ईएएफ यांत्रिक उपकरण गहन विश्लेषण: शेल, रूफ, टिल्ट और स्लैग-स्किमिंग

ईएएफ यांत्रिक उपकरण गहन विश्लेषण: शेल, रूफ, टिल्ट और स्लैग-स्किमिंग

इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस तकनीक के बारे में अधिकांश चर्चाएँ विद्युत प्रणालियों और प्रक्रिया नियंत्रण पर केंद्रित होती हैं। यांत्रिक पक्ष - शेल, छत, इलेक्ट्रोड मास्ट, टिल्टिंग सिस्टम, स्लैग स्किमर और टैपहोल - भी उतना ही महत्वपूर्ण है, और यहाँ किए गए डिज़ाइन विकल्प यह निर्धारित करते हैं कि फर्नेस अगले 15 से 20 वर्षों तक कैसा प्रदर्शन करेगी। मैं प्रत्येक प्रमुख यांत्रिक तत्व के बारे में विस्तार से बताना चाहता हूँ, जिसमें वे डिज़ाइन निर्णय भी शामिल हैं जो तीन महाद्वीपों में मोंटे इंटेलिजेंस ईएएफ इंस्टॉलेशन में कारगर साबित हुए हैं।

भट्टी के खोल का डिज़ाइन

भट्टी का बाहरी आवरण संपूर्ण ईएएफ की संरचनात्मक रीढ़ है। 100 टन क्षमता वाले ईएएफ के बाहरी आवरण का खाली वजन 180 से 250 टन होता है, इसमें 35 से 50 टन दुर्दम्य पदार्थ की परत होती है और इसमें 1600 डिग्री सेल्सियस तापमान पर 100 टन स्टील का पिघला हुआ द्रव भरा होता है। इस आवरण को 50 डिग्री सेल्सियस (खाली अवस्था, दुर्दम्य पदार्थ हटा हुआ) और 1600 डिग्री सेल्सियस (संचालन के दौरान) के बीच तापमान परिवर्तन को बिना किसी स्थायी विकृति के सहन करना आवश्यक है।

आधुनिक ईएएफ शेल वेल्डेड कार्बन स्टील के बने होते हैं, जो आमतौर पर एएसटीएम ए36 या ए516 ग्रेड 70 के होते हैं। इनकी मोटाई ऊपरी शंकु पर 40 मिमी से लेकर स्लैग लाइन पर 60 से 80 मिमी तक होती है। निचले शंकु और चूल्हे को भारी गसेट से मजबूत किया जाता है। शेल एक झुकाव योग्य ट्रनियन रिंग पर टिका होता है, जो झुकाव के दौरान सभी ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज भार को नींव पर स्थानांतरित करता है।

मोंटे इंटेलिजेंस के शेल थर्मल स्ट्रेस और संरचनात्मक विक्षेपण के लिए परिमित तत्व विश्लेषण (फाइनाइट एलिमेंट एनालिसिस) द्वारा डिज़ाइन किए जाते हैं। पूर्ण परिचालन भार के तहत स्लैग लाइन पर विक्षेपण सीमा 5 मिमी है। इससे अधिक विक्षेपित होने वाला शेल दुर्दम्य परत को समय से पहले ही तोड़ देगा। हमने 30 साल पुराने ऐसे शेल देखे हैं जो अभी भी सेवा में हैं और इस मानदंड को पूरा करते हैं क्योंकि उन्हें उद्योग के औसत से कहीं अधिक सटीक सहनशीलता के साथ बनाया गया था।

छत का डिज़ाइन और लिफ्टर तंत्र

ईएएफ की छत एक दुर्दम्य गुंबद है जो स्टील के छल्ले द्वारा समर्थित है। आधुनिक छतों में 70 से 75 प्रतिशत एल्यूमिना दुर्दम्य ईंटों का उपयोग किया जाता है, और इलेक्ट्रोड पोर्ट के चारों ओर उच्च-एल्यूमिना युक्त दहन सामग्री का उपयोग होता है। पूर्ण क्षमता पर संचालन के दौरान छत की गर्म सतह का तापमान 1500 से 1700 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है।

प्रत्येक बकेट चार्ज चक्र के लिए छत को ऊपर उठना और एक तरफ घूमना आवश्यक है। छत उठाने के तीन प्रमुख डिज़ाइन हैं: कैंटिलीवर स्विंग (छोटे भट्टों में सबसे आम), स्लाइडिंग छत के साथ समानांतर लिफ्ट (मध्यम और बड़े भट्टों में), और गैन्ट्री लिफ्ट (बहुत बड़े भट्टों में)। प्रत्येक डिज़ाइन में चक्र समय, यांत्रिक जटिलता और रखरखाव पहुंच के मामले में कुछ कमियां हैं।

