一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣實現(xiàn)持續(xù)噴水降溫達(dá)到高效熱悶的工藝技術(shù)，特別是一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱悶渣的工藝過程為:轉(zhuǎn)爐出渣后，渣罐盛裝轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣，罐裝的轉(zhuǎn)爐液態(tài)鋼渣(或者是溫度大于300°C的固態(tài)鋼渣)，用吊車吊至悶渣坑傾翻倒渣(有時候也采用汽車?yán)\(yùn)高溫鋼渣直接傾倒進(jìn)入悶渣坑)。每倒入一次高溫鋼渣，人工打水進(jìn)行降溫到800 °C以下，然后倒入下一罐鋼渣。當(dāng)悶渣坑內(nèi)的渣滿足要求時(上部自由空間在500mm以上)，蓋上悶渣坑蓋，噴水悶渣處理8?12h。悶渣處理后，鋼渣冷卻至500C左右，吊起悶渣坑蓋，使用行車吊掛電磁盤進(jìn)行磁選鋼渣中的大塊鐵，用挖掘機(jī)將渣抓至汽車運(yùn)走，或者直接抓入皮帶機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行選鐵處理。在這一過程中，發(fā)生如下的物理化學(xué)作用，實現(xiàn)鋼渣的熱悶?zāi)康?
1、高溫的液態(tài)鋼渣、固態(tài)鋼渣倒入熱悶渣渣池子以后，使用挖掘機(jī)進(jìn)行鋪攤作業(yè)，這一過程，使得紅熱態(tài)的鋼渣裸露在空氣中，迅速降溫。這一過程，由于溫度降低，鋼渣中的各種礦物組織，按照熔點的高低先后凝固析出，鋼渣的非均質(zhì)體特性使得這些爐渣晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生體積的變化，鋼渣碎裂，避免了高溫狀態(tài)下爐渣晶體的長大和致密化，使得許多的高溫鋼渣不至于生長成為一個個大塊，影響后續(xù)的打水熱悶程序。
[0003]2、開始打水以后，高溫鋼渣急冷條件下，遇水的上部鋼渣溫度降低，鋼渣晶體間產(chǎn)生巨大的應(yīng)力。當(dāng)熱的鋼渣表面受到水的急冷作用時，表層要收縮，而內(nèi)部鋼渣的收縮卻沒有表層那么大，從而使表層鋼渣的收縮受到阻礙。也就是說，鋼渣表層要受到內(nèi)部鋼渣的排斥力，而鋼渣內(nèi)部要受到表層鋼渣的壓力，于是在鋼渣內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。這種因溫差引起的應(yīng)力越大，越易使鋼渣扭曲粉碎。
[0004]3、持續(xù)的打水降溫，使得鋼渣在熱悶坑內(nèi)受到熱應(yīng)力和相變應(yīng)力的雙重影響。熱悶渣渣坑內(nèi)渣堆表層與內(nèi)部之間的溫差進(jìn)一步的增加，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力改變鋼渣形態(tài)，同時潛熱的物質(zhì)產(chǎn)生相變，相變的應(yīng)力時常常伴有放熱以及體積的變化，使得鋼渣繼續(xù)破裂。典型的是硅酸三鈣向硅酸二鈣轉(zhuǎn)變，并且有游離氧化鈣的析出。
[0005]4、汽蒸。高溫鋼渣在遇水時產(chǎn)生大量的過飽和蒸汽，溫度在105°C以上，壓力在
0.24kPa以上，并且向碎裂的鋼渣縫隙內(nèi)擴(kuò)散、滲透，使得鋼渣處于飽和蒸汽的環(huán)境中。高溫鋼渣的溫度繼續(xù)降低，鋼渣晶體之間的應(yīng)力不斷產(chǎn)生，大塊鋼渣繼續(xù)碎裂疏松。
[0006]5、鋼渣在飽和蒸汽環(huán)境下，飽和蒸汽與鋼渣中的f-Ca0、f-Mg0發(fā)生如下反應(yīng): f-Ca0+H20—Ca(0H)2 體積膨脹 97.8%
f-Mg0+H20—Mg (OH) 2 體積膨脹 148%
