淺談鋼渣熱悶中蒸汽溫度的監控與常見問題

趙泗泓

摘要：隨著鋼產量不斷提高，鋼渣的生產量日趨擴大，鋼渣熱悶工藝作為一種先進的鋼渣處理技術，得到很好地發展和推廣。本文介紹了鋼渣熱悶處理的工藝流程、原理，并介紹了鉑電阻在鋼渣熱悶處理中的有效應用及鉑電阻在使用過程中的常見問題和解決方法。

關鍵詞：鋼渣熱悶;蒸汽溫度;鉑電阻

鋼渣處理工藝不斷向前發展，各種處理工藝均有各自不同的技術特點，目前鋼渣處理的工藝主要有熱潑法、盤潑法、熱悶法、風淬法、水淬法等。其中鋼渣熱悶工藝因其具有能處理各種鋼渣，處理周期較短，鋼渣級配好、穩定性高、活性高，渣鋼分離效果好，金屬回收率高等特點，且滿足日益提高的環保要求，已逐漸成為發展趨勢之一。

一、鋼渣熱悶工藝流程和工藝原理

（一）鋼渣熱悶工藝流程

將300℃～1500℃的轉爐鋼渣裝入渣罐，由火車運至鋼渣熱悶處理生產線，用75t/45t天車將鋼渣翻入熱悶池，由裝配松渣器的挖掘機進行搗碎、攪拌，熱悶池裝入三分之二后蓋熱悶蓋，由中控室控制打水，產生蒸汽對鋼渣進行消解處理，10～12小時后停止打水，靜停2～4小時后，熱悶池內溫度降至60℃以下后開蓋，用挖掘機將原渣運至磁選振動篩，由膠帶機送至破碎、篩分、磁選、提純加工生產線。

（二）鋼渣熱悶工藝原理

熱悶過程發生如下物理、化學作用：

（1）鋼渣急冷碎裂，熱悶打水階段。高溫渣在大量水的作用下，由于急速降溫產生巨大的溫度應力使鋼渣碎裂。

（2）汽蒸，停止噴水階段。高溫渣在遇到水時產生大量過飽和蒸汽，溫度在105℃以上，壓力在0.24KPa以上，并向碎裂的鋼渣縫隙內擴散滲透，使鋼渣處于飽和蒸汽環境中，繼續產生溫度應力，使鋼渣疏松。

（3）熱悶停止噴水階段，蒸汽和游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）的化學反應。鋼渣在飽和水蒸汽的環境下f-CaO，f-MgO與水起下列反應：

CaO + H2O → Ca（OH）2 體積膨脹98%

MgO + H2O → Mg（OH）2? ? ? ? ?體積膨脹148%

由于上述物理化學作用同時在675℃時，硅酸鹽進行分解，體積也會膨脹。使鋼渣粉化，消除了鋼渣不穩定性，渣和鋼自然分離。

二、蒸汽溫度的測量與監控

由鋼渣熱悶工藝原理可以看出，蒸汽是鋼和渣自然分離的關鍵所在，控制好蒸汽的溫度，就能控制好打水量，好的水流量曲線，保證了熱悶池內溫度的恒定，是鋼渣成功分離的必要條件。根據實際工況條件，選用PT100鉑電阻來測量蒸汽溫度。PT100是鉑電阻，PT后的100即表示它在0℃時阻值為100Ω，它的阻值會隨著溫度的變化而改變，在100℃時它的阻值約為138.5Ω。

鉑電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其它一次儀表上。為應對可能存在的突發情況，實際中采取了兩套控制系統互補的方式，一是中央控制室PLC監控排氣溫度，同時控制打水量;二是電阻信號通過引線連接現場儀表室一次儀表上。日常中以PLC控制為主，儀表室一次儀表為備用操作，這樣既便于崗位工遠程監控和操作，又保證突發情況下，可現場手動控制打水，確保悶渣正常進行。

三、蒸汽溫度監控的常見問題及解決

鉑電阻安裝在生產現場排氣管道上，與中央控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結果會有較大的影響。因此采用“三線制”的引線接線方式，既在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線，這種方式與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業過程控制中最常用的。另外由于引線敷設需穿越環境潮濕、高溫、堿性腐蝕的地下管廊，引線老化加劇，容易短路打鐵，影響溫度測量，且管廊內部電纜、管路眾多，容易對引線信號造成干擾，因此特采取了外套蛇皮管的方式，保證測量精度的同時，還提升了引線的抗拉耐磨性，延長了使用壽命。

在實際監控中，時長會出現測量數值突然為0和數值長時間保持不變的問題，再排除管道阻塞等情況后，把問題鎖定在了鉑電阻本身。鉑電阻所在的排氣管道，處于地面以下檢修井內，容易受雨水侵襲，鉑電阻接線密封圈長期高溫老化，封閉不嚴，電阻感溫元件及引線遇水后發生短路，導致鉑電阻本身損壞。為避免鉑電阻感溫元件及引線遇水，可改用鎧裝鉑電阻，鎧裝鉑電阻是將鉑電阻感溫元件焊上引線組裝在一端封閉的金屬管或陶瓷管內，再安裝上接線盒而成。相對于普通型鉑電阻，具有測量滯后性小、機械性能好、耐振、抗沖擊等特點，這樣即使鉑電阻外金屬護套進水，也保證感溫元件和引線接觸不到水，確保鉑電阻正常使用。

在鉑電阻的初期使用中，測量數據峰值經常不高于100℃。為判斷測量結果是否準確，我們使用ZX25α型實驗室直流電阻器對鉑電阻進行測量。在實驗結果與Pt100鉑電阻特性曲線比對后，排除了鉑電阻自身的質量問題。再確定引線連接良好后，我們對鉑電阻的初始選型產生了懷疑。排氣管道直徑為DN700，插入方式為直插。鉑電阻初始選型為WZP-230 Pt100 200/50mm，插入管道深度為50mm，插入深度嚴重不足，測量溫度不能正確反應管道內實際溫度。根據HG/T 21581-95（HK01）溫度測量元件安裝圖冊的規范要求，插入深度要超過管道中心線5～15mm，由于600mm以上的管道，中心400mm直徑范圍內的溫度場變化不是很大，為滿足生產工藝測溫要求，改選為WZP-230 Pt100 500/350mm鉑電阻，改型后的測量溫度峰值可達150℃以上，符合實際情況。

四、結束語

在鋼渣熱悶處理工藝中，鉑電阻實現了對排氣溫度、回水溫度的有效監測，保證了鋼渣熱悶的高效粉化，對鉑電阻選型、安裝、校對等方面的研究，為正確測量反饋量提供了理論基礎，對生產實際中常見的故障提出了解決方案，為日后的工藝改造和產能升級提供了技術支持。

參考文獻：

[1]李欣.鋼渣處理工藝的技術特點與應用選擇[J].四川冶金2011，33（5）.

[2]賀世雄.淺談鋼渣熱悶處理工藝及熱悶效果的提高[J].管理與財富，2009（5）.