फेरोलॉय जलमग्न आर्क फर्नेस: फर्नेस बॉटम ओवरहीटिंग और रेडनेस का एक समाधान

Ferroalloy Submerged Arc Furnace: Furnace बॉटम ओवरहीटिंग और लालिमा का समाधान

पारंपरिक फेरोअलॉय मेंसबमर्ज्ड आर्क फर्नेसफर्नेस लाइनिंग आमतौर पर चौड़े, मोटे जोड़ों के साथ प्री-बेक्ड कार्बन ब्लॉक का उपयोग करके बनाई जाती है। फर्नेस लोड (या इलेक्ट्रोड विसर्जन गहराई) को प्राथमिक करंट को समायोजित करके नियंत्रित किया जाता है। यह केस स्टडी एक कंपनी के दो 25.5 MVA सबमर्ज्ड आर्क फर्नेस के प्राथमिक उपकरण की जांच करता है। हालांकि शुरू में एक परिष्कृत अर्ध-ग्रेफाइट कार्बन ईंट फाइन-जॉइंट चिनाई तकनीक का उपयोग किया गया था, लेकिन कमीशनिंग के केवल तीन महीने बाद ही फर्नेस बॉटम ओवरहीटिंग और लालिमा दिखाई दी। मूल कारण की पहचान करने और समाधान विकसित करने के लिए एक विस्तृत पोस्ट-मॉर्टम विश्लेषण किया गया।

ऑपरेशनल टाइमलाइन और घटना विवरण:

   फर्नेस नंबर 1 को चालू किया गया और इसने पावर-ऑन प्रीहीटिंग ("इलेक्ट्रिक ओवन") चरण शुरू किया। प्रारंभिक चार्जिंग दिन 6 को हुई, जिसमें पहला हीट दिन 7 को टैप किया गया।

   जैसे-जैसे फर्नेस का तापमान बढ़ा, सेकेंडरी वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ाया गया, और फर्नेस नंबर 2 को दिन 12 को चालू किया गया।

   फर्नेस नंबर 1 के संचालन के दिन 43 को, टैपहोल में बाधा डालने वाली एक कठोर वस्तु पाई गई, यह स्थिति टैपहोल को बदलने के बाद बेहतर हुई।

   दिन 83 तक, परिचालन संबंधी मुद्दे सामने आए, जिसकी विशेषता अत्यधिक स्लैग वॉल्यूम, धातु की उपज में कमी और बार-बार कम धातु उत्पादन थी।

   दिन 90 तक, फर्नेस बॉटम का तापमान 600°C से अधिक हो गया, जो दिन 95 तक 1050°C तक पहुँच गया। इस बिंदु पर, बॉटम स्टील शेल ने सेंटरलाइन के पास पांच क्षेत्रों में स्थानीयकृत लालिमा दिखाई।

   फर्नेस नंबर 2 ने बाद में एक समान पैटर्न प्रदर्शित किया, जिसमें इसका बॉटम तापमान 425°C से बढ़कर 550°C से अधिक हो गया, जिसके लिए शटडाउन की आवश्यकता पड़ी।

कारण विश्लेषण

सबमर्ज्ड आर्क फर्नेस में समय से पहले फर्नेस बॉटम लालिमा या घिसाव आमतौर पर लाइनिंग सामग्री, निर्माण गुणवत्ता, दैनिक संचालन और फर्नेस डिजाइन से संबंधित कारकों के संयोजन का परिणाम होता है। इस घटना के लिए, फर्नेस लाइनिंग को मुख्य कारक के रूप में पहचाना गया।

1. फर्नेस लाइनिंग विश्लेषण (प्राथमिक कारक)

सिलिकोमैंगनीज मिश्र धातु फर्नेस में, पिघलने वाला क्षेत्र तीन इलेक्ट्रोड के सिरों के चारों ओर एक उच्च तापमान गुहा ("क्रूसिबल") बनाता है, जहां ठोस चार्ज पिघल जाता है और गैसीकृत हो जाता है। इस गुहा के अंदर का तापमान 2000–3000°C तक पहुँच जाता है। क्रूसिबल वॉल का हॉट फेस लगभग 1800–2000°C है, इसका कोल्ड फेस 1500–1800°C है, और फर्नेस लाइनिंग की आंतरिक दीवार से सटे ठोस चार्ज 1500–1700°C तक पहुँच जाता है।

विफल फाइन-जॉइंट चिनाई ने निम्नलिखित सामग्रियों का उपयोग किया (वास्तविक स्थापित मोटाई कोष्ठक में):

   N42 फायरक्ले ईंट (0.6345m)

   L75 हाई-एलुमिना ईंट (0.335m)

   प्री-बेक्ड (सेमी-ग्रेफाइट) कार्बन ईंट (1.206m)

   एस्बेस्टस फाइबरबोर्ड इन्सुलेशन (0.02m)

   फर्नेस शेल स्टील प्लेट (0.03m)