所以按照鋼渣熱悶工藝要求，當(dāng)每一罐高溫液態(tài)鋼渣倒進(jìn)熱悶池，在加蓋前的這一階段，均需要人工對熱悶渣表面進(jìn)行均勻打水作業(yè)完成急冷，鋼渣熱悶從進(jìn)渣到出渣用時約15-17小時，熱悶池進(jìn)渣溫度的控制，人工打水水量的控制與熱悶出合格的渣有直接的關(guān)系O
[0007]查閱文獻(xiàn)(I)俞海明、王強(qiáng)編著，于2015年12月在冶金工業(yè)出版社出版的《鋼渣處理與綜合利用》一書之間有“鋼渣熱悶過程中，采用噴水急冷高溫鋼渣或者液態(tài)鋼渣是一種有效降溫的工藝方法”的內(nèi)容表述；(2)王向鋒，于淑娟，侯洪宇等人在2011年第五期的《鞍鋼技術(shù)》雜志上刊登的題為“鞍鋼熱熔鋼渣處理技術(shù)研究進(jìn)展”論文中間有“鞍鋼本部一直采用熱潑鋼渣處理工藝，即先將每一罐渣潑入渣池，打水冷卻至表面發(fā)黑并無蒸汽冒出，再潑下一罐渣循環(huán)操作至渣池滿，然后蓋上悶渣蓋集中打水2h后，再進(jìn)行悶渣24h，讓鋼渣自然粉化，之后將大塊鋼送往廢鋼處，其余粉狀物料運(yùn)往礦渣公司準(zhǔn)備磁選處理?！钡膬?nèi)容表述。(3)曾慶國，韓建淮等人于2011年在第2期的《現(xiàn)代冶金》雜志上公布的題為“鋼渣熱悶技術(shù)在淮鋼的開發(fā)應(yīng)用”論文中間有“熱悶坑倒人液態(tài)鋼渣后，挖掘機(jī)頭上下攪拌翻動疏松鋼渣，此工作結(jié)束后人工噴水冷卻，視坑內(nèi)疏松鋼渣表面顏色變黑紅色后，再倒人第二渣罐，以此往復(fù)操作”的內(nèi)容表述。
[0008]根據(jù)以上的文獻(xiàn)檢索和發(fā)明人的實地考察可知，全國采用熱悶渣工藝的鋼廠，使用熱悶工藝處理轉(zhuǎn)爐鋼渣過程中，人工打水水量控制全憑經(jīng)驗，靠目測法來控制水量，人工打水作業(yè)是由熱悶工抱著高壓膠管打水裝置，站在熱悶池邊，對著池內(nèi)紅渣進(jìn)行打水，作業(yè)時存在高溫炙烤、蒸汽燙傷等不少安全隱患。所以不能對高溫的鋼渣打水，是影響熱悶渣作業(yè)效率的關(guān)鍵因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對高溫鋼渣打水降溫作業(yè)，提高熱悶渣作業(yè)效率。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法，該方法采用安裝有紅外線測溫槍的智能機(jī)器人對高溫鋼渣進(jìn)行打水降溫，所述的高溫鋼渣的溫度區(qū)間為1100?900°C ;向渣池子內(nèi)倒入所述的紅熱態(tài)高溫鋼渣后，機(jī)器人根據(jù)紅外線的測溫結(jié)果，持續(xù)對鋼渣進(jìn)行噴水作業(yè)，直到鋼渣的溫度達(dá)到滿足熱悶的需要為止。
[0011]發(fā)明的創(chuàng)新點基于以下的兩點:
1、轉(zhuǎn)爐高溫鋼渣中間的主要巖相化合物硅酸二鈣，冷卻溫度的區(qū)間范圍通過1100?900°C區(qū)間時，開始發(fā)生a-C2S、f3_C2S向γ _C2S的相變，此時體積膨脹10%?12%，從而使最先結(jié)晶的爐渣主要組分硅酸二鈣粉化。噴水作業(yè)能夠較快的提高高溫鋼渣的粉化率，減少鋼渣的降溫冷卻時間。
[0012]2、采用智能機(jī)器人替代人工打水，即在機(jī)器人的活動臂前端安裝螺旋噴頭，需要噴水時利用遙控操作將活動臂轉(zhuǎn)動至悶池中央，開啟水閥實現(xiàn)打水作業(yè)，能夠降低安全隱患、實現(xiàn)自動化快速對鋼渣進(jìn)行降溫的目的。降溫打水的噴水量調(diào)節(jié)可以通過安裝在智能機(jī)器人上的紅外線測溫槍進(jìn)行溫控調(diào)節(jié)。即高溫鋼渣采用較大的噴水量進(jìn)行打水，鋼渣溫度降低后相應(yīng)的減少噴水量。
