Водоохлаждаемый стальной блок горловины печи производители

Когда речь заходит о водоохлаждаемых стальных блоках горловины печи, многие сразу думают о толщине стали или марке сплава, но на деле ключевой параметр — это геометрия охлаждающих каналов. Именно от неё зависит, выдержит ли блок локальные перегревы в зоне шлакообразования.

Конструкционные особенности, которые не увидишь в спецификациях

Наш опыт с печами ЭШП показал: даже при использовании стали 25Х1М1Ф блоки горловины могут деформироваться, если угол наклона охлаждающих каналов меньше 12°. Однажды пришлось демонтировать узел после всего 3 месяцев работы — производитель сэкономил на фрезеровке, сделав каналы под 8°.

Толщина стенки между смежными каналами должна быть не менее 17 мм для печей свыше 80 тонн. В проекте для НЛМК пришлось переделывать чертежи — изначально заложили 14 мм, но тепловое моделирование показало риски сквозного прогорания.

Сейчас тестируем блоки с композитными вставками в зоне термоудара — совместно с инженерами Шэнчэнь разработали конфигурацию, где основная нагрузка приходится на сталь 30ХГСА, а в критических точках установлены пластины из жаропрочного никелевого сплава.

Проблемы сварки и монтажа

При сварке водоохлаждаемых блоков категорически нельзя использовать электроды Э-09Х19Н10Г2М2Б — да, они дают красивый шов, но при циклическом нагреве выше 600°С в зоне сплавления образуются хрупкие карбиды. Проверено на горне прокатного стана в Череповце — трещины пошли именно по границе шва.

Монтажники часто перетягивают стяжные шпильки, особенно при установке блоков на конвертеры. Напомню: момент затяжки для М36 должен быть не более 1200 Н·м, иначе деформируется посадочная плоскость. В прошлом году на КМК из-за этого пришлось останавливать плавку — блок отошел от футеровки на 8 мм.

Сейчас ООО Цзянсу Шэнчэнь Металлургическое Оборудование поставляет блоки с предустановленными индикаторами деформации — простые механические щупы, но они уже дважды предотвращали аварии на ДП-7 в Магнитогорске.

Водоподготовка — то, о чем все забывают

Жесткость воды в системе охлаждения должна быть не более 0,05 мг-экв/л. Казалось бы, очевидно, но на Ашинском метзаводе пренебрегли этим — за полгода отложения солей сократили сечение каналов на 40%. Пришлось демонтировать и прошивать гидроабразивом.

Скорость потока — не менее 2,3 м/с для вертикальных участков. Если ниже — возможен паровой мешок в верхней зоне. Проверяем простым способом: ставим датчики вибрации на выходные патрубки, характер спектра сразу показывает наличие кавитации.

Инженеры Шэнчэнь сейчас экспериментируют с покрытиями внутренних поверхностей — нанесли на опытные образцы состав на основе оксида циркония. Пока результаты обнадеживают: после 2000 циклов 'нагрев-охлаждение' эрозия стенок в 3 раза меньше, чем у стандартных блоков.

Термоциклирование и усталостные трещины

Основная проблема не в постоянных температурах, а в термоударах при смене технологических режимов. На дуговых печах 150-тонниках блоки горловины выдерживают не более 800-900 плавок без ремонта, если не применять принудительное профилирование охлаждения.

Интересное решение увидел на сайте jsscyjsb.ru — составные блоки с разной теплопроводностью по сечению. В зоне контакта с расплавом — медь с хромовым покрытием, в несущей части — сталь 15Х5М. Пока не тестировали, но теоретически должно снизить термические напряжения.

Важный момент: при ремонте трещин глубиной более 40% толщины стенки категорически не рекомендуется заваривать без предварительного подогрева до 300°С. Даже при использовании предимпрегнированных электродов — проверено на практике, последующее охлаждение со скоростью более 25°С/ч гарантированно дает новые трещины.

Перспективные разработки и экономика

Сейчас рассматриваем переход на блоки с каналами переменного сечения — в зоне максимального теплосъема диаметр увеличен на 15%. Первые испытания на печи DSP-120 показали рост межремонтного периода на 18%, но есть нюанс: требуется пересчет гидравлического сопротивления всей системы.

Для малых печей до 30 тонн оказалось выгоднее использовать не цельные блоки, а наборные секции — снижается стоимость замены при локальных повреждениях. Шэнчэнь как раз предлагает такие решения для мини-заводов.

При текущих ценах на электроэнергию окупаемость качественного водоохлаждаемого блока составляет 14-16 месяцев — считаем не только стоимость самого узла, но и потери от простоя. Интересно, что увеличение срока службы всего на 20% дает экономию около 370 тыс рублей в год для печи средней мощности.

Сейчас многие производители, включая Шэнчэнь, переходят на систему мониторинга в реальном времени — датчики температуры в толще металла позволяют прогнозировать остаточный ресурс с точностью до 10-15 плавок. На наш взгляд, это более перспективно, чем просто наращивать толщину стенок.