提高渣罐脫翻率的試驗研究

錢 強

(攀枝花鋼城集團有限公司，四川 攀枝花 617022)

鋼鐵企業在生產各種金屬產品的同時，必然會產生各種高溫爐渣如鋼渣、脫硫渣等，通常是將這些熔融渣倒入渣罐后再運往渣場翻出處理，渣罐不僅接渣數量大還要頻繁承受高溫的考驗，每年的渣罐更換率較高，已成為鋼廠較大的成本支出[1]。同時在渣罐翻棄運行過程中存在渣罐“卡幫”、吊車起吊困難、粘罐等現象。為此還需將無法現場翻棄的渣罐倒入特定區域進行二次翻棄，最多時每月二次翻罐數達到300個以上，增加了倒運作業時間和成本費用。

目前，國內外鋼鐵企業主要靠渣罐噴涂提高渣罐的脫翻率，渣罐實際上是一個中間的過渡金屬容器，在渣罐的內壁涂覆一層耐高溫分離料，以阻止各種高溫爐渣與渣罐內壁粘連，這樣就要求分離料具有可靠的抗渣性能、抗剝落性能和良好的施工性能[2]。

影響渣罐脫罐率的因素主要有三個方面：(1)渣罐“卡幫”導致的傾翻困難。高溫爐渣倒入渣罐內，由罐車將渣罐運輸至渣場傾翻。在停列時，由于慣性作用，罐體會緊靠罐車的一側，使得罐體與罐車相“刮蹭”，傾翻時會出現渣罐一同翻入渣坑的現象，給翻渣帶來一定的困難。(2)渣罐翻不掉。由于吊車起吊能力有限，個別渣罐不能順利起吊，同時翻渣線狹窄不能實施敲罐作業，造成二次處理罐增加。(3)由于渣罐內的熱渣冷卻后會與渣罐相粘連，導致翻罐困難，需對渣罐“掛卡子”進行敲打，危險度較大，并對渣罐造成較大損傷。為此，需將以上無法傾翻的渣罐調往特定區域處理，增加了調度的難度，同時增加了再處理的成本，如打砸和再倒運費用等，此前二次處理罐占全部渣罐的20%左右。因此降低渣罐二次處理是目前急需解決的問題。

1 試驗方案

針對渣罐運行中存在的“卡幫”、起吊難和粘罐問題，對渣罐開展三方面的改善性試驗研究：第一，在渣罐和罐車相結合的地方進行適當的改造，在不影響整體結構的情況下，采用最簡單的裝置，實現高效傾翻；第二，對內燃吊車進行適當的改造，增加翻渣吊車的起重量，提高對渣罐的翻罐能力；第三，對渣罐噴涂進行改進試驗，研究新型噴涂料，采用易得和高效的噴涂料，提高噴涂效果，實現高效脫罐。

2 試驗內容

2.1 罐車限位器安裝

2.1.1 試驗原理

在停列時，由于慣性作用，罐體會緊靠罐車的一側，使得罐體與罐車相“刮蹭”，傾翻時會出現渣罐連渣一同翻入渣坑的現象，不能正常翻棄。在渣罐和罐車相結合的地方進行適當的改造，即安裝限位器以保證停車后渣罐處于罐車中心點以避免卡在罐車上。考慮到成本和材質問題，本次試驗原料主要為廢鋼材。

2.1.2 試驗方法

渣罐的“罐幫”為問題的突出點，為此在渣罐底座相應的“掛幫”處進行適當的改造。即在渣罐底座的兩個“掛幫”處各焊接一個“點接觸”擋板，使得渣罐在放入底座時“被迫”落入中央位置，同時在翻棄過程中形成點接觸，從而給渣罐施以“點力”，避免平面相互掛靠。

在現有前、后滾軸式支撐座相對的座板上各設置一個點支撐結構，兩個點支撐結構均與中間滾軸相切且分別位于中間滾軸的中心線兩側，點支撐結構的頂部為球缺形狀，結構優選為半球形狀。點支撐結構可將渣罐限定在罐車的中間位置，能夠更穩固地支撐渣罐，使傾翻任務簡單、高效，避免了渣罐與罐車之間的刮蹭，能有效降低“卡幫”幾率。圖1為限位器示意圖，圖2為限位器位置圖，圖2中的5、6即為設置的點支撐限位器。

