提高渣罐脫翻率的試驗(yàn)研究

錢(qián) 強(qiáng)

(攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司，四川 攀枝花 617022)

鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)各種金屬產(chǎn)品的同時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)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(yùn)往渣場(chǎng)翻出處理，渣罐不僅接渣數(shù)量大還要頻繁承受高溫的考驗(yàn)，每年的渣罐更換率較高，已成為鋼廠(chǎng)較大的成本支出[1]。同時(shí)在渣罐翻棄運(yùn)行過(guò)程中存在渣罐“卡幫”、吊車(chē)起吊困難、粘罐等現(xiàn)象。為此還需將無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)翻棄的渣罐倒入特定區(qū)域進(jìn)行二次翻棄，最多時(shí)每月二次翻罐數(shù)達(dá)到300個(gè)以上，增加了倒運(yùn)作業(yè)時(shí)間和成本費(fèi)用。

目前，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)主要靠渣罐噴涂提高渣罐的脫翻率，渣罐實(shí)際上是一個(gè)中間的過(guò)渡金屬容器，在渣罐的內(nèi)壁涂覆一層耐高溫分離料，以阻止各種高溫爐渣與渣罐內(nèi)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(gè)方面：(1)渣罐“卡幫”導(dǎo)致的傾翻困難。高溫爐渣倒入渣罐內(nèi)，由罐車(chē)將渣罐運(yùn)輸至渣場(chǎng)傾翻。在停列時(shí)，由于慣性作用，罐體會(huì)緊靠罐車(chē)的一側(cè)，使得罐體與罐車(chē)相“刮蹭”，傾翻時(shí)會(huì)出現(xiàn)渣罐一同翻入渣坑的現(xiàn)象，給翻渣帶來(lái)一定的困難。(2)渣罐翻不掉。由于吊車(chē)起吊能力有限，個(gè)別渣罐不能順利起吊，同時(shí)翻渣線(xiàn)狹窄不能實(shí)施敲罐作業(yè)，造成二次處理罐增加。(3)由于渣罐內(nèi)的熱渣冷卻后會(huì)與渣罐相粘連，導(dǎo)致翻罐困難，需對(duì)渣罐“掛卡子”進(jìn)行敲打，危險(xiǎn)度較大，并對(duì)渣罐造成較大損傷。為此，需將以上無(wú)法傾翻的渣罐調(diào)往特定區(qū)域處理，增加了調(diào)度的難度，同時(shí)增加了再處理的成本，如打砸和再倒運(yùn)費(fèi)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(wèn)題。

1 試驗(yàn)方案

針對(duì)渣罐運(yùn)行中存在的“卡幫”、起吊難和粘罐問(wèn)題，對(duì)渣罐開(kāi)展三方面的改善性試驗(yàn)研究：第一，在渣罐和罐車(chē)相結(jié)合的地方進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤诓挥绊懻w結(jié)構(gòu)的情況下，采用最簡(jiǎn)單的裝置，實(shí)現(xiàn)高效傾翻；第二，對(duì)內(nèi)燃吊車(chē)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤黾臃踯?chē)的起重量，提高對(duì)渣罐的翻罐能力；第三，對(duì)渣罐噴涂進(jìn)行改進(jìn)試驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)高效脫罐。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 罐車(chē)限位器安裝

2.1.1 試驗(yàn)原理

在停列時(shí)，由于慣性作用，罐體會(huì)緊靠罐車(chē)的一側(cè)，使得罐體與罐車(chē)相“刮蹭”，傾翻時(shí)會(huì)出現(xiàn)渣罐連渣一同翻入渣坑的現(xiàn)象，不能正常翻棄。在渣罐和罐車(chē)相結(jié)合的地方進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤窗惭b限位器以保證停車(chē)后渣罐處于罐車(chē)中心點(diǎn)以避免卡在罐車(chē)上。考慮到成本和材質(zhì)問(wèn)題，本次試驗(yàn)原料主要為廢鋼材。

2.1.2 試驗(yàn)方法

渣罐的“罐幫”為問(wèn)題的突出點(diǎn)，為此在渣罐底座相應(yīng)的“掛幫”處進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁＜丛谠薜鬃膬蓚€(gè)“掛幫”處各焊接一個(gè)“點(diǎn)接觸”擋板，使得渣罐在放入底座時(shí)“被迫”落入中央位置，同時(shí)在翻棄過(guò)程中形成點(diǎn)接觸，從而給渣罐施以“點(diǎn)力”，避免平面相互掛靠。

