การวิเคราะห์สาเหตุและมาตรการแก้ไขสำหรับการแตกหักแบบอ่อนและแบบรุนแรง

หลังจากพัฒนามากว่า 80 ปี อุตสาหกรรมแคลเซียมคาร์ไบด์ของจีนได้กลายเป็นอุตสาหกรรมวัตถุดิบเคมีพื้นฐานที่สำคัญ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยแรงผลักดันจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจภายในประเทศและความต้องการแคลเซียมคาร์ไบด์ที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมปลายน้ำ กำลังการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ในประเทศจึงขยายตัวอย่างรวดเร็ว ในปี 2555 มีบริษัทผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ในประเทศจีน 311 แห่ง และผลผลิตสูงถึง 18 ล้านตัน ในอุปกรณ์เตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์ อิเล็กโทรดเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่สำคัญ ซึ่งมีบทบาทในการนำความร้อนและการถ่ายเทความร้อน ในการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งเข้าไปในเตาผ่านอิเล็กโทรดเพื่อสร้างประกายไฟ และความร้อนจากความต้านทานและความร้อนจากประกายไฟจะถูกนำมาใช้เพื่อปลดปล่อยพลังงาน (อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 2000 องศาเซลเซียส) สำหรับการหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์ การทำงานปกติของอิเล็กโทรดขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น คุณภาพของกาวอิเล็กโทรด คุณภาพของเปลือกอิเล็กโทรด คุณภาพการเชื่อม ระยะเวลาการคลายแรงดัน และระยะเวลาการทำงานของอิเล็กโทรด ในระหว่างการใช้งานอิเล็กโทรด ระดับการทำงานของผู้ปฏิบัติงานค่อนข้างเข้มงวด การใช้งานอิเล็กโทรดอย่างไม่ระมัดระวังอาจทำให้อิเล็กโทรดแตกหักได้ง่าย ทั้งแบบอ่อนและแบบแข็ง ส่งผลกระทบต่อการส่งและการแปลงพลังงานไฟฟ้า ทำให้สภาพเตาหลอมเสื่อมลง และอาจทำให้เครื่องจักรและอุปกรณ์ไฟฟ้าเสียหายได้ ความปลอดภัยในชีวิตของผู้ปฏิบัติงานก็เช่นกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน 2549 เกิดเหตุอิเล็กโทรดแตกหักแบบอ่อนที่โรงงานผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ในหนิงเซี่ย ทำให้คนงาน 12 คนในที่เกิดเหตุถูกไฟไหม้ รวมถึงเสียชีวิต 1 ราย และบาดเจ็บสาหัส 9 ราย และในปี 2552 เกิดเหตุอิเล็กโทรดแตกหักแบบแข็งที่โรงงานผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์ในซินเจียง ทำให้คนงาน 5 คนในที่เกิดเหตุถูกไฟไหม้บาดเจ็บสาหัส

การวิเคราะห์สาเหตุของการแตกหักแบบอ่อนและแบบแข็งของอิเล็กโทรดเตาเผาแคลเซียมคาร์ไบด์
1. การวิเคราะห์สาเหตุของการแตกหักแบบอ่อนตัวของอิเล็กโทรดเตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์

อัตราการเผาผนึกของอิเล็กโทรดต่ำกว่าอัตราการสิ้นเปลือง เมื่อวางอิเล็กโทรดที่ยังไม่เผาลง อิเล็กโทรดจะแตกหักได้ง่าย หากผู้ปฏิบัติงานเตาเผาไม่รีบอพยพออกไปทันเวลา อาจทำให้เกิดแผลไหม้ได้ สาเหตุเฉพาะที่ทำให้อิเล็กโทรดแตกหักได้ง่ายมีดังนี้:
1.1 คุณภาพของสารวางอิเล็กโทรดไม่ดีและมีสารระเหยมากเกินไป

1.2 แผ่นเหล็กหุ้มอิเล็กโทรดบางหรือหนาเกินไป หากบางเกินไปจะทำให้ทนต่อแรงภายนอกมากไม่ได้และอาจฉีกขาด ทำให้กระบอกอิเล็กโทรดงอหรือรั่ว และแตกหักง่ายเมื่อถูกกดลง หากหนาเกินไปจะทำให้แผ่นเหล็กหุ้มและแกนอิเล็กโทรดไม่สัมผัสกันอย่างแนบสนิท และอาจทำให้แกนแตกหักง่าย