   जोड़ सामग्री: निर्जल कार्बन पेस्ट, फॉस्फेट स्लरी, हार्ड हाई-एलुमिना फाइन पाउडर, लो-टेंपरेचर कोर्स-जॉइंट इलेक्ट्रोड पेस्ट।

   सेमी-ग्रेफाइट सिलिकॉन कार्बाइड ईंट का भी उपयोग किया गया था।

थर्मल इंटरफेस में एक महत्वपूर्ण मुद्दा पहचाना गया। हाई-एलुमिना ईंट का लोड सॉफ्टनिंग पॉइंट आमतौर पर 1200°C से अधिक नहीं होता है। यदि ऑपरेटिंग वातावरण इससे अधिक हो जाता है, तो इंटरफेस तापमान को 1200°C से नीचे करने के लिए कार्बन ईंट और हाई-एलुमिना ईंट के बीच एक हल्की कार्बन ईंट की परत जोड़नी चाहिए। यह बफर अनुपस्थित था।

इसके अतिरिक्त, चिनाई की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है। विभिन्न रिफ्रैक्टरी में अलग-अलग थर्मल विस्तार गुणांक होते हैं, जिसके लिए एक उचित रूप से डिज़ाइन और आकार के लोचदार बफर ज़ोन की आवश्यकता होती है। एक ज़ोन जो बहुत पतला है, विस्तार को समायोजित नहीं कर सकता है, जबकि एक जो बहुत मोटा है, फर्नेस शेल से पर्याप्त संयम प्रदान करने में विफल रहता है, जिससे ईंट के जोड़ चौड़े हो सकते हैं।

एक परिभाषित हीटिंग वक्र के अनुसार उचित लाइनिंग प्रीहीटिंग ("बेकिंग") आवश्यक है, जिसमें लाइनिंग की संरचना (बेस बनाम हीट स्टोरेज लेयर्स), रिफ्रैक्टरी गुण, मोटाई, स्थान और हीटिंग विधि पर विचार किया जाता है। अन्य परिचालन कारक, जैसे नियंत्रक सेटिंग्स, आर्क विशेषताएं और करंट वितरण, भी लाइनिंग लाइफ को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।

फर्नेस पोस्ट-मॉर्टम और निष्कर्ष

एक सप्ताह के शटडाउन के बाद, फर्नेस नंबर 1 को खाली कर दिया गया और निरीक्षण किया गया:

1.  फर्नेस टॉप से लगभग 1.3 मीटर की दूरी पर एक कोक परत सामान्य से 60% मोटी पाई गई।

2.  लगभग 2.4 मीटर की गहराई पर (तीन-फेज इलेक्ट्रोड ज़ोन में), कार्बन ईंट संरचना बढ़ गई थी। सामान्य फर्नेस गहराई 3.6 मीटर थी।

बॉटम लालिमा का मूल कारण हीट-अप के दौरान ईंट लाइनिंग के भीतर थर्मल रूप से प्रेरित तनाव पाया गया। इस तनाव के कारण उभार, टॉप क्रैकिंग और बाद में पिघले हुए धातु का घुसपैठ हुआ। कार्बन ईंटों के त्रिकोणीय विन्यास ने इस थर्मल तनाव को केंद्रित किया, जिससे स्थानीयकृत "उभार" विफलता हुई।

अनुशंसित समाधान:

जबकि पारंपरिक चौड़े-जोड़ फर्नेस निर्माण एक वर्ष से अधिक की लाइनिंग लाइफ सुनिश्चित कर सकता है, विस्तारित अभियानों के लिए एक अधिक मजबूत समाधान की आवश्यकता होती है। अनुशंसित दृष्टिकोण प्री-बेक्ड कार्बन ब्लॉक चौड़े-जोड़ चिनाई को कोल्ड-रैम्ड मोनोलिथिक लाइनिंग से बदलना है। वैकल्पिक रूप से, सेल्फ-बेकिंग कार्बन ब्लॉक का उपयोग करके एक फाइन-जॉइंट चिनाई तकनीक का उपयोग करने से कम से कम तीन साल की फर्नेस लाइनिंग लाइफ की विश्वसनीय गारंटी मिल सकती है। इन विधियों की सफलता फर्नेस लाइनिंग सामग्री के उचित डिजाइन और चयन पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करती है, विशेष रूप से सामग्री इंटरफेस पर पर्याप्त थर्मल बफरिंग सुनिश्चित करना और थर्मल विस्तार को समायोजित करना।

 हम एक पेशेवर इलेक्ट्रिक फर्नेस निर्माता हैं। आगे की पूछताछ के लिए, या यदि आपको सबमर्ज्ड आर्क फर्नेस, इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस, लैडल रिफाइनिंग फर्नेस, या अन्य पिघलने वाले उपकरणों की आवश्यकता है, तो कृपया हमसे संपर्क करने में संकोच न करें  susan@aeaxa.com