在現(xiàn)有前、后滾軸式支撐座相對(duì)的座板上各設(shè)置一個(gè)點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，兩個(gè)點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)均與中間滾軸相切且分別位于中間滾軸的中心線(xiàn)兩側(cè)，點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的頂部為球缺形狀，結(jié)構(gòu)優(yōu)選為半球形狀。點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)可將渣罐限定在罐車(chē)的中間位置，能夠更穩(wěn)固地支撐渣罐，使傾翻任務(wù)簡(jiǎn)單、高效，避免了渣罐與罐車(chē)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(shè)置的點(diǎn)支撐限位器。

兩個(gè)半球限位器能夠?qū)⒃?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(dòng)余地，既保證起吊操作的方便，又保證兩側(cè)耳軸7均與滾軸式支撐座有足夠的接觸長(zhǎng)度，能夠更穩(wěn)固地支撐渣罐；并且點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)5、6的頂部為球形狀，無(wú)論渣罐1偏向于罐車(chē)2的左右任何一側(cè)，點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)與罐體的接觸均為點(diǎn)接觸，基本不增加傾翻過(guò)程中的摩擦阻力,大大降低了傾翻難度，提高了作業(yè)效率。

圖1 限位器示意圖

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

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

自2015年9月22日起開(kāi)始焊接限位器，截止2016年2月份，為101臺(tái)罐車(chē)焊接了88個(gè)限位器。卡幫罐情況見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，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(gè)下降至20多個(gè)，下降比例接近80%。

2.2 吊車(chē)限位裝置調(diào)整

翻渣線(xiàn)翻棄鐵水脫硫渣渣罐的吊車(chē)設(shè)備為NS9321A型鐵路起重機(jī)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)翻棄渣罐所需回轉(zhuǎn)度為20°～30°，所需起重量為10～19 t，臂長(zhǎng)11.5 m，幅度7.5 m。NS9321A型鐵路起重機(jī)的回轉(zhuǎn)度為±30°時(shí)的工況起重量最大為15.5 t，無(wú)法滿(mǎn)足所有渣罐起重要求。因此，需要對(duì)內(nèi)燃吊車(chē)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤黾臃踯?chē)的起重量，提高對(duì)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(yàn)原理

NS9321A型鐵路起重機(jī)吊重載荷表見(jiàn)表2。

由表2可看出，回轉(zhuǎn)范圍和幅度控制著工況的變化，起重能力隨之改變。當(dāng)起重幅度在7.5 m、臂展11.5 m回轉(zhuǎn)范圍±30°時(shí)，起重能力為13.5 t，而現(xiàn)有所需起重量為10～19 t，無(wú)法滿(mǎn)足全部生產(chǎn)需求。

本試驗(yàn)采用回轉(zhuǎn)臺(tái)軌道延伸的方法，調(diào)整軌道限位裝置以取消工況轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)，使回轉(zhuǎn)范圍在±30°時(shí)起重能力達(dá)到±20°工況的19.5 t，增加起重量以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。調(diào)整前后起重量對(duì)比見(jiàn)表3。

2.2.2 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)原料采用普通鋼板，經(jīng)過(guò)切割得出相匹配的形狀。

2.2.3 試驗(yàn)方法

在回轉(zhuǎn)臺(tái)原有回轉(zhuǎn)軌道上焊接鋼板，延伸軌道，調(diào)整軌道限位點(diǎn)以提高回轉(zhuǎn)角度為±30°時(shí)的起重能力。圖3為軌道延伸簡(jiǎn)圖。

2.2.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

吊車(chē)調(diào)整期為2016年4月9日—24日，2016年3月-10月期間翻罐情況見(jiàn)表4。

表2 吊重載荷表

表3 調(diào)整前后起重量對(duì)比

A．起重臂;B.加焊回轉(zhuǎn)臺(tái)軌道 α=10° β=30°

表4 渣罐二次處理罐數(shù)統(tǒng)計(jì)

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

2.3 噴涂?jī)?yōu)化作業(yè)

以往噴涂作業(yè)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(shù)達(dá)到150個(gè)以上。為了降低渣灌二次處理率，需開(kāi)展噴涂料的優(yōu)化試驗(yàn)，研究開(kāi)發(fā)新型噴涂料，采用易得和高效的噴涂料，提高噴涂效果，實(shí)現(xiàn)高效脫罐。