1.3 เปลือกของลวดเชื่อมเหล็กผลิตได้ไม่ดี หรือคุณภาพการเชื่อมไม่ดี ทำให้เกิดรอยแตก ส่งผลให้เกิดการรั่วซึมหรือแตกหักง่าย

1.4 การกดและวางอิเล็กโทรดบ่อยเกินไป ช่วงเวลาสั้นเกินไป หรืออิเล็กโทรดยาวเกินไป ทำให้เกิดการขาดแบบอ่อนๆ

1.5 หากไม่ได้เติมน้ำยาประสานอิเล็กโทรดในเวลาที่เหมาะสม หรือตำแหน่งของน้ำยาประสานอิเล็กโทรดสูงหรือต่ำเกินไป จะทำให้อิเล็กโทรดเสียหายได้

1.6 หากใช้ครีมอิเล็กโทรดมากเกินไป ไม่ระมัดระวังในการใส่ครีม วางบนร่อง และอยู่เหนือศีรษะ อาจทำให้เกิดการแตกหักได้ง่าย

1.7 ขั้วไฟฟ้าไม่ได้ผ่านกระบวนการเผาผนึกที่ดี เมื่อลดขั้วไฟฟ้าลงและหลังจากลดขั้วไฟฟ้าลงแล้ว กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถควบคุมได้อย่างเหมาะสม ทำให้กระแสไฟฟ้าสูงเกินไป ส่งผลให้ตัวเรือนขั้วไฟฟ้าไหม้และขั้วไฟฟ้าแตกหักได้ง่าย

1.8 เมื่อความเร็วในการลดระดับอิเล็กโทรดเร็วกว่าความเร็วในการเผาผนึก ส่วนของวัสดุที่ใช้ในการขึ้นรูปจะถูกเปิดเผย หรือส่วนประกอบนำไฟฟ้ากำลังจะถูกเปิดเผย ปลอกอิเล็กโทรดจะรับกระแสไฟฟ้าทั้งหมดและเกิดความร้อนสูง เมื่อปลอกอิเล็กโทรดร้อนเกิน 1200 °C ความแข็งแรงในการรับแรงดึงจะลดลงจนไม่สามารถรับน้ำหนักของอิเล็กโทรดได้ และจะเกิดอุบัติเหตุแตกหักได้

2. การวิเคราะห์สาเหตุของการแตกหักอย่างรุนแรงของอิเล็กโทรดเตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์

เมื่ออิเล็กโทรดหัก หากแคลเซียมคาร์ไบด์หลอมเหลวกระเด็นออกมา ผู้ปฏิบัติงานไม่มีมาตรการป้องกัน และหากไม่สามารถอพยพออกไปได้ทันเวลา อาจทำให้เกิดแผลไหม้ได้ สาเหตุเฉพาะที่ทำให้อิเล็กโทรดหักอย่างรุนแรง ได้แก่:

2.1 โดยทั่วไปแล้ว สารละลายอิเล็กโทรดมักไม่ได้เก็บรักษาอย่างเหมาะสม มีปริมาณเถ้าสูงเกินไป มีสิ่งเจือปนมากเกินไป สารละลายอิเล็กโทรดมีสารระเหยน้อยเกินไป เกิดการหลอมรวมก่อนกำหนด หรือมีการยึดเกาะไม่ดี ทำให้อิเล็กโทรดแตกหักได้ง่าย

2.2 อัตราส่วนของเนื้ออิเล็กโทรดที่แตกต่างกัน อัตราส่วนของสารยึดเกาะน้อย การผสมที่ไม่สม่ำเสมอ ความแข็งแรงของอิเล็กโทรดต่ำ และสารยึดเกาะที่ไม่เหมาะสม หลังจากที่เนื้ออิเล็กโทรดละลายแล้ว ความหนาของอนุภาคจะแยกตัวออก ซึ่งจะลดความแข็งแรงของอิเล็กโทรดและอาจทำให้อิเล็กโทรดแตกได้

2.3 มีไฟฟ้าดับบ่อยครั้ง และการจ่ายไฟก็ถูกตัดและเปิดใหม่บ่อยครั้ง ในกรณีที่ไฟฟ้าดับ มาตรการที่จำเป็นไม่ได้ถูกดำเนินการ ส่งผลให้ขั้วไฟฟ้าแตกร้าวและเกิดการหลอมละลาย

