CN106541124A - 一种铁水预处理沾附式除渣工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁水预处理沾附式除渣工艺及装置，将铁水罐运至除渣位，将沾渣盘下降到铁水罐中，由水冷系统对沾渣盘进行冷却；根据沾渣盘上设置的温度测量装置控制沾渣盘的浸入深度，沾渣盘在渣层中停留60～120秒进行水冷沾渣，然后提升沾渣盘至铁水罐罐沿上方；将沾渣盘通过回转机构旋转至清渣位，对沾渣盘上的固态渣进行清理；重复上述沾渣、清渣过程，直至铁水罐中的脱硫渣全部清除干净。本发明采用沾附式除渣方式，利用脱硫渣比重轻、冷却速度快的特性，使其在激冷条件下迅速凝固并沾附在沾渣盘上，再对沾渣盘进行清理；具有除渣率高、铁损小、除渣效率高的特点。

Description

一种铁水预处理沾附式除渣工艺及装置

技术领域

本发明涉及铁水精炼技术领域，尤其涉及一种铁水预处理沾附式除渣工艺及装置。

背景技术

铁水预处理对提高钢水质量、扩大品种有重要意义，铁水脱硫是铁水预处理的重要手段之一，铁水脱硫后质量会有较大改善。但铁水脱硫处理后的铁渣硫含量很高，对炼钢过程和品质十分有害。如果这部分含硫较高的铁渣进入炼钢炉后，就会增加石灰的用量，而硫也可能从熔渣进入钢液中，这样，就会使铁水脱硫预处理的效果明显降低。因此，在铁水预处理后需增加扒渣工序，除去铁水表面的含硫固体渣。特别是对于冶炼低硫钢种的铁水和实现少渣冶炼操作的钢厂来说，铁水除渣尤为重要。

目前铁水除渣方法主要有机械扒渣法、捞渣法、倒渣法、撇渣法、真空吸渣法和挡渣板挡渣法等。其中机械扒渣法因具有除渣效率高、设备简单、易于操作等优点被钢铁企业广泛采用，机械扒渣法是用扒渣板在铁水面上作水平方向运动，把渣扒出铁水包排入渣盘。但该种除渣工艺因扒渣装置在铁水面上运动，必定会对铁水产生兴波推动力和摩擦带动力，所以随着渣的扒出，铁水必然也被带出。扒渣板浸入深度靠目测，不可能做到扒渣板浸入深度同渣层厚度一致，而且各部位渣层厚度也不同，如扒渣板浸入浅了则只能扒出上面一部分渣，扒渣板浸入深了，会直接把铁水扒出来。为了将固体渣清除干净，一般扒渣深度都会大于渣层厚度，所以扒渣时铁水的带出是不可避免的。扒出的渣往往能凝结成块，说明渣中带有大量的铁。

申请号200710015162.2(申请日为2007年7月30日)的中国专利公开了一种“铁水罐窄缝吹气除渣装置及操作工艺”，其铁水罐窄缝吹气除渣装置有一由第一液压缸与第二液压缸、第一变幅杆与第二变幅杆及活动关节构成的机械臂，机械臂上设有吹管，吹管上设有气体连接管及喷嘴，喷嘴是窄缝状喷嘴；其操作工艺是：首先将气体连接管连通好氮气管或空气压缩机；将铁水罐在扒渣位倾斜一定角度后，由可变幅机械臂调整好窄缝状喷嘴与铁水罐的渣面距离，然后通过窄缝状喷嘴对渣面喷吹氮气或压缩空气，将液态渣驱赶到铁水罐口外。该方法具有扒渣率高，人工劳动强度低，环境污染小的优点。该除渣工艺是采用气动赶渣与扒渣相结合的铁水预处理除渣工艺，是在机械扒渣法的基础上配以气体赶渣，由于喷吹气体会导致上面渣层迅速降温结壳，致使气体赶渣除渣率较低，而最后不能自动溢出的固体渣仍需采用扒渣板扒出，因此不能避免机械扒渣法存在的问题。

