ÜZEMFENNTARTÁSI TEVÉKENYSÉGEK 3.09 5.12
Ívkemencék tűzálló bélését automatikusan karbantartó rendszer Tárgyszavak: ívkemence; javítás; karbantartás; kohászat; tűzálló anyag.
Állapotfelmérés A németországi Bous GmbH kohászati vállalat évi 260 000 t különböző minőségű, alakú, méretű acélterméket állít elő. Az üzem 70 t kapacitású, váltakozó áramú ívkemencéjének belső átmérője 5180 mm, az 508 mm átmérőjű elektródák 1220 mm osztókörátmérő mentén helyezkednek el. 2003-ig a kemence bélésének állapotát a hagyományos módszerekkel ellenőrizték, és a sérült részeket hetenként egyszer javították. A javításhoz kb. 80 kg/min teljesítményű forgófejes szórógépet használtak. A nem optimális szórási viszonyok miatt az anyagveszteség elérte a 30%-ot, nőtt a karbantartási idő, ugyanakkor egyes nehezen hozzáférhető helyekre nem jutott tűzálló anyag. A kemence sérült részein a tűzálló bélés anyagát hetenként pótolták. Ezt a munkát tíznél több dolgozó nyolc óra alatt végezte el. 2003 januárjában ívkemencék számára kifejlesztett, teljesen automatikus vizsgáló-, gondozó- és javítórendszert helyeztek üzembe (Minteq International GmbH). Ez a rendszer tartalmazza a berendezéseket, a karbantartást és a felhasznált anyagokat.
Automatikus vizsgálórendszer működése A rendszer három eleme • a LaCam lézeres pásztázó mérőfej, amely a tűzálló bélés vastagságát határozza meg, • a Minscan szórómanipulátor, valamint • a Scantrol illesztőegység, amely a rendszer egyes elemeit összekapcsolja, a mérési adatokat értékeli, és a szórómanipulátort vezérli.
Lézeres pásztázó mérőfej A LaCam lézeres profilmérőfej optikai módszerrel, érintkezés nélkül határozza meg a kemence tűzálló bélésének vastagságát. Az egység hővédő bevonattal ellátott forgó részén a lézerből kilépő fénynyaláb és az érzékelő fotodiódákhoz érkező mérőnyaláb számára nyílás van. A lézeres rendszer 20 s alatt 200 000 pontot tapogat le. A mérőfejet a kemence felett 9 m magasan felszerelt manipulátor tartja, amely a mérési idő csökkentése érdekében nagyon gyorsan mozoghat; két, különböző helyzetben végzett mérés időszükséglete 35 s. Szórómanipulátor A kemence viszonylag kis átmérője és a szűkös hely miatt a Minscan szórómanipulátor szerkezetét módosítani kellett. Az egység három eleme a manipulátor, az anyagtároló silók és a túlnyomásos tartály, valamint a hidraulikus berendezés. A manipulátor a kemence házán belül levő, 2,3 m magas felső munkaszinten van. A silók és a túlnyomásos tartály a kemence házán kívül, a hidraulikus rendszer, a motorok és a hűtés a műhely padlózatán vannak. A szórófej munkatere 360° kiterjedésű, függőleges irányban a kemence közepétől a vízhűtéses falelemekig terjed. A szórófejben újonnan kifejlesztett, Minjet típusú excentrikus keverő fúvóka van. Az újszerű hűtési rendszer hőmérséklet-korlátozás nélküli, folyamatos karbantartási és gondozási tevékenységet tesz lehetővé. A rendszer nagy pontosságú, hatékony és gyors szórási munkát szavatol. A Minscan rendszerhez tartozó szórható és beépítésre alkalmas anyagok igen nagy, 150 és 360 kg/min közötti sebességgel szórhatók, forró és hideg körülmények között. Ezeket az anyagokat a szórási sebesség, a nedvesíthetőség és a képlékenység szempontjai alapján fejlesztették ki. Az illesztőegység A Scantrol illesztőegység a lézeres pásztázó mérőrendszerrel meghatározott adatokat átalakítja és értékeli, és ezek alapján vezérli a szórómanipulátort. Az eljárás lépései: • a teljesen automatikus karbantartási és gondozási tevékenység kézi indítása, • mérés a LaCam berendezéssel, • karbantartási és optimálási stratégia meghatározása a Scantrol egységgel,
• a kezelő vezérlési és korrekciós lehetőségeinek megvalósítása, • a műveleteket befejező szórási művelet.
