鋼渣熱燜爐的變形原因分析與改進措施
一、轉爐鋼渣處理方法簡介
轉爐鋼渣處理方法有自然風化法、熱潑法、熱燜法、水淬法（滾筒法）。
自然風化法為最原始的處理方法，將鋼渣堆積成鋼渣山，由于該方法占地面積大，粉塵污染嚴重，通過自然風化，處理周期長（需要數年時間），渣鐵分離不徹底，現今已完全淘汰。
熱潑法在自然風化法的基礎上有了進一步的改進，利用鋼渣富含氧化鈣、潛熱等特點，通過對其潑水使氧化鈣反應膨脹繼而使渣鐵分離。雖然該處理方法仍然有占地面積大，粉塵污染嚴重，處理周期長（處理周期需要二十天左右），渣鐵分離不理想的弊端，但熱潑處理不需要廠房及大型起重設備，投資少，至今仍有部分鋼廠采用。
熱燜法借鑒了熱潑法的原理，并在此基礎上改進，在特制的燜罐爐內人為控制了鋼渣的溫度、塊度，控制了噴水的量并做到了均衡噴水，達到了渣鐵分離比較完全的效果。至此解決了鋼渣處理占地面積大，粉塵污染嚴重，處理周期長，渣鐵分離不徹底的瓶頸，取得了較大的經濟效益及環(huán)保效益。但熱燜處理需要廠房、大型起重設備、燜罐爐等設備設施，投資及運行成本均相對增加。
水淬法（滾筒法）的優(yōu)點是占地面積小，生產過程基本無污染，渣鐵分離比較徹底。但水淬法處理鋼渣存在較大的缺陷：其一，難以確保生產安全，如轉爐鋼渣中含有鋼水，則極易發(fā)生激烈爆炸；其二，該方法只能處理全液態(tài)的鋼渣，固態(tài)鋼渣不能處理，鋼渣從轉爐內倒出后難以確保其不產生少量的凝固，處理量大約只能占總渣量的60%左右；其三，該工藝投資及運行成本較大。
二、轉爐鋼渣熱燜工藝發(fā)展歷程
轉爐鋼渣熱燜工藝系湖南漣鋼環(huán)？萍加邢薰荆ㄔ瓭i鋼鋼渣公司）1993年在熱潑工藝的基礎上研發(fā)，1994年建成燜罐爐并投產使用。漣鋼燜罐爐設備設施一期共6座爐子，達到年處理鋼渣30萬噸的規(guī)模，在全國同行列屬于首次研發(fā)成功，二期2004年9月建成投產，共5座爐子，年處理能力30萬噸，迄今為止，漣鋼環(huán)保科技公司已有60萬噸鋼渣處理能力，正好處理450萬噸鋼產量產生的鋼渣。隨后在全國同行列中得到推廣應用。到目前為止，全國另有十多家大中型鋼鐵企業(yè)采用熱燜工藝處理轉爐鋼渣，如：山西太鋼，山西邢臺鋼廠，河北天鐵，廣東韶鋼，河北敬業(yè)集團，山東濟南鋼廠，江西新余鋼廠，河南舞陽鋼廠，重慶鋼廠等（其中部分在建）。
三、轉爐鋼渣熱燜流程
轉爐鋼渣熱燜流程：1、采用專用運輸車輛將裝有鋼渣的渣罐從轉爐煉鋼廠運到鋼渣熱燜廠房內，再使用行車吊裝進行翻罐操作，將渣罐中鋼渣傾倒置入規(guī)定的翻渣區(qū)域；2、使用行車將紅熱狀態(tài)的固態(tài)鋼渣（不能含液態(tài)）裝入燜罐爐，并使用挖掘機將鋼渣表層耙平，確保布料均衡，裝入量為燜罐爐有效容積的80%左右，蓋好燜罐爐蓋，連接好水管；3、噴水操作，噴水操作分次分階段進行，根據裝入鋼渣的溫度、塊度調整噴水的量及噴水的次數，即要保證所有鋼渣均能夠與水結合并膨脹粉化，又要保證噴水量細小均衡，防止大量的水在短時間內與鋼渣接觸造成鋼渣激冷失去潛熱，無法完成粉化過程，噴水操作一般分三到四次，總噴水量根據入爐鋼渣的塊度、溫度調節(jié)，一般每噸渣噴水0.5立方左右。轉爐鋼渣熱燜完成后，使用挖掘機將鋼渣挖出。并將鋼渣送入料倉進入皮帶磁選系統(tǒng)。一個熱燜周期約 12小時。
四、熱燜爐的結構