兩個半球限位器能夠將渣罐1限定于前、后滾軸式支撐座3、4之間靠中央的位置，并仍留有一定活動余地，既保證起吊操作的方便，又保證兩側耳軸7均與滾軸式支撐座有足夠的接觸長度，能夠更穩固地支撐渣罐；并且點支撐結構5、6的頂部為球形狀，無論渣罐1偏向于罐車2的左右任何一側，點支撐結構與罐體的接觸均為點接觸，基本不增加傾翻過程中的摩擦阻力,大大降低了傾翻難度，提高了作業效率。

圖1 限位器示意圖

1-渣罐；2-罐車；3(4)-滾軸式支撐座；5(6)-半球型限位器；7-耳軸

2.1.3 試驗結果與分析

自2015年9月22日起開始焊接限位器，截止2016年2月份，為101臺罐車焊接了88個限位器?？◣凸耷闆r見表1。

由表1可見，限位器安裝后至2016年10月止，卡幫罐總體明顯下降，由此前的100多個下降至20多個，下降比例接近80%。

2.2 吊車限位裝置調整

翻渣線翻棄鐵水脫硫渣渣罐的吊車設備為NS9321A型鐵路起重機。生產現場翻棄渣罐所需回轉度為20°～30°，所需起重量為10～19 t，臂長11.5 m，幅度7.5 m。NS9321A型鐵路起重機的回轉度為±30°時的工況起重量最大為15.5 t，無法滿足所有渣罐起重要求。因此，需要對內燃吊車進行適當的改造，增加翻渣吊車的起重量，提高對渣罐的翻罐能力。

表1 2015年7月-2016年10月卡幫罐的具體情況

2.2.1 試驗原理

NS9321A型鐵路起重機吊重載荷表見表2。

由表2可看出，回轉范圍和幅度控制著工況的變化，起重能力隨之改變。當起重幅度在7.5 m、臂展11.5 m回轉范圍±30°時，起重能力為13.5 t，而現有所需起重量為10～19 t，無法滿足全部生產需求。

本試驗采用回轉臺軌道延伸的方法，調整軌道限位裝置以取消工況轉換控制點，使回轉范圍在±30°時起重能力達到±20°工況的19.5 t，增加起重量以滿足生產需求。調整前后起重量對比見表3。

2.2.2 試驗材料

本次試驗原料采用普通鋼板，經過切割得出相匹配的形狀。

2.2.3 試驗方法

在回轉臺原有回轉軌道上焊接鋼板，延伸軌道，調整軌道限位點以提高回轉角度為±30°時的起重能力。圖3為軌道延伸簡圖。

2.2.4 試驗結果與分析

吊車調整期為2016年4月9日—24日，2016年3月-10月期間翻罐情況見表4。

表2 吊重載荷表

表3 調整前后起重量對比

A．起重臂;B.加焊回轉臺軌道 α=10° β=30°

表4 渣罐二次處理罐數統計

由表4看出，吊車限位裝置調整后，二次處理鐵水脫硫渣渣罐數明顯下降，減少了近40%，效果良好。

2.3 噴涂優化作業

以往噴涂作業采用的噴涂料為石灰粉和乙炔粉的混合料，此噴涂料成本低，但噴涂效果一般，每月的渣罐二次處理罐數達到150個以上。為了降低渣灌二次處理率，需開展噴涂料的優化試驗，研究開發新型噴涂料，采用易得和高效的噴涂料，提高噴涂效果，實現高效脫罐。

2.3.1 試驗原理

在倒運鋼渣和鐵水脫硫渣的過程中，高溫渣會和渣罐粘連損壞渣罐。為了減少渣罐的損壞、確保安全、加快周轉、穩定生產，必須在渣罐的內壁涂覆一層耐高溫分離料，以阻止高溫渣與渣罐內壁粘連，分離料要求具有可靠的抗渣性能、抗剝落性能和良好的施工性能。

