Hoogoven Gegoten Huis Apparatuur

Gegoten hoogovenapparatuur

De gietvloer van een hoogoven is altijd al een van de gevaarlijkste werkplekken in een hoogoven geweest. Naast het werken in een atmosfeer met giftige gassen, dampen en stof, moeten de operators hard en zwaar handwerk uitvoeren in de buurt van ruwijzer en slakkenlopers en gietpannen gevuld met ruwijzer. Vóór de uitvinding en installatie van gegoten huisapparatuur werden de kraangaten handmatig geopend en gesloten. Het openen gebeurde door middel van stalen staven en voorhamers, terwijl het kraangat werd gesloten door herhaaldelijk kleine hoeveelheden klei of vuurvast materiaal in het kraangat te rammen, opnieuw met behulp van lange, zware staven. Bovendien moest bij de hoogoven de explosie worden gestopt, omdat het aftapgat niet goed tegen de hoogovendruk kon worden afgesloten. Deze stopzetting van de explosie leidde tot regelmatige productieverliezen.

Samuel W. Vaughen uit de VS vond het eerste modderkanon uit in 1895. Zijn pneumatische modderkanon, die met stoom werkte, had een afneembaar mondstuk dat opengezwaaid moest worden om de massa van het kraangat te laden. In 1901 was er nog een grote verandering in de praktijk van kraangaten toen Ernst Menne uit Duitsland de zuurstoflans uitvond. Door zuurstof door een pijp van 1/8 inch te blazen en te ontsteken, was het nu mogelijk om het kraangat zeer snel te openen in vergelijking met de puur handmatige methode. De eerste vermeldingen van tapgatboren zijn gevonden rond 1921 toen Edgar E. Brosius en Joseph E. Judy uit de VS een methode voorstelden om het tapgat te boren voor de opening. Brosius vond in 1924 zelfs een gecombineerd boor- en prikapparaat uit.

Een uitstekende installatie van een giethuis is een belangrijke noodzaak voor een hoogoven met lage kosten en hoge productiviteit, aangezien een effectieve werking van de hoogoven rechtstreeks afhangt van een ononderbroken werking van de gegoten apparatuur.

Een degelijke plug, die het hele kraangatkanaal vult met kraangatmassa, is de belangrijkste overweging om daarna veilig en snel te kunnen openen. Het is echter ook belangrijk om de plug met een goede herhaalbaarheid open te kunnen boren om de levensduur van het tapgatkanaal of tapgatblok te verlengen. Het prikken moet tot een minimum worden beperkt.

De extreem vijandige omgeving van de gegoten huisvloer vraagt ​​om apparatuur die de hitte aankan en tegelijkertijd betrouwbare en langdurige prestaties levert. De taptechnologie van een moderne hoogoven vereist dat de gegoten huisapparatuur robuust, betrouwbaar, duurzaam en efficiënt is om hoge prestaties te leveren in de zware omstandigheden in het gegoten huis. De apparatuur moet worden ontworpen en geanalyseerd met behulp van de nieuwste stressanalysetools, gebouwd en in de werkplaats getest volgens de hoogste normen.

Het beheer van een grote hoogoven met prestaties op hoog niveau vereist efficiënte en betrouwbare gegoten huisapparatuur. Het streven naar de hoogste operationele efficiëntie en de verlaging van de operationele kosten heeft ook geleid tot de ontwikkeling van technologieën voor gegoten huisapparatuur, resulterend in een nieuwe generatie gegoten huisapparatuur die kan schakelen tussen verschillende prestatiebereiken voor een maximale bescherming van het kraangat en de haard van de explosie oven.

Door mechanisatie en automatisering in de gieterij kan een substantiële reductie van handwerk worden bereikt. Een vereiste voor mechanisatie is een vlakke gietvloer met vlakke en vlakke geleiders om mobiele onderhoudsapparatuur gemakkelijk toegang te geven tot alle ruimtes. Automatisering van alle functies, zoals bediening van de ontstoffingsdemper, bediening van tapgatboren en modderpistool, via de software in een speciale PLC van gegoten huis in combinatie met radiogestuurde tapapparatuur vermindert handmatige bediening, maakt mobiliteit van de operator mogelijk en het gemak om effectief te bewaken elke cast.