发明内容

本发明提供了一种铁水预处理沾附式除渣工艺及装置，采用沾附式除渣方式，利用脱硫渣比重轻、冷却速度快的特性，使其在激冷条件下迅速凝固并沾附在沾渣盘上，再对沾渣盘进行清理；具有除渣率高、铁损小、除渣效率高的特点；装置结构简单，易于实现，工作可靠，可实现自动化控制。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种铁水预处理沾附式除渣工艺，包括如下步骤：

1)将装有喷粉脱硫后铁水的铁水罐通过铁水罐车运至除渣位，启动升降机构将沾渣盘下降到铁水罐中，同时由水冷系统通过循环冷却水对沾渣盘进行冷却；根据沾渣盘上设置的温度测量装置反馈的外部介质温度，控制沾渣盘的浸入深度，使沾渣盘停留在渣层中；沾渣盘在渣层中停留60～120秒进行水冷沾渣，使脱硫渣迅速冷却凝固成渣饼并沾附在沾渣盘上，然后启动升降机构提升沾渣盘至铁水罐罐沿上方；

2)将沾附有固态渣的沾渣盘通过回转机构旋转至清渣位，对沾渣盘上的固态渣进行清理，先采用高压水枪进行高压喷淋处理，处理时间为30～60秒，如喷淋后还有残渣再采用机械风铲进行处理，直至沾渣盘上的残渣全部清理干净，被清理的固体渣排放到渣盘中；

3)重复上述沾渣、清渣过程，直至铁水罐中的脱硫渣全部清除干净。

设有2个沾渣盘，2个沾渣盘共用1个水冷系统和1个回转机构，并具有各自独立的升降机构，2个沾渣盘的沾渣、清渣作业交替进行。

在除渣后期，沾渣盘上一次性沾附的固体渣量减少时，可在一次沾渣结束提升到铁水罐上方后，重新确定浸入深度进行多次沾渣操作，然后再进行清渣作业。

通过PLC连接各装置实现除渣全过程自动控制，即通过沾渣盘上温度测量装置输入的温度信号，控制沾渣盘在铁水罐中的浸入深度、水冷系统的冷却水流速，通过预先设定的程序实现沾渣盘升降、在渣层中停留、回转换位以及清渣作业的自动控制。

用于实现一种铁水预处理沾附式除渣工艺的装置，包括沾渣盘、回转机构、升降机构、水冷系统和清渣装置，所述沾渣盘通过升降机构固定在回转机构上，由回转机构带动在除渣位和清渣位之间回转，沾渣盘另外连接水冷系统，清渣装置设在清渣位的渣盘上方。

所述回转机构中部通过底座支撑，两端伸出臂上各设1个沾渣盘，2个沾渣盘分别与水冷系统连接，并设独立升降机构。

所述清渣装置由多个高压水枪和多个机械风铲组成，高压水枪和机械风铲沿圆周方向交替设置。

所述沾渣盘上设有温度测量装置，具体为多个电热偶。

所述沾渣盘、回转机构、升降机构、水冷系统和清渣装置分别连接PLC控制系统，其中沾渣盘上的温度测量装置连接PLC的输入端，回转机构、升降机构、水冷系统和清渣装置的驱动部分分别连接PLC的输出端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)根据脱硫渣与铁水物理性能的区别，利用脱硫渣比重轻、冷却速度快，在激冷条件下迅速凝固的特性进行沾附式除渣，其原理和方法完全区别于现有的铁水除渣方法；

2)沾渣盘附带水冷系统，能够使脱硫渣迅速冷却凝固成渣饼并沾附在沾渣盘上，通过高压水枪和机械风铲使渣饼破碎，并将破碎后铁水脱硫渣排放在渣盘中回收再利用，除渣过程不会夹带铁水，因此铁损小；

3)可设2套沾渣装置轮流进行沾渣、清渣作业，通过回转机构轻松实现回转式交替作业，装置结构简单紧凑，占地面积小；沾渣装置可采用一沾式除渣或多沾式除渣方式作业，操作灵活方便，清渣效率高；

