היישום של טכנולוגיית ניפוח עליון ותחתון וטכנולוגיית הגנת סיגים בממירים הרחיב את מגוון דרגות הפלדה המיוצרות, תוך שיפור משמעותי באיכות ויעילות הייצור. עם זאת, הקשה, השלב האחרון בתהליך ייצור הפלדה של הממיר, נותרה גורם מכריע המשפיע על איכות ההיתוך, התשואה ומגוון המוצרים. חיי השירות, מחזור ההחלפה וחיי התיקון של חור הברז משפיעים ישירות על יעילות ייצור הפלדה ועל מחזור ההתכה של הממיר. זמן הסינטר וחיי השירות של חומרי תיקון חור ברז מממיר משפיעים ישירות על ייצור הפלדה.
שיטות תיקון חורים
למרות שלחברות פלדה יש ממירים בעלי קיבולות נומינליות שונות, שיטות תיקון החורים שלהן עקביות בדרך כלל, ומערבות בדרך כלל שתי שיטות. השיטה הראשונה משתמשת במכונת ריסוס קטנה: לאחר התקנת לבנת צינור חור חדשה, מרוסס חומר איטום מסביב ללבנת הצינור. זוהי שיטת ריסוס חצי-יבש, בדרך כלל עם תכולת מים של כ-15%. לאחר כניסת חומר הריסוס לכבשן חלק מהמים רותחים ומתאדים במהירות, בעוד השאר מתאחדים עם חומר הריסוס ומחטבים סביב לבני הצינור ומשיגים את מטרת ההגנה על לבני הצינור. השיטה השנייה כוללת התזת מים ישירה על אזור התיקון יחד עם חומר התיקון. תחת הטמפרטורה הגבוהה בכבשן, חלק מהמים מתחברים עם חומר התיקון והסינטרים ויוצרים שכבת הגנה.
פגמים בשתי שיטות הריסוס
למרות ששתי השיטות הללו פתרו את הבעיות של החלפת לבני צינור חור ותיקון אזורים פגומים, תוך הבטחת פעולות התכה רגילות, יש להן גם את החסרונות המשמעותיים הבאים:
(1) בטנת הממיר בנויה מלבני פחמן -מגנזיה. כמות המים הגדולה הנכנסת לכבשן בטמפרטורה-ת גבוהה גורמת להידרציה מהירה של חלק ממשטח העבודה של לבני הציפוי, ויוצרת Mg(OH)₂. התוצאה היא אבקה, התרחבות והתרופפות של גוף הלבנים, מה שמוביל לאובדן תפקוד הרירית. התגובה היא: MgO + H₂O → Mg(OH)₂ (אבקה לבנה).
(2) השפעת הקירור הפתאומית הנגרמת מחדירת מים לכבשן מובילה לסדקים בממשק שבין שכבת המעבר לשכבה ללא שינוי של לבני הציפוי. ככל שמוסיפים יותר מים, הסדקים מתרחבים בהדרגה, מה שמוביל לשברים בגוף הלבנים. חלק ניכר מהלבנים ייפול אוטומטית, ובסופו של דבר יתפתחו לחללים.
(3) הלחות המוכנסת לחור הברז על ידי חומרי תיקון יבשים למחצה- והתזת מים ידנית, במיוחד הקושי בשליטה על כמות המים המותזת באופן ידני, פוגעת קשות באיכות הבטנה ולבני המושב סביב חור הברז. הדבר מתבטא בעיקר בפגיעה בלבנים, התרופפות, אובדן כוח ושחיקה מואצת באזור זה. לכן, נזילת פלדה מחור הברז היא בלתי נמנעת, וברגע שמתרחשת דליפה, התיקון קשה ביותר, ומשפיע באופן משמעותי על הפעולה הרגילה של הממיר.
(4) הימצאות מים בכבשן לא רק משבשת את אווירת התנור אלא גם מהווה סכנות בטיחותיות שונות וסיכונים של דליפת פלדה. יש להגן על לבני פחמן ממיר מגנזיה- מפני הידרציה בטמפרטורת החדר, שלא לדבר על בטמפרטורות גבוהות. לפיכך, כל החלפה של לבני הצינור גורמת לדרגות שונות של נזק ללבני הציפוי, לבני המושב ולבני הצינור, ובכך לקצר משמעותית את חיי השירות של אזור זה. בשלבים המאוחרים יותר, נוצר לעתים קרובות חלל עמוק בצורת פטמה- באזור זה, וגם חיי השירות של לבני הצינור נמוך, בדרך כלל תוך 200 חימום. יש צורך בהחלפה תכופה של לבני צינור חור, וזה לא כולל את הנזק שנגרם על ידי אדי מים ללבני ציפוי אחרות בכבשן.