De belangrijkste uitrustingen van gegoten huis (Fig 1) zijn (i) tapgatboren, (ii) modderkanonmachines (iii) manipulatoren voor gootdeksels van hete metalen, (iv) kantelbare geleiders, (v) staafwisselaars, (vi) modderkanonvulling machine, en (vii) jack dam boren.

Afb. 1 Uitrusting voor hoogovengegoten huis

Tapgatboren

Zuinig tappen vereist een hoogwaardig aftapgatkanaal. Naast de keuze van de juiste tapgatmassa en de optimale openingsstrategie, zijn optimale aanpassingen van de tapparameters en hun reproduceerbaarheid belangrijk. Tapgatboren moeten maximale flexibiliteit combineren met beproefde boorhamers met hoge capaciteit om effectief boren te garanderen.

Tapgatboren moeten zorgen voor (i) het betrouwbaar openen van elk kraangat zonder vertragingen, (ii) een glad kraangatkanaal voor minder slijtage van het kraangat (iii) het minimaliseren van zuurstofprikken voor meer veiligheid voor de operator en het voorkomen van schade aan de kraangatstructuur, (iv) hoge omgekeerde impact energie voor het veilig verwijderen van vastzittende boorstangen, (v) lagere onderhoudskosten voor apparatuur en een langere levensduur van de hamer. Verder moeten ze een maximale bescherming van het kritieke aftapgatgebied bewerkstelligen om (i) de levensduur van het aftapgat te maximaliseren, (ii) het aantal aftapgatreparaties te verminderen en (iii) de beschikbaarheid van de hoogoven te vergroten. Omdat deze geoptimaliseerde tapmethode zowel het kraangat als de hoogovenhaard beschermt, resulteert dit uiteindelijk in een langere levensduur van de hoogovencampagne.

Voor het openen van het kraangat van de hoogoven zijn er vier mogelijkheden. Deze zijn als volgt.

• Handmatige zuurstofprikken – Deze optie wordt gebruikt als laatste redmiddel wanneer alle andere opties niet hebben gewerkt of tijdens noodgevallen.
• Elektromechanische tapgatboren zonder hameren – Deze optie werd gebruikt in oudere hoogovens voor het openen van de tapgaten. In moderne ovens wordt dit niet gebruikt.
• Pneumatische of hydropneumatische tapgatboren - Pneumatische tapgatboren hebben pneumatisch hameren, terwijl hydropneumatische tapgatboren hydraulisch worden gehamerd. Deze boren worden in veel hoogovens gebruikt voor het openen van de kraangaten, maar de prestaties van deze boren zijn relatief inferieur aan volledig hydraulische boren.
• Hydraulische boren – Deze boren zijn volledig hydraulisch met hydraulisch hameren. Deze boren worden gebruikt in alle moderne hoogovens. De hydraulische tapgatboren bieden optimale boorprestaties, waarbij gebruik wordt gemaakt van een combinatie van een hoog roterend boorkoppel met een hoge slagsnelheid bij een gemiddelde slagenergie. Dit zorgt voor efficiënte booroperaties, waardoor de noodzaak voor hameren wordt verminderd en de kans op barsten van de vuurvaste materialen van het kraangat wordt geminimaliseerd.

Door de ontwikkeling van hoogwaardige aftapgatmassa's met uitstekende slijtvastheid en corrosieweerstand, is het aftapgat zelf niet langer de beperkende factor in de taptijd. Deze hoogwaardige tapgatmassa's hebben de eisen aan tapapparatuur aanzienlijk verhoogd. Pneumatische tapgatboormachines werden snel op hun prestatielimieten gebracht, wat leidde tot onaanvaardbare openingstijden. Vaak moest het boorproces gecombineerd worden met zuurstofprikken, met schade aan het kraangat en hoge onderhoudskosten tot gevolg. De oplossing voor dit probleem waren volledig hydraulische tapgatboren die aan de vraag van de moderne tapgatmassa's kunnen voldoen.

De basisvereisten voor ontwerp en installatie voor tapgatboren zijn als volgt.

