En la producción actual de fundición de hierro en hornos altos de China, las máquinas abridoras de boca de colada generalmente adoptan el control hidráulico en lugar del eléctrico. Esta elección no es casual, sino que se basa en los exigentes requisitos del entorno de operación de los hornos altos, las necesidades específicas de las funciones del equipo y las incomparables y destacadas ventajas de la tecnología de control hidráulico. A continuación, se expondrán en detalle las razones subyacentes y las ventajas sobresalientes del control hidráulico en comparación con el eléctrico.
I. Exigentes requisitos del entorno de operación de los hornos altos para el modo de control
La fundición de hierro en hornos altos es un proceso productivo lleno de retos, con un entorno de operación de alta temperatura, cargas pesadas, alto contenido de polvo y condiciones de trabajo complejas y variables. Al operar, la máquina abridora de boca de colada debe enfrentarse directamente a metal fundido a altas temperaturas (entre 1400 y 1600 °C), soportar impactos de cientos de toneladas y vibraciones continuas durante el proceso de apertura de la boca, y al mismo tiempo funcionar de manera estable en un entorno donde la concentración de polvo suele superar los 50 mg/m³. En condiciones tan adversas, el modo de control del equipo debe tener una potente salida de energía, un alto nivel de estabilidad y fiabilidad para garantizar el desarrollo fluido de la operación de apertura de la boca y evitar accidentes productivos o daños al equipo causados por fallos de control.
II. Análisis comparativo integral entre control hidráulico y control eléctrico
(I) Capacidad de salida de energía: la fuerte ventaja del hidráulico
El control hidráulico convierte la energía mecánica del motor eléctrico en energía hidráulica a través de una bomba hidráulica, y luego convierte la energía hidráulica en energía mecánica mediante un cilindro hidráulico o un motor hidráulico. Puede generar una potente fuerza de empuje entre 300 y 800 toneladas, que se puede ajustar con flexibilidad, con un tiempo de respuesta de energía ≤ 0,1 segundos, permitiendo una liberación instantánea de potencia.
Por el contrario, el control eléctrico depende principalmente de motores eléctricos para suministrar energía. Incluso con el constante progreso de la tecnología de motores, en condiciones de volumen y potencia equivalentes, el par y la fuerza de empuje de los motores eléctricos suelen ser solo entre 50 y 150 toneladas, con una salida de pico limitada y un tiempo de respuesta de energía ≥ 0,5 segundos, afectado en gran medida por la inercia del motor. Un equipo eléctrico abridor de boca de colada tarda 5 minutos en completar la apertura, con una tasa de éxito del 70%, por lo que es difícil satisfacer la necesidad de liberación instantánea de gran potencia durante el proceso de apertura de la boca.
(II) Estabilidad y fiabilidad: la garantía estable del hidráulico
El sistema hidráulico tiene excelentes propiedades de amortiguamiento y absorción de vibraciones. Durante la apertura de la boca de colada, cuando se producen cambios en la estructura interna de la boca o un aumento repentino de la resistencia, la compresibilidad del aceite hidráulico y la función de regulación de las válvulas hidráulicas permiten ajustar automáticamente la fuerza de salida, absorbiendo más del 60% de la energía de impacto. Esto hace que el equipo funcione de manera estable, evitando eficazmente daños al equipo o fallos de control causados por impactos excesivos. Al mismo tiempo, los componentes hidráulicos están conectados mediante tuberías completamente cerradas, alcanzando el grado de protección IP68, que puede aislar eficazmente impurezas como polvo y virutas de hierro. Incluso en el entorno adverso de los hornos altos, el tiempo entre fallos sigue superando las 8000 horas.
Los componentes electrónicos de los equipos de control eléctrico son extremadamente sensibles al entorno. En el entorno de alta temperatura de los hornos altos, cuando la temperatura supera los 80 °C, la tasa de fallos de los módulos PLC aumenta 3 veces. En entornos con alto contenido de polvo, el polvo penetra en el interior del motor, lo que reduce en un 40% la eficiencia de disipación de calor del motor y afecta su funcionamiento normal. Además, el campo magnético de alta temperatura tiende a causar errores de señal en los codificadores superiores al 10%, resultando en una transmisión inestable de señales. Todos estos factores reducen drásticamente la fiabilidad de los equipos de control eléctrico y aumentan los costos de mantenimiento y el tiempo de parada.