轉爐鋼渣熱燜工藝經過十多年的應用，具有許多的優(yōu)點，總體上是成功可行的，但在具體細節(jié)上存在需要進一步研究的問題。目前我們采用的熱燜爐結構：
1、內層為鋼板焊接制作的爐體和連體焊接的水封槽，鋼板焊接制作的爐蓋，爐體容積內部尺寸（長×寬×高）為4.8m×4,8m×4,33,6m＝91m3,爐壁采用20mm鋼板，其外側水平方向按0.68m間距、垂直方向按0.8m間距采用20b熱軋工字鋼作為加強筋板，四角內側焊接R120圓弧15mm鋼板。
2、外層為300mm厚的耐熱鋼筋混凝土。
3、中間層凈空為250mm間距，充填隔熱水渣。
五、熱燜爐的運行情況
這種結構的熱燜爐爐體使用約3個月，四周墻體平面鋼板逐漸向容積內凸出，發(fā)生較大變形，影響熱燜爐使用壽命，維修成本高，從每次檢修情況來看，外層的耐熱鋼筋混凝土完好無損。因爐體變形而引起水封槽變形，爐蓋蓋不到位，導致水封槽密封效果差，燜爐噴水產生的蒸汽無法通過排汽管外排，大部分蒸汽都積聚在廠房內，加之爐體與爐蓋之間的安全鋼絲繩扣不到位，嚴重影響生產作業(yè)的安全，影響鋼渣的熱燜粉化效果。
其他鋼廠熱燜爐情況：外層為耐熱鋼筋混凝土；在耐熱鋼筋混凝土上先預埋預制件，在預制件上焊接安裝活扣支撐軌道鋼，在軌道鋼上安裝可拆裝的鑄鋼板作為內襯；水封槽直接安裝在耐熱鋼筋混凝土，采用鋼板焊接制作的爐蓋。經過運行使用后，問題較為嚴重：鑄鋼板內襯和軌道鋼變形，預制件從耐熱鋼筋混凝土中被拔出，耐熱鋼筋混凝土框架被嚴重破壞，最終致使熱燜爐無法再繼續(xù)進行生產。
六、變形原因分析
熱燜爐內裝入鋼渣溫度約800℃，塊度大的約1.2米左右，導致四角有較多空間裝不了高溫鋼渣，這就出現了熱燜爐爐體四角結構強度高而接觸溫度低，四面平面鋼板結構強度低而中間部位接觸溫度高。根據機械設計手冊，碳鋼20--700℃的線熱膨脹系數α1為14.7~15×10-6×℃-1 ，經計算四面平面鋼板水平方向膨脹量約為57mm，垂直方向膨脹量約為51（43）mm。因中間層充填隔熱水渣四面平面鋼板水平方向膨脹量向兩端無法延伸，只能向容積內凸起變形；垂直方向因四角受熱膨脹量要少得多，制約四面平面鋼板垂直方向向上的膨脹延伸量，也只能向容積內凸起變形。中間層充填隔熱水渣又不斷下沉補充四面平面鋼板凸起變形后中間層內的空間。在噴水熱燜過程中，溫度急劇下降，中間層充填隔熱水渣制約凸起變形量無法收縮復原，如此累積作用，凸起變形越來越嚴重，致使四面平面鋼板的結構強度越來越低，最后結果導致在噴水熱燜過程中，溫度急劇下降四面平面鋼板因收縮而出嚴重的收縮裂縫。最終造成熱燜爐嚴重變形，危及到安全生產。
七、改進措施
1、內層為鋼板焊接制作的爐體容積內部尺寸改為（直徑×高）φ6.5m×4,33,6m=131 m3 ，上部預留400mm高度安裝異徑φ7.4m×φ6.5m×400mm可拆裝的活動保護扳，以防鋼渣落入中間層；連體焊接的水封槽改建在外層耐熱鋼筋混凝土上。
2、外層為300mm厚的耐熱鋼筋混凝土。
3、中間層凈空為250mm間距，不再充填隔熱水渣。
實現爐體四周墻體結構一致，裝入高溫鋼渣后傳熱溫度也較為一致，垂直方向和水平方向熱脹冷縮不受制約，可自由釋放熱脹冷縮，相應產生的變形量將大幅度降低，從而大幅度延長了熱燜爐的使用壽命。
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