2.3.1 試驗(yàn)原理

在倒運(yùn)鋼渣和鐵水脫硫渣的過(guò)程中，高溫渣會(huì)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(zhuǎn)、穩(wěn)定生產(chǎn)，必須在渣罐的內(nèi)壁涂覆一層耐高溫分離料，以阻止高溫渣與渣罐內(nèi)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(yàn)原料

經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查研究，國(guó)內(nèi)大多數(shù)噴涂料原料主要為膨潤(rùn)土、粘土、熟石灰粉等。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，選用了成本較低的膨潤(rùn)土、滑石粉、膩?zhàn)雍褪焓疫M(jìn)行了試驗(yàn)。選取4種材料各50 g加入4個(gè)量筒，加水150 g調(diào)和成稀稠狀，分別倒在一塊鐵板(傾角>70°)上順其自然流下，觀(guān)察其均勻程度。試驗(yàn)結(jié)果顯示膨潤(rùn)土和滑石粉效果最好。

2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)全天24小時(shí)使用自制的稀稠狀噴涂料，并對(duì)使用前后未翻罐數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定噴涂效果好壞。試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4，試驗(yàn)期：2016年5月5日～6月30日。

圖4 試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

如圖4所示，本次試驗(yàn)利用現(xiàn)有灰臺(tái)噴灰桶作容器，并增加一臺(tái)功率為1.5 kW的泥漿泵以增加噴涂壓力，通過(guò)自制發(fā)散性噴頭對(duì)渣罐進(jìn)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(yáng)塵和浪費(fèi)，采用預(yù)拌灰桶攪拌好后再輸送至上部灰桶。

根據(jù)噴涂料經(jīng)驗(yàn)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(diào)和量為35袋滑石粉加5袋膨潤(rùn)土。所使用的噴涂料總用量為28噸，其中滑石粉18噸，膨潤(rùn)土10噸。

為更好地實(shí)現(xiàn)渣罐的噴涂，節(jié)約噴涂料，需延長(zhǎng)噴涂軟管使其略高于渣罐從而達(dá)到均勻噴涂的目的。

噴涂料濃度標(biāo)準(zhǔn)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(mǎn)，靜置5小時(shí)，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(jiàn)表5。

表5 鋼渣二次處理罐統(tǒng)計(jì)表

由表5數(shù)據(jù)可以看出，在5月份使用噴涂料后二次處理罐數(shù)量減少明顯，日均未翻棄罐數(shù)量減少近30%，噴涂效果比較理想，超重罐進(jìn)入特定區(qū)域以后翻出較容易，說(shuō)明噴涂效果較好。噴涂前后日均翻罐時(shí)需敲打的罐數(shù)比較見(jiàn)表6。

表6 日均翻罐時(shí)需敲打的罐數(shù)

由表6可以看出使用噴涂料后，翻渣時(shí)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(dòng)脫落。

3 試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比

經(jīng)過(guò)罐車(chē)改進(jìn)、吊車(chē)限位裝置調(diào)整、噴涂?jī)?yōu)化作業(yè)三項(xiàng)綜合改造試驗(yàn)后，回返率高問(wèn)題得到明顯改善。總的回返罐統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7。

表7 回返罐統(tǒng)計(jì)表

由表7可以看出，綜合改造試驗(yàn)后的5月和6月，每月鋼渣渣罐二次處理罐數(shù)下降約60個(gè)，鐵水脫硫渣渣罐二次處理罐數(shù)下降約40個(gè)。二次處理渣罐占總渣罐數(shù)由之前的20%下降為12%，下降了8個(gè)百分點(diǎn)。 7月份以后鋼渣二次處理罐數(shù)量上漲是因?yàn)閲娡苛喜捎迷囼?yàn)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(jié)論

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

(2)采用直徑為100 mm半球型限位器后，渣罐卡幫罐數(shù)量下降80%。

(3)采用回轉(zhuǎn)臺(tái)軌道延伸的方法，調(diào)整軌道限位裝置以取消工況轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)，使回轉(zhuǎn)范圍在±30°時(shí)起重能力達(dá)到±20°工況的19.5噸，增加起重量以滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，二次處理鐵水脫硫渣渣罐數(shù)量下降近40%。

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