• De tapgatboren moeten voldoende krachtig en stijf zijn voor het nauwkeurig boren van het tapgat.
• Het moet mogelijk zijn om de boor in bepaalde standen te vergrendelen.
• Alle bewegingen en manoeuvres van de oefening moeten op afstand worden bestuurd.
• Het moet mogelijk zijn om deze op elk moment te stoppen.
• De tapgatboren moeten worden uitgerust met een waarschuwingssirene of zoemer die automatisch moet werken voordat de tapgatboor in gang wordt gezet.
• De tapgatboor moet zo worden geïnstalleerd dat de operators er vrij omheen kunnen bewegen als ze niet in gebruik zijn en er reparaties aan kunnen uitvoeren. Er moet voldoende ruimte zijn voor één persoon om tussen de tapgatboor en een obstakel te passeren.
• Er moet worden gezorgd voor geschikte beschermingsmiddelen voor het personeel dat rond de tapgatboor werkt, en ook deze moet worden beschermd.
• Elektriciteitskabels moeten worden beschermd tegen hitte en breuken en ze moeten een goede mechanische sterkte hebben.
• Als elektriciteit wordt gebruikt, is het raadzaam om voeding te hebben via ten minste twee onafhankelijke circuits, waarvan er één een veiligheidscircuit moet zijn.
• Als de besturing hydraulisch of pneumatisch is, moet een accu van de juiste grootte worden geïnstalleerd.

De booreisen die gesteld worden door de tapgatconditie veranderen over de tapgatlengte. Normaal gesproken moeten hoogovenoperators kiezen tussen twee boorhamerfilosofieën, namelijk (i) hameren met lage frequentie / hoge impactenergie - voor maximale boorvoeding, en (ii) hameren met hoge frequentie / lage impactenergie - voor een betere bescherming van het kraangat en langer levensduur van het kraangat. Tegenwoordig zijn er tapgatboren beschikbaar die zijn uitgerust met boorhamers die kunnen schakelen tussen een modus met hoge impactfrequentie en een modus met hoge impactenergie, zodat de boorparameters online kunnen worden afgestemd op de variërende tapgatomstandigheden. Deze omstandigheden kunnen zijn (i) draaiend boren zonder hameren voor maximale bescherming van het kraangat, (ii) laagfrequent hameren met hoge slagenergie voor gebieden met harde insluitingen en (iii) hoogfrequent hameren met lage slagenergie om het afbreken van paddenstoelen te minimaliseren en om maximaliseer de lengte van het kraangat.

Tegenwoordig zijn de tapgatboren veelal voorzien van sensoren die geschikt zijn voor de hoogovenomgeving. Deze sensoren geven feedback over boorparameters voor procesbewaking en automatisering van de taptechniek.

Automatiseringsfuncties in de tapgatboren omvatten normaal gesproken geoptimaliseerd boren (continue bewaking en aanpassing van voedingskracht en boorrotatie) en automatische meting van de tapgatlengte.

Normaal gesproken worden de volgende drie soorten boorstangen gebruikt in tapgatboren.

• Massieve boorstang met gesmede boor met schroefdraad. Deze stangen worden over het algemeen gebruikt voor het boren van korte en gemakkelijk te boren kraangaten met zachte kraangatmodder en zonder toevoeging van slakken of ijzer. Het nadeel van massieve boren is dat ze alleen op korte kraangaten kunnen worden gebruikt.
• Boorstangen met verwisselbare stalen boren – Deze stangen geven de beste kosten en prestatieresultaten voor gewone kraangatomstandigheden. De boor maakt van begin tot eind een schoon gat met een constante diameter. Het bit is gemaakt van koolstofstaal en is uitwisselbaar met verschillende boorstangen. Het opslaan van verwisselbare bits van verschillende diameters samen met één type boorstang resulteert in een aanzienlijke kostenbesparing.
• Boorstangen met verwisselbare boren (vleugelbits) – Deze boren zijn gemaakt van slijtvast gietstaal en ontworpen om gaten te boren met een zeer schone en constante diameter, zelfs met hardere modder en onder moeilijkere omstandigheden. Voor de meeste kraangaten zijn deze bits het beste compromis tussen een hoge boorsnelheid/prestatie en een goede kwaliteit van het geboorde gat.

