CN115710608A - 一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法，其中专用渣包包括渣包本体以及设于渣包本体上的溢渣槽和倒钢口；渣包本体为垂直截面为U型、上方开口、中间为空腔的桶状结构；溢渣槽与倒钢口分设于渣包本体两侧。本发明在用装有部分铁水的铁水包承接铸余渣分离的铸余钢水时，采用专用渣包溢流的方式，先将铸余渣中的炉渣通过溢渣槽流入渣罐，铸余钢水反向倒入铁水包，再分别对钢渣和半钢进行单独处理，实现铸余渣中铸余钢水的热态回收。本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法，不仅回收了铸余渣中的热态钢水，且简化了铸余渣的再处理流程，具有显著的经济效益和环保效益。
Description
技术领域
本发明属于冶金渣处理领域，尤其涉及一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法。
背景技术
铸余渣是指铸钢后钢包内的钢渣和残余钢水的总称，又叫钢包渣，温度在1500℃以上。目前在炼钢技术中，随着对钢液纯净度要求的提高，精炼结束后，产生的精炼渣覆盖在钢水上部，并连同合格钢水一起进行连铸浇注；浇注完毕的铸余渣倒入常规渣包内，送弃渣场进行热泼处理，经冷却后回收钢渣及其中的废钢；但是在这种传统的弃渣处理方法中，高温状态铸余渣的热量无法利用，而且渣与钢水在常规渣包内由于冷却，常常结成很大的渣砣，在弃渣场进行后续处理时需要用氧气切割、落锤破碎甚至用******才能将其破碎成小块渣钢，既消耗大量人力、物力，又占用土地，严重污染环境，无法实现分离炉渣和渣钢，并分别进行单独回收。对于铸余渣的处理，国内外大部分钢厂仍然采用原始的热泼－落锤工艺，不仅处理流程长、污染大，而且渣钢回收效率差、品位低；即使采用比较先进的格栅工艺，仍存在较大的污染和较高的处理成本。
为了充分利用热态铸余渣的余热和有效化学成分，国内许多企业都进行过直接将碳钢铸余渣返精炼工序的工业试验：将连铸浇注后的铸余渣连同钢包直接到转炉下接钢，然后进入LF炉进行精炼工序；相关试验显示：循环4次(1-2次效果较好)以内的精炼渣仍然具有脱硫能力，每包钢在多回收1.1吨钢水的基础上还可以降低石灰、萤石、铝矾土等熔剂的消耗，缩短精炼处理周期；该技术存在的问题是，现代企业冶炼钢种的转换节奏较快，不同钢种及相应铸余渣的成分差别较大，不能混用，对热态铸余渣在精炼工序内的循环利用带来很大限制。同时，该方法只能减少铸余渣的排放量，并不能从根本上解决铸余渣的处理和出路问题。
通过对铸余渣中钢水的分离技术的检索发现，中国专利CN 200995276Y公开了从铸余渣中分离钢水的渣包，渣包的本体设计为垂直截面为“V”字型,中间为空腔的桶状结构,上部开口,底部设有供钢水分离排出的滑动水口装置。采用该渣包结构简单,使用方便,能够使铸余渣与钢水快速分离,分别进行单独回收。另外本体的上部开口设有包盖；本体的下部的外壁设有加热保温装置,能够减少热量的损失并补充热量以保证铸余渣始终处于高温状态,便于渣钢自然分离。中国专利CN101239384B公开了一种铸余渣中钢水的分离方法通过将钢包中的铸余渣倒入专用渣包内，在适当补热保温的情况下使钢渣和钢水静止分层。等到渣钢分层充分后，开启渣包下部的滑动水口排放钢水，包内剩余的钢渣通过倾倒或扒渣方式进行后续处理。上述技术需要钢水补热使钢水分层，结构复杂，难以现场实施。
鉴于上述，亟待研发一种新的从铸余渣中分离钢水的装置及技术，能够使铸余渣中的炉渣和钢水快速分离，使钢水返回冶炼流程，有效解决铸余渣处理的难题，到达节能和环保的双重效果。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法，在用装有部分铁水的铁水包承接铸余渣分离的钢水时，采用专用渣包溢流的方式，先将铸余渣中的钢渣通过溢渣槽流入渣罐，铸余钢水通过倒钢口倒入预装部分铁水的铁水包(铸余钢水与铁水的混合物称为半钢)，再分别对钢渣和半钢进行单独处理，半钢通过直接倒入转炉或兑满铁水脱硫后进入转炉，返回到炼钢主流程，实现铸余渣中钢水的热态回收。本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法，不仅回收了铸余渣中的热态钢水，且简化了铸余渣的再处理流程，具有显著的经济效益和环保效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包，包括渣包本体以及设于所述渣包本体上的溢渣槽和倒钢口；