(5) החלפה תכופה של לבני צינור הברז לאורך מסע התנור הופכת את הסביבה הסובבת לקשה יותר ויותר, במיוחד עבור לבני מושב הברז, אשר הופכות בלתי ניתנות לזיהוי בשלבים מאוחרים יותר. לא רק שכמות חומרי התיקון עולה באופן משמעותי, אלא שהתיקון גם הופך לקשה יותר וגוזל זמן-. נכון לעכשיו, מספר לא מבוטל של ממירים בסין מתמקדים בעיקר בתיקון חורים בשלבים המאוחרים של פעולתם. ממיר 120 טון בקבוצת ג'ינאן ברזל ופלדה משתמש בשיטה הנ"ל כדי להחליף את לבני צינור חור, ובשילוב עם החלפת שער ההחלקה של מעצור סיגים, הזמן הכולל הוא כשעתיים וחצי.
פיתוח של סוג חדש של חומר לתיקון חור ברז ממיר
(ט) הכנת החומר החדש לתיקון חור
1. חומרי גלם עיקריים
לחומרי פחמן מגנזיה או מגנזיה- יש עמידות טובה בפני קורוזיה. בהתאם לדרישות לחומר התיקון, חומרי הגלם העיקריים המשמשים בחומר החדש לתיקון חורים הם גרגירי מגנזיה מרוכזים בטוהר גבוהים-, חלק מגרגרי מגנזיה ממוזגים ואבקת מגנזיה עדינה. בחירת הקלסר היא קריטית עבור חומר התיקון, שכן הוא משפיע ישירות על התכונות הפיזיקליות והכימיות השונות של החומר. בנוסף להתחשבות בהתאמה לחומר הגלם העיקרי והשגת חוזק מליטה גבוה, יש להתייחס גם לשיטת ההתקשות, זמן ההתקשות והשפעת הקלסר על מאפייני הזרימה ותכונות ההרטבה של החומר על ביצועי הבנייה. קלסר טוב צריך להיות גם נזילות טובה וגם זמן התקשות קצר. מכיוון שחומר הגלם העיקרי, מגנזיה מחוטאת, הוא חומר רזה, לאספלט ושרף פנולי יש זיקה והרטבה טובה אליו, מה שמקל על חיבור המגנזיה יחד ומספקים תכונות זרימה מעולות של-טמפרטורות גבוהות. בניסוי זה, סוג חדש של קלסר הוכן לחומר תיקון חור הברז באמצעות אספלט-איכותי בינוני-בטמפרטורה שונה, נוגדי חמצון, אבקת שרף פנולי, עזרי זרימה ועזרי סינטר בשיעור מסוים.
2. הכנת חומר התיקון
80%~90% מאספלט עם שינוי באיכות בינונית-בטמפרטורה גבוהה, 1%~3% נוגד חמצון, 1%~5% אבקת שרף פנולי, 2%~10% מעזרי זרימה ו-3%~6% מעזרי סינטר ערבובים במשך 8 דקות להכנת הקלסר; חלקיקי מגנזיה מרוכזים בטוהר- גבוה וחלקיקי מגנזיה שעברו חיבור חשמלי נוספו לטחנת ערבוב וערבבו באופן שווה במשך 5 דקות. לאחר מכן, 1%~3% מהמסה הכוללת של שמן דיזל 0# נוספה וערבבה במשך 5 דקות כדי להבטיח ששמן הסולר ירטיב לחלוטין את חלקיקי המגנזיה. לבסוף, נוספו אבקת מגנזיה מחושלת באלקטרו ו-10%~20% מהקלסר המוכן לעיל- וערבבו במשך 10 דקות כדי להשיג את הסוג החדש של חומר תיקון חורים.
(II) בדיקת ביצועים
הסוג החדש של חומרי תיקון חור ברז של ממיר הוא חומר-מיוסת-עצמי של מגנזיה הזורם. מהאינדיקטורים הפיזיקליים והכימיים לעיל, ערך ה-IL מצביע על כך שהחומר הזורם העצמי-זה לא רק זורם אלא גם נשרף במהלך הזרימה. החומר שלו מבוסס על מגנזיה-, אך לאחר סינטרה, הוא הופך לפחמן נמוך-מגנזיה-, כלומר יש לו מבנה קיבוע פחמן כדי לשפר את חוזק התיקון של החומר.
