一种实现液态钢渣高效热闷的方法

摘要

本发明公开了一种实现液态钢渣高效热闷的方法，该方法采用安装有红外线测温枪的智能机器人对高温钢渣进行打水降温，所述的高温钢渣的温度区间为1100~900℃；向渣池子内倒入所述的红热态高温钢渣后，机器人根据红外线的测温结果，持续对钢渣进行喷水作业，直到钢渣的温度达到满足热闷的需要为止。本发明方法能够实现对高温钢渣打水降温作业，提高热闷渣作业效率。

权利要求

1.一种实现液态钢渣高效热闷的方法，其特征在于该方法采用安装有红外线测温枪的智能机器人对高温钢渣进行打水降温，所述的高温钢渣的温度区间为1100 900℃；向渣池~

子内倒入所述的红热态高温钢渣后，机器人根据红外线的测温结果，持续对钢渣进行喷水作业，直到钢渣的温度达到满足热闷的需要为止。

说明书

一种实现液态钢渣高效热闷的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及转炉液态钢渣实现持续喷水降温达到高效热闷的工艺技术，特别是一种实现液态钢渣高效热闷的方法。

背景技术

[0002] 热闷渣的工艺过程为：转炉出渣后，渣罐盛装转炉液态钢渣，罐装的转炉液态钢渣（或者是温度大于300℃的固态钢渣），用吊车吊至闷渣坑倾翻倒渣（有时候也采用汽车拉运高温钢渣直接倾倒进入闷渣坑）。每倒入一次高温钢渣，人工打水进行降温到800℃以下，然后倒入下一罐钢渣。当闷渣坑内的渣满足要求时（上部自由空间在500mm以上），盖上闷渣坑盖，喷水闷渣处理8 12h。闷渣处理后，钢渣冷却至50℃左右，吊起闷渣坑盖，使用行车吊挂~电磁盘进行磁选钢渣中的大块铁，用挖掘机将渣抓至汽车运走，或者直接抓入皮带机系统进行选铁处理。在这一过程中，发生如下的物理化学作用，实现钢渣的热闷目的：

[0003] 1、高温的液态钢渣、固态钢渣倒入热闷渣渣池子以后，使用挖掘机进行铺摊作业，这一过程，使得红热态的钢渣裸露在空气中，迅速降温。这一过程，由于温度降低，钢渣中的各种矿物组织，按照熔点的高低先后凝固析出，钢渣的非均质体特性使得这些炉渣晶体结构发生体积的变化，钢渣碎裂，避免了高温状态下炉渣晶体的长大和致密化，使得许多的高温钢渣不至于生长成为一个个大块，影响后续的打水热闷程序。

[0004] 2、开始打水以后，高温钢渣急冷条件下，遇水的上部钢渣温度降低，钢渣晶体间产生巨大的应力。当热的钢渣表面受到水的急冷作用时，表层要收缩，而内部钢渣的收缩却没有表层那么大，从而使表层钢渣的收缩受到阻碍。也就是说，钢渣表层要受到内部钢渣的排斥力，而钢渣内部要受到表层钢渣的压力，于是在钢渣内部产生应力。这种因温差引起的应力越大，越易使钢渣扭曲粉碎。

[0005] 3、持续的打水降温，使得钢渣在热闷坑内受到热应力和相变应力的双重影响。热闷渣渣坑内渣堆表层与内部之间的温差进一步的增加，从而产生热应力改变钢渣形态，同时潜热的物质产生相变，相变的应力时常常伴有放热以及体积的变化，使得钢渣继续破裂。典型的是硅酸三钙向硅酸二钙转变，并且有游离氧化钙的析出。

[0006] 4、汽蒸。高温钢渣在遇水时产生大量的过饱和蒸汽，温度在105℃以上，压力在0.24kPa以上，并且向碎裂的钢渣缝隙内扩散、渗透，使得钢渣处于饱和蒸汽的环境中。高温钢渣的温度继续降低，钢渣晶体之间的应力不断产生，大块钢渣继续碎裂疏松。

[0007] 5、钢渣在饱和蒸汽环境下，饱和蒸汽与钢渣中的f-CaO、f-MgO发生如下反应：

[0008] f-CaO+H2O→Ca(OH)2 体积膨胀97.8%

[0009] f-MgO+H2O→Mg(OH)2 体积膨胀148%

[0010] 所以按照钢渣热闷工艺要求，当每一罐高温液态钢渣倒进热闷池，在加盖前的这一阶段，均需要人工对热闷渣表面进行均匀打水作业完成急冷，钢渣热闷从进渣到出渣用时约15-17小时，热闷池进渣温度的控制，人工打水水量的控制与热闷出合格的渣有直接的关系。

