั้งต่อไป
สภาพของรูท่อส่งก๊าซมีผลต่อการเปิดปิดอย่างราบรื่น เนื่องจากพื้นผิวปลอกที่ขรุขระหรือสึกกร่อนจะทำให้ทรายยึดเกาะได้ไม่สนิท ควรตรวจสอบรูท่อส่งก๊าซด้วยกล้องส่องภายในทุกๆ 20-30 รอบการผลิต หากพบว่าปลอกสึกกร่อนเกิน 20% ของเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม มีรอยแตกยาวเกิน 50 มม. หรือมีโลหะแทรกเข้าไปในผนังปลอก แสดงว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนปลอกใหม่
การเจาะด้วยออกซิเจนเป็นวิธีการสำรองเมื่อรูเปิดไม่เปิดอย่างสะดวก โดยใช้ท่อเจาะที่มีหัวฉีดออกซิเจนขนาด 6-8 มม. สอดเข้าไปในรูจากด้านล่าง และเป่าออกซิเจนด้วยแรงดัน 8-12 บาร์ เพื่อเผาไหม้สิ่งกีดขวาง การเจาะจะทำให้วัสดุทนไฟของปลอกเสียหาย การเจาะแต่ละครั้งจะลดอายุการใช้งานของปลอกลงประมาณ 2-3 รอบการผลิต ดังนั้นการลดจำนวนครั้งของการเจาะจึงเป็นแรงจูงใจทางเศรษฐกิจโดยตรงในการรักษาอัตราการเปิดรูให้สูง
ระบบประตูเป็นวาล์วเชิงกลที่ป้องกันไม่ให้เหล็กเข้าไปในรูระบายระหว่างการหลอม ในตลาดมีสองแบบที่แข่งขันกัน ได้แก่ ประตูเลื่อนและประตูหมุน ประตูเลื่อนใช้แผ่นวัสดุทนไฟที่เลื่อนในแนวนอนข้ามรูระบาย ส่วนประตูหมุนใช้กระบอกหมุนที่มีรูทะลุ ประตูเลื่อนนิยมใช้ในเตาหลอมขนาดใหญ่ (มากกว่า 80 ตัน) เพราะให้การปิดผนึกที่แน่นหนากว่า ส่วนประตูหมุนนิยมใช้ในเตาหลอมขนาดเล็กกว่าเพราะมีราคาถูกกว่าประมาณ 30%
การบำรุงรักษาประตูเป็นกิจกรรมที่เป็นระบบ หลังจากการให้ความร้อนแต่ละครั้ง ควรตรวจสอบกลไกประตูด้วยสายตาเพื่อดูการสึกหรอของวัสดุทนไฟ การสะสมของโลหะ และการรั่วไหลของระบบไฮดรอลิก ควรตรวจสอบระยะชักของกระบอกไฮดรอลิกเทียบกับข้อกำหนดการออกแบบ หากค่าเบี่ยงเบนเกิน 5 มม. จากระยะชักที่ออกแบบไว้ แสดงว่ามีการสึกหรอในกลไกเชื่อมต่อ
บ่อ EBT ซึ่งเป็นที่วางทัพพีขณะทำการเทเหล็กหลอมเหลว ก็จำเป็นต้องได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมเช่นกัน เหล็กหลอมเหลวที่กระเด็นออกมาอาจสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์โดยรอบและก่อให้เกิดอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานได้ ควรบุบ่อด้วยวัสดุทนไฟชนิดหล่อได้ที่สามารถทนต่อการสัมผัสโดยตรงกับเหล็กหลอมเหลวเป็นครั้งคราวได้ ระบบระบายน้ำควรนำเหล็กที่หกออกมาให้ห่างจากสายไฟฟ้าและท่อไฮดรอลิก
ระบบ MONTE INTELLIGENCE EBT ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีอัตราการเปิดที่ราบรื่นมากกว่า 95% เมื่อใช้งานอย่างถูกวิธี แพ็คเกจมาตรฐานของเราประกอบด้วยปลอกรูเจาะที่ทำจาก MgO-C หรือวัสดุที่ลูกค้ากำหนด ทรายสำหรับเติมที่มีคุณสมบัติทางเคมีและขนาดอนุภาคที่ได้รับการรับรอง ระบบประตูพร้อมชุดกำลังไฮดรอลิก และการควบคุมดูแลการติดตั้งอย่างครบถ้วน
หากต้องการสอบถามข้อมูลเกี่ยวกับระบบ EBT หรือต้องการปรึกษาเกี่ยวกับการกำหนดค่าเตาเผาเฉพาะของคุณ โปรดติดต่อ helenxu@cnlymonte.com