2.3.2 試驗原料

經過大量的調查研究，國內大多數噴涂料原料主要為膨潤土、粘土、熟石灰粉等。經過市場調查，選用了成本較低的膨潤土、滑石粉、膩子和熟石灰進行了試驗。選取4種材料各50 g加入4個量筒，加水150 g調和成稀稠狀，分別倒在一塊鐵板(傾角>70°)上順其自然流下，觀察其均勻程度。試驗結果顯示膨潤土和滑石粉效果最好。

2.3.3 試驗結果

本次試驗全天24小時使用自制的稀稠狀噴涂料，并對使用前后未翻罐數據進行比較，確定噴涂效果好壞。試驗裝置簡圖見圖4，試驗期：2016年5月5日～6月30日。

圖4 試驗裝置簡圖

如圖4所示，本次試驗利用現有灰臺噴灰桶作容器，并增加一臺功率為1.5 kW的泥漿泵以增加噴涂壓力，通過自制發散性噴頭對渣罐進行噴涂，為充分利用噴涂料，鐵軌下挖有回流溝用于回收漏下的噴涂料。

由于試用的噴涂料為干粉狀，為避免揚塵和浪費，采用預拌灰桶攪拌好后再輸送至上部灰桶。

根據噴涂料經驗濃度和攪拌桶體積，將水灰比定為9∶5，即半罐水兌加40袋噴涂干料(40 kg/袋)，每罐調和量為35袋滑石粉加5袋膨潤土。所使用的噴涂料總用量為28噸，其中滑石粉18噸，膨潤土10噸。

為更好地實現渣罐的噴涂，節約噴涂料，需延長噴涂軟管使其略高于渣罐從而達到均勻噴涂的目的。

噴涂料濃度標準要求：將灰桶中的噴涂料攪拌10分鐘，使用350 ml“金沙源”礦泉水瓶在灰桶上層噴涂料中將其灌滿，靜置5小時，噴涂料沉淀層高度必須大于100 mm。2016年3月～10月翻罐情況見表5。

表5 鋼渣二次處理罐統計表

由表5數據可以看出，在5月份使用噴涂料后二次處理罐數量減少明顯，日均未翻棄罐數量減少近30%，噴涂效果比較理想，超重罐進入特定區域以后翻出較容易，說明噴涂效果較好。噴涂前后日均翻罐時需敲打的罐數比較見表6。

表6 日均翻罐時需敲打的罐數

由表6可以看出使用噴涂料后，翻渣時需要敲打才能脫落的渣罐減少了近50%，大部分渣罐都能自動脫落。

3 試驗結果及對比

經過罐車改進、吊車限位裝置調整、噴涂優化作業三項綜合改造試驗后，回返率高問題得到明顯改善?？偟幕胤倒藿y計見表7。

表7 回返罐統計表

由表7可以看出，綜合改造試驗后的5月和6月，每月鋼渣渣罐二次處理罐數下降約60個，鐵水脫硫渣渣罐二次處理罐數下降約40個。二次處理渣罐占總渣罐數由之前的20%下降為12%，下降了8個百分點。 7月份以后鋼渣二次處理罐數量上漲是因為噴涂料采用試驗前石灰粉和乙炔粉的老配料，該噴涂料成本低，效果較差。

4 結論

(1)影響渣罐二次處理的主要成因有三個方面：渣罐“卡幫”導致的傾翻困難；吊車起吊能力有限導致個別渣罐不能順利起吊；渣罐內的熱渣冷卻后與渣罐相粘連無法脫翻。

(2)采用直徑為100 mm半球型限位器后，渣罐卡幫罐數量下降80%。

(3)采用回轉臺軌道延伸的方法，調整軌道限位裝置以取消工況轉換控制點，使回轉范圍在±30°時起重能力達到±20°工況的19.5噸，增加起重量以滿足生產需求，二次處理鐵水脫硫渣渣罐數量下降近40%。

(4)噴涂料經驗濃度水灰比為9∶5，其中灰中的滑石粉與膨潤土的混配比例為9∶5，日均未翻脫渣罐數量下降近30%。