Modderkanonnen

Modderpistoolmachines voeren een van de belangrijkste en meest kritische handelingen uit in hoogovens, namelijk het sluiten van de kraangaten. Het onder alle omstandigheden afsluiten van een kraangat van een hoogoven is een belangrijke veiligheidsvereiste. Dit vereist een extreem hoge betrouwbaarheid en robuustheid van modderpistoolmachines. In moderne hoogovens vereist de taptechnologie hoogwaardige modderpistolen die het gebruik van slijtvaste en snel afstellende tapgatmassa's mogelijk maken. De hoogwaardige kraangatmassa's van tegenwoordig kunnen niet worden verwerkt zonder geoptimaliseerde temperatuurregeling van de modderpistoolmachine.

De hydraulische aandrijvingen van modderpistoolmachines zorgen ervoor dat elke operatie met moderne heavy-duty kraangaten effectief en veilig is. Modderpistoolmachines worden speciaal vervaardigd voor kritieke zware operaties, en hun ontwerp en technische parameters voldoen volledig aan de vereisten van moderne technologische processen van hoogovenactiviteiten.

De hoge tapgatmassadruk met het omgekeerde ontwerp vereist een modderkanonmachine met een aanzienlijke ruimtebehoefte. Tegenwoordig is het beste compromis tussen ruimtebeperkingen en maximale aftapgatmassadrukken 200 kg/sq cm stopdruk/250 liter aftapgatmassavolume voor kleine en middelgrote hoogovens en 250 kg/sq cm/350-400 liter voor grote hoogovens .

Machines met modderkanonnen moeten worden ontworpen voor hoge druk op het kraangat, snelle zwenking en automatische werking. Deze machines moeten betrouwbaar zijn met een hoge kwaliteit, storingsvrije werking op lange termijn, onderhoudsgemak en een hoog onderhoudsniveau.

Automatiseringsfuncties van moderne modderpistoolmachines omvatten 'auto-plugging' voor het sluiten van kraangaten, met voorgeprogrammeerde instelbare stampsnelheden, volumes en sequenties, evenals bewaking van het kraangatvlak en visualisatie/besturing van het hydraulische aandrijfsysteem.

De basisvereisten voor ontwerp en installatie van tapgatpistolen zijn als volgt.

• De modderpistoolmachine moet krachtig genoeg zijn om de massa van het kraangat in het kraangat te extruderen tegen de volledige kracht van de interne druk van de hoogoven in, zelfs wanneer de druk boven normaal stijgt.
• De machine moet in staat zijn om de mond van het pistool correct in het kraangat te plaatsen, ondanks enige obstructie door slakken of ander materiaal.
• De machine moet worden ontworpen om alle massa van het kraangat te extruderen die nodig is voor de plug.
• Het moet mogelijk zijn om de modderpistoolmachine in verschillende standen te vergrendelen.
• Alle bewegingen en manoeuvres van de modderpistoolmachine moeten op afstand worden bestuurd en het moet mogelijk zijn om deze op elk moment te stoppen.
• De modderpistoolmachine moet worden uitgerust met een waarschuwingssirene of zoemer die automatisch moet werken voordat de modderpistoolmachine in beweging wordt gezet.
• De machine met modderpistool moet zo worden geïnstalleerd dat operators, wanneer ze niet in gebruik zijn, er vrij omheen kunnen bewegen en reparaties aan de machine kunnen uitvoeren, en er moet voldoende ruimte zijn voor één persoon om tussen de machine te passeren en elk obstakel.
• Er moet worden gezorgd voor geschikte beschermingsmiddelen voor het personeel dat rond de machine met modderkanonnen werkt, en ook deze moet worden beschermd.
• Elektriciteitskabels moeten worden beschermd tegen hitte en breuken en ze moeten een goede mechanische sterkte hebben.
• Als elektriciteit wordt gebruikt, is het raadzaam om voeding te hebben via ten minste twee onafhankelijke circuits, waarvan er één een veiligheidscircuit moet zijn.
• Als de besturing hydraulisch is, moet een accu van de juiste grootte worden geïnstalleerd.