2.4 มีฝุ่นละอองจำนวนมากตกลงไปในตัวปลอกอิเล็กโทรด โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากปิดใช้งานเป็นเวลานาน จะทำให้เกิดชั้นเถ้าหนาสะสมอยู่ในปลอกเหล็กอิเล็กโทรด หากไม่ทำความสะอาดหลังจากใช้งานแล้ว จะทำให้เกิดการหลอมละลายและการหลุดลอกของอิเล็กโทรด ซึ่งจะทำให้เกิดการแตกหักอย่างรุนแรงของอิเล็กโทรด

2.5 หากระยะเวลาที่ไฟฟ้าดับนานเกินไป และส่วนที่ใช้งานของอิเล็กโทรดไม่ได้ถูกแช่ในประจุไฟฟ้าและเกิดการออกซิเดชันอย่างรุนแรง ซึ่งจะทำให้อิเล็กโทรดแตกหักได้ง่าย

2.6 ขั้วไฟฟ้าต้องเผชิญกับการเย็นตัวและร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของความเค้นภายในอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างขั้วไฟฟ้าที่เสียบเข้าไปด้านในและด้านนอกของวัสดุในระหว่างการบำรุงรักษา ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านในและด้านนอกของส่วนประกอบสัมผัสมีมาก การให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการส่งกำลังอาจทำให้เกิดการแตกหักอย่างรุนแรงได้

2.7 ความยาวใช้งานของอิเล็กโทรดยาวเกินไปและแรงดึงมากเกินไป ซึ่งเป็นภาระต่ออิเล็กโทรดเอง หากใช้งานอย่างไม่ระมัดระวัง อาจทำให้เกิดการหักอย่างรุนแรงได้

2.8 ปริมาณอากาศที่จ่ายผ่านท่อจับยึดอิเล็กโทรดมีน้อยเกินไปหรือหยุดไหล และปริมาณน้ำหล่อเย็นมีน้อยเกินไป ทำให้เนื้ออิเล็กโทรดละลายมากเกินไปจนกลายเป็นเหมือนน้ำ ส่งผลให้วัสดุคาร์บอนที่เป็นอนุภาคตกตะกอน ส่งผลต่อความแข็งแรงในการเผาผนึกของอิเล็กโทรด และทำให้อิเล็กโทรดแตกหักได้ง่าย

2.9 ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าของอิเล็กโทรดมีค่าสูง ซึ่งอาจทำให้อิเล็กโทรดแตกหักได้

มาตรการป้องกันเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกหักของอิเล็กโทรดแบบอ่อนและแบบแข็ง
1. มาตรการป้องกันการแตกหักแบบอ่อนตัวของเตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์

1.1 ควบคุมความยาวในการทำงานของอิเล็กโทรดอย่างเหมาะสม เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์

1.2 ความเร็วในการลดระดับต้องสอดคล้องกับความเร็วในการเผาผนึกของอิเล็กโทรด

1.3 ตรวจสอบความยาวของอิเล็กโทรดและขั้นตอนการปรับความแข็งและความอ่อนอย่างสม่ำเสมอ คุณสามารถใช้แท่งเหล็กวัดความแข็งของอิเล็กโทรดและฟังเสียงได้ หากได้ยินเสียงที่แหลมคมมาก แสดงว่าอิเล็กโทรดนั้นอยู่ในสภาพที่สมบูรณ์แล้ว หากเสียงไม่แหลมคมมาก แสดงว่าอิเล็กโทรดอ่อนเกินไป นอกจากนี้ ความรู้สึกก็แตกต่างกันด้วย หากแท่งเหล็กไม่รู้สึกถึงความยืดหยุ่นเมื่อออกแรง แสดงว่าอิเล็กโทรดอ่อนเกินไปและต้องค่อยๆ เพิ่มแรงกด

1.4 ตรวจสอบสภาพของอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอ (คุณสามารถประเมินสภาพของอิเล็กโทรดได้จากประสบการณ์ เช่น อิเล็กโทรดที่ดีจะมีผิวสีแดงเข้มอมเหล็กเล็กน้อย อิเล็กโทรดที่มีสีขาว มีรอยแตกภายใน และไม่เห็นผิวเหล็ก แสดงว่าแห้งเกินไป มีควันดำ มีจุดดำ จุดขาว แสดงว่าคุณภาพของอิเล็กโทรดอ่อนตัวลง)