所述渣包本体为垂直截面为U型、上方开口、中间为空腔的桶状结构；
所述溢渣槽与所述倒钢口分设于所述渣包本体两侧。
优选地，所述渣包本体包括外壳以及设于所述外壳上的内衬；
所述外壳由锅炉钢板焊接制成，所述外壳上设有小孔；
所述内衬包括紧靠所述外壳依次设置的保温层、永久层和工作层。
优选地，所述外壳上焊接有加强筋和加强箍。
优选地，所述保温层采用石棉板砌筑；所述永久层采用黏土砖砌筑；所述溢渣槽以下的工作层采用高铝砖，所述溢渣槽以上的工作层采用镁碳砖。
优选地，所述渣包本体上对称设有耳轴，所述渣包本体一侧的耳轴上设置倾翻机构。
本发明第二方面提供了一种从铸余渣中分离钢水的装置，包括如本发明第一方面所述的从铸余渣中分离钢水的专用渣包、烘烤器、渣罐以及铁水包；
所述专用渣包固定在立柱上，所述专用渣包通过倾翻机构旋转；
所述烘烤器用于对所述专用渣包进行烘烤；
所述渣罐用于承接所述专用渣包从溢渣槽溢出的钢渣；
所述铁水包用于承接所述专用渣包从倒钢口倾倒的铸余钢水。
本发明第三方面提供了一种采用所述的从铸余渣中分离钢水的装置从铸余渣中分离钢水的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)用烘烤过的铁水包承接部分铁水；
(2)钢水浇注完毕后，将钢包中的铸余渣倒入刚烘烤过的专用渣包中，铸余渣中的钢渣溢流至渣罐；
(3)待所述钢渣溢流至渣罐后，将所述专用渣包中的铸余钢水快速倾倒入所述步骤(1)中的铁水包形成半钢；
(4)分别对钢渣和半钢进行单独处理。
优选地，所述步骤(1)中：
所述铁水包承接部分铁水时，所承接的铁水的温度＞1300℃；和/或
所述部分铁水的装入量为所述铁水包容量的4％～15％；和/或
所述步骤(2)中：
所述烘烤过的专用渣包的工作层的温度为800～1200℃；和/或
所述钢包中的铸余渣的倾倒时间不超过5min；和/或
所述步骤(3)中：
所述铸余钢水在10min内倒入装有部分铁水的铁水包；和/或
所述铁水包每次承接至少1包铸余渣中的铸余钢水；和/或
所述步骤(4)中：
所述半钢的单独处理方式如下：将半钢倒入转炉或在受铁坑装满铁水，脱硫扒渣后再倒入转炉进行吹炼。
优选地，所述步骤(3)中，所述铁水包每次承接1～6包铸余渣中的铸余钢水。
优选地，所述铁水包从承接铁水到承接首包铸余钢水的时间＜40min；在承接多包铸余钢水过程中，所述铁水包等待时间不超过3小时。
本发明所提供的一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置及方法，还具有以下几点有益效果：
1、本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包，其上设有溢渣槽和倒钢口，整体结构简单，使用方便，能够使铸余渣中的炉渣与铸余钢水快速分离，便于分别回收利用；
2、本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，通过铸余渣的渣钢分离，完全回收了铸余渣中的铸余钢水，提高了炼钢过程的金属回收率，显著提高经济效益；
3、本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，回收了铸余渣中的铸余钢水，简化了炉渣处理工艺，降低了生产成本；
4、本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，完成了铸余渣返生产，解决了现有铸余渣处理过程中的流程长、成本高和污染严重的问题，实现了炼钢过程的清洁生产；
5、本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，可促进炼钢过程的节能减排，提高产品竞争力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包的结构示意图；