[0011] 查阅文献（1）俞海明、王强编著，于2015年12月在冶金工业出版社出版的《钢渣处理与综合利用》一书之间有“钢渣热闷过程中，采用喷水急冷高温钢渣或者液态钢渣是一种有效降温的工艺方法”的内容表述；（2）王向锋，于淑娟，侯洪宇等人在2011年第五期的《鞍钢技术》杂志上刊登的题为“鞍钢热熔钢渣处理技术研究进展”论文中间有“鞍钢本部一直采用热泼钢渣处理工艺， 即先将每一罐渣泼入渣池，打水冷却至表面发黑并无蒸汽冒出，再泼下一罐渣循环操作至渣池满，然后盖上闷渣盖集中打水2h后，再进行闷渣24h，让钢渣自然粉化，之后将大块钢送往废钢处，其余粉状物料运往矿渣公司准备磁选处理。”的内容表述。（3）曾庆国, 韩建淮等人于2011年在第2期的《现代冶金》杂志上公布的题为“钢渣热闷技术在淮钢的开发应用”论文中间有“热闷坑倒人液态钢渣后, 挖掘机头上下搅拌翻动疏松钢渣, 此工作结束后人工喷水冷却, 视坑内疏松钢渣表面颜色变黑红色后,再倒人第二渣罐, 以此往复操作”的内容表述。

[0012] 根据以上的文献检索和发明人的实地考察可知，全国采用热闷渣工艺的钢厂，使用热闷工艺处理转炉钢渣过程中，人工打水水量控制全凭经验，靠目测法来控制水量，人工打水作业是由热闷工抱着高压胶管打水装置，站在热闷池边，对着池内红渣进行打水，作业时存在高温炙烤、蒸汽烫伤等不少安全隐患。所以不能对高温的钢渣打水，是影响热闷渣作业效率的关键因素之一。

发明内容

[0013] 本发明的目的在于提供一种实现液态钢渣高效热闷的方法，能够实现对高温钢渣打水降温作业，提高热闷渣作业效率。

[0014] 本发明的目的是这样实现的，一种实现液态钢渣高效热闷的方法，该方法采用安装有红外线测温枪的智能机器人对高温钢渣进行打水降温，所述的高温钢渣的温度区间为1100 900℃；向渣池子内倒入所述的红热态高温钢渣后，机器人根据红外线的测温结果，持~
续对钢渣进行喷水作业，直到钢渣的温度达到满足热闷的需要为止。

[0015] 发明的创新点基于以下的两点：

[0016] 1、转炉高温钢渣中间的主要岩相化合物硅酸二钙，冷却温度的区间范围通过1100900℃区间时，开始发生α-C2S、β-C2S向γ-C2S的相变，此时体积膨胀10% 12%，从而使最先~ ~
结晶的炉渣主要组分硅酸二钙粉化。喷水作业能够较快的提高高温钢渣的粉化率，减少钢渣的降温冷却时间。

[0017] 2、采用智能机器人替代人工打水，即在机器人的活动臂前端安装螺旋喷头，需要喷水时利用遥控操作将活动臂转动至闷池中央，开启水阀实现打水作业，能够降低安全隐患、实现自动化快速对钢渣进行降温的目的。降温打水的喷水量调节可以通过安装在智能机器人上的红外线测温枪进行温控调节。即高温钢渣采用较大的喷水量进行打水，钢渣温度降低后相应的减少喷水量。

[0018] 发明人发现，如果向红热态或者液态钢渣迅速的喷水，液态钢渣或者红热态的钢渣的相变速度加快，热闷渣的热闷作业周期可以明显的缩短，打水作业的安全隐患能够消除，所以发明人采用了带有红外线测温的机器人对于热闷渣池子内的液态钢渣或者红热态钢渣进行持续的喷水，此时水气化以后对于高温钢渣的冷却效果最佳，能够明显的缩短钢渣的热闷周期，提高热闷渣作业效率。

[0019] 本发明智能机器人打水系统能够对于高温钢渣进行不间断的打水降温，实现了人工打水作业自动化，不再需要人员近距离操作，不仅降低了劳动强度，提高了劳动生产率，还大大降低了热闷工在现场直接操作的危险性。高温钢渣进行喷水冷却后，水汽化带走的热量最多，也是最容易优化钢渣热闷效果的工艺环节，转炉钢渣中间的C2S转变的效果最好，能够缩短热闷渣处理周期30～150min，直接经济效益显著。

[0020] 具体实施方式：

[0021] 一种实现液态钢渣高效热闷的方法，钢渣厂热闷处理钢渣80万吨的厂房内设置有12个热闷渣渣池，该方法采用安装有红外线测温枪的智能机器人对高温钢渣进行打水降温，所述的高温钢渣的温度区间为1100 900℃；向渣池子内倒入所述的红热态高温钢渣后，~
机器人根据红外线的测温结果，持续对钢渣进行喷水作业，直到钢渣的温度达到满足热闷的需要为止。实现给热闷池在高温状态下的持续打水降温作业，提高热闷渣作业效率。