[0013]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果向紅熱態(tài)或者液態(tài)鋼渣迅速的噴水，液態(tài)鋼渣或者紅熱態(tài)的鋼渣的相變速度加快，熱悶渣的熱悶作業(yè)周期可以明顯的縮短，打水作業(yè)的安全隱患能夠消除，所以發(fā)明人采用了帶有紅外線測溫的機(jī)器人對于熱悶渣池子內(nèi)的液態(tài)鋼渣或者紅熱態(tài)鋼渣進(jìn)行持續(xù)的噴水，此時水氣化以后對于高溫鋼渣的冷卻效果最佳，能夠明顯的縮短鋼渣的熱悶周期，提高熱悶渣作業(yè)效率。
[0014]本發(fā)明智能機(jī)器人打水系統(tǒng)能夠?qū)τ诟邷劁撛M(jìn)行不間斷的打水降溫，實現(xiàn)了人工打水作業(yè)自動化，不再需要人員近距離操作，不僅降低了勞動強(qiáng)度，提高了勞動生產(chǎn)率，還大大降低了熱悶工在現(xiàn)場直接操作的危險性。高溫鋼渣進(jìn)行噴水冷卻后，水汽化帶走的熱量最多，也是最容易優(yōu)化鋼渣熱悶效果的工藝環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)爐鋼渣中間的C2S轉(zhuǎn)變的效果最好，能夠縮短熱悶渣處理周期30?150min，直接經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0015]【具體實施方式】:
一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法，鋼渣廠熱悶處理鋼渣80萬噸的廠房內(nèi)設(shè)置有12個熱悶渣渣池，該方法采用安裝有紅外線測溫槍的智能機(jī)器人對高溫鋼渣進(jìn)行打水降溫，所述的高溫鋼渣的溫度區(qū)間為1100?900°C;向渣池子內(nèi)倒入所述的紅熱態(tài)高溫鋼渣后，機(jī)器人根據(jù)紅外線的測溫結(jié)果，持續(xù)對鋼渣進(jìn)行噴水作業(yè)，直到鋼渣的溫度達(dá)到滿足熱悶的需要為止。實現(xiàn)給熱悶池在高溫狀態(tài)下的持續(xù)打水降溫作業(yè)，提高熱悶渣作業(yè)效率。
【主權(quán)項】
1.一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法，其特征在于該方法采用安裝有紅外線測溫槍的智能機(jī)器人對高溫鋼渣進(jìn)行打水降溫，所述的高溫鋼渣的溫度區(qū)間為1100?900°C;向渣池子內(nèi)倒入所述的紅熱態(tài)高溫鋼渣后，機(jī)器人根據(jù)紅外線的測溫結(jié)果，持續(xù)對鋼渣進(jìn)行噴水作業(yè)，直到鋼渣的溫度達(dá)到滿足熱悶的需要為止。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)液態(tài)鋼渣高效熱悶的方法，該方法采用安裝有紅外線測溫槍的智能機(jī)器人對高溫鋼渣進(jìn)行打水降溫，所述的高溫鋼渣的溫度區(qū)間為1100~900℃；向渣池子內(nèi)倒入所述的紅熱態(tài)高溫鋼渣后，機(jī)器人根據(jù)紅外線的測溫結(jié)果，持續(xù)對鋼渣進(jìn)行噴水作業(yè)，直到鋼渣的溫度達(dá)到滿足熱悶的需要為止。本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)對高溫鋼渣打水降溫作業(yè)，提高熱悶渣作業(yè)效率。
【IPC分類】C21B3/06
【公開號】CN105624345
【申請?zhí)枴緾N201511011220
【發(fā)明人】趙旭章, 李玉新, 吐爾遜·提力瓦里地, 蔡承續(xù), 張則崗
【申請人】寶鋼集團(tuán)新疆八一鋼鐵有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月30日