图2为本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包的俯视图；
图3为本发明的从铸余渣中分离钢水的装置的结构示意图；
图4为本发明的从铸余渣中分离钢水的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合实施例进一步说明本发明的技术方案。
结合图1所示，本发明所提供的从铸余渣中分离钢水的专用渣包12，包括渣包本体以及设于渣包本体上的溢渣槽2和倒钢口8；渣包本体为垂直截面为U型、上方开口、中间为空腔的桶状结构；溢渣槽2与倒钢口8分设于渣包本体两侧；其中溢渣槽2可使铸余渣11中的钢渣溢出，在具体的实施例中，溢渣槽2的位置由铸余渣11总量和其中的钢水量来确定，以使铸余渣11中钢渣尽量流入渣罐16为准。
结合图1所示，在具体的实施例中，渣包本体包括外壳1以及设于外壳1上的内衬，专用渣包12的结构与钢包类似，由于该专用渣包12频繁容纳和倾翻铸余渣11，其内衬由耐材配置满足铸余渣11的渣钢分离需要；其中外壳1由锅炉钢板焊接制成，外壳1的包壁和包底的厚度约在15～35mm，为保证烘烤时水分的顺利排出，在外壳1上钻有小孔，小孔的孔径为6～10mm；此外为了加强渣包本体的牢固性，在外壳1腰部焊接有加强筋和加强箍。内衬包括保温层3、永久层4和工作层6；保温层3靠近外壳1设置，厚度约为10～15mm，主要是用于减少热量损失，保温层3采用石棉板砌筑；工作层6远离外壳1设置，直接和铸余渣11接触，容易受到机械冲刷和急冷急热的作用而产生脱落，因此溢渣槽2以下的工作层6采用高铝砖，溢渣槽2以上的工作层6采用镁碳砖，工作层6的厚度约为100～200mm；永久层4设于保温层3和工作层6之间，采用黏土砖砌筑，厚度约为30～60mm。
结合图2示，在具体的实施例中，渣包本体上对称设有耳轴5，渣包本体一侧的耳轴5上设置有倾翻机构7；其中耳轴5垂直于所述溢流槽与倒钢口8所在的平面，对称分布于渣包本体两侧，高度方向与溢渣口持平，其目的在于专用渣包12沿耳轴5转动，当铸余渣11的钢渣倒入渣罐16后，专用渣包12通过倾翻机构7反向旋转，将铸余钢水倒入铁水包13。
结合图3所示，本发明提供的从铸余渣中分离钢水的装置，包括上述的从铸余渣中分离钢水的专用渣包12、烘烤器17、渣罐16以及铁水包13；其中专用渣包12固定在立柱15上，通过倾翻机构7实现反向旋转；烘烤器17用于对专用渣包12进行烘烤；渣罐16用于承接专用渣包12从溢渣槽2溢出的钢渣，其放置在专用渣包12的溢渣槽2的下方；铁水包13用于承接专用渣包12从倒钢口8倾倒的铸余钢水，其放置在专用渣包12的出钢口的下方。
结合图3、图4所示，本发明提供的从铸余渣中分离钢水的方法，适合钢包带盖的铸余渣处理过程，使钢水浇注完毕后，铸余渣仍具有较好的流动性；在处理过程中采用上述所提供的从铸余渣中分离钢水的装置，用上述的专用渣包12转接铸余渣11中的钢渣，实现铸余渣11中的钢水分离，具体包括以下步骤：
(1)用烘烤过的铁水包13承接部分铁水14；
具体过程：在铸余渣11倾倒之前，需要进行准备工作，将渣罐16放在专用渣包12的溢渣槽2的下方，再用烘烤过的铁水包13承接部分铁水14后，用过跨台车将铁水包13从原料跨运送至专用渣包12的出钢口的下方；其中铁水包13中铁水14的装入量取决于铸余渣中的钢水量，具体为铁水包13中铁水14的装入量约为铁水包容量的4％～15％，考虑到温降，装入的铁水14的温度应＞1300℃，铁水包13从接入铁水14到承接首包铸余钢水的时间应控制在40min以内。
(2)钢水浇注完毕后，将钢包10中的铸余渣11倒入刚烘烤过的专用渣包12中，铸余渣11中的钢渣溢流至渣罐16；
具体过程为：在使用前，采用烘烤器17将专用渣包12烘烤，使其工作层6的温度达到800～1200℃，在开始倾倒前，移开烘烤器17再进行倾翻作业。当连铸机浇注钢水完毕时，将装有铸余渣的钢包10吊运至专用渣包12上方，将钢包10中的铸余渣11迅速倒入烘烤过的专用渣包12内，控制倾倒时间(从开始出渣到倒渣完毕)不超过5min；在铸余渣11倒入专用渣包12时，铸余渣11中的钢渣通过溢渣槽2流入渣罐16中。
