Ventajas del control hidráulico en las máquinas de apertura de la boca del alto horno

En la producción actual de hierro en altos hornos en China, las máquinas de apertura de la boca del alto horno suelen utilizar control hidráulico en lugar de control eléctrico. Esta elección no es casual, sino que se basa en los exigentes requisitos del entorno de trabajo del alto horno, las necesidades especiales de las funciones del equipo y las ventajas incomparables de la tecnología de control hidráulico. A continuación, se explican detalladamente las razones subyacentes y las ventajas destacadas del control hidráulico en comparación con el control eléctrico.

I. Los exigentes requisitos del entorno de trabajo de los altos hornos en cuanto al método de control

La producción de hierro en altos hornos es un proceso muy exigente, ya que el entorno de trabajo se caracteriza por altas temperaturas, cargas pesadas, mucho polvo y condiciones complejas y cambiantes. Durante su funcionamiento, las máquinas de apertura de bocas de hierro deben soportar temperaturas de entre 1400 y 1600 °C, impactos de cientos de toneladas y vibraciones continuas durante el proceso de apertura, además de funcionar de forma estable en un entorno con una concentración de polvo que a menudo supera los 50 mg/m³. En condiciones tan adversas, el método de control del equipo debe tener una gran potencia de salida, una alta estabilidad y fiabilidad para garantizar el buen funcionamiento de la apertura de la boca del horno y evitar accidentes de producción o daños en el equipo debido a fallos en el control.

II. Análisis comparativo completo entre el control hidráulico y el control eléctrico

(I) Capacidad de potencia de salida: la gran ventaja de la hidráulica

El control hidráulico convierte la energía mecánica del motor eléctrico en energía hidráulica mediante una bomba hidráulica, y luego convierte la energía hidráulica en energía mecánica mediante un cilindro hidráulico o un motor hidráulico, lo que permite generar una potente fuerza de empuje de 300 a 800 toneladas, con un tiempo de respuesta de potencia ≤0,1 segundos, lo que permite una explosión instantánea.

Por el contrario, el control eléctrico depende principalmente del motor eléctrico para proporcionar potencia. A pesar de los continuos avances en la tecnología de los motores eléctricos, en condiciones de volumen y potencia equivalentes, el par y la fuerza de empuje de los motores eléctricos suelen ser de solo 50 a 150 toneladas, con una potencia máxima limitada, un tiempo de respuesta ≥0,5 segundos y una gran influencia de la inercia del motor. Un equipo eléctrico para abrir bocas de fundición tarda 5 minutos en completar la apertura y tiene una tasa de éxito de solo el 70 %, lo que dificulta satisfacer la necesidad de una potencia instantánea y explosiva para abrir bocas de fundición.

(2) Estabilidad y fiabilidad: garantía de estabilidad hidráulica

El sistema hidráulico tiene excelentes propiedades de amortiguación y absorción de vibraciones. Durante el proceso de apertura de la boca del horno, cuando se producen cambios en la estructura interna de la boca o aumenta repentinamente la resistencia, la compresibilidad del aceite hidráulico y la función de regulación de la válvula hidráulica permiten ajustar automáticamente la fuerza de salida y absorber más del 60 % de la energía del impacto, lo que garantiza un funcionamiento estable del equipo y evita eficazmente daños o fallos de control debidos a impactos excesivos. Al mismo tiempo, los componentes hidráulicos están conectados mediante tuberías totalmente cerradas, que alcanzan el grado de protección IP68, lo que permite aislar eficazmente el polvo, las virutas de hierro y otras impurezas, de modo que, incluso en las duras condiciones del alto horno, el intervalo entre averías sigue siendo superior a 8000

horas.

Los componentes electrónicos de los equipos de control eléctrico son muy sensibles al entorno. En el entorno de alta temperatura del alto horno, por encima de los 80 °C, la tasa de fallos del módulo PLC se triplica; en entornos con mucho polvo, este entra en el interior del motor y reduce su eficiencia de disipación del calor en un 40 %, lo que afecta a su funcionamiento normal; además, los campos magnéticos de alta temperatura pueden provocar errores en la señal del codificador superiores al 10 %, lo que provoca inestabilidad en la transmisión de la señal. Todos estos factores reducen en gran medida la fiabilidad de los equipos de control eléctrico y aumentan los costes de mantenimiento y el tiempo de inactividad.