4)沾渣盘上设有温度测量系统，能够实时监测温度变化，准确控制沾渣盘浸入深度，脱硫后的熔融渣能够迅速、准确清除，渣的清除率高；

5)可通过与PLC连接实现全过程自动控制，自动化程度高，保证除渣效果，并减轻劳动强度。

附图说明

图1是本发明所述装置的结构示意图。

图中：1.回转机构 2.底座 3.升降机构 4.水冷系统 5.沾渣盘 6.温度测量装置7.铁水罐 8.铁水罐车 9.机械风铲 10.渣盘 11.高压水枪 12.铁水 13.渣层

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

见图1，是本发明所述装置的结构示意图，本发明所述一种铁水预处理沾附式除渣工艺，包括如下步骤：

1)将装有喷粉脱硫后铁水的铁水罐7通过铁水罐车8运至除渣位，启动升降机构3将沾渣盘5下降到铁水罐7中，同时由水冷系统4通过循环冷却水对沾渣盘5进行冷却；根据沾渣盘5上设置的温度测量装置6反馈的外部介质温度，控制沾渣盘5的浸入深度，使沾渣盘5停留在渣层13中；沾渣盘5在渣层13中停留60～120秒进行水冷沾渣，使脱硫渣迅速冷却凝固成渣饼并沾附在沾渣盘5上，然后启动升降机构3提升沾渣盘5至铁水罐7罐沿上方；

2)将沾附有固态渣的沾渣盘5通过回转机构1旋转至清渣位，对沾渣盘5上的固态渣进行清理，先采用高压水枪11进行高压喷淋处理，处理时间为30～60秒，如喷淋后还有残渣再采用机械风铲9进行处理，直至沾渣盘5上的残渣全部清理干净，被清理的固体渣排放到渣盘10中；

3)重复上述沾渣、清渣过程，直至铁水罐7中的脱硫渣全部清除干净。

设有2个沾渣盘5，2个沾渣盘5共用1个水冷系统4和1个回转机构1，并具有各自独立的升降机构3，2个沾渣盘5的沾渣、清渣作业交替进行。

在除渣后期，沾渣盘5上一次性沾附的固体渣量减少时，可在一次沾渣结束提升到铁水罐7上方后，重新确定浸入深度进行多次沾渣操作，然后再进行清渣作业。

通过PLC连接各装置实现除渣全过程自动控制，即通过沾渣盘5上温度测量装置6输入的温度信号，控制沾渣盘5在铁水罐7中的浸入深度、水冷系统4的冷却水流速，通过预先设定的程序实现沾渣盘5升降、在渣层13中停留、回转换位以及清渣作业的自动控制。

用于实现一种铁水预处理沾附式除渣工艺的装置，包括沾渣盘5、回转机构1、升降机构3、水冷系统4和清渣装置，所述沾渣盘5通过升降机构3固定在回转机构1上，由回转机构1带动在除渣位和清渣位之间回转，沾渣盘5另外连接水冷系统4，清渣装置设在清渣位的渣盘10上方。

所述回转机构1中部通过底座2支撑，两端伸出臂上各设1个沾渣盘5，2个沾渣盘5分别与水冷系统4连接，并设独立升降机构3。

所述清渣装置由多个高压水枪11和多个机械风铲9组成，高压水枪11和机械风铲9沿圆周方向交替设置。

所述沾渣盘5上设有温度测量装置6，具体为多个电热偶。

所述沾渣盘5、回转机构1、升降机构3、水冷系统4和清渣装置分别连接PLC控制系统，其中沾渣盘5上的温度测量装置6连接PLC的输入端，回转机构1、升降机构3、水冷系统4和清渣装置的驱动部分分别连接PLC的输出端。

