Оптимизация саламандерного отверстия для капитального ремонта доменной печи

Саламандерное отверстие при капремонте доменной печи

Саламандер — вся жидкая и застывшая срезь в горне печи ниже выпускного отверстия: горячий чугун, шлак, смеси твердого железа, шлака и кокса/угля. В нормальной работе в горне и подгорне находятся «мертвец» и саламандер.

При перекладке печь должны полностью освободить от содержимого горна и подгорна. Желательно это делать и при частичной перекладке или ремонте выпускного отверстия — для безопасности и предотвращения повреждения огнеупоров от циклических термических напряжений. Удаление осуществляется саламандерным отверстием, обычно на самом низком уровне, где ожидается жидкий металл.

Суть и значение процесса

Саламандерное отверстие — финальный выпуск после сдува для слива остаточного жидкого чугуна. Поскольку это редкая операция, она требует тщательной подготовки.

Застывший саламандер (особенно с титаном) трудно удалить. Большой объем твердого саламандера может задержать критический путь капремонта на дни или недели. Удаление требует кислородного лансирования и даже взрывчатки — риски для здоровья и безопасности.

Жидкий саламандер сливают сразу после сдува. Важно максимизировать выход металла, минимизируя твердые остатки. Успешное отверстие дает чистое горно — минимизирует задержки, повышает безопасность при демонтаже огнеупора и поднимает мораль команды.

Полное освобождение горна требует предварительной подготовки и мониторинга для повышения температуры и подвижности, а также проверенных методов бурения и лансирования.

Саламандерное отверстие обычно расположено под полом разливного цеха в труднодоступной зоне с трубами и кабелями — опасная зона для бурильщиков из-за ограниченных путей эвакуации.

Акцент на безопасности и экологии движет улучшением процесса. Цели: (1) оптимальное расположение отверстия, (2) экологичность, (3) максимальный слив жидкого металла.

Выбор положения саламандерного отверстия

Раньше точное положение саламандера было неизвестно из-за нехватки данных о износе горна. Без термопар сложно было выбрать точку бурения. Ориентировались на опыт — часто приходилось бурить несколько отверстий.

Современные печи оснащены плотными сетками термопар, позволяющими термически рассчитать линию износа и положение саламандера. Уплотнение сетки повышает точность. Теперь вместо гаданий — знание, где бурение попадет в линию износа. Это позволяет лучше спроектировать область отверстия.

Раньше импровизированное отверстие давало много искрящегося железа и дым. С ростом экологических требований это недопустимо. Точная оценка линии износа позволяет спроектировать временные всасывающие камеры и воздуховоды, подключенные к существующей системе аспирации, чтобы саламандерное отверстие не загрязняло больше обычного выпуска. Устраняются огромные красные дымовые облака, мешавшие обзору.

Раньше отверстие делали после полного сдува — единственной движущей силой был ферростатический напор. Недобурение и лансирование давали неопределенный диаметр и медленный отлив. Охлаждение горна в ожидании снижало температуру металла. Сейчас практикуют удержание некоего дутельного давления как дополнительную движущую силу для более полного слива.

Предварительные условия успеха

• Максимальное соотношение жидкий/твердый саламандер.
• Низкая вязкость/высокая температура жидкостей.
• Правильные углы и отметки бурения.
• Качественный сдув.
• Эффективное исполнение операций отверстия.

Подготовка начинается за 3–6 месяцев до сдува и включает технологические модификации для создания благоприятных условий. Главная цель — плавление/растворение твердого саламандера и повышение подвижности. Подвижность растет с температурой, проверяется при отливке. Кремний в чугуне индицирует тепловое состояние горна. Огнеупоры горна и подгорна должны контактировать с жидкостями.

Тепловое состояние мониторят по термопарам. Ликвифакция саламандера — повышение теплового состояния горна. Включает все меры, способствующие этому; рост показаний термопар отражает прогресс. Процесс определяется локальным потоком и температурой чугуна, но поток важнее. Фокус — на влиянии на поток чугуна в горне (нестандартная практика).

Методы ликвифакции (противоположны защите горна для продления кампании):

• снижение охлаждения дна и стенок;
• повышение производительности печи;
• строгое чередование выпускных отверстий;
• повышение кремния в чугуне;
• загрузка крупного кокса;
• удаление TiO₂ из зарядки.

Количество и геометрия саламандерных отверстий

Число отверстий зависит от диаметра горна (эмпирически):

• < 9 м — 1 отверстие;
• 9–12 м — 2 отверстия;
• > 12 м — 3 отверстия.

На каждой окружной позиции задают несколько углов и отметок. Множество позиций повышает выход: выше шанс успеха, лучше дренаж. Выбор — баланс затрат и рисков. Окружное положение определяется доступностью, трассой желоба, позициями ковшей/песковых ложементов.

Множественные позиции предпочтительны: бурение одновременно двумя бригадами экономит время. Часто на одной позиции выход нулевой, на другой — большой (локальные барьеры). Множественные позиции снижают риск низкого/нулевого выхода.

Углы и отметки — компромисс между расчетами и практическими ограничениями (трубы, кабели, крановые пути). Обычно определяют минимум 3 набора растущих углов/отметок на позицию с вертикальным шагом ~300 мм.

Весь процесс укладывается в 24 часа. Применяют критерий «go-stop»: макс. 4 часа на бурение/лансирование одной скважины независимо от результата. Нужны специализированные опытные бригады. Вертикальный шаг между скважинами ~300 мм, чтобы они не сливались при расширении диаметра (тип. 80 мм → >200 мм при отливке). Длина канала отверстия ограничивают 3 м — больше забивается.

Методы бурения

Два основных типа оборудования:

• монорельсовые (на монорейке);
• ручные (на жолобе).

Ручные предпочтительны для гибкости установки углов/отметок и дешевизны. Разновидности: буровые молототы, керновые буровики. Керновые точнее выдерживают заданное направление. Блок питания/управления вынесен за жолоб для безопасности. Буровик на малом рельсе, закрепленном на оболочке и опирающемся на жолоб.

Последовательность операций

1. Снятие плиты.
2. Укладка заделочной массы.
3. Высушка заделочной массы.
4. Монтаж бурового оборудования.
5. Бурение саламандера.
6. Кислородное лансирование.
7. Саламандерное отверстие (отливка).

Деятельность на критическом пути, нормально в 24 часа. Длительность определяется числом окружных позиций и бригад. Возможны повторные бурение и лансирование. Типичная длительность перечисленных операций — 12 часов. Предварительное бурение в предвыходной период обычно не ускоряет процесс. Укладка и сушка заделочной массы на стыке жолоб/оболочка исключаются при правильном проекте и работах в предвыходной период.

Саламандерное отверстие — критическая операция капремонта. Успешное отверстие с высоким выходом жидкостей и малым весом твердых остатков предотвращает долгие задержки и улучшает условия безопасности при демонтаже огнеупора. Важно использовать все доступные методы и опыт. Рис. 1 — нижнее саламандерное отверстие на ДП-2 ВИЗа Stahl.

Рис. 2 Нижнее саламандерное отверстие на ДП-2 ВИЗа Stahl