(III) Precisión y flexibilidad de control: la precisión y flexibilidad del hidráulico
El control hidráulico puede lograr un control preciso de caudal, presión y dirección a través de diversos tipos de válvulas hidráulicas, alcanzando un ajuste de presión de alta precisión de nivel 0,5% y admitiendo el control de curva de velocidad tipo "S". Al inicio de la apertura de la boca de colada, se puede ajustar la presión del sistema hidráulico para realizar una perforación lenta con una fuerza menor, protegiendo el equipo de la boca de colada; cuando se acerca al canal de metal fundido, se aumenta la presión para abrir la boca rápidamente. Por ejemplo, después de que el acero de Lianshou adoptara el control hidráulico, la perpendicularidad del canal de la boca de colada se elevó al 98,7%, mejorando significativamente la calidad y la eficiencia de la apertura de la boca y prolongando la vida útil de la boca de colada.
Aunque el control eléctrico tiene, en teoría, una alta precisión, en aplicaciones prácticas, el arranque, la parada y el ajuste de velocidad del motor eléctrico presentan inercia, con una velocidad de respuesta lenta, lo que dificulta adaptarse rápidamente a las condiciones de trabajo complejas y variables durante la apertura de la boca de colada. Además, el rango de ajuste de velocidad de los equipos de control eléctrico es solo 1:100, por lo que no puede proporcionar un ajuste amplio de salida de energía según diferentes necesidades, a diferencia del control hidráulico.
(IV) Mantenimiento y costos: la ventaja económica del hidráulico
El mantenimiento del sistema hidráulico es relativamente sencillo, centrándose en el reemplazo de aceite hidráulico y la inspección de sellado de componentes hidráulicos. Con solo reemplazar regularmente el aceite hidráulico calificado y mantener el sistema limpio y sellado, los componentes hidráulicos tienen una larga vida útil. Además, los componentes hidráulicos tienen un alto grado de estandarización, por lo que las piezas de repuesto son fáciles de obtener en el mercado y el mantenimiento es conveniente y rápido. Según el cálculo de un ciclo de 5 años, los costos anuales de mantenimiento son relativamente bajos.
Si los componentes electrónicos de los equipos de control eléctrico se dañan, el mantenimiento es difícil y requiere personal técnico especializado y equipos de detección para diagnosticar y reparar fallos. Algunos componentes electrónicos de alta gama tienen precios caros, lo que incrementa los costos de reemplazo. Además, sus frecuentes fallos en el entorno adverso de los hornos altos aumentan la frecuencia de mantenimiento, por lo que los costos totales de mantenimiento son significativamente más altos que los de los equipos de control hidráulico.
(V) Aplicaciones prácticas en el mercado global: el amplio reconocimiento del hidráulico
En el mercado nacional, las grandes y medianas plantas de hornos altos como Baosteel, Shougang y Wuhan Iron and Steel adoptan generalmente máquinas abridoras de boca de colada totalmente hidráulicas.
En el mercado internacional, los principales proveedores de equipos de hornos altos de Europa, Asia y América del Norte toman el control hidráulico como tecnología central. Las máquinas abridoras de boca de colada hidráulicas ocupan el 75% del mercado europeo, y la proporción de equipos totalmente hidráulicos en POSCO (Corea del Sur) alcanza el 92%.
III. Conclusión
En resumen, tanto en el mercado chino como en el internacional, la adopción de control hidráulico en las máquinas abridoras de boca de colada de hornos altos es la opción óptima después de considerar exhaustivamente la particularidad del entorno de operación de los hornos altos y las necesidades funcionales del equipo. El control hidráulico tiene ventajas obvias en comparación con el control eléctrico en términos de salida de energía, estabilidad y fiabilidad, precisión y flexibilidad de control y costos de mantenimiento. Puede adaptarse mejor a las condiciones productivas complejas y adversas de la fundición de hierro en hornos altos, garantizando un funcionamiento eficiente y estable de las máquinas abridoras de boca de colada y mejorando significativamente la seguridad y los beneficios económicos de la producción de hornos altos.
Esperamos que el contenido anterior le permita entender más claramente las razones por las que las máquinas abridoras de boca de colada de hornos altos adoptan el control hidráulico. Si tiene otras preguntas o necesita más información, no dude en ponerse en contacto con nosotros en cualquier momento.