A vizsgálat eredményei A kezelőegység integrált monitorán megjelenik a kemence tűzálló bélésének mért, pillanatnyi vastagsága, keresztmetszete, valamint a kemence teljesen automatikus karbantartási és gondozási folyamatának paraméterei. A monitor bal oldalán látható a tűzálló bélés mért vastagsága, a jobb oldalon az előzetes számítások szerint karbantartandó tartományok képe. A rendszer egyszerű, menüvezérelt párbeszédes rendszere lehetővé teszi azt, hogy a kezelő leolvassa az egyes tartományok javításához szükséges anyagmennyiségeket, valamint a karbantartási tevékenység időszükségletét. Az anyagmennyiségek, az időszükséglet kézi beállítással módosíthatók, és a kezelő a karbantartási folyamatot indíthatja. A LaCam rendszer naponta három alkalommal határozza meg a tűzálló bélés állapotát, vastagságát. A pontos mérések értékelt eredményei alapján a személyzet megítélheti a salaktartomány, valamint a lejtős és a függőleges oldalfalak tűzálló bélésének állapotát. A monitoron a képek különböző színei a tűzálló bélés maradék vastagságát szemléltetik. A tűzálló bélés sérüléseit a kemence egyes tartományaiban a rendszer közvetlenül érzékeli. A programrendszer lehetővé teszi a tűzálló bélés vízszintes és függőleges irányokban meghatározott állapotának szemléltetését, a különböző szögekben és síkokban meghatározott értékek egymásra vetítését, továbbá a tűzálló bélés roncsolódási profiljának szemléltetését az idő függvényében. A mérőrendszer monitorán látható az új tűzálló bélés eredeti állapotában és a gázokat áteresztő hibás rész is, valamint a kemence bélésének állapota, pl. 65 adag olvasztása után. A Scantrol rendszer bevezetésének következményeit a 2002. és 2003. évi adatok összehasonlítása szemlélteti. Az 1. ábra a tűzálló bélés karbantartásának és gondozásának időszükségletét mutatja min/adag egységben. Ez az érték 2002-ben 3,81, 2003-ban 3,10 volt, tehát 0,71 min/adag értékkel, illetve 18,6%-kal csökkent. A Scantrol eredményes alkalmazása, valamint a salakösszetétel új stratégiája következtében a kemence tűzálló bélésének élettartama a kétszeresére nőtt. A tűzálló anyag szükséges mennyisége a 2002. évi 3,37 kg/t értékről 2003-ban 1,86-ra, vagyis 1,51 kg/t nyersacél értékkel, azaz 44,8%-kal csökkent (2. ábra).
2002
2003
2. ábra Tűzálló béléskövek felhasználása a Scantrol bevezetése előtt és után
dec.
nov.
okt
szept.
aug.
júl.
2002
jún.
máj.
ápr.
márc.
jan.
dec.
nov.
okt
szept.
aug.
júl.
jún.
máj.
ápr.
márc.
febr.
jan.
dec.
nov.
okt.
szept.
aug.
júl.
jún.
máj.
ápr.
márc.
febr.
5
febr.
jan.
dec.
nov.
1,5
okt.
szept.
aug.
júl.
jún.
máj.
ápr.
márc.
febr.
2,0
jan.
3,5 2003
2002
karbantartási és gondozási idő, min/adag 4
2003
2002
tűzálló kő felhasználás kg/t folyékony acél 6
Scantrol
3,81
3
3,10
2
–0,71 min/adag
1
0
2003
1. ábra A tűzálló bélés karbantartásának és gondozásának időtartama a Scantrol bevezetése előtt és után 4,5
4,0
3,37
3,0
2,5
1,86 Scantrol
1,0
0,5
–1,51 kg/t folyékony acél
0,0
A tűzálló bélés felszórt anyagának mennyisége nőtt, mert a kemencének olyan tartományai is karbantarthatók, amelyek a kézi szórással soha nem voltak elérhetők, így közvetlenül a kemence ajtaja mögötti, az ajtótól jobbra és balra eső területek, valamint az ajtóoszlopok. Ezenkívül a kemence bélésének az eddiginél nagyobb területei javíthatók. Ennek következtében a szórással felvitt anyag fajlagos mennyisége a 2002. évi 3,14-ről 2003-ban 3,45-re, vagyis 0,31 kg/t nyersacél értékkel, azaz 9,9%-kal nőtt (3. ábra).
szórt anyag felhasználás kg/t folyékony acél
6
5
4
3,45 3,14 3
Scantrol 2
+0,31 kg/t folyékony acél 1
2002
dec.
nov.
okt
szept.
júl.
aug.
jún.
máj.
ápr.
márc.
febr.
jan.
dec.
okt.
nov.
szept.
aug.
júl.
jún.
máj.
ápr.
márc.
febr.
jan.