(3) Precisión y flexibilidad de control: precisión y flexibilidad hidráulicas

El control hidráulico permite controlar con precisión el caudal, la presión y la dirección mediante diversos tipos de válvulas hidráulicas, lo que permite un ajuste de la presión con una precisión del 0,5 % y admite el control de la curva de velocidad en forma de «S». Al inicio de la apertura del crisol, se puede ajustar la presión del sistema hidráulico para perforar lentamente con una fuerza menor y proteger el equipo del crisol; al acercarse al conducto de hierro fundido, se aumenta la presión para abrir rápidamente el crisol. Por ejemplo, tras la adopción del control hidráulico en Lian Steel, la verticalidad del conducto del crisol aumentó hasta el 98,7 %, lo que mejoró significativamente la calidad y la eficiencia de la apertura del crisol y prolongó su vida útil.

Aunque el control eléctrico tiene una mayor precisión en teoría, en la práctica, el arranque, la parada y la regulación de velocidad del motor eléctrico presentan inercia, lo que ralentiza la velocidad de respuesta y dificulta la adaptación rápida a las condiciones complejas y cambiantes del proceso de apertura de la boca de fundición. Además, el rango de regulación de velocidad de los equipos de control eléctrico es solo de 1:100, lo que no permite ofrecer una regulación de la potencia de salida en un amplio rango según las diferentes necesidades, como lo hace el control hidráulico.

(4) Mantenimiento y costes: ventaja económica de la hidráulica

El mantenimiento de los sistemas hidráulicos es relativamente sencillo y se centra principalmente en el cambio de aceite hidráulico y la comprobación de las juntas de los componentes hidráulicos. Siempre que se cambie periódicamente el aceite hidráulico homologado y se mantenga el sistema limpio y sellado, los componentes hidráulicos tendrán una vida útil más larga. Además, los componentes hidráulicos están muy estandarizados, las piezas de repuesto son fáciles de conseguir en el mercado y el mantenimiento es rápido y sencillo, por lo que, según cálculos basados en un ciclo de 5 años, los costes medios anuales de mantenimiento son bajos.

En el caso de los equipos de control eléctrico, si se dañan los componentes electrónicos, la reparación es difícil y se necesitan técnicos especializados y equipos de detección para diagnosticar y reparar la avería. Algunos componentes electrónicos de alta gama son caros y su sustitución tiene un coste elevado. Además, debido a las frecuentes averías en el entorno hostil de los altos hornos, la frecuencia de mantenimiento aumenta, por lo que el coste total de mantenimiento es significativamente más alto que el de los equipos de control hidráulico.

(5) Aplicación real en el mercado mundial: amplio reconocimiento de la hidráulica

En el mercado nacional, los altos hornos de gran y mediana tamaño, como Baosteel, Shougang y Wuhan Iron and Steel, utilizan de forma generalizada máquinas de apertura de boca de hierro totalmente hidráulicas.

En el mercado internacional, los principales proveedores de equipos para altos hornos de Europa, Asia y América del Norte utilizan la control hidráulico como tecnología principal. Las máquinas de apertura de boca de hierro hidráulicas ocupan el 75 % del mercado europeo, y los equipos totalmente hidráulicos de Pohang, Corea del Sur, representan hasta el 92 %.

III. Resumen

En resumen, tanto en el mercado chino como en el internacional, el uso de control hidráulico en las máquinas de apertura de bocas de alto horno es la mejor opción tras considerar detenidamente las particularidades del entorno de trabajo de los altos hornos y los requisitos funcionales de los equipos. El control hidráulico presenta ventajas evidentes sobre el control eléctrico en términos de potencia de salida, estabilidad y fiabilidad, precisión y flexibilidad de control, y costes de mantenimiento. Se adapta mejor a las complejas y adversas condiciones de producción de la fundición de hierro en altos hornos, garantiza el funcionamiento eficiente y estable de la máquina de apertura de la boca del alto horno y mejora considerablemente la seguridad y la rentabilidad de la producción del alto horno.

Esperamos que la información anterior le haya ayudado a comprender mejor las razones por las que las máquinas de apertura de la boca del alto horno utilizan control hidráulico. Si tiene alguna otra pregunta o necesita más información, no dude en ponerse en contacto con nosotros.