Besturingscabines voor tapgatboren en modderpistoolmachines

Bedieningscabines voor de aftapgatboren en modderpistoolmachines moeten zodanig worden geplaatst, beschermd en uitgerust dat ze zelfs in noodgevallen kunnen worden bediend. Dienovereenkomstig moeten ze de volgende basisfuncties hebben.

• De plaats van de besturingscabine moet zodanig zijn dat het personeel volledig is beschermd tegen het risico van uitbraken of explosies en de werkzaamheden perfect kan observeren.
• Er mag geen brandbaar materiaal worden gebruikt bij de constructie.
• Er moeten ten minste twee verschillende en onafhankelijke ingangen worden voorzien, waarvan één om toegang te bieden tot een noodevacuatieplatform aan de buitenkant en dat te allen tijde vrij moet blijven.
• Er mogen geen deuren zijn die van de hutten naar de lopers leiden.
• Het observatievenster met uitzicht op het tapgebied moet (i) zo klein mogelijk zijn, maar de bediener een volledig beeld geven van het operatiegebied en de locatie van de modderpistoolmachine en/of tapgatboor, (ii) voorzien van 'Triplex' glaspanelen op een frame dat naar buiten opent, beschermd door een rooster, (iii) de bedieningselementen moeten naast de ramen worden geplaatst, zodat de bediener ze gemakkelijk kan bedienen terwijl hij de voortgang van de werkzaamheden volgt en er zijn voorzorgsmaatregelen vereist om worden genomen om onbedoelde bediening van de bedieningselementen te voorkomen, en (iv) de communicatie tussen de cabine en andere plaatsen waar werkzaamheden in verband met de werking van de hoogoven worden verricht, moet worden verzorgd door ten minste twee afzonderlijke systemen voor mondelinge communicatie (interne telefoon, intercom en radiotelefoon enz.).
• De cabine moet zijn voorzien van een ventilatiesysteem dat lucht aanzuigt uit een ruimte die niet is verontreinigd met rook of gas.
• Als de cabine niet kan worden geplaatst in een gebied dat beschermd is tegen mogelijke spatten of explosies, moeten de veiligheidsmaatregelen worden geïntensiveerd. In het bijzonder moeten de deuren zo worden geplaatst dat elke explosie de neiging heeft ze te sluiten in plaats van ze te openen, en de muren, deuren en het dak moeten worden bedekt met vlam- en hittebestendige materialen.

Manipulatoren voor gootafdekkingen van heet metaal

Om te voorkomen dat ruwijzer afkoelt voordat het in de ruwijzerpannen wordt afgevoerd, moeten de hoofd- en steuntroggen voor ruwijzer worden afgedekt met vaste en verwijderbare afdekkingen. Deze afdekkingen zijn ook nodig voor een efficiënte stof- en rookafzuiging in het giethuis. Het tapproces en het onderhoud van het kraangat vereisen echter een onbelemmerde toegang tot het voorste gedeelte van de loper. Afneembare deksels worden meestal opgetild en verplaatst door manipulatoren, waardoor de toegang wordt geopend voor kraangatboren en modderpistoolmachines. Het gebruik van manipulatoren helpt om de hoofdtrog volledig te bedekken en de veiligheid van het onderhoudspersoneel te vergroten.

Manipulatoren voor gootdeksels van heet metaal worden normaal gesproken onder het blaasmondplatform gemonteerd. Ze zijn normaal gesproken compact en worden meestal efficiënt bediend via een afstandsbediening met een handmatige opheffing van de back-up. Belangrijke kenmerken van manipulatoren voor het afdekken van ruwijzers zijn over het algemeen een permanent aangesloten deksel en herhaalbare positionering. Deze manipulatoren kunnen zowel hydraulisch als pneumatisch worden bediend.

Manipulatoren voor gootafdekkingen van heet metaal resulteren in een minimale kosten van verwijderbare afdekkingen die het meest worden blootgesteld aan hoge temperaturen en snelle slijtage. De manipulatoren zijn nodig om een ​​aanzienlijke hoeveelheid vrije ruimte op het gegoten huis te realiseren voor veiligheid en onderhoudsgemak.

Verschillende ontwerpen van manipulatoren voor afdekkingen van ruwijzers bieden flexibele oplossingen voor vrijwel alle vereisten van het hoogovengegoten huis, minimaliseren de capaciteit van de manipulator en de initiële kosten.