(3)将专用渣包12中的铸余钢水快速倾倒入步骤(1)中的铁水包13；
具体过程为：当铸余渣11中的炉渣通过溢渣槽2流入渣罐16后，将专用渣包12反向旋转，快速将铸余钢水倒入步骤(1)中准备好的铁水包13中，铸余钢水在10min内倒入装有部分铁水的铁水包；其中铁水包13可承接至少1包铸余渣中的铸余钢水；具体而言，铁水包从承接铁水到承接首包铸余钢水的时间＜40min；在承接多包铸余钢水过程中，铁水包等待时间不超过3小时。在具体过程中，当另一台连铸机浇注完毕，采用同样的方法，将钢包10内的铸余渣11倒入专用渣包12，进行钢水分离操作，具体根据现场情况而定，铁水包13每次可承接1～6包铸余渣11中的铸余钢水。
(4)分别对炉渣和铸余钢水进行单独处理；
具体过程为：当渣罐16装满后用抱罐车运送到渣场进行处理；当铁水包13承接铸余钢水完毕后，将铁水包13运送至原料跨，将半钢直接倒入转炉完成热态铸余渣中钢水的回收；或者铁水包13运送至原料跨，装满铁水并脱硫扒渣后再倒入转炉完成热态铸余渣中钢水的回收。
下面结合具体的例子对本发明的从铸余渣中分离钢水的方法进一步介绍，在进行渣钢分离时采用本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包、装置。
实施例1
以250吨钢包来说，铸余渣量为7吨(其中钢水占40％)，钢水密度6.5t/m3，熔渣密度2.4t/m3，计算得到：炉渣体积1.17m3，钢水体积0.65m3，总体积1.82m3。可设计专用渣包容积2.5m3，其中溢流口以下容积约0.7m3，整个专用渣包固定在铸余渣倾倒位置，并通过设置于耳轴上的倾翻机构使渣包前后旋转。
对于250吨转炉炼钢来说，所使用的钢包和铁水包容量分别为250吨。
本实施例的从铸余渣中分离钢水的方法包括以下步骤：首先铁水包预装30吨(占铁水包容量的12％)1310℃的铁水，由过跨台车运送到钢水接收跨的铸余渣接收工位。第一包钢水浇注完毕后，将铸余渣钢包吊运到铸余渣倾倒工位，然后，在2分钟内将铸余渣倒入烘烤到950℃的专用渣包内。铁水包从承接部分铁水到接收首包铸余渣历时30分钟。其中的钢渣通过溢流槽流入到渣罐，在6分钟内将专用渣包中的铸余钢水迅速倒入铁水包。第二包铸余渣也采用同样的操作，铁水包等待时间1.5小时，铁水包共接收4包铸余渣的铸余钢水，加上铁水包预装的铁水，共计约31吨半钢。然后半钢直接返回转炉冶炼，完成热态铸余渣的钢水回收。
实施例2
本实施例仍针对实施例1中的250吨转炉和2.5m3的专用渣包，从铸余渣中分离钢水的方法包括以下步骤：首先铁水包预装10吨(占铁水包容量的4％)1300℃的铁水，由过跨台车运送到钢水接收跨的铸余渣接收工位。第一包钢水浇注完毕后，将铸余渣钢包吊运到铸余渣倾倒工位，然后，在5分钟内将铸余渣倒入烘烤到800℃的专用渣包内。铁水包从承接部分铁水到接收首包铸余渣历时15分钟。其中的钢渣通过溢流槽流入到渣罐，在10分钟内将专用渣包中的铸余钢水迅速倒入铁水包，加上铁水包预装的铁水，共形成约13吨半钢。然后铁水包中的半钢运送到受铁工位装满铁水，在脱硫工位进行脱硫扒渣后倒入返回转炉冶炼，完成热态铸余渣的钢水回收。
实施例3
本实施例的从铸余渣中分离钢水的方法包括以下步骤：首先铁水包预装38吨(占铁水包容量的15％)1380℃的铁水，由过跨台车运送到钢水接收跨的铸余渣接收工位。第一包钢水浇注完毕后，将铸余渣钢包吊运到铸余渣倾倒工位，然后，在4分钟内将铸余渣倒入烘烤到1200℃的专用渣包内。铁水包从承接部分铁水到接收首包铸余渣历时40分钟。其中的钢渣通过溢流槽流入到渣罐，在10分钟内将专用渣包中的铸余钢水迅速倒入铁水包。第二包铸余渣也采用同样的操作，铁水包等待时间3小时，铁水包共接收6包铸余渣的铸余钢水，加上铁水包预装的铁水，共计约54吨半钢。然后半钢直接返回转炉冶炼，完成热态铸余渣的钢水回收。
在实施例1～3中，铸余渣返生产，每返回1吨铸余渣，可降低生产成本约800元，对于1000万吨的炼钢厂，每年可降低成本1.6亿元，具有巨大的经济效益。