(III) יישום החומר החדש לתיקון חורים
בהחלפת לבני צינור חור והתקנת שער ההזזה, פעולת התיקון פשוטה ביותר. השלבים הספציפיים הם כדלקמן:
(1) הסר באופן מכאני את לבני הצינור שנותרו מחור הברז. (2) קטע הצינור העמיד-המורכב מראש מונח לתוך חור הברז, יחד עם פיית השער ההזזה, ממוקם ומקובע במקומו, ולאחר מכן אטום בחול עקשן.
(3) הכבשן מוטה, וכמות מסוימת של חומר תיקון נשפכת לצד הטעינה של הממיר דרך הופר, בהתאם למצב השחיקה סביב חור הברז. לאחר מכן הממיר מוטה לכיוון חור הברז עד שהחומר הזורם העצמי אוטם את הרווח בין הצינור העקשן ללבנת המושב, וממלא את החללים שמסביב. ניתן לטלטל את הממיר שוב ושוב במהירות מספר פעמים. לאחר השלמת התיקון, ניתן לסנן את חומר התיקון למשך כ-15 דקות באמצעות טמפרטורת התנור. לאחר מכן ניתן להתקין את שער ההזזה ולהתחדש בייצור.
לאחר כמעט שלושה חודשים של ניסויים חוזרים, המפעל הראשון לייצור פלדה של Jinan Iron and Steel Group צבר ניסיון תפעולי בוגר יחסית, וחומר התיקון הזורם העצמי הזה נמצא כעת בשימוש יציב בשני ממירים של 120 טון.
באמצעות ניסויים במפעל הפלדה Jiyuan, חומר תיקון זה מנע מלחות חיצונית לשתות את הבטנה, העלה את טמפרטורת הכבשן והאריך את חיי השירות של הצינור העקשן של חור הברז לכ-300 חימום; זמן תיקון חור הברז הצטמצם מ-40 הדקות המקוריות לפחות מ-30 דקות, וזמן הסינטר הממוצע הצטמצם בכ-10 דקות; זמן החלפת צינור עקשן חור התקצר משמעותית, מכ-2.5 שעות בשיטות מסורתיות לכשעה ו-10 דקות, הפחתה של 50%. לאחר שימוש בחומר תיקון זה, לא רק שביצועי הבנייה מצוינים, אלא שהוא גם מתקן ביעילות את הצינור העקשן של חור הברז, ולא התרחש ניתוק ספונטני של חומר התיקון במהלך השימוש. ניתן לנתח את הסיבות לכך כדלקמן: הכנסת סולר לחומר החדש לתיקון חור הברז מאפשר הרטבה יסודית של החלקיקים, ובטמפרטורות גבוהות, חומר התיקון עובר סינטר מלא, מה שמשפר את יעילות הסינטר. האספלט בעל איכות-הבינונית-הגבוהה בטמפרטורה שונה בקלסר מספק לחומר התיקון תכונות זרימה מצוינות בטמפרטורות גבוהות. במהלך תהליך הסינטר, האספלט, בשילוב עם אבקת שרף פנולי, יוצר מבנה רשת פחמן שזור באופן אחיד. תוספת של משפר זרימה משפרת משמעותית את תכונות הזרימה של חומר התיקון. הכנסת עזר סינטר לא רק מקדמת סינטר אלא גם מגבירה את חוזק חומר התיקון באמצעות תגובות בטמפרטורות גבוהות. החדרת נוגד חמצון מתכתי מאפשרת לו להגיב עם פחמן בטמפרטורות גבוהות ליצירת שלב מחזק, הפועל כחומר להקשחת סיבים ומגביר את חוזק חומר התיקון. לכן, החומר החדש לתיקון חורים משלב גם תכונות מצוינות של-זרימת טמפרטורות גבוהות וגם ביצועי סינטר.
(1) שיטת התיקון החדשה מבטלת לחלוטין את כניסת הלחות החיצונית לכבשן-בקנה מידה גדול, מונעת תגובות שליליות בין הלחות לבטנה, מבטיחה את היציבות היחסית של טמפרטורת התנור והאטמוספרה ומאריכה את חיי השירות של הבטנה.
(2) כאשר חומר זה נכנס לכבשן, כשהוא זורם ונשרף, הוא אינו גורם לירידה פתאומית בטמפרטורת הכבשן כמו שיטות מסורתיות; במקום זאת, זה מגביר את טמפרטורת התנור. גם הבעירה המלאה שלו אינה גורמת לזיהום סביבתי.
(3) עקרון העבודה של חומר-עצמי חדש זה הוא זרימה וסינטר בו-זמנית. הודות לנזילות המעולה שלו, הוא מספק אטימה טובה למרווחים בין לבני הברז ללבני הצינור, וממלא במהירות את החללים מסביב לחור.