2003
2002
0
2003
3. ábra A felszórt anyag felhasználása a Scantrol bevezetése előtt és után A kemence hidegjavításához felhasznált anyag a 2002. évi 1,68-ról 2003-ban 1,01-re, vagyis 0,67 kg/t nyersacél értékkel, azaz 39,9%-kal csökkent (4. ábra). A kemence melegjavításához felhasznált anyag az új szórási eljárásnak köszönhetően jelentősen csökkent. A felhasznált anyag mennyisége a 2002. évi 2,79-ről 2003-ban 1,86-ra, vagyis 0,93 kg/t nyersacél értékkel, azaz 33%-kal csökkent (5. ábra). A Scantrol rendszer bevezetésével kapcsolatos költségeket és az elért megtakarításokat az 1. táblázat foglalja össze.
4,0
felhasználás kg/t folyékony acél
3,5 3,0
Scantrol
2,5 2,0
–0,67kg/t folyékony acél
1,68
1,5
1,01 1,0 0,5
2002
dec.
nov.
okt
aug.
szept.
júl.
jún.
ápr.
máj.
márc.
jan.
febr.
dec.
nov.
okt.
szept.
aug.
júl.
jún.
máj.
ápr.
márc.
jan.
febr.
2003
2002
0,0
2003
4. ábra Anyagfogyasztás a kemence, illetve a ferde fenékrészek hidegjavítása esetén, a Scantrol bevezetése előtt és után 5,0
4,0
Scantrol
3,5 3,0 2,79 2,5
1,86
2,0 1,5 1,0
–0,93 kg/t folyékony acél
0,5
2002
2003
5. ábra Anyagfogyasztás a kemence, illetve a ferde fenékrészek melegjavítása esetén, a Scantrol bevezetése előtt és után
dec.
nov.
okt
aug.
szept.
júl.
jún.
ápr.
máj.
márc.
jan.
febr.
dec.
nov.
okt.
szept.
aug.
júl.
jún.
máj.
ápr.
márc.
jan.
febr.
2003
0,0 2002
felhasználás kg/t folyékony acél
4,5
1. táblázat Megtakarítások a Scantrol rendszer működése során
Bérelt felszerelés Salak kezelése Szórt anyag Melegjavítás (kemence, ferde fenék) Hidegjavítás (kemence, ferde fenék) Tűzálló kövek Karbantartási, gondozási idő Bélésjavítási rétegek Járulékos rétegek Fajlagos nettó megtakarítás Összes nettó megtakarítás
% % kg/t nyersacél kg/t nyersacél
2002 2003 Felhasználás Scantrol Scantrol TöbbletKevesebb nélkül alkalma- felhasználás felhasználás zásával % % 0 100 100 0 100 100 3,14 3,45 9,9 2,79 1,86 –33,3
kg/t nyersacél
1,68
1,01
–39,9
kg/t nyersacél min/adag n n EUR/t nyersacél EUR/év
3,37 3,81
1,86 3,1 –22 –22
–44,8 –18,6
1,39 321 271
A költségek tartalmazzák: • a LaCam, a Scantrol és a Mincam egységek lízingköltségét, • a szórt anyag mennyiségének növekedését, • a kemence és elemei melegjavításának költségét, • regenerált MgO járulékos fogyasztásának költségét. Az alábbi előnyök adódnak: • csökkent anyagfelhasználás a hidegjavítás során, • tűzálló kövek mennyiségének csökkenése, • a tűzálló bélés csökkent karbantartási és gondozási ideje, • a kemence élettartamának megkétszerezése, • járulékos termelési műszakok. Az elért fajlagos nettó megtakarítások értéke 1,39 EUR/t nyersacél. Az ebből eredő teljes évi nettó megtakarítás 321 271 EUR. A tűzálló bélés roncsolódásának értékelési eredményei alapján a roncsolódási sebesség különféle kemenceparaméterek és acélminőségek esetén meghatározható, és így a kemence üzemmódja optimálható. A Scantrol további alkalmazása az olvasztókemence fenekén maradt anyag felismerése és szintjének, térfogatának meghatározása. Így a
csapolás után a kemencében maradt anyagmennyiség ismeretében a következő adaghoz szükséges ócskavasbetét mennyisége optimálható, a kemence termelékenysége növelhető, illetve karbantartási munkákhoz a kemence célzottan üríthető. Összeállította: Pálinkás János Irodalom Gerling, R.; Stallmann, B.; Blissenbach, D.: Vollautomatisches Wartungs- und Pflegesystem für Feuerfestauskleidungen in E-Öfen. = Stahl und Eisen, 125. k. 7. sz. 2005. p. 37–43. Giebels, B.; Schumacher, T.: Lebenszyklusbezogene Instandhaltungsmaßnahmen an Beispielen in der Stahl- und Aluminiumindustrie. = VDI-Berichte, 2006. 1927. sz. p. 95–108.
