Análise de Acidentes com Eletrodos em Fornos de Arco Submerso (SAF)

Incidentes de segurança com eletrodos representam uma categoria prevalente de acidentes nas indústrias de metais não ferrosos e carbeto de cálcio, particularmente em fornos de arco submerso (SAF) em operações de fusão. Uma análise precisa das causas-raiz por trás dos acidentes com eletrodos é crucial, pois permite a implementação de medidas preventivas direcionadas para mitigar sua frequência. No entanto, a análise de acidentes de segurança com eletrodos é influenciada por uma miríade de fatores, tanto dos fornecedores de pasta de eletrodo quanto dos fabricantes de aplicações. Para determinar com precisão a causa dos acidentes de segurança com eletrodos, é essencial um acordo mútuo sobre evidências diretas objetivas, com a seção do eletrodo do forno de arco submerso servindo como uma excelente fonte de tal evidência. Portanto, analisar as seções dos eletrodos tem uma importância prática significativa.

1. Retração e Afrouxamento da Pasta do Eletrodo Levando a Materiais Granulares e em Camadas

Observação da Seção Transversal: A seção transversal do eletrodo exibe um fenômeno distinto de retração camada por camada, caracterizado por matéria granular. Dependendo da seção transversal da fonte de radiação de combustão do eletrodo, os materiais granulares podem se depositar ao longo do anel externo do eletrodo ou em seu centro.

Fenômenos Adicionais: O índice de fluidez da pasta do eletrodo excede 2,0, e o alongamento excede 40.

Causa Raiz: A popularidade excessiva da pasta do eletrodo causa retração das partículas, reduzindo a resistência dos eletrodos com mais pedras, tornando-os suscetíveis à quebra sob forças externas. A tensão térmica dentro do eletrodo contribui ainda mais para a quebra das partículas. Os dois acúmulos distintos de pedras resultam de diferentes métodos de sinterização.

2. Barras Excessivas e Longas no Cilindro do Eletrodo, Comum em Fornos de Ignição Novos

Condição da Seção: A seção abre em segmentos ao longo da nervura.

Fenômenos Adicionais: Os valores do índice de inspeção da pasta do eletrodo são normais, mas fenômenos pós-ignição, como queda de válvula, bifurcação e inversão, são prevalentes.

Causa Raiz: Para SAFs recém-ignitados, os problemas geralmente vêm das nervuras do tubo do eletrodo. Um número excessivo, densidade ou comprimento de nervuras pode segmentar a pasta do eletrodo em muitos pedaços pequenos, reduzindo a resistência geral do eletrodo. Perfurações incorretas ou insuficientes nas nervuras também podem levar ao desprendimento e rachaduras do eletrodo.

3. Fluidez Insuficiente ou Baixa da Pasta do Eletrodo (Valor de Plasticidade < 5%)

Condição da Seção: A seção exibe rachaduras óbvias, revelando vagamente a pasta do eletrodo.

Fenômenos Adicionais: O índice de fluidez da pasta do eletrodo é inferior a 1,0, e o valor de plasticidade é inferior a 2,0.

Causa Raiz: A má fluidez na pasta do eletrodo impede que ela preencha todo o espaço do cilindro do eletrodo, resultando em rachaduras e suspensão da pasta, o que diminui a resistência geral do eletrodo.

4. Fusão da Camada Superior da Coluna de Pasta

Condição da Seção: A seção está solta e rachada, com algumas seções parecendo niveladas.

Fenômenos Adicionais: As observações indicam que a camada superior da coluna de pasta derrete em um estado viscoso, com sopro de tubo de caldeira ocorrendo de cima para baixo até o tempo de adição da pasta antes da quebra do eletrodo. A extensão da retração e do afrouxamento em tais quebras de eletrodos depende da circulação normal da própria pasta do eletrodo.

Causa Fundamental: O alto coeficiente de transferência de calor das matérias-primas da pasta de eletrodo comumente usadas em SAFs grandes e médias faz com que a camada superior da coluna de pasta derreta facilmente. Paradas prolongadas do forno levam à coagulação secundária da camada superior derretida. Se a pasta do eletrodo não for adicionada prontamente, todo o processo de sinterização do eletrodo é concluído. Após o aumento secundário da temperatura, a popularidade da pasta do eletrodo diminui, reduzindo a resistência do eletrodo e causando quebras duras.