本发明的从铸余渣中分离钢水的专用渣包，其上设有溢渣槽和倒钢口，整体结构简单，使用方便，能够使铸余渣中的炉渣与铸余钢水快速分离，便于分别回收利用；本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，通过铸余渣的渣钢分离，完全回收了铸余渣中的铸余钢水，提高了炼钢过程的金属回收率，显著提高经济效益；本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，回收了铸余渣中的铸余钢水，简化了炉渣处理工艺，降低了生产成本；本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，完成了铸余渣返生产，解决了现有铸余渣处理过程中的流程长、成本高和污染严重的问题，实现了炼钢过程的清洁生产；本发明的从铸余渣中分离钢水的装置及方法，可促进炼钢过程的节能减排，提高产品竞争力。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种从铸余渣中分离钢水的专用渣包，其特征在于，包括渣包本体以及设于所述渣包本体上的溢渣槽和倒钢口；
所述渣包本体为垂直截面为U型、上方开口、中间为空腔的桶状结构；
所述溢渣槽与所述倒钢口分设于所述渣包本体两侧。
2.根据权利要求1所述的从铸余渣中分离钢水的专用渣包，其特征在于，所述渣包本体包括外壳以及设于所述外壳上的内衬；
所述外壳由锅炉钢板焊接制成，所述外壳上设有小孔；
所述内衬包括紧靠所述外壳依次设置的保温层、永久层和工作层。
3.根据权利要求2所述的从铸余渣中分离钢水的装置，其特征在于，所述外壳上焊接有加强筋和加强箍。
4.根据权利要求2所述的从铸余渣中分离钢水的专用渣包，其特征在于，所述保温层采用石棉板砌筑；所述永久层采用黏土砖砌筑；所述溢渣槽以下的工作层采用高铝砖，所述溢渣槽以上的工作层采用镁碳砖。
5.根据权利要求1所述的从铸余渣中分离钢水的专用渣包，其特征在于，所述渣包本体上对称设有耳轴，所述渣包本体一侧的耳轴上设置倾翻机构。
6.一种从铸余渣中分离钢水的装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的从铸余渣中分离钢水的专用渣包、烘烤器、渣罐以及铁水包；
所述专用渣包固定在立柱上，所述专用渣包通过倾翻机构旋转；
所述烘烤器用于对所述专用渣包进行烘烤；
所述渣罐用于承接所述专用渣包从溢渣槽溢出的钢渣；
所述铁水包用于承接所述专用渣包从倒钢口倾倒的铸余钢水。
7.一种采用如权利要求6所述的从铸余渣中分离钢水的装置从铸余渣中分离钢水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)用烘烤过的铁水包承接部分铁水；
(2)钢水浇注完毕后，将钢包中的铸余渣倒入刚烘烤过的专用渣包中，铸余渣中的钢渣溢流至渣罐；
(3)待所述钢渣溢流至渣罐后，将所述专用渣包中的铸余钢水快速倾倒入所述步骤(1)中的铁水包形成半钢；
(4)分别对钢渣和半钢进行单独处理。
8.根据权利要求7所述的从铸余渣中分离钢水的方法，其特征在于，
所述步骤(1)中：
所述铁水包承接部分铁水时，所承接的铁水的温度＞1300℃；和/或
所述部分铁水的装入量为所述铁水包容量的4％～15％；和/或
所述步骤(2)中：
所述烘烤过的专用渣包的工作层的温度为800～1200℃；和/或
所述钢包中的铸余渣的倾倒时间不超过5min；和/或
所述步骤(3)中：
所述铸余钢水在10min内倒入装有部分铁水的铁水包；和/或
所述铁水包每次承接至少1包铸余渣中的铸余钢水；和/或
所述步骤(4)中：
所述半钢的单独处理方式如下：将半钢倒入转炉或在受铁坑装满铁水，脱硫扒渣后再倒入转炉进行吹炼。
9.根据权利要求8所述的从铸余渣中分离钢水的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述铁水包每次承接1～6包铸余渣中的铸余钢水。
10.根据权利要求8～9任一项所述的从铸余渣中分离钢水的方法，其特征在于，所述铁水包从承接铁水到承接首包铸余钢水的时间＜40min；在承接多包铸余钢水过程中，所述铁水包等待时间不超过3小时。
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