1.5 ตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมของปลอกอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอ โดยตรวจสอบหนึ่งส่วนสำหรับการเชื่อมแต่ละครั้ง และอีกหนึ่งส่วนสำหรับการตรวจสอบ

1.6 ตรวจสอบคุณภาพของน้ำยาประสานอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอ

1.7 ในช่วงเริ่มต้นการทำงานและช่วงเพิ่มโหลด ไม่ควรเพิ่มโหลดเร็วเกินไป ควรเพิ่มโหลดตามความเหมาะสมของอิเล็กโทรด

1.8 ตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอว่าแรงยึดของส่วนประกอบสัมผัสอิเล็กโทรดนั้นเหมาะสมหรือไม่

1.9 ตรวจสอบความสูงของแท่งวางอิเล็กโทรดอย่างสม่ำเสมอ อย่าให้สูงเกินไป

1.10 บุคลากรที่ปฏิบัติงานในที่ที่มีอุณหภูมิสูงควรสวมใส่อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและการกระเด็นของเหลว

2. มาตรการป้องกันการแตกหักอย่างรุนแรงของอิเล็กโทรดเตาเผาแคลเซียมคาร์ไบด์

2.1 ควบคุมความยาวใช้งานของอิเล็กโทรดอย่างเคร่งครัด ต้องวัดความยาวของอิเล็กโทรดทุกสองวันและต้องมีความแม่นยำ โดยทั่วไป ความยาวใช้งานของอิเล็กโทรดควรอยู่ที่ 1800-2000 มม. ห้ามยาวหรือสั้นเกินไป

2.2 หากอิเล็กโทรดมีความยาวมากเกินไป คุณสามารถยืดเวลาการคลายแรงดันและลดอัตราส่วนของอิเล็กโทรดในขั้นตอนนี้ได้

2.3 ตรวจสอบคุณภาพของน้ำยาประสานอิเล็กโทรดอย่างเข้มงวด ปริมาณเถ้าต้องไม่เกินค่าที่กำหนด

2.4 ตรวจสอบปริมาณอากาศที่ส่งไปยังอิเล็กโทรดและตำแหน่งเกียร์ของฮีตเตอร์อย่างละเอียด

2.5 หลังจากไฟฟ้าดับ ควรคงอุณหภูมิของอิเล็กโทรดให้สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ควรฝังอิเล็กโทรดด้วยวัสดุเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ไม่ควรเพิ่มโหลดเร็วเกินไปหลังจากไฟฟ้ากลับมาใช้งานได้ หากไฟฟ้าดับเป็นเวลานาน ควรเปลี่ยนไปใช้อิเล็กโทรดแบบ Y ที่ให้ความร้อนล่วงหน้า

2.6 หากอิเล็กโทรดแตกหักหลายครั้งติดต่อกัน จะต้องตรวจสอบว่าคุณภาพของสารวางอิเล็กโทรดเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการหรือไม่

2.7 หลังจากติดตั้งน้ำยาประสานแล้ว ควรปิดฝาครอบกระบอกอิเล็กโทรดเพื่อป้องกันฝุ่นละอองเข้าไป

2.8 บุคลากรที่ปฏิบัติงานในที่ที่มีอุณหภูมิสูงควรสวมใส่อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและการกระเด็นของเหลว

สรุปแล้ว
การผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์จำเป็นต้องมีประสบการณ์การผลิตที่มากมาย เตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์แต่ละเตามีลักษณะเฉพาะของตนเองในช่วงเวลาหนึ่งๆ สถานประกอบการควรสรุปประสบการณ์ที่เป็นประโยชน์ในกระบวนการผลิต เสริมสร้างการลงทุนในการผลิตที่ปลอดภัย และวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงของการแตกหักแบบอ่อนและแบบแข็งของอิเล็กโทรดเตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์อย่างรอบคอบ จัดทำระบบการจัดการความปลอดภัยของอิเล็กโทรด ขั้นตอนการปฏิบัติงานโดยละเอียด เสริมสร้างการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานอย่างมืออาชีพ สวมใส่อุปกรณ์ป้องกันอย่างเคร่งครัดตามข้อกำหนด จัดทำแผนฉุกเฉินและแผนการฝึกอบรมฉุกเฉิน และดำเนินการฝึกซ้อมอย่างสม่ำเสมอเพื่อควบคุมการเกิดอุบัติเหตุในเตาหลอมแคลเซียมคาร์ไบด์อย่างมีประสิทธิภาพและลดความสูญเสียจากอุบัติเหตุ