5. Má Resistência ao Choque Térmico da Pasta do Eletrodo

Condição da Seção: A seção está nivelada.

Fenômenos Adicionais: Mudanças significativas no fluxo elétrico ocorrem antes do corte do eletrodo, com todos os outros parâmetros permanecendo normais.

Causa Raiz: Variações na corrente causam aquecimento diferencial das partes do eletrodo, induzindo tensão térmica. A fraca resistência ao choque térmico na pasta do eletrodo leva a rachaduras. As taxas de sinterização rápidas durante a sinterização do eletrodo também expandem a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do eletrodo. Rachaduras verticais sem bifurcação inferior geralmente indicam fraca resistência ao choque térmico na pasta do eletrodo.

6. Contaminação por Objetos Estranhos

Condição da Seção Transversal: A seção está nivelada, com sujeira visível.

Fenômenos Adicionais: Há sujeira na pasta do eletrodo durante a operação, o cilindro do eletrodo não tem tampa e a oficina de produção está cheia de fumaça e poeira.

Causa Raiz: Os contaminantes bloqueiam a fluidez convencional da pasta do eletrodo, impedindo a sinterização das seções sujas do eletrodo em um todo coeso. Essa redução na resistência do eletrodo leva a rachaduras.

7. Quebra Macia do Núcleo Preto

Condição da Seção: A área próxima à seção do eletrodo está nivelada, com o anel do meio levantado ou abaixado.

Observações Adicionais: A sinterização do eletrodo é lenta, com todos os outros parâmetros permanecendo normais.

Causa Raiz: A sinterização lenta do eletrodo resulta em um núcleo não sinterizado ao redor do eletrodo do misturador, enquanto o eletrodo sinterizado tem baixa resistência, tornando-o propenso à quebra sob impacto significativo de força externa.

8. Problemas com a Preparação de Materiais Residuais do Forno (Baixo Teor de Carbono e Alcalinidade da Escória)

Seção Transversal: O eletrodo sofre corrosão severa e bifurcação durante a operação, estreitando significativamente de cima para baixo.

Fenômenos Adicionais: A inspeção da pasta do eletrodo é normal, mas a temperatura do forno de aquecimento é baixa, a produção é pequena e o eletrodo é inserido muito profundamente.

Causa Raiz: A deficiência de carbono em materiais residuais de SAF leva à corrosão severa de materiais dissolvidos nos eletrodos, reduzindo a resistência geral dos eletrodos estreitados e tornando-os propensos à fratura sob impacto significativo de força externa.

9. Má Resistência à Oxidação da Pasta do Eletrodo

Condição da Seção: O eletrodo estreita significativamente, com severa oxidação lateral do ar.

Fenômenos Adicionais: A operação do SAF é normal sem infiltração de água, e a aplicação do ventilador centrífugo permanece inalterada sem falha de energia.

Causa Raiz: A má resistência à oxidação na pasta do eletrodo leva à oxidação excessiva do ar, estreitando o eletrodo e reduzindo sua resistência geral, tornando-o propenso à quebra sob impacto significativo de força externa. O julgamento da fraca resistência à oxidação e da corrosão do eletrodo induzida por deficiência de carbono é baseado na largura mais estreita da pasta do eletrodo sob a superfície do material, indicando fatores de deficiência de carbono, enquanto a má resistência à oxidação é indicada quando a superfície do material é mais estreita.

Os eletrodos de forno de arco submerso são propensos a numerosos acidentes de quebra macia e dura, que são altamente complexos. Analisar a causa de um acidente apenas a partir da seção transversal é insuficiente. Portanto, antes de conduzir uma análise aprofundada, é essencial garantir que os valores do índice de inspeção da pasta do eletrodo, particularmente a resistência, atendam aos padrões. Somente a pasta do eletrodo com resistência dentro dos padrões justifica uma análise mais aprofundada da seção transversal do eletrodo. Os dados fornecidos pela seção transversal do eletrodo podem refletir objetivamente o comportamento do eletrodo durante todo o processo de sinterização, oferecendo um método para analisar acidentes de segurança com eletrodos.

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