浅谈钢渣热闷中蒸汽温度的监控与常见问题

赵泗泓

摘要：随着钢产量不断提高，钢渣的生产量日趋扩大，钢渣热闷工艺作为一种先进的钢渣处理技术，得到很好地发展和推广。本文介绍了钢渣热闷处理的工艺流程、原理，并介绍了铂电阻在钢渣热闷处理中的有效应用及铂电阻在使用过程中的常见问题和解决方法。

关键词：钢渣热闷;蒸汽温度;铂电阻

钢渣处理工艺不断向前发展，各种处理工艺均有各自不同的技术特点，目前钢渣处理的工艺主要有热泼法、盘泼法、热闷法、风淬法、水淬法等。其中钢渣热闷工艺因其具有能处理各种钢渣，处理周期较短，钢渣级配好、稳定性高、活性高，渣钢分离效果好，金属回收率高等特点，且满足日益提高的环保要求，已逐渐成为发展趋势之一。

一、钢渣热闷工艺流程和工艺原理

（一）钢渣热闷工艺流程

将300℃～1500℃的转炉钢渣装入渣罐，由火车运至钢渣热闷处理生产线，用75t/45t天车将钢渣翻入热闷池，由装配松渣器的挖掘机进行捣碎、搅拌，热闷池装入三分之二后盖热闷盖，由中控室控制打水，产生蒸汽对钢渣进行消解处理，10～12小时后停止打水，静停2～4小时后，热闷池内温度降至60℃以下后开盖，用挖掘机将原渣运至磁选振动筛，由胶帶机送至破碎、筛分、磁选、提纯加工生产线。

（二）钢渣热闷工艺原理

热闷过程发生如下物理、化学作用：

（1）钢渣急冷碎裂，热闷打水阶段。高温渣在大量水的作用下，由于急速降温产生巨大的温度应力使钢渣碎裂。

（2）汽蒸，停止喷水阶段。高温渣在遇到水时产生大量过饱和蒸汽，温度在105℃以上，压力在0.24KPa以上，并向碎裂的钢渣缝隙内扩散渗透，使钢渣处于饱和蒸汽环境中，继续产生温度应力，使钢渣疏松。

（3）热闷停止喷水阶段，蒸汽和游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO）的化学反应。钢渣在饱和水蒸汽的环境下f-CaO，f-MgO与水起下列反应：

CaO + H2O → Ca（OH）2 体积膨胀98%

MgO + H2O → Mg（OH）2         体积膨胀148%

由于上述物理化学作用同时在675℃时，硅酸盐进行分解，体积也会膨胀。使钢渣粉化，消除了钢渣不稳定性，渣和钢自然分离。

二、蒸汽温度的测量与监控

由钢渣热闷工艺原理可以看出，蒸汽是钢和渣自然分离的关键所在，控制好蒸汽的温度，就能控制好打水量，好的水流量曲线，保证了热闷池内温度的恒定，是钢渣成功分离的必要条件。根据实际工况条件，选用PT100铂电阻来测量蒸汽温度。PT100是铂电阻，PT后的100即表示它在0℃时阻值为100Ω，它的阻值会随着温度的变化而改变，在100℃时它的阻值约为138.5Ω。

铂电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。为应对可能存在的突发情况，实际中采取了两套控制系统互补的方式，一是中央控制室PLC监控排气温度，同时控制打水量;二是电阻信号通过引线连接现场仪表室一次仪表上。日常中以PLC控制为主，仪表室一次仪表为备用操作，这样既便于岗位工远程监控和操作，又保证突发情况下，可现场手动控制打水，确保闷渣正常进行。

三、蒸汽温度监控的常见问题及解决

铂电阻安装在生产现场排气管道上，与中央控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。因此采用“三线制”的引线接线方式，既在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线，这种方式与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中最常用的。另外由于引线敷设需穿越环境潮湿、高温、碱性腐蚀的地下管廊，引线老化加剧，容易短路打铁，影响温度测量，且管廊内部电缆、管路众多，容易对引线信号造成干扰，因此特采取了外套蛇皮管的方式，保证测量精度的同时，还提升了引线的抗拉耐磨性，延长了使用寿命。

在实际监控中，时长会出现测量数值突然为0和数值长时间保持不变的问题，再排除管道阻塞等情况后，把问题锁定在了铂电阻本身。铂电阻所在的排气管道，处于地面以下检修井内，容易受雨水侵袭，铂电阻接线密封圈长期高温老化，封闭不严，电阻感温元件及引线遇水后发生短路，导致铂电阻本身损坏。为避免铂电阻感温元件及引线遇水，可改用铠装铂电阻，铠装铂电阻是将铂电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属管或陶瓷管内，再安装上接线盒而成。相对于普通型铂电阻，具有测量滞后性小、机械性能好、耐振、抗冲击等特点，这样即使铂电阻外金属护套进水，也保证感温元件和引线接触不到水，确保铂电阻正常使用。

在铂电阻的初期使用中，测量数据峰值经常不高于100℃。为判断测量结果是否准确，我们使用ZX25α型实验室直流电阻器对铂电阻进行测量。在实验结果与Pt100铂电阻特性曲线比对后，排除了铂电阻自身的质量问题。再确定引线连接良好后，我们对铂电阻的初始选型产生了怀疑。排气管道直径为DN700，插入方式为直插。铂电阻初始选型为WZP-230 Pt100 200/50mm，插入管道深度为50mm，插入深度严重不足，测量温度不能正确反应管道内实际温度。根据HG/T 21581-95（HK01）温度测量元件安装图册的规范要求，插入深度要超过管道中心线5～15mm，由于600mm以上的管道，中心400mm直径范围内的温度场变化不是很大，为满足生产工艺测温要求，改选为WZP-230 Pt100 500/350mm铂电阻，改型后的测量温度峰值可达150℃以上，符合实际情况。

四、结束语

在钢渣热闷处理工艺中，铂电阻实现了对排气温度、回水温度的有效监测，保证了钢渣热闷的高效粉化，对铂电阻选型、安装、校对等方面的研究，为正确测量反馈量提供了理论基础，对生产实际中常见的故障提出了解决方案，为日后的工艺改造和产能升级提供了技术支持。

参考文献：

[1]李欣.钢渣处理工艺的技术特点与应用选择[J].四川冶金2011，33（5）.

[2]贺世雄.浅谈钢渣热闷处理工艺及热闷效果的提高[J].管理与财富，2009（5）.