本发明中，回转机构1固定在底座2上，通过驱动和传动装置实现水平方向的回转动作；当采用1个沾渣盘5时，回转机构1设单向伸出臂，通过升降机构3连接沾渣盘5，当采用2个沾渣盘5时，回转机构1设双向对称的伸出臂，并通过各自独立的升降机构3连接沾渣盘5。升降机构3可采用螺杆传动方式，并分别由对应电机驱动实现升降动作。也就是说，2个沾渣盘共用1个水冷系统和1个回转机构，并具有各自独立的升降机构，2个沾渣盘的沾渣、清渣作业交替进行。

沾渣盘5的形状与铁水罐7罐口形状一致，直径为铁水罐口直径的80％～90％。沾渣盘5采用空心盘结构，其上设有进水口和出水口分别与水冷系统4的进水管和出水管连接，沾渣盘5内设循环冷却水通道对沾渣盘5进行循环水冷，冷却水压力为0.5～1.0MPa，进水管和出水管采用软管，回转机构1在180°范围内往复转动。

每个沾渣盘5上沿周向均匀设置4～8支热电偶用于监控温度，一般情况下，铁水12温度为1400℃左右，渣层13温度比铁水12温度低20℃左右，通过对温度的监控，可以确定沾渣盘5所处深度是铁水12还是渣层13，从而将沾渣盘5准确地定位在渣层13中进行快速沾渣作业。热电偶外层设有保护装置，整体为市售成品，其结构在此不加赘述。

清渣位设渣盘10用于收集从沾渣盘5上清理下来的脱硫渣，渣盘10上方分别设4～6支高压水枪11和2～4支机械风铲9，可沿圆周方向均匀、交替设置，从而保证沾渣盘5各方向都能均匀地清理干净。

本发明通过PLC连接后，可实现除渣作业的全过程自动控制，通过沾渣盘5上温度测量装置6输入的温度信号，控制沾渣盘5在铁水罐7中的浸入深度、水冷系统4的冷却水流速，通过预先设定的程序实现沾渣盘5升降、在渣层13中停留、回转换位以及清渣作业的自动控制，其自动化程度高，可大大降低操作者的劳动强度。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

在冶炼实验室采用“500kg多功能实验炉”模拟铁水罐7，采用本发明所述沾附式除渣装置对铁水容量为400kg的铁水罐7进行除渣实验。采用的沾渣盘5直径为铁水罐7罐口直径的80％，水冷系统4的冷却水压力为0.5MPa，温度测量系统6是安装在沾渣盘5上的4支热电偶，在渣盘10上方安装4支高压水枪11和4支机械风铲9；除渣操作时采用一次沾渣，沾渣盘5在渣层13中停留60秒，清渣处理时高压水枪11喷淋处理时间为30秒，不需要机械风铲9清渣即可将残渣清理干净。

【实施例2】

在冶炼实验室采用“500kg多功能实验炉”模拟铁水罐7，采用本发明所述沾附式除渣装置对铁水容量为400kg的铁水罐7进行除渣实验。采用的沾渣盘5直径为铁水罐7罐口直径的85％，水冷系统4的冷却水压力为0.8MPa，温度测量系统6是安装在沾渣盘5上的6支热电偶，在渣盘10上方安装5支高压水枪11和3支机械风铲9；除渣操作时采用二次沾渣，每次沾渣时沾渣盘5在渣层13中停留90秒，清渣处理时高压水枪11喷淋处理时间为45秒，剩余少量残渣采用机械风铲9清理。

【实施例3】

在冶炼实验室采用“500kg多功能实验炉”模拟铁水罐7，采用本发明所述沾附式除渣装置对铁水容量为400kg的铁水罐7进行除渣实验。采用的沾渣盘5直径为铁水罐7罐口直径的90％，水冷系统4的冷却水压力为1.0MPa，温度测量系统6是安装在沾渣盘5上的8支热电偶，在渣盘10上方安装6支高压水枪11和2支机械风铲9；除渣操作时采用一次沾渣，沾渣盘5在渣层13中停留120秒，清渣处理时高压水枪11喷淋处理时间为60秒，剩余少量残渣采用机械风铲9清理。