MONTE INTELLIGENCE आमतौर पर 80 टन तक की भट्टियों के लिए कैंटिलीवर स्विंग डिज़ाइन और 80 टन से अधिक की भट्टियों के लिए पैरेलल लिफ्ट स्लाइडिंग रूफ डिज़ाइन का सुझाव देती है। कैंटिलीवर डिज़ाइन का चक्र समय कम होता है (लॉक-ओपन होने तक लिफ्ट में 15 से 20 सेकंड लगते हैं) लेकिन इसके लिए भट्टी के ऊपर अधिक ऊर्ध्वाधर स्थान की आवश्यकता होती है। स्लाइडिंग रूफ डिज़ाइन अधिक कॉम्पैक्ट है और भारी रूफ सेक्शन को संभाल सकती है, लेकिन इसके चक्र में 5 से 10 सेकंड का अतिरिक्त समय लगता है।

इलेक्ट्रोड मास्ट और क्लैम्पिंग सिस्टम

इलेक्ट्रोड मास्ट ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोड आर्म को पकड़ते हैं, और वे ऊर्ध्वाधर गति के माध्यम से चाप की लंबाई को नियंत्रित करते हैं। विनियमन गति महत्वपूर्ण है: स्क्रैप के ढहने के दौरान स्नान के स्तर में तेजी से होने वाले परिवर्तनों के साथ तालमेल बनाए रखने के लिए एक यूएचपी भट्टी को 5 से 10 मीटर प्रति मिनट की ऊर्ध्वाधर गति की आवश्यकता होती है।

मास्ट ड्राइव हाइड्रोलिक सिलेंडरों से विकसित होकर बॉल स्क्रू वाले सर्वो-नियंत्रित एसी मोटरों तक पहुँच गए हैं। सर्वो प्रणाली तेज़ प्रतिक्रिया, बेहतर स्थिति निर्धारण सटीकता और मॉडल-आधारित आर्क रेगुलेटर के साथ आसान एकीकरण प्रदान करती है। इलेक्ट्रोड क्लैम्पिंग आमतौर पर स्प्रिंग-लोडेड सुरक्षा क्लैम्प के साथ वायवीय होती है, जो आपात स्थिति में इलेक्ट्रोड को तेज़ी से फिसलने देती है।

झुकाव तंत्र

नियमित रखरखाव के दौरान सबसे अधिक ध्यान जिस गतिशील भाग पर दिया जाता है, वह है झुकाव तंत्र। भट्टी को टैपिंग के लिए 12 से 15 डिग्री आगे की ओर और स्लैग स्किमिंग के लिए 5 से 8 डिग्री पीछे की ओर झुकाया जाता है। यह झुकाव सुचारू, नियंत्रणीय और चक्र समय सीमा के भीतर प्रतिवर्ती होना चाहिए।

दो प्रकार के टिल्ट ड्राइव सिस्टम आम हैं: हाइड्रोलिक सिलेंडर (पुराने डिज़ाइन) और एसी मोटर चालित रैक-एंड-पिनियन (नए डिज़ाइन)। रैक-एंड-पिनियन उच्च तापमान वाले वातावरण में अधिक विश्वसनीय है और हाइड्रोलिक सिस्टम के रिसाव के जोखिम से बचाता है। मोंटे इंटेलिजेंस 60 टन से अधिक के सभी नए इंस्टॉलेशन में रैक-एंड-पिनियन टिल्ट ड्राइव सिस्टम को ही प्राथमिकता देता है।

टिल्ट मैकेनिज़्म ट्रनियन रिंग पर टिका होता है, जो भट्टी के प्लेटफॉर्म पर लगा एक भारी स्टील का ढांचा होता है। बड़ी भट्टियों में ट्रनियन बियरिंग को पानी से ठंडा किया जाता है ताकि भट्टी के खोल से निकलने वाली विकिरण से वे ज़्यादा गर्म न हो जाएं। टिल्ट पोजीशन फीडबैक रिडंडेंट एब्सोल्यूट एनकोडर्स द्वारा प्रदान किया जाता है, जिसमें टैप और स्किम सेटपॉइंट्स पर टिल्ट को रोकने के लिए सेफ्टी इंटरलॉक लगे होते हैं।

सनकी तल टैपहोल (ईबीटी) प्रणाली

आधुनिक ईएएफ डिज़ाइन में ईबीटी सिस्टम का उपयोग किया जाता है क्योंकि इसमें न्यूनतम स्लैग बहाव के साथ 95 प्रतिशत या उससे अधिक स्टील डाला जाता है। ईबीटी टैपहोल निचली साइडवॉल में, बाथ सेंटरलाइन से थोड़ा हटकर स्थित होता है। ताप प्रक्रिया के बीच टैपहोल को रेत से भरे पदार्थ से भरा जाता है और टैप पर ऑक्सीजन लांस से खोला जाता है।