Kantelende lopers

Kantelbare geleiders zijn essentiële uitrusting voor het giethuis voor het betrouwbaar en veilig gieten van gegoten ruwijzer, meestal voor grote hoogovens. Een kantelbare runner wordt normaal gesproken tussen twee ruwijzers geplaatst. De loper wordt eerst gekanteld om de hete metalen pollepel op de ene baan te vullen en vervolgens achterover gekanteld om de pollepel op de andere baan te vullen. Terwijl de tweede pollepel wordt gevuld, kan de eerste worden vervangen door een lege, zodat het gieten ononderbroken kan worden voortgezet terwijl meerdere pollepels worden gevuld.

Kantelbare geleiders hebben normaal gesproken een robuust ontwerp en zijn meestal uitgerust met hydraulische aandrijvingen voor het verschaffen van de hoeken die nodig zijn voor het gieten van het hete metaal. Het zijn grote gefabriceerde artikelen en daarom is het van cruciaal belang dat aan de lasspecificatie wordt voldaan. Het zijn goed doordachte noodstrategieën om de operationele veiligheid te waarborgen. De bediening van de kantelbare runner kan geautomatiseerd worden in combinatie met een niveaumeetsysteem voor ruwijzerpannen.

Bar-wisselaars

De staafwisselaar is een robotmachine die wordt gebruikt om staven of inweekstaven in de kraangatboor te hanteren en te installeren. Een staafwisselaar bevat normaal gesproken een staafmagazijn met verschillende staaf- of staafdiameters. De arm van de bewegende slede kan een staaf uit het magazijn in de boorkop laden of na gebruik een gebruikte staaf uit de boormachine verwijderen.

Mud gun vulmachine

Deze machines worden gebruikt voor het automatisch vullen van het modderpistool. Een schema voor het automatisch vullen van een modderpistoolmachine wordt getoond in figuur 2.

Fig 2 Schema voor automatisch vullen van een modderpistoolmachine

Jack dam boort

Jack dam boren zijn voor het boren van een gat in de skimmerplaat/wand van de hoofdtrog van de hoogoven. Dit zorgt ervoor dat gegoten producten volledig uit de oven worden afgevoerd. De boren zijn specifiek gemaakt voor de hoogoven om te voldoen aan de specifieke vereisten zoals de locatie van de hoofdtrog, funderingen, kolommen en vaste uitrusting voor elk specifiek gegoten huis. Apparatuuraandrijvingen zijn hydraulisch of pneumatisch en worden aangedreven door de algemene pompeenheid van het apparatuursysteem of onafhankelijk. De boren zijn draagbaar of stationair gemaakt. Jack dam Drill is een handig hulpmiddel voor het giethuis van de hoogoven.

Andere belangrijke gereedschappen en uitrustingen die in het casthuis worden gebruikt

Andere belangrijke gereedschappen en apparatuur die in het giethuis worden gebruikt, zijn prikstaven van verschillende groottes en lengtes, zuurstofprikapparatuur, bemonsteringsfaciliteiten en temperatuurmeetfaciliteiten, enz. Deze zijn naast de kranen en handlingfaciliteiten die nodig zijn voor verschillende operaties in de gegoten huis van de hoogoven.

Ontwikkelingen in apparatuur voor giethuizen

Er is de afgelopen 125-130 jaar veel ontwikkeling geweest in de taptechnologie. Terwijl eerdere ontwikkelingen zich richtten op de mechanische aspecten van apparatuurontwerpen, waren recente inspanningen gericht op elektrische en hydraulische besturingen. Toekomstige ontwikkelingen zullen moeten blijven streven naar een langere levensduur van het tapgat door hardere tapgatmassa's mogelijk te maken en door de invloed van de slagenergie van de hamer op de vuurvaste haard te verminderen. Alternatieven voor boren en pluggen zijn tot op heden onhaalbaar gebleken. Het ‘aftapventiel’ voor hoogovens is nog steeds een droom van een hoogovenoperator. Ideeën zoals het stoppen of reguleren van de metaalstroom door magnetische stromen zijn op industriële schaal niet gelukt.