以上3个实施例中，除渣率为90～96％，平均除渣率为92.67％，铁损为3～5kg/t铁，平均铁损4kg/t铁；除渣时间为5～7min，平均除渣时间为6min；与常规除渣方法相比其除渣率提高7％以上，铁损减少9kg/t铁，仅为常规除渣方法铁损的31％左右，除渣时间缩短3min，仅为常规除渣方法的67％左右。

综上所述，采用本发明所述一种铁水预处理沾附式除渣工艺及装置对铁水除渣比常规除渣方法在除渣率、铁损、除渣时间等指标上均有较大的提高，本发明实现了铁水预处理除渣的一大革新性突破。

Claims (9)

1.一种铁水预处理沾附式除渣工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)将装有喷粉脱硫后铁水的铁水罐通过铁水罐车运至除渣位，启动升降机构将沾渣盘下降到铁水罐中，同时由水冷系统通过循环冷却水对沾渣盘进行冷却；根据沾渣盘上设置的温度测量装置反馈的外部介质温度，控制沾渣盘的浸入深度，使沾渣盘停留在渣层中；沾渣盘在渣层中停留60～120秒进行水冷沾渣，使脱硫渣迅速冷却凝固成渣饼并沾附在沾渣盘上，然后启动升降机构提升沾渣盘至铁水罐罐沿上方；

2)将沾附有固态渣的沾渣盘通过回转机构旋转至清渣位，对沾渣盘上的固态渣进行清理，先采用高压水枪进行高压喷淋处理，处理时间为30～60秒，如喷淋后还有残渣再采用机械风铲进行处理，直至沾渣盘上的残渣全部清理干净，被清理的固体渣排放到渣盘中；

3)重复上述沾渣、清渣过程，直至铁水罐中的脱硫渣全部清除干净。

2.根据权利要求1所述的一种铁水预处理沾附式除渣工艺，其特征在于，设有2个沾渣盘，2个沾渣盘共用1个水冷系统和1个回转机构，并具有各自独立的升降机构，2个沾渣盘的沾渣、清渣作业交替进行。

3.根据权利要求1所述的一种铁水预处理沾附式除渣工艺，其特征在于，在除渣后期，沾渣盘上一次性沾附的固体渣量减少时，可在一次沾渣结束提升到铁水罐上方后，重新确定浸入深度进行多次沾渣操作，然后再进行清渣作业。

4.根据权利要求1所述的一种铁水预处理沾附式除渣工艺，其特征在于，通过PLC连接各装置实现除渣全过程自动控制，即通过沾渣盘上温度测量装置输入的温度信号，控制沾渣盘在铁水罐中的浸入深度、水冷系统的冷却水流速，通过预先设定的程序实现沾渣盘升降、在渣层中停留、回转换位以及清渣作业的自动控制。

5.用于实现权利要求1所述的一种铁水预处理沾附式除渣工艺的装置，其特征在于，包括沾渣盘、回转机构、升降机构、水冷系统和清渣装置，所述沾渣盘通过升降机构固定在回转机构上，由回转机构带动在除渣位和清渣位之间回转，沾渣盘另外连接水冷系统，清渣装置设在清渣位的渣盘上方。

6.根据权利要求5所述的一种铁水预处理沾附式除渣装置，其特征在于，所述回转机构中部通过底座支撑，两端伸出臂上各设1个沾渣盘，2个沾渣盘分别与水冷系统连接，并设独立升降机构。

7.根据权利要求5所述的一种铁水预处理沾附式除渣装置，其特征在于，所述清渣装置由多个高压水枪和多个机械风铲组成，高压水枪和机械风铲沿圆周方向交替设置。

8.根据权利要求5所述的一种铁水预处理沾附式除渣装置，其特征在于，所述沾渣盘上设有温度测量装置，具体为多个电热偶。

9.根据权利要求5所述的一种铁水预处理沾附式除渣装置，其特征在于，所述沾渣盘、回转机构、升降机构、水冷系统和清渣装置分别连接PLC控制系统，其中沾渣盘上的温度测量装置连接PLC的输入端，回转机构、升降机构、水冷系统和清渣装置的驱动部分分别连接PLC的输出端。