अधिकांश आधुनिक ईएएफ मशीनों में ईबीटी सैंड रैमिंग स्वचालित होती है। सैंड रैमिंग मशीन टैपहोल को सही जगह पर रखती है, 4 से 6 बार के दबाव पर रेत को कॉम्पैक्ट करती है और टैपहोल का आकार तय करती है। रैमिंग चक्र में 60 से 90 सेकंड लगते हैं। टैपहोल का जीवनकाल बाथ केमिस्ट्री और टैप के तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन आमतौर पर ईबीटी टैपहोल की मरम्मत से पहले 200 से 400 हीट तक का जीवनकाल होता है।

स्लैग स्किमिंग सिस्टम

स्लैग स्किमिंग प्रक्रिया से टैपिंग के बाद ऑक्सीकृत स्लैग की परत को हटा दिया जाता है, जिससे अगले चरण के लिए घोल साफ हो जाता है और पुनर्चक्रण के लिए लौह युक्त स्लैग प्राप्त हो जाता है। स्लैग की मात्रा टैपिंग के कुल वजन का 12 से 18 प्रतिशत तक हो सकती है, और एक अच्छी स्किमिंग प्रक्रिया से इसका 80 से 90 प्रतिशत हिस्सा बिक्री योग्य स्लैग के रूप में या सिंटरिंग के लिए फीड के रूप में प्राप्त किया जा सकता है।

स्लैग को छानने के लिए दो प्रमुख प्रणालियाँ प्रचलित हैं: स्लैग डोर डिज़ाइन (भट्टी की पार्श्व दीवार पर लगा एक कब्जेदार दरवाजा जो स्लैग डालने के लिए खुलता है) और स्लैग पॉट डिज़ाइन (भट्टी के पीछे की ओर झुकने पर स्लैग को पकड़ने के लिए भट्टी के बाहर स्थित एक चल बर्तन)। स्लैग पॉट डिज़ाइन अधिक कुशल है और 60 टन से अधिक क्षमता वाली अधिकांश आधुनिक ईएएफ (ईएएफ) में मानक प्रणाली है।

जल-शीतित पैनल और बर्नर/ऑक्सीजन लांस

आधुनिक ईएएफ में स्लैग लाइन के 70 से 90 प्रतिशत हिस्से को जल-शीतित पैनल कवर करते हैं, शेष भाग दुर्दम्य सामग्री से बना रहता है। पैनल को ठंडा करने के लिए पानी का प्रवाह अत्यंत महत्वपूर्ण है - अपर्याप्त प्रवाह से पैनल जल सकते हैं, जबकि अत्यधिक प्रवाह से ऊर्जा की बर्बादी होती है।

ऑक्सीजन लांस आमतौर पर 1.5 से 3.0 मैक की निकास गति वाला सुपरसोनिक जल-शीतित डिज़ाइन होता है। लांस कार्बन उत्सर्जन हटाने के लिए ऑक्सीजन, झागदार स्लैग के लिए कार्बन और स्लैग कंडीशनिंग के लिए चूने का इंजेक्शन करता है। आधुनिक ईएएफ डिज़ाइन स्लैग द्वार या पार्श्व दीवार के माध्यम से दो या तीन लांस का उपयोग करते हैं, और स्नान पर प्रभाव बिंदु को अनुकूलित करने के लिए स्वचालित स्थिति निर्धारण की सुविधा प्रदान करते हैं।

इसे एक साथ जोड़ना

किसी ईएएफ (इलेक्ट्रिक एयर फर्नेस) का यांत्रिक डिज़ाइन उसकी उपलब्धता, उत्पादकता और परिचालन लागत निर्धारित करता है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया 100 टन का ईएएफ (इलेक्ट्रिक एयर फर्नेस) बड़े ओवरहाल के बिना प्रति वर्ष 8000 से 9000 बार ऊष्मा उत्पन्न कर सकता है। खराब डिज़ाइन वाला फर्नेस 5000 बार भी ऊष्मा उत्पन्न करने में संघर्ष करेगा। अंतर विद्युत प्रणालियों या नियंत्रणों में नहीं है - वे तो परिपक्व और सिद्ध हैं। अंतर उसके बाहरी आवरण, झुकाव, छत और नल के छेद में है।

MONTE INTELLIGENCE ने इन यांत्रिक तत्वों को परिष्कृत करने में 20 वर्ष व्यतीत किए हैं। विजिट करेंwww.cnlymonte.com/products-electric-arc-furnace.html स्थापना संबंधी तस्वीरों और संदर्भ सूची के लिए। अपने अगले ईएएफ प्रोजेक्ट पर गोपनीय चर्चा के लिए, helenxu@cnlymonte.com पर "ईएएफ मैकेनिकल डिज़ाइन" विषय के साथ ईमेल करें।